ระบบบำบัดน้ำเสียเคมี
น้ำเสียที่มีสารแขวนลอยขนาดเล็กและมีประจุเป็นลบ หรือน้ำเสียที่มีสารอนินทรีย์พวกโลหะ
หนักที่เป็นอันตราย ตลอดจนน้ำเสียที่มีสารอินทรีย์บางชนิดละลายปนอยู่ มักจะถูกนำมาบำบัดด้วย
วิธีเพราะน้ำเสียดังกล่าวมีผลกระทบต่อระบบนิเวศ สารแขวนลอยจะบดบังแสงแดดทำให้กระบวน
การสังเคราะห์แสงไม่สมบูรณ์ ส่วนพวกโลหะหนักอาจทำอันตรายต่อพวกจุลินทรีย์ในน้ำจนสูญ
พันธุ์ ทำให้เสียสมดุลย์ธรรมชาติได้ด้วยเช่นกัน น้ำเสียบางประเภทที่ผ่านระบบบำบัดทางชีวภาพ
แล้วหากพบว่ายังมีสารอาหาร (N,P) เหลืออยู่มากควรนำมาบำบัดต่อด้วยวิธีเคมีก่อนที่จะระบาย
ลงสู่แหล่งน้ำตามธรรมชาติเพื่อป้องกันไม่ได้เกิดสาหร่ายขึ้นเป็นจำนวนมาก (Euthuofication)
จนเกิดผลกระทบต่อระบบนิเวศน์ได้
การบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีเคมีมีหลายรูปแบบให้เลือก เพราะรูปแบบหนึ่งอาจเหมาะกับการบำ
บัดสารเคมีกลุ่มหนึ่ง แต่อาจไม่เหมาะสมกับสารเคมีอีกกลุ่มหนึ่ง ผู้ใช้จึงต้องรู้จักเลือกให้เหมาะสม
และได้ประสิทธิภาพการบำบัดที่ต้องการ ต่อไปนี้จะกล่าวถึงกระบวนการบำบัดทางเคมีบางประเภท
ที่นิยมใช้กัน
1. การตกตะกอน (Coagulation)
ดังที่กล่าวไว้ในบทก่อนแล้วว่าน้ำเสียที่มีสารแขวนลอยที่มีประจุลบ เช่น ดินเหนียว ไม่
สามารถจะตกตะกอนเองได้ จำเป็นที่จะต้องหาสารเคมีที่มีประจุบวกเติมลงไปเพื่อทำให้เกิดความ
เป็นกลาง กวนให้เกิดการรวมตัวจนได้ตะกอนใหญ่ขึ้นและตกลงมายังก้นถังได้ สารเคมีที่ประจุบวก
เป็นจำนวนมาก ได้แก่ สารส้ม และเกลือเหล็ก แต่ที่นิยมใช้กันคือ สารส้ม เพราะมีราคาถูก แต่
ตะกอนที่ตกด้วยสารส้มจะเบารีดน้ำออกยากกว่าตะกอนที่เกิดจากเกลือเหล็ก ในบางกรณีอาจต้องใช้
สารส้มปริมาณสูง จึงจะเกิดผลตามต้องการ ทำให้มีราคงแพงกว่าการใช้เกลือเหล็กซึ่งให้ผลเช่น
เดียวกัน เช่น การกำจัดสีจากโรงงานฟอกย้อม หากใช้สารส้มจะใช้ปริมาณสูงถึง 600 มิลลิกรัมต่อ
ลิตร เมื่อเปลี่ยนมาใช้เกลือเหล็กปริมาณความต้องการเพียง 13 มิลลิกรัมต่อลิตรก็สามารถลดสีจน
ได้มาตรฐานน้ำทิ้ง (300 ADMI) ตามต้องการเมื่อคิดเป็นค่าใช้จ่ายในการใช้สารส้มจะสูง
เกือบเป็น 10 เท่าของเกลือเหล็ก
สำหรับตะกอนที่ตกลงมาหากเป็นพวกโลหะหนักที่เป็นอันตราย จะต้องนำไปกำจัด มิฉะนั้น
แล้วจะเกิดอันตรายต่อระบบนิเวศได้ สำหรับสารละลายอินทรีย์บางประเภท อาจกำจัดออกได้ด้วย
วิธีเคมีหากปรับสภาพให้เกิดปฏิกิริยาได้อย่างเหมาะสม และมีราคาถูกว่าระบบชีวภาพมากเพราะ
ใช้พลังงานน้อยกว่า ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้รวดเร็วกว่า และปริมาณพื้นที่ที่ต้องการใช้ยังน้อยกว่าอีกด้วย
แผนภูมิของกระบวนการตกตะกอนเพื่อกำจัดสีมีดังนี้
ในกระบวนการกำจัดสีจากโรงฟอกย้อม ก่อนดำเนินการจะต้องหาปริมาณความเหมาะสม
