การควบคุมค่า BOD COD...

การควบคมุค่า BOD COD ในโรงงานอตุสาหกรรมให้เป็นไปตามกฎหมาย

ผศ.ดร.วรพจน์ กนกกนัฑพงษ์ภาควิชาวิทยาศาสตรสิ์�งแวดล้อม

คณะวิทยาศาสตร ์จฬุาลงกรณ์มหาวิทยาลยั[email protected]

29 มกราคม 2562

แนวทางการเพิ�มประสิทธิภาพการทาํงานของระบบบาํบดันํ�าเสียในโรงงานอตุสาหกรรม

แหล่งกาํเนิดนํ�าเสียอตุสาหกรรม

2

นํ�าเสยีจากการประกอบกจิการโรงงาน ที�ระบายลงสูแ่หลง่นํ�าสาธารณะหรอืออกสูส่ ิ�งแวดลอ้ม และนํ�าเสยีจากการใช้นํ�าของคนงานและกจิกรรมอื�นๆ ภายในโรงงาน

หา้มระบายออกจากโรงงาน ยกเวน้ไดก้ระทาํการอยา่งใดจนทาํใหนํ้�าทิ�งมลีกัษณะเป็นไปตามมาตรฐานการระบายนํ�าทิ�ง แต่ตอ้งไมใ่ชว้ธิทีาํใหเ้จอืจาง (Dilution)

นํ�าทิ�ง

BOD, COD, FOGBOD, COD

อุณหภมูิขึ�นกบัอุตสาหกรรม

กระบวนการผลิต ระบบหล่อเยน็

สาํนักงาน โรงอาหาร

3

ค่ามาตรฐานนํ�าทิ�งออกจากโรงงาน (โรงงานในนิคมฯ)พารามเิตอร์ ค่ามาตรฐาน

pH 5.5-9.0

Temperature 40 (45) oC

Color 300 (600) ADMI

Odor - (ไมเ่ป็นที�พงึรงัเกยีจ)

TDS 3,000 mg/l

TSS 50 (200) mg/l

BOD 20 (500) mg/l

COD 120 (750) mg/l

Sulfide 1 mg/l

Cyanides 0.2 mg/l

FOG 5 (10) mg/l

Formaldehyde 1 mg/l

Phenols 1 mg/l

Free chlorine 1 mg/l

พารามเิตอร์ ค่ามาตรฐาน

Pesticide N.D.

TKN 100 mg/l

Fluoride 5 mg/l

Surfactants 30 mg/l

Zn 5.0 mg/l

Cr+6 0.25 mg/l

Cr+3 0.75 mg/l

As 0.25 mg/l

Cu 2.0 mg/l

Hg 0.005 mg/l

Cd 0.03 mg/l

Ba 1.0 mg/l

Se 0.02 mg/l

Pb 0.2 mg/l

Ni 1.0 mg/l

Mn 5.0 mg/l

ต้องวดัทกุพารามิเตอรไ์หม??

ประเมนิจากวตัถุดบิที�ใชใ้นกระบวนการผลติ

ผลการเกดิปฏกิริยิาในกระบวนการผลติสง่ผลต่อสารอะไรที�เกดิขึ�น

การทาํความสะอาด หรอืการลา้ง

สิ�งสกปรกที�เกดิขึ�นเทยีบเคยีงกบักลุ่มพารามเิตอรใ์ดไดบ้า้ง

4

หลกัเกณฑก์ารสั �งให้หยดุประกอบกิจการโรงงาน 2546

กรณโีรงงานระบายนํ�าเสยี โดยไมม่รีะบบบาํบดัหรอืยงัสรา้งระบบบาํบดัไมเ่สรจ็

กรณรีะบบบาํบดัชาํรดุเสยีหาย หรอืไมเ่ดนิระบบ หรอืมขีนาดไม่เพยีงพอจะรบันํ�าเสยีทั �งหมด

มกีาร by-pass นํ�าเสยี

โรงงานมเีรื�องรอ้งเรยีนต่อเนื�อง เรื�อรงั

โรงงานระบายนํ�าทิ�งที�ไมผ่า่นมาตรฐาน

5

หรืออย่างน้อยกจ่็ายค่าปรบั....

