ที่ปรึกษาระบบบำบัดน้ำเสีย กระบวนการทางกายภาพ (Physical Unit Operation)

ที่ปรึกษาระบบบำบัดน้ำเสีย กระบวนการทางกายภาพ (Physical Unit Operation) การบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีกายภาพเป็นวิธี่จำเป็นต้องมีในทุกงานของการบำบัดน้ำเสีย สำหรับกระบวนการบำบัดทางกายภาพต่างๆ มีดังนี้

ตะแกรง (Screen)
การบดตัด (Comminution)
การกำจัดตะกอนหนัก (Grit Removal)
การกำจัดน้ำมันและไขมัน (Oil and Grease Removal)
การตกตะกอน (Sedimentation)
การทำให้ตะกอนลอย (Flotation)
การกรอง (Filtration)

1.ตะแกรง(Screen)
ตะแกรงมีไว้ใช้ในการดักเศษขยะต่างๆ จากน้ำเสีย เช่น เศษไม้ เศษกระดาษ เศษพลาสติก ฯลฯ มีประโยชน์มากต่อการช่วยเสริมประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียของระบบบำบัดน้ำเสีย และป้องกันการเสียหายที่มีต่อเครื่องจักรกลต่างๆ เช่นเครื่องสูบน้ำ เครื่องเติมอากาศเป็นต้น ตะแกรงมีอยู่ด้วยกัน 2 แบบ คือ ตะแกรงหยาบและตะแกรงละเอียดซึ่งมีช่องว่างระหว่างแท่งเหล็กตั้งแต่ 25 มม.ขึ้นไป และมีอยู่ระหว่าง 2 ถึง 6 มม.ตามลำดับ

2.การบดตัด (Comminution)
เครื่องบดตัดมีหน้าที่บดตัดศษขยะที่ไหลมากับน้ำเสีย เพื่อให้เศษขยะนี้มีขนาดเล็ก เพื่อช่วยในการเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสีย ซึ่งเป็นหลักการเดียวกับฟันของคนเราที่ทำการบดเคี้ยวอาหารให้เล็กลงเพื่อช่วยในการย่อยอาหารได้ง่ายขึ้น

3.การกำจัดตะกอนหนัก (Grit Removal)
ตะกอนหนักคือ พวกกรวด หิน ทราย หรือตะกอนต่างๆที่มีความถ่วมจำเพาะสูงตะกอนหนักดังกล่าวนี้จำเป็นต้องถูกกำจัดออกไปจากน้ำเสียเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปัญหาต่างๆดังนี้

เพื่อป้องกันไม้ให้เกิดความเสียหายแก่เครื่องจักรกลต่างๆ เช่น เครื่องสูบน้ำ
เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการอุดตันในท่อระบายน้ำเสีย
เพื่อป้องกันไม้ให้จับตับเป็นก้อนใหญ่ขึ้นซึ่งทำให้ระบบบำบัดน้ำเสีย เสียหายได้

ระบบกำจัดตะกอนหนักมีอยู่ด้วยกันหลายชนิดดังนี้

ถังกำจัดตะกอนหนักที่มีรูปร่างสี่เหลี่ยมผืนผ้า
ถังกำจัดตะกอนหนักที่มีรูปร่างสี่เหลี่ยมจตุจัสหรือวงกลม
ถังกำจัดตะกอนหนักที่ใช้ระบบเป่าอากาศ (Aerated Grit Chamber)

4.การกำจัดน้ำมันและไขมัน (Oil and Grease Removal)
น้ำมันและไขมันจะพบมากในน้ำทิ้งจากร้านอาหารทั่วไป สถานีจำหน่ายน้ำมัน อู่ซ่อมรถยนต์ และโรงงานอุตสาหกรรม
ประเภทที่มีไขมัน การกำจัดน้ำมันและไขมันมีอยู่ด้วยกันหลายวิธี คือ

เติมคลอรีน ประมาณ 2-5 มก./ลิตร
เติมคลอรีนร่วมกับการเป่าอากาศ
การทำให้ลอย(Flotation) แล้วเก็บกวาดออกจากผิวน้ำ
การเพิ่มอุณหภูมิ เพื่อช่วยลดค่าความถ่วงจำเพาะของน้ำมันหรือไขมันทำให้ลอยขึ้นมาได้มาก
การขัดถูใช้สำหรับพวกน้ำมันหรือไขมันเกาะตามถังหรือเครื่องมือต่างๆ
การเป่าอากาศเพื่อให้ฟองอากาศที่มีจำนวนมหาศาลพาพวกน้ำมันหรือไขมันลอยขึ้นมาได้มาก

