สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
มลิ ลกิ รมั ตอ่ ลิตร และ 820 มิลลิกรมั ต่อลิตร ตามล้าดับ ดังน้ันประสทิ ธิภาพในการบา้ บัดซีโอดีกรองทไี่ ด้ จึงเกดิ จากจุลินทรีย์ท้งั สอง
ส่วนคือส่วนท่ีเกาะตดิ อยู่บนตวั กลางและส่วนทแ่ี ขวนลอยอยภู่ ายในระบบ
กิตตกิ รรมประกาศ
ขอขอบคุณศูนย์ประสานงานนักเรียนทุนรัฐบาลทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ กระทรวงวิทยาศาสตร์
สา้ หรับทนุ อดุ หนุนโปรแกรมวจิ ัยน้ี การสนับสนุนบางสว่ นจากศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ สา้ นักงานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
แห่งชาติ กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม ประเทศไทย ในโปรแกรม Research Network NANOTEC
(RNN) พร้อมทั้งขอขอบคุณภาควิชาวิศวกรรมส่ิงแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยที่ให้ความอนุเคราะห์
สถานที่ท้างานวิจัย เอื้อเฟื้อเครื่องมือ อุปกรณ์ ตลอดจนให้ค้าแนะน้าในการวิเคราะห์ด้านต่างๆ อันเป็นประโยชน์ต่อความส้าเร็จ
ของการด้าเนนิ งานวจิ ยั ในครั้ง
เอกสารอ้างองิ
[1] Shreve, M.J. and R.A. Brennan. Trace organic contaminant removal in six full-scale integrated fixed-
film activated sludge (IFAS) systems treating municipal wastewater. Water Res, 2019. 151: p. 318-331.
[2] Bassin, J., I. Dias, S. Cao, E. Senra, Y. Laranjeira, M.J.P.S. Dezotti and E. Protection. Effect of increasing
organic loading rates on the performance of moving-bed biofilm reactors filled with different
support media: Assessing the activity of suspended and attached biomass fractions. 2016. 100: p.
131-141.
[3] ทกั ษิณวราจาร, ส., การควบคุมการจมไม่ลงของแอคติเวทเต็ดสลดั จ์ เนอื่ งจากจลุ ินทรยี ์ทเี่ ปน็ เส้นใย โดยการสลับป้อนน้า
เสียเขา้ ถังเตมิ อากาศหกถงั . 2526, จฬุ าลงกรณ์มหาวิทยาลยั .
[4] กรมควบคุมมลพิษ, ส่วนน้าเสียชุมชน ส้านักจัดการคุณภาพน้า [ออนไลน์], ตุลาคม 2562. แหล่งท่ีมา
www.pcd.go.th/public/News/Files/5.การจัดการน้าเสียจากอาคารและท่ดี นิ จดั สรร.pdf
[5] Eaton, A., E. Rice, R.J.S.M.f.t.E.o.W. Baird and Wastewater. 5220 D chemical oxygen demand (COD),
closed reflux, colorimetric method. 1998.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 383 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แ ห่งปร ะเทศ ไทย
061
การบาบัดสารโทลูอนี ในอากาศ ดว้ ยกระบวนการโฟโตคาตาไลซสิ
โดยไทเทเนียมไดออกไซด์ โด๊ปไนโตรเจน และซลิ ิกอน
เคลอื บบนแผน่ HEPA
Removal of Toluene in Air by Photocatalysis Using
Titaniumdioxide Doped N-Si Coated on HEPA Filter
พรสุดา มณอี ้าย1 และ สุปรดี า หอมกล่ิน2*
Pornsuda Maneea1 and Supreeda Homklin2*
1นสิ ติ บัณฑติ ศกึ ษา 2*อาจารย์ สาขาวิชาวศิ วกรรมส่งิ แวดล้อม
วทิ ยาลยั พลังงานและสิง่ แวดลอ้ ม มหาวทิ ยาลยั พะเยา พะเยา 56000
*โทรศพั ท์ : 054 466 666 ต่อ 3413, โทรสาร : 054 466 704 e-mail : [email protected]
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มวี ัตถุประสงค์เพื่อศกึ ษาประสิทธภิ าพในการบาบดั สารโทลูอนี ในอากาศด้วยกระบวนการโฟโตคาตาไลซิส โดย
ใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์ โด๊ปไนโตรเจน และซิลิกอน เคลือบบนแผ่น HEPA และใช้แสง LED เป็นแหล่งกาเนิด โดยทาการบาบัด
โทลูอีนเป็นเวลา 180 นาที ผลการศึกษา พบว่า สารโทลูอีนถูกกาจัดได้ 100% เม่ือใช้ ตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2-N, TiO2-Si และ
TiO2-N-Si ภายในระยะเวลา 70, 80 และ 140 ตามลาดับ ในขณะท่ี Un-doped-TiO2 สามารถกาจัดสารโทลูอีนได้ 15.32%
เท่านั้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นไปตามปฏิกิริยาอันดับท่ี 1 ทุกการทดลอง ค่าคงท่ีอัตราการเกิดปฏิกิริยา มีค่าเท่ากับ 0.0015,
0.0049, 0.0058 และ 0.0119 min-1 เมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิด Un-doped-TiO2, TiO2-N, TiO2-Si และ TiO2-N-Si ตามลาดับ
ซ่ึงตัวเร่งปฏิกิริยาชนิด TiO2-N-Si/HEPA ร่วมกับแสง LED สามารถกาจัดสารโทลูอีนได้หมดภายในระยะเวลาอันส้ันเมื่อเทียบกับ
ตัวเรง่ ปฏกิ ริ ยิ าอ่ืน
คาสาคัญ : ไทเทเนียมไดออกไซด์; โฟโตคาตาไลซสี ออกซิเดชนั ; โทลูอีน; โซล-เจล; ไนโตรเจน; ซลิ ิกา
Abstract
The objective of this research was to study the removal efficiency of toluene in the air by the
photocatalytic process using a titanium dioxide doped N and Si coated on HEPA filter and irradiating by LED.
