full papers proceeding NEC19

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

C/C0 1.0 15 30 45 60 75 90
r-1 (min/M)0.8 เวลา (นาที)
0.6
0.4 2 4 6 8 10
0.2
-

0

รปู ที่ 3 การเปลีย่ นแปลงของ C/C0 กับเวลาในกระบวนการโฟโตคะตะลติ ิกโดยใช้ TiO2 +UV+NB สาหรับสี IC

ในส่วนของการหาจลนพลศาสตร์ของการบาบัดสี พบว่า สมการท่ีเหมาะสมในการใช้ อธิบายกลไกการเกิดกระบวนการ
โฟโตคะตะลิติกการบาบัดสีในน้าเสียสังเคราะห์โดยใช้สี IC คือ สมการปฏิกิริยาดูดติดผิว โดยสามารถวิเคราะห์หาค่าคงที่การ
เกดิ ปฏกิ ริ ิยาได้โดยใช้สมการของ Langmuir-Hinshelwood [1, 3] ดังแสดงในสมการท่ี 9-10

ซึง่ สามารถจดั รูปสมการใหม่ดงั น้ี  dC  kKC (1)
dt (1  KC) (10)
1  1 1
r kKC k

โดยที่ อธบิ ายตวั แปร ความเข้มข้นของสารอนิ ทรยี ์ตัง้ ต้นทีเ่ วลาใดๆ (M)

C= คา่ คงท่ีการเกิดปฏกิ ิริยาโฟโตออกซเิ ดชัน (M.min)
k= คา่ คงทใี่ นปฏิกิรยิ าดดู ตดิ ผิว langmuir isotherm (M-1)

K= อตั ราการเกิดปฏิกริ ยิ า (M/min)
r= เวลา (min)
t=

4.00 r-1 = 1.9948C-1 + 1.8337
R² = 0.98
3.00
0.20 0.40 0.60
2.00 C-1 (1/M)

1.00

-
-

รูปที่ 4 แสดงความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งอตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ิยากับความเขม้ ข้นของสีในนา้ เสยี สงั เคราะหโ์ ดยใช้สี IC

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 83 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

จากผลการทดลองเมอื่ นามาพล็อตความสมั พันธ์ระหว่าง r-1 กบั C-1 สามารถหาค่าคงท่ีการเกิดปฏิกิริยาโฟโตออกซิเดชัน
(k) เท่ากับ 0.545 M.min และคา่ คงท่ใี นปฏิกิรยิ าดูดตดิ ผวิ (K) เทา่ กับ 0.094 M-1

สรุป

งานวิจัยน้ีสามารถอธิบายผลของการเติมอากาศขนาดนาโนบับเบิ้ลในกระบวนการโฟโตคะตะลิติกร่วมกับแหล่งกาเนิด
แสง UVA ซึ่งสามารถเพิ่มศักยภาพของกระบวนการโฟโตคะตะลติ กิ ไดเ้ ปน็ อย่างดี ท้ังน้ีผลจากการทดลองในกรณีท่คี วามเข้มข้นของ
สีย้อมเรม่ิ ตน้ มคี ่าสูงเท่ากบั 10 M หรือมคี ่าความเข้มสี เท่ากบั 477 ADMI ซึ่งเปน็ คา่ ท่สี ูงกว่าเกณฑ์มาตรฐานน้าทิ้ง (300 ADMI)
แสดงให้เห็นถงึ การเพม่ิ ศกั ยภาพของกระบวนการโฟโตคะตะลติ ิกอย่างชัดเจนโดยมีประสิทธิภาพการกาจัดสีย้อม IC สูงสุด เท่ากับ
89.47-100.00% ทีเ่ วลา 90 นาที

กิตตกิ รรมประกาศ

ผู้เขียนขอขอบคุณคณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธญั บรุ ี ทาให้การดาเนนิ งานวจิ ัยน้ีสาเรจ็ ลลุ ว่ ง
ไปไดด้ ้วยดี

เอกสารอา้ งอิง

[1] Rojviroon, T, Rojviroon, O, Sirivithayapakorn, S. 2016. Photocatalytic decolourisation of dyes using
TiO2 thin film photocatalysts. Surface Engineering. 32;8:562-569.

[2] Li, B, Wang, X, Yan, M, and Li, L. 2012. Preparation and characterization of nano TiO2 powder. Materials chemistry and
physics. 78; 184.

[3] Ye, Y, Bruning, H, Li, X, Yuntema, D, H.M., Rijnaarts, H. 2018. Significant enhancement of micro pollutant
photocatalytic degradation using a TiO2 nanotube array photoanode based photocatalytic fuel cell.
Chemical Engineering Journal. 354; 553-562.

[4] Phan, K, Truong, T, Wang, Y and Bhandari, B. 2019. Nanobubbles: Fundamental characteristics and
applications in food processing. Trends in Food Science & Technology. 95; 118-130.

[5] Zhou, W, Wu, C, Lv, H, Zhao, B, Liu, K and Ou, L. 2019. Nanobubbles heterogeneous nucleation induced
by temperature rise and its influence on minerals flotation. Applied Surface Science.508; 145282.

[6] Chen, Y. and D.D. Dionysiou. 2006. Effect of calcination temperature on the photocatalytic activity and
adhesion of TiO2 films prepared by the P-25 powder-modified sol–gel method. Journal of Molecular
Catalysis A: Chemical. 244: 73–82.

[7] Sopyan, I., M. Watanabe, S. Murasawa and K. Hashimoto.1996. An efficient TiO2 thin-film photocatalyst:
photocatalytic properties in gas-phase acetaldehyde degradation.Journal of Photochemistry and
Photobiology A: Chemistry. 98; 79-86.

[8] Wang,T, Gao, Y, Tang, T, Bian, H, Zhang, Z, Xu, J, Xiao, H, Chu, X.2019. Preparation of ordered TiO2
nanofibers/nanotubes by magnetic field assisted electrospinning and the study of their photocatalytic

properties. Ceramics International. 45; 14404-14410.

[9] Wang, L, Ali, J, Wang, Z, Oladoja, N, Cheng, R, Zhang, C, Mailhot, G, Pan, G. 2019.Oxygen nanobubbles

enhanced photodegradation of oxytetracycline under visible light: synergistic effect and mechanism.
Chemical Engineering Journal. 388; 124227.

[10] Minamikawa, K, Makino, T. 2019. Oxidation of flooded paddy soil through irrigation with water containing

bulk oxygen nanobubbles. Science of The Total Environment. 709; 136323.

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 84 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

014

คุณภาพอากาศภายในสถานประกอบการรับซอ้ื ของเก่า
ในตาบลบา้ นกอก อาเภอเขื่องใน จังหวัดอุบลราชธานี
Indoor Air Quality of the Junk Shops in Tambol

Ban Kok, Khueang Nai, Ubonratchathani

กุลวรรณ โสรจั จ์1* อนุวฒั น์ ยินดสี ขุ 1 ธรี วรรณ บญุ โทแสง1 และ กฤตวชิ ญ์ สุขอ้งึ 2
Kunlawan Sorach1* Anuwat Yindeesuk1 Teerawan Boonthosaeng1 and Krittawit Suk-Ueng2
1อาจารย์ สาขาวิชาวิทยาศาสตรส์ ิง่ แวดลอ้ ม คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภฏั อุบลราชธานี อุบลราชธานี 34000
2อาจารย์ โปรแกรมวชิ าพลงั งานและสงิ่ แวดลอ้ ม คณะวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลยั ราชภัฏเชยี งราย เชียงราย 57000

*โทรศพั ท์ : 045-352000 ตอ่ 1412, โทรสาร : 045-352070, E-mail : [email protected]

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพ่ือศึกษาคุณภาพอากาศภายในสถานประกอบการรับซื้อของเก่า ในตาบลบ้านกอก อาเภอ
เขื่องใน จังหวัดอุบลราชธานี ระหว่างเดือนมกราคม – เมษายน พ.ศ. 2562 โดยสุ่มตัวอย่างแบบเจาะจง จานวน 50 สถาน
ประกอบการ แบ่งเป็นขนาดเล็ก กลาง และใหญ่ ร้อยละ 21, 31 และ 48 ตามลาดับ โดยแบ่งเป็น 6 ประเภทตามชนิดของสินค้า
ได้แก่ 1) ขยะรวมทุกประเภท 2) ขยะพลาสติก 3) ขยะอิเล็กทรอนิกส์ 4) รถจักรยานยนต์ 5) ซากเคร่ืองยนต์ 6) ขยะถุงน้าเกลือ
ทาการดาเนินการตรวจวัดคุณภาพอากาศ ได้แก่ ปริมาณฝุ่นละอองรวม (Total suspended solid, TSP) ด้วย Personal air
sampling pump เปน็ เวลา 8 ชั่วโมง (9.00-17.00 น.) และวิเคราะห์ด้วยวิธีมาตรฐาน (Gravimetric method) ฝุ่นละอองขนาด
เล็ก ได้แก่ PM10 PM4 PM2.5 และ PM1 โดยใช้เคร่ืองวัดปริมาณอนุภาคในอากาศ (DusttrakTM รุ่น DRX Desktop Aerosol
Monitor Model 8533) โดยตรวจวัดปรมิ าณ ฝุ่นละอองแบบพ้ืนที่ (Area sampling) ผลการศึกษาพบ 1) ปริมาณฝุ่นละอองรวม
1.60-17.67 mg/m3 , 2) PM 10 ปรมิ าณ 0.03-0.48 mg/m3, 3) PM 4 ปรมิ าณ 0.03-0.29 mg/m3, 4) PM 2.5 ปริมาณ 0.0-0.28
mg/m3 และ 5) PM 1 ปริมาณ 0.03-0.27 mg/m3 เมื่อพิจารณาตามประเภทของของเก่า พบว่า ค่าสูงสุดพบที่ขยะประเภท
จกั รยานยนตแ์ ละอิเลก็ ทรอนิกส์ และค่าตา่ สดุ พบทีป่ ระเภทขยะถงุ น้าเกลอื เม่อื พิจารณาจากกิจกรรม 4 ประเภท พบว่ากิจกรรมที่
มคี ่าปริมาณอนุภาคขนาดเลก็ ในอากาศสงู สดุ ไดแ้ ก่ การรบั ซื้อและขนย้าย (0.29±0.20 mg/m3) รองลงมาคือการแปรรปู /ลดขนาด
(0.23±0.26 mg/m3), การคัดแยกประเภท (0.18±0.19 mg/m3) และการรื้อแยกช้ินส่วนอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องยนต์
(0.14±0.22 mg/m3) ตามลาดับ สรุปโดยรวมพบสถานประกอบการที่มีปริมาณฝุ่นละอองรวม เกินมาตรฐานกฎหมายความ
ปลอดภัยในการทางาน (ไม่เกนิ 15 mg/m3) จานวน 4 แหง่ คิดเปน็ รอ้ ยละ 8

คาสาคญั : คุณภาพอากาศในอาคาร; ฝุน่ ละอองรวม; อนภุ าคขนาดเล็ก; รา้ นรบั ซ้อื ของเกา่

Abstract

The objective of this research was to study the air quality of the junks shops in Ban Kok, Khueang Nai
District, Ubon Ratchathani, during January-April, 2019. 50 junks shops where selectively sampled, which were
divided into small, medium and large; 21, 31 and 48 percent, respectively, and 7 categories according to the
type of goods, including 1) Whole recyclable waste, plastic, glass, metal, paper, 2) Plastic waste, 3) Electronics
waste, 4) Motorcycle waste, 5) Automobile waste, and 6) Medical saline bag waste. Air quality measurement
were total suspended solid (TSP) using personal air sampling pump for 8 hours, then analyzed by gravimetric
method, the air particulate matters, such as PM10, PM4, PM2.5 and PM1 were area sampled by using DusttrakTM

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 85 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

DRX Desktop Aerosol Monitor Model 8533. The results showed that; 1) Total dust 1.60-17.67 mg/m3, 2) PM 10
0.03-0.48 mg/m3, 3) PM 4 0.03-0.29 mg/m3, 4) PM 2.5 0.0-0.28 mg/m3, and 5) PM 1 0.03-0.27 mg/m3. Considering
the type of the junk shops, it was found that the highest TSP found in motorcycles and electronics waste,
and the lowest found in Medical saline bag waste. Considering 4 types of junk shops’ activities, it is found
that activities with the highest particular matters was buying and transport (0.29 ± 0.20 mg/m3), followed by
processing/downsizing (0.23 ± 0.26 mg/m3), sorting (0.18 ± 0.19 mg/m3) and the dismantling of electronic
components and engines (0.14 ± 0.22 mg/m3). In summary, there were 4 junks shops that TSP exceeds the
standard of work safety (not more than 15 mg/m3), represented 8 percentage of those.

Keywords : indoor air quality; total suspended solid; particulate matter; junk shop

บทนา

ในปี 2561 ปริมาณขยะมูลฝอยที่เกิดข้ึนท่ัวประเทศมีปริมาณสูงถึง 27.93 ล้านตัน ระหว่างปี 2551-2560 มีแนวโน้ม
การนาไปกาจดั อยา่ งถกู ตอ้ งและนาไปใช้ประโยชนส์ งู ขน้ึ [1] โดยกระบวนการหนึ่งในน้ันคือการนาไปรีไซเคิล ทาให้ในแต่ละชุมชน
เกิดธุรกจิ การรับซอ้ื ของเกา่ หรอื วสั ดุทีไ่ ม่ใช้แลว้ มากมาย [2] ทัง้ นีใ้ นรา้ นรบั ซื้อของเกา่ ประกอบด้วยข้ันตอนการทางาน เช่น การขน
ย้าย การรับซ้ือ คัดแยกตลอดจนการแปรรูป ส่งผลให้เกิดความเส่ียงประเภทต่างๆ จากการทางาน เช่น ความเสี่ยงด้านเคมี
กายภาพ ชวี ภาพ และการยศาสตร์ [3] ทง้ั นีฝ้ ุน่ ละอองและอนุภาคขนาดเลก็ ก็เปน็ มลภาวะทางอากาศท่ีเกิดข้ึนได้จากกระบวนการ
ทางานในรา้ นรบั ซอื้ ของเกา่ ซ่ึงอาจสง่ ผลกระทบตอ่ สุขภาพของคนงานและสิง่ แวดล้อมได้ถา้ หากมีระดับสงู จนเกนิ ไป [4]

ฝุ่นละอองเป็นสาเหตุของปัญหาท่ีมีผลกระทบต่อสุขภาพอนามัยและสิ่งแวดล้อมที่สุดชนิดหนึ่ง อาจส่งผลก ระทบต่อ
สุขภาพอนามยั ของประชาชนทงั้ ทางตรงและทางอ้อม ฝุ่นละอองเป็นอนุภาคของแข็งขนาดเล็กที่ล่องลอยอยู่ในอากาศ ซึ่งเกิดจาก
วัตถุท่ีถูกทบุ ตี บด กระแทก จนแตกออกเป็นชนิ้ เลก็ ๆ เมื่อถูกกระแสลมพัดก็จะปลิวกระจายตัวในอากาศและตกสู่พ้ืนดิน ซึ่งเวลา
ในการตกจะช้าหรือเร็วข้ึนอยู่กับน้าหนักของอนุภาคฝุ่น ฝุ่นแบ่งตามขนาดเป็น 2 ส่วน คือ ฝุ่นละอองขนาดใหญ่ ท่ีมีขนาด 100
ไมครอนขึ้นไป ตาเปล่ามองเห็นได้ตั้งแต่ 50 ไมครอนข้ึนไป และฝุ่นละอองขนาดเล็ก หรือฝุ่นละอองขนาดไม่เกิน 10 ไมครอน (ฝุ่น
ละอองทม่ี เี ส้นผ่าศนู ยก์ ลางตังแต่ 10 ไมครอนลงมา) จะสามารถเข้าส่รู ะบบทางเดินหายใจของมนษุ ย์ ซึง่ จะสง่ ผลกระทบต่อสุขภาพ
ในอีกหลายๆ ดา้ น [5]

ตาบลบ้านกอก อาเภอเขอ่ื งใน จังหวดั อบุ ลราชธานี มีการประกอบธุรกิจรับซื้อและคัดแยกขยะรีไซเคิลมากกว่า 70 ราย
ในชุมชน โดยมีผู้ประกอบธุรกิจท้ังรายใหญ่และรายย่อย โดยมีการคัดแยกและแปรรูปก่อนผลิต กระบวนการในการทางานแต่ละ
ประเภท ในแต่ละกระบวนการล้วนมีของเสียท่ีเป็นมลพิษแฝงอยู่ ไม่ว่าจะเป็นมลพิษทางอากาศ มลพิษทางเสียง ความสว่าง และ
อื่นๆ ล้วนแล้วแต่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพได้ วัตถุประสงค์ในการศึกษาคร้ังน้ีคือ เพ่ือศึกษาปริมาณฝุ่นละอองในสถาน
ประกอบการคัดแยกขยะรีไซเคิลและปจั จยั จากกิจกรรมท่สี ่งผลตอ่ ปริมาณฝุ่นละอองในอากาศ รวมถึงเป็นแนวทางในการควบคุม
และปอ้ งกันฝนุ่ ละอองท่เี กดิ จากสถานประกอบการรับซอ้ื ของเกา่ ซึง่ อาจส่งผลกระทบต่อคนงาน ส่งิ แวดล้อมและประชาชนรอบข้าง
เนอ่ื งจากมสี ถานประกอบการกระจายอยู่เป็นจานวนมากในพนื้ ทช่ี มุ ชน

อุปกรณแ์ ละวิธกี าร

งานวิจัยนีเ้ ป็นการวิจัยเชิงสารวจ โดยศึกษาในสถานประกอบการรับซ้ือของเก่า พ้ืนท่ีชุมชนบ้านกอกและบ้านนาแก้ว ตาบล
บ้านกอก อาเภอเข่ืองใน จังหวัดอุบลราชธานี จานวน 50 ราย ระหว่างเดือน มกราคม – เมษายน พ.ศ. 2562 และดาเนินการตรวจวัด
คณุ ภาพอากาศ ไดแ้ ก่ ปรมิ าณฝุ่นละอองรวม (Total suspended solid, TSP) ด้วยอุปกรณ์ Personal air sampling pump เป็นเวลา
8 ช่ัวโมง (9.00-17.00 น.) และ วิเคราะห์หาความเข้มข้นของฝุ่น โดยวิธีการช่ังน้าหนักกระดาษกรอง (Gravimetric technique) แล้ว
นาคา่ นา้ หนักที่ไดม้ าคานวณหาค่าปริมาณฝนุ่ ละอองรวมเฉลย่ี 8 ช่ัวโมงการทางาน (NIOSH 0500) [6] ฝุ่นละอองขนาดเล็ก ได้แก่ PM10
PM4 PM2.5 และ PM1 ทาการตรวจวัดโดยเคร่ืองวัดปริมาณอนุภาคในอากาศ (DusttrakTM รุ่น DRX Desktop Aerosol Monitor
Model 8533) โดยตรวจวดั ปริมาณ ฝุ่นละอองแบบพ้ืนที่ (Area sampling) โดยกาหนดจุดเก็บตัวอย่างในรัศมีพื้นที่การทางาน 2 เมตร
และสูงจากพื้นดิน 1.5 เมตร โดยมีการตรวจวัดในพ้ืนที่ตามกิจกรรมต่างๆ ของกระบวนการดาเนินงานของกิจการรับซ้ือของเก่า ได้แก่

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 86 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

1) การรบั ซือ้ และขนย้าย 2) การคัดแยกประเภท 3) การรื้อแยกชิ้นส่วน และ 4) การแปรรูป/ลดขนาด เพ่ือศึกษาปัจจัยด้านกิจกรรมท่ี
ส่งผลตอ่ ปรมิ าณฝ่นุ ละอองในสถานประกอบการรบั ซื้อของเก่า ดังแสดงในรปู ที่ 2

รปู ที่ 1 แผนท่ีแสดงสถานประกอบการรบั ซื้อของเก่าในตาบลบ้านกอก อาเภอเข่อื งใน จังหวดั อุบลราชธานี

รปู ที่ 2 กระบวนการดาเนนิ งานของกิจการรับซือ้ ของเกา่

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 87 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

ผลการทดลองและวจิ ารณ์
การสารวจสถานประกอบการคดั แยกขยะรไี ซเคลิ ในพน้ื ท่ีชุมชน ตาบลบ้านกอก อาเภอเข่ืองใน จังหวัดอุบลราชธานี โดย
ทาการสารวจสถานประกอบการจานวน 50 ราย พบว่า มีขนาดใหญ่ ขนาดกลาง และขนาดเล็ก ร้อยละ 48 31 และ 21 ตามลาดบั
โดยแบ่งเป็นประเภท ครัวเรือน ร้อยละ 31 และโรงงาน ร้อยละ 69 พบลักษณะของการดาเนินการ 3 รูปแบบ คือ 1) ซื้อ-ขาย
เทา่ นนั้ รอ้ ยละ 2 2) รบั ซ้อื -แยกประเภท-แปรรูป (ยอ่ ย-บด-อัด)-ขาย ร้อยละ 56 3) รับซ้ือ-รื้อซาก (แยกชิ้นส่วน)-ขาย ร้อยละ 42
ของเก่าที่รับซ้ือ 6 ประเภท คือ1) ขยะรวมทุกประเภท 2) ขยะพลาสติก 3) ขยะอิเล็กทรอนิกส์ 4) รถจักรยานยนต์ 5) ซาก
เคร่ืองยนต์ 6) ขยะถุงน้าเกลือ ผลการศึกษาพบว่าปริมาณฝุ่นละอองและอนุภาคขนาดเล็กในอากาศ ได้แก่ 1) ปริมาณฝุ่นละออง
รวม 1.60-17.67 mg/m3, 2) 1PMปริม10าณปริม0.า0ณ3-00.2.073-m0.g4/8mm3 gข/้อmม3ูลอ3ุต)ุนPิยMมว4ิทปยาริรมะาหณว่า0ง.เ0ด3ือ-0น.2ม9กรmาgค/มm–3, 4) PM 2.5 ปริมาณ
0.0-0.28 mg/m3 และ 5) PM (rainfall) 2-110.9 มิลลิเมตร, อุณหภูมิสูงสุด (maximum temperature, เมษายน พ.ศ. 2562
ซึ่งประกอบไปด้วย ปริมาณฝน TMAX) 40.6 ๐C,
อุณหภูมิต่าสุด (minimum temperature, TMIN) 17.6 ๐C, ความเร็วลม (wind speed, WSPD) 2-8 km/h ความกดอากาศที่
ระดับน้าทะเล (sea level pressure, SLP) 1,011 mmBar และความช้ืนสัมพัทธ์ (relative humidity, RH) 76.5 % การ
วเิ คราะห์สว่ นคา่ สัมประสิทธส์ิ หสมั พนั ธ์ทศิ ทางลม (wind direction, WDIR) กับปริมาณฝุน่ ละอองไม่มนี ัยสาคญั ทางสถติ ิ
เมอ่ื พจิ ารณาตามประเภทของของเก่า พบวา่ คา่ สงู สดุ พบที่ขยะประเภทจักรยานยนตแ์ ละอิเล็กทรอนกิ ส์ และค่าต่าสดุ พบ
ท่ีประเภทขยะถุงน้าเกลือ โดยรวมมีค่าปริมาณฝุ่นละอองรวม เกินมาตรฐานกฎหมายความปลอดภัยในการทางาน (ไม่เกิน 15
mg/m3) จานวน 4 แห่ง คิดเป็นร้อยละ 8 สาหรับ เน่ืองจากกิจการรับซื้อของเก่าประเภทจักรยานยนต์และอิเล็กทรอนิกส์ ส่วน
ใหญ่จะเป็นสถานประกอบการขนาดเล็ก พ้ืนที่ในการทางานอยู่ในพ้ืนท่ีเดียวกัน และในบางแห่งมีการซ่ อมแซมและทดสอบ
เครื่องยนต์ด้วย จึงเป็นสาเหตุให้เกิดฝุ่นละอองสูง สาหรับอนุภาคขนาดเล็กท่ีสามารถเขาถึงและสะสมในถุงลมของปอดได้,
Respirable dust (PM 1- PM 4 ไม่เกิน 5 mg/m3) ไม่เกินมาตรฐานท่ีกาหนดไว้ ตามประกาศกระทรวงมหาดไทย เรื่องความ
ปลอดภยั ในการทางานเกี่ยวกับภาวะแวดลอม (สารเคม)ี พ.ศ.2550 [7] เมอ่ื พจิ ารณาจากกิจกรรม 4 ประเภท พบวา่ กิจกรรมที่มีค่า
ปริมาณอนภุ าคขนาดเลก็ ในอากาศแสดงในตารางที่ 2 ซึ่งพบปริมาณสูงสุดในกจิ กรรม การรับซ้อื และขนย้าย (0.29±0.20 mg/m3)
เน่ืองจากมีรถบรรทุกสินค้าเข้าออกตลอดทั้งวัน และมีการเคลื่อนย้ายสินค้าเข้า-ออก รองลงมาคือการแปรรูป/ลดขนาด
(0.23±0.26 mg/m3) จากกระบวนการบด อัด ปั่น โดยเคร่ืองจักร, การคัดแยกประเภท (0.18±0.19 mg/m3) โดยแรงงานมือ
เปลา่ และการร้อื แยกช้ินส่วนอิเล็กทรอนกิ สแ์ ละเครอื่ งยนต์ (0.14±0.22 mg/m3) โดยเครื่องมือขนาดเล็ก ตามลาดับ ดังแสดงใน
ตารางที่ 2 แหล่งกาเนดิ ของฝนุ่ ละอองแบ่งได้ตามประเภทของกจิ กรรม โดยมีปจั จัยทีแ่ ตกตา่ งกนั ในแต่ละแหง่ โดยสว่ นใหญ่ขัน้ ตอน
ในการทางานตา่ งๆ มักทาด้วยแรงงานคนและอุปกรณ์ทุ่นแรง ดังแสดงในตารางที่ 3 เม่ือพิจารณาประเภทของสถานประกอบการ
พบปริมาณอนุภาคขนาดเล็กในอากาศสูงสุดคือ รถจักรยานยนต์และอิเล็กทรอนิกส์ รองลงมาคือขยะพลาสติก ขยะรวมทุก
ประเภท ขยะอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ รถจักรยานยนต์ และขยะถุงน้าเกลือ ท้ังนี้กล่าวได้ว่ากิจการคัดแยกขยะรีไซเคิลเป็นแหล่งกาเนิดฝุ่น
ละอองขนาดใหญ่มากกว่าอนุภาคขนาดเล็กท่ีมักเกิดจากการเผาไหม้ การหลอมและไอระเหย สอดคล้องกับกิจกรรมการคัดแยก
และรือ้ แยกที่ส่วนใหญ่ใช้แรงงานคนและอุปกรณ์ขนาดเล็กท่ีไม่ใช้ไฟฟ้า และปริมาณของฝุ่นละอองท่ีพบน้ันขึ้นอยู่กับปัจจัยในการ
ประกอบกจิ การ ไดแ้ ก่ ประเภทของเกา่ ทีร่ ับซอ้ื กจิ กรรมยอ่ ยและวธิ กี าร เคร่อื งมอื หรือเคร่อื งจักรภายในสถานประกอบการ รวมไป
ถึงขนาดและโครงสรา้ งของสถานประกอบการซงึ่ สว่ นใหญเ่ ปน็ ประเภทโรงงาน มลี กั ษณะโรงเรอื นเปดิ อากาศสามารถถ่ายเทได้ดี

ตารางที่ 1 ปริมาณฝุ่นละอองและอนุภาคขนาดเลก็ ในอากาศ
ประเภท ปรมิ าณ(mg/m3) ค่าเฉลี่ย
(mg/m3) S.D. ค่ามาตรฐาน จานวนแห่งที่
(mg/m3) เกนิ มาตรฐาน

TSP 1.60-17.67 6.20 6.65 15 4

PM 10 0.03-0.48 0.12 0.12 - -

PM 4 0.03-0.29 0.09 0.07 5 0
-- -
PM 2.5 0.0-0.28 0.08 0.07
PM 1 0.03-0.27 0.08 0.07 -- -

หมายเหตุ มาตรฐานที่กาหนดไว้ ตามประกาศกระทรวงมหาดไทย เรื่องความปลอดภัยในการทางานเก่ียวกับภาวะแวดลอม
(สารเคม)ี พ.ศ.2550

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 88 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

ตารางที่ 2 ปริมาณฝ่นุ ละอองและอนุภาคขนาดเลก็ ในอากาศแยกตามกจิ กรรม (mg/m3)

ประเภทกจิ กรรม PM10 PM4 PM2.5 PM1
การรับซ้ือและขนย้าย 0.285 ± 0.20 0.162 ± 0.10 0.112 ± 0.07 0.107 ± 0.06

การคดั แยกประเภท 0.178 ± 0.19 0.109 ± 0.10 0.078 ± 0.06 0.075 ± 0.06

การรื้อแยกชน้ิ ส่วน 0.140 ± 0.22 0.089 ± 0.11 0.066 ± 0.06 0.062 ± 0.06

การแปรรปู /ลดขนาด 0.234 ± 0.26 0.148 ± 0.14 0.106 ± 0.0 0.103 ± 0.09

ตารางที่ 3 กิจกรรมและแหลง่ กาเนดิ ฝนุ่ ละออง

ประเภทกจิ กรรม แหลง่ กาเนิดฝนุ่ ละออง ร้อยละ
100
การรบั ซ้อื และขนยา้ ย รถขายของเก่า รถแมค็ โคร รถบรรทกุ รถยก สายพานลาลยี ง 100
100
การคัดแยกประเภท การคัดแยกด้วยแรงงานคน 10.08

การรื้อแยกช้ินสว่ น อปุ กรณ์ในการทุบ แกะ แยกชนิ้ สว่ น (มดี คอ้ น แชลง)

การแปรรูป/ลดขนาด เคร่อื งอัด เครอ่ื งบด เครอื่ งปั่น (โลหะ พลาสตกิ กระดาษ)

สรปุ

ปริมาณฝุ่นละอองรวมในสถานประกอบการรับซื้อของเก่าพ้ืนท่ีชุมชนบ้านกอกและบ้านนาแก้ว ตาบลบ้านกอก อาเภอ
เขื่องใน จังหวัดอุบลราชธานี มีค่าเกินมาตรฐาน ร้อยละ 8 โดยปริมาณฝุ่นละอองและอนุภาคขนาดเล็กอากาศ พบมากที่สุดใน
กิจกรรมคัดแยกขยะประเภทจักรยานยนต์และอิเล็กทรอนิกส์ เน่ืองจากกิจกรรมคัดแยกขยะประเภทจักรยานยนต์และ
อเิ ล็กทรอนิกสม์ ลี ักษณะการทางาน เช่น แกะ ทุบ ซ่ึงทาให้มีอนุภาคขนาดเล็กฟุ้งกระจายจึงพบอนุภาคขนาดต่างๆ สูงกว่าการคัด
แยกขยะประเภทอ่นื ๆ รวมไปถึงขนาดของสถานประกอบการด้วยเช่นเดียวกัน ทั้งนี้กิจกรรมท่ีทาให้เกิดฝุ่นละอองในอากาศสูงสุด
คือ การการรับซ้ือและขนย้าย แม้ว่าจานวนสถานประกอบการที่มีค่าเกินมาตรฐานไม่มากนัก และปริมาณฝุ่นละอองขนาดเล็กไม่
เกินค่ามาตรฐานท่ีกาหนดไว้ แต่ก็มีความเสี่ยงในการส่งผลกระทบทางสุขภาพต่อผู้ปฏิบัติงานและคนในชุมชนได้ เนื่องจากสถาน
ประกอบการต้ังอยู่ภายในชุมชน ใกล้สถานที่สาธารณะและแหล่งท่ีพักอาศัย ดังนั้นสถานประกอบการควรได้รับความรู้ในการ
ควบคุมมลพิษ ป้องกันการแพร่กระจายของฝุ่นละอองสู่ชุมชน และส่งเสริมการด้านการป้องกันตนเองและความปลอดภัยของ
คนงานอยา่ งถูกวิธีเพ่ือลดความเสยี่ งจากการทางานที่อาจส่งผลกระทบต่อสขุ ภาพ

กิตติกรรมประกาศ

งานวิจัยน้ีได้รับทุนสนับสนุนจากมหาวิทยาลัยราชภัฏอุบลราชธานี งบประมาณแผ่นดิน ประจาปี 2561 เรื่อง “การ
ประยุกต์ใช้ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ในการประเมินการแพร่กระจายของโลหะหนักเพื่อการจัดการส่ิงแวดล้อมบริเวณพื้นท่ี
คัดแยกขยะอิเล็กทรอนิกส์ ในชุมชนบ้านนาแก้วและชุมชนบ้านกอก อาเภอเข่ืองใน จังหวัดอุบลราชธานี” และขอขอบคุณ
เจา้ หนา้ ทีผ่ ้เู กี่ยวข้อง หน่วยงานในพื้นที่ รวมไปถงึ สถานประกอบการทุกแหง่ ท่ใี หค้ วามร่วมมือในการศกึ ษาวจิ ยั ครัง้ นเี้ ป็นอยา่ งดี

เอกสารอา้ งอิง

[1] กรมควบคมุ มลพษิ . 2561. รายงานสถานการณ์สถานท่ีกาจัดมลู ฝอยชุมชน ปี พ.ศ. 2561.[ออนไลน์]. ค้นเม่ือ 5 กุมภาพันธ์ุ
2563, จาก กองจดั การของเสียอันตราย เวบ็ ไซต์http://infofile.pcd.go.th/Waste/Wst2018.pdf

[2] กองข้อมูลธุรกิจ กรมพัฒนาธุรกิจการค้า. 2561. ธุรกิจรีไซเคิล. [ออนไลน์]. ค้นเม่ือ 31 มกราคม 2563, จาก กรมพัฒนา
ธุรกิจการคา้ เว็บไซต์ http://www.dbd.go.th/download/document_file/Statisic/2561/T26/T26_201805.pdf.

