Post on 16-Jul-2015
ความรเบองตนในการบำาบดนำา
เสย(Introduction to Wastewater Treatment)
กำาพล นนทพงษคณะสาธารณสขศาสตร
มหาวทยาลยธรรมศาสตร
นำาเสย(Wastewater)
• ตามพระราชบญญตสงเสรมและรกษาคณภาพสงแวดลอม พ.ศ. 2535 ไดให
ความหมายของนำาเสยวา “ นำาเสย หมายถง ของเสยทอยในสภาพเปนของเหลว รวมทงมวลสารทปะปนหรอ
ปนเปอนอยในของเหลวนน ”หมายถง นำาทผานการใชกจกรรมตางๆ
ของมนษย ซงจะทำาใหคณลกษณะของนำาเปลยนไปจากเดมเนองจากมสงสกปรก
ตางๆ ทงสารอนทรยและอนนทรย ถายเทเจอปนลงในนำานนในปรมาณสงจนกระทงกลายเปนนำาทไมสามารถใชประโยชนไดอก และมลกษณะเปนทรงเกยจของคนทวไป หรอถาปลอยลงสแหลงนำาตาม
ธรรมชาตกจะทำาใหเกดการเนาเสยของแหลงนำาได
ผลกระทบของนำาเสย• เปนแหลงเพาะพนธและแพร
กระจายของเชอโรค• กอใหเกดมลพษทางนำา• กอใหเกดมลพษทางดน• กอใหเกดมลพษทางอากาศ• กอใหเกดเหตรำาคาญ• ทำาใหสญเสยทศนยภาพ
มลพษทางนำา(Water Pollution)
แหลงกำาเนดมลพษทสงผลกระทบตอคณภาพนำำาในแหลง นำำาแบงออกเปน 2 ประเภทใหญ ๆคอ1. แหลงทมจดกำาเนดแนนอน (Point Source) ไดแก แหลงชมชน โรงงานอตสาหกรรม เปนตน 2. แหลงทมจดกำาเนดไมแนนอน (Non-Point Source) ไดแก การเกษตร เปนตน
Self-Purification• ความสามารถของแหลงนำำาในการฟอกตวเอง
ตามธรรมชาต • เมอมการทำงหรอระบายของเสยลงไปในแหลง
นำำา แหลงนำำามการเตมออกซเจนโดยธรรมชาต(DO: Dissolved Oxygen) ทำาใหสามารถใชออกซเจนในการยอยสลายของเสยตางๆ โดยไมเกดการเนาเสย
Oxygen Sag Curve• The Streeter-Phelps oxygen-sag curve formula • rate of deficit increase = rate of deoxygenation -
rate of reaeration
k1 Lo -k1t -k2t -k2tD = ----------- { e - e } + Do e
k2 - k1
Algae Bloom : Eutrophication
• เกดจากการทมการปลอยสารอาหารไดแก Nitrogen และ Phosphorus ลงสแหลงนำาในปรมาณมาก ทำาใหเกดการเจรญเตบโตของสาหรายจำานวนมาก เมอสารอาหารหมดสาหรายจะตายทำาใหเกดการเนาเสยของแหลงนำานน
ความหมายของศพท• “ นำาทง ” ไดแก นำาทผานการบำาบด
แลว ไดมาตรฐานของทางราชการ ระบายทงสแหลงนำาธรรมชาตหรอทอ
ระบายนำาสาธารณะได• “ สารอนทรย ” ไดแก สารทมาจาก
สงมชวต เชน ใบไม มลสตว หนง เปลอกผลไม เปนตน
• “ สารอนนทรย ” ไดแก สารทไดสวนใหญมาจากสงไมมชวต เชน แกว กระปองโลหะ กรดกำามะถน เหลก
เปนตน
ความหมายของศพท• “ สารมลพษนำา ” ไดแก สงปะปนใน
นำาเสย ซงทำาใหเกดความเดอดรอนรำาคาญแกผสมผสหรอสงผลให
คณภาพของแหลงนำาธรรมชาตทรองรบตองเสอมสภาพไป
• “ การบำาบด ” ไดแก การใชวธการใดๆ ในการปรบปรงหรอแกไขใหสงทถกบำาบด เชน นำาเสย มลกษณะทด
ขนกวาเดม• “ การกำาจด ” ไดแก การนำาเอาสงท
ไมพงประสงคไปบำาบดและทงไป
ประเภทของนำาเสย• แบงเปน 3 ประเภท คอ
•นำาเสยจากชมชน (Domestic Wastewater )
•นำาเสยจากโรงงานอตสาหกรรม ( Industrial Wastewater )
