ระบบบำบัดน้ำเสียแบบระบบ UASB
07/08/2023

ระบบบำบัดน้ำเสียแบบระบบ UASB
07/08/2023

ระบบบำบัดน้ำเสียแบบระบบ UASB

ระบบบำบัดน้ำเสียแบบระบบ UASB (Up flow Anaerobic Sludge Blanket) เป็นระบบบำบัดน้ำเสียไม่ใช้ออกซิเจนมีประสิทธิภาพในการบำบัดสูง สามารถบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมได้หลายประเภท เช่น น้ำเสียจากกระบวนการผลิตแป้งมัน และน้ำเสียจากฟาร์มสุกร เป็นต้น สามารถลดความสกปรกของน้ำในรูป COD ในช่วง 5,000 – 15,000 มิลลิกรรมต่อลิตรได้สูงถึง 45 – 85 % โดยใช้เวลาบำบัดเพียง 4 – 12 ชั่วโมง และยังเป็นระบบที่ประหยัดพลังงาน เนื่องจากไม่ต้องมีการเติมอากาศ รวมถึงสามารถผลิตก๊าซชีวภาพ (Biogas) เพื่อนำมาใช้ประโยนช์ในการผลิตกระแสไฟฟ้า หรือทำความร้อนได้อีกด้วย

ข้อแตกต่างระหว่างระบบบำบัดน้ำเสียแบบระบบ UASB กับระบบบำบัดน้ำเสียทั่วไปคือ เป็นถังลักษณะสูงและน้ำเสียจะถูกป้อนเข้าสู่ด้านล่างของถังปฏิกิริยาให้ไหลย้อนกลับขึ้นทางด้านบน (Up flow Feeding) โดยน้ำเสียจะไหลผ่านชั้นตะกอนจุลินทรีย์ที่มีความเข้มข้นสูง ชั้นตะกอนจุลินทรีย์นี้จะแขวนลอยอยู่ในน้ำเป็นชั้นหนา (หรือเรียกว่า Blanket) โดยไม่มีตัวกลางให้จุลินทรีย์เกาะ เมื่อน้ำเสียสัมผัสกับตะกอนจุลินทรีย์จะเกิดการย่อยสลายภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนและเกิดก๊าซต่างๆ เช่น ก๊าซมีเทน คาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรเจนซัลไฟล์ เป็นต้น

ส่วนประกอบของระบบบำบัดน้ำเสียแบบระบบ UASB
ส่วนประกอบที่สำคัญของระบบบำบัดน้ำเสียแบบระบบ UASB ประกอบด้วย 3 ส่วนหลักๆ ได้แก่

1. ส่วนตะกอนชั้นล่าง (Sludge Bed) เป็นส่วนที่ตะกอนจุลินทรีย์ที่มีความหนาแน่นสูงตกตะกอนอยู่บริเวณด้านล่างของถังปฏิกิริยา
2. ส่วนตะกอนลอย (Sludge Blanket) เป็นชั้นตะกอนจุลินทรีย์ที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าชั้นแรก เมื่อน้ำเสียถูกป้อนเข้าในถังปฏิกิริยาจึงทำให้ตะกอนสามารถแขวนลอยอยู่ในน้ำได้ ตะกอนจุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นจะถูกเก็บสะสมอยู่ในถังปฏิกิริยาเป็นจำนวนมาก จึงทำให้ระบบมีประสิทธิภาพสูง ตะกอนจุลินทรีย์ในระบบบำบัดน้ำเสียแบบระบบ UASB อาจมีลักษณะแตกต่างได้ 2 ลักษณะ คือ เป็นเม็ด (Granules) หรือเป็นอนุภาคขนาดเล็ก (Particles)
3. อุปกรณ์แยกก๊าซ - ของแข็ง - ของเหลว (Gas – Solid – Liquid Separator) เป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่ส่วนบนของถัง เมื่อตะกอนที่รวมตัวกับก๊าซลอยตัวขึ้นด้านบนจะถูกแยกออกด้วยอุปกรณ์นี้ ส่วนที่เป็นของแข็งจะตกตะกอนกลับลงมาด้านล่างไปยังบริเวณ sludge Blanket ส่วนก๊าซจะลอยขึ้นด้านบนและถูกเก็บกักไว้ในช่องว่างบริเวณฝาถัง ส่วนน้ำที่ถูกบำบัดแล้วจะไหลออกด้านบนเข้าสู่ช่องตกตะกอน (Setting Chamber) เพื่อให้ตะกอนที่อาจหลุดลอดออกไปด้วยตกกลับลงสู่ส่วนล่างอีก