The reaction time was 180 min. The results showed that toluene can be eliminated about 100% within 70, 80
and 140 min by using TiO2-N, TiO2-Si, and TiO2-N-Si, respectively. Furthermore, only 15.32 % of toluene was
decreased at the end of the experiment by Un-doped-TiO2. Kinetic degradation of toluene was followed by
the first-order reaction in all tests. The degradation rate constants of toluene were 0.0015, 0.0049, 0.0058 and
0.0119 min-1 as using Un-doped-TiO2, TiO2-N, TiO2-Si and TiO2-N-Si, respectively. In conclusion, toluene was
completely removed by using TiO2-N-Si/HEPA operated with LED in a short duration time rather than the
other catalysts.
Keywords : titanium dioxide; photocatalytic oxidation; Toluene; Sol-gel; Nitrogen; Silica
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 384 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
บทนา
ในปัจจุบันปัญหาคุณภาพอากาศภายในอาคาร (Indoor Air Quality) เป็นปัญหาท่ีใกล้ตัวที่กาลังทวีความรุนแรงและ
ก่อให้เกิดปัญหาทางสุขภาพต่อมนุษย์อย่างมาก โดยร้อยละ 30 ของอาคารปิดทั่วโลก เช่น บ้าน โรงเรียน โรงพยาบาล
ห้างสรรพสนิ คา้ และอนื่ ๆ ถูกคาดการณจ์ ากองคก์ ารอนามัยโลก (WHO) วา่ กาลังเผชิญกับปญั หาคณุ ภาพอากาศภายในอาคาร [1]
มีการตรวจพบสารอินทรีย์ระเหยง่าย (Volatile Organic Compounds; VOCs) ภายในอาคารหลายชนิด เช่น Benzene,
Toluene, Formaldehyde และ Ethylbenzene เป็นต้น โดยเฉพาะสารโทลอู ีนเป็นสารอินทรีย์ระเหยง่ายที่เป็นสารมลพิษที่พบ
มากในอาคาร [2] ซ่ึงมีรายงานการตรวจพบสารโทลูอนี ความเข้มขน้ เฉลย่ี สงู สุดในอาคารสานักงานในกรุงเทพมหานคร มีค่าเท่ากับ
29 ppm (109.29 mg/m3) [3] และในอู่พ่นสีรถยนต์ซ่ึงมีค่าความเข้มข้นโทลูอีนถึง 128 ppm (482.37 mg/m3) [4] แต่เกณฑ์
มาตรฐานกาหนดใหป้ รมิ าณสารโทลูอนี ภายในอาคารท่ีอูยอ่ าศัยท่ีจะไมส่ ่งผล กระทบต่อร่างกายที่ระยะเวลาสัมผัส 8 และ 24 hr.
ที่ 4 ppm (15.07 mg/m3) และ 0.6 ppm (2.3 mg/m3) ตามลาดับ [5] สารโทลูอีนนี้ถูกจัดเป็นสารที่มีความเป็นพิษ ทาให้เกิด
อาการโลหติ จาง ทาลายระบบประสาทส่วนกลาง ทาลายตับ เป็นตน้ [6] ทผี่ ่านมามีงานวิจัยท่ีพยายามลดปริมาณสารดังกล่าวด้วย
วิธี การดูดซับ (Adsorption) [7] ระบบกรองชีวภาพ (Biofiltration) [8] และกระบวนการโฟโตคาตาไลซิส ออกซิเดชัน
(Photocatalytic Oxidation) [9]
กระบวนการโฟโตคาตาไลซิสเปน็ กระบวนการหน่ึงท่ีถูกนามาประยุกต์ใช้ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ระเหยง่ายในอากาศ
รวมถงึ สารโทลอู นี [9] ซึ่งกระบวนการนีจ้ ะใช้ตัวเรง่ ปฏิกิริยาร่วมกับแสง UV ทาให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน เม่ือสารก่ึงตัวนาได้รับ
แสงซึ่งมีพลังงานเท่ากับหรือสูงกว่าช่องว่างแถบพลังงาน จะทาให้อิเล็กตรอนที่อยู่ในแถบวาเลนซ์ถูกกระตุ้นให้ไปยังแถบการนา
ไฟฟ้า ทาใหเ้ กิดสภาวะขาดแคลนอิเล็กตรอนที่แถบวาเลนซ์ เรียกว่า โฮล (Hole) ทาให้เกิดอิเล็กตรอนและโฮลว่ิงกระจายอยู่ที่ผิว
ของสารก่ึงตัวนา โฮลท่ีเกิดขึ้นในแถบวาเลนซ์จะเป็นตัวออกซิไดส์ จะทาปฏิกิริยาออกซิเดชันกับไฮดรอกซิลไอออน ( Hydroxyl
Ions : OH-) ทาใหเ้ กดิ ไฮดรอกซิลเรดคิ ัล (⋅OH) และยังทาให้โมเลกุลของน้า (H2O) ท่ีดูดติดผิวสารก่ึงตัวนาเปล่ียนเป็นไฮดรอกซิล
