สรุป การออกแบบระบบบำบัดน้ำเสีย ไม่ครบ

สรุป w/w Design สกัดเดือน

ขั้นตอนการวิเคราะห์และการเลือก

1.กระบวนการ

องค์ประกอบของน ้ าเสียจะถูกก าจดัออกโดย 3 วธีิ คือ กระบวนการทางกายภาพ เคมแีละทางชีวภาพ

1.1 การด าเนินการทางกายภาพ

กระบวนการทางกายภาพมลีกัษณะเดน่คือใชแ้รงทางฟิสิกส์เป็นหลกั แรงลอยตวั

ใชแ้ยก ของแข็งออกจากน ้ า ไมส่ามารถก าจดัมลสารท่ีละลายในน ้ าไดห้มด เน่ืองจาก ไมส่ามารถก าจดัสารท่ีละลายน ้ าได ้

ตวัอยา่งเชน่ screening, mixing, sedimentation, gas transfer, flotation, flocculation, filtration ,adsorption

1.2 การด าเนินการเคมี

การก าจดัสารปนเป้ือนหรือการเปล่ียนรูปของเสียโดยมีสารใหมเ่กดิข้ึน เน่ืองจากการเติมของสารเคมหีรือปฏิกริิยาทางเคม ี

เร็ว ราคาแพง(คา่สารเคม ี คา่ดูแลรักษาระบบ)

E.g. neutralization, oxidation, reduction, coagulation*, precipitation, disinfection

1.3 การด าเนินการทางชีวภาพ

องค์ประกอบของสารอินทรีย์และสารอาหารถูกก าจัดโดยกิจกรรมทางชีวภาพ

ใชเ้วลานาน ราคาถูก ตอนเร่ิมตน้ยากนิดนึง ตอ้งเป็นสารท่ียอ่ยได ้ ประหยดัไมต่อ้งเติมสารเคม ี ดูขอ้ก าหนดตา่งๆให้เหมาะสมเชน่ DO

เชน่ carbonaceous organic, matter removal, nitrfication, denitrfication

2. ระดับการบ าบัด

ระดบั เป้าหมายในการบ าบดั 0 เศษผา้, ไม ้ ช ั้นกรวดไขมนั ตะกอนตา่งๆท่ีอาจท าให้เกดิปัญหาการบ ารุงรักษา

หรือการด าเนินงาน 1 ก าจดัสารแขวนลอยและสารอินทรีย์บางสว่น SS 1 ไมค่อ่ยเจอ [เพิ่ม] สารแขวนลอยและสารอินทรีย์

(โดยการเติมสารเคมหีรือf iltration) 2 ยอ่ยสลายสารอินทรีย์ สารแขวนลอย (รวมถึงฆา่เชื้อโรค) SBOD SCOD 2 ยอ่ยสลายสารอินทรีย์และสารแขวนลอย สารอาหาร (N, P หรือทั้งสอง) 3ไมค่อ่ยเจอ ก าจดัสารแขวนลอยท่ีเหลือ (หลงัจากบ าบดัขั้น 2 ) โดยปกติใชก้ารกรอง

เมด็สารอาหาร (รวมถึงการฆา่เชื้อโรค) บ าบดัเพื่อเอาน ้ ามาใชต้อ่ 3ไมค่อ่ยเจอ ส าหรับก าจดัสารท่ีเหลือ (ส าหรับน ้ าการประยุกต์น ามาใชใ้หม)่

3. ถังปฏิกรณ์ มทีั้งหมด 6 แบบ

3.1 ถังปฏกิรณ์แบบกะ (ทลีะเท)

ท างานป็นรอบๆ (อตัราน ้ าเขา้ บ าบดั ปลอ่ยออก ท าซ ้า)

ไมม่นี ้ าเขา้ ออก ระหวา่งการท างาน (ไมม่fีlowเขา้-ออก ท าเป็นถงัๆไป)

กวนสมบูรณ์

/ ขอ้เสีย มนี ้ าสว่นหน่ึงเขา้มาและออกเลย

3.2 ถังปฏกิรณ์แบบกวนสมบูรณ์ นิยมใช ้

กวนสมบูรณ์เกดิข้ึนทนัที และอยา่งสม า่เสมอ ทัว่ปฏิกรณ์ตั้งแตอ่นุภาคของเหลว(น ้ า)เขา้

