Make your own free website on Tripod.com
ตอนที่ 5 - ระบบเลี้ยงตะกอนแขวนลอย
         การบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีนี้จะใช้พื้นที่น้อยเมื่อนำมาเปรียบเทียบกับระบบบ่อ แต่ใช้เครื่องจักร
และพลังงานมากกว่า อีกทั้งยังต้องการผู้ออกแบบที่มีความรู้ความชำนาญ แม้กระทั่งผู้ควบคุมดูแล
ก็ต้องการความรู้และประสบการณ์ เนื่องจากวิธีนี้อาศัยการทำงานของจุลินทรีย์เป็นหลัก ซึ่งไวต่อ
การเปลี่ยนแปลงระบบจึงล้มเหลวได้ง่าย หากสามารถควบคุมระบบให้ทำงานในสภาวะปกติได้
จะทำให้ประสิทธิภาพการบำบัดสูงและได้มาตรฐานน้ำทิ้ง แม้ว่าวิธีนี้จะมีราคาแพงแต่ก็เป็นที่นิยม
กัน
ระบบเลี้ยงตะกอน (Activation Sludge)
       ระบบเบี้ยงตะกอนเป็นระบบทุติยภูมิแบบชีวเคมีที่ใช้พื้นที่ไม่มากนัก เพราะช่วงเวลาของ
การบำบัดสั้น อาศัยการทำงานของจุลินทรีย์ (แบคทีเรีย, โปรโตซัว, รา และอื่น ๆ) ที่ใช้ออกซิเจน
ย่อยสลายสารอินทรีย์ที่ปนมากับน้ำเสียให้หมดไป หรือให้เหลือน้อยที่สุด น้ำเสียที่ส่งเข้ามาบำบัด
ในระบบนี้จะต้องมีสารอินทรีย์ที่จะลินทรีย์ย่อยสลายได้ (บีโอดีต่อซีโอดีมากกว่า 0.5) ไม่มีสาร
พิษ ไขมัน และเกลือในระดับที่จะเป็นอันตรายต่อจุลินทรีญ มีสารอาหารอื่น ๆ (ไนโตรเจนและ
ฟอสฟอรัส) เพียงพอกับความต้องการของจุลินทรีย ปริมาณจุลินทรีย์ที่เลี้ยงไว้ในถังมีจำนวนมาก
พอและมีความพร้อม (acclimatization) ที่จะย่อยน้ำเสียที่ส่งเข้ามาให้หมดไปในสภาวะที่
เหมาะสม การทำงานของจุลินทรีย์ดูค่อนข้างจะซับซ้อนแต่รวดเร็ว ให้ประสิทธิภาพสูง
       น้ำเสียที่จะผ่านเข้ามาในระบบหากมีสารแขวนลอยจำนวนมากจะต้องตกตะกอนในถังตก
ตะกอนเสียก่อน (Primary Sedimentation Tank) มิฉะนั้นแล้วสารแขวนลอยพวกนี้จะ
ถูกจุลินทรีย์เกาะทำให้มีขนาดใหญ่มากขึ้น บางส่วนจะจมลงทับถมกันเกิดการย่อยสลายแบบไร้
ออกซิเจน เว้นเสียแต่ว่าต้องใช้ใบพัดกวนเติมอากาศขนาดใหญ่ทำให้สิ้นเปลืองพลังงาน ในถังเลี้ยง
ตะกอนจะมีจุลินทรีย์ที่เลี้ยงไว้พร้อมที่จะกินอาหาร (น้ำเสีย) โดยทันที เครื่องเติมออกซิเจนจะกวน
ให้ออกซิเจนกระจายไปทั่วทั้งถัง และขณะเดียวกันก็ทำให้จุลินทรีย์ได้สัมผัสกับอาหารได้อย่าง
ทั่วถึง เกิดการย่อยสลายเปลี่ยนสารอินทรีย์ให้เป็นมวลจุลินทรีย์เพิ่มขึ้นมา พร้อมกับก๊าซคาร์บอน-
ไดออกไซด์ และน้ำ 
       เนื่องจากในถังมีออกซิเจนละลายอยู่มากพอ จึงทำให้การย่อยสลายเร็วกว่าธรรมชาติ จาก