หลักการของระบบบำบัดน้ำเสียแบบระบบ UASB
หลักการที่สำคัญของระบบบำบัดน้ำเสียแบบระบบ UASB คือ การจะทำให้ Sludge Blanket แขวนลอยอยู่ในถังปฏิกิริยาเพื่อให้ตะกอนจุลินทรีย์สัมผัสกับน้ำเสียได้อย่างทั่วถึง ซึ่งจะต้องควบคุมน้ำเสียที่ไหลขึ้นไม่ให้น้อยหรือมากเกินไป โดยต้องให้อยู่ในช่าง 0.6 – 0.9 เมตรต่อชั่วโมง เพราะหากความเร็วของน้ำที่ไหลขึ้นสูงเกินไป ตะกอนจะถูกพัดพาออกไปกับน้ำทิ้ง หากคว่ามเร็วของน้ำที่ไหลเข้าต่ำเกินไปก็จะเกิดการตกตะกอน

ลักษณะของน้ำเสียและปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมที่มีผลกระทบต่อระบบบำบัดน้ำเสียแบบระบบ UASB
สำหรับน้ำเสียที่จะบำบัดด้วยระบบ UASB (รวมถึงระบบบำบัดน้ำเสียแบบไร้อากาศอื่นๆ) ควรหลีกเลี่ยงน้ำเสียที่มีคุณสมบัติต่อไปนี้

1. มีแอมโมเนียเข้มข้นสูง (>1,000 mg NH4-N/L) เพราะจะยับยั้งการเกิด Granules และถ้าเข้มข้นสูงถึง 2,000 – 3,000 mg NH4-N/L จะยับยั้งปฏิกิริยาในชั้นที่ก่อให้เกิดก๊าซมีเทน (Methanogenesis)
2. มีโซเดียมเข้มข้นสูง (> 5 – 10 g/L) จะยับยั้งการเติบโตของแบคทีเรียพวก Acetate Utilizing Methanogen
3. มีซัลเฟตเข้มข้นสูง จะทำให้มีแบคทีเรียประเภทที่ใช้ซัลเฟตเจริญขึ้นมาก ซึ่งแบคทีเรียประเภทนี้จะผลิตก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) และหากมีก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เข้มข้น ผลิตก๊าซมีเทน
4. มีแคลเซียมเข้มข้นมาก ถ้าแคลเซียมมีความเข้มข้นระหว่าง 80 – 200 mg/L จะช่วยให้เกิด Granule ได้ดี แต่หากมีความเข้มข้นสูงถึง 800 – 1,000 mg/L จะลดการทำงานของ Granular Sludge

สำหรับช่วง pH ที่เหมาะสมต่อการเดินระบบบำบัดน้ำเสียแบบระบบ UASB คือ 6.5 – 7.5 เนื่องจากเป็นช่วงที่เหมาะสมต่อการเติบโตของจุลินทรีย์ที่ผลิตก๊าซมีเทน และยังทำให้มีความสามารถในการควบคุมการเปลี่ยนแปลง pH (Buffer Capacity) ซึ่งจะช่วยป้องกันการช็อกเนื่องจากสภาพเป็นกรด ซึ่งมีสาเหตุมาจากการที่ระบบรับของเสียมากเกินไป

เกร็ดน่ารู้ระบบบำบัดน้ำเสียแบบโปรยกรอง (Trickling filter process)
ระบบโปรยกรอง คือ ระบบที่จุลินทรีย์เจริญอยู่บนผิวกลางของน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดข้างต้นแล้วถูกปล่อยให้ไหลผ่านชั้นตัวกลางจุลินทรีย์ที่เกาะอยู่ชั้นตัวกลางใช้ออกวิเจนทำปฏิกิริยาเพื่อย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียน้ำที่ผ่านจากระบบจะถูกส่งเข้าถังตะกอนสุดท้ายเพื่อนแยกโคลนออกให้ได้น้ำทิ้งที่สามรถระบายทิ้งได้ การทำงานของระบบ น้ำเสียจะถูกส่งเข้าท่อกระจายที่มีวัสดุกรองพร้อมด้วยเมือกจุลินทรีย์ที่เกาะอยู่ในปริมาณน้ำเสียการไหลเข้ามาจะมากน้อยเพียงใดขึ้นอยู่กับอัตตราการหมุนของท่อกระจายน้ำเสียจะมี 3 ระดับ 1. ระดับต่ำ น้ำเสียที่ปล่อยเข้ามาจะมีอัตตราความเข้มข้นของสารอินทรีย์อยู่ 40 กิโลกรัมบีโอดี/100ลูกบาศก์เมตร/วัน เมือกจุลินทรีย์จะหลุดออกมาเป็นช่วง ๆ มีปริมาณไม่มากนัก 2. ระดับกลาง จะมีปริมาณสารอินทรีย์เข้ามามากขึ้นประมาณ 64กิโลกรัมบีโอดี/100ลูกบาศก์เมตร/วัน เมือกจุลินทรีย์จะหลุดออกมาเร็วกว่าระดับต่ำ 3. ระดับสูง ปริมาณสารอืนทรีย์จะเข้ามาสูงมีความเข้มข้น 64-160กิโลกรัมบีโอดี/100ลูกบาศก์เมตร/วัน เมือกจุลินทรีย์จะหลุดออกง่ายเหมือนระดับกลาง