สามารถท าไดถ้า้ของเหลวเขา้ ออกเป็นสม า่เสมอและตอ่เน่ือง Q in = Q out (เขา้ออกตอ่เน่ือง)

/ ขอ้เสีย ตอ้งควบคมุน ้ าเขา้ ให้เทา่กบัน ้ าออก

3.3 ถังปฏกิรณ์แบบ Plug Flow

น ้ าไหลผา่นเคร่ืองปฏิกรณ์ w / o การผสมยาว

FIFO น ้ าเขา้กอ่นออกกอ่น แกปั้ญหาสองถงัท่ีแลว้

น ้ าทุกสว่นใชเ้วลาบ าบดัจนครบ HRT

ความยาวสูงความกวา้งอัตราส่วน

/ ขอ้เสีย มปัีญหาตรงการกวนผสมไมท่ัว่ถึง

3.4 Completely-mix reactors in series ถงัปฏกิรณ์แบบกวนสมบูรณ์ต่อแบบอนุกรม

*ใชเ้ร่ืองสมการตอนทา้ยบทตอ่

ผสมระหวา่ง 3.2 กบั 3.3 เอา CSTR มาตอ่เป็นอนุกรม

ถา้ n = 1 แลว้ การกวนผสมสมบูรณ์เหนือกวา่

ถา้ n = ∞ แลว้ Plug flow เหนือกวา่

3.5 Packed-bed reactor ถังกรองทราย

ในถงับรรจุไปดว้ย เชน่หิน ตะกรัน เซรามกิ พลาสติก มกีารไหลแบบคดเค้ียว

มทีั้งการไหลข้ึนหรือการไหลลง

มทีั้ง ให้อาหารอยา่งตอ่เน่ืองหรือไมส่ม า่เสมอ กไ็ด ้

มทีั้ง ขั้นตอนการจดัแบบเดียวหรือหลายแบบ

/ ขอ้เสีย ไมเ่หมาะกบัน ้ าเสียมากๆ ถา้Bio filmโดนflocสะสมจะกลายเป็นclogได ้ และลกัษณะของน ้ าเสียท่ีออกจะแปรปรวนได ้ เกดิจากม ี Bio Film หลุดออกมาท าให้ควบคุม SS ไดย้าก ควสบคมุดูแลยาก

ขอ้ดี ระบบ Bio film สามารถรับ shock load ไดดี้ เพราะม ีจ านวนจุลินทรีย์เนอะมากๆ T=V/Q

3.6 Fluidized-bed reactor

เหมอืนกบั Packed-bed reactor ในหลาย ๆดา้น

ยกเวน้ วสัดุบรรจุภณัฑ์ท่ีมีการขยายตัวสูงจากการไหลข้ึน

รูพรุนจะมกีารเปล่ียนแปลงโดยการควบคุมอัตราการไหลของของเหลว

การวิเคราะห์สมดุลมวล

หลักการสมดุลมวล

มวลไม ่ สร้าง ก ็ท าลาย (แมว้า่รูปรา่งจะสามารถเปล่ียนแปลงไป เชน่จากของเหลวเป็นกา๊ซ)

วธีิท่ีสะดวกในการก าหนดส่ิงท่ีเกดิข้ึนในการควบคุมปริมาณ เป็นฟังกช์นัของเวลา - f (t)

ควบคมุระดบัเสียงเป็นปริมาณท่ีเกิดข้ึนจริงซ่ึงการเปล่ียนแปลงท่ีเกดิข้ึน

ในกรณีสว่นใหญ ่ระบบปริมาตร(ปฏิกรณ์) = ปริมาณการควบคุม

การบ าบัดทางชีวภาพ

การสลายตัวทางชีวภาพ

มกีารเปล่ียนแปลงทางชีวภาพสารอินทรีย์ (BOD) เพื่อผลิตภณัฑ์ยอ่ยสลายและพลงังานจุลินทรีย์

เกดิข้ึนไดต้ามธรรมชาติ

เง่ือนไข

o สภาวะท่ีมอีากาศ – ม ีO2

o สภาวะท่ีไมม่ ี O2 ละลายในน ้ าให้ Nitrate (NO32- ) ถูกเปล่ียนเป็น N2 โดยแบคทีเรียจ าพวก

Nitrifying (Nitrosoonas Spp. และ Nirtobactor Spp.) o สภาวะท่ีไมม่อีากาศ – ใชส้ารอินทรีย์ ซ่ึงถา้ม ีO2 จะเป็นพิษตอ่สานอินทรีย์