ของเกลือเหล็ก (Optimum Dose) กับน้ำเสียที่ต้องการบำบัดก่อน ด้วยเครื่อง Jar Test
เมื่อดำเนินการจริงจะได้ปริมาณเกลือเหล็กลงไปในปริมาณที่พอดีกับความเข้มข้นของสีที่จะต้อง
กำจัดออกขั้นตอนในการกำจัดสีขั้นแรกจะต้องส่งน้ำเสียเข้ามายังถังปรับสภาพในถังนี้จะปรับสภาพ
ความเป็นกรดและด่างให้เหมาะสม แล้วเติมเกลือกเหล็กลงไป จากนั้นกวนให้สารเคมีกระจายและ
ทำปฏิกิริยากันจนกระทั่งสมบูรณ์จึงส่งผ่านมายังถังตกตะกอน ตะกอนที่ตกลงมาจะผ่านมายังลาน
ตากจนแห้ง แล้วนำไปฝังกลบต่อไปส่วนน้ำทิ้งที่ออกมายังไม่ได้มาตรฐานเนื่องจากยังมีสารอินทรีย์
อยู่ ควรส่งไปบำบัดต่อด้วยระบบชีวภาพเช่น ระบบเลี้ยงตะกอนต่อไป จนได้น้ำทิ้งสุดท้ายตรงกับ
มาตรฐานที่รัฐกำหนดไว้
2. การแลกประจุ (Ion Exchange)
การค้นพบสารสังเคราะห์ประเภทเรซิน (Synthetic Resin) ซึ่งมีความสามารถในการ
แลกประจุได้ดี นับได้ว่ามีประโยชน์ต่อการทำน้ำสะอาดและการบำบัดน้ำเสีย โดยเฉพาะการกำจัด
เอาพวกโลหะหนัก เช่น เหล็กและโครเมียม หรือพวกสารอาหาร เช่น ไนโตรเจน แอมโมเนีย และ
ฟอสเฟต ออกจากน้ำทิ้ง และป้องกันไม่ให้สาหร่ายเกิดขึ้นมากเกินต้องการ นอกจากนี้สารอาหารที่
ถูกเรซินจับไว้สามารถนำกลับมาใช้ประโยชน์ได้อีก ส่วนตัวเรซินสังเคราะห์เมื่อใช้งานหมด
ประสิทธิภาพแล้ว นำกลับมาปรับคืนสภาพ (Regenerate) ด้วยกรดเกลือ (HCI) หรือเกลือ
แกง (NaCl) แล้วนำมาใช้ใหม่ได้การปรับคืนสภาพสามารถทำได้หลายครั้งมาก ทำให้อายุการ
ใช้งานของเรซินนานถึง 3-4 ปี บางชนิดอาจมีอายุมากกว่านั้นก็เป็นได้หากถูกสังเคราะห์มาด้วยวัสดุ
ที่แข็งแกร่ง
เรซินสังเคราะห์มีหลายชนิด ชนิดที่เป็นกรดจะเป็นกรดแก่หรือกรดอ่อนที่นำมาแลกเปลี่ยน
กับประจุบวก เมื่อประสิทธิภาพในการแลกประจุหมดลง ก็นำมาปรับคืนสภาพด้วยเกลือแกงหรือ
กรดเกลือส่วนเรซินที่เป็นต่างจะเป็นแก่หรือด่างอ่อน นำมาแลกเปลี่ยนกับประจุลบ และสามารถ
ปรับฟื้นคืนสภาพด้วยโซดาไฟ กรดเกลือหรือสารละลายแอมโมเนียตามคุณสมบัติของเรซินที่นำมา
ใช้ เรซินแต่ละตัวจะมีคุณสมบัติแตกต่างกันไป แม้ว่าจะอยู่กลุ่มเดียวกันก็ตาม คุณสมบัติของมันจะ
ถูกกำหนดไว้เพื่อให้ผู้ใช้เลือกใช้อย่างถูกต้องว่า เรซินตัวนั้นมีความสามารถแลกประจุได้มากน้อย
เพียงใด จับสารอะไรได้ดี ปรับคืนสภาพอย่างไร เมื่อไม่สามารถปรับคืนสภาพแล้วจะต้องเผาทิ้งที่
อุณหภูมิเท่าใดจึงไม่เกิดปัญหากับสิ่งแวดล้อม เป็นต้น
การบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีแลกประจุได้ผลรวดเร็ว ใช้พื้นที่น้อย ประสิทธิภาพสูง อาจได้ผล
พลอยได้นำกลับมาใช้ประโยชน์ได้ใหม่ เช่น การบำบัดน้ำเสียจากกระบวนการเคลือบผิวด้วยโคร-
เมียม น้ำเสียจะเป็นพวกกรดโครมิคที่ไม่บริสุทธิ์ ผ่านเข้ามายังเรซินเปลี่ยนประจุบวก แล้วจะได้
กรดโครมิคที่บริสุทธิ์ออกมา เป็นต้น
3. การดูดซับด้วยผงถ่าน (Carboon Adsorption)