[3] กรมอนามัย. 2561. คู่มือประเมินความเสี่ยงด้านอนามัยสิ่งแวดล้อม เพ่ือควบคุมกิจการท่ีเป็นอันตรายต่อสุขภาพ ตาม
พระราชบัญญตั ิกระทรวงสาธารณสุข พ.ศ.2535.

[4] นติ ยา ชาคารุณ และ ลักษณีย์ บญุ ขาว. 2562. การประเมนิ ปริมาณฝนุ่ ละอองของคนงานทาอิฐมอญแดงในตาบลหนองกิน
เพล อาเภอวารินชาราบ จังหวดั อุบลราชธานีวารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี. ปีที่ 21 ฉบับ
ท่ี 1 มกราคม-เมษายน 2562. หน้า 68-75.

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 89 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

[5] กรมอนามัยและกรมควบคุมโรค กระทรวงสาธารณสขุ . 2558. แนวทางการเฝ้าระวังพื้นท่ีเส่ียงจากมลพิษทางอากาศ กรณี
ฝุ่นละอองขนาดเลก็ .

[6] NIOSH Manual of Analytical Method (NMAM), NIOSH 0500, Fourth Edition, 8/15/94.
[7] กระทรวงมหาดไทย. 2550.ประกาศกระทรวงมหาดไทย เรื่องความปลอดภัยในการทางานเกี่ยวกับสภาวะแวดล อม

(สารเคมี) ประกาศ เม่ือวนั ท่ี 30 พฤษภาคม พ.ศ. 2550.

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 90 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

015

ผลของปูนขาวตอ่ การเจรญิ เติบโตของสาหร่ายสเี ขยี วแกมนา้ เงนิ
Spirulina platensis

Effect of Lime on Growth of Cyanobacterium,
Spirulina platensis

ทรงพล บวั ออ่ น1 และ รัฐภมู ิ พรหมณะ2*
Songpon Buaon 1 and Rattapoom Prommana 2*
1นสิ ติ บณั ฑิตศึกษา สาขาวิชาวทิ ยาศาสตร์สงิ่ แวดล้อม คณะพลงั งานและสิ่งแวดลอ้ ม มหาวทิ ยาลยั พะเยา พะเยา 56000
2ผ้ชู ่วยศาสตราจารย์ ; คณะพลังงานและส่ิงแวดลอ้ ม มหาวทิ ยาลยั พะเยา พะเยา 56000
*โทรศัพท์ : 089-8527676, โทรสาร :054-466704, E-mail : [email protected]

บทคัดย่อ

การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อทดสอบผลของการใช้ปูนขาวทดแทนโซเดียมไฮดรอกไซด์ในการปรับสภาวะอาหารเหลว
สาหรับการเพาะเลี้ยงสาหรา่ ยสไปรลู ินา โดยจัดชดุ การทดลองที่ประกอบด้วยสูตรอาหารมาตรฐาน Modified Zarrouk CMU ปุ๋ย
อินทรีย์ และน้าประปาท่ไี มเ่ ติมสารอาหาร รวมทง้ั หมด 9 ชุดการทดลอง ภายใต้สภาวะเติมอากาศและให้แสงตลอด 24 ช่ัวโมง ซ่ึง
พบว่าสูตรอาหารมาตรฐาน Modified Zarrouk ท่ีเติมปูนขาวและสูตรอาหารมาตรฐาน CMU ท่ีเติมปูนขาวน้ัน แสดงผลการ
เจริญเติบโตได้อย่างไม่แตกต่างจากสูตรอาหารมาตรฐานปกติท่ีเติมโซเดียมไฮดรอกไซด์ โดยมีแนวโน้มการของเจริญเติบโตสูงสุด
ในช่วงของวนั ท่ี 24 ถึงวันท่ี 30 ของการเพาะเลย้ี งสไปรลู นิ า ซ่งึ แสดงให้เห็นว่าปูนขาวนั้นสามารถนามาใช้ทดแทนโซเดียมไฮดรอก
ไซดไ์ ด้โดยใหผ้ ลการเจรญิ เติบโตของสาหร่ายสไปรูลินาอย่างไม่แตกต่างกัน และปูนขาวสามารถใช้ทดแทนโซเดียมไฮดรอกไซด์ใน
การปรับ pH ของอาหารเพาะเล้ียงสาหร่ายสไปรูลินาได้ โดยให้ผลของการเจริญเติบโตสาหร่ายสไปรูลินาไม่แตกต่างจากสูตร
มาตรฐานปกติทใ่ี ช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ในการปรับ pH อีกทั้งยังช่วยลดต้นทุนในกระบวนการผลิตสาหร่าย สไปรูลินาและช่วยลด
ความเสย่ี งทางสขุ ภาพและสิง่ แวดลอ้ มจากการใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ปริมาณมากในระดบั อตุ สาหกรรม

ค้าสา้ คัญ : สาหร่ายสไปรูลินา; สาหรา่ ยสีเขยี วแกมน้าเงนิ ; ปนู ขาว

Abstract

The objective of this research was to test the effect of using lime to replace sodium hydroxide added
in Spirulina culture medium. The experiment was composed of 9 treatments using various culture media
which were Modified Zarrouk, CMU, organic fertilizer and tap water without any nutrient additive. The
experiment was conducted under 24-hour aeration and light condition. It found that the Modified Zarrouk
with lime adding and CMU with lime adding showed the Spirulina growth which were not different from both
normal standard formula which added sodium hydroxide, with the highest growth occurring between the 24th
to 30th day of Spirulina cultivation. It shows that lime can be used as a substitute for sodium hydroxide as
same as using sodium hydroxide to adjust the pH of Spirulina culture media. It also reduces the cost of the
production of Spirulina and reduces health and environmental risks from the use of large quantities of
sodium hydroxide at the industrial level.

Keywords : Spirulina; Blue-green algae; lime

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 91 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

บทน้า

สาหรา่ ยสไปรูลินา (Spirulina) เป็นแพลงก์ตอนพืชเศรษฐกิจที่สามารถสร้างรายได้ให้กับ ผู้เพาะเล้ียงและส่งผลกระทบ
เชิงบวกต่อระบบเศรษฐกิจในห่วงโซ่อุปทาน (Supply chain) อีกท้ังยังเป็นอาหารเสริมที่มีประโยชน์สูงมากต่อสุขภาพของมนุษย์
และสตั ว์ เป็นสงิ่ มีชวี ิตขนาดเล็กทเ่ี ปน็ พนื้ ฐานของห่วงโซอ่ าหารในระบบนเิ วศแหลง่ น้าซ่ึงถูกนามาใช้ประโยชน์ในฐานะอาหารเสริม
คณุ ภาพสงู สาหรับมนษุ ยแ์ ละสตั ว์ [1] ชว่ ยสรา้ งและขบั เคล่ือนสภาวะเศรษฐกิจ สังคมและส่ิงแวดล้อมในหลากหลายด้าน อาทิเช่น
ด้านอตุ สาหกรรม ดา้ นการเกษตร ด้านพลงั งาน ดา้ นอาหาร และการบาบดั น้าเสยี เพ่อื ลดปัญหาสิ่งแวดล้อม [4] ท้ังน้ี ในปัจจุบันมี
การเพาะเลี้ยงสาหร่ายสไปรูลินาในระดับอุตสาหกรรมซึ่งในกระบวนการเตรียมอาหารเหลวที่ใช้ในการเพาะเลี้ยงนั้นมีความ
จาเปน็ ตอ้ งกาหนดคา่ pH ของอาหารเหลวใหม้ คี า่ อยู่ในช่วง 9.5-11 ด้วยการเติมสารโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) และนิยมใช้กัน
เปน็ จานวนมากซง่ึ โซเดียมไฮดรอกไซด์นั้นเป็นสารเคมีท่ีมีฤทธ์ิเป็นเบสแก่ มีคุณสมบัติเป็นสารท่ีมีฤทธิ์ในการกัดกร่อนสูง สามารถ
ทาให้เกิดอันตรายแก่ร่างกายทั้งภายนอกและภายในได้ หากได้รับละอองหรือไอระเหยของโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้าสู่ร่างกายผ่าน
ทางเดินหายใจจะทาให้เกิดอาการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจอย่างรุนแรง หากสัมผัสบริเวณผิวหนังจะทาให้เกิดอาการ
แสบร้อนและเกิดบาดแผลจากการกัดกร่อน และหากเข้าสู่ทางเดินอาหารจะทาให้เกิดอาการแสบร้อนในช่องปาก หลอดอาหาร
และระบบทางเดินอาหารทกุ ส่วน จะทาใหเ้ กดิ อาการคลนื่ ไส้ อาเจยี น ทอ้ งเสีย หมดสติ หรอื อาจเสียชวี ติ ได้

ดังน้ันการทดลองใช้ปูนขาวซ่ึงเป็นสารธรรมชาติมาทดแทนโซเดียมไฮดรอกไซด์เพ่ือการปรับค่า pH [3] ในระบบผลิต
สาหรา่ ยสไปรลู นิ านน้ั จงึ เป็นทางเลือกทท่ี าให้ลดความเสย่ี งต่อสขุ ภาพของผู้ผลิตและลดการใช้สารเคมีได้อย่างเป็นมิตรกับสุขภาพ
และสง่ิ แวดล้อม โดยการวจิ ัยนี้มีวตั ถุประสงคเ์ พอื่ ศึกษาผลของปูนขาวต่อการเจรญิ เติบโตของสาหร่ายสไปรูลินาเพื่อการใช้ทดแทน
โซเดยี มไฮดรอกไซด์

อุปกรณ์และวธิ กี าร

เตรียมอุปกรณ์ทาระบบเพาะเลี้ยงสาหร่ายสไปรูลินา โดยใช้ขวดพลาสติก Polyethylene Terephthalate (PET)
ปริมาตร 600 มลิ ลิลิตร ภายใตส้ ภาวะการเติมอากาศด้วยปั้มเติมอากาศตลอด 24 ชั่วโมง เพื่อกวนสาหร่ายภายในขวดให้กระจาย
ตัวเป็นเน้ือเดียวกัน และให้แสงสว่างจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ท่ีความเข้มแสง 3,500 ลักซ์ ตลอด 24 ช่ัวโมง [2] ท่ีอุณหภูมิห้อง
ปฏิบัติการ โดยจัดชุดการทดลองควบคุมเชิงบวกด้วยสูตรอาหารมาตรฐาน Modified Zarrouk และสูตรอาหารมาตรฐาน CMU
จัดชดุ การทดลองควบคมุ เชิงลบด้วยนา้ ประปาทีไ่ มเ่ ติมสารอาหารเพอื่ เป็นชุดเปรียบเทียบ และจัดชุดการทดลองเปรียบเทียบด้วย
การใช้ปูนขาว (CaO) ทดแทนโซเดยี มไฮดรอกไซดใ์ นทุกสูตรอาหารมาตรฐานและในทุกสูตรอาหารท่ีมีการเติมปุ๋ยอินทรีย์ โดยจัด
ชุดการทดลองท้ังหมด 9 ชุดการทดลอง แล้วทาการเพาะเลี้ยงด้วยอาหารเหลวปริมาตร 400 มิลลิลิตร เท่ากันทุกชุดการทดลอง
โดยแต่ละชดุ การทดลองประกอบด้วย 3 ซ้า หลังจากน้ันทาการเพาะเลยี้ งเป็นระยะเวลา 30 วัน และทาการวัดการเจริญเติบโตโดย
วิธีการนับจานวนเส้นสายด้วย Haemacytometer ภายใต้กล้องจุลทรรศน์กาลังขยาย 100 เท่า ทุกๆ 3 วัน พร้อมด้วยวิธีการวัด
การเจริญเตบิ โตดว้ ยการวดั ค่าการดดู กลนื แสงโดยใชเ้ ครอื่ ง spectrophotometer ความยาวคลน่ื 560 นาโนเมตร ทุกๆ 3 วนั

ผลการทดลองและวิจารณ์

พบว่าเม่ือวัดการเจริญเติบโตด้วยการวัดค่าการดูดกลืนแสง ท่ี 560 nm สูตรอาหารที่มีแนวโน้มการเจริญเติบโตของ
สาหร่ายสไปรูลินาสูงสุด คือ สูตรอาหารปุ๋ยอินทรีย์เติมโซเดียมไฮดรอกไซด์ และ สูตรอาหารมาตรฐาน CMU และ เติมปูนขาว
ตามลาดับ (รูปที่ 1 2 และ 4) จากการวัดคา่ เจรญิ เติบโตดว้ ยการวดั ดูดกลนื แสงพบว่าสตู รอาหารทีม่ ีแนวโน้มการเจริญเติบโตสูงสุด
คือ สูตรอาหารปยุ๋ อินทรยี ์เติมโซเดยี มไฮดรอกไซด์ (รูปที่ 1 2 และ 6) การทดลองนพ้ี บว่าสตู รอาหารมาตรฐาน Modified Zarrouk
ที่เติมปูนขาวและสูตรอาหารมาตรฐาน CMU ท่ีเติมปูนขาวน้ัน (รูปท่ี 1 3 4 และ 6) แสดงผลการเจริญเติบโตได้อย่างไม่แตกต่าง
จากสูตรอาหารมาตรฐานปกตทิ ่เี ติมโซเดยี มไฮดรอกไซด์ โดยมีแนวโน้มการเจริญเติบโตสูงสุดในช่วงวันที่ 24 ถึงวันที่ 30 ของการ
เพาะเลี้ยง ซงึ่ แสดงใหเ้ ห็นว่าปูนขาวสามารถนามาใชท้ ดแทนโซเดียมไฮดรอกไซดไ์ ดโ้ ดยให้ผลการเจรญิ เตบิ โตของสาหรา่ ยสไปรลู ินา
อย่างไม่แตกต่างกัน ถึงแม้ว่าสูตรอาหารมาตรฐาน Modified Zarrouk น้ันมีส่วนประกอบท่ีเป็นธาตุอาหารหลักและธาตุอาหาร
รองหลายชนิดและปริมาณมากกว่าในสูตรอาหารมาตรฐาน CMU ก็ตาม โดยเฉพาะอย่างยิ่งโซเดียมไบคาร์บอเนตในสูตรอาหาร
มาตรฐาน Modified Zarrouk มปี รมิ าณมากกว่าในสูตรอาหารมาตรฐาน CMU ถึง 2 เท่า ท้ังนี้ปูนขาว (CaO) เมื่อละลายน้าแล้ว
สามารถเพ่ิมค่า pH ของน้าได้สูงแต่อาจละลายได้ยากและช้ากว่าโซเดียมไฮดรอกไซด์ แต่ปูนขาวเป็นสารธรรมชาติท่ีไม่จัดเป็น
ส า ร เ ค มี ซึ่ ง ส า ม า ร ถ ใ ช้ ไ ด้ ต า ม ข้ อ ก า ห น ด ข อ ง ก ร ะ บ ว น ก า ร ผ ลิ ต อ า ห า ร แ ล ะ เ ก ษ ต ร อิ น ท รี ย์ แ ล ะ มี ร า ค า ต่ อ ห น่ ว ย ท่ี ถู ก ก ว่ า

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 92 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

โซเดยี มไฮดรอกไซด์อย่างมาก นอกจากนปี้ ูนขาวไม่เปน็ พิษตอ่ ระบบนิเวศและสุขภาพอีกดว้ ย อย่างไรก็ตามการวัดการเจริญเติบโต
ของสาหร่ายสไปรูลนิ าสามารถวดั ไดจ้ ากการชงั่ นา้ หนักชีวมวลสาหรา่ ยที่เกดิ ขน้ึ ทกุ ๆ 3 วนั แต่เนื่องจากการนาชีวมวลสาหรา่ ยออก
จากขวดอาหารเหลวที่มปี รมิ าตรขวดน้อยนัน้ อาจมีความแปรปรวนดว้ ยความเขม้ ขน้ และปรมิ าตรของอาหารเหลงทีน่ ้อยซึ่งส่งผลต่อ
นา้ หนกั ท่ีอาจคลาดเคล่ือนได้ การชั่งน้าหนักชีวมวลสาหร่ายจึงเหมาะสาหรับการทดลองที่มีปริมาตรอาหารเหลวมากและมีความ
เขม้ ขน้ ของสาหร่ายสูง การทดลองนใ้ี ชน้ า้ ประปาโดยไม่เติมสารอาหารเป็นชุดการทดลองเชิงลบเพ่ือให้สอดคล้องกับการเพาะเลี้ยง
ในระดับอุตสาหกรรมท่ใี ช้น้าประปาในการเพาะเลี้ยงสาหรา่ ยสไปรูลนิ าในบอ่ เพาะเล้ียงทม่ี ีปริมาตรมาก

รูปท่ี 1 คา่ การดูดกลนื แสง (Optical density : OD) ของสาหรา่ ยสไปรูลินาในทุกชดุ การทดลอง
ตลอดระยะเวลา 30 วัน

รปู ที่ 2 คา่ การดูดกลนื แสง (Optical density : OD) ของสาหรา่ ยสไปรลู นิ าในอาหารเหลวที่เตมิ ปุ๋ยอนิ ทรียแ์ ละ
โซเดียมไฮดรอกไซด์ ตลอดระยะเวลา 30 วัน

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 93 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

รปู ที่ 3 ค่าการดดู กลืนแสง (Optical density : OD) ของสาหร่ายสไปรูลินาในอาหารเหลวที่เปน็
สตู รอาหารมาตรฐาน Modified Zarrouk และเติมปูนขาว ตลอดระยะเวลา 30 วนั

รปู ท่ี 4 ค่าการดดู กลนื แสง (Optical density : OD) ของสาหรา่ ยสไปรูลินาในอาหารเหลวที่เปน็
สตู รอาหารมาตรฐาน CMU และเติมปูนขาว ตลอดระยะเวลา 30 วนั

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 94 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

รูปที่ 5 ค่าการดดู กลนื แสง (Optical density : OD) ของสาหร่ายสไปรลู ินาในอาหารเหลวท่ีเตมิ ปุ๋ยอินทรีย์และ
ปนู ขาว ตลอดระยะเวลา 30 วัน

รูปที่ 6 คา่ การดูดกลนื แสง (Optical Density : OD) ของสาหรา่ ยสไปรลู ินาในทุกชุดการทดลองระหว่างวนั ท่ี 24 ถงึ 30
ของการเพาะเลียง

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 95 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

สรุป

การทดลองน้ีพบว่าสตู รอาหารมาตรฐาน Modified Zarrouk ท่ีเติมปูนขาวและสตู รอาหารมาตรฐาน CMU ทเ่ี ติมปนู ขาว
น้ัน แสดงผลการเจริญเติบโตได้อย่างไม่แตกต่างจากสูตรอาหารมาตรฐานปกติที่เติมโซเดียมไฮดรอกไซด์ โดยมีแนวโน้มการ ของ
เจรญิ เตบิ โตสูงสดุ ในช่วงของวันท่ี 24 ถึงวันท่ี 30 ของการเพาะเลย้ี งสไปรลู นิ า ซึง่ แสดงใหเ้ ห็นวา่ ปูนขาวนน้ั สามารถนามาใช้ทดแทน
โซเดียมไฮดรอกไซด์ได้โดยให้ผลการเจริญเติบโตของสาหร่ายสไปรูลินาอย่างไม่แตกต่างกัน และปูนขาวสามารถใช้ทดแทน
โซเดียมไฮดรอกไซด์ในการปรับ pH ของอาหารเพาะเลี้ยงสาหร่ายสไปรูลินาได้ โดยให้ผลของการเจริญเติบโตสาหร่ายสไปรูลินา
ไม่แตกต่างจากสูตรมาตรฐานปกติท่ีใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ในการปรับ pH อีกท้ังยังช่วยลดต้นทุนในกระบวนการผลิตสาหร่าย
สไปรลู ินาและช่วยลดความเสีย่ งทางสุขภาพและสิง่ แวดล้อมจากการใช้โซเดียมไฮดรอกไซดป์ ริมาณมากในระดับอุตสาหกรรม

กติ ตกิ รรมประกาศ

ขอขอบคุณโครงการ Talent Mobility ภายใต้การกากับของกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม
สาหรับการสนับสนุนทุนในการวิจัย ขอขอบคุณคณะพลังงานและส่ิงแวดล้อม มหาวิทยาลัยพะเยา สาหรับการสนับสนุน
ห้องปฏิบตั ิการและเครื่องมือในการดาเนนิ การวิจยั นี้

เอกสารอ้างอิง

[1] Chun-Yen Chen, Pei-Chun Kao, Chung Hong Tan, Pau Loke Show, Wai Yan Cheah, Wen-Lung Lee, Tau
Chuan Ling, Jo-Shu Chang. (2016). Using an innovative pH-stat CO2 feeding strategy to enhance
cellgrowth and C-phycocyanin production from Spirulina platensis. Biochemical Engineering Journal
112 : 78–85.

[2] Danesi E.D.G., Rangel Yagui C.O., Carvalho J.C.M., Sato S. (2004). Effect of reducing the light intensity on
the growth and production of chlorophyll by Spirulina platensis. Biomass and Bioenergy 26:329 – 335.

[3] Phasey J., Vandammec D., Fallowfield H.J. (2017). Harvesting of algae in municipal wastewater treatment
by calcium phosphate precipitation mediated by photosynthesis, sodium hydroxide and lime. Algal
Research 27 : 115–120.

[4]…..Zhao Zhimiao, Song Xinshan, Wang Wei, Xiao Yanping, Gong Zhijie, Wang Yuhui, Zhao Yueng, Chen Yu,

Mein Mengyan.. (2016). Influences of iron and calcium carbonate on wastewater treatment

performances of algae based reactors. Bioresource Technology 216 : 1–11

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 96 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

017

การผลิตก๊าซชีวภาพจากขา้ วฟ่างหวานดว้ ยระบบ
Leach-Bed Reactor

Biogas Production from Sweet Sorghum with
Leach-Bed Reactor

ปาริชาติ แยม้ ศร1ี * นงลกั ษณ์ โรจนแสง2 สมชาย ดารารัตน3์ และ เอรนิ เงาภทู่ อง4
Parichat Yamsri1* Nonglak Rojanasaeng2 Somchai Dararat 3 and Arin Ngaophuthong4
1*นักทดลองวิทยาศาสตรว์ จิ ยั ; 2นักวิจัยอาวโุ ส; 3ผเู้ ชย่ี วชาญ; 4ผู้ชว่ ยนักวิจัย ศูนย์เชี่ยวชาญนวัตกรรมพลงั งานสะอาดและ

สิง่ แวดล้อม สถาบนั วิจยั วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแหง่ ประเทศไทย ปทุมธานี 12120
โทรศัพท์ : 080-9492919, โทรสาร : 02-577-9000, E-mail : [email protected]

บทคัดย่อ

การผลิตก๊าซชีวภาพเป็นท่ีรู้จักกันอย่างแพร่หลายและได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากช่วยลดปัญหาส่ิงแวดล้อมและ
เพ่มิ ความมัน่ คงทางด้านพลังงานให้แก่โลก นอกเหนอื จากแป้งและนา้ ตาล ปัจจุบนั เทคโนโลยกี ารผลิตกา๊ ซชีวภาพยังสามารถผลิตจาก
วัตถดุ บิ ที่หลากหลายมากข้นึ อาทิเชน่ วัตถุดิบประเภทลกิ โนเซลลโู ลสิก, วสั ดเุ หลือท้งิ ทางการเกษตร, มูลสัตว์, ข้าวฟ่างหวาน และพืช
พลงั งานอ่นื ๆ การผลติ กา๊ ซชวี ภาพจากขา้ วฟา่ งหวานด้วยระบบ Leach-Bed Reactor เป็นงานวิจัยเชิงทดลอง เพ่ือศึกษาการน้าข้าว
ฟา่ งหวานมาใช้เปน็ วัตถุดิบในการผลิตกา๊ ซชวี ภาพ โดยการผลิตก๊าซชีวภาพแบบ 2 ข้ันตอน (Two stage ) และเลือกใช้ Leach-Bed
Reactor (LBR) ในขนั้ ตอนแรกเพอ่ื ให้เกิดการย่อยสลายของวัตถุดิบเป็นกรดอินทรีย์และใช้ Anaerobic Baffled Reactor (ABR) ใน
ข้ันตอนท่ี 2 เพื่อผลิตก๊าซชีวภาพ ในการศึกษานี้ป้อนข้าวฟ่างหวานค่าของแข็งท้ังหมด 4%TS ก้าหนดรอบการหมุนเวียนน้าชะโดย
เปิดระบบ 5 ชั่วโมง ปิดระบบ 19 ชั่วโมง เป็นระยะเวลา 30 วัน เก็บน้าตัวอย่างท่ีเข้า-ออกจากถัง ABR มาวิเคราะห์ตาม
พารามิเตอรต์ า่ ง ๆได้แก่ TCOD, VFA, ALK, pH, TS และ VS จนสิ้นสุดการทดลอง และบนั ทกึ ปรมิ าณกา๊ ซชวี ภาพและก๊าซมีเทนท่ี
เกดิ ขน้ึ ทกุ วนั ผลการวจิ ยั พบว่าขา้ วฟา่ งหวานมปี รมิ าณคารบ์ อนเป็นองคป์ ระกอบ 44.37 เปอรเ์ ซ็นต์ มเี ซลลูโลส 63.96 เปอรเ์ ซน็ ต์
ก๊าซชวี ภาพที่ไดป้ ระกอบด้วยกา๊ ซมีเทน (CH4) 61.81 เปอร์เซ็นต์ อัตราการเกิดก๊าซชีวภาพเฉลี่ย 6.58 L/day ลิตรต่อวัน ปริมาณ
ก๊าซมีเทนที่ผลิตได้ 0.28 m3/kg VS ดังน้ันสามารถสรุปได้ว่า ข้าวฟ่างหวานสามารถน้ามาผลิตเป็นก๊าซชีวภาพได้ ก่อให้เกิด
ทางเลือกใหมๆ่ ในการจัดการผลิตพลงั งาน

คาสาคญั : ขา้ วฟ่างหวาน; กา๊ ซชีวภาพ; ระบบ Leach-Bed Reactor; พชื พลังงาน

Abstract

The biogas production has attracted worldwide attention as a strategy for reducing environmental
problems and increased global energy security. Currently, biogas can be produced from many renewable
resources other than starches or sugars such as lignocellulosic materials. The source of lignocellulosic biogas
was produced from such as agricultural wastes, forest residues, municipal wastes, sweet sorghum, and energy
crops. Biogas production from sweet sorghum using Leach-Bed Reactor is experimental research. The purpose
of this research is to produce biogas by the use of sweet sorghum as raw material. The study used Two-stage
biogas production, Leach-Bed Reactor (LBR) is used in the first stage and Anaerobic Baffled Reactor (ABR) is
used in the second stage. In this study, sweet sorghum was fed 4% TS, cycle by turning on the system for 5
hours, closing the system for 19 hours for 30 days. The Sample was collected at regular intervals to analyze

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 97 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

COD, VFA, pH, TS, VS. No digested feedstock was removed from the LBR during the operation period. The
results showed that sweet sorghum contained 44.37 percent carbon content, 63.96 percent cellulose,
average biogas production 6.58 L/day, and methane production 0.28 m3/kg VS. Hence, it can be concluded
that sweet sorghum is one more alternative that has the potential for biogas production.