•นำาเสยจากการเกษตรกรรม ( Agricultural Wastewater )
Wastewater Management
• ระบบรวบรวมนำาเสย(Wastewater Collection System)เปนระบบทรวบรวมนำาเสยจากแหลงกำาเนดและนำาไปยงระบบบำาบด
• ระบบบำาบดนำาเสย(Wastewater Treatment Plant ) ทำาหนาทในการบำาบดนำาเสยใหมคณภาพตามมาตรฐานนำาทงของทางราชการแลวระบายลงสแหลงนำาธรรมชาต
Wastewater Collection System• Separated Systemระบบทอแยก หมายถงระบบทอระบายนำาทแยกนำาเสยจากนำาฝน นำาฝนในฤดฝนจะมปรมาณมาก นำาเสยทเกดจากนำาฝนมการปนเปอนนอย มคณภาพดสามารถทจะระบายลงสแหลงนำาธรรมชาตไดโดยไมตองผานการบำาบดคณภาพกอน
2. Combined System ระบบทอรวม หมายถงระบบทอระบายนำาเสยทรองรบทงนำาฝนและนำาเสยชนดอนๆในทอเดยวกน โดยรวบรวมนำาเสยทกชนดแลวระบายไปยงระบบบำาบดนำาเสย
ระบบบำาบดนำาเสยWastewater Treatment Plant
• ระบบบำาบดนำาเสยชนดตดกบทOn-site Wastewater Treatment Plant
• ระบบบำาบดนำาเสยรวมหรอสวนกลางCentral Wastewater Treatment Plant
อตราการไหลของนำาเสย(Wastewater Flow-
rate)• การประมาณปรมาณนำาเสยทเกดขนจาก
การวดอตราการไหลของนำาเสย(Flow Measurement)
อตราการใชนำา(Water Consumption)
ชนดของกจการ (Type of establishments)
อปกรณการใชนำา (Fixture units)• Average Dairy Flow• Peak flow • Minimum design Flow 250 lpcd
ลกษณะนำาเสย(Wastewater Characteristics)
แบงไดเปน 3 ลกษณะ ไดแก • ลกษณะทางกายภาพ ( Physical
Characteristics ) • ลกษณะทางเคม
( Chemical Characteristics ) • ลกษณะทางชวภาพ
( Biological Characteristics )
ลกษณะนำาเสยทางกายภาพ
• ส(Color) • กลน (Odor)• อณหภม (Temperature)• ความนำาไฟฟา(Conductivity)• ความขน (Turbidity)• ของแขง (Solid)
ลกษณะนำาเสยทางเคม Chemical Characteristics1. pH2. DO:Dissolved Oxygen,
3. BOD:Biochemical Oxygen Demand 4 COD:Chemical Oxygen Demand. 5. Nitrogen and Phosphorus6. FOG :Fat, Oil and Grease
Biochemical Oxygen Demand , BOD
• เปนการวดปรมาณความตองการออกซเจนของจลนทรยในการยอยสลายสารอนทรยสภาวะมาตรฐานของการวเคราะหคอทอณหภม 20
°C ในเวลา 5 วน • ปรมาณความสกปรกของนำาหรอ
นำาเสยทอยในรปของสารอนทรย• เปนดชนบงชคณภาพนำา ใชในการ
ออกแบบและควบคมระบบบำาบดนำาเสย
Chemical Oxygen Demand , COD
• เปนการวดปรมาณสารอนทรยทงหมดในนำาเสยโดยการวดปรมาณออกซเจนทตองการ
สำาหรบปฏกรยาออกซเดชนทางเคม
Chemical Oxygen Demand , COD
• วธการวเคราะหทำาไดโดยใช Potassium dichromate ทมากเกนพอเปนตวออกซไดซสารอนทรยในนำาเสยภายใตสภาวะท
เปนกรด ทำาการรฟลกซนำาเสยกบสาร Potassium dichromate และกรดเขมขน
เมอรฟลกซเสรจแลวนำาสารละลายไปไทเทรตหาปรมาณ Potassium
dichromate ทเหลออย ปรมาณ COD คำานวณไดจากปรมาณ Potassium
dichromate ทถกใชไปปรมาณ COD มหนวยเปน มก./ล.
