การบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรม
การบำบัดน้ำเสียในอุตสาหกรรม ครอบคลุมกลไกและกระบวนการที่ใช้ในการรักษาน้ำที่ได้รับการปนเปื้อนโดยมนุษย์ในการการประกอบอุตสาหกรรมหรือการค้า ก่อนที่จะปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม หรือการนำไปใช้งานอีกครั้ง
อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ผลิตขยะเปียก แม้ว่าแนวโน้มล่าสุดโลกได้รับการพัฒนาเพื่อลดการผลิตดังกล่าวหรือรีไซเคิลของเสียดังกล่าวในขั้นตอนการผลิต อย่างไรก็ตามหลายอุตสาหกรรมยังคงขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตน้ำเสีย
การผลิตเหล็กจากแร่ เกี่ยวข้องกับการลดประสิทธิภาพการเกิดปฏิกิริยาในเตาหลอมระเบิด น้ำหล่อเย็นที่มีการปนเปื้อนไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับผลิตภัณฑ์แอมโมเนียและไซยาไนด์ การผลิตโค้กจากถ่านหินในพืช ยังต้องใช้น้ำเย็นและการใช้น้ำในการคัดแยกผลิตภัณฑ์ โดยการปนเปื้อนของน้ำเสียรวมถึงผลิตภัณฑ์ก๊าซเช่นเบนซีน, แนฟทาลีน, แอนทราซีน, ไซยาไนด์, แอมโมเนีย, ฟีนอล, ครีโซล พร้อมกับช่วงที่ซับซ้อนมากขึ้นของสารประกอบอินทรีย์ที่เรียกว่าไฮโดรคาร์บอน (PAH) การแปลงสภาพของเหล็กหรือเหล็กกล้าที่เป็นแผ่นลวดหรือแท่งต้องใช้ขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงกลร้อนและกลเย็น ยังมีการใช้น้ำในขั้นตอนน้ำมันหล่อลื่นและน้ำหล่อเย็น สารปนเปื้อนรวมถึงน้ำมันไฮโดรลิค, ไขมันและอนุภาคของแข็ง การรักษาขั้นสุดท้ายของธาตุเหล็กและผลิตภัณฑ์เหล็กก่อนที่จะขายต่อไปในการผลิตรวมถึงการดองในกรดแร่ที่แข็งแกร่งในการลบสนิมและเตรียมผิวสำหรับดีบุกหรือโครเมียมชุบหรือสำหรับการรักษาพื้นผิวอื่น ๆ เช่นการเคลือบผิว หรือตกแต่ง สองกรดที่ใช้กันทั่วไปมีกรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟูริก น้ำเสียรวมถึงน้ำล้างที่เป็นกรดร่วมกับกรดของเสีย แม้ว่าพืชหลายชนิดมีการกู้คืนกรด (โดยเฉพาะผู้ที่ใช้กรดไฮโดรคลอริก) ซึ่งการต้มแร่กรดจากเกลือของเหล็กยังคงมีปริมาณของกรดเหล็กซัลเฟตหรือคลอไรด์เหล็กสูงมากที่จะถูกกำจัด น้ำเสียจากอุตสาหกรรมเหล็กจำนวนมากมีการปนเปื้อนด้วยน้ำมันไฮโดรลิคที่เรียกว่าเป็นน้ำมันที่ละลายน้ำได้
น้ำเสียที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับการทำเหมืองแร่และเหมืองหินเป็น เป็นสารละลายข้นของอนุภาคหินในน้ำเหล่านี้เกิดขึ้นจากปริมาณน้ำฝนที่ชะล้างพื้นผิวสัมผัสและชะล้างถนนและนอกจากการล้างหินและกระบวนการคัดแยก ปริมาณของน้ำจะสูงมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับสารในกระบวนการอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ มีการดำเนินการแยกเฉพาะบางอย่าง เช่นถ่านหิน ล้างทำความสะอาดเพื่อจะแยกถ่านหินจากหินพื้นเมืองโดยใช้การไล่ระดับสีหนาแน่นสามารถผลิตน้ำเสียปนเปื้อนจากฝุ่นละออง เฮมาไทต์ และสารลดแรงตึงผิว น้ำมัน และน้ำมันไฮดรอลิค