Keywords : Sweet sorghum; Biogas; Leach-Bed Reactor; energy crops

บทนา

พลงั งานนับเป็นปจั จัยส้าคัญในการพฒั นาประเทศ ตน้ ทนุ ในการผลิตสว่ นใหญ่หมดไปกับการใช้พลงั งาน ซ่ึงเพ่ิมขึ้นตามการ
ขยายตัวทางเศรษฐกิจ จากข้อมูลในปี พ.ศ. 2555 พบว่ามูลค่าการน้าเข้าพลังงานสูงสุดในประวัติศาสตร์ คือสูงถึง 1.1 ล้านล้าน
บาท ซ่งึ เป็นมูลค่ารวมครึ่งหนึ่งของงบประมาณแผ่นดินงบประมาณรายจ่าย ประจ้าปี พ.ศ. 2555 จ้านวน 2.38 ล้านล้านบาท [1]
โดยพลังงานทีใ่ ช้ส่วนมากมาจากเชอื้ เพลิงฟอสซิล ไดแ้ ก่ น้ามนั ถา่ นหิน และก๊าซธรรมชาติ ซึ่งเป็นพลังงานที่ใช้แล้วหมดไป ไม่สามารถ
หามาทดแทนได้ (Nonrenewable Energy Sources) ดว้ ยเหตนุ ้ี หลายประเทศจึงเร่ิมหันมาพ่ึงพาพลังงานทางเลือก หรือพลังงานจาก
แหล่งที่ทดแทนได้ (Renewable Energy Sources) มากขึ้น เช่น พลังงานนิวเคลียร์ พลังงานน้าจากเข่ือน พลังงานใต้พิภพ
พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานจากน้าข้ึนน้าลงและคล่ืน พลังงานเช้ือเพลิงชีวมวล (Biomass) และเชื้อเพลิงชีวภาพ
(Biogas) โดยที่ผา่ นมา พลงั งานเชอ้ื เพลงิ ชวี มวลและเชื้อเพลงิ ชวี ภาพ ได้รับความสนใจจากอุตสาหกรรมเปน็ อย่างมาก ในการน้ามา
ผลิตเป็นกระแสไฟฟ้า เนื่องจากประเทศไทยมีทรัพยากรเสริมท่ีเป็นพืชพลังงานและวัสดุเหลือท้ิงจากภาคเกษตรกรรม รวมถึงอุตสาหกรรม
ต่อเนื่อง ทางการเกษตรซ่งึ มีจ้านวนมาก ประกอบกบั ไดร้ ับการสนบั สนุนจากสา้ นกั งานนโยบายและแผนพลงั งาน ภายใตง้ บประมาณ
จากกองทุนเพอ่ื ส่งเสริมการอนุรกั ษ์พลังงาน ทัง้ นเ้ี พอ่ื เป็นการจงู ใจใหผ้ ปู้ ระกอบการเร่งลงทุนก่อสรา้ งระบบผลิตก๊าซชีวภาพจากน้า
เสียและของเสีย และน้าก๊าซชีวภาพท่ีผลิตได้มาใช้เป็นพลังงานทดแทนในรูปของความร้อนและไฟฟ้า การผลิตก๊าซชีวภาพจาก
วัตถุดิบเหลือทิ้งทางการเกษตรด้วยวิธีการทางชีวภาพ เป็นที่รู้จักกันอย่างกว้างขวาง เนื่องด้วยมีข้อดีในแง่ของเศรษฐศาสตร์และ
สงิ่ แวดลอ้ ม กระบวนการทางชวี ภาพเร่อื งการยอ่ ยสลายสารอินทรยี โ์ ดยไม่ใช้ออกซเิ จน หรือเรยี กอีกอยา่ งหนึ่งว่า กระบวนการหมักแบบไม่
ใช้อากาศว่า เปน็ กระบวนการยอ่ ยสลายสารอินทรยี โ์ ดยอาศัยการท้างานของเอนไซม์ท่ีจุลินทรีย์ผลิตขึ้นซึ่งท้าให้ได้ผลผลิตเป็นก๊าซ
ชีวภาพ การย่อยสลายสารอินทรีย์โดยไม่ใช้ออกซิเจนนั้น เป็นกระบวนการที่สามารถบ้าบัดน้าเสียท่ีมีสารอินทรีย์ในปริมาณสูงได้
โดยข้อดีของการบ้าบัดแบบไม่ใช้อากาศนี้คือใช้พลังงานต่้าเมื่อเปรียบเทียบกับการบ้าบัดโดยใช้อากาศ [2] นอกจากน้ียังช่วยลด
ปญั หาเรอ่ื งกล่ินเหมน็ รบกวน และยังได้ก๊าซมีเทนซ่ึงสามารถน้าไปใช้เป็นพลังงานทางเลือกได้อีกด้วย กระบวนการหมักแบบไม่ใช้
อากาศน้นั สามารถแบ่งได้หลายแบบ หากแบง่ ตามรูปแบบของกระบวนการหมักจะแบ่งเป็น 2 รูปแบบ คือ กระบวนการหมักแบบ
เปียก (Wet process) และกระบวนหมกั ในรูปแบบการหมักแห้ง (Dry process) [3] แต่หากแบ่งระบบการบ้าบัดแบบไม่ใช้อากาศ
ตามถังหมักสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ single-stage และ two-stage ถังหมักแบบ Single-stage เป็นกระบวนการท่ี
ข้ันตอนการ hydrolysis, acidogenesis, acetogenesis, methanogenesis ทง้ั 4 ขัน้ ตอนเกดิ ในถงั ปฏกิ รณใ์ บเดยี วกัน ซึ่งระบบ
น้จี ะมขี ้อเสียเพราะระบบอาจจะล้มเหลวไดง้ ่าย เนือ่ งจากจลุ นิ ทรยี ก์ ลมุ่ hydrolysis และ methanogenesis สามารถเจริญเติบโต
ได้ดีในสภาวะท่ีแตกต่างกัน เม่ือจุลินทรีย์กลุ่มแรกย่อยสลายสารอินทรีย์ได้เป็นกรดอินทรีย์ระเหยง่ายจะมีผลท้าให้ค่าพีเอชลดลง
เมื่อพีเอชลดลงต้่ากว่า 6.5 จุลินทรีย์กลุ่มท่ีสองจะไม่สามารถโตและท้างานได้เต็มประสิทธิภาพ ส่งผลให้ปริมาณก๊าซชีวภาพเกิด
น้อย ดังนั้นกระบวนการแบบ two-stage จึงถูกพัฒนาขึ้นเพ่ือแก้ไขข้อบกพร่องของ single-stage โดยที่ two-stage จะแบ่งถัง
ปฏิกรณ์ออกเป็นสองถังแยกข้ันตอนท้ังสี่ออกเป็น 2 กลุ่ม โดยเครื่องปฏิกรณ์ถังแรก จะเกิดกระบวนการ hydrolysis และ
acidogenesis รวมสองข้นั ตอนจะเรียกว่า hydrolytic reactor สว่ นขั้นตอน acetogenesis และ methanogenesis จะเกิดในถัง
ใบท่ีสองเรียกว่า methane reactor ส่งผลให้สามารถควบคุมระบบได้ง่ายและจุลินทรีย์แต่ละชนิดเจริญเติบโตและท้างานได้เต็ม
ประสิทธภิ าพ กา๊ ซชวี ภาพจงึ เกิดได้ดขี น้ึ [4] นอกจากเรือ่ งของระบบแล้ว เคร่ืองปฏิกรณท์ ี่ใชส้ า้ หรับผลิตกา๊ ซชีวภาพนับเป็นอีกหน่ึง
ปัจจัยท่ีต้องเลือกให้เหมาะสมกับความต้องการและประเภทของวัตถุดิบที่ใช้ซึ่งเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้กันเป็นส่วนมากได้แก่ ถังกวน
สมบูรณ์ ส้าหรับกรณีท่ีวัตถุดิบในการผลิตก๊าซชีวภาพนั้นมีองค์ประกอบส่วนใหญ่อยู่ในรูปของแข็งอินทรีย์ ระบบเดิมท่ีใช้ถังกวน
สมบรู ณ์มขี อ้ จ้ากัดในเรือ่ งของปริมาณที่รองรบั ไดจ้ า้ กัด ดังน้นั จึงมีการพัฒนาระบบ Leach-Bed Reactor (LBR) โดยมีวัตถุประสงค์
หลักเพอ่ื บา้ บดั ของเสียที่มีปรมิ าณสารอนิ ทรยี ์ทเี่ ป็นของแข็งในปริมาณท่สี งู มาก และเพ่อื เพิ่มอัตราการผลิตก๊าซชีวภาพให้ได้ปริมาณ
ทสี่ งู ขึน้ ระบบ LBR เปน็ ระบบท่ไี ดร้ บั การยอมรบั วา่ มีประสทิ ธิภาพในการกา้ จัดสารอนิ ทรียท์ ี่เป็นของแข็ง อาทิเช่น เศษผักและผลไม้,
มูลสัตว์, เศษอาหาร และพืชพลังงานเป็นต้น หลักการท้างานของระบบ LBR อธิบายได้ดังน้ี ของเสียท่ีเป็นสารอินทรีย์จะถูกย่อย

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 98 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

สลายโดยการหมุนเวียนนา้ ชะเขา้ ส่รู ะบบโดยท่ีน้าชะจะไหลผ่านดา้ นบนของวัตถุดิบ การหมุนเวียนน้าชะจะช่วยเพ่ิมปริมาณความชื้น
และส่งเสริมให้เกิดการถ่ายเทมวลได้ดี นอกจากนี้ยังท้าให้เอนไซม์และจุลินทรีย์กระจายตัวได้ดี ลดข้อจ้ากัดเร่ืองของการสัมผัสกัน
ระหว่างจุลินทรีย์กับสารอาหาร [5] ส้าหรับวัตถุดิบในงานวิจัยนี้เลือกใช้ข้าวฟ่างหวาน (Sorghum bicolor L. Moench หรือ
Sweet Sorghum) เนื่องจากขา้ วฟ่างหวาน มีลักษณะล้าต้นคล้ายอ้อยหรือข้าวโพด ภายในล้าต้นจะมีปริมาณน้าตาลซูโครสอยู่สูง
ท้าให้มีรสชาติหวานคล้ายอ้อย โดยสามารถใช้ท้าน้าหวานและน้าเชื่อมเข้มข้นได้ แหล่งผลิตข้าวฟ่างท่ีส้าคัญของโลกได้แก่ ทวีป
อเมรกิ าเหนือ และทวีปอเมริกากลาง ซง่ึ สามารถผลติ ขา้ วฟา่ งได้ร้อยละ 43 ของผลผลิตท่ัวโลก ทวีปเอเชียผลิตได้เกือบร้อยละ 26
ทวีปแอฟริกาผลิตได้ร้อยละ 20 ประเทศลาตินอเมริกาและกลุ่มประเทศโอเชียเนียผลิตได้ประมาณร้อยละ 8 และ 6 ตามล้าดับ
ส่วนทวีปยุโรปผลิตได้น้อยที่สุดร้อยละ 0.6 ของผลผลิตทั่วโลก ข้าวฟ่างหวานยังได้รับการยอมรับจากประเทศต่าง ๆ เช่น จีน
ฝรั่งเศส สเปน อนิ เดีย เป็นตน้ ว่ามีศักยภาพในการผลิตพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และยังใช้เพื่อผลิตแอลกอฮอล์หรือเอทา
นอลสา้ หรับผสมน้ามันเบนซิน เพอ่ื แกป้ ญั หาการขาดแคลนพลังงาน เน่ืองจากขา้ วฟ่างหวานเปน็ พืชโตเร็ว สามารถเจริญเติบโตได้ดี
ในพ้นื ท่ี แห้งแล้ง ดนิ เคม็ หรอื ฝนตกนอ้ ย และทนตอ่ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ดี จุดเด่นของข้าวฟ่างหวานคือ ให้ผลผลิตได้
ตอ่ เนอ่ื งตลอดท้ังปี ปลูกเพียง 100 – 120 วัน ก็สามารถเก็บเก่ียวผลผลิตได้ปีละ 2 – 3 คร้ัง อีกท้ังข้าวฟ่างหวานไม่จ้าเป็นต้องใช้
ระบบการชลประทานมากนัก และให้พลังงานค่อนข้างสูงประมาณ 8 หน่วยต่อพลังงานท่ีใช้ในการเพาะปลูกและการผลิต ซ่ึงมีค่า
พอๆ กบั ออ้ ยและมากกว่าข้าวโพดถงึ 4 เท่า รวมท้ังกากชวี มวลของข้าวฟ่างหวานทีผ่ า่ นการหีบน้าหวานออกแล้ว ยังสามารถน้ามา
ผลิตเป็นพลังงานทดแทนได้อีกด้วย [6] ข้าวฟ่างหวานจึงเป็นพืชพลังงานที่มีศักยภาพในการใช้เป็นวัตถุดิบ และสามารถน้ามา
พัฒนาได้อย่างต่อเน่ือง เนื่องจากให้ผลผลิตต่อรอบได้ 2 – 3 รอบต่อปี เม่ือเทียบกับการปลูกอ้อยท่ีสามารถ ให้ผลผลิตได้เพียง 1
รอบต่อปีเท่านั้น และมีความต้องการน้าและปยุย เท่ากับร้อยละ 65 – 75 และ 35 – 40 ตามล้าดับ ซ่ึงน้อยกว่าอ้อยที่มีความ
ต้องการน้าและปยยุ เท่ากับร้อยละ 100 และ 100 ตามล้าดับ และเม่ือเปรียบเทียบต้นทุนการผลิต พบว่า การปลูกข้าวฟ่างหวานมี

ต้นทุนในการปลูกเท่ากับ 6,300 บาทต่อไร่-ปี ซึ่งน้อยกว่าการปลูกอ้อยที่มีต้นทุนเท่ากับ 7,500 บาทต่อไร่-ปี [7] นอกจากนี้

ยังพบว่าต้นข้าวฟ่างหวานมีปริมาณน้าตาลมาก และข้าวฟ่างหวานมีน้าตาลอิสระ คือ กลูโครสเท่ากับร้อยละ 9.2 ซูโครสเท่ากับ
ร้อยละ 12.1 และฟลุคโตสเท่ากับร้อยละ 8.3 และยังมี Polymeric Carbohydrate ท่ีมีศักยภาพสามารถน้ามาผลิตเป็นเช้ือเพลิง
ชีวภาพได้ [8]

งานวจิ ัยนม้ี ีวัตถุประสงค์เพ่อื ศึกษาการนา้ ขา้ วฟา่ งหวานมาใชเ้ ปน็ วัตถุดบิ ในการผลิตก๊าซชีวภาพ โดยใชก้ ารผลติ กา๊ ซชีวภาพ
แบบ 2 ข้นั ตอน (Two stage ) และเลือกใช้ Leach-Bed Reactor (LBR) ในขนั้ ตอนแรกเพื่อย่อยสลายสารอินทรีย์ใหม้ ีโมเลกุลเล็กลง
และใช้ Anaerobic Baffled Reactor (ABR) ในขนั้ ตอนท่ี 2 เพื่อผลติ ก๊าซชีวภาพ

อปุ กรณ์และวธิ ีการ

1. วตั ถดุ ิบ
น้าต้นข้าวฟ่างหวานมาบดสับให้มขี นาดไมเ่ กิน 1 นว้ิ ดว้ ยเครอ่ื งบด-สบั แสดงดงั รูปท่ี 1 ลกั ษณะข้าวฟา่ งหวานหลังผา่ น

การตัด/สบั จากน้นั วิเคราะหค์ ณุ สมบัติเบ้ืองตน้ ของวัตถดุ บิ ท้าการวเิ คราะหต์ วั อยา่ งตามพารามเิ ตอรต์ า่ ง ๆ ได้แก่ คารโ์ บไฮเดรต
โปรตีน ไขมนั เป็นต้น

รูปที่ 1 ลักษณะข้าวฟ่างหวานหลังผ่านการตดั /สับ

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 99 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

2. หัวเชือ้ จุลนิ ทรยี ์
ท้าการปรบั สภาพหัวเชอ้ื จุลินทรยี ์เช้ือจุลนิ ทรีย์ทไี่ ดร้ ับความอนุเคราะห์จากบริษัท เสริมสขุ (ปทมุ ธาน)ี จ้ากดั แสดงดงั รูป

ท่ี 2 นา้ มาปรบั สภาพให้ค้ยุ เคยกบั นา้ ชะข้าวฟา่ งหวาน นา้ หวั เชื้อบรรจุไว้ในถังปฏิกิริยาที่ออกแบบไว้เพื่อให้เกิดการย่อยสลายแบบ
ไม่ใช้อากาศ ท่ีอุณหภูมิห้อง เป็นระยะเวลาประมาณ 1 เดือน โดยป้อนน้าชะท่ีได้จากการหมักข้าวฟ่างหวานค่า COD เฉล่ีย 500
มิลลิกรัมต่อลิตรทุกวัน น้าตะกอนจุลชีพที่ผ่านการเล้ียงมาวิเคราะห์ ของแข็งแขวนลอยระเหยง่าย (VS) เจือจางความเข้มข้นของ
ตะกอนจลุ ชพี ก่อนเขา้ ระบบ โดยก้าหนดให้ปรมิ าณของของแข็งแขวนลอยระเหยเริ่มต้นเท่ากับ 25,000 มิลลิกรัมต่อลิตร ก่อนเติม
ลงในระบบ ABR ปรมิ าณร้อยละ 40 ของระบบทดลอง

รูปท่ี 2 ลักษณะของหวั เชื้อจลุ นิ ทรยี ์

3. ชดุ การทดลอง
ชุดการทดลองระบบ LBR เพื่อบา้ บดั ของเสยี ทมี่ ปี รมิ าณสารอินทรียท์ ่ีเป็นของแข็งในปรมิ าณทสี่ งู มาก โดยอาศัยเทคนิค

หลกั การการหมนุ เวยี นนา้ รายละเอียดแสดงดังรูปที่ 3

1
4.2 4.1
5

26 3

รปู ท่ี 3 ชดุ การทดลองระบบ Leach-Bed Reactor

1. ถงั LBR ขนาด 25 ลิตร จ้านวน 4 ถัง 2. ถังพกั น้า

3. ถัง ABR ขนาด 50 ลติ ร 4.1 เครอื่ งนบั กา๊ ซรวม

4.2 เคร่อื งนับกา๊ ซมเี ทน 5. เคร่ืองควบคุมไฟ 6. ปมั๊ น้า

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 100 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

4. ข้ันตอนการทดลอง
ในขั้นตอนการด้าเนินการทดลองการผลิตก๊าซชีวภาพแบบ 2 ข้ันตอน (Two stage ) และเลือกใช้ Leach-Bed Reactor

(LBR) ในขั้นตอนแรกเพื่อย่อยสลายสารอินทรีย์ให้มีโมเลกุลเล็กลงและใช้ Anaerobic Baffled Reactor (ABR) ในขั้นตอนที่ 2 เพื่อ
ผลิตก๊าซชีวภาพ ถังปฏิกิริยาแรก LBR ใช้รอบการหมุนเวียนน้าชะ Cycle เปิดระบบ 5 ช่ัวโมง ปิดระบบ 19 ช่ัวโมง ใช้ข้าวฟ่าง
หวานเปน็ วัตถดุ ิบในการศึกษา ขัน้ ตอนการศกึ ษาดังนี้ปอ้ นข้าวฟ่างหวานท่ีบดสับแล้วที่ค่าของแข็งท้ังหมด 4%TS ลงในถัง LBR กัก
ท้ิงไว้ 19 ช่ัวโมง เพื่อให้ข้าวฟ่างหวานถูกย่อยสลาย หลังจากนั้นปล่อยน้าจากถัง LBR ลงมายังถังพักก่อนปั๊มเข้าสู่ถังหมักก๊าซ
ชีวภาพระบบ ABR และหมุนเวียนน้าชะทอ่ี อกจากถงั ABR เข้าสู่ระบบ LBR โดยท่ีน้าชะจะไหลผ่านด้านบนของวัตถุดิบแสดงดังรูป
ท่ี 4 แผนภาพการทดลอง หมุนวนอย่างนี้เป็นระยะเวลา 30 วัน เก็บน้าตัวอย่างที่เข้า-ออกจากถัง ABR มาวิเคราะห์ตาม
พารามเิ ตอร์ตา่ ง ๆไดแ้ ก่ TCOD, SCOD, VFA, ALK, pH, TS และ VS [9] จนสน้ิ สดุ การทดลอง และบันทึกปรมิ าณก๊าซชวี ภาพและ
กา๊ ซมีเทนท่ีเกิดขึ้นทุกวัน (วัดปริมาณก๊าซโดย Gas counter อาศัยหลักการแทนท่ีน้าจากน้ันก๊าซท่ีผ่าน Gas counter จะถูกเก็บ
ในถงุ เก็บกา๊ ซและน้าไปวิเคราะหค์ ณุ ภาพหรือองค์ประกอบของก๊าซโดยใชเ้ ครื่อง Gas Analyzer รุ่น OPTIMA 7 Biogas)

รูปท่ี 4 แผนภาพการเดินระบบ Leach-Bed Reactor

ผลการทดลองและวจิ ารณ์

1. ผลการวเิ คราะห์วตั ถุดบิ ในส่วนขององค์ประกอบพ้ืนฐานของวัสดุที่น้ามาใช้ซึ่งถือเป็นปัจจัยหน่ึงท่ีจะสามารถบ่งบอก
ได้วา่ วัสดุเหล่าน้ันมีประสิทธิภาพในการผลิตก๊าซชีวภาพดีหรือไม่ องค์ประกอบพื้นฐานน้ีจะแสดงปริมาณสารอาหารในวัสดุนั้น ๆ
ปริมาณสารอาหารมีความสัมพันธ์โดยตรงกับประสิทธิภาพในการผลิตก๊าซชีวภาพ เน่ืองจากหากมีปริมาณสารอาหารท่ีเหมาะส ม
จลุ นิ ทรยี จ์ ะสามารถเจรญิ เตบิ โตได้ดีและเม่ือจลุ นิ ทรีย์เจรญิ เติบโตได้ดีแล้วผลพลอยได้คือปริมาณก๊าซชีวภาพท่ีผลิตได้ก็จะมากข้ึน
ตามไปดว้ ย ธาตุอาหารหลักที่จลุ นิ ทรีย์ตอ้ งการไดแ้ ก่ คารบ์ อน ( C ) ไนโตรเจน ( N ) ฟอสฟอรัส ( P ) และก้ามะถนั ( S ) จุลนิ ทรีย์
ใช้คาร์บอนเป็นแหล่งพลังงาน ไนโตรเจนเป็นใช้สังเคราะห์โปรตีน และฟอสฟอรัสใช้สังเคราะห์กรดนิวคลีอิก ส่วนสารอาหารรอง
จุลินทรีย์มีความต้องการในปริมาณท่ีน้อยมาก ดังนั้นปริมาณท่ีมีอยู่ในธรรมชาติจึงเพียงพอต่อความต้องการของจุลินทรีย์ [10]
นอกจากน้ีสารอาหารท่ีต่างชนิดกันมีผลต่ออัตราการย่อยสลายที่แตกต่างกัน โดยสารอาหารจ้าพวกคาร์โบไฮเดรตจะให้อัตราการ
ย่อยสลายท่ีเร็วกว่าโปรตีนและไขมัน จากข้อมูลผลการวิเคราะห์ตารางที่ 1 องค์ประกอบทางเคมีของข้าวฟ่างหวานมีสารอาหาร
หลักคือ ปริมาณคาร์บอนซ่ึงเป็นแหล่งพลังงานของจุลินทรีย์ในปริมาณ 44.37 เปอร์เซ็นต์ ปริมาณไนโตรเจน 0.52 เปอร์เซ็นต์ มี
ปริมาณฟอสฟอรัส 0.61 เปอร์เซน็ ต์และซลั เฟอร์ 0.12 เปอรเ์ ซ็นต์ นอกจากเร่ืองของปริมาณสารอาหารหลักแลว้ ปัจจัยที่ส้าคัญอีก
ประการหน่ึงของการเลือกใช้วสั ดุประเภทลกิ โนเซลลโู ลสกิ ทตี่ อ้ งพจิ ารณาก็คือ องค์ประกอบทางเคมีของเส้นใยซึ่งภายในโครงสร้าง
จะประกอบดว้ ย เซลลโู ลสเปน็ องค์ประกอบหลักมเี ฮมิเซลลูโลสแทรกอยทู่ า้ หนา้ ทีย่ ึดเซลลโู ลสไวด้ ้วยกันเพิ่มความแขง็ แรงใหก้ บั เสน้
ใยและมีลิกนินห่อหมุ้ ทา้ ให้โครงสรา้ งมคี วามแข็งแรงเพมิ่ ข้นึ อกี จากผลการวิเคราะห์พบว่าข้าวฟ่างหวานมีปริมาณเซลลูโลส 63.96

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 101 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

เปอร์เซ็นต์ เฮมิเซลลโู ลส 10.11 เปอร์เซ็นต์ และลิกนิน 25.91 เปอร์เซ็นต์ ปริมาณลิกนินถือเป็นข้อจ้ากัดอย่างหน่ึงในการน้าวัสดุ
ประเภทลิกโนเซลลูโลสิกมาใช้ เนื่องจากลิกนินมีโครงสร้างท่ีแข็งแรงเน่ืองจากเป็นเฮเทอโรพอลิเมอร์มีโครงสร้างแบบ 3 มิติ
ไม่ตกผลึก ประกอบด้วยสารประกอบอะโรมาติก 3 ชนิดได้แก่ tran-p-coumaryl alcohol, trans-coniferyl alcohol, trans-
p-sinaply alcohol นอกจากน้ีโมเลกุลของลิกนินยังเชื่อมต่อกับสารประกอบอะโรมาติกอ่ืน ๆอีกมากมายอาทิเช่น vanillin และ
syringaldehyde เป็นต้น [11] การมีโครงสร้างที่แข็งแรงของลิกนินหุ้มอยู่ท้าให้จุลินทรีย์เข้าไปย่อยสลายเซลลูโลสและเฮมิ
เซลลูโลสเป็นน้าตาลได้ยาก ดังน้ัน หากจะน้าวัสดุประเภทลิกโนเซลลูโลสิกมาใช้จึงจ้าเป็นต้องมีขั้นตอนการปรับสภาพวัสดุโดย
เทคนิคต่าง ๆ เพื่อลดปรมิ าณลิกนินเพอ่ื ให้การย่อยสลายเกิดได้ดีย่ิงข้ึน ส้าหรับงานวิจัยน้ีปรับสภาพโดยกระบวนการทางกายภาพ
คอื การตัด-สบั เพ่อื ลดขนาดข้าวฟา่ งหวานให้มีขนาดเลก็ ลงเพ่ือใหจ้ ลุ นิ ทรีย์สามารถเข้าท้าปฏกิ ริ ิยาได้งา่ ยขน้ึ เทา่ นนั้

ตารางที่ 1 องค์ประกอบทางเคมีของขา้ วฟา่ งหวาน ขา้ วฟ่างหวาน วธิ กี ารวเิ คราะห์
วัตถดุ ิบ
22,180.00 APHA, AWWA and
องค์ประกอบทางเคมี WPCF,1989 No. 2540
ปรมิ าณของแขง็ ทง้ั หมด (Total solids, TS) (mg/l) 1,365.00 APHA, AWWA and
WPCF,1989 No. 2540
ปรมิ าณของแขง็ ระเหย (Volatile Solids, VS)(mg/l) 26.60 APHA, AWWA and
WPCF,1989 No. 2540
ปรมิ าณความชนื้ (Moisture) (%) 20,815.00 APHA, AWWA and
WPCF,1989 No. 2540
ปรมิ าณของแขง็ ระเหยไดท้ ง้ั หมด (Total Volatile Solids, TVS) (mg/L) 5.06 ASTM D7582
0.56 AOAC 2016
เถ้า (Ash) 1.40 AOAC 2016
ไขมันทั้งหมด (กรมั /100 กรมั ) 76.59 Calculated
โปรตนี (กรมั /100 กรัม) 63.96 TAPPI 203 om-88
คารโ์ บไฮเดรต (กรมั /100 กรมั ) 10.11 TAPPI 203 om-88
เซลลโู ลส (cellulose) (%) 25.91 TAPPI 203 om-88
เฮมเิ ซลลูโลส (Hemicellulose) (%) 5.32 pH Meter
ลกิ นิน (Lignin) (%) 44.37 ASTM D5373
คา่ ความเป็นกรด – ดา่ ง (pH) 0.52 ASTM D5373
คาร์บอน (C) (%) 0.12
0.61 ASTM D5373
ไนโตรเจน (N) (%) AOAC

ซัลเฟอร์ (S) (%)
ฟอสฟอรัสท้งั หมด (Total P) (%)

2. ผลการเดินระบบผลิตก๊าซชีวภาพ หลังจากวิเคราะห์องค์ประกอบพื้นฐานของวัตถุดิบแล้วจากข้อมูลการวิเคราะห์
องค์ประกอบพื้นฐานของข้าวฟ่างหวานข้างต้นท้าให้ทราบว่าข้าวฟ่างหวานมีองค์ประกอบท่ีสามารถย่อย สลายและเป็นวัตถุดิบใน
การผลติ ก๊าซชีวภาพได้ จึงด้าเนินการศกึ ษาต่อในสว่ นท่ี 2 คือการเดินระบบการผลติ ก๊าซชีวภาพแบบ 2 ขัน้ ตอน (Two stage )

2.1 Leach-Bed Reactor (LBR) ส้าหรับถัง LBR ภายในถังจะเกิดปฏิกิริยาการย่อยสลายสารอินทรีย์ท่ีมีโมเลกุลใหญ่ให้
เป็นกรดอนิ ทรีย์ระเหยง่าย โดยวัตถุดิบจะไม่มีการเคลื่อนที่แต่จะอาศัยหลักการการหมุนเวียนน้าน้าชะเข้าระบบท่ีไหลจากด้านบน
เครื่องลงสดู่ า้ นล่าง การหมนุ เวยี นนา้ ชะจะช่วยเพิม่ ปริมาณความชื้นและสง่ เสริมให้เกิดการถา่ ยเทมวลได้ดี นอกจากน้ยี ังทา้ ใหเ้ อนไซม์
และจุลินทรีย์กระจายตัวได้ดี ท้าให้การย่อยสลายเกิดได้ดีขึ้น [12] ผลการทดลองพบว่าค่ากรดอินทรีย์ระเหยง่ายที่ออกจากระบบ
LBR เพิม่ ข้ึนอยา่ งต่อเนื่องแสดงให้เหน็ ว่าเกดิ ปฏกิ ิรยิ าการยอ่ ยสลายไฮโดรไลซสิ และอะซดิ ิฟิเคชน่ั อยา่ งตอ่ เนื่อง

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 102 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

2.2 Anaerobic Baffled Reactor (ABR) เพ่ือผลิตก๊าซชีวภาพ ส้าหรับถัง ABR ผลการศึกษาในส่วนการเดินระบบการ
ผลิตก๊าซชีวภาพของข้าวฟ่างหวานท่ีมีค่าของแข็งท้ังหมด 4%TS พบว่าปริมาณก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้แปรผันตรงกับค่าปริมาณกรด
อินทรีย์ระเหยงา่ ย กลา่ วคอื เมื่อปริมาณกรดอินทรีย์ระเหยง่ายสูงก๊าซชีวภาพท่ีได้ก็จะสูงเพ่ิมขึ้นตามไปด้วย แสดงดังรูปท่ี 5 กราฟ
แสดงความสมั พนั ธ์ระหว่างอัตราการเกดิ ก๊าซชีวภาพตอ่ กรดอินทรยี ์ระเหยงา่ ย ซึง่ จะเห็นไดใ้ นช่วงแรกแตเ่ มอ่ื เวลาผา่ นไปทัง้ ปรมิ าณ
กรดอินทรยี ร์ ะเหยง่ายและปริมาณก๊าซชีวภาพท่ีผลิตได้ก็จะลดน้อยลง สาเหตุเน่ืองจากการทดลองเป็นแบบแบตซ์ ดังน้ันจึงมีการ
ปอ้ นขา้ วฟ่างหวานเพยี งคร้งั เดียวคอื ชว่ งเรมิ่ เดนิ ระบบเท่านัน้ และจะหมุนเวยี นนา้ ชะตามรอบระยะเวลาการเดินระบบที่ต้องการจน
ครบ 30 วัน จากผลการทดลองแสดงดังตารางท่ี 2 ประสิทธิภาพของระบบ พบว่าระบบมีประสิทธิภาพการก้าจัดซีโอดี 58.77
เปอรเ์ ซ็นต์ ประสิทธิภาพการก้าจัดของแข็งระเหยง่าย 46.74 เปอร์เซ็นต์ซึ่งยังไม่ถือว่าดีมากนัก ทั้งน้ีอาจเนื่องมาจากปัจจัยอื่น ๆ
อาทิเชน่ ระยะเวลากักเกบ็ ท่ีน้อยเกนิ ไปคอื 19 ชัว่ โมง ส้าหรับผลการวิเคราะห์องค์ประกอบของก๊าซชีวภาพประกอบด้วยก๊าซมีเทน
(CH4) 61.81 เปอรเ์ ซน็ ต์ โดยมอี ัตราการเกดิ กา๊ ซชวี ภาพเฉลยี่ 6.58 L/day ลติ รตอ่ วนั ปรมิ าณกา๊ ซมเี ทนทผี่ ลิตได้ 0.28 m3/kg VS
แสดงดังตารางที่ 2 ซึง่ ค่าปริมาณกา๊ ซท่ไี ด้มากกวา่ เมอื่ เปรยี บเทียบกับงานวิจัยของ [8] พบว่า ต้นข้าวฟ่างสามารถผลิตก๊าซชีวภาพ
ได้เท่ากบั 75.3 ml CH4/g VS ซ่งึ จะเหน็ ได้ว่า ตน้ ข้างฟา่ งหวานน้นั เปน็ พืชพลงั งานท่ีสามารถน้ามาผลติ ก๊าซชีวภาพได้