องค์ประกอบที่สำคัญของระบบโปรยกรอง

1. ระบบกระจายน้ำเข้า
2. ตัวกรอง
3. ระบบระบายน้ำทิ้ง

ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพของระบบโปรยกรอง

1. ปริมาณน้ำ(จะต้องมีค่าสูงเพียงพอที่จะทำให้ฟิล์มจัลินทรีย์เปียกอยู่ตลอดเวลา)
2. ปริมาณสารอินทรีย์
3. ประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียที่ต้องการ

ระบบโปรยกรองสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ตามภาระปริมาณน้ำและอัตราภาระอินทรีย์

1. ระบบโปรยกรองแบบอัตราต่ำ (Low Rate) ระบบนี้เป็นระบบที่มีขนาดเล็ก ความสูงของฟิลเตอร์อยู่ในช่วง 1.5-3 เมตร และมีวัสดุตัวกลางเป็นหิน ระบบนี้จะไม่มีการหมุนเวียนน้ำ ดังนั้นภาระปริมาณน้ำ และภาระอินทรีย์จะมีมีความสัมพันธ์กันโดยขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของน้ำเสีย ปัญหาที่สำคัญของระบบนี้ คือ เรื่องกลิ่นและแมลงต่าง ๆ
2. ระบบโปรยกรองแบบอัตราสูง (High Rate) ระบบนี้สามารถทำงานโดยมีระดับของภาระปริมาณน้ำ และภาระอินทรีย์ เป็นอิสระต่อกันด้วยการปรับอัตราการหมุนเวียนน้ำ การใช้ภาระอินทรีย์สูงต้องใช้ควบคู่กับภาระปริมาณน้ำสูง โดยเฉพาะในกรณีที่มีหินเป็นวัสดุตัวกลางและมีภาระอินทรีย์สูง จุลินทรีย์สามารถเจริญเติบโตได้ดีทำให้ฟิล์มชีวภาพจับตัวกันหนามากบนหิน การเพิ่มภาระปริมาณน้ำจะทำให้แผ่นฟิล์มบางลง เป็นการป้องกันการอุดตันของฟิลเตอร์ ในกรณีที่ต้องการบำบัดน้ำเสียเบื้องต้นให้กับระบบเอเอส อาจใช้ฟิลเตอร์แบบอัตราสูงที่มีวัสดุตัวกลาง เป็นพลาสติก ระบบนี้หากได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมและถูกต้องจะสามารถผลิตน้ำทิ้งที่มีคุณสมบัติสูงได้โดยใช้ปริมาตรน้อยกว่าฟิลเตอร์แบบอัตราต่ำ และจะไม่เกิดปัญหาเรื่องกลิ่น แมลง และการเกิดไนทริฟิเคชั่น ระบบโปรยกรองแบบอัตราสูงนี้ จะรับภาระบีโอดีได้สูงกว่าอัตราต่ำประมาณ 3-4 เท่า การหมุนเวียนน้ำทำให้ฟิลเตอร์ได้รับอัตราไหลสูงกว่าแบบอัตราต่ำประมาณ 10 เท่า ฟิลเตอร์แบบนี้จะมีความสูงเพียง 1-2 เมตร และมีอัตราหมุนเวียนน้ำประมาณ 100-250% ข้อที่ควรระวัง คือ จะมีการหลุดของเมือกที่หนาเกินไป ทำให้น้ำทิ้งมีของแข็งแขวนลอยสูง
3. ระบบโปรยกรองแบบอัตราสูงพิเศษ (Super-rate Filter) ระบบนี้มักถูกเรียกว่า Roughing Filter เนื่องจากมีหน้าที่กำจัดสารอินทรีย์บางส่วนเท่านั้น ตัวกลางที่ใช้ในระบบมักเป็นตัวกลางพลาสติก ในทางปฏิบัติจะใช้เป็นระบบขั้นต้นก่อนบ่อเติมอากาศของระบบเอเอส

ข้อดี

1. บำบัดน้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูง หรือบำบัดยากได้ ไม่ทำให้ระบบล้มเหลว เนื่องจากการ สัมผัสระหว่างน้ำเสียและจุลินทรีย์เป็นเวลาสั้น ๆ
2. ประสิทธิภาพการบำบัดสูง
3. มวลจุลินทรีย์หนัก ตกตะกอนง่าย ไม่มีปัญหาการลอยตัว
4. ประหยัดพลังงาน ใช้ออกซิเจนจากอากาศที่อยู่ในช่องระหว่างวัสดุตัวกลาง
5. ไม่ต้องใช้บุคลากรที่มีความรู้มากในการดูแลระบบ

ข้อเสีย

1. มีกลิ่น
2. เป็นแหล่งเพาะยุง
3. ตะกอนจุลินทรีย์หนาตากแห้งได้ช้า
4. ท่อกระจายน้ำเสียอุดตันได้ง่าย
5. อากาศและอาหารเป็นข้อจำกัดการเจริญของจุลินทรีย์ที่อยู่ด้านในติดกับตัวกลาง

ที่มา : https://shorturl.asia/LnCqaสำนักงานสิ่งแวดล้อมภาคที่ 13 (ชลบุรี) -