การดูดซับด้วยผงถ่านเป็นกระบวนการที่ใช้ผงถ่านดูดซับเอาสารเคมี (สารอนินทรีย์และสาร
อินทรีย์) บางชนิดที่ละลายอยู่ในน้ำเสียไว้หลังจากแยกเอาผงถ่านออกแล้วจะได้น้ำทิ้งที่ได้มาตร-
ฐานระบายออกจากโรงงานได้
ผงถ่านที่นำมาดูดซับสี สารอินทรีย์ หรือสารอนินทรีย์ เป็นผงถ่านที่มีขนาดเล็ก 0.1 มิลลิเมตร
ผ่านการเผาในเตาที่มีออกซิเจนจนร้อนแดงเพื่อไล่สารพวกไฮโดรคาร์บอน แล้วนำมาแอกติเวท
(Activate) ด้วยก๊าซ (Oxidizing Gas) จนโครงสร้างพรุนไปทั่ว จากนั้นนำมาแยกขนาด
ผงถ่านพวกนี้เมื่อนำมาใช้คล้ายวัสดุกรองในถังกรอง โดยปล่อยให้น้ำเสียที่ต้องการกำจัดไหลผ่าน
ถังกรองถ่านช้า ๆ เพื่อให้เกิดการดูดซับได้เต็มที่ น้ำที่ผ่านการกรองนี้แล้วจะระบายทิ้งหรือนำกลับมา
ใช้ประโยชน์อย่างอื่นได้ ส่วนตัวผงถ่านที่หมดประสิทธิภาพการดูดซับแล้ว สามารถนำกลับมาล้าง
ด้วยสารเคมีเพื่อปรับคืนสภาพ แล้วนำมาใช้ใหม่ได้ ทำซ้ำ ๆ เช่นนี้ไปจนกว่าผงถ่านนั้นจะหมด
สภาพไปจริง ๆ ในกรณีนี้ใช้ได้กับการดูดซับที่ไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีติดแน่นกับผงถ่าน หากในระหว่าง
การกรองหรือดูดซับเกิดปฏิกิริยาเคมีติดแน่นกับผงถ่านก็ไม่สามารถนำมาปรับคืนสภาพได้ต้องนำไป
กำจัดด้วยการเผาต่อไป
ปัญหาที่พบบ่อยในการดูดซับก็คือ ปัญหาของพื้นผิวนอกอุดตันจนปิดช่องว่าระหว่างเม็ดถ่าน
ทำให้น้ำเสียไหลผ่านลงไปไม่ได้ จำเป็นต้องล้างสิ่งสกปรกเหล่านั้นออกแบบเดียวกับการล้างทราย
กรอง
การตรวจสอบเพื่อหาปริมาณผงถ่านที่เหมาะสมต่อการดูดซับ ตลอดจนหาจำนวนครั้งที่นำผล
ถ่านนั้นกลับมาใช้ซ้ำ สามารถทำได้ในห้องทดลองโดยใช้หลักการของไอโซเทอม(Isothem)
ข้อมูลที่ได้จากการทำไอโซเทอมสามารถนำมาหาคำตอบที่ต้องการได้ เราจะทราบได้ว่า 1 หน่วย
น้ำหนักของผงถ่านจะดูดซับสารชนิดนั้น ๆ ได้เท่าไร เป็นต้น
วิธีบำบัดน้ำเสียทางเคมี
1. ลักษณะน้ำเสียทางเคมี
น้ำเสีย หมายถึง น้ำที่มีสิ่งเจือปนต่างๆในปริมาณสูง จนกระทั่งกลายเป็นน้ำที่ไม่เป็นที่ต้องการและเป็นที่น่ารังเกียจของคนทั่วไป น้ำเสียก่อให้เกิดปัญหาต่างๆแก่ลำน้ำซึ่งเป็นที่รองรับ เช่น ทำให้เกิดการเน่าเหม็นหรือเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต เป็นต้น
สิ่งเจือปนต่างๆในน้ำกลายเป็นน้ำเสีย ได้แก่ สารอินทรีย์ต่างๆ กรด ด่าง ของแข็งหรือสารแขวนลอย และสิ่งที่ลอยปนอยู่ในน้ำ เช่น น้ำมัน ไขมัน เกลือและแร่ธาตุที่เป็นพิษ เช่น โลหะหนัก สารที่ทำให้เกิดฟอง ความร้อน สารพิษเช่น ยาฆ่าแมลง สี กลิ่น และสารกัมมันตภาพรังสี เป็นต้น
เนื่องจากระบบบำบัดน้ำเสียมีหลายประเภท การเลือกระบบบำบัดที่เหมาะสมจะขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ คือ ลักษณะของน้ำเสีย ระดับของการบำบัด สภาพของท้องถิ่น และความยากง่ายของการดูแลรักษาระบบ โดยระบบที่มีความเหมาะสมต้องเป็นระบบที่มีประสิทธิภาพและมีราคาประหยัด