การบ าบัดทางชีวภาพ

เกดิข้ึนเองไมต่อ้งใชส้ารตั้งตน้ ให้แบคทีเรียเจอเยอะๆ โดยให้ส่ิงท่ีแบคทีเรียตอ้งการ เชน่ อาหาร O2

มกีารชะลอตวัเมือ่เทียบกบัการบ าบัดทางเคม ี

คา่ใชจ้า่ยในการด าเนินงานท่ีถูกกวา่การบ าบัดทางเคม ี

บ าบดัไดแ้ค ่ BOD

มคีวามเส่ียงท่ีจะเจอพิษและเกดิภาวะ shock loads

ลักษณะของระบบบ าบัดน ้าเสีย

ระบบบ าบัดแบบจุลินทรีย์แขวนลอย

กระบวนการบ าบดัทางชีวภาพท่ีจุลินทรีย์ท่ีมหีน้าท่ีเปล่ียนแปลงสารอินทรีย์หรือองค์ประกอบอ่ืนๆ ใน

น ้ าเสียเป็นกา๊ซและเน้ือเย่ือเซลล์ มกีารบ ารุงรักษาในการระงับของเหลวภายใน

ระบบบ าบัดแบบจุลินทรีย์ยึดติดตัวกลาง

กระบวนการบ าบดัทางชีวภาพท่ีจุลินทรีย์ท่ีมหีน้าท่ีเปล่ียนแปลงสารอินทรีย์หรือองค์ประกอบอ่ืนๆ ใน

น ้ าเสียเป็นกา๊ซและเน้ือเย่ือเซลล์ท่ีแนบมากบัตวักลางเฉ่ือยเชน่ หิน ตะกรัน พลาสติก เซรามคิ

ระบบบ าบัดแบบจุลินทรีย์แขวนลอย

Activated Sludge Treatment

เป้าหมาย

ลดความเขม้ขน้ BOD ไดม้ากกวา่ 85%

สร้าง sludge ท่ีมคีณุสมบติัดี ตะกอนถูกอดัเป็น pack รีดตะกอนไดง้า่ย

ลดสารอาหารพวกโตรเจนฟอสฟอรัสและสารพิษอ่ืน ๆ (ถา้ม)ี

ค่ามาตรฐานน ้าทิง้ในโรงานอุตสาหกรรม

ค่ามาตรฐานน ้าทิง้ภายในอาคาร

แนวคิด

แปลงคา่ BOD ท่ีละลายน ้ าไดเ้ป็น CO2 และตกตะกอนได,้สามารถเอาตะกอนออกไดโ้ดยการตกตะกอน

(Sedimentation)

ควบคมุการยอ่ยสลายโดยใชส้ภาพท่ีเหมาะสมตอ่ระยะการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และระบบการ

จดัการส่ิงแวดลอ้ม

กระบวนการยอ่ยสลายจะเพิ่มข้ึนโดยเพิ่มความเข้มขน้ของตะกอนจุลินทรีย์ท่ีผา่นการรีไซเคิลในขณะท่ีออกซิเจนมปีริมาณท่ีเพียงพอ

นิยามศัพท์

Activated Sludge

มวลท่ีใชง้านจะถูกรวมเป็นกอ้น จุลินทรีย์ท่ีอยูใ่นรูปแบบท่ีจุลินทรีย์เจริญเติบโตและมกีารกวนผสมของอากาศ (biologic floc)

ค าพอ้ง: กากตะกอน, กากตะกอนชีวภาพ. กากตะกอนส ารอง, มวลแบคทีเรีย, จุลินทรีย์ , สารแขวนลอย, ของแข็ง

Hydraulic Retention Time (HRT)

เวลาท่ีน ้ าอยูใ่นระบบถงัปฏิกรณ์ = Vol./Q

Solid Retention Time (SRT) or Sludge Age

เวลาท่ีเซลล์อยูใ่นถงั (MCRT, θc)

เวลาเฉล่ียท่ีของแข็ง (ตะกอน) ท่ีใชภ้ายในเคร่ืองปฏิกรณ์ (หรืออายุเฉล่ียของจุลินทรีย์)