ประกาศฯ เรื�อง ผูค้วบคมุดแูลระบบป้องกนัสิ�งแวดล้อมเป็นพิษ พ.ศ. 2554

6

ผูจ้ดัการสิ�งแวดล้อม

ผูค้วบคมุระบบบาํบดัมลพิษนํ�า

ผูค้วบคมุระบบบาํบดัมลพิษอากาศ

ผูค้วบคมุระบบการจดัการมลพิษกากอตุสาหกรรม

ผูป้ฏิบติังานประจาํระบบฯ

ผูป้ฏิบติังานประจาํระบบฯ

ผูป้ฏิบติังานประจาํระบบฯ

บริษทัที�ปรึกษา

ประกาศฯ การจดัทาํรายงานชนิดและปริมาณสารมลพิษที�ระบายออกจากโรงงาน พ.ศ. 2558

เกบ็ตวัอย่างนํ�าส่งวิเคราะห์ นํ�าเสยี (นํ�าเขา้ระบบ) อยา่งน้อย 3 เดอืนครั �ง นํ�าเสยีหรอืนํ�าทิ�งออกจากระบบบาํบดั อยา่งน้อย 3 เดอืนต่อครั �ง นํ�าทิ�งระบายออกนอกโรงงาน อยา่งน้อย 1 เดอืนต่อครั �ง นํ�าเสยีที�สง่บาํบดัภายนอกโรงงานใหเ้กบ็ตวัอยา่งนํ�าในบอ่สดุทา้ย อยา่ง

น้อย1 เดอืนต่อครั �ง ไมท่ิ�งนํ�าออกนอกโรงงาน: เกบ็นํ�าในบอ่สดุทา้ย อยา่งน้อย 3 เดอืนครั �ง

พารามิเตอร:์ BOD, COD, SS, pH หรอืโลหะหนกั สง่รายงาน RV ภายใน 1 ก.ย. และ ภายใน 1 ม.ีค. ของปีถดัไป

7

การลด BOD COD ในนํ�าเสีย ทาํอย่างไรได้บา้ง

กฎกระทรวงฯ กาํหนดหลกัเกณฑ ์วิธีการ และแบบการเกบ็สถิติและข้อมลูการจดัทาํบนัทึกรายละเอียด และรายงานสรปุผลการทาํงานของระบบบาํบดันํ�าเสีย 2555

8

กายภาพ: ขนาด การออกแบบ เคม:ี การใชส้ารเคมี ชวีภาพ: ควบคุมเชื�อ

กายภาพ ชวีภาพ เคมี

Organic 1 (TOC BOD COD) Organic 2 (FOG) Inorganic (TKN TSS TDS)

หลกัการควบคมุ BOD และ COD

9

พารามิเตอร์ต้นเหตุ

ระบบบาํบดัที�ใช้ควบคมุ เทคนิคการ

ควบคมุระบบ

BOD

Biochemical Oxygen Demand ปรมิาณของออกซเิจนที�แบคทเีรยีใชใ้นการยอ่ยสลาย

สารอนิทรยี ์ในเวลา 5 วนั ที�อุณหภมู ิ20 ºซ เป็นตวัแทนปรมิาณสารอินทรียท์ี�ยอ่ยสลายงา่ย มาจากสารอนิทรยีต่์างๆ เชน่ การลา้ง เศษอาหาร นํ�ามนั

บางประเภท ฯลฯ เป็นตวัการใหนํ้�าเน่าเสยี

10

BOD

11

BOD5 0.7 BODU

COD

Chemical Oxygen Demand ปรมิาณออกซเิจนทั �งหมดที�ตอ้งการใชเ้พื�อออกซเิดชนั

สารอนิทรยีใ์นนํ�าใหเ้ป็นคารบ์อนไดออกไซดแ์ละนํ�า หรอื ตวัแทนสารอินทรียท์ี�ยอ่ยสลายงา่ยและยาก รวมทั �ง

สารอนินทรยีบ์างชนิด เชน่ ไนเตรท คลอไรด ์ซลัไฟด์ นิยม เพราะใชเ้วลาวดัเพยีง 2-3 ชม.

12

BOD-COD

13

COD

BOD

สารอนิทรยีย์อ่ยงา่ย

สารอนิทรยี์ยอ่ยงา่ย + ยอ่ยยาก

ปกต ิCOD จะมากกวา่ BOD เสมอ คา่ BOD:COD ในนํ�าเสยีชนิดหนึ�งๆ มกัคงที� BOD:COD สงู จะเหมาะแก่การใชว้ธิกีารบาํบดัทางชวีภาพ

FOG

Fat, Oil and Grease

Grease and oil, ไขมนัและนํ�ามนั

จากโรงอาหาร นํ�ามนัหลอ่เยน็ นํ�ามนัเครื�อง

เป็นสารอนิทรยีท์ี�ยอ่ยสลายทางชวีภาพไดย้าก รบกวนการทาํงานของระบบบาํบดันํ�าเสยี

ระบบบาํบดัทางชวีวทิยาลม้เหลว

14

Suspended solids (SS)

