👻ทำไมต้องระวัง DBPs

สารผลิตภัณฑ์พลอยได้จากกระบวนการฆ่าเชื้อ หรือ Disinfection-by-products: DBPs

เมื่อเราฆ่าเชื้อในน้ำโดยใช้สารออกซิไดซ์ เช่น

• คลอรีน (Cl₂, Sodium Hypochlorite (NaOCl))

• คลอรามีน (NH₂Cl)

• โอโซน (O₃)

สารเหล่านี้ไม่ได้ทำปฏิกิริยาเฉพาะกับ “เชื้อโรค” เท่านั้น
แต่ยัง ทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์ธรรมชาติในน้ำ (Natural Organic Matter – NOM)
หรือสารอินทรีย์จากกระบวนการผลิต เช่น humic acid, fulvic acid, phenols ฯลฯ
→ เกิดเป็น “สารผลิตภัณฑ์พลอยได้จากกระบวนการฆ่าเชื้อ” (“สารพลอยได้จากการฆ่าเชื้อ” หรือ “สารผลิตผลข้างเคียงจากการฆ่าเชื้อ”) ที่เรียกว่า DBPs (Disinfection by-products)

🔹 ตัวอย่างของสาร DBPs ที่พบมากที่สุด

 

🔹DBPs เกิดจากอะไร?

 

Raw Water
     │
     ├── NOM + Chlorine
     │         ↓
     │     THM / HAA
     │
     ├── Bromide + Ozone
     │         ↓
     │      Bromate
     │
     ├── Chloramine
     │         ↓
     │        NDMA
     │
     └── NaOCl Storage
               ↓
        Aging + Heat
               ↓
           Chlorate

 

🔹 ทำไมต้องระวัง DBPs🚧

แม้ปริมาณสารพวกนี้จะอยู่ในระดับ “ไมโครกรัมต่อลิตร (µg/L)” แต่การบริโภคต่อเนื่องยาวนานอาจส่งผลต่อสุขภาพ เช่น

• เพิ่มความเสี่ยงต่อ มะเร็งตับ / ไต / กระเพาะปัสสาวะ

• มีผลต่อ ทารกในครรภ์และระบบสืบพันธุ์

• อาจส่งผลต่อคุณภาพน้ำในด้านรสชาติและกลิ่น รวมถึงความปลอดภัยในการบริโภคระยะยาว

 

🔹 เลือกเทคโนโลยีฆ่าเชื้ออย่างไร?

       Disinfection Selection Matrix

ต้องการอะไร	แนะนำ
Residual สูง	Chlorine / Chloramine
สี กลิ่น รส	Ozone
ไม่มีสารเคมี	UV
กังวล Chlorate	Cl₂ Gas
ปกป้อง RO	Carbon + UV
ลด NOM	Carbon

 

🔹 ทำไมโลกยังใช้คลอรีน?

แม้ว่าคลอรีนจะสามารถก่อให้เกิด DBPs ได้ แต่คลอรีนยังคงเป็นสารฆ่าเชื้อที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในระบบน้ำทั่วโลก เนื่องจากสามารถสร้าง Residual Disinfectant หรือสารฆ่าเชื้อตกค้างในน้ำได้

โดยทั่วไปในระบบน้ำจะนิยมควบคุม Free Chlorine Residual (HOCl/OCl⁻) ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม เพื่อให้ยังคงมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อและป้องกันการปนเปื้อนซ้ำ

Residual Chlorine ช่วยป้องกันการปนเปื้อนซ้ำระหว่างการเก็บกักน้ำ การส่งผ่านท่อ และการใช้งานปลายทาง ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบสำคัญที่เทคโนโลยีอย่าง UV หรือ Ozone ไม่สามารถให้ได้โดยตรง

ดังนั้นเป้าหมายของวิศวกรจึงไม่ใช่ "กำจัดคลอรีนออกจากระบบทั้งหมด" แต่คือการควบคุมปริมาณคลอรีนให้เพียงพอต่อการป้องกันการปนเปื้อน และลดความเสี่ยงการเกิด DBPs ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม

Chlorine
↓
Disinfection
↓
Residual Chlorine
↓
Storage Tank
↓
Pipeline
↓
Point of Use

 

UV
↓
Disinfection
↓
No Residual
↓
Storage Tank
↓
Recontamination Risk

 

Ozone
↓
Disinfection
+
Oxidation
↓
Color / Odor Reduction
↓
No Residual

If Bromide Present
↓
Bromate Risk

 

🔹 ทำไมช่วงหลังโรงงานอาหารเริ่มสนใจ Chlorate มากขึ้น?