เรดิคลั ดว้ ย และอเิ ล็กตรอนในแถบการนาไฟฟา้ จะเป็นตวั รีดิวซ์หรอื ตัวใหอ้ เิ ลก็ ตรอนท่ีดี จะทาปฏิกริ ิยารดี ักชันกบั โมเลกุลออกซเิ จน
(O2) ที่ดูดติดสารก่ึงตวั นา ทาใหโ้ มเลกลุ ออกซเิ จนเปลยี่ นไปเปน็ ซุปเปอร์ออกไซด์ไอออนเรดิคัล (O2⋅-) ท้ัง ซุปเปอร์ออกไซด์ และไฮ
ดรอกซิลเรดิคอล ที่เกิดขึ้นมีประสิทธิภาพในการย่อยสลายสารอินทรีย์ พันธะไฮโดรคาร์บอน แล้วกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์
และนา้ คืนสอู่ ากาศ [10] สารก่งึ ตัวนาทใี่ ช้กันมากท่ีสุดคือไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) อย่างไรก็ตาม TiO2 มีข้อจากัดคือช่องว่าง
แถบพลังงานท่ีกว้างทาให้ตอบสนองได้ดีกับแสงในช่วง UV จึงได้พยายามพัฒนาประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาจากไทเทเนียมได
ออกไซด์ ใหต้ อบสนองตอ่ แสงขาว (Visible light) โดยการเจือเติมโลหะทรานซชิ ัน เช่น เหล็ก ทองแดง ทงั สเตน [11, 12, 13] เป็น
ต้น หรือเจืออโลหะ เช่น ไนโตรเจน (N) ซัลเฟอร์ (S) [14,15] เปน็ ตน้ ซ่งึ จะช่วยลดพลังงานช่องวา่ งและการแยกตัวของการรวมตัว
กันของอิเล็กตรอนได้ นอกจากน้ียังมีการตรึงตัวเร่งปฏิกิริยาบนวัสดุต่าง ๆ เช่น บนเส้นใยแก้ว บนแผ่นแก้ว กระดาษกรองใยแก้ว
ถ่านกัมมันต์ [10,16,17,18] เพือ่ การประยุกต์ใช้งาน อยา่ งไรกต็ าม แผน่ HEPA เป็นวสั ดหุ นึ่งท่ีสามารถนามาเปน็ วัสดุทีใ่ ช้ตรงึ ตวั เรง่
ปฏกิ ิริยาได้
ดังนัน้ งานวิจัยนี้จึงมีวตั ถปุ ระสงคเ์ พื่อศึกษาประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิริยา TiO2 ท่ีสังเคราะห์ข้ึนโดยเจือกับไนโตรเจน (N)
และซลิ กิ อน (Si) เคลอื บลงบนแผ่น HEPA ซึ่งเป็นแผ่นใยสงั เคราะห์ท่ีใช้กับเครื่องกรองอากาศในการกาจัดสารโทลูอีน โดยใช้หลอด
LED เปน็ แหลง่ กาเนิดแสง
อุปกรณ์และวิธีการ
1.สารเคมี
สารตั้งต้นท่ีใช้ในการสังเคราะห์ TiO2-N-Si ได้แก่ Titanium dioxide ยี่ห้อ Kemaus (Australia), เอทานอล (EtOH) ย่ีห้อ
RCI Labscan (Thailand), กรดไนตริก (HNO3) ยี่ห้อ RCI Labscan (Thailand), น้ากล่ันปราศจากไอออน (Deionized Water,
DI), Tetraethyl orthosilicate ย่ีห้อ Aldrich (United States of America), Diethanolamine (HOCH2CH2)2NH, DEA) ย่ีห้อ
Loba (India) โดยสารเคมที ุกตวั เปน็ สารเกรดวเิ คราะห์ (AR grade)
2. ถงั ปฏกิ ริ ิยาทใ่ี ชใ้ นการศึกษา
ถงั ปฏกิ ริ ิยาเปน็ รูปทรงกระบอก จานวน 2 ถงั ปริมาตรถงั ละ 4 L ภายในถงั แรก คือ ถงั ควบคุมสภาวะ (Control Room) ซึ่ง
เช่อื มตอ่ กบั ถังที่สอง มีเคร่ืองสูบ (Pump) สาหรับไหลเวียนอากาศ โดยทอ่ มกี ารควบคุมการปดิ -เปิดดว้ ยวาล์วควบคมุ มกี ารควบคุม
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 385 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แ ห่งปร ะเทศ ไทย
อัตราการไหลโดยใชร้ ะบบควบคุมจากป๊ัมและวดั อตั ราการไหลโดยใช้ Flow Sensor แสดงในรปู ที่ 1 ภายในถังปฏิกรณ์ตดิ ตงั้ หลอด
LED และแผน่ ฟอกอากาศที่ผสมตวั เรง่ ปฏกิ ิริยา TiO2
รปู ที่ 1 ถงั ปฏิกิรยิ าสาหรับกระบวนการโฟโตคาตาไลซสิ ทใ่ี ชส้ าหรับงานวจิ ยั
3. การเตรยี มแผ่น HEPA เคลอื บไททาเนยี มไดออกไซด์ โด๊ป ไนโตรเจนและซิลิกอน
3.1 การสงั เคราะหไ์ นโตรเจนและซิลกิ อน เจอื ไทเทเนียมไดออกไซด์ โดยใช้วิธีโซล-เจล ใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์, เอทานอล,