ของแขง็แขวนลอย เชน่ ดนิ สาหรา่ย คอลลอยด ์แบคทเีรยี

ทาํใหนํ้�าขุน่ มสี ีอาจก่อใหเ้กดิโรค

อาจเป็นตะกอนสารอนิทรยีห์รอืสารอนินทรยีก์ไ็ด้

15

Total Dissolved Solids (TDS)

ของแขง็ที�ละลายนํ�าได้ เชน่ แคลเซยีม แมกนีเซยีม ไบคารบ์อเนต ซลัเฟต คลอไรด ์ไนเตรท กรด ดา่ง

ไมส่ามารถมองเหน็ดว้ยตาเปล่า

อาจหมายถงึออิอนต่างๆ ที�อยูใ่นนํ�า จงึมคีวามสมัพนัธก์บัสภาพนําไฟฟ้า (Conductivity)

ยิ�งใสส่ารเคมมีาก TDS ยิ�งสงู

16

TKN

ธาตุอาหาร ไดแ้ก่ ไนโตรเจน ฟอสฟอรสั กระตุน้ใหพ้ชืบางประเภท เชน่ สาหรา่ยและวชัพชืในนํ�าเจรญิมากกวา่ปกต ิ

TKN = Total Kjeldahl Nitrogen = N-อนิทรยี ์+ แอมโมเนีย

ไนไตรด ์(NO2-) ไนเตรท (NO3

-)

17

ภาพรวมหลกัของระบบบาํบดันํ�าเสีย

18

ถงัดกัไขมนัตะแกรง

ระบบบาํบดัทางเคมี

ถงัตกตะกอน

เครื�องกาํจดัตะกอน

บ่อเกรอะ/บ่อซึม

โรงอาหารห้องนํ�ากระบวนการผลิต

ระบบไร้อากาศ

เครื�องกาํจดัตะกอน

ระบบเติมอากาศ

บ่อ Eq.นํ�าหล่อเยน็ ปรบัอณุหภมิู

ทิ�ง/รวม

ประเภทของระบบบาํบดันํ�าเสีย

19

• เหมาะกบัของแขง็ขนาดใหญ่ ไม่ละลายนํ�า

• กาํจดั ไขมนั SS• เชน่ ถงัดกัไขมนั

ตะแกรง บ่อตกตะกอน

การบาํบดัทางกายภาพ

• เหมาะกบัของแขง็ขนาดเลก็ ออิอน สารพษิ

• กาํจดั SS COD• เชน่ การสร้าง-รวม

ตะกอน การดดูติดผิว

การบาํบดัทางเคมี

• เหมาะกบัสารอนิทรยี์

• กาํจดั BOD COD TKN

• ระบบเติมอากาศ ระบบไร้อากาศ

การบาํบดัทางชีวภาพ

20

การบาํบดัทางกายภาพ

1. ตะแกรง (Screening)

ป้องกนัเศษขนาดใหญ่ ที�อาจเขา้ไปอุดตนัระบบทอ่และเครื�องจกัร

เชน่ เศษผา้ กระดาษ พลาสตกิ แกว้ ผา้อนามยั

ชว่ยลด BOD 10 – 30%

21

2. ถงัปรบัเสมอ (Equalization tank)

บ่อสาํหรบัรวบรวมนํ�าเสยี มหีน้าที�เป็นบ่อพกันํ�าเสยี

ปรบัอตัราการไหล และความเข้มข้น ของนํ�าเสยีใหส้มํ�าเสมอ ก่อนป้อนเขา้สูก่ระบวนการบาํบดันํ�าเสยี

ทาํใหร้ะบบทาํงานไดอ้ยา่งมปีระสทิธภิาพ

อุปกรณ์ที�จาํเป็น ไดแ้ก่ ป ั �ม และตวักวน

ระยะเวลากกัเกบ็ขึ�นกบัหลายปจัจยั

2222

ถงัปรบัเสมอ (Equalization tank)

23

23

บีโอดี

ของแขง็แขวนลอย

อตัราการไหล

อตัรา

การไ

หล ล

บ.ม.

/วินา

ที

บีโอดี

และข

องแข

ง็แขว

นลอย

มก.

/ล.