นั้นตะกอนจุลินทรีย์จะถูกส่งมาตกที่ถังตกตะกอน แยกเอาน้ำส่วนบนใสที่ได้มาตรฐานน้ำทิ้ง
ระบายทิ้งไปหรือนำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่น ตะกอนจุลินทรีย์ที่ตกอยู่ก้นถังส่วนหนึ่ง (30%)
จะถูกส่งกลับ (return sludge) มายังถังเลี้ยงตะกอนเพื่อรักษามวลของจุลินทรีย์ (MLSS)
ในถังให้พอเหมาะกับปริมาณน้ำเสียที่ส่งเข้ามาใหม่ ตะกอนส่วนเกิน (excess sludge) จะถูก
นำไปบำบัดต่อด้วยการตากแห้งที่ลานตากตะกอน (drying bed) หรือส่งเข้าถังหมัก
(digester) หรือไปรวมกับขยะหมักทำปุ๋ยต่อไป
         การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระบบเนื่องจากออกซิเจนมีดังนี้         
         1.   สารอินทรีย์ + ออกซิเจน              คาร์บอนไดออกไซด์ + น้ำ + พลังงาน
         2.   สารอินทรีย์ + สารอาหาร + ออกซิเจน            เซลล์ใหม่ + คาร์บอนไดออกไซด์ + น้ำ
         3.   จุลินทรีย์ที่ตาย + ออกซิเจน              คาร์บอนไดออกไซด์ + น้ำ + แอมโมเนีย + พลังงาน
         จุลินทรีย์ในระบบ
         จุลินทรีย์ที่เลี้ยงไว้ในถัง ส่วนใหญ่จะเป็นแบคทีเรีย (bacteria) ชนิด ต่าง ๆ จำนวนมาก
น้อยไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับชนิดของสารอินทรีย์ที่มีอยู่ในน้ำเสีย เพราะแบคทีเรียต่างชนิดจะย่อยสาร
อินทรีย์แตกต่างกันออกไป นอกจากนี้ยังมีรา (fungi) สาหร่าย (algae) แต่ก็มีบทบาทในการ
ย่อยสลายสารอินทรีย์ไม่มากนัก แต่หากมีเป็นจำนวนมากจะเป็นตัวก่อกวนระบบ ส่วนโปรโตชัว
(Protozoa) และโรติเฟอร์ (Rotifer) จะเป็นตัวลดจำนวนแบคทีเรีย จัดอยู่ในพวกก่อกวนถ้า
เป็นจำนวนมาก อย่างไรก็ตามจุลินทรีย์ชนิดนี้มีประโยชน์จะใช้เป็นดัชนีบอกระดับการทำงานของ
ระบบได้ ถ้ามีพวกโปรดโตซัวที่มีขน (Ciliata Protozoa) มากแสดงว่าระบบสมบูรณ์ดี ถ้ามี
พวกโปรโตซัวที่มีก้าน (stalk Protozoa) แสดงว่าระบบไม่ค่อยสมบูรณ์ ปริมาณจุลินทรีย์
ชนิดต่าง ๆ ที่บ่องบอกถึงประสิทธิภาพของระบบ แสดงดังรูปที่ 5.2 นอกจากนี้ยังแบคทีเรียอีกชนิด
หนึ่งที่ไม่ต้องการสให้เกิด คือ แบคทีเรียเส้นใย (filamentous bacteria) ซึ่งเป็นตัวก่อกวน
การตกตะกอนในถังตกตะกอน มันมักจะลอยตัวไม่เกาะกลุ่มทำให้ตกตะกอนในถังตกตะกอนยาก
(bulking) น้ำทิ้งจึงไม่ได้มาตรฐานระบายออกจากระบบไม่ได้ เพราะมีปริมาณสารแขวนลอยสูง
         การทำงานของระบบ
         เนื่องจากระบบนี้อาศัยการทำงานของสิ่งมีชีวิตที่มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอาหารและ
สิ่งแวดล้อม น้ำเสียที่จเข้ามาในระบบจะต้องมีปริมาณและคุณสมบัติสม่ำเสมอ อัตราสารอินทรีย์
ที่บรรทุก (loading,F) เข้ามาในถังจะต้องพอเหมาะกับจำนวนจุลินทรีย์ (MLSS) ที่เลี้ยงอยู่
ในถัง (F/M = 0.2-0.4 หรือ 0.2-0.5 กิโลกรัมบีโอดีต่อกิโลกรัมมวลจุลินทรีย์) และมีสาร
อาหาร (N, P) ตามที่จะลินทรีย์ต้องการ (BOD:N:P=100:5:1) ระยะเก็บกัก (detent-
ion time) ประมาณ 4-8 ชั่วโมง มีมวลจุลินทรีย์ระหว่าง 1500-3000 มิลลิกรัมต่อลิตร
ระดับพีเอช 6.8-8 มีออกซิเจนละลายอยู่ 1-2 มิลลิกรัมต่อลิตร ค่าความสามารถในการตก
่ตะกอน (Sludge Volume Index, SVI) น้อยกว่า 200 ถ้ามากกว่าจะทำให้การตก
ตะกอนไม่ดี แสดงว่าแบคทีเรียยังอ่อนอยู่ ประสิทธิภาพการบำบัดมากกว่า 90% น้ำทิ้งที่ออกมา
ได้มาตรฐานตามต้องการ ถ้าผู้ควบคุมไม่รักษาระดับดังกล่าวไว้ ระบบเกิดล้มเหลวจะต้องใช้เวลา
นานเป็นเดือนที่จะนำระบบกลับเข้าสู่สภาวะปกติใหม่ได้อีก
ปัญหาที่พบบ่อยในระบบเลี้ยงตะกอน
         1.   คุณสมบัติของน้ำเสียไม่คงที่ หากมีความเข้มข้นมากเกินไป (shock loading) ทำให้
              จุลินทรีย์ปรับตัวไม่ทันอาจตายได้ ในทางกลับกันหากพบว่าความเข้มข้นของสารอินทรีย์
             ไม่พอกับความต้องการของจุลินทรีย์ที่เลี้ยงไว้ (under loading) ก็ทำให้มันตายได้
              เช่นเดียวกัน
         2.  สารอาหาร (N,P) ไม่ได้สัดส่วนพอเหมาะกับสารอินทรีย์ (BOD:N:P=100:5:1)
          ทำให้จุลินทรีย์เติบโตไม่ดี อาจมีจุลินทรีย์เส้นใยเกิดขึ้น ทำให้ตกตะกอนยาก (bulking
          sludge) เพราะจุลินทรียืพวกนี้ไม่เกาะกลุ่มกัน หากพบจุลินทรีย์เส้นใยควรเพิ่มพีเอชให้
             สูงกว่า 8.5 สักหนึ่งหรือสองวัน จะทำให้จุลินทรีย์เส้นใยตายได้ แล้วจึงค่อยปรับพีเอชลง
             หรือเติมเกลืออะซิเตท คลอรีน ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ อย่างใดอย่างหนึ่งลงไปในถังเลี้ยง
             ตะกอนเพื่อกำจัดจุลินทรีย์เส้นใยได้เช่นเดียวกันในกรณีที่ต้องเติมสารอาหารให้ใช้ยูเรีย
             (Urea) สำหรับการเติมไนโตรเจน และใช้เกลือบัฟเฟอร์ (K2HPO4, KH2 PO4)
          สำหรับการเติมฟอสฟอรัสซึ่ง K2 HPO4 จะเพิ่มความเป็นด่าง ส่วน KH2 PO4
             จะเพิ่มความเป็นกรด ในการเติมต้องวิเคราะห์หาปริมาณที่เหมาะสมจากห้องทดลองก่อน