รูปท่ี 5 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการเกดิ กา๊ ซชีวภาพต่อกรดอินทรยี ์ระเหยงา่ ย

ตารางท่ี 2 ประสทิ ธิภาพของระบบ

% COD % VS Gas produce Methane % Methane Methane produce
(L/day) (L/day) 61.81 m3/kg VS
removal removal 0.28
6.58 4.07
58.768 46.74

สรปุ

แนวคิดการน้าข้าวฟ่างหวานมาศึกษาเพือ่ ใชป้ ระโยชน์ในการผลติ กา๊ ซชวี ภาพนั้น มีวัตถุประสงค์เพื่อต้องการให้เกิดความ
หลากหลายของวตั ถดุ บิ ท่ใี ชใ้ นการผลิตพลงั งาน เมื่อมวี ัตถุดิบหลากหลายก็สง่ ผลให้เกดิ ความมนั่ คงในแงข่ องแหล่งวัตถุดิบท่ีสามารถ
ทดแทนหรือหมุนเวียนเปล่ียนกันได้ จากผลการศึกษาคุณลักษณะหรือคุณสมบัติเบื้องต้นของข้าวฟ่างหวานที่ใช้ในงานวิจัยพบว่า
ข้าวฟา่ งหวานมคี า่ ความหวานเปอร์เซ็นต์ Brix อยใู่ นชว่ ง 18-22 ลา้ ต้นข้าวฟ่างหวานมีน้าตาลในปรมิ าณทส่ี ูงเกอื บเท่าออ้ ย คา่ ความ
หวานของน้าตาลแสดงถงึ ปรมิ าณน้าตาลซูโคสซง่ึ เป็นน้าตาลโมเลกุลคู่ ที่มีอยู่ในข้าวฟ่างหวานมากที่สุดรองลงมาคือน้าตาลกลูโคส
และฟลคุ โตส น้าตาลโมเลกุลเด่ยี วและคู่เหล่านีจ้ ะสามารถยอ่ ยงา่ ยกว่าเซลลูโลสทเี่ ป็นโพลิแซคคาไรด์ ปริมาณคาร์บอนมากจึงเป็น
แหล่งคาร์บอนท่ีดีให้กับจุลินทรีย์ แต่ถ้าพิจารณาถึงปริมาณไนโตรเจนแล้ว ข้าวฟ่างหวานมีไนโตรเจนในปริมาณที่น้อยมาก ซ่ึง
สดั ส่วนคารบ์ อนต่อไนโตรเจนถา้ อย่ใู นปริมาณท่ีเหมาะสมกส็ ามารถเพ่ิมปริมาณการผลิตก๊าซชีวภาพได้มากข้ึน ดังนั้นการหมักร่วม
(Co-digestion) กบั วตั ถดุ บิ อ่ืนที่มีไนโตรเจนในปรมิ าณทีส่ งู ถือเป็นแนวทางเลือกหนึ่งในการเพ่ิมประสิทธิภาพการผลิตก๊าซชีวภาพ
ให้ดีขน้ึ ได้ จากแนวคดิ ส่กู ารดา้ เนนิ งานวจิ ยั ดังกล่าวนี้เม่ือพิจารณาเฉพาะด้านความเป็นไปได้ของการน้าข้าวฟ่างหวานมาผลิตก๊าซ

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 103 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

ชีวภาพ สามารถสรุปได้วา่ ขา้ วฟ่างหวานเป็นพืชอีกหนึ่งชนดิ ทมี่ คี วามสามารถในการผลิตกา๊ ซชวี ภาพได้ เนือ่ งจากมีคุณภาพกา๊ ซทีม่ ี
ก๊าซมีเทนสูงถึง 60-65% และมีปริมาณก๊าซมีเทนที่ผลิตได้ 0.28 m3/kg VS ซ่ึงข้อมูลจากการวิจัยเป็นเพียงข้อมูลและโมเดล
เบ้ืองต้นท่ีจะแสดงให้เห็นว่าข้าวฟ่างหวานสามารถน้ามาใช้ประโยชน์ในรูปแบบพลังงานได้ แต่การจะเปลี่ยนจากกระบวนการ
ด้าเนินงานวิจัยไปสู่การเดินระบบในอุตสาหกรรมจ้าเป็นต้องค้านึงถึงปัจจัยอ่ืน ๆ ควบคู่ไปด้วยอาทิเช่น การจัดหาวัตถุดิบ การ
ส้ารองวตั ถดุ บิ การจัดการวตั ถุดบิ รวมถึงการเพิ่มประสทิ ธภิ าพในการย่อยสลายพืชพลังงานและ6การเกิดก๊าซ การเลือกเทคโนโลยี
หรอื เทคนคิ ซง่ึ ปัจจัยเหล่านี้จะเปน็ อีกหนึ่งตัวแปรในการพจิ ารณาความคุม้ ค่าของโครงการ บ่งบอกถึงความคุ้มทุนและก้าไรอันเป็น
ผลประโยชน์ทจี่ ะไดจ้ ากการดา้ เนินการอกี ดว้ ย

กิตตกิ รรมประกาศ

ขอขอบคุณ ทุนวิจัยจากส้านักงานคณะกรรมการการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัย และนวัตกรรม (สกสว.) และบริษัท
ซพั พลายเอนเนอจี เมนเนจเม้นท์ จ้ากัด

ขอขอบคุณ สถาบนั วจิ ยั วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยแี ห่งประเทศไทย (วว.) ส้าหรับอุปกรณแ์ ละสถานทสี่ ้าหรบั ท้าการวิจยั
ขอขอบคุณ บริษัท เสริมสุข (ปทมุ ธานี) จ้ากัด ท่ีใหค้ วามอนุเคราะห์หัวเชื้อตะกอนจุลินทรยี ์

เอกสารอ้างองิ

[1] กรมพัฒนาพลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน กระทรวงพลังงาน. (2555). สถิติพลังงานของประเทศไทยปี 2555
(เบอ้ื งตน้ ). กรุงเทพมหานคร: กระทรวงพลงั งาน.

[2] Budiastuti H., Ghozali M., Wicaksono H K., Hadiansyah R. (2018). Two Stage Anaerobic Reactor Design
and Treatment To Produce Biogas From Mixed Liquor of Vegetable Waste. Journal of Physics: Conf.
Series 953 (2018) 012041

[3] Alessandro C., Francesco da B., Sonia L., Dry anaerobic digestion of cow manure and agricultural
products in a full-scale plant: Efficiency and comparison with wet fermentation, Waste Management 71
(2018) 704–710.

[4] Chinaza A., Hyeongu Y., Hisham H., George N. (2016). Single-stage and two-stage anaerobic digestion of
extruded lignocellulosic biomass, Applied Energy 184: 548–559

[5] Padma S. J., Prasad K., Jukka R. (2010) Effect of micro-aeration and leachate replacement on COD
solubilization and VFA production during mono-digestion of grass-silage in one-stage leach-bed
reactors. Bioresource Technology 101: 2818–2824

[6] วันดี ปลาวาฬ และ ผกาวดี แก้วกันเนตร. (2552). การผลิตแก๊สชีวภาพมีเทนจากกากชีวมวลข้าวฟ่างหวาน. วารสาร
ศูนย์บรกิ ารวชิ าการมหาวทิ ยาลัยขอนแกน่ . ปีท่ี 17. ฉบับที่ 1-4: หน้า 5-9

[7] ประสิทธิ์ ใจศิล และ ฉัตรชัย อาภรณ์รัตน์. (2549). การศึกษาความเป็นไปได้ในการผลิตข้าวฟ่างหวานเพื่อใช้เป็นวัตถุดิบ
เสริมสา้ หรับผลิตเอทานอลในเชงิ พาณิชย.์ รายงานการวจิ ัย สานกั งานกองทนุ สนับสนุนการวิจัย.

[8] Saeed O., Keikhosro K.i and Akram Z. (2015). Efficient conversion of sweet sorghum stalks to biogas and
ethanol using organosolv pretreatment. Industrail Crops and Products. (66): 170-177.

[9] APHA, AWWA and WPCF. (1989). Standard Methods for Examination of Water and Wastewater.
(17thEd). APHA. Inc.,

[10] วรวฒุ ิ จฬุ าลักษณากลุ . (2558). เชอ้ื เพลิงชวี ภาพด้วยตวั เรง่ ชวี ภาพ. กรุงเทพฯ ; จฬุ าลงกรณม์ หาวทิ ยาลัย
[11] Anthony M., Lovisa B., Amelia K. Kivaisi, Rubindamayugi M.S.T., Mattiasson B. (2006). Effect of particle

size on biogas yield from sisal fibre waste. Renewable Energy 31 : 2385–2392
[12] James D. B., Eoin A., Jerry D.M. (2013), Improving hydrolysis of food waste in a leach bed reactor. Waste

Management 33: 2470-2477

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 104 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไ ทย

  

018

การบ้าบดั น้าเสยี อุตสาหกรรมฟอกย้อมสงั เคราะห์
โดยใช้การตกตะกอนดว้ ยไฟฟ้าและโอโซน

Treatment of Synthetic Textile Industry Wastewater
Using Electrocoagulation and Ozone

ธิดารัตน์ ชมภรู าช1 และ ทิพยส์ ุรีย์ กรบุญรักษา2*
Tidarad Chompurach1 and Thipsuree Kornboonraksa2*
1นสิ ติ บัณฑติ ศึกษา ภาควชิ าวิศวกรรมเคมี คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยบรู พา ชลบรุ ี 20131
2*ผชู้ ว่ ยศาสตราจารย์ ภาควิชาวศิ วกรรมเคมี คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั บรู พา ชลบรุ ี 20131
*โทรศัพท์ : (+66) 94-5365545, E-mail : [email protected]

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพ่ือศึกษาการบ้าบัดน้าเสียอุตสาหกรรมฟอกย้อมสังเคราะห์โดยใช้การตกตะกอนด้วยไฟฟ้า
(Electrocoagulation) เปรยี บเทยี บกับการใชโ้ อโซน (Ozone) ส้าหรบั การตกตะกอนด้วยไฟฟ้ามีสภาวะท่ีท้าการศึกษา ได้แก่ ค่า
ความเปน็ กรด-ดา่ งเริ่มต้นของน้าเสยี (pH) ท่ี 7 และ 10 และปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ 2, 4 และ 6 แอมแปร์ ตามล้าดับ ส้าหรับการ
ใช้โอโซน (Ozone) มีสภาวะที่ท้าการศึกษา ได้แก่ ค่าความเป็นกรด-ด่างเริ่มต้นของน้าเสีย (pH) ที่ 7 และ 10 และอัตราการไหล
ของโอโซนท่ี 10, 20 และ 30 มล./นาที โดยมีระยะเวลาในการท้าปฏิกิริยาของทั้งสองระบบที่ 10, 20, 30, 40, 50 และ 60 นาที
เทา่ กัน จากผลการทดลองการตกตะกอนด้วยไฟฟ้าพบว่าเม่อื นา้ เสียสังเคราะห์มีค่า pH 10 ใช้กระแสไฟฟ้า 4A เป็นเวลา 20 นาที
จะมีประสิทธิภาพในการก้าจัดสแี ละซีโอดีได้ 92.4% และ 96.9% ตามล้าดับ ในขณะทกี่ ารใช้โอโซนทคี่ ่า pH 10 อตั ราการไหลของ
โอโซน 30 มล./นาที เป็นเวลา 60 นาที มีประสทิ ธิภาพในการก้าจดั สแี ละซีโอดีได้ 81.6% และ 77.0% ตามล้าดบั สว่ นคา่ ความขุน่
พบว่าการใช้โอโซนสามารถก้าจัดความขุ่นได้ดีกว่าการตกตะกอนด้วยไฟฟ้า โดยโอโซนมีประสิทธิภาพในการก้าจัดความขุ่นได้ถึง
90.6% แต่การตกตะกอนดว้ ยไฟฟ้ามปี ระสทิ ธภิ าพในการก้าจัดความขุ่นเพียง 39.3% โดยสาเหตุท่ีการตกตะกอนด้วยไฟฟ้าก้าจัด
ค่าความขุ่นได้น้อยเน่ืองจากมีระยะเวลาในการตกตะกอนที่ไม่เพียงพอ เม่ือประเมินค่าใช้จ่ายจากสภาวะท่ีเหมาะสม พบว่าการ
ตกตะกอนด้วยไฟฟา้ มีค่าใชจ้ า่ ย 56.2 บาท/ลบ.ม. สว่ นการใชโ้ อโซนจะมีคา่ ใช้จา่ ยอยทู่ ี่ 31.3 บาท/ลบ.ม.

คา้ ส้าคัญ : การตกตะกอนดว้ ยไฟฟ้า; โอโซน; นา้ เสียอุตสาหกรรมฟอกยอ้ มสังเคราะห;์ สีย้อม Reactive Blue

Abstract

The objective of this study was to compare the treatment efficiency of synthetic textile wastewater
using electrocoagulation and ozone. Electrocoagulation was operated at pH of 7 and 10 with the current
intensity of 2A, 4A and 6 A. While ozone was operated at the same pH value with the flow rate of ozone at
10 mL/min, 20 mL/min and 30 mL/min. The contact time for both systems were 10 min, 20 min, 30 min, 40
min, 50 min and 60 min. From the results showed that the optimum condition of electrocoagulation was pH
10, current intensity of 4A and contact time of 20 min. The removal efficiency of color was 92.4% while COD
96.9%, respectively. In terms of optimum condition for ozone, it was pH 10 with the flow rate of 30 mL/min
and contact time of 60 min. The removal efficiency of color was 81.6% while COD 77.0%, respectively. The
higher turbidity removal efficiency was observed in ozone process, it was 90.6% while electrocoagulation
39.3%, respectively. Based on the insufficiency of setting time during operating the electrocoagulation,
therefore less efficiency of turbidity removal detected. At the optimum conditions of each process, operation
cost of electrocoagulation showed 56.2 bath/m3 while ozone 31.3 bath/m3.

Keywords : Electrocoagulation; Ozone; Synthetic Textile Wastewater; Reactive Blue Dye

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 105 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

บทนา้

อุตสาหกรรมฟอกย้อมเป็นอุตสาหกรรมหน่ึงท่ีมีปริมาณน้าเสียเกิดข้ึนมาก โดยมีองค์ประกอบหลักในน้าเสียคือ
สารอนิ ทรีย์ทม่ี กั มาจากเศษเส้นดา้ ย แป้งต่างๆ ท่ีหลุดมาจากผ้า สีย้อมบางส่วนที่เหลือจากการย้อม และสารเคมีที่ใช้ร่วมด้วยบาง
ชนิด วิธีการบา้ บัดน้าเสยี ในปจั จบุ นั ส่วนใหญใ่ ช้ระบบบา้ บัดน้าเสยี แบบแอกทเิ วจเต็ดสลดั จซ์ ่ึงสามารถบ้าบัดนา้ เสยี ไดด้ ีในระดับหน่งึ
แตย่ ังคงหลงเหลือความสกปรกของสีในนา้ ท่บี ้าบดั ไดอ้ ยู่ การน้าเทคโนโลยที างกายภาพ ทางเคมี หรอื ทางชวี ภาพมาใชใ้ นการบ้าบัด
นา้ เสียประเภทนอ้ี าจยังไมเ่ พียงพอในการกา้ จัดสีที่อยู่ในน้า ยกตัวเช่นการตกตะกอนด้วยสารเคมีท่ีมีการใช้สารส้มเพียงอย่างเดียว
ในการบ้าบัดน้าเสียสามารถก้าจัดสีได้ประมาณ 20% และต้องมีการเติมพอลิเมอร์ลงไปจึงท้าให้ประสิทธิภาพในการก้าจัดสี
เพม่ิ ขน้ึ [1] หากโมเลกุลของสีมีขนาดเลก็ และละลายน้าได้ดีการเกิดตะกอนของสีจะท้าได้ยากข้ึน แต่ในปัจจุบันมีวิธีการท่ีน่าสนใจ
เชน่ เทคโนโลยีเฟนตัน (Fenton) สามารถบา้ บดั นา้ เสยี ทป่ี นเปื้อนสี โดยสารเคมีที่ใช้เป็นสารผสมระหว่างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์
(H2O2) กับเฟอรัสไอออน (Fe2+) ซึ่งท้าปฏิกิริยากันได้เป็นอนุมูลไฮดรอกซิล (OH-) โดยอนุมูลนี้มีความสามารถในการออกซิไดซ์
คอ่ นข้างสูงในสภาวะทเ่ี ปน็ กรด ท้ังนต้ี อ้ งมกี ารควบคุมความเขม้ ข้นของเหล็ก ความเขม้ ขน้ ของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ค่าอุณหภูมิ
ค่าความเป็นกรดด่าง และระยะเวลาในการเกิดปฏิกิริยา หรือการประยุกต์ใช้ปฏิกิริยาโฟโตไลซิส (Photolysis) ที่อาศัยหลักการ
ออกซเิ ดช่ันโดยท่ี H2O2-UV ถูกใช้เป็นตัวออกซิไดส์ วิธีน้ีสามารถบ้าบัดน้าเสียที่มีความเป็นพิษได้ แต่ไม่เหมาะกับน้าเสียที่มีความ
เข้มข้นสูงๆ [2] ส้าหรับวิธีการใช้โอโซน (Ozone) เป็นวิธีท่ีไม่มีการใช้สารเคมี แต่ต้องมีการควบคุม อุณหภูมิ ความดัน และความ
เป็นกรดด่าง ท้าให้ส้ินเปลืองพลังงานไฟฟ้าระหว่างการใช้งาน โอโซนจัดว่าเป็นตัวออกซิไดส์ท่ีรุนแรง สามารถก้าจัดสีได้มากถึง
80% [3] อีกทัง้ ยังสามารถก้าจัด COD ได้สงู ถึง 90% [4] ในขณะทวี่ ิธกี ารตกตะกอนดว้ ยไฟฟ้า (Electrocoagulation) เป็นวิธีที่ไม่
มกี ารใช้สารเคมีในการท้าปฏิกิริยาโดยตรง แต่ใชห้ ลักการกระตุ้นของกระแสไฟฟ้าไปยงั แผน่ อิเลก็ โทรดเพื่อใหม้ กี ารปลอ่ ยประจุบวก
อสิ ระและไปทา้ ปฏกิ ิรยิ ากับสารแขวนลอยท่มี ปี ระจลุ บในน้าได้ สา้ หรับวิธีนี้ตอ้ งมกี ารควบคุมปริมาณกระแสไฟฟ้า ระยะเวลาในการ
ทา้ ปฏกิ ริ ิยา และระยะเวลาในการตกตะกอน พบวา่ วธิ นี มี้ ปี ระสิทธิภาพในการสามารถก้าจดั สีได้มากถึง 90% [5]

ในการวิจยั นม้ี ีวัตถุประสงค์เพื่อศกึ ษาถึงสภาวะทเ่ี หมาะสมของการตกตะกอนดว้ ยไฟฟา้ และสภาวะที่เหมาะสมของการใช้
โอโซนในการบ้าบัดน้าเสียอุตสาหกรรมฟอกย้อมประเภทน้าเสียสังเคราะห์ รวมถึงประมาณการค่าใช้จ่ายในการบ้าบัดน้าเสีย
เพื่อทจี่ ะไดเ้ ปน็ ขอ้ มลู พ้ืนฐานในการปรบั ปรงุ และเพม่ิ ประสิทธิภาพของน้าเสยี อุตสาหกรรมฟอกยอ้ มตอ่ ไป

อุปกรณ์และวิธีการ

การเตรยี มนา้ เสยี สังเคราะห์ และอุปกรณใ์ นการทดลอง
ท้าการเตรียมน้าเสียฟอกย้อมสังเคราะห์จากสารเคมีต่างๆ ให้มีค่าซีโอดีประมาณ 500 มก./ล. และปรับค่า pH ให้เป็น 7

หรือ 10 ก่อนน้าไปทดลอง น้าเสียฟอกยอ้ มสังเคราะหส์ ามารถเตรียมได้ดังตารางที่ 1 และคุณลักษณะของน้าเสียฟอกย้อมสังเคราะห์ที่
เตรียมได้แสดงดังตารางท่ี 2

ตารางที่ 1 สารเคมที ่ใี ชใ้ นการเตรยี มน้าเสียฟอกย้อมสงั เคราะห์

สารเคมีทใี่ ช้ ความเขม้ ขน้

Reactive Blue Dye 100 มก./ล.

Starch 500 มก./ล.

Na2CO3 200 มก./ล.

NaHCO3 200 มก./ล.

NaCl 300 มก./ล.

NaOH 100 มก./ล.

H2SO4 60 มก./ล.

ตารางท่ี 2 คณุ ลักษณะของน้าเสยี ฟอกย้อมสงั เคราะห์ทเี่ ตรียมได้

คณุ ลักษณะ ความเขม้ ขน้

ค่าพีเอช (pH) 7 หรือ 10

คา่ ซีโอดี (COD) 500-600 มก./ล.

ค่าสี (Color) 21-33 มก./ล.

ค่าความขนุ่ (Turbidity) 15-75 NTU

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 106 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไ ทย

  

เครื่องมือที่ใช้ในการทดลองการตกตะกอนด้วยไฟฟ้าประกอบด้วยเคร่ืองก้าเนิดไฟฟ้ากระแสตรงต่อเข้ากับขั้วไฟฟ้า
(Electrode) ชนิดแผน่ เหล็ก ภายในถังปฏกิ ริ ิยาขนาด 9 ลติ ร ทา้ การกวนน้าเสียด้วยเครื่องกวนแม่เหล็กไฟฟ้า แสดงดังรูปที่ 1 (ก) ส่วน
การทดลองโดยการใชโ้ อโซนประกอบดว้ ยเคร่ืองผลิตโอโซนขนาด 7 ก./ชม. ท่ีปล่อยแก๊สโอโซนลงในถังปฏิกิริยาขนาด 9 ลิตร และกวน
น้าเสียดว้ ยเคร่ืองกวนแม่เหล็กไฟฟา้ แสดงดงั รูปที่ 1 (ข) สา้ หรับการตกตะกอนดว้ ยไฟฟ้ามีสภาวะที่ท้าการศึกษา ได้แก่ ค่าความเป็น
กรด-ด่างเริ่มต้นของนา้ เสยี (pH) ที่ 7 และ 10 และปริมาณกระแสไฟฟ้าท่ี 2, 4 และ 6 แอมแปร์ ตามล้าดับ ส้าหรับการใช้โอโซน
(Ozone) มีสภาวะทท่ี า้ การศึกษา ไดแ้ ก่ คา่ ความเป็นกรด-ดา่ งเริ่มตน้ ของนา้ เสีย (pH) ท่ี 7 และ 10 และอัตราการไหลของโอโซน
ที่ 10, 20 และ 30 มล./นาที โดยมีระยะเวลาในการท้าปฏิกริ ิยาของทัง้ สองระบบท่ี 10, 20, 30, 40, 50 และ 60 นาทเี ทา่ กนั

พารามิเตอร์ท่ีท้าการตรวจวิเคราะห์ ได้แก่ (1) pH ตรวจวิเคราะห์ด้วย pH Meter รุ่น pH Seven2GoTM (2) สี ตรวจ
วิเคราะห์ด้วยเคร่ือง Spectrophotometer รุ่นDR6000 ที่ความยาวคลื่น 593 นาโนเมตร (3) ค่าซีโอดี ตรวจวิเคราะห์ด้วยวิธีรีฟลักซ์
แบบปิด แบบเทียบสี [6] และ (4) ความขุน่ ตรวจวดั ดว้ ยเครือ่ ง Turbidity Meter รนุ่ TB 210 IR

(ก) การตกตะกอนด้วยไฟฟ้า (ข) การใช้โอโซน

รูปท่ี 1 อุปกรณก์ ารทดลอง

การประเมนิ คา่ ใช้จา่ ยในการบา้ บัด (Operation Cost)
การตกตะกอนดว้ ยไฟฟา้
จาก Kobya M. และ Demirbas E. [7] ตามสมการ (1) ส้าหรบั การตกตะกอนด้วยไฟฟ้า

(1)

(kg/m3) โดยที่ OC (บาท/ลบ.ม.) คือ ค่าใช้จ่ายในการบ้าบัด, Cenergy (kWh/m3) คือ ปริมาณของพลังงานท่ีถูกใช้ไป, Celectrode
คือ ปริมาณอิเล็กโทรดท่ีถูกใช้ไป, CostpH คือ ค่าใช้จ่ายในการปรับ pH ของน้าเสีย (บาท/ลบ.ม.),  คือ ค่าไฟฟ้าต่อ
หน่วย (บาท/kWh) (2.35 บาท/kWh) [8] และ  คือ ราคาอิเล็กโทรดท่ีใช้ (เหล็ก) (บาท/kg) (23 บาท/kg) [9] ซ่ึงปริมาณ
พลงั งาน (Energy Consumption) หาจากสมการ (2) และปริมาณอิเลก็ โทรด (Electrode Consumptions) หาจากสมการ (3)

(2)

(3)

โดยท่ี U คือ ศักย์ไฟฟ้า (volt), I คือ กระแสไฟฟ้า (A), tEC คือ เวลาในการท้าปฏิกิริยา (วินาที), v คือ ปริมาตรของน้า
เสียในถังปฏิกิริยา (m3), Mw คือ มวลโมเลกุลของเหล็ก (Fe) คือ 55.84 g/mole, z คือ จ้านวนอิเล็กตรอนในปฏิกิริยา
Oxidation/Reduction (z = 2) และ F คอื Faraday’s constant (96,487 C/mole)
การใชโ้ อโซน

สามารถค้านวณค่าใชจ้ า่ ยในการบ้าบดั ไดต้ ามสมการ (4)

(4)
โดยที่ OC (บาท/ลบ.ม.) คือ ค่าใช้จา่ ยในการบ้าบัด,  คือ ค่าไฟฟ้าต่อหน่วย (บาท/kWh) (2.35 บาท/kWh) [8], P คือ
พลังงานท่ีปลอ่ ยเขา้ ไปของเครื่องโอโซน (kW), t คือ เวลาในการท้างาน (ช่ัวโมง), v คือ ปริมาตรของน้าเสีย (ลบ.ม.) และ CostpH
คอื ค่าใชจ้ า่ ยในการปรบั pH ของน้าเสยี (บาท/ลบ.ม.)

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 107 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

ผลการทดลองและวจิ ารณ์

การบา้ บัดความขุน่
จากรูปที่ 2 แสดงลักษณะน้าเสียสังเคราะห์ก่อนและหลังการบ้าบัดโดยใช้การตกตะกอนด้วยไฟฟ้าและการใช้โอโซน

พบว่าน้าเสียสังเคราะห์เมื่อท้าการบ้าบัดด้วยการตกตะกอนด้วยไฟฟ้า ความเข้มสีของน้าจะมีการเปล่ียนแปลงไปอย่างเห็นได้ชัด
และจะมีตะกอนเกดิ ขึ้นในรปู ตะกอนท่จี มตัวได้และตะกอนท่ีลอยอยู่บนผิวนา้ แสดงดงั รปู ที่ 2 (ก )เน่ืองจากเมือ่ ใชเ้ หลก็ เป็นข้ัวไฟฟ้า
จะท้าให้ขั้วแอโนดมีไอออนของเหล็ก (Fe2+) ละลายออกมาในน้าเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันเกิดการจับรวมตัวกันกับอนุภาคที่
ปนเปือ้ นในน้าท่มี ีประจุตรงขา้ มจนกลายเป็นตะกอนและแยกออกได้ ส่วนที่ข้ัวแคโทดเกิดปฏิกิริยารีดักชันเป็นแก๊สไฮโดรเจน (H2)
ซ่ึงจะพาตะกอนลอยข้ึนสผู่ ิวน้าท้าให้กา้ จัดออกไดง้ า่ ย [10]

ก่อนบ้าบดั หลังบา้ บัด กอ่ นบ้าบดั หลังบา้ บัด

(ก) การตกตะกอนดว้ ยไฟฟา้ (ข) การใชโ้ อโซน

รปู ท่ี 2 นา้ เสียสังเคราะห์กอ่ นและหลงั การบ้าบดั โดยการตกตะกอนดว้ ยไฟฟา้ และการใชโ้ อโซน

จากรปู ท่ี 3 ส้าหรับการตกตะกอนด้วยไฟฟา้ เมื่อกระแสไฟฟา้ เพ่ิมขึ้นจาก 2, 4 และ 6 แอมแปร์ ความขุน่ มีแนวโนม้ ลดลง
เร่ือยๆ เนอ่ื งจากปรมิ าณกระแสไฟฟา้ มีความส้าคัญตอ่ การควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาในกระบวนการตกตะกอนด้วยไฟฟ้า โดย
ปรมิ าณกระแสไฟฟา้ จะเปน็ ตวั ก้าหนดปรมิ าณสารสร้างตะกอนและขนาดของฟล็อกทผี่ ลติ ได้ เม่อื ปรมิ าณกระแสไฟฟ้าเพม่ิ ขึน้ จะท้า
ให้ไอออนเหล็กละลายออกมาได้มาก สามารถจับตัวกับท่ีอนุภาคปนเป้ือนในน้าเสียเกิดเป็นตะกอนได้มากขึ้น [11] ท่ีน้าเสีย
สังเคราะห์ pH 7 ความขุ่นมีค่าสูงขึ้นในช่วง 10-20 นาทีแรก หลังจากน้ันความขุ่นเริ่มลดลงเม่ือระยะเวลาในการท้าปฏิกิริยาเพ่ิม
มากข้ึน เม่ือใช้น้าเสียสังเคราะห์ที่ pH 10 ความขุ่นมีค่าสูงข้ึนในเวลา 10-30 นาทีแรก และเม่ือเวลาเพ่ิมขึ้นความขุ่นมีแนวโน้ม
ลดลงเช่นเดียวกัน ดังรูปที่ 3 (ก) โดยน้าเสียสังเคราะห์ที่ pH 7 มีประสิทธิภาพในการบ้าบัดความขุ่นได้สูงสุด 39.3% เม่ือใช้
กระแสไฟฟ้า 6A ท่ีเวลา 50 นาที กรณีน้าเสียสังเคราะห์ที่ pH 10 มีประสิทธิภาพในการบ้าบัดความขุ่นได้สูงสุด 19.3% เมื่อใช้
กระแสไฟฟา้ 6A ทเี่ วลา 60 นาที ท้ังนี้อาจเนื่องมาจากเวลาที่ใช้ในการตกตะกอนไม่เพียงพอ ความขุ่นจึงลดลงได้น้อย โดยน้าเสีย
สงั เคราะหท์ ี่ pH 7 บา้ บัดความขนุ่ ได้ดกี ว่าท่ี pH 10 ซึ่งสอดคล้องกับการศึกษาของ Rahmani AR. PhD. [12] ทพ่ี บว่าการใช้เหล็ก
เป็นอเิ ลก็ โทรดจะมปี ระสทิ ธภิ าพในการกา้ จัดความขนุ่ ไดด้ เี มอื่ pH เป็นกลางหรอื เบสออ่ น