เวลาในหนึ�งวนั

อตัราการไหลและค่าบีโอดีของนํ�าเสียที�เข้าระบบในช่วงเวลาหนึ�งวนั

Q

t

Q

t

3. บอ่ตกตะกอน (Sedimentation tank)

การตกตะกอน (Clarifier) เป็นการแยกเอาของแขง็ที�มนํี�าหนกัมากกวา่นํ�าออกจากนํ�าเสยีโดยอาศยัแรงดงึดดูของโลก

ถงัตกตะกอนแบ่งเป็น 4 ประเภท ไดแ้ก่

1. ถงัตกตะกอนแบบสี�เหลี�ยมผนืผา้

2. ถงัตกตะกอนแบบวงกลม

3. ถงัตกตะกอนแบบทอ่

4. ถงัตกตะกอนแบบโซลดิชค์อนแทคท์

24

25

ตามทฤษฎีถงัแบบไหนตกตะกอนดีสดุ??

1

4

2

3

Discrete Flocculent

Zone SettlingInlet Zone

Outlet zone

Direction of flow

L

v

v

v

V

V

VcQ Q

H

h

h

Sludge Zone

Surface area, AS

V0

3. บอ่ตกตะกอน (Sedimentation tank)

ม ีslope ที�ดา้นหนึ�ง และมเีครื�องกวาดตะกอนลงหลุมดา้นล่าง

ขอ้ดคีอื สามารถใชผ้นงัรว่มกนักบับ่ออื�น

27

1. ถงัตกตะกอนแบบสี�เหลี�ยมผนืผา้

3. บอ่ตกตะกอน (Sedimentation tank)

ขอ้ดคีอื weir loading เพยีงพอ

28

2. ถงัตกตะกอนแบบวงกลม

29

3. บอ่ตกตะกอน (Sedimentation tank)

มแีผน่/ทอ่ เอยีง วางขนานกนั

สอดแผน่หรอืทอ่เขา้ไปในถงัตกตะกอน เอยีง 45 - 60 องศา

ระยะระหวา่งแผน่ประมาณ 2.5 – 5 m.

Plate settler หรอื Tube settler

ลดความลกึในการตกตะกอนจะทาํใหป้ระสทิธภิาพการตกตะกอนดขีึ�น

ทศิทางการไหลของนํ�าสวนกบัตะกอน - ตกตะกอนดขีึ�น

30

3. ถงัตกตะกอนแบบทอ่

31

3. บอ่ตกตะกอน (Sedimentation tank)

มกีระบวนการโคแอกกเูลชั �น รวมอยูใ่นถงัเดยีว

คา่ใชจ้า่ยในการดแูลรกัษาตํ�า (ไมต่อ้งมเีครื�องกวน)

ใชอ้ตัรานํ�าลน้ผวิไดส้งูกวา่ถงัตกตะกอนแบบธรรมดา

32

4. ถงัตกตะกอนแบบโซลดิชค์อนแทคท ์

4. บอ่ดกัไขมนั (Grease Trap)

ธรรมชาตขิองนํ�ามนัจะลอยแยกจากนํ�า

ราคาถูก ไมต่อ้งใชเ้ครื�องจกัร

มกัใชก้บันํ�าเสยีจากโรงอาหาร

ตอ้งใชแ้รงงานคนในการตกัไขมนัที�ลอยหน้า

ควรออกแบบฝาเปิด-ปิดใหส้ะดวกต่อการยก

Detention time 2 – 6 ชั �วโมง

33

กาํจดันํ�ามนัโรงอาหาร

4. บอ่ดกัไขมนั (Grease Trap)

34http://www.pcd.go.th/info_serv/water_wt.html

4. บอ่ดกัไขมนั (Grease Trap)

35

นํ�าเสยี นํ�าทิ� ง

ท่อระบายอากาศฝาปิด

นํ�ามนั

Oil skimmer belt

36

ใชส้ายพานในการดงึนํ�ามนัออกจากนํ�า และรดีออก

www.encotecthai.com

กาํจดันํ�ามนัหลอ่ลื�น

Air Flotation

37

ใชห้ลกัการลอยตวัของฟองอากาศใหพ้าตะกอนลอยขึ�นบนผวินํ�า แลว้ตกัไขมนัที�ลอยหน้าออก

ใชเ้วลาน้อยกวา่การทาํใหล้อยโดยธรรมชาติ และการตกตะกอน

ใชก้บันํ�าเสยีที�มนํี�ามนั หรอืสารอนิทรยีส์งูมาก

ฟองอากาศตอ้งมขีนาดเลก็พอ (ประมาณ 2-3 มม.)