             เพื่อไม่ให้สิ้นเปลือง หรือเกิดปัญหาอื่นตามมา
         3.  พีเอช (pH) ในระบบต้องควบคุมให้อยู่ระหว่าง 6.8-7.8 จุลินทรีย์จึงจะทำงานได้ดี ถ้า
             ต่ำกว่า 6.5 พวกราจะเพิ่มจำนวนมากขึ้น ทำให้ประสิทธิภาพการบำบัดต่ำ สังเกตได้จาก
             สีของตะกอนจุลินทรีย์ในระบบจะเป็นสีน้ำตาลอ่อน หรือออกสีชมพู
         4.   สารละลายออกซิเจน ในระดับปกติจะละลายให้เหลืออยู่ระหว่าง 1-2 มิลลิกรัมต่อลิตรหาก
             เติมากเกินไปจะเกิดฟองอากาศขนาดเล็ก ฟองอากาศเหล่านี้จะพาให้ตะกอนในถังตก
             ตะกอนลอยตัวขึ้นสู่ผิวน้ำ (rising sludge) ทำให้น้ำทิ้งมีปริมารสารแขวนลอยเกิน
             มาตรฐานระบายทิ้งไม่ได้
         ข้อดีและข้อเสียของระบบเลี้ยงตะกอน
         ข้อดี
         1.   ระบบมีประสิทธิภาพสูงมากกว่า 90%
         2.   ใช้พื้นที่น้อย และเวลาบำบัดสั้น
         3.  ไม่มีกลิ่น
         4.   ได้มาตรฐานน้ำทิ้ง
         ข้อเสีย
         1.   เป็นระบบที่ใช้พลังงานสูง
         2.   ต้องใช้ผู้ดูแลที่มีความรู้สูง
         3.   จุลินทรีย์ไวต่อการเปลี่ยนแปลง ระบบล้มเหลวได้ง่าย
         4.   มักมีปัญหาเรื่องตะกอนลอยตัว
         5.   มีตะกอนส่วนเกินที่จะต้องบำบัดเป็นประจำ
         6.   ใช้ไม่ได้กับน้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูง
         ผู้ควบคุมระบบ
         1.   รักษาระดับออกซิเจนละลายไม่ต่ำกว่า 2 มิลลิกรัมต่อลิตร
         2.   ค่าพีเอชต้องไม่ต่ำกว่า 6.5 เพื่อให้จุลินทรีย์ทำงานได้ดี และไม่มีราเกิดขึ้นในระบบ
         3.   รักษาระดับของอัตราส่วน BOD:N:P=100:5:1 มิฉะนั้นจุลินทรีย์จะเจริญเติบโต
             ได้ไม่ดีประสิทธิภาพการทำงานจะต่ำ
         4.   ระวังไม่ให้น้ำเสียเข้าสู่ระบบมากรือน้อยเกินไป จนทำให้จุลินทรีย์ที่เลี้ยงไว้ปรับตัวไม่ทัน
              และอาจตายได้ ซึ่งจะต้องเริ่มต้นระบบใหม่ หากน้ำเสียเข้าระบบน้อยเกินไปไม่เพียงพอ
              กับความต้องการของจุลินทรีย์ จุลินทรีย์อาจตายได้เช่นกัน
         ระบบเลี้ยงตะกอนสามารถดัดแปลงได้อีกหลายรูปแบบ   เพื่อให้เหมาะสมกับปริมาณและ
คุณสมบัติของน้ำเสีย
1.  ซีเควนซิงแบทซ์รีแอกเตอร์ (Sequencing Batch Reactor, SBR)      
       เป็นระบบเลี้ยงตะกอนแบบถังเดียว แบบเติมเข้าแล้วถ่ายออก ถังเลี้ยงตะกอนทำหน้าที่เป็น