กรณีทใ่ี ชโ้ อโซนบา้ บดั น้าเสยี ปริมาณตะกอนทเ่ี กิดข้ึนมีน้อยกว่าเม่ือเทียบกับการตกตะกอนด้วยไฟฟ้า ดังรูปที่ 2 (ข) ค่า
ความขนุ่ สามารถลดลงได้อยา่ งรวดเร็วภายใน 10 นาที และเมอ่ื ระยะเวลาในการทา้ ปฏกิ ิริยานานข้ึนความขุ่นมีแนวโน้มลดลงอย่าง
ชา้ ๆ จนมีคา่ ค่อนข้างคงที่ แสดงดงั รปู ที่ 3 (ข) กรณที ท่ี า้ การทดลองท่ี pH 7 อตั ราการไหลของโอโซน 10 มล./นาที ท่ีเวลา 10 นาที
คดิ เป็นความเข้มข้นโอโซน 0.065 มก./ล. โอโซนมปี ระสทิ ธิภาพในการบ้าบดั ความขุน่ ไดส้ ูงสุด 90.6% และเมอื่ ท้าการทดลองท่ี pH
10 อัตราการไหลของโอโซน 30 มล./นาที ท่ีเวลา 60 นาที คิดเป็นความเข้มข้นของโอโซน 1.17 มก./ล. มีประสิทธิภาพในการ
บ้าบัดความขุ่นได้สูงสุด 68.2% ซึ่งน้าเสียสังเคราะห์ท่ี pH 7 บ้าบัดความขุ่นได้ดีกว่าที่ pH 10 ซ่ึงสอดคล้องกับกูนูรหายาม ยามิรู
เดง็ และคณะ [13] ทท่ี า้ การทดลองพบวา่ ที่ pH 7 โอโซนจะมีประสิทธภิ าพในการก้าจดั ของแข็งแขวนลอยไดด้ ี โดยกูนูรหายาม ยา
มริ ูเด็ง และคณะ [13] อา้ งจาก ธารกมล ถาวรพานชิ [14] ว่าโอโซนจะเข้าไปท้าปฏิกิริยากับอนุภาคสารแขวนลอย ท้าให้อนุภาคมี
ขนาดทีเ่ ล็กลงและกลายเปน็ ส่วนทล่ี ะลายน้าได้ จากทฤษฎีดงั กลา่ วโอโซนจงึ บา้ บัดความขุน่ ได้ และสอดคลอ้ งกบั ผลการทดลองท่วี า่
การใช้โอโซนสามารถบา้ บัดความขนุ่ ได้ดีกว่าการตกตะกอนด้วยไฟฟา้

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 108 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไ ทย

  

pH 7 pH 7

pH 10 pH 10

(ก) การตกตะกอนด้วยไฟฟา้ (ข) การใชโ้ อโซน

รปู ท่ี 3 คา่ ความขุ่นเม่ือบ้าบดั โดยกระบวนการตกตะกอนดว้ ยไฟฟา้ และการใช้โอโซน

ประสิทธิภาพในการบ้าบดั สี
สา้ หรับกระบวนการตกตะกอนด้วยไฟฟ้าพบว่าที่ pH เริ่มต้นของน้าเสียที่ 7 และ 10 มีค่าประสิทธิภาพในการบ้าบัดสีที่

ไมแ่ ตกต่างกัน จากรูปท่ี 4 (ก) พบว่าเมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มข้ึนความเข้มสีมีแนวโน้มลดลงมากข้ึนและเริ่มคงท่ีเมื่อเวลาผ่านไปนาน
30 นาที โดยน้าเสียสังเคราะห์ที่ pH 7 เม่ือใช้กระแสไฟฟ้า 2, 4 และ 6 แอมแปร์ จะมีประสิทธิภาพในการบ้าบัดสีได้ 90.2%,
90.8% และ 90.6% ที่เวลา 60, 30 และ 30 นาที ตามล้าดับ และน้าเสียสังเคราะห์ท่ี pH 10 จะมีประสิทธิภาพในบ้าบัดสีได้
91.3%, 92.4% และ 92.2% ท่เี วลา 60, 20 และ 20 นาที ตามลา้ ดบั

การเพิ่มขนึ้ ของกระแสไฟฟ้านน้ั จะท้าใหเ้ กิดสารรวมตะกอน Fe(OH)3 มผี ลให้ประสิทธิภาพการบา้ บดั เพมิ่ ข้ึนและสามารถ
บา้ บดั ได้เรว็ ข้นึ และทค่ี ่า pH มากกวา่ 7 เป็น pH ท่เี หมาะสมต่อการเกิดสารรวมตะกอน (Fe(OH)3) เน่อื งจากไฮดรอกไซดไ์ อออนท่ี
เกิดจากข้วั แคโทดจะท้าปฏิกิริยากับ Fe2+(aq) หรือ Fe3+(aq) เกิดเป็น Fe(OH)2(s) หรือ Fe(OH)3(s) [15] น้าเสียสังเคราะห์ท่ี pH
10 จึงบ้าบดั สไี ดด้ ีกว่า pH 7 โดยใชเ้ วลาในการบ้าบัดน้อยกว่าที่กระแสไฟฟ้าเดียวกัน เมื่อใช้โอโซนในการบ้าบัดน้าเสียสังเคราะห์
จากรูปท่ี 4 (ข) พบว่าเมื่ออัตราการไหลของโอโซนเพม่ิ ข้ึนความเขม้ สขี องน้าทิ้งจะลดลงได้มากขนึ้ ซ่งึ น้าเสยี สังเคราะห์ท่ี pH 7 เม่ือ
อตั ราการไหลของโอโซนเป็น 10, 20 และ 30 มล./นาที มปี ระสิทธภิ าพในการบ้าบัดสีได้ 82.7%, 81.1% และ 80.7% ท่ีเวลา 50,
30 และ 40 นาที ตามล้าดับ เม่ือน้าเสียสังเคราะห์ที่ pH 10 และอัตราการไหลของโอโซนเป็น 10, 20 และ 30 มล./นาที มี
ประสิทธิภาพในการบา้ บดั สไี ด้ 64.7%, 69.3% และ 81.6% ตามล้าดับ ที่ระยะเวลา 60 นาทีเท่ากัน ซึ่งน้าเสียสังเคราะห์ท่ี pH 7
สามารถบ้าบัดสีได้ดีกว่า pH 10 โดยผลลัพธ์น้ีได้สอดคล้องกับทฤษฎีการถ่ายโอนมวลเม่ือความเข้มข้นของโอโซนในสารละลาย
เพ่ิมขึ้นจากการเพิ่มขึ้นของอัตราการไหลของโอโซน จะท้าให้มีแรงผลักดันโอโซนให้ไปยังสารละลายสีย้อมเพ่ิมขึ้น ท้าให้เกิดการ
ออกซิเดชันของสีย้อมเพิ่มขึ้น ความเข้มของสีที่ได้จึงลดลง [3] จะเห็นว่าการตกตะกอนด้วยไฟฟ้าสามารถบ้าบัดสีได้ดีกว่าโอโซน
โดยสามารถลดสีลงไดส้ ูงสุด 92.4% ในขณะที่โอโซนนัน้ ลดสีไดส้ งู สุดเพียง 82.7%

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 109 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย pH 7

 

pH 7

pH 10 pH 10

(ก) การตกตะกอนดว้ ยไฟฟ้า (ข) การใชโ้ อโซน

รูปท่ี 4 ประสทิ ธภิ าพการบา้ บดั สเี มอ่ื บ้าบัดโดยการตกตะกอนดว้ ยไฟฟา้ และการใช้โอโซน

ประสทิ ธภิ าพในการบา้ บดั ซีโอดี (COD)
จากรูปที่ 5 (ก) การบ้าบัดโดยการตกตะกอนด้วยไฟฟ้า พบว่ากระแสไฟฟ้าที่เพิ่มข้ึนจะท้าให้ประสิทธิภาพในการบ้าบัด

COD เพม่ิ ข้ึน โดยนา้ เสยี สงั เคราะหท์ ่ี pH 7 เมอื่ ใชก้ ระแสไฟฟา้ 2, 4 และ 6 แอมแปร์ มีประสิทธิภาพในการบ้าบัด COD ได้สูงสุด
98.2%, 94.1% และ 97.2% ท่เี วลา 50, 20 และ 50 นาที ตามล้าดบั และนา้ เสยี สังเคราะห์ที่ pH 10 มีประสทิ ธิภาพในการบ้าบัด
COD ได้ 97.1%, 96.9% และ 99.6% ท่ีเวลา 30, 20 และ 60 นาที ตามล้าดับ ซ่ึงค่า pH มีผลต่อปริมาณการละลายของเหล็ก ที่
ค่า pH มคี า่ สูงปรมิ าณการละลายของเหล็กมีมาก และลดต่้าลงเมื่อค่า pH มีค่าน้อย ปริมาณของเหล็กที่ละลายออกมาจะมีผลต่อ
การก้าจัดสีและ COD [15] โดยไอออนของเหล็กท่ีละลายออกมาจากขั้วแอโนดจะท้าปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ไอออนท่ีขั้วแคโทด
เกิดเป็นสารประกอบไฮดรอกไซด์ท่ีไม่ละลายน้า และมีสมบัติในการดูดซับอนุภาคที่ปนเปื้อนในน้าได้ [10] ด้วยเหตุนี้น้าเสีย
สังเคราะห์ท่ี pH 10 จึงบา้ บดั COD ได้ดีกว่า

pH 7 pH 7

pH 10 pH 10

(ก) กระบวนการตกตะกอนดว้ ยไฟฟา้ (ข) การใชโ้ อโซน

รปู ที่ 5 ประสทิ ธภิ าพการบา้ บดั ซโี อดีโดยการตกตะกอนดว้ ยไฟฟ้า และการใช้โอโซน

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 110 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไ ทย

  

ในขณะท่ีการใชโ้ อโซนน้นั จากรปู ท่ี 5 (ข) เมอ่ื อตั ราการไหลของโอโซนเพ่มิ ขึน้ คา่ COD มีแนวโน้มลดลง ซ่ึงสอดคล้องกับ
กูนูรหายาม ยามิรูเด็ง และคณะ [13] ที่ได้อ้างจาก สุเมธ (2541) [16] ว่าประสิทธิภาพการบ้าบัด COD จะเพิ่มมากข้ึนตามอัตรา
การเพม่ิ ปริมาณโอโซนทใี่ ห้ แต่หากเพม่ิ ปรมิ าณโอโซนมากจนเกินไปจะท้าให้ประสิทธิภาพการบ้าบัดมีค่าการเพิ่มขึ้นที่คงที่ โดยน้า
เสียสังเคราะห์ท่ี pH 7 เม่ืออัตราการไหลของโอโซนเป็น 10, 20 และ 30 มล./นาที พบว่ามีประสิทธิภาพในการบ้าบัด COD ได้
สูงสุดเป็น 93.6%, 94.4% และ 97.5% ท่ีเวลา 20, 50 และ 40 นาที ตามล้าดับ และน้าเสียสังเคราะห์ที่ pH 10 มีประสิทธิภาพ
ในการบ้าบดั COD ได้สูงสดุ เปน็ 90.7%, 97.8% และ 86.5% ทีเ่ วลา 60 20 และ 40 นาที ตามลา้ ดับ ซง่ึ การตกตะกอนด้วยไฟฟ้า
สามารถบ้าบดั COD ไดด้ กี ว่าการใชโ้ อโซน
การประเมินค่าใชจ้ ่าย

จากรูปท่ี 6 แสดงค่าใช้จ่ายในการบ้าบัดของการตกตะกอนด้วยไฟฟ้าและการใช้โอโซน พบว่าการตกตะกอนด้วยไฟฟ้า
และการใชโ้ อโซนท่ีใชใ้ นการบ้าบัดน้าเสยี นัน้ มีสภาวะท่เี หมาะสมในการบา้ บัดทแ่ี ตกต่างกัน หากใช้การตกตะกอนด้วยไฟฟ้า พบว่า
สภาวะที่เหมาะสมเมื่อน้าเสียสังเคราะห์มีค่า pH 7 จะต้องใช้กระแสไฟฟ้า 2 A ท่ีเวลา 60 นาที คิดเป็นค่าใช้จ่ายเท่ากับ 108.3
บาท/ลบ.ม. และเมื่อน้าเสียสังเคราะห์มี pH 10 จะต้องใช้กระแสไฟฟ้า 4 A ที่เวลา 20 นาที คิดเป็นค่าใช้จ่ายเท่ากับ 56.2 บาท/
ลบ.ม. เมอ่ื เปรียบเทียบประสทิ ธิภาพและค่าใชจ้ ่ายในการบ้าบดั พบว่า pH ท่ี 10 ใช้กระแสไฟฟ้า 4 A นาน 20 นาที เป็นสภาวะที่
เหมาะสมที่สุด ซ่ึงท่ีสภาวะดังกล่าวให้ประสิทธิภาพในการบ้าบัดท่ีดี ใช้เวลาน้อยกว่า และมีค่าใช้จ่ายในการบ้าบัดท่ีต่้ากว่า
เนื่องจากน้าเสียที่ pH 10 น้ันเป็นค่าท่ีใกล้เคียงกับค่า pH ของน้าเสียจริง จึงไม่จ้าเป็นต้องมีการน้าค่าใช้จ่ายในการปรับ pH มา
ค้านวณด้วย ในขณะท่ีค่า pH 7 นั้นจะใช้เวลาในการก้าจัดสีมากเกินไป และมีค่าใช้จ่ายในการบ้าบัดท่ีสูงกว่า เนื่องจากต้องมีการ
ปรบั pH จาก 10 มาเป็น 7 จึงมีการน้าค่าใช้จ่ายในการปรับ pH มาค้านวณด้วย โดยค่าใช้จ่ายในการบ้าบัดของวิธีการตกตะกอน
ดว้ ยไฟฟ้าน้นั จะเพิม่ ข้ึนเม่อื ใช้กระแสไฟฟา้ และเวลาเพ่ิมขน้ึ

กรณีท่ีมีการใช้โอโซนในการบ้าบัดน้าเสีย สภาวะท่ีเหมาะสมคือท่ี pH 7 ท่ีอัตราการไหลโอโซน 20 มล./นาที นาน 30
นาที คิดเป็นค่าใช้จ่ายเท่ากับ 72.7 บาท/ลบ.ม. และเม่ือน้าเสียสังเคราะห์ท่ี pH 10 คือที่อัตราการไหลของโอโซน 30 มล./นาที
นาน 60 นาที คิดเป็นค่าใช้จ่ายเท่ากับ 31.3 บาท/ลบ.ม. เมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการบ้าบัดในแต่ละสภาวะ สภาวะท่ี
เหมาะสมของการใช้โอโซนคือน้าเสียสังเคราะห์ท่ี pH 7 ใช้อัตราการไหลของโอโซน 20 มล./นาที นาน 30 นาที เนื่องจากใช้
ระยะเวลาในการบ้าบัดน้าเสยี ท่ีนอ้ ยกว่า และมปี ระสทิ ธิภาพในการกา้ จดั สี ความขุน่ และ COD ทดี่ ีกวา่ แตท่ ่ี pH 7 จะมีคา่ ใช้จ่ายท่ี
สูงกว่า pH 10 เป็น 2 เท่าเนื่องจากต้องมีการปรับค่า pH เร่ิมต้นของน้าเสียจาก 10 เป็น 7 ก่อนการบ้าบัด ในขณะที่น้าเสีย
สังเคราะห์ที่ pH 10 นัน้ ไมจ่ า้ เป็นต้องมีการปรับค่า pH ก่อนการบ้าบัด ท้าให้ค่าใช้จ่ายในการบ้าบัดต้่ากว่า โดยมีประสิทธิภาพใน
การก้าจัดความขุ่น และสีได้ในระดับใกล้เคียงกับท่ี pH 7 และมีประสิทธิภาพในการก้าจัด COD ได้ ดังน้ันเมื่อเปรียบเทียบทั้ง
ประสทิ ธิภาพและค่าใช้จ่ายในการบ้าบัดแล้ว การใช้โอโซนเมื่อน้าเสียสังเคราะห์ท่ี pH 10 อัตราการไหลของโอโซน 30 มล./นาที
นาน 60 นาที จงึ เปน็ สภาวะที่เหมาะสมในการเดนิ ระบบ

ทั้งนี้การตกตะกอนด้วยไฟฟ้าและการใช้โอโซนเป็นวิธีการท่ีสามารถน้ามาใช้บ้าบัดน้าเสียฟอกย้อมได้ท้ังสองวิธี เม่ือ
เปรียบเทียบถึงประสิทธิภาพในการบ้าบัดและค่าใช้จ่ายในการบ้าบัด การใช้โอโซนนับว่าเป็นทางเลือกท่ีดีกว่าการตกตะกอนด้วย
ไฟฟา้ เพราะสามารถใหค้ ่าประสทิ ธภิ าพในการบา้ บัดในภาพรวมได้ดกี วา่ มีตะกอนที่เกดิ ขนึ้ นอ้ ยกว่า และมีค่าใช้จา่ ยในการบ้าบัดที่
ถกู กว่า

(ก) การตกตะกอนดว้ ยไฟฟา้ (ข) การใช้โอโซน

รปู ที่ 6 คา่ ใช้จา่ ยในการบา้ บดั สขี องน้าเสยี ฟอกยอ้ มสังเคราะห์ในสภาวะทเ่ี หมาะสมของ pH 7 และ pH 10

สรปุ

1. การตกตะกอนด้วยไฟฟ้าและการใช้โอโซนสามารถใช้บ้าบัดน้าเสียฟอกย้อมสังเคราะห์ได้ โดยโอโซนสามารถก้าจัด
ความขุ่นไดด้ ีกวา่ การตกตะกอนดว้ ยไฟฟา้ เนื่องจากโอโซนนั้นจะเขา้ ไปท้าปฏิกิรยิ ากับอนภุ าคสารแขวนลอยท้าให้อนุภาคมีขนาดท่ี
เล็กลงและกลายเปน็ ส่วนที่ละลายน้าได้ ความขนุ่ ในน้าจึงลดลงไดด้ ี

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 111 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

2. สภาวะทเี่ หมาะสมของการตกตะกอนดว้ ยไฟฟ้า คือ นา้ เสียสังเคราะห์มีค่า pH 10 ใชก้ ระแสไฟฟ้า 4A ที่เวลา 20 นาที
จะมีประสิทธิภาพในการก้าจัดสีและซีโอดีได้ 92.4% และ 96.9% ตามล้าดับ และประเมินค่าใช้จ่ายท่ีใช้ในการบ้าบัดได้เท่ากับ
56.2 บาท/ลบ.ม.

3. สภาวะที่เหมาะสมของการใช้โอโซน คือ น้าเสียสังเคราะห์มีค่า pH 10 ใช้อัตราการไหลของโอโซน 30 มล./นาที ที่
เวลา 60 นาที จะมีประสิทธิภาพในการก้าจัดสีและซีโอดีได้ 81.6% และ 77.0% ตามล้าดับ และประเมินค่าใช้จ่ายที่ใช้ในการ
บ้าบดั ไดเ้ ท่ากบั 31.3 บาท/ลบ.ม.

4. การตกตะกอนด้วยไฟฟ้าและการใช้โอโซนเป็นวิธีการที่สามารถน้ามาใช้บ้าบัดน้าเสียฟอกย้อมได้ทั้งสองวิธี เมื่อ
เปรียบเทียบถึงประสิทธิภาพในการบ้าบัดและค่าใช้จ่ายในการบ้าบัด การใช้โอโซนนับว่าเป็นทางเลือกที่ดีกว่าการตกตะกอนด้วย
ไฟฟ้า เพราะสามารถใหค้ า่ ประสิทธภิ าพในการบา้ บดั ในภาพรวมได้ดีกว่า มตี ะกอนทเ่ี กิดข้นึ นอ้ ยกวา่ และมีคา่ ใชจ้ า่ ยในการบ้าบัดที่
ถูกกว่า

เอกสารอา้ งอิง

[1] Duk Jong Joo, Won Sik Shin, Jeong-Hak Choi, et. al. 2007. Decolorization of reactive dyes using inorganic
coagulants and synthetic polymer. Dyes and Pigments, 73, 59-64.

[2] กรมโรงงานอุตสาหกรรม. 2556. คู่มือแนวทางการจัดการสีน้าทิ้งของโรงงานฟอกย้อมสิ่งทอ. ศูนย์บริการวิชาการแห่ง
จฬุ าลงกรณ์มหาวิทยาลัย; กรงุ เทพฯ.

[3] Turhan, K., Durukan, I., Ozturkcan, S. A., and Turgut, Z. 2012. Decolorization of textile basic dye in
aqueous solution by ozone. Dyes and Pigments, 92, 897-901.

[4] Preethi, V., Parama Kalyani, K. S., Iyappan, K., Srinivasakannan, C., Balasubramaniam, N., and Vedaraman,
N. 2009. Ozonation of tannery effluent for removal of cod and color. Journal of Hazardous Materials,
166, 150-154.

[5] Daneshvar, N., Ashassi Sorkhabi, H. and Kasiri, M. B. 2004. Decolorization of dye solution containing Acid
Red 14 by electrocoagulation with a comparative investigation of different electrode connections.
Journal of Hazardous Materials, 112, 55-62.

[6] APHA, AWWA, WEF. 2012. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 22nd ed.
Washington, DC: APHA.

[7] Kobya, M., and Demirbas, E. 2015. Evaluations of operating parameters on treatment of can
manufacturing wastewater by electrocoagulation. Journal of Water Process Engineering, 8, 64-74.

[8] การไฟฟา้ สว่ นภูมภิ าค. 2019. อัตราค่าไฟฟ้า (ออนไลน)์ .
http://peane2.pea.co.th/kalasin/ckfinder/userfiles/files/kls/electricity_rate_11_58.pdf (2562, กนั ยายน 11)

[9] วนั สต๊อกโฮม. 2019. เหลก็ แผน่ ดา้ (ออนไลน์). https://www.onestockhome.com/th/products/79883020/steel-
sheet-4x8-ft-ss400_steel (2562, กันยายน 11)

[10] ศุภมาส ด่านวทิ ยากลุ . 2557. การตกตะกอนด้วยไฟฟ้ากบั การบา้ บัดนา้ เสีย. หนว่ ยวจิ ยั ด้านสง่ิ แวดลอ้ ม ศนู ย์เทคโนโลยี
โลหะและวสั ดแุ ห่งชาต,ิ เมษายน - มถิ ุนายน 2557.

[11] Joseph T Nwabanne and Christopher C Obi. 2017. Abattoir wastewater treatment by electrocoagulation
using iron electrodes. Der Chemica Sinica, 8, 254-260.

[12] Rahmani AR. PhD. 2008. Removal of water turbidity by the electrocoagulation method. J Res Health Sci,
8, 18-24.

[13] กูนูรหายาม ยามิรูเด็ง, ภทรธร เอ้ือกฤดาธิการ, อุดมผล พืชน์ไพบูลย์ และพนาลี ชีวกิดาการ. 2551. การบ้าบัดน้าเสีย
เบ้ืองต้นจากโรงงานสกดั นา้ มนั ปาล์มโดยโอโซเนชัน. การประชุมวิชาการทางวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์
ครง้ั ท่ี 6, 8-9 พฤษภาคม 2551

[14] ธารกมล ถาวรพานิช. 2543. ผลของโอโซนท่ีมีต่อการปรับปรุงคุณภาพน้าทิ้งจากโรงงานกระดาษ. วิทยานิพนธ์วิศวกรรม
ศาสตรมหาบณั ฑติ สาขาวศิ วกรรมส่ิงแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยเกษตรศาสตร.์

[15] พลกฤษณ์ จิตร์โต, ธิญาดา ชัยกระทาง และวรนันต์ นาคบรรพต. 2559. การบ้าบัดน้าเสียสีย้อมไหมโดยกระบวนการ
ตกตะกอนด้วยไฟฟา้ . วารสารหนว่ ยวิจัยวทิ ยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสง่ิ แวดลอ้ มเพอื่ การเรียนรู้, 7 (2).

[16] สุเมธ ชวเดช. 2541. รายงานฉบบั สมบูรณ์ เรอื่ ง การพฒั นากระบวนการออกซเิ ดชันโอโซนสา้ หรบั การบา้ บัดน้าเสยี วทิ ยาลยั
ปโิ ตรเลยี มและปิโตรเคมี จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลยั . กรงุ เทพฯ. 44.

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 112 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

019

การกาจัดไนโตรเจนดว้ ยกระบวนการไนตริเตชันและอนามอ็ กซ์
ในระบบบงึ ประดษิ ฐ์

Nitrogen Removal by Nitritation and Anammox
Processes in Constructed Wetlands System

ทศพล แท่นทรพั ย์1 ศุวศา กานตวนิชกรู 2 กรรณกิ าร์ สัจจาพันธ3์ และ พงศ์ศักด์ิ หนพู ันธ์4
Thodsapon Thaensub1 Suwasa Kantawanichku2 Kannika Sajjaphan3 and Pongsak Noophan4*
1*นสิ ิตบณั ฑติ ศกึ ษา ; 2รองศาสตราจารย์ ภาควชิ าวศิ วกรรมสิ่งแวดลอ้ ม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เชยี งใหม่ เชียงใหม่
3รองศาสตราจารย์ ภาควชิ าวิศวกรรมสิ่งแวดลอ้ ม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร์ กรงุ เทพฯ 10900

โทรศัพท์ : 082-2466604, E-mail : [email protected]

บทคดั ยอ่

งานวิจัยนเ้ี ปน็ การศกึ ษาถงึ กระบวนการไนตรเิ ตชันและอนามอ็ กซ์ (Nitritation and anammox) ในระบบบงึ ประดษิ ฐ์แบบ
การไหลใต้ผวิ ในแนวดิ่ง (Vertical flow wetlands system) โดยการสร้างสภาวะแวดล้อมให้เหมาะสมเพ่ือเพิ่มประสิทธิภาพการ
ก้าจัดไนโตรเจนภายในระบบ แบง่ การทดลองเป็น สอง ระยะ การทดลองระยะแรก คอื การศกึ ษาความแตกต่างของความลึกช้ันน้า
อิ่มตัวที่ 40, 50 และ 55 ซม. ใช้ความเข้มข้นแอมโมเนียม 100 มล. ไนโตรเจน/ล. และเวลาเก็บกัก 5 วัน ช่วงแรกพบว่าความ
เขม้ ข้นของแอมโมเนียมส่งผลต่อการยับย้ังการเจริญเติบโตของพืช หลังจากท้าการทดลอง 3 เดือน พบว่าประสิทธิภาพการก้าจัด
แอมโมเนยี มของชั้นความลกึ น้าที่ 40, 50 และ 55 ซม. (40.39%, 34.62% และ 35.72 % ตามลา้ ดับ) แตท่ ั้งสามระดับความลึกไม่
พบความแตกตา่ งของการเกิดปริมาณไนไตรต์ จึงปรับเข้าสู่การทดลองระยะท่ีสอง โดยการแบ่งการทดลองเป็น สอง ช่วง ช่วงแรก
ไม่มีการหมุนเวียนน้า หมุนเวียนน้า 1 ครั้ง/วัน และ 2 ครั้ง/วัน, ช่วงท่ีสอง ไม่มีการหมุนเวียนน้า หมุนเวียนน้า 3 ครั้ง/วัน และ 4
ครั้ง/วัน ศึกษาท่ีระดับความลึกช้ันน้าที่ 55 ซม. หลังจากท้าการทดลองอีก 3 เดือน พบว่าประสิทธิภาพการก้าจัดแอมโมเนียมมี
ค่าเฉลี่ยอยู่ท่ี 30.89-68.48% โดยการหมุนเวียนน้า 4 ครั้ง/วัน มีประสิทธิภาพการก้าจัดแอมโมเนียมดีท่ีสุด ไม่พบความแตกต่าง
ของการเกิดปริมาณไนไตรต์ แต่จากการตรวจหากลุ่มจุลินทรีย์โดยใช้เทคนิค Quantitative Real Time PCR (qPCR) พบว่ากลุ่ม
แบคทีเรยี ออกซไิ ดซแ์ อมโมเนยี (Ammonia Oxidizing Bacteria) หรือเอโอบี (AOB) ไนโตรแบคเตอร์ ดไี นตริฟาย และอนาม็อกซ์
แบบไมม่ กี ารหมนุ เวียนนา้ และหมนุ เวียนน้า 1 ครั้ง/วนั ไม่พบความแตกต่าง

คาสาคญั : การก้าจดั ไนโตรเจน; กระบวนการไนตรเิ ตชันและอนาม็อกซ์; ระบบบึงประดษิ ฐ์

Abstract

This research was focused on nitritation and anammox process in the wetland systems of vertical flow.
Suitable conditions of anammox bacteria such as pH, dissolved oxygen (DO) concentration, hydraulic
retention time (HRT), were maintained inside of these wetlands in order to increase nitrogen removal
efficiencies. Two experiments were designed in this research. First experiment, saturation of water level of
three depths (40, 50, and 55 cm.), ammonium concentration of 100 mg N/L, and Quarantine time 5 days were
used. In the beginning of experiment, ammonium concentration could impact to plant growing. After three
months of experiment, ammonium removal efficiencies at water levels of 40, 50, and 55 cm were found
40.39%, 34.62%, and 35.72 %, respectively. Nitrite concentrations from saturation of water level of these
three depths were found not significant difference. Second experiment, there were another phases, phase

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 113 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

one, none, one and two time(s) of water recirculation were used. Phase two, none, three, and four times of
water recirculation were used. After another 3 months, ammonium removal efficiencies were found from
30.89 to 68.48%. Four times of water recirculation gave the highest ammonium removal efficiency. No
significant difference of nitrite concentrations were found from these water recirculation. However, results
from molecular technique by using quantitative real time PCR (qPCR) were shown that no significant
difference on group of Ammonia Oxidizing Bacteria (AOB), Nitrobacteria, Denitrify, and Anammox between
none and one time of water recirculation.

Keywords : Nitrogen removal; nitritation and anammox Processes; constructed wetlands system; lead; mercury

บทนา

ปัจจบุ นั นี้เศรษฐกจิ เจรญิ เติบโตมากขึ้น ประชากรผ้อู ย่อู าศยั มีปรมิ าณเพ่มิ ขนึ้ มลพษิ ทางนา้ เป็นสว่ นหนง่ึ ที่ผคู้ นปลอ่ ยปละ
ละเลย เพอ่ื รองรับปญั หาทางด้านส่ิงแวดล้อมที่ตามมา จึงได้มีการออกแบบระบบบ้าบัดเพ่ือลดปัญหามลพิษทางน้า โดยเฉพาะใน
เขตชุมชนและพ้ืนท่ีอุตสาหกรรมท่ีมีการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว ทางหน่วยงานภาครัฐได้มีการออกกฏหมายควบคุมคุณภาพน้า
โดยมีมาตรฐานน้าทิ้ง ก่อนปล่อยน้าลงสู่แหล่งน้าธรรมชาติ แต่เนื่องจากการบ้าบัดน้าเสียแบบท่ีสามารถก้าจัดธาตุอาหารจ้าพวก
สารประกอบไนโตรเจนมคี า่ การก่อสร้างทคี่ ่อนข้างสูงและการดูแลรักษามีความยุ่งยากต้องใช้ผู้ควบคุมระบบที่มีประสบการณ์และ
ความเชย่ี วชาญสูง จึงมกี ารละเลยการกา้ จัดไนโตรเจน

ด้วยเหตุน้ีท้าให้การศึกษาวิจัยในโครงการนี้มุ่งเน้นการก้าจัดไนโตรเจนด้วยกระบวนการไนตริเตชันและอนาม็อกซ์ใน
ระบบบึงประดิษฐ์แบบการไหลใต้ผิวในแนวด่ิงเพราะมีค่าก่อสร้างไม่สูงมากนักและไม่ต้องใช้ผู้ควบคุมระบบที่มีประสบการณ์และ
ความเช่ียวชาญสูง [1, 2] โดยการสร้างสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสมเพื่อให้แบคทีเรียกลุ่มอนาม็อกซ์สามารถเจริญเติบโตได้เองตาม
ธรรมชาติ อาศัยหลักการท้าให้แอมโมเนียถูกออกซิไดซ์ไปเป็นไนไตรต์ที่เป็นธาตุอาหารหลักแก่แบคทีเรียกลุ่มอนาม็อกซ์ ใน
การศกึ ษานม้ี ีการหารูปแบบท่ีเหมาะสมของระบบบึงประดิษฐ์แบบการไหลใต้ผิวในแนวด่ิง จากการศึกษาค้นคว้าในอดีตถึงปัจจุบัน
ยงั ไมม่ ขี อ้ มลู มาสนบั สนุนงานวจิ ยั มากนกั

อปุ กรณ์และวธิ ีการ

การดาเนนิ งานระบบบึงประดิษฐ์
ระบบบงึ ประดษิ ฐ์ถูกสร้างขน้ึ ดว้ ยบอ่ ซเี มนต์ เสน้ ผา่ ศูนย์กลาง 80 ซม. สูง 80 ซม. บรรจุดว้ ยหินกรวดแมน่ ้า ขนาด 1 ซม.