อาจตอ้งเตมิสารเคมบีางชนิด เชน่ Alum, PACl, FeCl3 เพื�อชว่ยในการรวมตะกอนขนาดเลก็ใหล้อยไดง้า่ยขึ�น

ตะกอนลอยที�ถูกแยกออกสามารถนํามาใชป้ระโยชน์ได ้เชน่ ไขมนัทาํเป็นเชื�อเพลงิ โรงงานปลาสามารถขายเศษปลาที�ถูกแยกได้

Dissolved Air Flotation

38

39

การบาํบดัทางเคมี

กระบวนการบาํบดัทางเคมี

การปรบั pH (pH adjustment)

การสรา้งและรวมตะกอน (Coagulation-Flocculation)

การตกตะกอนผลกึ (Precipitation)

การดดูตดิผวิ (Adsorption)

การฆา่เชื�อโรค (Disinfection)

การแลกเปลี�ยนออิอน (Ion Exchange)

ออกซเิดชนัชั �นสงู (Advanced Oxidation Process) เชน่ Fenton UV O3

40

การสร้างและรวมตะกอน (Coagulation-Flocculation)

อนุภาคขนาดเลก็ๆ กระจายอยูท่ ั �วไปในสารตวักลางเป็นเนื�อเดยีวมเีสถยีรภาพสงู คอื สามารถแขวนลอยอยูไ่ดน้าน โดยไมต่กตะกอนขนาดของอนุภาคคอลลอยด ์10-6 - 10-3 mmขนาดเลก็มาก ทาํใหนํ้�าหนกัสาํคญัน้อยกวา่พื�นที�ผวิของอนุภาค

41

อนภุาคตา่งๆ เสน้ผา่นศนูยก์ลาง(mm) เวลาที�ใชใ้นการตกระยะ 1 m

กรวด 10 1 วนิาที

ทรายหยาบ 1 10 วนิาที

ทรายละเอยีด 0.1 120 วนิาที

ตะกอนดนิ (Silt) 0.01 120 นาที

แบคทเีรยี 0.001 192 ชั�วโมง

คอลลอยด์ 0.0001 730 วนั

0.00001 10 ปี

0.000001 มากกวา่ 20 ปี

42

เสถียรไมร่วมตวั – ตกตะกอนไดย้าก

1. ทาํลายเสถยีร

2. ทาํใหอ้นุภาครวมตวักนั มขีนาดใหญ่เพิ�มขึ�น

3. แยกตะกอนออกจากนํ�า

สารเคมี 1

สารเคมี 2

การสร้างและรวมตะกอน (Coagulation-Flocculation)

43

เสถียรไมร่วมตวั – ตกตะกอนไดย้าก

1. ทาํลายเสถยีร

2. ทาํใหอ้นุภาครวมตวักนั มขีนาดใหญ่เพิ�มขึ�น

3. แยกตะกอนออกจากนํ�า

เพิ�มความเป็นด่างด้วย ปนูขาว / ปรบั pH

เติม PAC, Alum, FeCl3“กวนเรว็”

พอลิเมอร์“กวนช้า”

ถงัตกตะกอน

การสร้างและรวมตะกอน (Coagulation-Flocculation)

การกวนเรว็-ช้า

44

(ถงักวนเรว็) (ถงักวนช้า)

พอลิเมอร์PAC

ฟลอ็ก

ของแขง็แขวนลอย

คอลลอยด์

45

pHC

1. ถงักวนเรว็

กรด-ด่างสารช่วยตกตะกอน

พอลิเมอร์

2. ถงักวนช้า

3. ถงัตกตะกอน

ตะกอน

นํ�าเสีย

การสร้างและรวมตะกอน (Coagulation-Flocculation)

ควรเติมสารเคมีเท่าใด…?????

46กวนเรว็-กวนช้า นานแค่ดีน้า..??

การกวนเรว็-ช้ากาํลงังานที�ใช้ในการกวน :

G = ( P/V)1/2

เมื�อ G = Velocity gradient, ต่อวนิาที P = กาํลงังานที�ตอ้งการใช,้ วตัต์ = Dynamic viscosity, นิวตนั.วนิาท/ีตร.ม.

V = ปรมิาตรของนํ�าในถงักวนoCoagulation : G = 250 – 1500 ต่อวนิาท,ี DT = 30 – 120

วินาทีGt = 30,000 – 60,000

oFlocculation : G = 20 – 80 ต่อวนิาท,ี DT = 10 – 30 นาที Gt = 10,000 – 100,000

47

AOPs

ทาํให ้COD กลายเป็น BOD

48

AOPs