กรดไนตริก และน้าทอ่ี ัตราส่วน 1 : 20 : 1 : 1 โมล กาหนดอัตราส่วนไนโตรเจนและซิลิเนียมเท่ากับ 1 โมล ด้วยวิธีการระเหยท่ี
อุณหภูมิหอ้ งเปน็ เวลา 24 hr. แล้วนาไปอบทอ่ี ณุ หภมู ิ 100 °C เป็นเวลา 90 min และเผาที่ 600 °C เปน็ เวลา 30 min
3.2 การเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียมไดออกไซด์เจือเติมซิลิเนียมและซิลิกอน ลงบนแผ่น HEPA มีข้ันตอนดังน้ี นาแผ่น
HEPA ทาความสะอาดด้วยสารละลายอะซีโตน และล้างด้วยน้า DI แล้วนามาวางบนถาด ซึ่งก่อนการเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยาต้อง
ทาการช่ังแผ่น HEPA ทุกครั้ง จากนั้นนาตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียมไดออกไซด์ชนิดแบบผงกวนกับน้า DI เข้ากัน จุ่มแผ่น HEPA
แล้วนาไประเหยจนแห้ง ทีอ่ ุณหภมู ิหอ้ ง
3.3 นาแผ่น HEPA ท่ีเคลือบสารตัวเร่งปฏิกิริยาวิเคราะห์ลักษณะทางสัณฐานวิทยาด้วยเคร่ือง SEM (Hitachi รุ่น S-2500)
โดยทาการสแกนในช่วง 2θ = 10-80 องศา
4. เครอ่ื ง Gas Chromatography (GC)
Gas Chromatograph-FID (GC-FID) (รุ่น GC 2010 Plus, Shimudzu, ประเทศญ่ีปุ่น) คอลัมน์ที่ใช้เป็นแคปปิลารีชนิด
Rtx-5 ขนาดของเส้นผา่ ศูนยก์ ลาง 0.25 mm ความยาว 30 m ความหนาของฟิล์ม 0.25 µm อุณหภูมิส่วน Injector เท่ากับ 200
°C อัตราการไหลของแก๊สตัวพา (He) เท่ากับ 3 mL/min Column อุณหภูมิ เท่ากับ 50 °C ต่อ 3 นาที Spilt Ratio 100: 1
อุณหภูมิส่วนตรวจวัด (FID) เท่ากับ 200 °C Make Up 2 mL/min อัตราการไหลของอากาศ เท่ากับ 350 mL/min และ อัตรา
การไหลของไฮโดรเจน เทา่ กบั 60 mL/min
5. การดาเนินการวจิ ัย
การศึกษาการบาบดั โทลูอีนภายใต้แสง LED ใช้หลอด LED จานวน 1 หลอด ท่ีกาลังวัตต์ 18 W และใช้แผ่น HEPA เคลือบ
สารคะตะลิสต์ จานวน 1 แผ่น ขนาด 8x8 cm. ความเข้มข้นเร่ิมต้นของสารโทลูอีนที่ใช้ในการทดลอง อยู่ท่ี 100 ppm ควบคุมท่ี
อุณหภูมิห้อง อัตราการไหลของสาร 4 L/min การทดลองแบ่งออกเป็น 2 การทดลอง ได้แก่ชุดควบคุม และชุดทดลอง โดยชุด
ควบคุมจะใช้แผ่น HEPA ที่เคลือบ Un-doped-TiO2 และชุดทดลองจะใช้แผ่น HEPA ท่ีเคลือบ TiO2-N, TiO2-Si และ TiO2-N-Si
ร่วมด้วยการใช้แสง LED จากนน้ั ทาการเกบ็ ตวั อยา่ ง ทกุ ๆ 10 min จนถึง 180 min และนาตัวอย่างมาวิเคราะห์ความเข้มข้นของ
สารโทลูอีนด้วยเทคนคิ GC-FID
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 386 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ผลการทดลองและวจิ ารณ์
1. ลกั ษณะสณั ฐานวิทยาของแผน่ ฟอกอากาศเคลอื บไทเทเนียมไดออกไซด์
จากรปู 2 ลกั ษณะของแผน่ ฟอกอากาศ HEPA ก่อน และ หลงั ทาการเคลือบด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์ เป็นดังรูป ก่อน (ก)
และ หลัง (ข) ตามลาดับ เม่ือนามาวเิ คราะห์ลกั ษณะทางสัณฐานวทิ ยา โดยเคร่ือง Scanning Electron Microscope (SEM) โดย
ทาการสแกนในชว่ ง 2θ = 20-80 องศา พบว่าลักษณะทางกายภาพของแผ่น HEPA ไม่มีสารเคลือบ (รูป (ค)) มีลักษณะเป็นเส้น
ยาว มีรูพรุนในแนวยาว สว่ นรูป (ง) เปน็ แผ่น HEPA ทเี่ คลอื บสารไทเทเนียมไดออกไซด์ โดยพบไทเทเนียมไดออกไซด์ กระจายตัว
ปกคลุมเส้นใยของแผน่ HEPA
(ก) กอ่ นทาการเคลือบด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์ (ข) หลงั ทาการเคลอื บดว้ ยไทเทเนียมไดออกไซด์
(ค) รปู SEM ท่กี าลงั ขยาย 500 เท่าไมเ่ คลอื บ TiO2 (ข) รูป SEM ทก่ี าลงั ขยาย 500 เท่า เคลือบ TiO2