ในอดีต การควบคุม THMs และ HAAs เป็นประเด็นหลักของระบบคลอรีน แต่ในปัจจุบัน โรงงานอาหารและเครื่องดื่มหลายแห่งเริ่มให้ความสำคัญกับ Chlorate (ClO₃⁻) มากขึ้น เนื่องจากอาจเกิดจากการเสื่อมสภาพของ Sodium Hypochlorite (NaOCl) ระหว่างการจัดเก็บ โดยเฉพาะในสภาพอากาศร้อนหรือมีระยะเวลาจัดเก็บนาน (โดยเฉพาะในสภาพอากาศร้อนของประเทศไทย ซึ่งอุณหภูมิสูงตลอดทั้งปี) (บางวันร้อนจนถังเคมีก็อยากลาออกเหมือนกัน 😄)

ด้วยเหตุนี้ โรงงานบางแห่งจึงพิจารณาเปลี่ยนจาก Sodium Hypochlorite ไปใช้ Chlorine Gas (Cl₂) หรือปรับปรุงระบบจัดเก็บสารเคมี เพื่อลดความเสี่ยงการเกิด Chlorate ตั้งแต่ต้นทาง

ตารางเปรียบเทียบ NaOCl และ Cl₂ (g)

หัวข้อ	NaOCl	Cl₂ Gas
ความง่ายในการใช้งาน	สูง	ต่ำ
ความเสี่ยงจากสารเคมีอันตราย	ต่ำกว่า	สูงกว่า
ความเสี่ยง Chlorate	สูงกว่า	ต่ำมาก
ความเสี่ยง THM/HAA	ใกล้เคียงกัน	ใกล้เคียงกัน
ค่าเคมีต่อหน่วย Available Chlorine	สูงกว่า	ต่ำกว่า

การเปลี่ยนจาก Sodium Hypochlorite เป็น Chlorine Gas ไม่ใช่การเลือก "ระบบที่ดีกว่า" เสมอไป แต่เป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างความสะดวกในการจัดการสารเคมี กับความเสี่ยงด้าน Chlorate คุณภาพน้ำ และต้นทุนการดำเนินงาน

🔹 หากต้องการเปลี่ยนจาก NaOCl เป็น Cl₂ Gas ต้องพิจารณาอะไรบ้าง?

แม้การใช้ Chlorine Gas (Cl₂) จะช่วยลดความเสี่ยงการเกิด Chlorate ได้อย่างมีนัยสำคัญ แต่การเปลี่ยนจาก Sodium Hypochlorite (NaOCl) ไปเป็น Chlorine Gas มักมีต้นทุนการเปลี่ยนระบบ (Switching Cost) ที่ต้องพิจารณา เช่น

• ระบบจัดเก็บและจ่ายก๊าซคลอรีน (Chlorinator System)

• ระบบตรวจจับก๊าซคลอรีนรั่ว (Gas Detector)

• ระบบดูดซับก๊าซฉุกเฉิน (Emergency Scrubber)

• การปรับปรุงอาคารและมาตรการด้านความปลอดภัย

• การฝึกอบรมพนักงานและแผนตอบสนองเหตุฉุกเฉิน

ดังนั้นการเปลี่ยนมาใช้ Cl₂ Gas ควรพิจารณาทั้งด้านความปลอดภัย ต้นทุนการลงทุน และข้อกำหนดด้านคุณภาพน้ำของลูกค้าปลายทางร่วมกัน

🔹 หากยังใช้ NaOCl อยู่ จะลดความเสี่ยง Chlorate ได้อย่างไร?