• ม 2 วธOpen RefluxClose Reflux
ไนโตรเจน Nitrogen• เปนธาตทมความสำาคญตอ
กระบวนการทางชวภาพ ตางๆ ไนโตรเจนในนำาแบงไดเปน 4 กลม ไดแก
สารอนทรยไนโตรเจน (Organic Nitrogen ) แอมโมเนยไนโตรเจน (Ammonia Nitrogen)
ไนไตรทไนโตรเจน (Nitrite Nitrogen )
ไนเตรทไนโตรเจน (Nitrate Nitrogen)
Nitrification/Denitrification
กระบวนการออกซเดชน ของสารประกอบไนโตรเจนเรยกวา กระบวนการ Nitrification จะเกดเปนขำนตอน ดงนำ
• Org-N+O2 Ammonia –N + O2
NO2- - N + O2 NO3- - N
• Eutrofication/Self - Purification
นำามนและไขมน (Fat , Oil and Grease , FOG)• หมายถง ปรมาณนำามนและไขมนทปน
เปอนในนำาเสย • ทำาใหออกซเจนจากอากาศไมสามารถ
ถายเทลงสนำาได • หลกการวเคราะห ปรมานFOG ในนำาคอการ
สกดนำามนและไขมนดวยตวทำาละลายอนทรย เชน Trichlorotrifluoroethane
ทำาไดโดยการสกดโดยวธ Partition gravimetric method ซงทำาการสกดโดยการใชกรวยแยกและวธสกดดวยเครองสกดซอกฮเลต (Soxlet
extraction apparatus) นำามนและไขมนจะละลายอยในตวทำาละลาย นำาไประเหยตวทำาละลายแลวอบใหแหง ชงนำาหนกสวนทเหลอนำาไปคำานวณปรมาณ FOG มหนวย
เปน มก./ล. ตอไป
ลกษณะนำาเสยทางชวภาพBiological Characteristics
• แบงตามชนดของสงมชวต สงมชวตทสำาคญทพบในนำำาและนำำาเสย ไดแก
แบคทเรย (Bacteria ) รา ( Fungi ) สาหราย (Algae) โปรโตซว (Protozoa) หนอนและพยาธตางๆ (Worm ) โรต
เฟอร (Rotifers) ครสเตเซยน (Crustaceans) ไวรส (Virus) และสงมชว
ตอนๆ เชน ปลา กง หอย • แหลงนำำาทมคณภาพตางกนจะพบชนด ปรมาณและความหลากหลายของสงมชวตเหลานำตางกน ขำนอยกบสภาวะของแหลงนำำานำน ดงนำนจงมการใชสงมชวตเหลานำเปนตวบงบอกคณภาพนำำาหรอเรยกวา ดชนชวภาพ (Biological Indicators)
ลกษณะนำาเสยทางชวภาพ Biological Characteristics
• สงมชวตในนำำาสามารถแบงกลมออกไดเปน• แบงตามแหลงอนทรยทใชมาเปนอาหาร
สามารถแบงออกเปน 2 กลมไดแกออโทโทรฟกแบคทเรย สามารถสงเคราะหสาร
อนทรยทตองการโดยกระบวนการสงเคราะหเฮเทอโรโทรฟกแบคทเรย ทตองอาศยสารอนทรย
จากแหลงภายนอก• แบงตามความตองการออกซเจน แบงออกได
เปน 3 กลม คอaerobes ตองดำารงชวตในทมออกซเจนanaerobes ดำารงชวตในสงแวดลอมทไมม
ออกซเจนอสระ facultative สามารถดำารงชวตไดทำงในสภาพทม
และไมมออกซเจนอสระ