สำหรับระบบกำจัดไขมันหรือน้ำมันแบบที่นิยมใช้เป็นถังที่มีแผ่นขวางอยู่ในบ่อเพื่อดักไขมันไว้ไห้ได้ปริมาณมาก หลัการออกแบบถังดักไขมันคือ ต้องมีขนาดพื้นที่ผิวของถังเพียงพอกับปริมาณไขมันที่จะลอยขึ้นมาความเร็วของน้ำไหลภายในถังต้องต่ำที่สุดเท่าที่จะมีได้ ทางออกต้องไม่ให้พวกไขมันหลุดลอยออกไปได้และถ้าเป็นถังดักไขมันที่ใช้คนเก็บกวาดขึ้นมาต้องหมั่นคอยเก็บขึ้นมาให้หมดทุกวัน

5.การตกตะกอน (Sedimentation)
การตกตะกอนเป็นวิธีการแยกตะกอนแขวนลอยออกจากน้ำเสีย โดยอาศัยการจมตัวลงของตะกอนแขวนลอยที่มีค่าความถ่วงจำเพาะของตะกอนสูงกว่าน้ำ ในระบบบำบัดน้ำเสียทั้วไปมักมีถังตกตะกอนอยู่ 2 ชนิด คือ ถังตกตะกอนที่ทำหน้าที่แยกตะกอนต่างๆออกจากน้ำเสียก่อนที่จะไหลไปลงถังบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีชีววิทยา ซึ่งนิยมเรียกว่าถังตกตะกอนแรก (Primary Sedimentation tank) และถังตกตะกอนอีกชนิดคือ ถังตกตะกอนที่ใช้แยกตะกอนชีวภาพหรือตะกอนเคมีออกจากน้ำเพื่อให้ได้น้ำใสสะอาดซึ่งนิยมเรียกว่าถังตกตะกอนที่สอง (Secondary Sedimentation Tank) ถังตกตะกอนยังสามารถแบ่งแยกออกได้เป็นประเภทต่างๆ ดังนี้

ถังสี่เหลี่ยมผืนผ้า
ถังสี่เหลี่ยมจตุรัส
ถังทรงกลม
ถังแบบมีแผ่นเอียงติดตั้ง

6.การทำให้ตะกอนลอย (Flotation)
ระบบนี้มีหลักการคือ แยกตะกอนออกจากน้ำเสียด้วยวิธีทำให้ตะกอนต่างๆในน้ำเสียลอยขึ้นสู่บริเวณชั้นบนของผิวน้ำ เพื่อทำการกวาดตะกอนลอยทิ้งออกไปวิธีนี้นิยมใช้กับตะกอนประเภทที่ยากต่อการตกตะกอน เช่น พวกไขมันสัตว์ ตะกอนเบาต่างๆเป็นต้น ระบบนี้จะใช้พื่นที่ในการแยกตะกอนน้อยกว่าวิธีตกตะกอน เพราะใช้เวลาน้อยกว่าในการแยกตะกอนออกจากน้ำเสียแต่ระบบนี้ต้องใช้เครื่องจักรกลและพลังงานมากกว่าของวิธีตกตะกอน และอาจจำเป็นต้องเติมสารเคมีเข้าช่วยในการแยกตะกอนด้วย เช่น สารส้ม FeCl3 เป็นต้น

วิธีการทำให้ลอยขึ้นมามีอยู่ด้วยกัน 3 วิธีดังนี้

การลอยด้วยอากาศละลาย (Dissolved-air Flotation)
การลอยตัวด้วยอากาศ (Air Flotation)
การลอยตัวด้วยสุญญากาศ (Vacumm Flotation)

การลอยตัวด้วยอากาศละลาย (Dissolved-air Flotation)
หลักการของวิธีนี้คือเป่าอากาศลงไปในน้ำเสียภายใต้ความดัน 2 – 3 บรรยกาศ จากนั้นจึงปล่อยความดันเข้าสู่สภาวะความดันบรรยากาศ