โรงงานจำนวนมากยังคงเลือกใช้ Sodium Hypochlorite เนื่องจากใช้งานง่ายและมีความปลอดภัยในการจัดการสูงกว่า Chlorine Gas

แนวทางลดความเสี่ยงการเกิด Chlorate โดยไม่ต้องเปลี่ยนระบบ ได้แก่

• หลีกเลี่ยงการเก็บ NaOCl เป็นเวลานาน

• จัดเก็บในที่ร่มและอุณหภูมิต่ำที่สุดเท่าที่ทำได้

• เลือกใช้ถังเก็บที่ป้องกันแสงแดด

• ลดปริมาณ Stock คงคลัง และเพิ่มความถี่ในการสั่งซื้อ

• ตรวจสอบอายุสารเคมีและระบบหมุนเวียนสินค้า (FIFO)

• เลือกผู้ผลิตที่มีการควบคุมคุณภาพและอายุผลิตภัณฑ์อย่างเหมาะสม

ในหลายกรณี การปรับปรุงการจัดเก็บและการบริหารจัดการ NaOCl สามารถลดความเสี่ยง Chlorate ได้โดยไม่จำเป็นต้องลงทุนเปลี่ยนระบบเป็น Chlorine Gas

 

ถ้าไม่อยากลงทุนเปลี่ยนเป็น Cl₂(g) ทันที จุดแรกที่ควรทำคือ “อย่าเก็บ NaOCl นานและร้อน” เพราะทุกวันที่เก็บไว้ คือวันที่ Chlorate มีโอกาสเพิ่มขึ้น

และยังมีเทคโนโลยีที่สามารถลด Chlorate ในน้ำได้ เช่น Strong Base Anion Resin และ Reverse Osmosis (RO) 

อย่างไรก็ตาม ในหลายกรณี การป้องกันการเกิด Chlorate ตั้งแต่ต้นทางมักมีความคุ้มค่ากว่าการกำจัดหลังจากเกิดขึ้นแล้ว

แม้ Activated Carbon จะมีประสิทธิภาพในการลดสารอินทรีย์ กลิ่น รส และ DBPs บางชนิด แต่โดยทั่วไปไม่ถือเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพในการกำจัด Chlorate (ClO₃⁻) ดังนั้นการควบคุม Chlorate ที่ดีที่สุดคือการป้องกันการเกิดตั้งแต่ต้นทางของระบบ

 

⚙️ Engineering Reality

ไม่มีใครเป็นผู้ร้ายตลอดกาล คลอรีนก็เช่นกัน

หากน้ำมีสารอินทรีย์ต่ำมาก (Low NOM) แม้จะใช้คลอรีนก็อาจเกิด DBPs ในระดับต่ำได้ ในทางกลับกัน หากน้ำมี NOM สูง แม้ใช้คลอรีนในปริมาณไม่มากก็อาจเกิด DBPs ได้

DBPs แต่ละชนิดมีสาเหตุการเกิดต่างกัน

 

NOM + Chlorine ↓ THM / HAA

NaOCl + Time + Heat ↓ Chlorate

Bromide + Ozone ↓ Bromate

Chloramine ↓ NDMA

วิศวกรน้ำไม่ได้มีหน้าที่กำจัดคลอรีน แต่มีหน้าที่ควบคุมคลอรีน

คลอรีนน้อยเกินไป อาจเกิดการปนเปื้อนซ้ำ

คลอรีนมากเกินไป อาจเพิ่มความเสี่ยงด้านคุณภาพน้ำและการเกิด DBPs

ความท้าทายของวิศวกรคือการรักษาระดับ Residual Chlorine ให้เพียงพอสำหรับการป้องกันการปนเปื้อน แต่ไม่มากเกินความจำเป็น

 

⚙️ Engineering Notes : Residual Chlorine ≠ Free Chlorine เสมอไป

Residual Chlorine คือปริมาณคลอรีนที่ยังคงเหลืออยู่ในน้ำหลังผ่านกระบวนการฆ่าเชื้อ

Residual Chlorine แบ่งได้เป็น

• Free Chlorine (HOCl/OCl⁻) — ฆ่าเชื้อได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูง

• Combined Chlorine หรือ Chloramine — ฆ่าเชื้อช้ากว่า แต่คงเหลือในระบบได้นานกว่า

ในระบบน้ำอุตสาหกรรมและระบบน้ำประปาส่วนใหญ่ การตรวจวัด Free Chlorine Residual ยังคงเป็นตัวชี้วัดที่นิยมใช้มากที่สุด

 

🔹 Activated Carbon กับการกำจัดคลอรีน

Activated Carbon ไม่ได้มีหน้าที่เพียงลดสี กลิ่น รส หรือสารอินทรีย์เท่านั้น แต่ยังถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการกำจัด Free Chlorine Residual ก่อนเข้าสู่กระบวนการผลิตหรือระบบ Membrane

เนื่องจาก Free Chlorine สามารถส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์บางชนิด เช่น Reverse Osmosis (RO), Ultrafiltration (UF) และ Ion Exchange Resin ได้

ด้วยเหตุนี้ ระบบน้ำอุตสาหกรรมจำนวนมากจึงใช้ Activated Carbon เป็นขั้นตอน Dechlorination หลังการฆ่าเชื้อด้วยคลอรีน และก่อนส่งน้ำเข้าสู่กระบวนการผลิต

อย่างไรก็ตาม แม้ Activated Carbon จะสามารถกำจัด Free Chlorine ได้ดี แต่โดยทั่วไปไม่ถือเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพในการกำจัด Chlorate (ClO₃⁻)

สาร	Granular Activated Carbon (GAC)
Free Chlorine	✅ ดีมาก
THM	✅ พอช่วยได้
NOM	✅ ดี
Geosmin / 2-MIB	✅ ดี
Chlorate	❌ ไม่ใช่หน้าที่หลัก

 

🔹 แล้ว Chloramine ล่ะ?

คลอรามีน (Chloramine : NH₂Cl) เป็นสารฆ่าเชื้อที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่างคลอรีนและแอมโมเนีย โดยมีข้อดีคือสามารถคง Residual Disinfectant ในระบบท่อได้ยาวนานกว่า Free Chlorine และมักก่อให้เกิด THMs และ HAAs ในระดับต่ำกว่า

อย่างไรก็ตาม การใช้ Chloramine อาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิด Nitrosamines เช่น NDMA ซึ่งเป็น DBP ที่มีความเสี่ยงด้านสุขภาพสูงแม้ในปริมาณต่ำมาก

ดังนั้นการเลือกใช้ Chloramine จึงเป็นการแลกเปลี่ยนระหว่างการลด THMs/HAAs กับการควบคุมความเสี่ยงจาก Nitrosamines

ในประเทศไทยไม่ค่อยพบการใช้ Chloramine มากนัก จะพบในระบบประปาในบางประเทศ เช่น สิงคโปร์ ออสเตรเลีย สหรัฐอเมริกา เป็นต้น

 

🔹 แล้ว Chlorine Dioxide ล่ะ?

Chlorine Dioxide (ClO₂) เป็นสารฆ่าเชื้อและสารออกซิไดซ์ที่มีประสิทธิภาพสูง โดยมักก่อให้เกิด THMs และ HAAs ในระดับต่ำกว่าระบบคลอรีนทั่วไป

อย่างไรก็ตาม Chlorine Dioxide มีสารพลอยได้เฉพาะตัว ได้แก่ Chlorite (ClO₂⁻) และ Chlorate (ClO₃⁻) ซึ่งเป็นเหตุผลที่ระบบดังกล่าวต้องมีการควบคุมและติดตามคุณภาพน้ำเช่นเดียวกับเทคโนโลยีฆ่าเชื้อชนิดอื่น

ส่วนใหญ่ใช้ในระบบ Cooling Tower, CIP บางระบบ, Food Processing บางประเภท และ Biofilm Control เป็นต้น

 

🔹 Ozone ดีกว่า Chlorine ???