รปู ท่ี 2 ลักษณะสณั ฐานวทิ ยาของแผ่น HEPA เคลือบไทเทเนยี มไดออกไซด์
2. ประสทิ ธภิ าพการบาบดั โทลอู นี
กอ่ นทาการทดสอบประสิทธิภาพการกาจัดสารโทลูอีนด้วยกระบวนการโฟโตแคตะไลซิสได้นาแผ่น HEPA เคลือบตัวเร่ง
ปฏิกิริยามาทดสอบในสภาวะไม่มีแสง พบว่า แผ่น HEPA ที่เคลือบตัวเร่งปฏิกิริยา Undoped-TiO2, TiO2-Si, TiO2-N และ TiO2-
N-Si ดูดซับโทลูอีนได้ 3.07, 14.98, 35.84 และ 19.46 % ตามลาดับ และการดูดซับสารเริ่มคงท่ี ที่เวลา 120 min เป็นต้นไป ใน
ทกุ ชดุ ทดสอบ (รูปที่ 3) จากรูปที่ 4 เมื่อนาแผ่น HEPA เคลือบตัวเร่งปฏิกิริยา มาทดสอบประสิทธิภาพการบาบัดสารโทลูอีน ใน
สภาวะที่มีแสง LED พบว่า สามารถกาจัดสารโทลูอีนได้ 100% เมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2-N, TiO2-Si และ TiO2-N-Si ภายใน
ระยะเวลา 70, 80 และ 140 ตามลาดบั ในขณะท่ี Un-doped-TiO2 สามารถกาจัดสารโทลูอีนได้ 15.32% เท่านั้นเม่ือสิ้นสุดการ
ทดลอง โดยการกาจัดสารโทลูอีนนั้นมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นไปตามปฏิกิริยาอันดับที่ 1 ทุกการทดลอง มีค่าคงท่ีอัตราการ
เกิดปฏิกิริยาเท่ากับ 0.0015, 0.0049, 0.0058 และ 0.0119 min-1 ในการทดลองที่ใช้ Un-doped-TiO2, TiO2-N, TiO2-Si และ
TiO2-N-Si ตามลาดับ ซ่ึงผลการทดลองสอดคล้องกับงาน Galeanoa, et. al., 2019 [19] ที่ใช้ N-TiO2 / Si-TiO2 และ N-TiO2 /
Se-TiO2 ภายใต้รังสี VIS ในการบาบัดสารฟีนอลด้วยกระบวนการโฟโตคะตาไลติกพบว่ามีประสิทธิภาพสูงกว่าการใช้ TiO2 เพียง
อย่างเดียว ซึ่ง TiO2-N-Si มีประสิทธิภาพในการบาบัดโทลูอีนได้เร็วกว่าคะตะลิสต์ตัวอ่ืน เป็นเพราะ การเติมไนโตรเจน (N) ซ่ึง
สามารถลดแถบช่องว่างพลังงานได้เนื่องจากไนโตรเจนจะเข้าไปแทนที่ออกซิเจนในแลคทิซของ O-Ti-O และฟอร์มเป็น N-Ti-O
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 387 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แ ห่งปร ะเทศ ไทย
จากการเขา้ ไปแทนที่ออกซเิ จนน้นั ทาให้มชี ้นั ออบทิ ลั ของ N2p ซงึ่ จะแคบกว่าการทอ่ี ิเล็กตรอนจะกระโดดจากชั้น O2p ไปยัง 2Np
และกระโดดต่อไปยัง Ti3d จึงสามารถลดพลังงานแสงในการกระตุ้นลงได้ และการเติมซิลิกอน (Si) ซึ่งสามารถเพิ่มการถ่ายเท
อเิ ล็กตรอน และสามารถการดักจับอเิ ล็กตรอนเพอื่ ยับยง้ั การรวมตัวกันของอเิ ลก็ ตรอนในระหว่างการฉายแสง [20]
รปู ที่ 3 กระบวนการดูดซบั โทลอู นี
รูปท่ี 4 การบาบัดสารโทลอู ีนด้วยเทคนคิ โฟโตคาตาไลซสิ ท่ีสภาวะต่าง ๆ
สรปุ ผล
ตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2 ที่ถูกเจือด้วย N และ Si นั้นมีประสิทธิภาพสูงกว่า เม่ือเทียบกับการเจือเพียงตัวใดตัวหน่ึง หรือใช้
TiO2 เพียงอย่างเดียว เมื่อใช้งานร่วมกับแสง LED ทาให้สามารถกาจัดสารโทลูอีนได้หมดภายในระยะเวลาท่ีสั้นลง (70 min) เมื่อ
เทียบการตวั เรง่ ปฏิกิรยิ าอื่นในชุดทดสอบ นอกจากนี้การนาตัวเร่งปฏิกิริยาเคลือบบนแผ่น HEPA น้ัน ทาให้ประยุกต์ใช้งานได้ง่าย
กับการกาจัดสารอนิ ทรยี ร์ ะเหยงา่ ยในอากาศตวั อืน่
กิตติกรรมประกาศ
ผู้วิจยั ขอขอบพระคุณ คณะพลงั งานและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยพะเยา ท่ีเอือ้ เฟ้ือสถานท่ีในการทดลองงานวิจัยนี้
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 388 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
เอกสารอ้างอิง
[1] WHO. (2010). WHO guidelines for indoor air quality: selected pollutants.