สูง 50 ซม. ดา้ นบนบรรจุด้วยหินแกรนิต ขนาด 5 ซม. สงู 10 ซม. พืชที่ใช้ปลูกคือ ต้นกกลังกา (Cyperus alternifolius) จ้านวน 4
ต้น/ระบบ แสดงในภาพที่ 1 ระหว่างการทดลองทุกสัปดาหม์ กี ารวัดคณุ ภาพน้าทีเ่ ขา้ และออกจากระบบ ได้แก่ ค่าปรมิ าณออกซเิ จน
ละลายน้า (DO) อุณหภูมิน้า ค่าพีเอช (pH) หรือความเป็นกรด–ด่าง, ค่าศักยภาพการเกิดออกซิเดชัน รีดักชัน (Oxidation
Reduction Potential, ORP) การน้าไฟฟ้า (Conductivity หรือ EC) แอมโมเนียม ไนไตรต์ และไนเตรต (Standard methods
2005)

การศึกษาความแตกต่างของความลกึ ชนั้ นา้ อม่ิ ตวั
การทดลองระยะแรก ระบบบึงประดษิ ฐ์แบบการไหลของนา้ ในแนวดิง่ มี 3 ถัง โดยกา้ หนดให้มีความลึกของช้นั นา้ อิม่ ตัวที่

ระดับแบ่งตามความลึกของชั้นอ่ิมตัวของน้า (40, 50 และ 55 ซม.) ช้ันไม่อ่ิมตัว 20, 10 และ 5 ซม. น้าเสียท่ีใช้ศึกษาเป็นน้าเสีย
สังเคราะห์ โดยแต่ละถังปฏิกรณ์มีปริมาตรน้าเสียสังเคราะห์เข้าระบบเพื่อให้ได้ระดับความลึกของชั้นอ่ิมตัวของน้าเท่ากับ 40, 66
และ 80 ลติ ร. ตามลา้ ดับช้นั อ่มิ ตวั ของน้า และออกระบบ การน้านา้ เข้าระบบทา้ การเอาสารเคมีท่ที ้านา้ เสยี สงั เคราะห์มาผสมใหเ้ ข้า
กันในถังใหญ่แล้วเทลงในระบบ ระบบเป็นแบบ Batch การเตรียมน้าเสียสังเคราะห์ประกอบด้วยแอมโมเนียม ประเภทที่ใช้เพ่ือ
การค้า (Commercial grade) ซึ่งมีราคาไม่แพงใส่ และธาตุอาหารเสริมและธาตุอาหารรอง ใช้สารที่เตรียมเป็นประเภทท่ีใช้ใน
ห้องปฏิบัติการ (AR grade) โดยก้าหนดค่าแอมโมเนียเข้าระบบ 100 มก./ล. หรือ 7.14 มิลลิโมล เก็บกักน้า 5 วัน ช่วงเริ่มต้น
ระบบมกี ารเติมน้าเสียสังเคราะห์ลงไปแล้วปลอ่ ยใหร้ ะบบท้าปฏิกิริยาเป็นเวลา 7 วัน ทางคณะผู้วิจัยจึงปรับเปลี่ยนเวลาเก็บกักน้า
จาก 7 วัน เหลือ 5 วัน โดยก่อนเริ่มการด้าเนินการเดินระบบค่อยๆ เพ่ิมความเข้มข้นของแอมโมเนียมจาก 20, 40, 60, 80 และ

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 114 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

100 มก./ล. โดยท้าการเปล่ียนความเข้มขน้ ทกุ 5 วัน/ครั้ง เพอื่ ลดความเครยี ดทมี่ ผี ลตอ่ พืชเปน็ ระยะเวลา 1 เดือน ซึ่งช่วยให้พืชไม่
เฉาตาย สามารถปรับตัวและทา้ งานไดอ้ ยา่ งมีประสิทธิภาพ

การศกึ ษาการหมุนเวยี นนา้ ภายในระบบ
จากการทดลองระยะแรก พบว่าปริมาณออกซิเจนละลายน้า (DO) ภายในระบบไม่เพียงพอท่ีสามารถออกซิไดซ์

แอมโมเนยี มไปเปน็ ไนไตรต์ ได้ดี จงึ มีการปรบั ปรงุ ระบบโดยการเพ่ิมปัม้ เพอ่ื ท้าการหมุนเวียนน้าในถงั ปฏกิ รณ์เป็นการทดลองระยะท่ี
สอง แสดงดงั ภาพที่ 2 ไดแ้ บ่งการทดลองเป็น 2 ชว่ ง การทดลองชว่ งแรก คอื ไมม่ กี ารหมนุ เวียนน้า หมนุ เวยี นน้า 1 ครงั้ /วัน และ 2
ครั้ง/วัน ในถังปฏิกรณ์ ช่วงท่ีสอง คือ ไม่มีการหมุนเวียนน้า หมุนเวียนน้า 3 คร้ัง/วัน และหมุนเวียนน้า 4 คร้ัง/วัน ในถังปฏิกรณ์
ปริมาณน้าท้ังหมดที่ใช้ในระบบ 80 ลิตร ระยะเวลาการกักเก็บน้า 5 วัน ท้าการหมุนเวียนน้าเป็นระยะเวลา 30 นาที/ครั้ง และ
เตรียมน้าเสียสังเคราะห์ด้วยแอมโมเนียม เป็นสารประกอบแบบ Commercial grade ใส่ธาตุอาหารเสริมและธาตุอาหารรอง ท่ี
เปน็ AR grade ตามลา้ ดบั โดยกา้ หนดค่าแอมโมเนียมเข้าระบบ 100 มก. ไนโตรเจน/ล. หรือ 7.14 มิลลิโมล

ภาพที่ 1 ถงั ปฏกิ รณท์ ี่ใช้ในการทดลองระยะแรก ภาพท่ี 2 การหมนุ เวียนน้าภายในระบบระยะทสี่ อง

ผลการทดลองและวจิ ารณ์

ความแตกตา่ งของช้ันความลกึ นา้

จากผลการทดลองความแตกต่างของชั้นความลึกน้า 40, 50, และ 55 ซม. โดยมีความสูงของชั้นหินทั้งหมด 60 ซม.
ค่าเฉลี่ยประสิทธิภาพการก้าจัดแอมโมเนียมของช้ันความลึกน้าที่ 40 ซม. มีประสิทธิภาพการก้าจัดดีท่ีสุด ลองลงมา 55 และ 50
ซม. ตามล้าดับ แสดงดังภาพที่ 3 และตารางท่ี 1 เมื่อน้าเข้าโปรแกรมทางสถิติส้าเร็จรูป โดยใช้ One – Way ANOWA (ANOVA)
ด้วยระดับนัยส้าคัญทางสถิติโดยวิธีการ Duncans (p= 0.05) ท้ัง 3 ชุดการทดลองไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยส้าคัญทางสถิติ (t =
1.242; p – value > 0.05) และสืบเนื่องจากปริมาณออกซิเจนละลายน้า (DO) ในชั้นความลึกน้าที่ 40 ซม. มีการสัมผัสอากาศ
มากที่สุดในการเติมน้าเข้าระบบแบบแนวดิ่งจากการวัดปริมาณออกซิเจนละลายน้าด้วย DO probe ท้าให้แอมโมเนียมสามารถ
ออกซไิ ดซก์ ลายเปน็ ไนเตรตมากทส่ี ุด และจากผลการทดลองการวัดปริมาณออกซิเจนละลายนา้ ด้วย DO probe พบว่าชน้ั ความลึก
น้าท่ี 55 ซม. ไดส้ ัมผสั กับอากาศนอ้ ยกว่าช้ันความลกึ น้าท่ี 40 และ 50 ซม. ทา้ ให้เลอื กชั้นความลึกน้าอ่ิมตวั ด้วยนา้ ที่ 55 ซม. มาท้า
การทดลองในขั้นต่อไป ประกอบกับผลการทดลองของ Li and Tao (2017) [4] ได้ท้าศึกษาช้ันความลึกของช้ันน้าในบึงประดิษฐ์

และเลือกใชช้ น้ั ความลกึ นา้ 55 ซม. เช่นเดียวกับการทดลองน้ี

อีกเหตุผลหนึ่งคือปริมาณออกซิเจนที่ออกซิไดซ์แอมโมเนียมไปเป็นไนไตรต์ยังไม่เพียงพอเพราะจากผลการวัดการเกิด
ปริมาณไนไตรต์ไม่พบความแตกต่างกันระหวา่ งชั้นความลกึ นา้ 40, 50, และ 55 ซม. และเหลอื แอมโมเนียในระบบปริมาณมาก จึง
มีการปรับปรุงระบบเพ่ือเพ่ิมปริมาณออกซิเจนท่ีจะเข้าไปในระบบได้ โดยมีการติดตั้งป้ัมน้าเพื่อท้าการหมุนเวียนน้าให้ออกซิเจน
เพียงพอตอ่ การท้างาน ถ้าชัน้ ความลกึ อมิ่ ตัวดว้ ยน้ามีความลกึ ท่ีน้อยในการหมุนเวยี นน้าแบบแนวด่งิ ทา้ ให้น้าสมั ผสั กับอากาศไดม้ าก
ขน้ึ ทา้ ใหป้ รมิ าณออกซเิ จนเข้าระบบมากเกินไป ท้าให้แอมโมเนียมถกู ออกซิไดซเ์ ปน็ ไนเตรทและไม่เกิดไนไตรต์สะสมตามท่ีต้องการ
ดังน้ันจงึ เลอื กความลึกช้ันนา้ ที่ 55 ซม ถา้ มกี ารเติมปรมิ าณออกซิเจนท่เี หมาะสมในความลึกชน้ั นา้ น้ี

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 115 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

ภาพท่ี 3 ประสทิ ธภิ าพการกาจัดไนโตรเจนในระบบแบบการไหลของนา้ ในแนวดงิ่ ท่ีแตกต่างกันของช้นั ความลกึ นา้

ตารางท่ี 1 คุณภาพน้าทเี่ ขา้ และออกจากระบบของชน้ั ความลกึ นา้ 40, 50, และ 55 ซม.

Parameters 40 cm 50 cm 55 cm

Influent ammonia ~100 (mg N/L) 101.42 ± 14.12 103.91 ± 14.03 104.53 ± 14.00
Effluent ammonia (mg N/L) 60.98 ± 13.84 68.44 ± 15.02 67.82 ± 14.40
Effluent nitrite (mg N/L) 0.23 ± 0.08 0.27 ± 0.11 0.38 ± 0.15
Effluent nitrate (mg N/L) 5.24 ± 1.79 4.75 ± 0.28 5.76 ± 2.62
Efficiency ammonia, % 40.39 ± 8.62 34.62 ± 9.13 35.72 ± 6.83
Inf. DO (mg/L) 6.65 ± 0.31 7.08 ± 0.21 6.37 ± 0.48
Eff. DO (mg/L) 0.79 ± 0.12 0.94 ± 0.21 0.69 ± 0.28
Inf. pH 7.68 ± 0.05 7.68 ± 0.05 7.69 ± 0.06
Eff. pH 7.15 ± 0.05 7.18 ± 0.04 7.18 ± 0.04

หมายเหตุ ค่าเฉลยี่ ±ค่าเบย่ี งเบนมาตรฐาน

การหมุนเวยี นนา้ ภายในระบบ
จากการทดลองการหมุนเวียนน้าภายในระบบโดยแบ่งท้าเป็นช่วงการทดลอง ช่วงแรก มีการหมุนเวียนน้า 2 แบบ คือ

ไม่มีการหมุนเวียนนา้ หมนุ เวยี นน้า 1 คร้ัง/วนั และ 2 คร้ัง/วัน ภาพท่ี 4 ช่วงแรกค่าเฉล่ียประสิทธิภาพการก้าจัดแอมโมเนียมของ
การหมุนเวียนน้า 2 ครั้ง/วัน มีประสิทธิภาพการก้าจัดแอมโมเนียดีท่ีสุด รองลงมาการหมุนเวียนน้า 1 คร้ัง/วัน และไม่มีการ
หมุนเวียนน้า เมื่อน้าเข้าโปรแกรมทางสถิติส้าเร็จรูป โดยใช้ One – Way ANOWA (ANOVA) ด้วยระดับนัยส้าคัญทางสถิติโดย
วิธีการ Duncans (p = 0.05) ทงั้ 3 ชุดการทดลองแตกตา่ งกนั อย่างมีนัยสา้ คญั ทางสถติ ิ (t = 16.692; p – value < 0.05)

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 116 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

ภาพที่ 4 ประสทิ ธภิ าพการกาจัดไนโตรเจนเฉลีย่ ในบงึ ประดษิ ฐแ์ บบการไหลของน้าในแนวด่ิง การหมนุ เวียนน้า ไมม่ ีการ
หมนุ เวียนนา้ หมนุ เวียนนา้ 1 ครัง้ /วัน และหมนุ เวยี นน้า 2ครงั้ /วัน ภายใต้เวลาเกบ็ กกั 5 วัน

การทดลองช่วงท่ีสอง ค่าเฉลี่ยประสิทธิภาพการก้าจัดแอมโมเนียมของการหมุนเวียนน้า 4 คร้ัง/วัน มีประสิทธิภาพการ
กา้ จดั แอมโมเนียมดีที่สุด ลองลงมาการหมนุ เวียนน้า 3 คร้ัง/วนั และ ไม่มีการหมุนเวียนน้า เม่ือน้าเข้าโปรแกรมทางสถิติส้าเร็จรูป
โดยใช้ One – Way ANOWA (ANOVA) ด้วยระดับนัยส้าคัญทางสถิติโดยวิธีการ Duncans (p = 0.05) ทั้ง 3 ชุดการทดลอง
แตกตา่ งกันอยา่ งมีนัยส้าคญั ทางสถติ ิ (t = 44.946; p – value < 0.05) มีการเปรียบเทียบการหมุนเวียนน้า 1, 2, 3 และ 4 คร้ัง/
วัน แสดงดังภาพที่ 5 และเมื่อน้าทั้งสองช่วงการทดลอง การทดลองระยะแรกกับการทดลองระยะท่ีสองเปรียบเทียบกันค่าเฉล่ีย
ประสิทธิภาพการก้าจัดแอมโมเนียมของการหมุนเวียนน้า 4 คร้ัง/วัน ดีที่สุด รองลงมาคือการหมุนเวียนน้า 3 ครั้ง/วัน กับ
หมนุ เวยี นน้า 2 ครั้ง/วนั หมุนเวยี นน้า 1 คร้ัง/วัน และ ไม่มีการหมุนเวยี นนา้ เมือ่ นา้ เข้าโปรแกรมทางสถิติส้าเร็จรูป โดยใช้ One –
Way ANOWA (ANOVA) ด้วยระดับนัยส้าคัญทางสถิติโดยวิธีการ Duncans (p = 0.05) ท้ัง 5 ชุดการทดลองแตกต่างกันอย่างมี
นัยส้าคัญทางสถิติ (t = 35.271; p – value < 0.05) โดยการหมุนเวียนน้า 4 คร้ัง/วัน ดีท่ีสุด การหมุนเวียนน้า 3 คร้ัง/วัน กับ
หมนุ เวยี นนา้ 2 ครัง้ /วนั ไม่แตกต่างกันทางสถติ ิ การหมนุ เวยี นน้า 1 คร้งั /วัน และ ไมม่ กี ารหมนุ เวียนน้า

นอกจากนีย้ งั พบวา่ จากการทดลองการหมนุ เวียนนา้ ช่วยเพิม่ ปรมิ าณออกซเิ จนละลายน้ายิง่ มกี ารหมุนเวียนน้าทม่ี ากทา้ ให้
มีปริมาณออกซิเจนเพิ่มขึ้นสามารถออกซิไดซ์แอมโมเนียมได้อย่างดี แต่การเติมอากาศที่มากเกินไปส่งเสริมกิจกรรม ( Nitrite
oxidizing bacteria, NOB) ไดอ้ ยา่ งดี [5] ทา้ ให้ไม่สามารถคงสภาพไนไตรต์ได้ ไนไตรต์ถูกออกซิไดซ์ไปเป็นไนเตรต การออกซิไดซ์
แอมโมเนียมให้เปล่ียนเป็นไนไตรต์ค่อนข้างยากในทางปฏิบัติเพราะต้องการการควบคุมปริมาณออกซิเจนให้พอเหมาะ และยัง
ตอ้ งการควบคมุ พีเอช (ความเปน็ กรด–ดา่ ง) การเตมิ ปริมาณของไนไตรตใ์ นสดั สว่ นที่พอเหมาะกบั แอมโมเนียมยังมีความจ้าเป็นเติม
ลงในการทดลอง บวกการควบคุมปัจจัยอื่นๆ ในแต่ละวันเพ่ือท้าการยับยั้งแอมโมเนียอิสระ (Free ammonia, FA) และ กรดไน
ตรัสอสิ ระ (Free nitrous acid, FNA) [2] และ [3]

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 117 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

ภาพท่ี 5 การเปรียบเทยี บประสิทธภิ าพการกาจดั ไนโตรเจนเฉล่ยี ในบึงประดษิ ฐแ์ บบการไหลของน้าในแนวด่ิง ไม่มีการ
หมนุ เวียนนา้ และหมนุ เวยี นนา้ 1, 2, 3 และ 4 คร้ัง/วัน ภายใตเ้ วลาเก็บกัก 5 วนั

ช่วงระหว่างการทดลองมีการใช้เทคนิค Quantitative Real Time PCR (qPCR) เพ่ือตรวจหาปริมาณของเช้ือกลุ่ม
แบคทเี รียใหญ่ๆ ทั้งหมด 5 กลุ่ม คือ แบคทีเรียทั้งหมด (Total bacteria) แบคทีเรียออกซิไดซ์แอมโมเนีย (Ammonia Oxidizing
Bacteria หรือเอโอบี (AOB)) แบคทเี รียกลมุ่ ไนโตรแบคเตอร์ (Nitrobacter) แบคทเี รียกลุม่ ดีไนตริฟาย (Denitrify) และแบคทีเรีย
กลุ่มอนาม็อกซ์ (Anammox) แสดงดงั ภาพท่ี 6

ภาพท่ี 6 แสดงการตรวจหาเช้อื แบคทเี รยี โดยใชเ้ ทคนิค Quantitative Real Time PCR (qPCR)

พบว่าในชุดการทดลองแบบควบคุม (ไม่มีการหมุนเวียนน้า) และการหมุนเวียนน้า 1 คร้ัง/วัน มีปริมาณกลุ่มแบคทีเรีย
ท้ังหมด เอโอบี ไนโตรแบคเตอร์ ดีไนตริฟาย และอนาม็อกซ์ ในปริมาณใกล้เคียงกัน ยกเว้นการหมุนเวียนน้า 4 ครั้ง/วัน พบว่ามี
ปรมิ าณกลมุ่ แบคทีเรียทั้งหมด เอโอบี ไนโตรแบคเตอร์ ดีไนตริฟาย และอนาม็อกซ์ น้อยกว่าชุดการทดลองแบบควบคุม และการ
หมุนเวียนน้า 1 คร้ัง/วัน แสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียกลุ่มอนาม็อกซ์สามารถเกิดขึ้นได้เอง ถ้ามีการปรับสภาพแวดล้อมท่ีเหมาะสม
รวมถึงการมที ั้งสารอาหารท่ีเหมาะสมทง้ั แอมโมเนียมและไนไตรต์

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 118 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

สรปุ ผล

จากการทดลองความแตกต่างของช้นั ความลกึ น้าที่แตกตา่ งกนั ค่าเฉลยี่ ประสทิ ธิภาพการก้าจัดแอมโมเนียของชั้นความลึก
ท่ี 40 ซม. มีประสทิ ธภิ าพการกา้ จดั ดที ีส่ ุด ลองลงมา 55 และ 50 ซม. แต่ไมส่ ามารถทา้ ให้เกิดไนไตรต์ท่ีมากพอได้ จากการทดลอง
การหมุนเวียนน้าภายในระบบค่าเฉลีย่ ประสทิ ธภิ าพการก้าจดั แอมโมเนียมของการทดลองช่วงแรก การหมุนเวียนน้า 2 คร้ัง/วัน มี
ประสิทธภิ าพดที ่ีสุด รองลงมา หมุนเวยี นนา้ 1 ครง้ั /วัน และ ไมม่ ีการหมนุ เวยี นน้า ช่วงการทดลองท่ีสอง การหมุนเวียนน้า 4 ครั้ง/
วนั มปี ระสิทธภิ าพดีที่สุด รองลงมา หมุนเวยี นน้า 3 คร้งั /วนั และ ไมม่ กี ารหมนุ เวยี นนา้ แตก่ ไ็ มส่ ามารถทา้ ให้เกิดไนไตรต์ที่มากพอ
ได้ อย่างไรกต็ ามผลการตรวจหาเชือ้ กลุ่มแบคทีเรียทั้งหมด เอโอบี ไนโตรแบคเตอร์ ดีไนตริฟาย และอนาม็อกซ์ ด้วยการใช้เทคนิค
Quantitative Real Time PCR (qPCR) เพ่ือตรวจหาปริมาณของเชอ้ื กลุ่มแบคทเี รยี ใหญ่ๆ พบวา่ ปริมาณแบคทีเรยี กลุม่ อนามอ็ กซ์
ในระบบที่ไม่มีการหมุนเวียนน้าและการหมุนเวียนน้า 1 คร้ัง/วัน ไม่แตกต่างกัน แต่ปริมาณของเชื้อแบคทีเรียกลุ่มอนาม็อกซ์ใน
ระบบมีประมาณไมส่ ูงมากนกั และประสิทธภิ าพก้าจัดไนโตรเจนทัง้ หมดยงั มปี ระสิทธิต้่า

กิตตกิ รรมประกาศ

คณะผวู้ ิจยั ขอกราบขอบพระคุณทุนอุดหนุนที่ได้จากสถาบันวิจัยและพัฒนาแห่งมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ (สวพ. มก.)
ประจา้ ปงี บประมาณ 2562 เป็นอย่างสงู ทนุ อดุ หนนุ จากสวพ. มก. นี้ได้ใหค้ วามสนับสนุนในการทา้ วิจัยเรอ่ื ง “การก้าจัดไนโตรเจน
จากนา้ เสยี ที่มปี รมิ าณบโี อดีต่้าแตป่ ริมาณไนโตรเจนสงู (นา้ เสียทผี่ ่านกระบวนการบา้ บัดทางชวี วิทยาแบบไม่ใช้อากาศ อาทิ น้าเสีย
จากกองขยะ) ดว้ ยกระบวนการพารเ์ ช่ยี ลไนตรเิ ตชันและอนามอ็ กซเ์ พ่อื น้าน้าทผี่ า่ นการบ้าบดั แลว้ นา้ กลบั มาใชป้ ระโยชน์หรอื ใช้ซ้า”
จนส้าเร็จลุล่วง ท้าให้คณะผู้วิจัยสามารถน้าผลงานท่ีได้ไปต่อยอดเพื่อพัฒนาปรับปรุงระบบบ้าบัดน้าเสียของเมืองไทยให้สามารถ
กา้ จดั ไนโตรเจนไดด้ ียิง่ ข้นึ และเปน็ ประโยชน์ต่อการออกแบบระบบบา้ บัดนา้ เสียของเมืองไทยในอนาคต

เอกสารอ้างอิง
[1] Bernet et al. (2001). NITRIFICATION AT LOW OXYGEN CONCENTRATION IN BIOFILM REACTOR.

ENVIRONMENTAL ENGINEERING, 127(3), 266–271.

[2] Blackburne et al. (2008). Demonstration of nitrogen removal via nitrite in a sequencing batch reactor

treating domestic wastewater. Water Research, 42(8–9), 2166–2176.
https://doi.org/10.1016/j.watres.2007.11.029

[3] Ge et al. (2014). Complete nitrogen removal from municipal wastewater via partial nitrification by

appropriately alternating anoxic/aerobic conditions in a continuous plug-flow step feed process. Water
Research, 55, 95–105. https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.01.058
[4] Li and Tao (2017). Efficient ammonia removal in recirculating vertical flow constructed wetlands :
Complementary roles of anammox and denitrification in simultaneous nitritation , anammox and
denitrification process. Chemical Engineering 317, 972–979

[5] Liang et al. (2011). A control strategy of partial nitritation in a fixed bed bioflim reactor. Bioresource

Technology, 102(2), 710–715. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.08.054

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 119 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

020

การยับยงั้ การเจรญิ เติบโตของ Chlorella sp.
ดว้ ยกระบวนการอิเล็กโตรโคแอกคเู ลช่ันและโคแอกกเู ลชน่ั

Inhibition of Chlorella sp. Growth
Using Electrocoagulation and Coagulation Process

เกื้อกูล นุเกตุ1 และ ทิพยส์ รุ ีย์ กรบุญรักษา2*
Kuakun Nugate1 and Thipsuree Kornboonraksa2*
1นสิ ิตบัณฑิตศึกษา ภาควชิ าวศิ วกรรมเคมี คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยบรู พา ชลบุรี 20131
2*ผ้ชู ่วยศาสตราจารย์ ภาควชิ าวศิ วกรรมเคมี คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั บรู พา ชลบรุ ี 20131
*โทรศัพท์ : (+66) 94-5365545, E-mail : [email protected]

บทคัดย่อ

งานวิจัยน้ีมีวัตถุประสงค์เพ่ือศึกษาประสิทธิภาพในการกาจัด Chlorella sp. โดยเปรียบเทียบกระบวนการอิเล็กโตรโค
แอกคเู ลช่ันและโคแอกกเู ลช่ัน รวมถึงศกึ ษาการยับยงั้ การเจรญิ เติบโตของ Chlorella sp. ทาการเตรียมตัวอย่างน้าสังเคราะห์จาก
หัวเชอื้ Chlorella sp. ให้มคี วามเขม้ ข้นที่ 8,000 เซลล์/100 มล. สาหรบั กระบวนการอิเลก็ โตรโคแอกคเู ลชน่ั มีการใช้ขว้ั อิเลก็ โทรด
สองชนิดคอื ขั้วอิเลก็ โทรดอลูมิเนียมและข้ัวอิเลก็ โทรดเหลก็ กาหนดค่า pH ของน้าสงั เคราะห์เร่ิมต้นที่ 6.5, 7.5 และ 8.5 เดนิ ระบบ
ท่ีปริมาณกระแสไฟฟ้า 2A, 4A และ 6A ทาเก็บตัวอย่างทุกๆ 10 นาที นาน 1 ชั่วโมง ในกรณีของกระบวนการโคแอกคูเลชั่นมี
การศึกษาสารสร้างตะกอน 2 ชนิด คือ สารส้มละเฟอร์ริกคลอไรด์ที่ความเข้มข้น 0, 5, 10, 15, 20 และ 25 มก./ล. ผลการศึกษา
พบว่ากระบวนการอเิ ลก็ โตรโคแอกคูเลช่ันมีประสิทธิภาพในการกาจัดสาหร่ายดีกว่าวิธีกระบวนการโคแอกคูเลช่ัน โดยอิเล็กโทรด
อลูมิเนียมท่ีเดินระบบด้วยปริมาณกระแสไฟฟ้า 4A นาน 20 นาที ท่ี pH 6.5 มีความเหมาะสมมากที่สุด โดยสามารถกาจัด
Chlorella sp. ได้ถึง 97.5% ในขณะที่ขั้วอิเล็กโทรดเหล็กที่ปริมาณกระแสไฟฟ้า 2A นาน 30 นาที ท่ี pH 8.5 สามารถกาจัดได้
99.9% กรณีที่มีการใช้กระบวนการโคแอกกูเลชั่นพบว่า สภาวะที่ดีท่ีสุดของการใช้สารส้มเป็นสารสร้างตะกอนคือความเข้มข้นท่ี
20 มก./ล. และ pH 7.5 โดยมีประสิทธิภาพในการกาจัด Chlorella sp ท่ี 66.4% ในขณะที่การใช้เฟอร์ริกคลอไรด์เป็นสารสร้าง
ตะกอนมีสภาวะที่เหมาะสมคือความเข้มข้นที่ 25 มก./ล. และ pH 6.5 โดยมีประสิทธิภาพในการกาจัด Chlorella sp. 89.0%
เมอ่ื ศึกษาการยบั ยั้งการเจรญิ เตบิ โตของ Chlorella sp. โดยการทดสอบกับตัวอย่างน้าในแต่ละเงื่อนไขของการเดินระบบที่ดีที่สุด
อกี ครง้ั พบวา่ กระบวนการอเิ ล็กโตรโคแอกคูเลชัน่ ที่มีการใช้ข้ัวอิเล็กโทรดอลูมิเนียมสามารถยับย้ังการเจริญเติบโตของ Chlorella
sp. ได้ 100% ตั้งแต่วันที่ 3 ของการทดลอง ในขณะท่ีข้ัวอิเล็กโทรดเหล็กสามารถกาจัด Chlorella sp. ได้มากที่สุด 98.4% ท่ี
ระยะเวลา 6 วันของการทดลอง สาหรับกรณขี องกระบวนการโคแอกคูเลชน่ั พบว่าการใชส้ ารสม้ เป็นสารสร้างตะกอนสามารถยับยั้ง
การเจริญเติบโตของ Chlorella sp. ได้ 96.6% ในวันที่ 6 ของการทดลอง และถา้ ใชเ้ ฟอร์ริกคลอไรด์เปน็ สารสร้างตะกอนสามารถ
ยบั ได้ 93.3% ในวันที่ 6 ของการทดลอง

คาสาคัญ : อิเล็กโตรโคแอกคูเลช่ัน; โคแอกกเู ลชัน่ ; การยบั ย้งั การเจริญเติบโต; Chlorella sp.