        แม้โอโซนจะไม่ก่อให้เกิด THMs และ HAAs แต่ในกรณีที่น้ำมี Bromide (Br⁻) อาจเกิด Bromate (BrO₃⁻) ซึ่งเป็น DBP ที่มีความเสี่ยงต่อสุขภาพได้

        Ozone มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดสี กลิ่น และสารอินทรีย์บางชนิด แต่ต้องควบคุมความเสี่ยงการเกิด Bromate ในกรณีที่น้ำมี Bromide

 

🔹 UV ดีกว่า Chlorine หรือไม่?

UV (Ultraviolet Disinfection) เป็นเทคโนโลยีฆ่าเชื้อแบบกายภาพ (Physical Disinfection) โดยใช้รังสี UV-C ทำลาย DNA และ RNA ของจุลินทรีย์ ทำให้ไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้

ข้อดีของ UV คือ

• ไม่ต้องเติมสารเคมีลงในน้ำ

• ไม่ก่อให้เกิด THMs และ HAAs ที่พบในระบบคลอรีน

• ไม่มีความเสี่ยงการเกิด Chlorate เหมือนระบบ Sodium Hypochlorite

• ไม่มีความเสี่ยงการเกิด Bromate เหมือนระบบ Ozone

อย่างไรก็ตาม UV มีข้อจำกัดสำคัญ คือ

• ไม่มี Residual Disinfectant คงเหลือในระบบ

• ไม่สามารถป้องกันการปนเปื้อนซ้ำในถังเก็บหรือระบบท่อได้

• ประสิทธิภาพอาจลดลงหากน้ำมีความขุ่นสูง หรือมีสารแขวนลอยบังแสง UV

ด้วยเหตุนี้ โรงงานหลายแห่งจึงใช้ UV ร่วมกับคลอรีนในปริมาณต่ำ เพื่อให้ได้ทั้งประสิทธิภาพการฆ่าเชื้อและ Residual Disinfectant ที่เหมาะสม

 

---

🔹 มาตรฐานความปลอดภัย (WHO / USEPA / กรมอนามัยไทย)

---

 

🔹 Activated Carbon กำจัด DBPs ได้หรือไม่?

Activated Carbon มีประสิทธิภาพในการลดสารอินทรีย์ต้นกำเนิด (NOM) และสามารถดูดซับ DBPs บางชนิด เช่น THMs ได้บางส่วน อย่างไรก็ตาม การควบคุม DBPs ที่ดีที่สุดคือการลดสารตั้งต้นก่อนการฆ่าเชื้อ มากกว่าการกำจัด DBPs หลังจากเกิดขึ้นแล้ว

 

🔹 วิธีลดการเกิด DBPs

---

 

🔹 Checklist ก่อนเลือกเทคโนโลยีฆ่าเชื้อ

□ น้ำดิบมี NOM สูงหรือไม่

□ มี Bromide ในน้ำหรือไม่

□ มีข้อกำหนด Chlorate จากลูกค้าหรือมาตรฐานส่งออกหรือไม่

□ ต้องการ Residual Disinfectant หรือไม่

□ มีระบบ RO หรือ Membrane หรือไม่

□ ต้องการลดกลิ่น/รสคลอรีนหรือไม่

 

🔹 สรุปอีกหน่อย :

DBPs คือสารพลอยได้ที่เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างสารฆ่าเชื้อและสารที่มีอยู่ในน้ำ เช่น สารอินทรีย์ (NOM) หรือ Bromide

• Chlorine มีข้อได้เปรียบเรื่อง Residual Disinfectant ช่วยป้องกันการปนเปื้อนซ้ำในระบบท่อ แต่ต้องควบคุมความเสี่ยงจาก THMs, HAAs และในบางกรณี Chlorate

• Chloramine สามารถคง Residual Disinfectant ได้ยาวนานกว่า Free Chlorine และมักลด THMs/HAAs ได้ แต่ต้องควบคุมความเสี่ยงจาก Nitrosamines เช่น NDMA