นอกจากนี้ยังมีสารปนเปื้อนที่พบบ่อยในน้ำเสียจากการทำเหมืองแร่โลหะและการสกัดแร่กลับคืนมาที่มีการปนเปื้อนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้โดยแร่ธาตุที่อยู่ในหินพื้นเมืองต่อไปนี้การบดและการสกัดของวัสดุที่พึงประสงค์ ส่วนวัสดุที่ไม่พึงประสงค์อาจจะกลายเป็นที่ปนเปื้อนในน้ำเสีย สำหรับการทำเหมืองแร่โลหะนี้จะรวมถึงโลหะที่ไม่พึงประสงค์เช่นสังกะสีและวัสดุอื่น ๆ เช่นสารหนู การสกัดโลหะที่มีมูลค่าสูงเช่นทองคำและเงินอาจสร้างเมือกที่มีอนุภาคเล็กมากในการกำจัดทางกายภาพของสารปนเปื้อนกลายเป็นเรื่องยากอย่างยิ่ง
อุตสาหกรรมอาหาร คือ อุตสาหกรรมที่นำผลผลิตจากการเกษตรมาใช้ประโยชน์หรือแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ น้ำเสียที่เกิดจากโรงงานอุตสาหกรรมอาหาร ในเขตเทศบาลจะถูกกำจัดโดยโรงงานบำบัดน้ำเสียจากภาครัฐหรือเอกชน เพราะสามารถย่อยสลายได้และปลอดสารพิษ แต่ถ้าหากมีของแข็งที่ย่อยสลายได้ยากในปริมาณที่มากเกินไป จะทำให้น้ำเน่าเสียยากต่อการบำบัด(ค่า BOD ของน้ำต้องไม่เกิน 6 mg/L ถ้ามากกว่านี้จะทำให้น้ำเน่าเสีย) การแปรรูปอาหารจำเป็นต้องใช้น้ำในปริมาณมาก ทำให้น้ำที่ใช้ในการแปรรูปปนเปื้อนด้วยสารอินทรีย์ แม้แต่การฆ่าสัตว์ก็เช่นเดียวกันเป็นสารอินทรีย์ชั้นดี ในเลือดของสัตว์จะมียาปฏิชีวนะ สารกำจัดศัตรูพืชที่ใช้ในการควบคุมปรสิตภายนอกของสัตว์ ยาฆ่าแมลงที่ตกค้างในขนสัตว์ เมื่อใช้น้ำในการชะล้างจึงทำให้เกิดปัญหาน้ำเน่าเสียตามมา
น้ำทิ้งหรือน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษ โดยทั่วไปจะมีสารแขวนลอย ค่า BOD และ ค่า COD สูง ในกระบวนการผลิตนั้นวัตถุดิบที่เราได้มาจะมีสารอินทรีย์อยู่มาก มีการฟอกสีต่าง ๆ เมื่อปล่อยลงสู่แหล่งน้ำจึงทำให้น้ำเน่าเสีย ซึ่งปัจจุบันนี้อุตสาหกรรมเยื่อและกระดาษได้ขยายตัวเพิ่มมากขึ้น ทำให้ปัญหาน้ำเน่าเสียเพิ่มมากขึ้นจากเดิม แต่ก็มีบางโรงงานที่สนใจถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจึงมีการประยุกต์วิธีการใหม่ ๆ ให้มีผลกระทบน้อยที่สุด
ช่วงของอุตสาหกรรมการผลิตหรือใช้สารอินทรีย์เชิงซ้อน เหล่านี้รวมถึงยาฆ่าแมลง, ยา, สีและสีย้อมปิโตรเคมีผงซักฟอก, พลาสติก, กระดาษมลพิษ ฯลฯ น้ำเสียสามารถปนเปื้อนวัสดุวัตถุดิบโดยผลิตภัณฑ์วัสดุของผลิตภัณฑ์ในรูปแบบที่ละลายน้ำได้หรืออนุภาคล้างและทำความสะอาดสารตัวทำละลายและเพิ่ม ผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเช่นพลาสติก สิ่งอำนวยความสะดวกการรักษาที่ไม่จำเป็นต้องมีการควบคุมของน้ำทิ้งของพวกเขามักจะเลือกใช้ประเภทของการรักษาแอโรบิก เช่นบึงน้ำมวลเบา
การผลิตของเสียจากนิวเคลียร์และอุตสาหกรรมวิทยุสารเคมีจะจัดการกับกากกัมมันตรังสี