ลักษณะของน้ำเสียและระดับของการบำบัดจะเป็นตัวกำหนดอย่างกว้างๆ ถึงระบบบำบัดน้ำเสียที่มีสารอินทรีย์ควรเลือกใช้ระบบบำบัดแบบชีวภาพโดยความเข้มข้นของปริมาณสารอินทรีย์จะเป็นปัจจัยที่สำคัญในการเลือกระบบที่เหมาะสม น้ำเสียที่มีสารเคมีหรือโลหะหนัก เช่น น้ำเสียจากโรงชุบโลหะ โรงงานยาฆ่าแมลงและวัชพืช ควรใช้ระบบบัดทางเคมีซึ่งมักเป็นวิธีแยกสารโลหะหนักออกจากน้ำเสีย น้ำเสียชุมชนเป็นน้ำเสียที่บำบัดได้ง่ายเนื่องจากส่วนประกอบส่วนใหญ่เป็นสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายทางชีววิทยาได้ง่ายและมีความเข้มข้นต่ำ มีปริมาณอาหารเสริมและมีสภาพแวดล้อมอื่นๆ เช่น พีเอชที่เหมาะสม และมีจุลินทรีย์อยู่ในน้ำเสีย ดังนั้นการบำบัดน้ำเสียชุมชนจึงใช้ระบบชีวภาพ เช่น ระบบ AS หรือระบบบ่อผึ่ง เป็นต้น
2. กระบวนการบำบัดน้ำเสียทางเคมี
กระบวนการบำบัดน้ำเสียทางเคมีเหมาะสำหรับน้ำเสียที่มีลักษณะอย่างใดอย่างหนึ่งดังต่อไปนี้คือ
1. มีกรดหรือมีด่างสูงเกินไป (พีเอชต่ำหรือสูงเกินไป)
2. มีโลหะหนักที่เป็นพิษ เช่น สังกะสี ดีบุก โครเมียม แคดเมียม ฯลฯ
3. มีสารแขวนลอยขนาดเล็กที่ตกตะกอนได้ยาก หรือมีสารพวกคอลลอยด์ซึ่งตกตะกอนได้ช้า
4. มีสารประกอบอนินทรีย์ละลายน้ำที่เป็นพิษ เช่น ซัลไฟด์
5. มีไขมันหรือน้ำมันละลายน้ำ
กระบวนการทางเคมีที่ใช้บำบัดน้ำเสีย ได้แก่ กระบวนการโคแอกกูเลชัน (Coagulation), กระบวนการฟล็อกคูเลชัน (Flocculation), กระบวนการตกตะกอนผลึก (Precipitation), กระบวนการทำให้เป็นกลาง (Neutralization), กระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน (Ion exchange), และกระบวนการออกซิเดชัน-รีดักชัน (Oxidation-Reduction) เป็นต้น
สำหรับกระบวนการในโรงงานแอลเอ็นอาร์ จะมีการใช้กระบวนการบำบัดทางเคมีที่สำคัญได้แก่ กระบวนการโคแอกกูเลชัน (Coagulation) กระบวนการฟล็อกคูเลชัน (Flocculation) กระบวนการทำให้เป็นกลาง (Neutralization) พร้อมทั้งมีการกระบวนการบำบัดทางกายภาพคือกระบวนการตกตะกอน (Sedimentation) และกระบวนการกรองเร็วด้วยทราย (Rapid sand filtration) เป็นต้น ซึ่งจะอธิบายในแต่ละกระบวนการดังต่อไปนี้
1. กระบวนการโคแอกกูเลชัน
กระบวนการโคแอกกูเลชัน เป็นกระบวนการประสานคอลลอยด์หรือสารอนินทรีย์ ซึ่งเป็นสารแขวนลอยขนาดเล็กที่ตกตะกอนได้ช้ามาก คอลลอยด์มีขนาดอนุภาคอยู่ในช่วง 0.1-1 นาโนเมตร ซึ่งไม่สามารถแยกตัวออกจากน้ำได้โดยวิธีการตกตะกอนตามธรรมชาติ เนื่องจากอนุภาคของคอลลอยด์มีขนาดเล็กเกินไป หลักการของกระบวนการโคแอกกูเลชัน คือ การเติมสารโคแอกกูแลนต์ (Coagulant) เช่น สารส้ม (Aluminum sulfate, Al2(SO4)3.18H2O) ลงไปในน้ำเสียทำให้คอลลอยด์หลายๆอนุภาคจับตัวกันเป็นกลุ่ม เรียกว่า ฟล็อก (Floc) จนมีน้ำหนักมากและสามารถตกตะกอนลงมาได้รวดเร็ว สารแอกกูแลนต์ทำหน้าที่เสมือนเป็นตัวประสานให้อนุภาคมารวมตัวกันเป็นฟล็อก