การลอยตัวด้วยอากาศ (Air Flotation)
หลักการของวิธีนี้คือการเติมอากาศหรือเป่าอากาศลงไปในน้ำเสียโดยตรง ณ ความดันบรรยากาศในการการเป่าอากาศจะทำให้เกิดฟองอากาศที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของฟองอากาศประมาณ 2-3 มม.ได้นำพาตะกอนต่างๆลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ จากนั้นพวกตะกอนที่ลอยขึ้นมาจะถูกกวาดทิ้งออกไป สำหรับฟองอากาศที่มีขนาดใหญ่ขึ้นจะส่งผลให้ความเร็วของฟองอากาศที่ลอยขึ้นมามีมากขึ้นด้วย

การลอยตัวด้วยสุญญากาศ (Vacumm Flotation)
หลักการของวิธีนี้คือพยายามเป่าอากาศลงในน้ำเสียจนถึงจุดอิ่มตัว ซึ่งมีอยู่ 2 วิธี คือ เป่าอากาศลงในน้ำเสียโดนตรงหรืออีกวิธีคือ ปล่อยให้อากาศเข้าไปในเครื่องสูบน้ำเอง ระบบน้ำจะใช้ถังปิด ซึ่งจะเก็บน้ำที่ถูกเป่าอากาศลงไปจนถึงจุดอิ่มตัว ขณะนี้ภายในถังจะมีสภาพเป็นสูญญากาศเมื่อถังนี้ถูกเปิดออกโดยใช้ตัวควบคุมวาล์ว พวกอากาศที่ละลายอยู่ในน้ำจะแยกออกมาจากน้ำในลักษณะของฟองอากาศเล็กๆ พวกฟองอากาศเล็กๆเหล่านี้จะพาตะกอนต่างๆในน้ำเสีย ลอยขึ้นมาลอยขึ้นมาบนผิวน้ำในลักษณะฝาไข (Scum) ซึ่งสามารถแยกออกจากน้ำได้โดยการกวาดและหรือการสูบออก วิธีนี้เป็นวิธีที่ต้องการพื้นที่สำหรับการติดตั้งระบบน้อยกว่าสองวิธีแรก หลักการของระบบนี้จะมีความคล้ายคลึงกับการเปิดขวดน้ำอัดลม

7.การกรอง (Filtration)
ะบบกรองน้ำแรกเริ่มเดิมทีถูกนำมาใช้ในงานประปาเท่านั้น ต่อมาในปี คศ. 1949 มีการนำเอาระบบกรองน้ำมาใช้ในการเพิ่มคุณภาพน้ำทิ้งที่ผ่านระบบบำบัดขั้นที่สองแล้ว(Effluent) โดยใช้วิธีกรองน้ำทิ้งที่ไหลล้นออกจากถังตกตะกอนที่สอง ทำให้น้ำทิ้งที่ผ่านระบบกรองน้ำแล้วจะไม่มีตะกอนแขวนลอยหลงเหลืออยู่ ทำให้สามารถลดค่าปริมาณตะกอนแขวนลอย(TSS)และค่า(BOD) ลงไปได้อีกมาก ประโยชน์ที่ได้นี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาระบบบำบัดน้ำเสียของโรงงานอุตสาหกรรมบางชนิดที่ไม่สามารถแยกตะกอนออกจากน้ำทิ้งได้หมด

เครื่องกรองน้ำที่ใช้กันในระบบบำบัดน้ำเสียหรือใช้ในการกรองน้ำทิ้งที่ได้ผ่านกระบวนการบำบัดน้ำเสียขั้นที่สองแล้วส่วนใหญ่แล้วจะเป็นน้ำที่ไหลล้นออกจากถังตกตะกอนถังที่สอง โดยทั่วไปเครื่องกรองน้ำสำหรับงานลักษณะนี้จะเป็นประเภทที่ให้ตะกอนติดค้างอยู่ในชั้นกรองแล้วจึงทำการล้างเครื่องกรองเพื่อให้ตะกอนที่ค้างอยู่ในชั้นกรองหลุดไหลทิ้งออกไป ประเภทของเครื่องกรองน้ำอาจจำแนกได้อย่างกว้างๆคือ

แบบกรองเร็ว (Rapid Sand Filter)ใช้กับปริมาณน้ำเสียมากๆ
แบบกรองช้า (Slow Sand Filter)ใช้กับปริมาณน้ำเสียน้อยมีพื้นที่ติดตั้งเพียงพอ
แบบกรองใช้ความดัน (Pressure Filter) ใช้กับปริมาณน้ำเสียมาก มีพื้นที่จำกัด