Conventional AST

MLVSS = Mixed Liquor Volatile Suspended Solids ในถงัเติมอากาศ Vat = ปริมาตรถงัเติมอากาศ Qw = อตัราการไหลน ้ าเสีย Xw = สารของแข็งแขวนลอยระเหยในน ้ าเสีย (VSS) concentration in WAS Qe = อตัราการไหลน ้ าขาออก Xe = สารของแข็งแขวนลอยระเหยในน ้ าขาออก (VSS) concentration

F/M Ratio อตัราสว่นระหวา่งอาหารตอ่ biomass

Q = อตัราการไหลน ้ าขาเขา้ S0 = BOD5 ในน ้ าขาเขา้ (after 1° clarifier) MLVSS = Mixed liquor volatile suspended solids concentration in aeration tank Vat = Volume of aeration tank

Volumetric BOD Loading (VBL)

Q = อตัราการไหลน ้ าขาเขา้ S0 = BOD5 ในน ้ าขาเขา้ (after 1° clarifier) Vat = Volume of aeration tank

Mixed Liquor Volatile Suspended Solids (MLVSS) ความเขม้ขน้ของชีวมวลท่ีใชง้าน

Mixed Liquor Suspended Solids (MLSS) ความเขม้ขน้ของชีวมวลท่ีใชง้าน + ของแข็งเฉ่ือย Return Activated Sludge (RAS) Recycle Ratio อตัราการไหล RAS ตอ่ น ้ าเสียขาเขา้ Qr/Q Waste Activated Sludge (WAS, Excess sludge) ชีวมวลท่ีไดรั้บมาจากกระบวนการยอ่ยสลายในเคร่ืองปฏิกรณ์และตอ้งมกีารเอาออกจากระบบ

กระบวนการก าหนดค่า【ทั่วไป AS 】

1. กวนผสมสมบูรณ์

- กวนถงัปฏิกรณ์สมบูรณ์ (CSTR)

- สามารถกวนน ้ าและสลดัจ์เพื่อให้เป็นเน้ือเดียวกนั น ้ าเสียท่ีเขา้มาถูกกวนผสมทนัที

- ทนตอ่การโหลดSlugมากๆและความเป็นพิษมากๆไมไ่ด ้

- BSOD ในถงั = BSOD น ้ าท้ิง

- ประสิทธิภาพไมสู่งเทา่ Plug flow

- น ้ าบางสว่นเขา้มาแลว้ออกเลย โดยท่ียงัไมไ่ดผ้า่นการบ าบัด บางสว่นบางการบ าบดัแลว้แตก่็ไมไ่ดอ้อกไป

2. Plug flow

CBOD

- ความตอ้งการออกซิเจนมากท่ีสุดกคื็อใน คร้ังแรก 20% ของถงัเน่ืองจากการเกดิออกซิเดชนัสารตั้งตน้ ตอ้งเติมออกซิเจนให้พอ เพราะ BOD+ Bio mass มาก ตอ้งการออกซิเจนชว่ยในการยอ่ยสลาย(กนิ)

- ความตอ้งการออกซิเจนไปตามส่วนท่ีเหลือของถงัเกดิจากการหายใจภายนอก

ความเขม้ขน้ของสารอาหารสูง➠DO จะลดเร็ว ➠ อนัตรายตอ่ประชากรจุลินทรีย์ ➠อาจจะเกดิจากการหมกั

หรือออกซิเดชนับางสว่น➠สารอินทรีย์ผลิตกรด ➠คา่ pH ลดลง

กระบวนการก าจัด N2

กระบวนการ nitrification

NH4 + (ammonium) NO2

- (nitrite) NO3 - (nitrate)

กระบวนการ denitrificationคือในสภาพไร้ออกซิเจน แบคทีเรียบางชนิดสามารถสร้างออกซิเจนไดเ้องจากไนเตรต และไดผ้ลผลิตเป็นกา๊ซไนโตรเจนกลบัคืนสู่บรรยากาศ

NO3 - (nitrate) NO2

- (nitrite) N2 O (nitrorousoxide) N2 (nitrogen)

Modified Ludzack-Ettinger

1. เป็นกระบวนการ preanoxic คือกระบวนการท่ีใชน้ ้ าเสียท่ีม ี NO3- อยูแ่ลว้

2. โดยทัว่ไปใชส้ าหรับ denitrification

3. ไนเตรทมากจะถูกผสมกบัสารละลายจาก aerobic tank และมกีารrecycle ไปยงั anoxic tank เพื่อเปล่ียน