ส่วนประกอบสำคัญของกระบวนการโคแอกกูเลชันมี 2 ส่วน คือ ถังกวนเร็ว และถังกวนช้า ถังกวนเร็วเป็นที่เติมสารเคมีและเป็นทางเข้าของน้ำเสีย สารเคมีและน้ำเสียจะผสมกันทันทีอย่างรวดเร็วในถังนี้ ส่วนถังกวนช้าเป็นที่สำหรับกระบวนการสร้างฟล็อก (Flocculation) ที่เกิดจากการรวมตัวของอนุภาคคอลลอยด์ เพื่อส่งไปตกตะกอนในถังตกตะกอนซึ่งอยู่ตามหลังถังกวนช้าหรืออาจรวมอยู่ในถังเดียวกันถังกวนช้า อนุภาคคอลลอยด์ที่ไม่ถูกบำบัดโดยถังตกตะกอน จะถูกส่งต่อไปบำบัดในถังกรอง น้ำที่ออกจากถังกรองจึงมีความใสสูงมาก(ในส่วนระบบของโรงงานอุตสาหกรรมจะเป็นถังปฏิกิริยาใบเดียว (Reactor tank) โดยมีการเกิดกระบวนการทั้งสองขั้นตอนในถังเดียวกันคือกระบวนการโคแอกกูเลชัน กระบวนการฟล็อกคูเลชัน กระบวนการตกตะกอนและแยกน้ำใส)
2. กระบวนการฟล็อกคูเลชัน (Flocculation)
กระบวนการฟล็อกคูเลชัน เป็นขั้นตอนต่อจากกระบวนการโคแอกกูเลชัน โดยจะมีการกวนช้า (Slow mixing) เกิดขึ้นเพื่อสร้างตะกอนน้ำเสียให้มีขนาดใหญ่และหยาบมากขึ้น ทำให้เกิดการตกตะกอนได้ง่ายมากขึ้น เวลาที่ใช้ในการรวมตะกอนประมาณ 30-60 นาที
สารเคมีที่ใช้ในกระบวนการฟล็อกคูเลชัน หลังจากการเติมสารส้ม และปรับสภาพความเป็นกลางด้วยด่าง (Neutralization process) แล้วอาจจะต้องมีการเติมสารแอกกูแลนต์เอด (Coagulant Aid) เป็นสารเคมีประเภทโพลิอิเล็กโตรไลต์ (Polyelectrolyte) ซึ่งเป็นสารโพลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง โดยโคแอกกูแลนต์เอด ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างอนุภาคหรือฟล็อกให้เกิดเป็นฟล็อกขนาดใหญ่และตกตะกอนได้ง่าย สารโพลิอิเล็กโตรไลต์ที่ใช้ในกระบวนการโคแอกกูเลชัน มีอยู่ 3 ประเภท ได้แก่
1. โพลิเมอร์ประจุบวก (Cationic Polymer)
2. โพลิเมอร์ประจุลบ (Anion Polymer)
3. โพลิเมอร์ที่ไม่มีประจุ (Non Ionic Polymer)
ภาพที่ 3 แสดงรูปร่างโพลีเมอร์ประกอบด้วยน้ำหนักโมเลกุลในปริมาณล้านหน่วย(USEPA,1979)
องค์ประกอบและรูปแบบทางด้านกายภาพของโพลีเมอร์มีรูปร่างเป็นโซ่ยาว(long chain) เป็นสารเคมีชนิดพิเศษ สามารถสังเคราะห์ขึ้นได้อย่างสมบูรณ์จาก monomers หลายๆ อันรวมกันหรือสามารถทำได้จากการเพิ่มสารเคมีลงไปเพื่อเพิ่มหน้าที่ของ monomers ซึ่งเป็นตัวแบ่งประเภทของโพลีเมอร์ ที่เกิดขึ้น ดังนั้น monomer จึงเป็นส่วนประกอบหนึ่งของ โพลีเมอร์ แขนนของ monomer ค่อนข้างกว้างจึงใช้ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์โพลีเมอร์ เช่น acrylamide สารอินทรีย์สังเคราะห์โพลีเมอร์ สามารถแบ่งเป็นชนิดต่างๆคือ