หลายอุตสาหกรรมจำเป็นต้องบำบัดน้ำเพื่อให้ได้น้ำที่มีคุณภาพสูงมากสำหรับวัตถุประสงค์ในการเรียกร้อง การบำบัดน้ำกากตะกอนอินทรีย์ผลิตและแร่ธาตุจากการกรองและการตกตะกอน แลกเปลี่ยนไอออนโดยใช้เรซินธรรมชาติหรือสังเคราะห์เอาแคลเซียมแมกนีเซียมและคาร์บอเนตไอออนจากน้ำแทนที่พวกเขาด้วยไฮโดรเจนและมักซ์พลังค์ไอออน การฟื้นฟูของคอลัมน์แลกเปลี่ยนไอออนที่มีกรดและด่างผลิตน้ำเสียที่เต็มไปด้วยความแข็งไอออนที่มีตกตะกอนพร้อมออกโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออยู่ในน้ำเสียที่มีส่วนผสมอื่น ๆ ขั้นตอนที่บำบัดมี 3 ขั้นดังนี้ # การบำบัดขั้นต้น (Preliminary Treatment) และการบำบัดเบื้องต้น (Primary Treatment): เป็นการบำบัดเพื่อแยกทราย กรวด และของแข็งขนาดใหญ่ ออกจากของเหลวหรือน้ำเสีย โดยเครื่องจักรอุปกรณ์ที่ใช้ประกอบด้วย ตะแกรงหยาบ (Coarse Screen) ตะแกรงละเอียด (Fine Screen) ถังดักกรวดทราย (Grit Chamber) ถังตกตะกอนเบื้องต้น (Primary Sedimentation Tank) และเครื่องกำจัดไขฝ้า (Skimming Devices) การบำบัด น้ำเสียขั้นนี้สามารถกำจัดของแข็งแขวนลอยได้ร้อยละ 50–70 และกำจัดสารอินทรีย์ซึ่งวัดในรูปของบีโอดีได้ ร้อยละ 25–40 # การบำบัดขั้นที่สอง (Secondary Treatment): เป็นการบำบัดน้ำเสียที่ผ่านกระบวนการบำบัดขั้นต้นและการบำบัดเบื้องต้นมาแล้ว แต่ยังคงมีของแข็งแขวนลอยขนาดเล็กและสารอินทรีย์ทั้งที่ละลายและไม่ละลายใน น้ำเสียเหลือค้างอยู่ โดยทั่วไปการบำบัดขั้นที่สองหรือเรียกอีกอย่างว่าการบำบัดทางชีวภาพ (Biological Treatment) จะอาศัยหลักการเลี้ยงจุลินทรีย์ในระบบภายใต้สภาวะที่สามารถควบคุมได้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการกินสารอินทรีย์ได้รวดเร็วกว่าที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ และแยกตะกอนจุลินทรีย์ออกจากน้ำทิ้งโดยใช้ถังตกตะกอน (Secondary Sedimentation Tank) ทำให้น้ำทิ้งมีคุณภาพดีขึ้น จากนั้นจึงผ่านเข้าระบบฆ่าเชื้อโรค (Disinfection) เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคปนเปื้อน ก่อนจะระบายน้ำทิ้งลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ หรือนำกลับไป ใช้ประโยชน์ (Reuse) การบำบัดน้ำเสียในขั้นนี้สามารถกำจัดของแข็งแขวนลอยและสารอินทรีย์ซึ่งวัดในรูปของ บีโอดีได้มากกว่าร้อยละ 80 # การบำบัดขั้นสูง (Advance Treatment หรือ Tertiary Treatment): เป็นกระบวนการกำจัดสารอาหาร (ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส) สี สารแขวนลอยที่ตกตะกอนยาก และอื่น ๆ ซึ่งยังไม่ได้ถูกกำจัดโดยกระบวนการบำบัดขั้นที่สอง ทั้งนี้เพื่อปรับปรุงคุณภาพน้ำให้ดียิ่งขึ้นเพียงพอที่จะนำกลับมาใช้ใหม่ (Recycle) ได้ นอกจากนี้ยังช่วย ป้องกันการเติบโตผิดปกติของสาหร่ายที่เป็นสาเหตุทำให้เกิดน้ำเน่า แก้ไขปัญหาความน่ารังเกียจของแหล่งน้ำอันเนื่องจากสี และแก้ไขปัญหาอื่น ๆ ที่ระบบบำบัดขั้นที่สองมิสามารถกำจัดได้ กระบวนการบำบัดขั้นสูง
ประเภทต่าง ๆ ของการปนเปื้อนของน้ำเสียต้องใช้ความหลากหลายของกลยุทธ์ที่จะเอาการปนเปื้อนในน้ำออก
การบำบัดที่เกี่ยวข้องกับการเอาน้ำเค็มละลายไอออน เกลือที่มาจากน้ำเสีย แม้ว่าลักษณะคล้ายคลึงกับน้ำทะเลหรือน้ำกร่อยแยกเกลือออก การบำบัดน้ำเค็มในอุตสาหกรรมอาจมีการผสมที่ไม่ซ้ำกันของไอออนที่ละลาย เช่นไอออนแข็งหรือโลหะอื่น ๆ ทั้งนี้กระบวนการต่าง ๆ และอุปกรณ์