ไนเตรทไปเป็น N2 gas

4. แตร่ะบบน้ียงัมไีนเตรทหลุดออกมาขา้งนอกบา้ง

Step feed

1. เป็นกระบวนการ preanoxic คือกระบวนการท่ีใชน้ ้ าเสียท่ีม ี NO3- อยูแ่ลว้

2. มกีาร feed น ้ าเสียเขา้สภาวะ anoxic เป็นชว่งๆดงัรูป ท าแบบน้ีเพื่อก าจดั N2

3. สามารใชถ้งัท่ีเป็น Plug Flow ได ้

anoxic aerobic aerobic aerobic aerobic anoxic anoxic anoxic

Feed

Return AS

SBR

1. เป็นกระบวนการ preanoxic คือกระบวนการท่ีใชน้ ้ าเสียท่ีม ี NO3- อยูแ่ลว้

2. เป็นกระบวนการท่ีท างานเป็บกะ โดยประกอบไปดว้ย4ขั้นตอนคือ Fill, React, Settle และ Decent

ก าจดั P เกดิ NO3- ก าจดั N2 ท้ิงไวใ้นตกตะกอน

Single Sludge

เป็นกระบวนการPostanoxic

ปัญหาคือ

1. นานวา่จะเกดิปฎิกริิยา Nitrification

2. N2 ท่ีเกดิจะละลายในน ้ ารวมกบัอากาศกลายเป็นฟองเล็กๆไปจับกบัFloc ท าให้ไมต่กตะกอน

3. ถงั aerobic มขีนาดใหญท่ าให้ใชเ้วลานานและใช ้Substrate หมดซ่ึงจะไปกระทบในกระบวนการ

Denitrification เมือ่ไมม่ ี Substrate จะท าให้การท างานไดไ้มดี่ ไมเ่ร็ว

Berdenpho 4 ขั้นตอน

1. ม ีการใช2้กระบวนการผสมกนั คือ Preanoxic กบั Postanoxic

2. มกีารก าจดัฟอสฟอรัสเกิดข้ึน โดย ฟอสฟอรัสจะถูกก าจดัในถงั Anaerobic

anaerobic aerobic anoxic settle

Oxidation ditch

1. ท าการเพิ่มความยาวของคลองวนเวียนเพื่อท าให้เกดิ anoxic กอ่น aerobic zone

2. BOD จะถูกก าจดัใน aerobic zone

3. ซ่ึงใน anoxic zone NO3- จะถูกแบคทีเรีย endogenous เอาไปใชง้าน

การก าจัด ฟอสฟอรัส

กระบวนการเบ้ืองตน้ในการก าจดัฟอสฟอรัสคือ ตอ้งม ีAnaerobic tank และ Aerobic tank โดยในการก าจดั

ฟอสฟอรัสจะใชจุ้ลินทรีย์กลุม่ PAO มาชว่ยในการก าจดัโดย เมือ่ตวัมนัอยูใ่น Anaerobic tank มนัจะท าการคาย

P ออกมากนิจะท าให้ P ใน Anaerobic tank มสูีง และเมือ่ตวัมนัถูกยา้ยมาใน Aerobic tank มนัจะท าการดูด P เขา้สูร่า่งกายในปริมาณมากกวา่ท่ีมนัคายออกมา 1-2 เทา่ของท่ีคาย

Phoredox จะใชก้บัน ้ าเสียท่ีมปีริมาณ NO3- น้อยๆ ก าจดัแต ่ ฟอสฟอรัส อยา่งเดียว

A2O เป็นการประยุกต์ Phoredox ซ่ึงในกระบวนการน้ีจะมทีั้ง Anaerobic tank, Anoxic tank และ Aerobic

tank มกีารก าจดั ฟอสฟอรัสและไนโตเจน

Benderpho 5 ขั้นตอน

กคื็อการน า 4 ขั้นตอนมาดดัแปลง โดยท าการ return aerobic tank ไป anoxic tank เพื่อก าจดั ไนเตรท

ซ่ึงกระบวนการน้ีมกีารก าจัด ฟอสฟอรัสเกดิข้ึนดว้ย

ไมม่ ีNO3- เลย

UCT

จะมกีาร return ปลายๆถงั anoxic เพราะ ไนเตรทเร่ิมหมด

ไมม่ ีNO3- เลย