Cationic Polymer มีประจุบวกบนส่วนของสารอินทรีย์ ระดับของประจุบนโพลีเมอร์ขึ้นอยู่กับจำนวนอิออนของ nitrogen groups มีประสิทธิภาพสูงในการปรับสภาพตะกอนซึ่งมีประจุลบ ตัวอย่าง Cationic Polymer เช่น polydialyldimethyl ammonium(PDADMA,cat-floc) สารรวมตะกอน polyacrylamide ประเภท cationic เตรียมได้โดยการเปลี่ยนแปลงรูปแบบสารเคมีชนิด non-ionic-polyacrylamide หรือเป็นการรวม cationic monomer ด้วย acrylamide polymer ชนิด cationic polymer จะนิยมใช้ในงานปรับสภาพตะกอน เนื่องจากของแข็งในน้ำตะกอนสดนั้นมีประจุลบ
Anionic Polymer มีประจุลบบนส่วนที่เป็นสารอินทรีย์ จำนวนประจุลบขึ้นอยู่กับจำนวนกลุ่มของ acrylamide ที่ละลายอยู่ใน acrylic acid ชนิดของ anionic polymer เช่น polyacrylamide acid(PAA), hydrolyzed polyacrylamide(HPAM) และ polystryene sulfate(PSS) สารรวมตะกอน polyacrylamide ประเภท anionic มีประจุไฟฟ้าเป็นลบเมื่อละลายน้ำและทำให้เกิดกลุ่ม amide group (NH2) หรือเกิดจากการรวมกลุ่มของ anionic monomer จนเป็น acrylamide polymer
Nonionic polymer ไม่ละลายน้ำแต่มีประสิทธิภาพในการเชื่อมอนุภาคของตะกอนให้เกิดการรวมกลุ่มกันได้ดี ในทางปฏิบัติ nonionic polymer อาจจะเกิดจากการรวมกันของสารอนินทรีย์โพลีเมอร์ inoganic polymer และสารอินทรีย์โพลีเมอร์ (organic polymer) ซึ่งจะเพิ่มความแข็งแรงของ floc
3. กระบวนการทำให้เป็นกลาง (Neutralization)
ค่าพีเอช (pH) มีบทบาทสำคัญมากในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย ดังนั้นในการเติมกรดหรือเติมด่างเพื่อปรับค่าพีเอชของน้ำเสียจึงเป็นสิ่งจำเป็น น้ำเสียที่มีค่าพีเอชต่ำสามารถทำให้เป็นกลาง ได้โดยใช้ปูนขาว โซดาไฟ หรือโซดาแอช ส่วนน้ำที่มีค่าพีเอชสูงทำให้เป็นกลางได้โดยใช้กรดชนิดต่างๆ เช่น กรดกำมะถัน กรดเกลือ หรือบางครั้งอาจใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก็ได้
4. กระบวนการกรองด้วยคาร์บอน(Carbon filter)
Carbon Filter / ตัวกรองคาร์บอนเป็นวิธีการกรองที่ใช้ชิ้นส่วนของผงถ่านคาร์บอนเพื่อกำจัดสารปนเปื้อนและสิ่งสกปรก นำไปใช้ในการดูดซับสารเคมี คาร์บอนแต่ละชิ้นถูกออกแบบมาเพื่อให้ส่วนพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ เพื่อให้เปิดรับสารปนเปื้อนให้มากที่สุดไปยังฟิลตอร์ มีเดีย โดยหนึ่งปอนด์(454กรัม)ของผงถ่านคาร์บอนบรรจุเนื้อที่พื้นผิวประมาณ100เอเคอร์ โดยปกติคาร์บอนนี้เกิดปฎิกิริยากับประจุบวกและได้รับการออกแบบมาเพื่อดึงดูดกับประจุลบกับสิ่งที่ปนเปื้อนน้ำ โดยทั่วไปแล้วตัวกรองคาร์บอนใช้สำหรับการกรองน้ำให้บริสุทธิ์ แต่ก็ใช้ในการฟอกอากาศให้บริสุทธิ์ด้วย ตัวกรองคาร์บอนมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการกำจัดคลอรีน ตะกอน สารประกอบอินทรีย์ระเหย(VOCs)จากน้ำ แต่ตัวกรองคาร์บอนไม่มีประสิทธิภาพในการกำจัดเกลือแร่ เกลือ และ สารประกอบอนินทรีย์ที่ละลายน้ำ ขนาดอนุภาคโดยทั่วไปที่สามารถกำจัดออกได้โดยโดยตัวกรองคาร์บอนอยู่ในช่วง 0.5 – 50ไมโครมิเตอร์ ขนาดอนุภาคจะถูกใช้เป็นส่วนหนึ่งของชนิดตัวกรอง ประสิทธิภาพของคาร์บอนฟิลเตอร์ยังขึ้นอยู่กับอัตราการไหล เมื่อน้ำได้ไหลผ่านตัวกรองในอัตราที่ช้าลง สารปนเปื้อนถูกปล่อยออกไปที่ตัวกรองเป็นเวลาที่ยาวนานกว่า
3. รูปแบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบเคมีที่ใช้ในโรงงาน
เริ่มต้นระบบบำบัดน้ำเสียโดยการนำน้ำเสียเข้าสู่ถังปฏิกิริยา ซึ่งเป็นน้ำเสียที่มีการปนเปื้อนจากสารเคมีที่ ที่มาจากการชุบโลหะ การบำบัดน้ำเสียที่ปนเปื้อนโครเมียม ควรใช้วิธีทางเคมีโดยจะเริ่มจากการปรับค่าพีเอชด้วย H2SO4 ให้ได้พีเอชประมาณ 2.5 แล้วจึงเติม Reductant คือ โซเดี่ยม เมตตะไบซัลไฟด์ เพื่อให้โครเมียม ( +6 ) กลายเป็นโครเมียม ( +3 ) หลังจากนั้นจึงเติมปูนขาว( Lime ) จนกระทั่งพีเอชอยู่ในระดับ 8.5 กวนนาน 20 นาที เพิ่มให้โครเมียม ( +3 ) ตกตะกอนเป็นตะกอนไฮดรอกไซด์
ขั้นตอนการบำบัดน้ำเสียที่ปนเปื้อนโครเมียม ดังนี้
( 1 ) สูบน้ำเสียเข้าถังปฏิกิริยา ( Reactor )
( 2 ) เติมกรดกำมะถันเข้มข้น H2SO4 พร้อมกับเปิดเครื่องกวน จนมีค่าพีเอชประมาณ 2.5
( 3 ) เติม Na2S2O5(โซเดี่ยม เมตตะไบซัลไฟด์)
( 4 ) กวนนาน 30 นาที
( 5 ) เติมปูนขาวพร้อมกับเปิดเครื่องกวน จนมีค่าพีเอชประมาณ 9.5
( 6 ) กวนนาน 20 นาที
( 7 ) หยุดเครื่องกวน ปล่อยให้ตกตะกอนประมาณ 45 นาที
( 8 ) ระบายตะกอนไฮดรอกไซด์ ลงถังอัดตะกอน ( Thickener )
( 9 ) หลังจากระบายตะกอนหมด จึงระบายน้ำใสส่วนที่เหลือผ่านถังตกตะกอนเข้าสู่ถังพักน้ำ
( 10 ) สูบเข้าถังกรองแบบใช้ความดัน
( 11 ) ปรับค่าพีเอช แล้วระบายลงสู่บ่อเก็บกัก
( 12 ) ตะกอนที่รวบรวมในถังตกตะกอน ( Sludge Thickener ) จะถูกปรับสภาพให้เหมาะสมกับการบีบ อัดตะกอน โดยการเติมสารโพลิเมอร์ สูบเข้าเครื่องบีบอัดตะกอน ( Filter Press )
( 13 ) นำตะกอนที่บีบอัดแล้ว เข้าสู่ถังพักตะกอน ( Sludge Storage Tank ) ส่วนที่น้ำฟิลเตรทจะไหล กลับไปยังบ่อเก็บรวบรวม น้ำเสีย
หมายเหตุ สัญลักษณ์ในภาพที่ 5 ที่ใช้มีดังนี้
1. Sump tank ทำหน้าที่เป็นถังรวบรวมน้ำเสียจากไลน์การผลิตของโรงงาน
2. NaOH ถังโซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือถังโซดาไฟ มีสภาพเป็นด่างแก่ ใช้สำหรับเพิ่มความเป็นด่างให้กับน้ำเสียหรือ เพิ่มค่า PH ของน้ำเสียให้มีค่ามากกว่า 7
- Sulfuric acid หรือกรดซัลฟูลิก มีสภาพเป็นกรดแก่ ใช้สำหรับเพิ่มความเป็นกรดให้กับน้ำเสีย หรือลดค่า PH ของน้ำเสีย
4. lime หรือ ปูนขาวมีสภาพเป็นด่างอ่อน ใช้สำหรับปรับ PH ของน้ำเสียและช่วยเพิ่มตะกอนในการช่วยจับโลหะหนักในน้ำเสีย
5. Na2S2O5 หรือ โซเดี่ยม เมตตาไบซัลไฟด์ ทำหน้าที่ในการเปลี่ยน โคเมียน +6 เป็น
โคเมี่ยน +3 ซึ่งมีค่าความเป็นพิษน้อยกว่า