ระบบการรักษาน้ำเกลือมีประสิทธิภาพสูงสุดโดยทั่วไปทั้งลดปริมาณการปล่อยสุดท้ายสำหรับการกำจัดขยะทางเศรษฐกิจมากขึ้น (เป็นค่าใช้จ่ายในการกำจัดมักจะขึ้นอยู่กับปริมาณ) หรือเพิ่มการกู้คืนของน้ำจืดหรือเกลือ น้ำเกลือระบบการรักษาอาจจะมีการเพิ่มประสิทธิภาพในการลดการใช้ไฟฟ้า, การใช้สารเคมีหรือการปล่อยก๊าซทางกายภาพ
การรักษาน้ำเกลือมักจะพบเมื่อระบบระบายความร้อนพ่นไอน้ำออกหอผลิตน้ำจากที่ช่วยระบายไอน้ำและแรงโน้มถ่วงของ (SAGD) น้ำที่ผลิตจากก๊าซธรรมชาติ เช่น ก๊าซตะเข็บถ่านหิน frac น้ำ flowback กรดหรือระบายน้ำ หินของกรดออสโมซิย้อนกลับปฏิเสธคลอ -alkali น้ำเสียของเยื่อกระดาษและน้ำทิ้งจากโรงงานกระดาษจากอาหารและเครื่องดื่มของเสียจะลงในลำธาร เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเกลืออาจรวมถึงกระบวนการกรองเยื่อหุ้มเซลล์เช่น กระบวนการ Reverse Osmosis เพื่อแลกเปลี่ยนไอออนเช่น electrodialysis หรือการแลกเปลี่ยนไอออนกรดอ่อน; หรือกระบวนการระเหยเช่น concentrators น้ำเกลือและ crystallizers การใช้ recompression ไอกลและอบไอน้ำ
ออสโมซิย้อนกลับอาจจะไม่สามารถได้สำหรับการรักษาน้ำเกลือเนื่องจากศักยภาพในการเปรอะเปื้อนที่เกิดจากเกลือแข็งหรือสารปนเปื้อนอินทรีย์หรือความเสียหายต่อเยื่อระบบ Reverse Osmosis จากไฮโดรคาร์บอน
กระบวนการระเหยมีการแพร่หลายมากที่สุดในการรักษาน้ำเกลือขณะที่พวกเขาช่วยให้ความเข้มข้นในระดับสูงสุดที่เป็นเกลือที่เป็นของแข็ง พวกเขายังผลิตท่อน้ำทิ้งที่มีความบริสุทธิ์สูงสุดและการกลั่นที่มีคุณภาพ กระบวนการระเหยนอกจากนี้ยังมีความทนทานต่อสารอินทรีย์ไฮโดรคาร์บอนหรือเกลือแข็ง อย่างไรก็ตามการใช้พลังงานอยู่ในระดับสูงและการกัดกร่อนอาจจะมีปัญหาสำคัญคือน้ำเกลือจะเข้มข้น เป็นผลให้ระบบการระเหยมักจะใช้ไทเทเนียมหรือเพล็กซ์วัสดุสแตนเลสในการแก้ปัญหา
การจัดการน้ำเกลือและตรวจสอบในมุมกว้างอาจรวมถึงการพิจารณาของนโยบายของรัฐบาลและกฎระเบียบการพัฒนาอย่างยั่งยืนขององค์กรผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม, การรีไซเคิล, การจัดการและการขนส่งบรรจุ,ศูนย์กลางเมื่อเทียบกับการรักษาในสถานที่การหลีกเลี่ยงและลดเทคโนโลยีทางเศรษฐศาสตร์ การจัดการน้ำเกลือบางประเด็นที่มีการจัดการน้ำชะขยะและการจัดการขยะทั่วไปมากขึ้น
ของแข็งส่วนใหญ่สามารถเอาออกได้โดยใช้เทคนิคการตกตะกอน ของแข็งที่ทำให้เป็นสารละลายหรือตะกอน ของแข็งที่ละเอียดมากหรือของแข็งประเภทที่มีความหนาแน่นใกล้เคียงกับความหนาแน่นของน้ำก่อให้เกิดปัญหาพิเศษ ในกรณี เช่นการกรองโดยละเอียดอาจจำเป็นต้องใช้เกลือ สารส้มหรือเพิ่ม polyelectrolytes ในการตกตะกอน