จาก http://www.euro.who.int/_data/assets/pdf file.
[2] Zhang, Y. P., Yang, R., Xu, O. J. and MO, J. H. (2007). Charecteristics of Photocatalytic Oxidation of
Toluene Benzene and Their Mixture. Journal of Air&Waste Management Association, 57, 94-101.
[3] รัฐเขต มูลรนิต๊ะ. (2552X. แหล่งกาเนิดและความเข้มข้นของสารประกอบอินทรีย์ระเหยใน อาคารสานักงานใน
กรุงเทพมหานคร. วทิ ยานิพนธ์ วศ.บ., จฬุ าลงกรณ์มหาวิทยาลัย, กรุงเทพมหานคร.
[4] ดษุ ฏี หมื่นห่อ. (2542). การวัดความเข้มข้นของโทลูอีนและไซลีนในอู่พ่นซ่อมสีรถยนต์. สืบค้นเมื่อ 17 ตุลาคม 2562, จาก
https://www.researchgate.net/publication
/43207149_karwadkhwamkhemkhnkhxngtholuxinlaeasilinnixuphnsxmsirthynt.
[5] Health Canada. (2011). Residential Indoor Air Quality Guideline: Toluene. Available source:
http://www.hc-sc.gc.ca/ewh-semt/pubs/air/toluene/index-eng.php. July 11, 2011.
[6] Keith, L. H., and Walker, M. M. (1995). Sampling analysis and properties. Handbook of air toxics, United
Kingdom.
[7] Ao, C. H., Lee, S.C. (2005). Indoor air purification by photocatalyst TiO2 immobilized on an activated
carbon filter installed in an air cleaner. Chemical Engineering Science, 60, 103-109.
[8] สุวิมล ยสราโม. (2551). การกาจัดสารอินทรีย์ระเหยง่ายในอากาศเสียด้วยฟองแก๊สแอฟรอน (CGA) ร่วมกับปฏิกิริยา
ออกซิเดชนั
[9] เทียนฉาย สถิรภิวงศ์. 2554. การกาจัดสารประกอบอินทรีย์ระเหยด้วยแผ่นฟอกอากาศโดยกระบวนการโฟโตคะตะไลซีส.
วทิ ยานิพนธป์ ริญญาโท, จุฬาลงกรณ์มหาวทิ ยาลัย.
[10] พลอย สุจริตธรรม, วงศพู์นธ์ ลิมปเสนีย์, มัณฑนา สุวรรณ และสิทธิสุนทร สุโพธิณะ. (2555). ประสิทธิภาพของกระดาษ
กรองใยแก้วเคลือบไททาเนียมไดออกไซด์ในการก าจัดสาร โทลูอีนโดยกระบวนการโฟโตคะตะไลซิส. วารสารการประชุม
วชิ าการ, มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วทยิ าเขตก าแพงแสน, นครปฐม. 9, 497-503
[11] Wang, L. and Egerton, T. (2012). The Effect of Transition Metal on the Optical Properties and
Photoactivity of Nano-particulate Titanium Dioxide. Journal of Materials Science Research, 1(4), 19-27.
[12] ศศฌิ า จนั สุ และชีวติ า สวุ รรณชวลิต. (2557). การสังเคราะหค์ อปเปอร์ (I) ออกไซด์-ไทเทเนียมไดออกไซด์ โฟโตคะตะลิสต์
และสมบัตกิ ารเป็นสารเร่งปฏกิ ิริยาดว้ ยแสง. วารสารเชงิ วิชาการ Veridian E-Journal, 3, 53-67.
[13] Hipolito, E. L., Martinez, A., Cuellar, E. L. and Yu, Q. L. (2014). Synthesis, characterization and
photocatalytic activity of WO3/TiO2 for NO removal under UV and visible light irradiation. Journal of
Materials Chemistry and Physics, 148, 208-213.
[14] Dong, F., Sun, Y. and Fu. M. (2012). Enhanced visible light photocatalytic activity of V2O5 cluster
modified N-doped TiO2 for degradating of toluene in Air. International Journal of Photoenergy, 12, 1-10.
[15] ชวิศร์ กรณั ย์เมธากุล. (2550). การปรบั แตง่ ผวิ หนา้ ของไททาเนยี มไดออกไซดเ์ พอ่ื ปรบั ปรุงประสิทธิภาพในกระบวนการเร่ง
ปฏิกิรยิ าด้วยแสง. วทิยานพินธ์ วท.ม., สถาบนั เทคโนโลยพี ระจอมเกล้าพระนครเหนอื, กรงุ เทพมหานคร.
[16] You, Y. S., Chung, K. H., Kim, J. H. and Seo, G. (2001). Photocatalytic Oxidation of Toluene over TiO2
Catalyst Supported on Glass Fiber. Journal of Chemical and Engineering Data, 18(6), 924-929.
[17] Zhong, J., Wang, J., Tao, L., Gong, M., Zhimin, L. and Chen, Y. (2006). Photocatalytic degradation of
gaseous benzene over TiO2/Sr2CeO4: Kinetic model and degradation mechanisms. Retrieved May 10,
2018, from https://www. sciencedirect.com/science/article/pii/S030438940600673X.
[18] Suwannahong, K., Liengcharernsit, W., Sanongra, W. and Kruenate, J. (2012). Application of Nano-TiO2/
LDPE composite film on photocatalytic oxidation degradation of dichloromethane. Journal of
Enivironmemtal Biology, 33, 955-959.
[19] Galeanoa, L., Valencia, S., Restrepo, G., Marín, M. J., (2019). Dry-co-grinding of doped TiO2 with nitrogen,
silicon or selenium for enhanced photocatalytic activity under UV/visible and visible light irradiation for
environmental applications. Materials Science in Semiconductor Processing, 91, 47–57.
[20] Zaleska. (2015). Doped-TiO2 a review. Recent Patents on Engineering, 2, 157-164.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 389 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
062
สหสัมพนั ธร์ ะหวา่ งปจั จยั คณุ ภาพน้าทางกายภาพ และเคมี
ในบ่อเล้ียงปลานลิ ในพื้นทอ่ี า้ เภอพาน จังหวดั เชยี งราย
Multiple – Correlations among Physico-Chemical Water
Quality Parameters in the Oreochromis niloticus
Aquaculture Ponds in Phan District, Chiang Rai Province
นภัสสร จันเสนา1 และ รัฐภูมิ พรหมณะ2*
Naphatson Jansena1 and Rattapoom Prommana2*
1นิสติ บัณฑติ ศึกษา สาขาวชิ าวทิ ยาศาสตร์ส่งิ แวดลอ้ ม คณะพลังงานและสงิ่ แวดล้อม มหาวทิ ยาลยั พะเยา พะเยา 56000
2ผูช้ ว่ ยศาสตราจารย์ คณะพลังงานและสิง่ แวดล้อม มหาวทิ ยาลัยพะเยา พะเยา 56000
*โทรศัพท์ : 089-8527676, E-mail : [email protected]
บทคัดยอ่
ผลผลติ จากการเพาะเลยี้ งสัตว์น้าจดื ประมาณ 305,504 ตนั /ปี สามารถท้าให้เกดิ น้าเสยี จากการเพาะเลี้ยงสัตว์น้าจืดเป็น
ปริมาณมากประมาณ 733 ลา้ นลูกบาศก์เมตร/ปี ซ่ึงออกสู่ส่ิงแวดล้อมประมาณ 343 ล้านลูกบาศก์เมตร/ปี และน้าเสียเหล่านี้มัก
ปนเปอ้ื นสารอาหารกลมุ่ ไนโตรเจน และฟอสฟอรัส เมอื่ นา้ เสยี เหล่านีถ้ กู ระบายออกสู่ส่ิงแวดล้อมภายนอกโดยไม่ผ่านกระบวนการ
บา้ บดั อาจกอ่ ให้เกดิ ปรากกฎการณ์ยูโทรฟเิ คชัน (Eutrophication) ที่ส่งผลกระทบตอ่ สมดุลระบบนิเวศแหล่งน้า
จากการวิเคราะห์คุณภาพน้าทางกายภาพและเคมีพบสหสมั พันธ์ของคุณภาพน้า ดังนี้ เจลดาห์ลไนโตรเจนกับไนโตรเจน
รวม, อุณหภูมิอากาศกับออกซิเจนละลายน้า และสารอนินทรีย์ไนโตรเจนกับแอมโมเนีย มีความสัมพันธ์เชิงบวกกันที่ระดับความ
เชื่อมนั่ 99% ส่วนแอมโมเนยี สัมพนั ธ์เชงิ ลบกบั ออกซเิ จนละลายน้าและไนไตรท์ ท่ีระดับความเช่ือม่ัน 95% นอกจากนี้ยังพบความ
เป็นกรดเบส ของแขง็ แขวนลอยรวม บโี อดี ไนโตรเจนรวม และฟอสฟอรสั รวมของน้าเสยี จากบ่อเลยี้ งปลานิลทงั้ 4 บอ่ มีค่าเกินกวา่
ทม่ี าตรฐานควบคุมการระบายนา้ ท้ิงจากบอ่ เพาะเล้ียงสัตว์นา้ จืดกา้ หนดไว้ ดังน้ันการจัดการหรือบ้าบัดคุณภาพน้าเสียจากบ่อเลี้ยง
ปลากอ่ นปล่อยออกสูแ่ หลง่ น้าภายนอกจึงมคี วามจ้าเป็นอยา่ งย่ิง เพ่อื มิใหเ้ กดิ ผลกระทบต่อระบบนเิ วศแหลง่ นา้ จนท้าให้ไม่สามารถ
น้าน้ามาใชป้ ระโยชนต์ ่อไปได้
ค้าสา้ คัญ : นา้ เสยี ; คณุ ภาพนา้ ; ปลานิล
Abstract
The 305,504 tons/year approximately of freshwater aquaculture production was resulting in
wastewater around 733 million cubic meters/year discharged to natural environment about 343 million cubic
meters/year and was often contaminated with high nitrogen and phosphorus nutrients. Effluents from
aquaculture ponds without suitable treatment may cause eutrophication affecting the polluted water
ecosystem.