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 120 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

Abstract

The objective of this research was to compare the removal efficiency of Chlorella sp. based on
electrocoagulation and coagulation process. Study of inhibition of Chlorella sp. growth was also investigated.
Synthetic wastewater was prepared from leavening of Chlorella sp. and diluted to 8,000 cells/ 100 mL. For
electrocoagulation process, two types of electrode plate were applied such as aluminum and iron. The initial
pH value of synthetic wastewater was 6.5, 7.5 and 8.5 with the current intensity of 2A, 4A and 6A,
respectively. Sampling of supernatant was done every 10 minutes for 1 hour. In terms of the coagulation
process, two types of coagulant were selected including aluminum sulfate and ferric chloride with the
concentration of 0, 5, 10, 15, 20 and 25mg/L. It was found that electrocoagulation process showed higher
removal efficiency of Chlorella sp. as compared to coagulation process. The optimum condition of aluminum
electrode plate was 4A, 20 minutes and pH 6.5 with the removal of Chlorella sp. of 97.5%. While the
optimum condition of iron electrode plate was 2A, 30 minutes and pH 8.5 with the removal of Chlorella sp.
of 99.9%. The study of coagulation process indicated that at the concentration of 20 mg/L and pH 6.5 was
the optimum condition for aluminum sulfate. It was 66.4% of Chlorella sp. removal. While the optimum
concentration of ferric chloride was 25 mg/L and pH 6.5. It was 89.0% of Chlorella sp. removal. The
monitoring of inhibition of Chlorella sp. growth by re-process with the optimum condition in each experiment
found that electrocoagulation process using aluminum electrode plate showed 100% of inhibition at Day 3 of
experiment while iron electrode plate 98.4% of inhibition at Day 6 of the experiment. In addition, coagulation
process using aluminum sulfate showed 96.6% and ferric chloride 93.3% at Day 6 of the experiment,
respectively.

Keywords : Electrocoagulation; Coagulation; Prohibition of growth; Chlorella sp.

บทนา

ปญั หาการเจริญเตบิ โตอยา่ งรวดเร็วของสาหรา่ ยในแหลง่ นา้ (Algae bloom) ก่อใหเ้ กิดผลกระทบอยา่ งกวา้ งขวางทั้งทาง
เศรษฐกิจและสังคม อีกท้ังยังส่งกลิ่นไม่พึงประสงค์ทาให้รสชาติของน้าดื่มที่ผ่านการบาบัดแล้วเปล่ียนแปลงไปอีกด้วย ในปัจจุบัน
เทคโนโลยีการบาบัดน้าประปาที่มีการเติมสารสร้างตะกอนยังคงก่อให้เกิดการตกค้างของสาหร่ายในน้าและทาให้สาหร่ายไป
เจริญเติบโตในระบบบ่อกรองทรายและทาใหเ้ กดิ การอุดตนั ในช้ันทรายกรองได้ [1] การบาบัดนา้ ดว้ ยกระบวนการ อิเล็กโตรโคแอก
คูเลช่นั (Electrocoagulation) เป็นเทคนิคท่ีเรมิ่ นามาประยกุ ต์ใช้ เน่อื งจากเป็นกระบวนการทส่ี ะดวกและมปี ระสทิ ธภิ าพสงู ในการ
กาจัดคา่ ความขุ่นในแหล่งนา้ อีกท้งั สามารถนาไปประยุกต์ใช้ในการบาบัดน้าท่ีมีองค์ประกอบของไขมัน น้ามัน หรือสารแขวนลอย
อื่นๆ โดยอาศยั หลักการเดียวกบั การตกตะกอนดว้ ยสารเคมี (Coagulation) คือ การทาลายเสถียรภาพของคอลลอยด์ด้วยการเติม
สารสรา้ งตะกอน ทาใหต้ ะกอนสามารถรวมตัวกันจนเกิดเป็นอนภุ าคที่มขี นาดใหญ่ขน้ึ และมีน้าหนักมากพอที่จะสามารถตกตะกอน
ลงมาด้วยตนเอง สารสร้างตะกอนท่ีนิยมนามาใช้ เช่น อลูมิเนียมซัลเฟตหรือสารส้ม (Al2(SO4)3.18H2O) หรือ เฟอร์ริกคลอไรด์
(FeCl3) แต่สาหรับกระบวนการอิเล็กโตรโคแอกคูเลชั่นนี้จะใช้ขั้วอิเล็กโทรดท่ีสามารถกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าได้ ทาโดยการผ่าน
กระแสไฟฟ้าจากแหล่งกาเนิดไปยังข้ัวอิเล็กโทรด โลหะที่เป็นข้ัวแอโนด เช่น อลูมิเนียม หรือเหล็กจะมีการสูญเสียอิเล็กตรอน
กลายเป็นโลหะไอออนท่ีละลายอยู่ในนา้ และรวมตัวกับไฮดรอกไซด์เกิดเป็นสารประกอบ กรณีของข้ัวอิเล็กโทรดอลูมิเนียมจะแตก
ตวั ให้ Al3+ ลงในสารละลาย ซ่ึง Al3+ จะรวมตัวกับ OH- หรือ H2O ข้ึนอยู่กับความเป็นกรด-เบสของระบบ และตกตะกอนออกมา
ในรูปของอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (Al(OH)3 กรณขี องข้ัวอเิ ล็กโทรดเหล็กตกตะกอนออกมาในรูป Fe(OH)2 [2] ซ่ึงมีความสามารถใน
การตกตะกอนความขุน่ หรอื อนภุ าคแขวนลอยที่อยูใ่ นน้า

งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการกาจัดสาหร่าย Chlorella sp. โดยเปรียบเทียบ
กระบวนการอิเล็กโตรโคแอกคูเลชั่น (Electrocoagulation) กับกระบวนการโคแอกคูเลช่ัน (Coagulation) รวมถึงการศึกษา
ประสทิ ธิภาพการยับยง้ั การเจริญเติบโตของ Chlorella sp. ท่รี ะยะเวลา 6 วัน

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 121 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

อุปกรณแ์ ละวิธีการ

1. สาหร่ายท่ีใช้ในการวิจัยเป็นสาหร่ายสังเคราะห์ชนิด Chlorella sp. โดยหัวเช้ือได้มาจากสถาบันเพาะเล้ียงหัวเชื้อน้า
เขียว Chlorella sp. อาเภอลาแม จังหวัดชุมพร ทาการเพาะเล้ียงจนได้สาหร่ายที่มีความหนาแน่น 8,000 เซลล์/100 มล. ผ่าน
ตรวจนับด้วยเครื่องมือ Sedgewick Rafter (S-R) Counting Cell ที่ปริมาตร 1 มล. (ขนาด 50 x 20 x 1 มล3.) จานวน 1,000
ช่อง โดยใช้กล้องจลุ ทรรศนท์ ก่ี าลงั ขยาย 100 เทา่ กาหนดค่า pH ที่ใช้ในการเตรียมนา้ สงั เคราะห์ท่ี 6.5, 7.5 และ 8.5

2. กระบวนการอเิ ล็กโตรโคแอกคเู ลช่ันประกอบดว้ ยถงั ปฏกิ ิริยาขนาด 9 ลติ ร ขัว้ อเิ ลก็ โทรด (Electrode) ทผ่ี ลติ จาก
อลูมเิ นยี มหรอื เหล็ก เครือ่ งกาเนดิ ไฟฟา้ กระแสตรงโดยกาหนดปรมิ าณกระแสไฟฟ้าที่ 2A, 4A และ 6 A ทาเกบ็ ตวั อยา่ งทกุ ๆ 10
นาที นาน 1 ชัว่ โมง แสดงอปุ กรณก์ ารทดลองดงั รปู ที่ 1

รูปท่ี 1 กระบวนการอิเล็กโตรโคแอกคูเลช่ัน

3. สารตกตะกอนที่ใช้ในกระบวนการโคแอกคเู ลชั่น ไดแ้ ก่ สารสม้ (Al2(SO4)3.18H2O) และเฟอรร์ กิ คลอไรด์ (FeCl3)
เตรียมให้มีความเขม้ ขน้ ที่ 0, 5, 10, 15, 20 และ 25 มก./ล. ทาการศกึ ษาดว้ ยวิธจี าร์เทสต์ (Jar test) ดว้ ยอตั ราการกวนเร็วท่ี 200
รอบต่อนาที นาน 1 นาที อัตราการกวนชา้ ท่ี 40 รอบต่อนาที นาน 30 นาที แล้วทิง้ ใหต้ กตะกอนนาน 30 นาที เก็บตวั อยา่ งน้าเพือ่
นาไปวิเคราะหป์ รมิ าณ Chlorella sp. ปริมาณ คลอโรฟิลล์ เอ ค่า pH และค่าความขนุ่

4. ศึกษาประสิทธิภาพการยับยั้งการเจริญเติบโตของ Chlorella sp. โดยนาน้าท่ีผ่านการบาบัดแล้วจานวน 500
มิลลิลติ ร นาไปเพาะเล้ียงสาหร่ายด้วยสภาวะทเ่ี หมาะสมในการเลย้ี ง คอื ทาการให้อาหาร 1 ครั้งต่อสัปดาห์ ปรมิ าณ 2 มิลลลิ ิตร ท่ี

อณุ หภูมหิ อ้ ง 25-28 องศาเซลเซยี ส และใหแ้ สงดว้ ยหลอดฟลูออเรสเซนส์ กาลัง 36 วตั ต์ จานวน 1 หลอด เป็นเวลา 16 ช่ัวโมงต่อ

วัน มีการใช้เครื่องเติมอากาศท่ีกาลังไฟ 30 วัตต์ ตลอด 24 ช่ัวโมง เก็บตัวอย่างวันละหนึ่งคร้ังต่อเนื่องเป็นระยะเวลา 6 วัน และ
นาไปวิเคราะหพ์ ารามเิ ตอรท์ ่กี าหนดไว้ตอ่ ไป

5. พารามิเตอรท์ ี่ทาการตรวจวเิ คราะห์ในการทดลองน้ี ไดแ้ ก่ (1) pH meter ร่นุ Seven2GoTM (2) ปริมาณสาหร่าย ใช้
กล้องจลุ ทรรศน์ ชนิด 2 ตา รุ่น L2800 กาลงั ขยาย 100 เทา่ (3) ปรมิ าณคลอโรฟลิ ล์ เอ วิเคราะหด์ ว้ ยวธิ ี Chlorophyll Standard
Methods และ วัดคา่ การดดู กลืนแสงด้วยเครอื่ ง Spectrophotometer รุ่นDR6000 (4) ความขุ่น ตรวจวัดด้วยเครื่อง Turbidity
Meter รุ่น Lovibond TB 210 IR [3]

ผลการทดลองและวิจารณ์

ประสทิ ธภิ าพในการกาจดั ของกระบวนการอิเล็กโตรโคแอกคเู ลชัน่
เมอื่ จ่ายกระแสไฟฟ้าลงไปที่ข้ัวไฟฟ้าแอโนดจะทาให้เกิดการกัดกร่อนและละลายออกมาในรูปของไอออนอิสระ กรณีใช้

ขว้ั อเิ ลก็ โทรดอลมู ิเนียมจะได้ไอออนของ AI3+ หรือกรณีใช้ข้ัวอิเล็กโทรดเหล็กจะได้ไอออนของ Fe2+ โดยมีคุณสมบัติเป็นสารสร้าง
ตะกอน (Coagulation) ทชี่ ่วยทาลายเสถียรภาพของสาหร่ายในนา้ ส่วนข้ัวแคโทดเกดิ ไฮดรอกไซด์ไอออน ภายหลงั การทาปฏกิ ิรยิ า
เคมีจะทาใหเ้ กดิ ผลึกไฮดรอกไซดข์ องอลูมเิ นียมหรือเหลก็ ทมี่ ีคณุ สมบัตไิ ม่ละลายในน้าและไปจบั อนุภาค Chlorella sp. รวมตัวกัน
เป็นฟล้อค (Floc) ที่มีขนาดใหญ่ข้ึน ท้ังน้ีกลไกท่ีเกิดข้ึนมีทั้งการลอยตัวของตะกอนข้ึนสู่ผิวน้าด้วยฟองก๊าซไฮโดรเจน และการ
ตกตะกอนของอนภุ าคทีม่ ขี นาดใหญ่

ผลการทดลองจากการใช้ขว้ั อเิ ลก็ โทรดอลูมิเนยี ม ที่ pH 6.5, 7.5 และ 8.5 ทก่ี ระแสไฟฟ้า 2A, 4A และ 6 A โดยทดสอบ
ที่ระยะเวลาต่างๆ กัน แสดงในรูปท่ี 2 ถึง 4 พบว่ากระบวนการอิเล็กโตรโคแอกคูเลชั่นมีศักยภาพสูงในการกาจัด Chlorella sp.
ทงั้ น้สี ามารถกาจัด Chlorella sp. ไดเ้ พมิ่ ขึน้ ตัง้ แตน่ าทีที่ 10 ของการทดลองจนสน้ิ สุดการทดลองที่ 60 นาที จากการเปรียบเทียบ
สภาวะท่ีเหมาะสมท่ีได้จากงานวิจัยน้ี พบว่าขั้วอิเล็กโทรดอลูมิเนียมมีประสิทธิภาพดีที่สุด ท่ี pH 6.5 กระแสไฟฟ้า 4A สามารถ

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 122 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

กาจัด Chlorella sp. คลอโรฟิลล์ เอ และค่าความขุ่นได้ที่ 97.5%, 100.0% และ 97.0% ตามลาดับ อีกทั้งใช้เวลาในการทา
ปฏิกิริยาเพียง 20 นาที ซึ่งน้อยกว่าขั้วอิเล็กโทรดเหล็กท่ีใช้ระยะเวลาในการทาปฏิกิริยามากกว่า คือ 30 นาที โดยขั้วอิเล็กโทรด
เหล็กมีประสิทธภิ าพดที ส่ี ดุ ท่ี pH 8.5 และกระแสไฟฟา้ 2A โดยสามารถกาจดั Chlorella sp. คลอโรฟิลล์ เอ และค่าความขุ่นได้ท่ี
99.9%, 52.1% และ 87.0% ตามลาดับ ท้ังน้ีค่า pH ของน้า มีความสัมพันธ์ต่อการจ่ายกระแสไฟฟ้าและเวลาในการบาบัดโดย
ประสทิ ธิภาพในการทางานขนึ้ อย่กู ับคณุ สมบตั ขิ องสรา้ งตะกอนในชว่ งค่า pH ตา่ งๆ ยกตวั อย่างเชน่ อลูมเิ นียมทคี่ ่า pH 6.5 จะมคี ่า
การละลายน้าที่ต่าท่ีสุด ทาให้สามารถตกตะกอน Chlorella sp. ได้ดี [4] ในขณะท่ีกระแสไฟฟ้าที่ 4A ก็เพียงพอต่อการสร้าง
ไอออนอิสระของ AI3+ ในการทาให้เกิดเป็น Al(OH3) การเพ่ิมข้ึนของกระแสไฟฟ้าเป็น 6A ทาให้มีไอออนอิสระของ AI3+ เพ่ิมมาก
ขึ้น แตไ่ มไ่ ด้ส่งผลตอ่ ประสิทธิภาพการกาจัด Chlorella sp. อย่างมีนัยสาคัญ ซ่ึงสอดคล้องกับผลงานวิจัยของ Tumsri K.[5] ที่ได้
ศกึ ษาการเดินระบบทป่ี ริมาณกระแสไฟฟ้าและระยะเวลาในการเดินระบบทแ่ี ตกต่างกัน พบวา่ ถา้ ใช้ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นใน
การเดินระบบจะช่วยลดระยะเวลาในการบาบัดให้ส้นั ลงแตย่ ังคงมปี ระสทิ ธิภาพในการกาจัดเทา่ เดิม

(ก) Chlorella sp. (ข) คลอโรฟลิ ล์ เอ (ค) ความขุน่

รปู ท่ี 2 ประสิทธิภาพการบาบัดของขว้ั อิเล็กโทรดอลมู ิเนียมและเหลก็ ที่ pH 6.5 กระแสไฟฟา้ 2A, 4A และ 6 A

(ก) Chlorella sp. (ข) คลอโรฟลิ ล์ เอ (ค) ความข่นุ

รูปที่ 3 ประสิทธภิ าพการบาบดั ของขั้วอเิ ลก็ โทรดอลมู เิ นยี มและเหล็ก ท่ี pH 7.5 กระแสไฟฟ้า 2A, 4A และ 6 A

(ก) Chlorella sp. (ข) คลอโรฟลิ ล์ เอ (ค) ความขนุ่

รูปที่ 4 ประสิทธิภาพการบาบัดของข้วั อเิ ล็กโทรดอลมู เิ นยี มและเหลก็ ที่ pH 8.5 กระแสไฟฟ้า 2A, 4A และ 6 A

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 123 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

ประสทิ ธิภาพในการกาจดั ของกระบวนการโคแอกคูเลชน่ั
กระบวนการโคแอกคูเลชั่นเป็นการทาลายเสถียรภาพของคอลลอยด์โดยใช้สาร สร้างตะกอนผ่านกลไกการดูดติดผิว

(Adsorption) หรือการสะเทินประจุท่ีผิวของคอลลอยด์ (Charge Neutralization) หรือกลไกการสร้างผลึก (Sweep
Coagulation) เพอื่ ทาการแยกอนภุ าคคอลลอยด์ท่ีถูกทาลายเสถียรภาพและสามารถรวมกลุ่มกันจนมีขนาดใหญ่ (Floc) ออกจาก
นา้ ผ่านการตกตะกอน ทาใหส้ ามารถความขุ่นหรอื อนภุ าคแขวนลอยออกจากน้าได้ ในงานวิจัยนี้การกาจัดสาหร่าย Chlorella sp.
ด้วยสารสร้างตะกอนชนิด สารส้ม (Al2(SO4)3.18H2O) หรือเฟอร์ริกคลอไรด์ (FeCl3) เกิดจากปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของสารสร้าง
ตะกอนที่ละลายน้าในสภาวะท่ีมีความเป็นด่างและทาให้เกิดสารประกอบเชิงซ้อนของ AI(OH)3 หรือ Fe(OH3) ตามลาดับ ท้ังน้ี
AI(OH)3 หรือ Fe(OH3) สามารถรวมตัวกับอนุภาคของ Chlorella sp. ผ่านกระบวนการสร้างผลึก (Sweep Coagulation) จนมี
ขนาดทีใ่ หญแ่ ละสามารถทาใหเ้ กดิ การตกตะกอนของ Chlorella sp. ได้ ในขณะเดียวกนั ในสภาวะท่ไี มม่ คี วามเปน็ ด่างหลงเหลอื ใน
ตวั อยา่ งนา้ ประจไุ ออนอสิ ระทเ่ี กดิ ขนึ้ ในรปู Al3+ หรอื Fe3+ ก็ยงั สามารถทาลายเสถียรภาพของ Chlorella sp. ท่มี เี ป็นประจุลบให้
มคี วามเป็นกลาง (Charge Neutralization) และสามารถทาให้ Chlorella sp. รวมตวั กันจนมขี นาดใหญ่ผ่านกระบวนการกวนช้า
และสามารถตกตะกอนด้วยตนเองได้เชน่ กัน

จากผลการทดลองพบว่าสภาวะทด่ี ที สี่ ดุ ของการใชส้ ารสม้ เป็นสารสร้างตะกอนคือความเข้มข้นที่ 20 มก./ล. และ pH 7.5
โดยมปี ระสทิ ธิภาพในการกาจัด Chlorella sp. คลอโรฟลิ ล์ เอ และคา่ ความข่นุ ท่ี 66.4%, 93.3% และ 87.5% ตามลาดับ ในขณะ
ทีเ่ ฟอรร์ ิกคลอไรด์มีสภาวะในการเดนิ ระบบดที สี่ ดุ ทค่ี วามเขม้ ข้น 25 มก./ล. และ pH 6.5 โดยมีประสิทธิภาพท่ีดีที่สุดในการกาจัด
Chlorella sp. คลอโรฟิลล์ เอ และค่าความขุ่นท่ี 89.0%, 80.6% และ 48.6% ตามลาดับ ท้ังน้ี pH มีผลต่อการเกิดสารประกอบ
ในรปู ต่างๆ ท่ี pH 5.7- 6.5 สารส้มจะอยใู่ นรปู ของ AI(OH)4- จึงไม่ทาให้เกิดกลไกการสร้างผลึก (Sweep Coagulation) แต่จะเกิด
เฉพาะกลไกดูดซับ (Adsorption) บนฟล้อกเท่านั้น และถ้า pH ต่ากว่า 5.7 อลูมิเนียมจะละลายน้าในรูปประจุบวกจะเกิดการ
สะเทนิ ประจุที่ผิวของคอลลอยด์ (Charge Neutralization) เท่านัน้ [6] ในขณะท่ี FeCl3 เมื่อละลายน้าในช่วง pH ต่ากว่า 8.0 จะ
อยู่ในรูปประจุบวก ได้แก่ Fe3+, FeOH2+ และ Fe(OH)2+ ซ่ึงจะเกิดการสะเทินประจุท่ีผิวคอลลอยด์ (Charge Neutralization)
และ pH ตั้งแต่ 3 ขนึ้ ไป FeCl3 จะอยู่ในรปู ตะกอน Fe(OH)3 [7] ดงั นนั้ สภาวะ pH ทต่ี ่าและสงู เกินไปจะเปน็ สภาวะที่ไม่เหมาะสม
ต่อการทางานของสารส้มและเฟอรร์ กิ คลอไรด์ แสดงผลการทดลองในรปู ท่ี 5 และรูปที่ 6

(ก) Chlorella sp. (ข) คลอโรฟิลล์ เอ (ค) ความขนุ่

รูปท่ี 5 ประสทิ ธกิ ารบาบดั ของสารสม้ และเฟอร์ริกคลอไรด์ท่ปี ริมาณสารสรา้ งตะกอนต่างๆ

(ก) Chlorella sp. (ข) คลอโรฟลิ ล์ เอ (ค) ความขุ่น

รปู ที่ 6 ประสิทธกิ ารบาบัดของสารส้มและเฟอร์รกิ คลอไรด์ท่ี pH 6.5, 7.5 และ 8.5

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 124 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

จากการทดลองท้ัง 2 ระบบ พบว่ากระบวนการอเิ ลก็ โตรโคแอกคูเลชั่นท่ีใช้ขั้วอิเล็กโทรดเหล็กสามารถกาจัด Chlorella
sp. ได้ดที ่ีสุด โดยมีประสิทธิภาพการกาจดั ในชว่ ง 97.5% - 99.9% ในขณะท่ีขั้วอเิ ล็กโทรดอลูมิเนียมสามารถกาจัด Chlorella sp.
ไดใ้ นช่วง 99.8% - 99.9% สาหรับกระบวนการโคแอกกูเลช่ันพบว่าการใช้เฟอร์ริกคลอไรด์เป็นสารสร้างตะกอนมีประสิทธิภาพใน
การกาจัด Chlorella sp. ที่ 89.0% และมากกว่าการใช้สารส้มเป็นสารสร้างตะกอนที่มีประสิทธิภาพในการกาจัดเพียง 66.4%
อย่างไรก็ตามกระบวนการอิเล็กโตรโคแอกคูเลชั่นท่ีมีการใช้ข้ัวอิเล็กโทรดเป็นตัวปลดปล่อยไอออนอิสระจะพบปัญหาในเรื่องของ
การรวมตะกอนในช่วง 10 นาทีแรก เนื่องจากปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ใช้จะเป็นตัวกาหนดปริมาณสารสร้างตะกอนและขนาดของ
กลุ่มตะกอนเพือ่ มกี ารปลดปล่อยไอออนอสิ ระของ Fe2+ หรือ Al3+ แต่เมื่อใช้ระยะเวลาในการเดินระบบท่ีนานข้ึนส่งผลให้มีปริมาณ
Fe2+ มากขน้ึ ทาให้สามารถจับตวั กับอนภุ าคสาหร่ายในนา้ เกิดเป็นกลุม่ ตะกอนไดม้ ากขน้ึ

การศกึ ษาการยบั ย้งั การเจริญเตบิ โตของ Chlorella sp.
กระบวนการอเิ ล็กโตรโคแอกคเู ลชน่ั
การศึกษาการยับยั้งการเจริญเติบโตของ Chlorella sp. ด้วยกระบวนการอิเล็กโตรโคแอกกูเลช่ัน ทาโดยทดสอบกับ

ตัวอย่างน้าในแต่ละเง่ือนไขของการเดินระบบท่ีดีท่ีสุดอีกคร้ังและทาการติดตามผลเป็นระยะเวลา 6 วัน ผลการทดลองพบว่า
กระบวนการอิเลก็ โตรโคแอกคูเลชัน่ ทมี่ ีการใช้ขั้วอิเลก็ โทรดอลมู ิเนียมสามารถยบั ยัง้ การเจรญิ เตบิ โตของ Chlorella sp. ได้ 98.4%
ท่รี ะยะเวลา 2 วนั และสามารถยับย้งั ได้ถึง 100.0% ตงั้ แตว่ นั ที่ 3 ของการศกึ ษาทดลอง ในขณะที่ปริมาณคลอโรฟิลล์ เอ สามารถ
กาจัดได้ถึง 100.0% ในวันท่ี 2 ของการทดลอง กรณีท่ีมีการใช้ข้ัวอิเล็กโทรดเหล็กพบว่าสามารถยับย้ังการเจริญเติบโตของ
Chlorella sp. ได้ 92.6%-98.4% ในระยะเวลา 6 วนั ในขณะทีค่ ลอโรฟิลล์ เอ สามารถกาจัดได้ที่ 97.3% ภายในวันที่ 2 ของการ
ทดลอง หลังจากน้ันมแี นวโน้มคงที่ การท่ขี ้วั อเิ ล็กโทรดอลูมิเนียมมีประสิทธิภาพดีกว่าขั้วอิเล็กโทรดเหล็กอาจเป็นไปได้ว่าค่าความ
เป็นพิษของ Al3+ ที่ละลายอยู่ในน้าส่งผลต่อการมีชีวิตอยู่ของเซลล์ Chlorella sp. มากกว่าค่าความเป็นพิษของ Fe3+ ท่ีมีต่อ
Chlorella sp. ทั้งนี้ควรศกึ ษาปริมาณของ Al3+ และ Fe3+ ท่ีหลงเหลอื และละลายในน้าตัวอย่างน้า รวมถึงค่าความเป็นพิษท่ีส่งผล
ตอ่ การเจริญเติบโตของ Chlorella sp. เพ่ิมเติม แสดงผลการทดลองดังตารางท่ี 1

ตารางท่ี 1 การยบั ยั้งการเจริญเตบิ โตของ Chlorella sp. ในกระบวนการอเิ ล็กโตรโคแอกคเู ลช่ัน

ชนิดของข้ัว พารามเิ ตอร์ ประสิทธิภาพในการกาจัด (%) 5 วนั 6 วนั
อิเล็กโทรด 0 วนั 1 วนั 2 วนั 3 วัน 4 วัน
100.0 100.0
อลมู ิเนียม Chlorella sp. 0 93.4 98.4 100.0 100.0 100.0 100.0
คลอโรฟลิ ล์ เอ 0 96.4 100.0 100.0 100.0 98.4 98.4
97.3 97.3
เหล็ก Chlorella sp. 0 92.6 96.7 97.5 96.7

คลอโรฟลิ ล์ เอ 0 97.2 97.3 96.8 96.4

กระบวนการโคแอกคเู ลชน่ั
การศกึ ษาการยบั ยั้งการเจรญิ เติบโตของ Chlorella sp. ดว้ ยกระบวนการโคแอกกเู ลชน่ั ทาโดยทดสอบกบั ตวั อยา่ งนา้ ใน
แต่ละเง่ือนไขของการเดินระบบท่ีดีท่ีสุดอีกคร้ังและทาการติดตามผลเป็นระยะเวลา 6 วัน ผลการทดลองพบว่าสารส้มสามารถ
ยบั ยงั้ การเจริญเติบโตของ Chlorella sp. ได้ที่ 87.3% ในวันที่ 1 และเพิ่มข้ึนเรื่อยๆ จนสามารถยับย้ังการเจริญเติบโตได้สูงสุดท่ี
96.6% ในวันท่ี 6 ของการทดลอง สาหรับปริมาณคลอโรฟิลล์ เอ ก็เป็นไปทิศทางเดียวกันกับ Chlorella sp. การลดลงของ
Chlorella sp. ส่งผลให้ปริมาณคลอโรฟลิ ล์ เอ ลดลงเช่นกนั โดยมีค่าเป็น 83.3% ในวันท่ี 1 และเพิม่ ขึน้ เป็น 91.0% ในวันท่ี 6 ใน
กรณที ่ใี ชเ้ ฟอรร์ ิกคลอไรดเ์ ป็นสารสร้างตะกอนพบว่าแนวโน้มของการยบั ยง้ั การเจรญิ เติบโตของ Chlorella sp. เป็นไปในทิศทางท่ี
ดีขนึ้ โดยมีค่าเป็น 87.5% ในวันท่ี 1 และเพ่ิมขึ้นเป็น 93.3% ในวันท่ี 6 ของการทดลอง ซ่ึงสอดคล้องกับปริมาณคลอโรฟิลล์เอที่
กาจัดได้เพิ่มมากข้ึนตามระยะเวลา โดยมีค่าเป็น 65.0% ในวันท่ี 1 และเพิ่มขึ้นเป็น 87.8% ในวันท่ี 6 แสดงผลการทดลองดัง
ตารางท่ี 2

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 125 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

ตารางที่ 2 การยับยงั้ การเจรญิ เตบิ โตของ Chlorella sp. ในกระบวนการโคแอกคูเลชั่น

ชนดิ ของสาร พารามเิ ตอร์ ประสทิ ธภิ าพในการกาจัด (%) 5 วนั 6 วัน
สรา้ งตะกอน 0 วัน 1 วนั 2 วัน 3 วนั 4 วัน
95.8 96.6
สารส้ม Chlorella sp. 0 87.3 94.1 94.1 94.1 91.0 91.0
คลอโรฟลิ ล์ เอ 0 83.3 93.4 92.2 92.3 93.3 93.3
87.8 87.8
เฟอร์รกิ Chlorella sp. 0 87.5 96.7 93.3 95.0

คลอไรด์ คลอโรฟลิ ล์ เอ 0 65.0 91.0 87.8 89.5

สรปุ

1. ในการกาจดั Chlorella sp. ดว้ ยกระบวนการอิเล็กโตรโคแอกคูเลช่ัน พบว่าข้ัวอิเล็กโทรดอลูมิเนียมที่เดินระบบด้วย
ปริมาณกระแสไฟฟ้า 4A นาน 20 นาที ท่ี pH 6.5 มีความเหมาะสมมากท่ีสุด โดยสามารถกาจัด Chlorella sp. คลอโรฟิลล์ เอ
และคา่ ความขนุ่ ไดท้ ่ี 97.5%, 100.0% และ 97.0% ตามลาดับ ในขณะท่ีข้ัวอิเล็กโทรดเหล็กมีเงื่อนไขในการเดินระบบที่เหมาะสม
คือ ปริมาณกระแสไฟฟ้า 2A นาน 30 นาที ที่ pH 8.5 โดยสามารถกาจัด Chlorella sp. คลอโรฟิลล์ เอ และค่าความขุ่นได้ที่
99.9%, 52.1% และ 87.0% ตามลาดบั

2. ในการกาจัด Chlorella sp. ด้วยกระบวนการโคแอกคูเลชั่น พบว่าสภาวะท่ีดีท่ีสุดของการใช้สารส้มเป็นสารสร้าง
ตะกอนคอื ความเขม้ ข้นท่ี 20 มก./ล. และ pH 7.5 โดยมีประสิทธภิ าพในการกาจดั Chlorella sp. คลอโรฟิลล์ เอ และค่าความขุ่น
ท่ี 66.4%, 93.3% และ 87.5% ตามลาดับ ในขณะที่เฟอร์ริกคลอไรด์มีสภาวะในการเดินระบบดีท่ีสุดท่ีความเข้มข้น 25 มก./ล.
และ pH 6.5 โดยมีประสิทธิภาพท่ีดีที่สุดในการกาจัด Chlorella sp. คลอโรฟิลล์ เอ และค่าความขุ่นที่ 89.0%, 80.6% และ
48.6% ตามลาดบั

3. การศึกษาการยับยั้งการเจริญเติบโตของ Chlorella sp. พบว่ากระบวนการอิเล็กโตรโคแอกคูเลช่ันที่มีการใช้ข้ัว
อิเล็กโทรดอลูมิเนียมสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของ Chlorella sp. ได้ 100.0% ต้ังแต่วันที่ 3 ของการทดลอง ในขณะที่ขั้ว
อิเล็กโทรดเหล็กสามารถกาจัด Chlorella sp. ได้มากที่สุด 98.4% ที่ระยะเวลา 6 วันของการทดลอง สาหรับกรณีของ
กระบวนการโคแอกคูเลชั่นพบว่าการใช้สารส้มเป็นสารสร้างตะกอนสามารถยับย้ังการเจริญเติบโตของ Chlorella sp. ได้ 96.6%
ในวนั ท่ี 6 ของการทดลอง และถ้าใชเ้ ฟอร์รกิ คลอไรดเ์ ป็นสารสรา้ งตะกอนสามารถยับได้ 93.3% ในวันท่ี 6 ของการทดลอง

เอกสารอ้างองิ

[1] Wang, L., Wang, X., Jin, X., Xu, J., Zhang, H., Yu, J. Sun, Q., Gao, C. and Wang, L. 2017. Analysis of algae
growth mechanism and water bloom prediction under the effect of multi-affecting factor. Saudi Journal
of Biological Sciences. 24(3): 556-562.

