คู่มือปฏิบัติการ การวิเคราะห์น้ำและน้ำเสีย (Water and Wastewater Analysis) (1)

ปฏบิ ัติการที่ 10
การทดสอบการตกตะกอนของนา้ โดยใช้เคร่อื งจารเ์ ทส
(Coagulation-Flocculation Jar Test of Water)

การหาปริมาณตัวตกตะกอน (Coagulant) ที่เหมาะสมท่ีใช้ในการตกตะกอนอนุภาคคอลลอยด์ท่ีเป็น
สาเหตุของความขุ่นและสีของน้า ในกระบวนการผลิตน้าประปาถ้าหากน้าดิบมีความขุ่นและสีจะต้องน้าน้าดิบนัน
มาผ่านกระบวนการปรับปรุงคุณภาพ ขันตอนที่ส้าคัญคือการเติมตัวตกตะกอนเพ่ือไปท้าให้อนุภาคแขวนลอยเข้า
รวมตัวกนั แลว้ เกดิ เปน็ กล่มุ ตะกอนใหญ่ เมื่อตะกอนถกู แยกออกไปแล้วจงึ ได้น้าใส ตวั ตกตะกอนท่ีนยิ มได้แก่

Alum Coagulant เป็นสารประกอบของอะลูมิเนียมซ่ึงนิยมใช้ในรูป Filter alum หรือสารส้ม
(Al2(SO4)3.14H2O) สารส้มละลายในน้าจะได้ไอออน Al3+ ซึ่งมีความเป็นประจุบวกสูงจะเข้าจับกับอนุภาค
คอลลอยดซ์ ึ่งมีประจลุ บอย่รู อบตวั ดังปฏกิ ริ ิยา

เม่ือประจุลบลดลงอนภุ าคคอลลอยดจ์ ึงเข้ามารวมตัวกนั และเมื่อรวมตวั ได้กลุ่มใหญจ่ ึงเกิดการตกตะกอน
และการรวมตะกอน ขันตอนนเี รยี กวา่ Flocculation

Ferric Coagulant เป็นสารประกอบของเหล็กในรูปประจุ 3+ หรือ ในรูป 2+ แล้วถูกออกซิไดซ์ให้เป็น
ประจุ 3+ เช่น เฟอร์รสั ซลั เฟต (FeSO4.7H2O) เฟอรร์ ิกซลั เฟต (Fe(SO4)3) เฟอร์ริกคลอไรด์ (FeCl3)

ตัวตกตะกอนอ่ืน ๆ ในปัจจุบันมีการพัฒนาตัวตกตะกอนหลายรูปแบบที่มีประสิทธิภาพสูงในการใช้งาน
และใช้ความเข้มข้นที่ระดับความเข้มข้นต่้า และมีปฏิกิริยาข้างเคียงเกิดขึนน้อยกวา่ สาร 2 ชนิดแรกที่กล่าวมา เช่น
Polyaluminiumchloride (PACl)

49

ในปฏิบัติการนีจะท้าการตกตะกอนตัวอย่างน้าด้วยตัวตกตะกอนชนิดแรกคือ Alum Coagulant ซึ่งการ

ตกตะกอนด้วยสารส้มนีมีสภาวะท่ีส้าคัญท่ีต้องพิจารณา คือ pH และ สภาพความเป็นเบสของน้า (Alkalinity)
เนือ่ งจากการแตกตัวของสารสม้ ท้าใหเ้ กิด H+ ดังปฏิกริ ยิ า

Al2(SO4)3 + 6H2O 2Al(OH)3 + 6H+ + 3SO42-

Aluminum sulfate Aluminium hydroxide

ส่งผลให้ pH ของน้าลดลงซึ่งกรณีน้าตัวอย่างต้องการปริมาณสารส้มในปริมาณที่สูงมากก็จะส่งผลต่อ pH
ของนา้ ลดลงต่้ามากจนอาจจะต่า้ กวา่ pH ท่ีเหมาะสมส้าหรับการท้างานของสารสม้ ในกรณีนีนันจะต้องเติมสารปูน
ขาว หรือ Calcium Hydroxide (Ca(OH)2) เพื่อเพ่ิม Alkalinity ให้กับน้าเพื่อให้มี pH ท่ีเหมาะสมในการ
ตกตะกอนดว้ ยสารส้ม ซึง่ อย่รู ะหว่าง pH = 5-7

อุปกรณแ์ ละเครื่องแกว้
1. เคร่อื งกวนและตกตะกอนด้วยสารเคมี (Flocculators or Jar Test)
2. บีกเกอร์ ขนาด 1,000 mL (Beaker)
3. ปเิ ปต (Pipette)
4. ขวดรปู ชมพู่ (Erlenmeyer Flask)
5. ช้อนตักสาร (Spatula)
6. แท่งแกว้ คนสาร (Stirring Rod)
7. กระบอกตวง 500 mL (Cylinder)

สารเคมี
1. สารส้ม Al2(SO4)3.14H2O
2. ปนู ขาว CaOH2
3. Ferric Chloride (FeCl3)

50

วิธีการทดลอง
การตกตะกอนด้วยสารส้ม (Filter Alum)

1. น้าน้าตัวอย่างปริมาตร 500 mL ตวงด้วยกระบอกตวง (Cylinder) 500 mL ใส่ลงในบีกเกอร์ (Beaker)
ขนาด 1,000 mL