กระบวนการบำาบดนำาเสย• กระบวนการบำาบดทางกายภาพ
(Physical Treatment)
• กระบวนการบำาบดทางเคม (Chemical Treatment)
• กระบวนการบำาบดทางชวภาพ (Biological Treatment)
กระบวนการบำาบดทางกายภาพ(Physical
Treatment)• เปนวธการแยกเอาสงเจอปนออก
จากนำาเสย โดยใชหลกการทางกายภาพ อปกรณในการบำาบดทางกายภาพ สามารถกำาจดของแขงแขวนลอยไดรอยละ 50-70 และสารอนทรยซงวดในรปของบโอด
ไดรอยละ 25-40
หนวยบำาบดทางกายภาพ(Physical Treatment)
• การดกดวยตะแกรง (Screening)• การกวาด ( Skimming ) • การตด ( Comminuting )• การปนเหวยง ( Centrifugation ) • การตกตะกอน ( Sedimentation ) • การกรอง ( Filtration ) • การทำาใหตะกอนลอย ( Flotation)
- การลอยตวดวยอากาศ ( Air Flotation )
- การลอยตวดวยอากาศละลาย ( Dissolved Air Flotation )
- การลอยตวดวยสญญากาศ ( Vacuum Flotation )
กระบวนการบำาบดทางเคม (Chemical Treatment)
• กระบวนการโคแอกเลชน (Coagulation)
• การตกตะกอนผลก (Precipitation)
• การทำาใหเปนกลางหรอการปรบพเอช(Neutralization)
• การแลกเปลยนไอออน (Ion Exchange)
• ออกซเดชน-รดกชน (Oxidation-Reduction)
• การฆาเชอโรค (Disinfection)
กระบวนการบำาบดทางชวภาพ (Biological Treatment)
กระบวนการบำาบดนำาเสยทางชวภาพ เปนกระบวนการทนำามาใช
เพอบำาบดสารอนทรยในนำาเสยกระบวนการบำาบดนำาเสยทาง
ชวภาพ อาศยการทำางานของจลนทรยในการยอยสลายสารอนทรยและเปลยนแปลงสาร
อนทรยใหอยในรปของพลงงานเพอใชในการสรางเซลล
จลนทรยทสำาคญในการบำาบดนำาเสยทางชวภาพ
• แบคทเรย( bacteria)• รา (fungi)• สาหราย (algae)• โปรโตซว (Protozoa)• ไวรส (virus)
แบคทเรยทใชในการบำาบดนำาเสย
• Autotrophic Bacteria : ใชแหลงพลงงานจากสารอนนทรย
• Heterotrophic Bacteria : ใชแหลงพลงงานจากสารอนทรย แบงออกเปน 3 ชนด
1. Aerobic Bacteria2. Anaerobic Bacteria3. Facultative Bacteria
ขนตอนการบำาบดนำาเสยชมชน
•Preliminary Treatment
•Primary Treatment•Secondary Treatment•Tertiary Treatment
ระบบบำาบดนำาเสยแบบใชออกซเจน
• ระบบบอผง (Oxidation Pond) • ระบบบอเตมอากาศ (Aerated
Lagoon) • ระบบตะกอนเรง (Activated Sludge) • ระบบโปรยกรอง (Tricking Filter) • ระบบจานหมนชวภาพ (Rotating
Biological Contractor) • ระบบบำาบดนำาเสยแบบเอสบอาร