[2] ยุทธนา พาหุกุล. 2556. ศักยภาพของวิธีการ Electro-Coagulation-Flotation ในการกาจัดสาหร่ายน้าจืดขนาดเล็ก.
วทิ ยาศาสตรม์ หาบัณฑติ สาขาวิชาเทคโนโลยีการประมง บัณฑิตวิทยาลัย มหาวทิ ยาลัยแมโ่ จ้.

[3] APHA, AWWA and WEF. 2017. Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water, 23th
Edition. Washington, DC, United States.

[4] Gao S., Yang J., Tian J., Ma, F., Tu, Gang. and Du, M. 2010. Electro-coagulation-flotation process for algae
removal. Journal of Hazardous Materials. 177(1-3): 336-343.

[5] Tumsri, K. and Chavalparit, O. 2011. Optimizing electrocoagulation-electroflotation process for algae
removal. 2nd International Conference on Environmental Science and Technology. IACSIT Press, Singapore.
6: V2-452-V2-456.

[6] Wongklom, W. and Tanachatchairattana, T. 2018. Removal of turbidity and dissolved organic carbon with
coagulation and flocculation process, the case study of water treatment system of Saimoon Municipality,
Amphor Piboonmangsaharn, Ubon Ratchathani. Burapha Science Journal. 23(2): 1188-1198.

[7] กฤษดา ทองนาค. 2553. การกาจัดสารอินทรยี ์ธรรมชาติซง่ึ เป็นสารต้งั ต้นในการเกิดสารไตรฮาโลมเี ทนในระบบประปาด้วย
กระบวนการสรา้ งและรวมตะกอน กรณีตวั อย่างแมน่ า้ แม่กลองและแมน่ า้ ทา่ จนี . วทิ ยาศาสตร์ศาสตรมหาบณั ฑติ สาขา
วิทยาศาสตร์ส่งิ แวดล้อม คณะวิทยาศาสตร์ศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยศลิ ปากร.

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 126 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

021

การกาจดั สารอนิ ทรยี ์ในน้าท้ิงและสารอินทรยี ์ธรรมชาติโดยใช้
เรซนิ แลกเปล่ยี นประจุทมี่ ีคุณสมบตั ิเปน็ แม่เหล็ก

Removal of Effluent and Natural Organic Matter by
Magnetic Ion Exchange (MIEX) Resin

ณฐั วิกรานต์ หมื่นภูเขยี ว1 และ ปณธิ าน จฑู าพร2*
Natthawikran Muenphukhiaw1 and Panitan Jutaporn2*
1นสิ ิตบณั ฑิตศึกษา, 2อาจารย์ สาขาวชิ าวศิ วกรรมสง่ิ แวดลอ้ ม คณะวศิ วกรรมศาสตร์ และ ศนู ยว์ จิ ยั ดา้ นการจัดการส่งิ แวดลอ้ มและ
สารอนั ตราย (EHSM) มหาวทิ ยาลยั ขอนแกน่ ขอนแกน่ 40002
*โทรศัพท์ : 062-167-8688, โทรสาร : 0-4320-2571 ตอ่ 105, E-mail : [email protected]

บทคดั ยอ่

ระบบประปาในปัจจุบันส่วนใหญ่มีข้ันตอนการปรับปรุงคุณภาพน้าโดยมีการตกตะกอน การกรองทราย และการเติม
คลอรีนเพื่อฆ่าเช้ือโรคเป็นข้ันตอนสุดท้าย แต่หากระบบสร้างและรวมตะกอนไม่สามารถก้าจัดสารอินทรีย์ละลายน้าได้อย่างมี
ประสิทธิภาพ สารอินทรีย์ที่หลงเหลืออยู่ในน้าสามารถท้าปฏิกิริยากับคลอรีน ก่อให้เกิดสารพลอยได้จากการฆ่าเชื้อโรค
(disinfection by-products, DBPs) ซึ่งเป็นสารก่อให้เกิดมะเร็ง ทางเลือกส้าหรับระบบปรับปรุงคุณภาพน้ามีมากข้ึนในวงการ
งานวจิ ยั งานวจิ ัยนเี้ ลือกใชเ้ รซนิ แลกเปลีย่ นประจทุ ีม่ คี ุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก (magnetic ion exchange (MIEX) resin) ซึ่งเป็นเร-
ซินชนิดประจุลบที่มีโครงสร้างแบบมีรูพรุน ออกแบบมาเพ่ือก้าจัดสารอินทรีย์ละลายน้าโดยเฉพาะ งานวิจัยนี้ได้ท้าการวิเคราะห์
ประสิทธิภาพการก้าจัดสารอินทรีย์ด้วยเรซินชนิด MIEX DOC และ MIEX GOLD โดยใช้น้าตัวอย่างจากแม่น้าพองท่ีเก็บตาม
ระยะทางแตกต่างกนั 6 จดุ แต่ละจดุ เก็บนา้ ตัวอยา่ งถอื เป็นตัวแทนของน้าจากกิจกรรมรอบขา้ งตลอดแมน่ ้า รวมไปถึงจุดท่ีได้รับน้า
ทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมที่อาจมีปริมาณสารอินทรีย์ในน้าเสียสูงและส่งผลต่อแหล่งน้าธรรมชาติได้ การศึกษาคุณภาพน้าก่อน
และหลังการบ้าบัดด้วยเรซิน ใช้การวิเคราะห์ dissolve organic carbon (DOC), total dissolve nitrogen (TDN), การดูดซับ
แสง UV ท่ีความยาวคลื่น 254 nm (UVA254), Specific UV absorbance (SUVA) ผลท่ีได้จากการทดลองในงานวิจัยน้ี พบว่า
MIEX DOC และ MIEX GOLD มีประสิทธิภาพการก้าจัด DOC อยู่ในช่วง 54-61% และ 50-62% และสามารถก้าจัด TDN ได้
ในช่วง 12-42% และ 13-53% ตามล้าดับ จึงสรุปได้ว่าเรซิน MIEX GOLD มีประสิทธิภาพการก้าจัด TDN ได้ดีกว่าเรซิน MIEX
DOC

คาสาคญั : สารอนิ ทรยี ์ละลายน้า; สารอินทรีย์ในน้าเสยี ; น้าผิวดิน; การบ้าบัด; เรซินแลกเปลย่ี นประจทุ ่มี คี ณุ สมบตั แิ ม่เหลก็

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 127 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

Abstract

A typical water treatment plant comprises of coagulation, follows by sand filtration, and chlorination
as the last step for water disinfection. If coagulation process does not efficiently remove dissolved organic
matter (DOM), the residual DOM can react with chlorine and form disinfection by-products (DBPs), which are
considered carcinogenic substances. Besides conventional coagulation process, magnetic ion exchange (MIEX)
resin is one of the process that is considered a promising technology for DOM removal. MIEX resin is an anion
exchange resin with microporous structure that is designed specifically to remove DOM from water. This study
aims to evaluate DOM removal by MIEX DOC and MIEX GOLD resin using water sampled from six different
locations along Nam Phong river. The sampling plan included DOM from natural, industrial effluent and
domestic effluent sources. Water quality parameters before and after MIEX treatment were measured,
including dissolve organic carbon (DOC), total dissolve nitrogen (TDN), UV absorbance at 254 nm (UVA254),
Specific UV absorbance (SUVA), nitrite, nitrate, and ammonia nitrogen. The results showed that MIEX DOC and
MIEX GOLD achieved DOC removal of 54-61% and 50-62%, respectively. TDN removal by MIEX DOC and MIEX
GOLD was 12-42% and 13-53%, respectively. Thus, MIEX GOLD had greater TDN removal efficiency compared
to MIEX DOC resin.

Keywords : Dissolved organic matter; Effluent organic matter; Surface water; Treatment; MIEX resin

บทนา

ในระบบผลิตน้าประปาส่วนใหญ่ใช้แหล่งน้าผิวดิน เช่นแม่น้า เป็นแหล่งน้า และใช้กระบวนการสร้างและรวมตะกอน
(coagulation) เพื่อก้าจัดความขุ่น จากนั้นใช้การกรองทรายเพื่อก้าจัดสารแขวนลอยขนาดเล็ก และนิยมใช้คลอรีนหรือ
สารประกอบคลอรีนในกระบวนการฆ่าเช้ือโรค เพื่อให้ได้น้าประปาท่ีสะอาดส้าหรับใช้ในการอุปโภคบริโภค แต่หากในน้ามี
สารอินทรีย์ละลายน้า (dissolved organic matter, DOM) หลงเหลืออยู่ สารอินทรีย์เหล่านี้จะสามารถท้าปฏิกิริยากับคลอรีน
กอ่ ให้เกดิ สารพลอยได้จากการฆา่ เชอ้ื โรค (disinfection by-products, DBPs) ซึง่ สารในกลมุ่ น้ีถอื เป็นสารก่อมะเรง็ ชนิดหนึ่ง [1]

ทางเลือกหน่ึงส้าหรับกระบวนการก้าจัดสารอินทรีย์ละลายน้าท่ีก้าลังเป็นที่สนใจในวงการงานวิจัยคือการใช้เรซินแลก
เปลี่ยนประจุท่ีมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก (magnetic ion exchange (MIEX) resin) ซ่ึงเป็นเรซินชนิดประจุลบที่มีโครงสร้างเป็น
แบบมีรูพรุน โดยเรซินแต่ละเม็ดน้ันมีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็ก จึงท้าให้เม็ดเรซินเกิดการรวมตัวกัน และตกตะกอนได้อย่างรวดเร็ว
การแยกเรซินออกจากน้าและน้าเรซินกลับมาใช้ใหม่จึงท้าได้โดยง่าย [2] เรซินรุ่นแรกท่ีผลิตใช้ชื่อว่า MIEX DOC ซ่ึงออกแบบมา
เพ่ือก้าจัดสารอินทรยี ล์ ะลายนา้ โดยเฉพาะ และเมื่อไม่นานมาน้ี ทางผผู้ ลิตยงั ไดค้ ิดคน้ เรซินรุ่นใหม่คือ MIEX GOLD ซึ่งมีความพรุน
มากกว่า และมีขนาดรูพรุนท่ีใหญ่กว่า MIEX DOC เรซิน MIEX GOLD นั้นถูกออกแบบมาให้ก้าจัด DOC ควบคู่ไปกับไนโตรเจน
อินทรียล์ ะลายน้า (dissolved organic nitrogen, DON) จงึ มีความเปน็ ไปได้ทจ่ี ะน้าเรซนิ ชนิด MIEX GOLD มาทดสอบกับน้าเสีย
หรือนา้ ผวิ ดินทปี่ นเปอ้อนน้าเสียที่มไี นโตรเจนสงู [3]

งานวิจัยน้ีจึงมีวัตถุประสงค์เพ่ือเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเรซิน MIEX DOC และ MIEX GOLD ในการก้าจัด
สารอินทรีย์ธรรมชาติและสารอินทรีย์ในน้าท้ิงจากโรงงานอุตสาหกรรม พารามิเตอร์ในการด้าเนินงานที่ท้าการศึกษาและควบคุม
ได้แก่ ชนดิ ของน้าทท่ี ้าการบา้ บดั โดยเก็บตัวอย่างตามระยะต่างๆ ของแม่น้าพอง จ.ขอนแก่น ตลอดแนวล้าน้าจากเขื่อนอุบลรัตน์
ถึงระบบผลิตน้าประปาบ้านโกทา ซึง่ เปน็ ระบบประปาหลกั ของจงั หวดั ขอนแกน่ มีกา้ ลงั การผลติ นา้ ประปา 139,200 ลูกบาศก์เมตร
ต่อวัน (m3/d) ในการทดลอง มีการปรับเปล่ียนปริมาณของเรซินแต่ละชนิด เพื่อหาความเข้มข้นของเรซินที่เหมาะสม การศึกษา
คณุ ลกั ษณะของสารอนิ ทรยี ์ก่อนและหลงั การบ้าบดั ด้วยเรซิน ใช้การวเิ คราะห์ dissolve organic carbon (DOC), total dissolve
nitrogen (TDN), การดูดซบั แสง UV ทคี่ วามยาวคลื่น 254 nm (UVA254), และ Specific UV absorbance (SUVA)

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 128 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

อุปกรณ์และวธิ กี าร

การท้าวิจัยนี้เก็บตัวอย่างน้าจากจุดเก็บตัวอย่างต่างๆ ตามการไหลของแม่น้าพอง ซ่ึงเป็นแหล่งน้าธรรมชาติท่ีอาจได้รับ
การปนเป้ออนจากน้าทิง้ ทผ่ี ่านการบ้าบดั แล้วจากโรงงานอุตสาหกรรมต่างๆ และเป็นแหล่งน้าส้าคัญในการผลิตน้าประปาหล่อเล้ียง
ประชากรของจังหวัดขอนแกน่ น้าตวั อยา่ งถกู เก็บในเดอื นมกราคม พ.ศ. 2563 โดยเลือกจุดเก็บน้าตัวอย่างก่อนและหลังล้าน้าไหล
ผ่านยา่ นเกษตรกรรม ชุมชน และอตุ สาหกรรมต่างๆ จ้านวน 6 จดุ ดังรปู ที่ 1

รปู ที่ 1 จดุ เก็บตัวอยา่ งนา้ ในแม่นา้ พอง ได้แก่ (1) สะพานห้วยทราย, (2) สะพานมิตรสัมพันธ,์ (3) บงึ โจด, (4) การประปา
ส่วนภูมภิ าค สาขาน้าพอง, (5) สะพานปากเสียว, และ (6) การประปาสว่ นภมู ภิ าค สาขาโกทา

เรซินชนิด MIEX DOC และ MIEX GOLD ไดม้ าจาก บรษิ ัท IXOM Watercare (Australia) จากงานวิจัยที่ผ่านมาที่ท้า
การวิเคราะห์รูปภาพด้วย Scanning electron microscopy (SEM) รายงานว่าขนาดความกว้างของรูพรุนเฉล่ียของ MIEX DOC
และ MIEX GOLD มคี า่ เป็น 2.35 and 2.24 µm ตามล้าดับ นอกจากนี้แล้ว MIEX GOLD ยังมีค่าความพรุนมากกว่า MIEX DOC
อีกด้วย [3] การทดลองก้าจัดสารอินทรีย์โดยเรซิน ใช้เครื่องจาร์เทส (Jar test) แบบ 6 ใบพัดกวน การทดลองในเบื้องต้นน้ัน ท้า
การหาระยะเวลาท่เี หมาะสมสา้ หรบั การทดลอง (optimum contact time) โดยเรซินสมั ผสั กับน้าตวั อยา่ งและทา้ การกวนผสมเร็ว
ท่ีอัตรา 150 รอบต่อนาที เป็นระยะเวลา 80 นาที และเก็บตัวอย่างน้าที่ผ่านการบ้าบัดทุก 5-10 นาที เพ่ือหาระยะเวลาที่ได้
ประสิทธิภาพในการกา้ จดั สารอินทรียส์ งู สดุ จากนนั้ ใช้ optimum contact time ทีห่ ามาได้ เพื่อกวนผสมเรซินและทา้ การทดลอง
ซ้ากับน้าจากจุดเก็บตัวอย่าง 6 จุด โดยท้าการปรับปริมาณเรซินในแต่ละถังกวนต้ังแต่ 1 – 10 mL/L จากนั้นให้เวลาเรซินตก
ตะกอนเป็นเวลา 15 นาที [4] จึงนา้ น้าใสทีไ่ ด้ไปทา้ การวิเคราะห์พารามิเตอร์คุณภาพน้าต่างๆ ได้แก่ dissolved organic carbon
(DOC), total dissolved nitrogen (TDN), การดูดซับแสง UV ท่ีความยาวคล่ืน 254 nm (UVA254), Specific UV absorbance
(SUVA), nitrite, nitrate, และ ammonia nitrogen ตามวธิ วี เิ คราะห์ ของ Standard Methods [5]

ผลการทดลองและวจิ ารณ์

คุณภาพนา้ ณ จดุ ตา่ งๆ ในแมน่ า้ พอง

การเก็บตัวอยา่ งน้าจากลา้ นา้ พองท้งั 6 จุดเกบ็ ตวั อยา่ ง เกิดข้นึ ในเดือน มกราคม พ.ศ. 2563 นา้ ตัวอย่างมีค่า UVA254 อยู่
ในช่วง 0.08-0.73 cm-1 และมีค่า DOC อยู่ในช่วง 5.1-22 mg-C/L โดยน้าที่มีปริมาณสารอินทรีย์ในรูปของค่า DOC สูงสุดคือน้า
จากจุดเกบ็ นา้ บงึ โจด (22 mg-C/L) ซึ่งเป็นน้าผวิ ดินทไี่ ด้รบั การปนเป้ออ นจากน้าทิง้ ของโรงงานอตุ สาหกรรมกระดาษท่ีบริเวณต้นน้า
อ.น้าพอง ในขณะที่น้าตัวอย่างท่ีมีค่า DOC ต้่าสุดคือน้าดิบของโรงปรับปรุงคุณภาพน้าบ้านโกทา บริเวณท้ายน้าที่ อ. เมือง
ขอนแก่น (5.08 mg-C/L) ผลการทดลองนีแ้ สดงใหเ้ ห็นว่าแมน่ ้าพองยังมีความสามารถในการฟอ้นตัวอยู่ในเกณฑ์ท่ีดี และการปล่อย
น้าทง้ิ ในบริเวณต้นน้า ไม่ได้มผี ลกระทบรา้ ยแรงตอ่ ปรมิ าณของสารอินทรียใ์ นล้าน้าช่วงท้ายน้า

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 129 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

ตารางท่ี 1 พารามเิ ตอรค์ ุณภาพนา้ จากแมน่ ้าพอง ในเดอื น มกราคม 2563

จดุ เกบ็ ตวั อยา่ ง ชนดิ ของแหลง่ น้า pH UVA254 (cm-1) DOC (mg/L) SUVA TDN (mg/L)
(L/mg·m) 0.91 ± 0.001
สะพานห้วยทราย ตน้ น้า 7.75 ± 0.15 0.093 ± 0.01 5.68 ± 0.36 1.64 ± 0.04 0.63 ± 0.002
สะพานมติ ร 8.01 ± 0.13 0.090 ± 0.01 5.47 ± 1.32 1.65 ± 0.35
สมั พันธ์ น้าไหลผ่านยา่ น 2.63 ± 0.001
เกษตรกรรม 8.22 ± 0.17 0.732 ± 0.01 22.2 ± 0.55 3.30 ± 0.02
บึงโจด น้าทง้ิ จาก 1.11 ± 0.001
อตุ สาหกรรม 7.83 ± 0.08 0.084 ± 0.01 5.27 ± 0.22 1.59 ± 0.03 0.99 ± 0.001
ประปาน้าพอง กระดาษ 8.09 ± 0.09 0.098 ± 0.01 5.34 ± 0.96 1.84 ± 0.20 0.93 ± 0.001
นา้ ดบิ เข้าระบบ 7.83 ± 0.11 0.117 ± 0.01 5.08 ± 0.25 2.30 ± 0.02
สะพานปากเสยี ว ประปา ตน้ น้า
น้าไหลผ่านชุมชน
ประปาโกทา และอุตสาหกรรม
น้าดิบเขา้ ระบบ
ประปา ทา้ ยน้า

การหาระยะเวลาท่ีเหมาะสมสาหรบั การบาบัดดว้ ยเรซิน (optimum contact time)
การทดลองเบอ้ื งต้นเพอื่ หาระยะเวลาที่เหมาะสมส้าหรบั การบา้ บัดดว้ ยเรซนิ ทา้ การทดลองโดยน้าเรซนิ ทง้ั 2 ชนิด โดยใช้

ปริมาณเรซินเท่ากัน 5 mL/L มากวนสัมผัสกับน้าตัวอย่างอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 80 นาที น้าน้าท่ีผ่านการบ้าบัดด้วยการสัมผัส
กับเรซินท่ีเวลาต่างๆ ไปวิเคราะห์ค่า UVA254 เพ่ือหาช่วงเวลาที่เหมาะสมส้าหรับการบ้าบัด จากผลการทดลอง พบว่าค่า UVA254
ของนา้ ดิบจากระบบประปาบา้ นโกทาในเดอื น ธนั วาคม พ.ศ. 2562 ก่อนการบ้าบดั ดว้ ยเรซนิ มีคา่ เท่ากับ 0.184 cm-1 ระหว่างการ
บา้ บดั ดว้ ยเรซินท้งั สองชนิด คา่ UVA254 ลดลงอย่างรวดเร็วในชว่ ง 20 นาทีแรก หลังจาก 30 นาทเี ปน็ ตน้ ไป คา่ UVA254 ไม่เกิดการ
เปล่ียนแปลงอย่างมีนัยส้าคัญ ดังแสดงไว้ในรูปท่ี 2 จึงสามารถสรุปได้ว่าเวลาการบ้าบัด ณ เวลา 30 นาทีเป็นเวลาท่ีเหมาะสม
ส้าหรับการบ้าบัดด้วยเรซิน ซ่ึงระยะเวลา contact time 30 นาทีนี้ ใกล้เคียงกับงานวิจัยอ่ืนๆ ท่ีทดลองใช้เรซิน MIEX [1, 4] ค่า
UVA254 ของน้าหลังผ่านการบ้าบัดด้วย MIEX DOC และ MIEX GOLD ท่ีเวลา 30 นาที มีค่าเป็น 0.021 cm-1 และ 0.018 cm-1
ตามล้าดับ คิดเป็นประสิทธิภาพการก้าจัด UVA254 ของเรซิน MIEX DOC และ MIEX GOLD เท่ากับ 88.6% และ 90.2 %
ตามล้าดบั แสดงว่า MIEX GOLD มปี ระสิทธภิ าพดกี ว่า MIEX DOC เลก็ นอ้ ย

รปู ท่ี 2. การหาค่าระยะเวลาทเี่ หมาะสมสาหรบั การบาบดั ด้วยเรซิน (optimum contact time)

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 130 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย

  

Dissolved Organic Carbon (DOC) Removal

ผลการก้าจัด DOC โดยเรซินแม่เหล็กชนิด MIEX DOC และ MIEX GOLD ในช่วงความเข้มข้น 1-10 มิลลิลิตรของเรซิน
ต่อ 1 ลิตรของน้าตัวอย่าง (mL/L) ได้แสดงไว้ดังรูปท่ี 3a และ 3b ตามล้าดับ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพในการ
ก้าจัด DOC เพมิ่ ขึ้นอย่างรวดเร็วเม่อื เพ่ิมปริมาณเรซินในช่วง 1-3 mL/L เม่ือเพิม่ เรซนิ มากกว่า 3 mL/L ประสทิ ธภิ าพในการก้าจัด
ไมไ่ ด้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยส้าคัญ ดังนั้นความเข้มข้นของเรซินท่ีเหมาะสมส้าหรับการก้าจัดสารอินทรีย์ในกลุ่มน้าตัวอย่างเหล่าน้ีคือ 3
mL/L ซึ่งที่ความเข้มข้นนี้ เรซิน MIEX DOC และ MIEX GOLD มีประสิทธิภาพในการก้าจัด DOC อยู่ ที่ 54-61% และ 50-62%
ตามล้าดบั ผลการทดลองนีแ้ สดงให้เหน็ ว่า ค่า DOC เรมิ่ ตน้ ของน้าตัวอยา่ งชดุ น้ี ซึ่งแปรผันในช่วงกว้าง (5.08 – 22.2 mg/L) ไม่ได้
มีผลอยา่ งมนี ยั สา้ คัญกับประสิทธภิ าพในการกา้ จดั DOC ของเรซนิ ทง้ั สองชนดิ ทั้งน้ี อาจเป็นไปได้วา่ น้าตวั อยา่ งจากบึงโจด (น้าท้ิง
จากโรงงานอุตสาหกรรมกระดาษ) ท่ีมีค่า DOC สูงถึง 22.2 mg/L ประกอบไปด้วยสารอินทรีย์กลุ่มที่ไม่ชอบน้า (hydrophobic)
อยู่มาก เชน่ ลกิ นิน จากกระบวนการฟอกและล้างเยื่อกระดาษ ซึ่งเรซิน MIEX มีความสามารถในการดูดจับสารอินทรีย์กลุ่มน้ีมาก
เป็นพเิ ศษ [1, 4] จึงท้าให้เรซินสามารถกา้ จัด DOC ท่บี งึ โจดได้ดี นอกจากนี้ยังพบว่าเรซินท้ังสองชนิด มีประสิทธิภาพในการก้าจัด
DOC สูงสุดที่ 61% ในน้าจากจุดเกบ็ ตัวอยา่ งท่ี 5 (สะพานปากเสยี ว) ซงึ่ เป็นน้าท่ไี หลผา่ นชมุ ชน และยา่ นอุตสาหกรรมต่างๆ แลว้

รปู ท่ี 3 ประสทิ ธิกาพในการกาจดั dissolved organic carbon (DOC)
ของเรซินชนิด (a) MIEX DOC และ (b) MIEX GOLD

Total Dissolved Nitrogen (TDN) Removal

สา้ หรบั ค่า TDN ตง้ั ต้นนนั้ น้าตวั อย่างทเ่ี ก็บจากบึงโจด มี TDN สงู กว่านา้ จากแหลง่ อนื่ (2.63 mg/L) ในขณะที่จุดเก็บน้า
อื่นๆ ของแม่น้าพอง มีค่า TDN ต้ังต้นอยู่ในช่วง 0.63-1.11 mg/L ผลการก้าจัด TDN โดยเรซินแม่เหล็กชนิด MIEX DOC และ
MIEX GOLD ในช่วงความเข้มข้น 1-10 mL/L ได้แสดงไว้ดังรูปท่ี 4a และ 4b ตามล้าดับ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า
ประสิทธิภาพของเรซิน MIEX ทั้งสองชนิดในการก้าจัด TDN ในช่วงปริมาณเรซิน 1-3 mL/L มีการเพ่ิมขึ้นอย่างรวดเร็ว จากน้ัน
ประสิทธภิ าพไม่ได้มอี ัตราการเพิ่มอย่างมีนัยสา้ คัญเช่นเดยี วกับการกา้ จดั DOC แต่แนวโนม้ ของการกา้ จัด TDN น้ันมีความแตกต่าง
ระหว่างของนา้ จากจุดเก็บตวั อย่างตา่ งๆ ไม่เกาะกล่มุ กันอยา่ งในกรณีผลการก้าจัด DOC โดยเฉพาะในน้าตัวอย่างที่เก็บจากบึงโจด
ซึง่ มี TDN ตงั้ ตน้ สูง (2.63 mg/L) เรซิน MIEX ทั้งสองชนิด มีความสามารถในการก้าจัด TDN ต่้ากว่าในน้าตัวอย่างจากจุดอื่นๆ ที่
ปริมาณเรซิน 3 mL/L ประสิทธิภาพในการก้าจัด TDN ของเรซิน MIEX DOC และ MIEX GOLD อยู่ในช่วง 18-35% และ 23-
38% ตามล้าดับ เมอื่ เปรยี บเทียบผลการทดลองการก้าจดั DOC (รูปที่ 3) กับการกา้ จดั TDN (รปู ที่ 4) นน้ั จะเหน็ ได้ว่าเรซิน MIEX
ท้งั สองชนิดมีประสิทธภิ าพในการกา้ จดั DOC สงู กว่า TDN

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 131 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563

สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย

 

Changes in Specific UV Absorbance (SUVA)

ค่า SUVA ตั้งต้นของน้าตัวอย่างท้ัง 6 จุด อยู่ในช่วง 1.50 – 3.30 L/mg·m โดยน้าจากบึงโจด มีค่า SUVA สูงท่ีสุด และ
นา้ จากการประปาส่วนภูมิภาคสาขาน้าพองมีค่า SUVA ต่้าที่สุด การบ้าบัดน้าด้วยโดยเรซินแม่เหล็กชนิด MIEX DOC และ MIEX
GOLD ที่ปริมาณเรซิน 3 mL/L ส่งผลให้ค่า SUVA ของน้าตัวอย่างทั้ง 6 จุด ลดลง ดังแสดงไว้ในรูปที่ 5 การลดลงของค่า SUVA
แสดงว่าเรซนิ MIEX ทั้งสองชนดิ มคี วามสามารถในการก้าจัดสารอินทรีย์กลุ่มที่ดูดซับแสง UV ซึ่งเป็นสารอินทรีย์กลุ่มที่ไม่ชอบน้า
(hydrophobic) และมีคุณลักษณะโครงสร้างโมเลกุลเป็นวงแหวน (aromatic) มากกว่าสารอินทรีย์ชนิดอ่ืนๆ ซึ่งสอดคล้องกับ
งานวิจัยอื่นๆ [1, 2] คิดเป็นความสามารถในการลดค่า SUVA ในน้าตัวอย่างทั้ง 6 จุดของ เรซินแม่เหล็กชนิด MIEX DOC และ
MIEX GOLD อยู่ที่ 35-76% และ 35-79% ตามลา้ ดับ จึงสามารถสรุปได้วา่ เรซนิ ท้ังสองชนิดสามารถลดค่า SUVA ของน้าตัวอย่าง
จากแม่น้าพองไดด้ ี ท้งั ในน้าที่มีค่า SUVA ตั้งต้นสูง และค่า SUVA ต้ังต้นต้่า นอกจากนี้แล้ว ประสิทธิภาพของเรซินท้ังสองชนิดยัง
ไม่ตา่ งกันอยา่ งมีนยั ส้าคญั

รูปที่ 4. ประสทิ ธิกาพในการกาจดั total dissolved nitrogen (TDN)
ของเรซนิ ชนดิ (a) MIEX DOC และ (b) MIEX GOLD

รูปท่ี 5. การเปล่ยี นแปลงค่า SUVA ของนา้ จากจดุ เก็บตวั อย่างต่างๆ ในแมน่ า้ พอง โดยเรซนิ ชนดิ MIEX DOC และ MIEX
GOLD ท่ีความเขม้ ขน้ 3 mL/L จดุ เกบ็ ตวั อย่างคอื (1) สะพานหว้ ยทราย, (2) สะพานมิตรสมั พันธ์, (3) บึงโจด, (4) การ

ประปาสว่ นภมู ภิ าค สาขานา้ พอง, (5) สะพานปากเสียว, และ (6) การประปาส่วนภูมภิ าค สาขาโกทา

การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 132 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563