บทความหลัก: API oil-water separator น้ำมันจำนวนมากสามารถกู้คืนจากพื้นผิวเปิดน้ำโดย อุปกรณ์กวาดไข ถือว่าเป็นวิธีการที่เชื่อถือได้และราคาถูกเพื่อเอาน้ำมัน, ไขมันและสารไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ จากน้ำ การกวาดน้ำมันบางครั้งจะประสบความสำเร็จได้ความบริสุทธิ์ของน้ำ ในระดับที่ต้องการ การกวาดฝาไขยังเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดน้ำมันมากที่สุด ก่อนที่จะใช้ตัวกรองเมมเบรน และกระบวนการทางเคมี การกวาดฝาไขจะป้องกันไส้กรองเสียก่อนกำหนดและช่วยลดค่าใช้จ่ายของสารเคมีได้เพราะมีน้ำมันและไขมันในในกระบวนการลดลง อย่างไรก็ตามน้ำมันไฮโดรลิคและส่วนใหญ่ของน้ำมันที่มีการสลายตัวในสภาวะต่าง ก็จะต้องมีองค์ประกอบที่ละลายน้ำได้หรือ emulsified เพื่อไปทำละลายไขมัน
น้ำเสียจากอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ เช่นโรงกลั่นน้ำมัน, โรงงาน ปิโตรเคมี, โรงงานเคมีและโรงงานแปรรูปก๊าซธรรมชาติทั่วไปมีปริมาณรวมของน้ำมันและสารแขวนลอย อุตสาหกรรมจะใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า API oil-water separator ซึ่งถูกออกแบบมาเพื่อแยกน้ำมันและสิ่งปฏิกูลแขวนลอยในน้ำเสีย เครื่องได้รับการออกแบบตามมาตรฐานการตีพิมพ์โดยสถาบันปิโตรเลียมอเมริกัน (API).
ถังแยกน้ามันลอยตัว เป็นถังบำบัดน้ำเสีย ซึ่งเติมด้วยน้ำ ภายในถังมีแผ่นกั้น Baffles และแผ่นเร่งการก่อตัว Coalescers ช่วยเร่งให้เกิดขบวนการแยกจารบีและน้ำมันลอยตัวออกจากน้ำของเสียจะถูกสะสมอยู่ภายในเครื่องในขณะที่น้ำจะถูกปล่อยออกโดยแรงโน้มถ่วง
คือ การย่อยสลายอินทรียวัตถุได้แก่ ซากพืชและซากสัตว์ที่อยู่ในน้ำแล้วทำให้น้ำเสีย ปัญหาส่วนใหญ่เกิดจากน้ำทิ้งในครัวเรือนและโรงงานอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับการซักฟอกทั้งหลาย ซึ่งกระบวนการบำบัดน้ำเสียมี 2 ระบบคือ Activated sludge (การตกตะกอน) และ Trickling Filters (โปรยกรอง)
เป็นวิธีบำบัดน้ำเสียโดยใช้แบคทีเรียพวกที่ใช้ออกซิเจน (Aerobic Bacteria) เป็นตัวหลักในการย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสีย หลักการทำงานของระบบ ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือ 1.ถังเติมอากาศ (Aeration Tank) 2. ถังตกตะกอน (Sedimentation Tank) น้ำเสียจะถูกส่งเข้าไปยังถังเติมอากาศภายถังในเติมอากาศจะติดตั้งเครื่องเติมอากาศ (Aerator) เพื่อเพิ่มออกซิเจนภายใน ซึ่งในน้ำเสียมีโคลนอยู่เป็นจำนวนมากและสภาวะแวดล้อมภายในถังเติมอากาศจะมีปัจจัยที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตและเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์ จุลินทรีย์จะทำการย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียให้อยู่ในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วจะไหลไปยังถังตกตะกอนเพื่อแยกโคลนออกจากน้ำใส โคลนส่วนหนึ่งที่แยกตัวจะอยู่ที่ก้นถังตกตะกอนและโคลนอีกส่วนหนึ่งจะถูกสูบกลับเข้าไปในถังเติมอากาศ เพื่อรักษาความเข้มข้นของโคลนที่อยู่ในถังเติมอากาศให้ได้ตามที่กำหนด และอีกส่วนหนึ่งเป็นโคลนส่วนเกิน (Excess Sludge) ที่ต้องทำการกำจัดต่อไป สำหรับน้ำใสส่วนบนจะเป็นน้ำทิ้งที่สามารถระบายออกสู่สิ่งแวดล้อมได้ ตัวแปรสำหรับการควบคุมระบบ Activated sludge 1. อายุตะกอน (Sludge Age) หมายถึง ระยะเวลาเฉลี่ยที่ตะกอนจุลินทรีย์หมุนเวียน อยู่ในถังเติมอากาศการควบคุมกระทำได้โดยการนำตะกอนส่วนเกินออกจากระบบ ดังนั้นจึงสามารถควบคุมให้มีค่าคงทีได้ตามต้องการ โดยทั่วไปจะควบคุมให้มีระบบอายุตะกอน 5-15 วัน 2. อัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์( F/M ratio ) หมายถึง อัตราส่วนของน้ำหนักสารอินทรีย์ในน้ำเสียที่เข้าระบบ ( กิโลกรัมต่อวัน ) ต่อน้ำหนักตะกอน จุลินทรีย์ในระบบ ( กิโลกรัม ) โดยทั่วไปจะควบคุมให้ระบบมีค่า F/M ratio ระหว่าง 0.1-0.4 ต่อวันคุณสมบัติของน้ำเสีย มักมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาทั้งในแง่อัตราการไหลและความเข้มข้นของสารอินทรีย์ที่เข้าสู่ระบบทำให้การควบคุมระบบ โดยใช้ F/M ratio กระทำได้ยากและมีความไม่แน่นอน ในทางปฏิบัติจึงนิยมควบคุมระบบโดยอายุตะกอนมากกว่า ปัญหาสำคัญในการควบคุมระบบ Activated sludge 1. การลอยตัวของตะกอนในถังตกตะกอน สาเหตุเนื่องมาจาก ตะกอนตกอยู่ในก้นถังตกตะกอนนานเกินไปจนทำให้เกิดปฏิกิริยาชีวเคมีเปลี่ยนสารประกอบ ไนไตรท์และไนเตรตเป็นก๊าซไนโตรเจน ก๊าซที่เกิดขึ้นจะถูกกักอยู่ในตะกอนถ้ามีมากจะพาตะกอนลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ 2. ตะกอนเบาจมตัวลำบาก ในระบบ Activated sludge ที่มีประสิทธิภาพการบำบัดสูงตะกอนจุลินทรีย์ในถังเติมอากาศจะมีสีน้ำตาลแก่จับกัน เป็นก้อนใหญ่และจมตัวได้อย่างรวดเร็ว ในกรณีที่เกิดตะกอนเบานั้นจะเป็นตะกอนละเอียดจมตัวได้ช้าและไม่อัดตัวแน่นสาเหตุ มีสองประการคือ อาจเกิดจากเชื้อราที่เป็นเส้นใย หรืออาจเกิดจากมีน้ำอยู่ในตะกอนระหว่างเซลของจุลินทรีย์มากทำให้ตะกอน มีความหนาแน่นเกือบเท่ากับน้ำจึงจมตัวได้ลำบาก
ระบบโปรยกรอง คือ ระบบที่จุลินทรีย์เจริญอยู่บนผิวกลางของน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดข้างต้นแล้วถูกปล่อยให้ไหลผ่านชั้นตัวกลางจุลินทรีย์ที่เกาะอยู่ชั้นตัวกลางใช้ออกวิเจนทำปฏิกิริยาเพื่อย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียน้ำที่ผ่านจากระบบจะถูกส่งเข้าถังตะกอนสุดท้ายเพื่อนแยกโคลนออกให้ได้น้ำทิ้งที่สามรถระบายทิ้งได้ การทำงานของระบบ น้ำเสียจะถูกส่งเข้าท่อกระจายที่มีวัสดุกรองพร้อมด้วยเมือกจุลินทรีย์ที่เกาะอยู่ในปริมาณน้ำเสียการไหลเข้ามาจะมากน้อยเพียงใดขึ้นอยู่กับอัตตราการหมุนของท่อกระจายน้ำเสียจะมี 3 ระดับ 1. ระดับต่ำ น้ำเสียที่ปล่อยเข้ามาจะมีอัตตราความเข้มข้นของสารอินทรีย์อยู่ 40 กิโลกรัมบีโอดี/100ลูกบาศก์เมตร/วัน เมือกจุลินทรีย์จะหลุดออกมาเป็นช่วง ๆ มีปริมาณไม่มากนัก 2. ระดับกลาง จะมีปริมาณสารอินทรีย์เข้ามามากขึ้นประมาณ 64กิโลกรัมบีโอดี/100ลูกบาศก์เมตร/วัน เมือกจุลินทรีย์จะหลุดออกมาเร็วกว่าระดับต่ำ 3. ระดับสูง ปริมาณสารอืนทรีย์จะเข้ามาสูงมีความเข้มข้น 64-160กิโลกรัมบีโอดี/100ลูกบาศก์เมตร/วัน เมือกจุลินทรีย์จะหลุดออกง่ายเหมือนระดับกลาง องค์ประกอบที่สำคัญของระบบโปรยกรอง 1. ระบบกระจายน้ำเข้า 2. ตัวกรอง 3. ระบบระบายน้ำทิ้ง ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของระบบโปรยกรอง 1. ปริมาณน้ำ(จะต้องมีค่าสูงเพียงพอที่จะทำให้ฟิล์มจัลินทรีย์เปียกอยู่ตลอดเวลา) 2. ปริมาณสารอินทรีย์ 3. ประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียที่ต้องการ
ระบบโปรยกรองสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ตามภาระปริมาณน้ำและอัตราภาระอินทรีย์ 1. ระบบโปรยกรองแบบอัตราต่ำ (Low Rate) ระบบนี้เป็นระบบที่มีขนาดเล็ก ความสูงของฟิลเตอร์อยู่ในช่วง 1.5-3 เมตร และมีวัสดุตัวกลางเป็นหิน ระบบนี้จะไม่มีการหมุนเวียนน้ำ ดังนั้นภาระปริมาณน้ำ และภาระอินทรีย์จะมีมีความสัมพันธ์กันโดยขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของน้ำเสีย ปัญหาที่สำคัญของระบบนี้ คือ เรื่องกลิ่นและแมลงต่าง ๆ 2. ระบบโปรยกรองแบบอัตราสูง (High Rate) ระบบนี้สามารถทำงานโดยมีระดับของภาระปริมาณน้ำ และภาระอินทรีย์ เป็นอิสระต่อกันด้วยการปรับอัตราการหมุนเวียนน้ำ การใช้ภาระอินทรีย์สูงต้องใช้ควบคู่กับภาระปริมาณน้ำสูง โดยเฉพาะในกรณีที่มีหินเป็นวัสดุตัวกลางและมีภาระอินทรีย์สูง จุลินทรีย์สามารถเจริญเติบโตได้ดีทำให้ฟิล์มชีวภาพจับตัวกันหนามากบนหิน การเพิ่มภาระปริมาณน้ำจะทำให้แผ่นฟิล์มบางลง เป็นการป้องกันการอุดตันของฟิลเตอร์ ในกรณีที่ต้องการบำบัดน้ำเสียเบื้องต้นให้กับระบบเอเอส อาจใช้ฟิลเตอร์แบบอัตราสูงที่มีวัสดุตัวกลาง เป็นพลาสติก ระบบนี้หากได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมและถูกต้องจะสามารถผลิตน้ำทิ้งที่มีคุณสมบัติสูงได้โดยใช้ปริมาตรน้อยกว่าฟิลเตอร์แบบอัตราต่ำ และจะไม่เกิดปัญหาเรื่องกลิ่น แมลง และการเกิดไนทริฟิเคชั่น ระบบโปรยกรองแบบอัตราสูงนี้ จะรับภาระบีโอดีได้สูงกว่าอัตราต่ำประมาณ 3-4 เท่า การหมุนเวียนน้ำทำให้ฟิลเตอร์ได้รับอัตราไหลสูงกว่าแบบอัตราต่ำประมาณ 10 เท่า ฟิลเตอร์แบบนี้จะมีความสูงเพียง 1-2 เมตร และมีอัตราหมุนเวียนน้ำประมาณ 100-250% ข้อที่ควรระวัง คือ จะมีการหลุดของเมือกที่หนาเกินไป ทำให้น้ำทิ้งมีของแข็งแขวนลอยสูง 3. ระบบโปรยกรองแบบอัตราสูงพิเศษ (Super-rate Filter) ระบบนี้มักถูกเรียกว่า Roughing Filter เนื่องจากมีหน้าที่กำจัดสารอินทรีย์บางส่วนเท่านั้น ตัวกลางที่ใช้ในระบบมักเป็นตัวกลางพลาสติก ในทางปฏิบัติจะใช้เป็นระบบขั้นต้นก่อนบ่อเติมอากาศของระบบเอเอส [1]
ข้อดี 1.บำบัดน้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูง หรือบำบัดยากได้ ไม่ทำให้ระบบล้มเหลว เนื่องจากการ สัมผัสระหว่างน้ำเสียและจุลินทรีย์เป็นเวลาสั้น ๆ 2.ประสิทธิภาพการบำบัดสูง 3.มวลจุลินทรีย์หนัก ตกตะกอนง่าย ไม่มีปัญหาการลอยตัว 4.ประหยัดพลังงาน ใช้ออกซิเจนจากอากาศที่อยู่ในช่องระหว่างวัสดุตัวกลาง 5.ไม่ต้องใช้บุคลากรที่มีความรู้มากในการดูแลระบบ ข้อเสีย 1.มีกลิ่น 2.เป็นแหล่งเพาะยุง 3.ตะกอนจุลินทรีย์หนาตากแห้งได้ช้า 4.ท่อกระจายน้ำเสียอุดตันได้ง่าย 5.อากาศและอาหารเป็นข้อจำกัดการเจริญของจุลินทรีย์ที่อยู่ด้านในติดกับตัวกลาง