ถังตกตะกอนด้วย เหมาะสมกับปริมาณน้ำเสียจำนวนน้อย ไม่กินพื้นที่ น้ำเสียจะถูกส่งเข้ามายังถัง
เลี้ยงตะกอนอย่างช้า ๆ พร้อมทั้งเปิดเครื่องเติมอากาศ ปล่อยให้จุลินทรีย์ที่เลี้ยงไว้ย่อยสลายสาร
อินทรีย์ที่ปนมาในน้ำเสียจนหมด ปิดเครื่องเติมอากาศ ปล่อยให้ตะกอนตกลงสู่ก้นถัง แล้วระบายน้ำ
ส่วนบนที่ใสทิ้งไป พักตะกอนจุลินทรีย์ไว้สักระยะหนึ่ง จากนั้นค่อยเติมน้ำเสียเข้ามาใหม่พร้อมกับ
เติมอากาศจุลินทรีย์จะย่อยสลายสารอินทรีย์ที่เติมเข้ามาใหม่อีก ทำอย่างนี้สลับกันไปเรื่อย ๆ การ
ทำงานนี้ไม่ต้องต่อเนื่อง จึงเหมาะกับโรงงานขนาดเล็กที่มีน้ำเสียประมาณ 200-300 ลูกบาศก์เมตร
ต่อวัน และที่สำคัญรูปแบบของถังไม่จำกัดอาจเป็นแบบกลมหรือสี่เหลี่ยมผืนผ้า ตามความเหมาะสม
ของพื้นที่ที่มีอยู่ ระบบนี้มีประสิทธิภาพการบำบัดสูง ควบคุมดูแลง่าย ราคาไม่แพงมาก ขนย้าย
สะดวก
2.  ปลั๊กโฟลว์ (Plug Flow)
         เป็นระบบเลี้ยงตะกอนที่ดัดแปลงมาโดยเปลี่ยนรูปแบบของถังเป็นถังสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่แคบและ
ยาว มีแผ่นกั้น 2 แผ่น เพื่อบังคับให้น้ำไหลไปตามทิศทางที่กำหนด ดังแสดงในรูป บริเวณที่น้ำเสีย
เข้าสู่ถังจะมีจุลินทรีย์เกิดขึ้นอย่างหนาแน่น เพราะเป็นบริเวณที่มีอาหารอุดมสมบูรณ์ และมีปริมาณ
ออกซิเจนที่ละลายมากพอ ปริมาณสารอินทรีย์ จุลินทรีย์ และออกซิเจนจะค่อย ๆ ลดลงไปตาม
ความยาวจนถึงบริเวณทางที่น้ำทิ้งออก การทำงานของระบบมีลักษณะเดียวกับระบบเลี้ยงตะกอนที่
กล่าวมาแล้ว ส่วนดีของระบบนี้ก็คือ   น้ำเสียที่เข้ามาจะถูกบำบัดทุกส่วนก่อนที่จะออกไปจากระบบ
ไม่มีการลัดวงจร ปริมาณความเข้มข้นของออกซิเจนไม่ต้องเท่ากันตลอดทั้งถัง ทำให้ไม่สิ้นเปลือง
และจุลินทรีย์เส้นใยมักจะไม่เกิดขึ้น เป็นการลดปัญหาการตกตะกอนได้
3.  คอนแทคสเตบิไลเซชั่น (Contact Stabilization)
       ระบบนี้มีถังเติมอากาศ 2 ถังขนาดต่างกัน ถังใบเล็กทำหน้าที่เป็นถังสัมผัส จะอยู่ด้านหน้าของ
ถังตกตะกอน ถังใบใหญ่ทำหน้าที่เป็นถังย่อยสลายจะอยู่ด้านหลังของถังตกตะกอนหรือด้านหน้าของ
ถังสัมผัส ดังแสดงในรูปที่ 5.5 และ 5.6 น้ำเสียจะถูกส่งเข้ามายังถังสัมผัสใบเล็กพร้อมเติมอากาศให้
จุลินทรีย์ย่อยสลายสารอินทรีย์ที่เติมเข้ามา น้ำเสียจะถูกกักไว้ในถังนานประมาณ 1-2 ชั่วโมง จึง
ผ่านเข้ามายังถังตกตะกอน น้ำใสจะถูกระบายออกไป ตะกอนส่วนหนึ่งจะถูกส่งกลับมายังถังเติม