• Ozone มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดสี กลิ่น และสารอินทรีย์บางชนิด และไม่ก่อให้เกิด THMs/HAAs แต่ต้องระวังการเกิด Bromate หากน้ำมี Bromide และไม่มี Residual Disinfectant คงเหลือในระบบ

• UV เป็นการฆ่าเชื้อแบบกายภาพ (Physical Disinfection) จึงไม่ก่อให้เกิด THMs, HAAs, Chlorate หรือ Bromate ที่พบได้จากระบบฆ่าเชื้อด้วยสารเคมีโดยทั่วไป แต่ไม่มี Residual Disinfectant จึงมักใช้ร่วมกับสารฆ่าเชื้อชนิดอื่นในระบบที่มีการเก็บกักน้ำหรือมีเครือข่ายท่อส่ง

ดังนั้น "ไม่มีเทคโนโลยีใดดีที่สุดสำหรับทุกโรงงาน" การเลือกใช้ระบบฆ่าเชื้อควรพิจารณาร่วมกับคุณภาพน้ำดิบ ความเสี่ยงด้าน DBPs ความต้องการด้านความปลอดภัยอาหาร และต้นทุนการดำเนินงานในระยะยาว

 

⚙️ Engineering Reality (Final Thought)

ระบบฆ่าเชื้อที่ดี ไม่ใช่ระบบที่ฆ่าเชื้อได้มากที่สุด
แต่คือระบบที่สามารถควบคุม "สมดุล" ระหว่าง

• ประสิทธิภาพการฆ่าเชื้อ
• Residual Disinfectant
• ความเสี่ยงจาก DBPs
• ต้นทุนการดำเนินงาน

ได้อย่างเหมาะสม

 

🔹 ACE Notes

ไม่มีระบบฆ่าเชื้อใดที่เหมาะสมกับทุกโรงงาน

การเลือกใช้ Chlorine, Chloramine, Ozone หรือ UV ควรพิจารณาร่วมกับคุณภาพน้ำดิบ ความต้องการด้านความปลอดภัยอาหาร ความเสี่ยงการเกิด DBPs และต้นทุนการดำเนินงานในระยะยาว

ระบบที่ดีไม่ได้วัดจากความสามารถในการฆ่าเชื้อเพียงอย่างเดียว แต่ต้องสามารถควบคุมความเสี่ยงจากสารพลอยได้ (DBPs) ได้อย่างเหมาะสมด้วย

การฆ่าเชื้อไม่ใช่การแข่งขันว่าใครใส่คลอรีนได้มากที่สุด แต่เป็นศิลปะของการทำให้คลอรีนเหลืออยู่ "เท่าที่จำเป็น"

ในหลายกรณี การควบคุม DBPs ที่ดีที่สุด ไม่ใช่การกำจัด DBPs หลังจากเกิดขึ้นแล้ว แต่คือการลดโอกาสการเกิด DBPs ตั้งแต่ต้นทางของระบบ

 

⚙️ ACE Quick Note

Activated Carbon มีบทบาทสำคัญในการกำจัด

• สี (Color)

• กลิ่น (Odor)

• รส (Taste)

• คลอรีน (Free Chlorine)

หรือจำง่าย ๆ ว่า "สี กลิ่น รส และคลอรีน"

อย่างไรก็ตาม Activated Carbon ไม่ใช่เทคโนโลยีหลักสำหรับการกำจัด Chlorate

 

ACE Summary

เทคโนโลยี	Residual	DBP หลัก	จุดเด่น
Chlorine	✅	THM, HAA	Residual ดี
NaOCl	✅	THM, HAA, Chlorate	ใช้งานง่าย
Chloramine	✅✅	NDMA	Residual ยาว
Ozone	❌	Bromate	สี/กลิ่น/รสดี
Chlorine Dioxide	⚠️	Chlorite, Chlorate	Biofilm Control
UV	❌	ต่ำมาก	ไม่มีสารเคมี
GAC	❌	-	ลดสี กลิ่น รส คลอรีน

 

---