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

Oxygen Sag Curve

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

อตราการไหลของนำาเสย(Wastewater Flow-

rate) A B

L

D

W

v = l/t

V = QT

Flow Equalization• ความผนแปรของปรมาณนำาเสยท

เกดขนมผลตอการควบคมดแลระบบ

• Equalization Tank

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

Flow Diagram ระบบบำาบดนำาเสยชมชน

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

On-Site Wastewater Treatment Plant

• ระบบบำาบดนำาเสยชนดตดกบท