(Sequencing Batch Reactor)
ระบบบำาบดแบบไรอากาศ
• ถงเกราะ (Septic Tank)• ถงยอยสลดจแบบธรรมดา
(Conventional Anaerobic Digester)
• ถงยอยแบบสมผส ( Anaerobic Contact)
• ถงกรองไรอากาศ (Anaerobic Filter)
• ระบบยเอเอสบ(UASB : Up-flow Anaerobic Sludge Blanket )
Waste Stabilization Pond
• Anaerobic Pond
• Aerobic Pond
• Facultative Pond• Water Hyacinth pond
• Wetland
- Natural Wetland
- Constructed Wetland
Oils and Grease
• เปนสารประกอบ (Esters) ของ Alcohol หรอ Glycerol (Glycerin) กบ กรดไขมน (Fatty acids)
• สารประกอบ Glycerides ของกรดไขมน ซงเปนของเหลวทอณหภมทวไป
เรยกวา Oils และสารประกอบทเปนของแขง
เรยกวา Fats• องคประกอบหลก ประกอบ
ดวย Carbon, Hydrogen และ Oxygen
Fats, Oils and Grease
แหลงทมาของไขมนในนำาเสย
• สวนประกอบของอาหาร เชน เนย นำามนพช นำามนสตว ในเนอ ผลไม หรอแมแตเมลดพช
• กจกรรมการใชนำาของคน ไดแก นำาจากการชำาระรางกาย นำาจากการประกอบอาหาร นำาจากการลางภาชนะ เปนตน
• โรงงานอตสาหกรรม เชน โรงงานผลตอาหาร ฯลฯ
ถงดกไขมน•อปกรณบำาบดนำาเสยกอนทง
•ตดตงงาย โดยตอจากอางลางภาชนะในครว กอนปลอยลงสทอระบายนำา
•นำาทผานถงดกไขมนแลวไดเปนการรกษาสภาพของนำาในขนตน (Preliminary Treatment)
หลกในการแยกไขมนออกจากนำาเสย
• จากคณสมบตไขมนมนำาหนกเบากวานำา
• การเกบกกนำาเสยไวระยะเวลาหนงในบอดกไขมนจะทำาใหไขมน ลอยขนสผวนำา จงงายตอการแยกออกจากนำา
มาตรฐานนำามนและไขมน
• ตามประกาศกระทรวงวทยาศาสตรเทคโนโลยและสงแวดลอม–อาคารประเภท ก ข ค ง ไมเกน 20 มก./ล.
–ประเภท จ จะไมเกน 100 มก./ล.
• ตามประกาศกระทรวงอตสาหกรรม–โรงงาน ไมเกน 5 มก./ล.
สวนประกอบของบอดกไขมน
1. สวนตะแกรงดกเศษอาหาร เพอแยกเศษอาหาร และคราบไขมนออกบางสวน ชวยลดความสกปรก
2. สวนแยกไขมนนำาเสยจะไหลลอดแผนกนมายงสวนแยกไขมน เกบกกไวระยะเวลาหนง (ประมาณ 15 นาท) ไขมนจะลอยตวขนสผวนำา ทำาใหงายตอการตกออก
3. สวนระบายไขมนไขมนทอยสวนบนจะถกระบายออกโดยทอระบายไขมน
ภาพสวนประกอบถงดกไขมน
ฝาเปดเลกเพอยกตะกราทงเศษอาหาร
ตะกราดกเศษอาหาร
นำาทงจากครว เขาบอ
แผงกนบงคบทศทางนำา
ชนไขมนทแยกลอยตว
ทอบงคบทศทางนำา
ฝาเปด,ปด เพอทำาความสะอาด
นำาทงทผานการบำาบดสทอระบายนำาสาธารณะ