2. วดั คา่ pH, คา่ ความขนุ่ (NTU) และค่าความเป็นดา่ ง (Alkalinity) เรม่ิ ตน้ โดยทา้ จา้ นวน 3 ซ้า
3. ชั่งน้าหนัก สารสม้ Al2(SO4)3.14H2O ปนู ขาว Ca(OH)2 และ Ferric Chloride (FeCl3) (ดังตารางที่ 1)
4. น้าบีกเกอร์ (Beaker) เขา้ เคร่ือง Jar Test โดยตังค่าความเรว็ รอบ ดังนี

การกวนเรว็ ความเรว็ รอบ 100 RPM เปน็ เวลา 1 นาที
การกวนชา้ ความเร็วรอบ 30 RPM เป็นเวลา 20 นาที
(ระหว่างนีให้สังเกตการเกิด Flocculation หรือการรวมตัวกันของกลุ่มตะกอนแล้วเกิดเป็นกลุ่ม
ตะกอนที่โหญข่ นึ ) และตังทงิ ไวเ้ พ่อื ตกตะกอนจนใส 30 นาที

เครื่องตกตะกอน Flocculators หรอื เครือ่ ง Jar Test
5. วดั คา่ pH, คา่ ความข่นุ (NTU) และค่าความเป็นด่าง (Alkalinity) หลงั จากการตกตะกอน

51

6. บันทึกผลการทดลองเลือกขนาดความเข้มข้นท่ีเหมาะสมที่สุด (Optimum Dose) ซ่ึงท้าให้ค่าความขุ่น
หรอื pH ได้ค่าตามมาตรฐานนา้ ประปา ใชส้ ารปรมิ าณน้อยทสี่ ดุ และมี %การบ้าบดั มากทสี่ ุด

ตารางบันทึกผลการทดลอง

กลมุ่ ท่ี สารเคมี/ความ g/500mL pH ความข่นุ ความเป็นด่าง %บา้ บดั

เข้มขน้ (NTU) (Alkalinity)

ทุกกลุ่ม ตวั อย่างนา้ (ค่า

เร่มิ ตน้ )

กลมุ่ ท่ี 1 Alum 10 mg/L = 0.01 g/500mL
กลมุ่ ที่ 2 Alum 20 mg/L = 0.02 g/500mL
กลุ่มท่ี 3 Alum 30 mg/L = 0.03 g/500mL
กลุ่มท่ี 4 Alum 40 mg/L = 0.04 g/500mL
กลมุ่ ท่ี 5 Alum 50 mg/L = 0.05 g/500mL
กลุ่มท่ี 6 Alum 60 mg/L = 0.06 g/500mL
กลุ่มที่ 7 Alum 70 mg/L = 0.07 g/500mL
กลุ่มที่ 8 Alum 80 mg/L = 0.08 g/500mL
กลุ่มท่ี 9 Alum 90 mg/L = 0.09 g/500mL
กลุ่มท่ี 10 Alum 100 mg/L = 0.10 g/500mL

กลมุ่ ท่ี 1 Lime 10 mg/L = 0.01 g/500mL
กลมุ่ ท่ี 2 Lime 20 mg/L = 0.02 g/500mL
กลมุ่ ท่ี 3 Lime 30 mg/L = 0.03 g/500mL
กลุ่มท่ี 4 Lime 40 mg/L = 0.04 g/500mL
กลุ่มที่ 5 Lime 50 mg/L = 0.05 g/500mL
กลุ่มท่ี 6 Lime 60 mg/L = 0.06 g/500mL
กลุ่มท่ี 7 Lime 70 mg/L = 0.07 g/500mL
กลุ่มที่ 8 Lime 80 mg/L = 0.08 g/500mL
กลมุ่ ที่ 9 Lime 90 mg/L = 0.09 g/500mL
กลุ่มที่ 10 Lime 100 mg/L = 0.10 g/500mL

กลุม่ ที่ 1 FeCl3 10 mg/L = 0.01 g/500mL
กลุ่มท่ี 2 FeCl3 20 mg/L = 0.02 g/500mL
กล่มุ ที่ 3 FeCl3 30 mg/L = 0.03 g/500mL
กลุ่มท่ี 4 FeCl3 40 mg/L = 0.04 g/500mL
กลุ่มที่ 5 FeCl3 50 mg/L = 0.05 g/500mL

52

กล่มุ ท่ี สารเคมี/ความ g/500mL pH ความขุ่น ความเปน็ ดา่ ง %บ้าบดั

เขม้ ขน้ (NTU) (Alkalinity)

กลุ่มท่ี 6 FeCl3 60 mg/L = 0.06 g/500mL
กลุม่ ท่ี 7 FeCl3 70 mg/L = 0.07 g/500mL
กลมุ่ ท่ี 8 FeCl3 80 mg/L = 0.08 g/500mL
กลุ่มท่ี 9 FeCl3 90 mg/L = 0.09 g/500mL
กลมุ่ ที่ 10 FeCl3 100 mg/L = 0.10 g/500mL

การคา้ นวณ

%การบา้ บดั = (ความขนุ่ กค่อวนาม–ขุ่นคกวาอ่ มนขนุ่ หลัง) x 100

53

Waste Management

หมายเหตุ: Waste จากการทดลองน้สี ามารถทิง้ ลง Sink น้าไดต้ ามปกติเนื่องจากเปน็ สารละลายท่ีมีความเข้มขน้ ใน
ระดับเจอื จางมาก และไม่เป็นพษิ ต่อสง่ิ แวดล้อม ใหล้ ะลายเจอื จางดว้ ยน้ามาก ๆ ก่อนทิ้งลง sink น้าตามปกติ

Reference: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 23rd Edition
American Public Health Association®
American Water Works Association®
Water Environment Federation®

54