อากาศใบใหญ่เพื่อย่อยสารอินทรีย์ที่ดูดซับไว้ให้หมด ตะกอนส่วนเกินจะถูกนำไปบำบัดต่อ น้ำจะ
ถูกกักไว้ในถังนี้นานประมาณ 4-8 ชั่วโมง หลังจากนั้นจึงส่งกลับไปยังถังเติมอากาศใบเล็ก จุลินทรีย์
ที่ส่งกลับมายังถังใบเล็กจะอยู่ในสภาพหิวโหย เมื่อได้สัมผัสกับน้ำเสียที่เข้ามาใหม่ก็ทำการย่อย
สลายได้อย่างรวดเร็วระบบนี้สามารถรับน้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูง หากทางโรงงานมีความประสงค์
จะขยายงาน ถังเติมอากาศใบใหญ่อาจปรับเปลี่ยนเป็นถังเลี้ยงตะกอนได้โดยไม่ต้องขยายระบบ
บำบัด
4.  เอ็กเทนด์แอร์เรชั่น (Evtended Aeration)
       ระบบนี้ใช้หลักการและรูปแบบเช่นเดียวกับระบบเลี้ยงตะกอน ต่างกันที่ระยะกักขัง น้ำเสีย
จะถูกกักขังในระบบนานกว่า 18 ชั่วโมง จุลินทรีย์ในถังได้รับอาหารไม่เพียงพอ เกิดการย่อยสลาย
ตัวเองทำให้ปริมาณเพิ่มขึ้นได้น้อย เพราะบางตัวขาดอาหารก็ตายไป ทำให้มีตะกอนจุลินทรีย์น้อย
ถังตกตะกอนจึงมีขนาดเล็กลง ระบบนี้อาจไม่ต้องใช้ถังตกตะกอนปฐมภูมิ ข้อเสียของระบบ คือ
เปลืองออกซิเจนและถังเติมอากาศมีขนาดใหญ่ เพราะมีเวลาเก็บกักนาน
5.  ระบบคูวนเวียน  (Oxidation Ditch) 
       ระบบบำบัดคูวนเวียนเป็นอีกรูปแบบหนึ่งที่ดัดแปลงมาจากระบบเลี้ยงตะกอน มีลักษณะ
คล้ายกับ Extended aeration ที่ระยะเวลาเก็บกักน้ำเสียในระบบค่อนข้างนาน (6-36 ชั่วโมง)
ทำให้เกิดการย่อยสลายและหมักไปในตัว ระบบนี้จะใช้พลังไฟฟ้าน้อยกว่าระบบเลี้ยงตะกอน การ
ก่อสร้างก็ง่าย ราคาจึงไม่แพง
         ระบบคูวนเวียนนี้ น้ำเสียจะถูกส่งเข้ามายังคูวงรีที่มีระหัดเติมอากาศสองตัววางอยู่คนละด้าน
ดังแสดงในรูปที่ 5.8 คูวงรีนี้จะสร้างด้วยคอนกรีต มีความลึกประมาณ 1.2-1.5 เมตร ระหัดเติม
อากาศจะบังคับให้น้ำไหลไปในทิศทางเดียวกันในอัตรา 0.2-0.37 เมตรต่อวินาที เกิดคลื่นน้อย ๆ
เป็นการป้องกันไม่ให้แบคทีเรียจมลงก้นคู แบคทีเรียในระบบจะมีประมาณ 3,000-6,000 มิลลิกรัม
ต่อลิตรและอาหารที่ส่งเข้ามาประมาณ 0.08-0.48 กิโลกรับบีโอดีต่อน้ำหนึ่งลูกบาศก์เมตรต่อวัน หรือ
F/M ระหว่าง 0.05-0.3 สารละลายออกซิเจนในคูวนเวียนไม่สม่ำเสมอ ส่วนที่อยู่ใกล้ระหัดเติม
อากาศจะมีออกซิเจนอยู่มาแล้วค่อย ๆ ลดลงเมื่อห่างออกมา น้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วจะถูกส่งมา
ตกตะกอนยังถังตกตะกอน ประสิทธิภาพการทำงานของระบบดีกว่า 85% อาจสูกว่านั้นหากมี
การควบคุมดี ระบบนี้เหมาะกับปริมาณน้ำเสียที่เกิดขึ้นไม่มากนักในแต่ละวัน