วัสดุอินทรีย์สังเคราะห์รวมทั้งตัวทำละลาย, สี, ยา, สารกำจัดศัตรูพืช, ผลิตภัณฑ์ถ่านโค้กและอื่น ๆ อาจเป็นเรื่องยากมากที่จะรักษา วิธีการรักษามักจะมีเฉพาะกับวัสดุได้รับการปฏิบัติ วิธีการรวมถึงการประมวลผลออกซิเดชันขั้นสูงการกลั่นการดูดซับการแช่แข็ง, เผาตรึงสารเคมีหรือจำหน่ายไปฝังกลบ วัสดุบางอย่างเช่นผงซักฟอกบางคนอาจจะมีความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพและในกรณีดังกล่าวปรับเปลี่ยนรูปแบบของการบำบัดน้ำเสียสามารถนำมาใช้
กรด- ด่าง สามารถเปลี่ยนเป็นกลางได้ภายใต้สภาวะที่ถูกควบคุม การสะเทินบ่อย ๆ ทำให้เกิดตะกอน ซึ่งตะกอนที่เกิดขึ้นต้องดูแลเป็นอย่างดีเพราะเป็นสารตกค้างที่อยู่ในรูปของแข็งที่อาจเป็นพิษ ในบางครั้งก็อาจจะปล่อยแก๊สที่เป็นพิษออกมาด้วยจึงต้องอยู่ภายใต้การควบคุมและการดูแลที่ดี ภายในท่อของโรงงานที่มีการปล่อยน้ำเสียออกมา จะเต็มไปด้วยไอออนที่เป็นของแข็ง ที่มีกระบวณการde- Ionisation ซึ่งพร้อมที่จะสูญเสียไอออนที่ตกค้าง ที่ประกอบไปด้วย แคลเซียม และการตกตะกอนของเกลือแมกนีเซียม กระบวณการนี้ทำให้ท่ออุตตันได้ การรักษาท่ออุตตันทำได้โดยการวัดค่าความเข้มข้นของน้ำเสียก่อนที่จะปล่อยลงท่อ คือการวัดค่า pH ก่อนปล่อยน้ำเสียออกมานั่นเอง
วัสดุที่เป็นพิษรวมไปถึงสารที่เป็นอินทรีย์โลหะหลายชนิด เช่น สังกะสี เงิน แคดเมียม แทลเลียม ) กรด-ด่าง เป็นองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะ เช่น สารหนู หรือ ซิลิเนียม) จะมีความทนทานมาก โดยทั่วไปเป็นกระบวณการทางชีวภาพ เว้นแต่ได้รับการเจือจางที่มากเกินพอ โลหะจะตกตะกอนได้โดยการเปลี่ยรแปลงค่า pH หรือการรักษาด้วยสารเคมีอื่น ๆ อีกวิธีหนึ่งที่ลดผลกระทบได้คือการนำไปฝังกลบ หรือนำไปรีไซเคิล หากเราทำการเผาจะเป็นการกำจัดที่ไม่ถูกต้องแล้วยังทำให้เกิดการออกซิเดชั่น ที่สูงขึ้นเป็นอย่างมาก เป็นต้น
ระบบ UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) เป็นระบบบำบัดน้ำเสียแบบไม่ประสิทธิภาพในการบำบัดสูง สามารถบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมกระบวนการผลิตแป้งมัน และน้ำเสียจากฟาร์มสุกร เป็นตน สามารถลดความสกปรกในช่วง 5,000–15,000 มิลลิกรัมตอลิตรได้สูงถึงร้อยละ 75–85 โดยใช้เวลาในการบำบัดและยังเป็นระบบที่ประหยัดพลังงาน เนื่องจากไม่ต้องมีการเติมอากาศ สามารถผลิตพลังงาน เพื่อนำมาใชประโยชนในการผลิตกระแสไฟฟา หรือทำความร้อนไดอีกด้วย ข้อแตกต่างระหวางระบบ UASB กับระบบบำบัดน้ำเสียทั่วไปที่เห็นและน้ำเสียจะถูกป้อนเข้าสู่ด้านล่างของถังปฏิกิริยาให้ไหลย้อนกลับขึ้เสียจะไหลผ่านชั้นตะกอนจุลินทรีย์ที่มีความเข้มข้นสูง ชั้นตะกอนจุลิ(หรือที่เรียกวา Blanket) โดยไม่มีตัวกลางให้จุลินทรียเกาะ เมื่อน้ำเสียสลายภายใต้สภาวะไรออกซิเจนและเกิดก๊าซตาง ๆ เชน ก๊าซมีเทน คารบอนไดออกไซด์ เป็นต้น [2] [3]
หมวดหมู่:กระบวนการทางอุตสาหกรรม