6 .An-polymer เป็นถังสารโคแอกกูแลนต์ หรือสารเคมีที่เพิ่มการรวมตะกอนอนินทรีย์ / อินทรีย์ในน้ำเสีย เพื่อทำให้น้ำทิ้งที่ผ่านการบำบัดความใสและมีตะกนแขวนลอยน้อยที่สุด
7 . Cat-polymer เป็นถังสารโคแอกกูแลนต์ หรือสารเคมีที่เพิ่มการรวมตะกอนอนินทรีย์ ใช้สำหรับรวบรวมตะกอนในถังเก็บตะกอนก่อนเข้าเครื่อง Filter Press
8. Reactor tank ทำหน้าที่เป็นถังเกิดปฏิกิริยาในขั้นตอนต่างของการบำบัดน้ำเสีย ได้แก่ ขั้นตอนตกผลึกของโลหะหนัก , ขั้นตอนโคแอกกูเลชัน, ขั้นตอนฟล็อกกูเลชัน, ขั้นตอนการตกตะกอนของสารเคมีในน้ำเสีย เป็นต้น
9. Water storage tank (WST) เป็นถังเก็บน้ำใสที่ผ่านการบำบัดทางปฏิกิริยา
10. Pressure Carbon Filtration เป็นถังที่ทำหน้าที่เป็นระบบกรองน้ำทิ้งโดยใช้ความดันผ่านผงถ่านในถังกรอง
11. Sludge Storage Tank (SST) ทำหน้าที่เป็นถังเก็บตะกอนน้ำเสียมีการเติม Cat polymerในการรวบรวมตะกอน
4. พารามิเตอร์ที่ใช้ในการวิเคราะห์ระบบทางเคมี
ในระบบบำบัดทางเคมี ได้ทำการวิเคราะห์ค่าพารามิเตอร์ของน้ำเสียดังนี้
3.1 BOD (Biochemical Oxygen Demand)หมายถึง ปริมาณของออกซิเจนที่แบคทีเรียใช้ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ ในเวลา 5 วัน ที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส มีหน่วยเป็น มก./ล. ค่าบีโอดี เป็นค่าที่มีความสำคัญอย่างมากในการออกแบบและควบคุมระบบบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ โดยใช้บ่งบอกถึงค่าภาระอินทรีย์ (Organic Loading) ใช้ในการหาประสิทธิภาพของระบบบำบัดน้ำเสีย และใช้สำหรับการตรวจสอบคุณภาพของน้ำตามแหล่งน้ำต่างๆ
3.2 COD (Chemical Oxygen Demand)หมายถึง ปริมาณออกซิเจนทั้งหมดที่ต้องการใช้เพื่อออกซิเดชันสารอินทรีย์ในน้ำให้เป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ โดยใช้หลักการว่าสารประกอบอินทรีย์เกือบทุกชนิดจะถูกออกซิไดส์ด้วย Strong Oxidizing Agent (K2Cr2O7) ภายใต้สภาวะที่เป็นกรด ค่าซีโอดีมักจะมีค่าสูงกว่าค่าบีโอดี เนื่องจากซีโอดีไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างสารอินทรีย์ที่ถูกย่อยสลายทางชีวภาพและสารที่ยากต่อการย่อยสลายทางชีวภาพได้ แต่มีข้อดีคือใช้เวลาในการวิเคราะห์เพียง 3 ชั่วโมง ค่าซีโอดีมีความสำคัญในการวิเคราะห์คุณภาพน้ำทิ้ง การคุมระบบบำบัดน้ำเสีย การตรวจสอบคุณภาพของน้ำในแหล่งน้ำเช่นเดียวกับค่าบีโอดี และยังสามารถใช้ในการประเมินค่าบีโอดีอย่างคร่าวๆได้
3.3 SS (Suspended Solid)หมายถึง ส่วนของแข็งที่เหลือค้างบนกระดาษกรองใยแก้วมาตรฐาน หลังจากกรองน้ำตัวอย่างและนำไปอบแห้งที่อุณหภูมิ 103-105 องศาเซลเซียส
3.4 Grease and Oilหมายถึง ปริมาณน้ำมันและไขมันที่ปนเปื้อนในน้ำเสีย ทำให้ออกซิเจนจากอากาศไม่สามารถถ่ายเทลงสู่น้ำได้