As the results of the physical and chemical water quality analysis, the correlations of water quality
were found as follows: the Kjeldahl nitrogen, total nitrogen, air temperature, dissolved oxygen, inorganic
nitrogen and ammonia were positive relations to each other with a 99% confidence level but ammonia was
negatively related to dissolved oxygen and nitrite with 95% confidence level. Moreover, it was found that pH,
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 390 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
total suspended solids, BOD, total nitrogen and total phosphorus of wastewater from all 4 tilapia aquaculture
ponds were higher than the standards for controlling drainage of freshwater aquaculture ponds. Therefore,
aquaculture pond wastewater treatment and management are importantly and necessary before releasing to
environmental water resources.
Keywords : wastewater; water quality; Oreochromis niloticus
บทนา้
น้าเสยี จากภาคการเกษตรและปศสุ ตั ว์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งน้าเสียจากบ่อเพาะเลี้ยงปลาที่มีปริมาณมาก และมักปนเป้ือน
สารอาหารกลุ่มไนโตรเจน และฟอสฟอรัสในปริมาณสูง อันเนื่องมาจากการให้อาหาร และของเสียจากปลาจ้านวนมากในบ่อ
ซึ่งมลสารเหล่าน้ีเป็นปัจจัยที่ท้าให้เกิดยูโทรฟิเคชัน (Eutrophication) ในบ่อเล้ียงปลาเอง และแหล่งน้าอื่นท่ีรองรับน้าเสียจาก
บ่อเลี้ยงปลา ซ่ึงก่อใหเ้ กดิ สภาวะขาดสมดลุ ของแหล่งนา้ และสง่ ผลกระทบตอ่ ระบบนเิ วศ
จากสถิติของกรมประมงประจ้าปี 2560 จังหวัดเชียงรายเป็นพ้ืนที่ท่ีมีการเพาะเลี้ยงสัตว์น้าจืดมากท่ีสุดในภาคเหนือ
มีจ้านวนฟาร์มมากถึง 18,739 แห่ง [1] และจากการประเมินมลพิษจากการเพาะเล้ียงสัตว์น้าจืดจากส่วนน้าเสียเกษตรกรรม
กองจดั การคณุ ภาพนา้ กรมควบคมุ มลพษิ พบว่า จากผลผลติ การเพาะเล้ยี งสตั ว์น้าจดื ประมาณ 305,504 ตัน/ปี ท้าให้เกิดปริมาณ
นา้ ทิ้งจากการเพาะเลย้ี งสัตว์น้าจดื ในประเทศไทยประจา้ ปี พ.ศ. 2558 ประมาณ 733 ล้านลกู บาศก์เมตร/ปี และออกสู่ส่ิงแวดล้อม
343 ล้านลูกบาศกเ์ มตร/ปี [2] ส่วนสถิตกิ ารเพาะเล้ียงสตั ว์นา้ ทว่ั โลก ในปี พ.ศ. 2559 พบวา่ ผลผลติ จากการเพาะเลยี้ งสัตว์น้าจดื มี
มากถึง 51.4 ล้านต้น/ปี [3] ซ่ึงสะท้อนให้เห็นว่าปริมาณน้าเสียจากการเพาะเลี้ยงสัตว์น้าจืดทั่วโลกน้ันมีปริมาณมาก ดังนั้นจึงท้า
การวเิ คราะห์คุณภาพน้าทางกายภาพ และเคมใี นบอ่ เล้ยี งปลานลิ โดยมวี ตั ถปุ ระสงค์เพ่ือทราบระดับการปนเปื้อนของมลสาร และ
สหสัมพันธ์ระหว่างคุณภาพน้าทางกายภาพและเคมีในบ่อเลี้ยงปลา ทั้งยังสามารถน้าไปเป็นข้อมูลในการก้าหนดวิธีการจัดการ
น้าเสยี จากบอ่ เล้ียงปลาไดอ้ ย่างเหมาะสมกอ่ นปลอ่ ยทงิ้ สสู่ ่ิงแวดล้อมภายนอก ซ่ึงน้าเสียนั้นอาจเป็นมลสารต่อระบบนิเวศภายนอก
หากไมผ่ า่ นกระบวนการบา้ บดั
อปุ กรณ์และวธิ กี าร
ท้าการเก็บตัวอย่างน้าจากบ่อเลี้ยงปลานิลที่ท้าการเลี้ยงปลานิลมาเป็นระยะเวลา 5 - 7 เดือน ซึ่งเป็นระยะสุดท้ายของการ
เพาะเลีย้ ง จ้านวน 4 บอ่ ในพืน้ ที่อ้าเภอพาน จงั หวดั เชียงราย แล้วท้าการวิเคราะห์คุณภาพน้าทางกายภาพ และเคมีจุดเก็บตัวอย่างละ
2 ซ้า ทั้งหมด 19 ปัจจัย โดยวัดและวิเคราะห์ค่าการน้าไฟฟ้า ความเป็นกรดเบส และอุณหภูมิน้าด้วยเคร่ือง Multi-parameter
อุณหภมู อิ ากาศ ความข่นุ ความลกึ ที่แสงส่องถึง ของแข็งแขวนลอยรวม ออกซิเจนละลายน้า บีโอดี ซีโอดี ไนไตรท์ ไนเตรต แอมโมเนีย
เจลดาห์ลไนโตรเจน อินทรีย์ไนโตรเจน อนินทรีย์ไนโตรเจน ไนโตรเจนรวม ออร์โธฟอสเฟต และฟอสฟอรัสรวมตามวิธีของ
Tuntullavas, M. and Tuntullavas, M (2008) [4] หลังจากนั้นท้าการเทียบคุณภาพน้าทางกายภาพ และเคมีกับมาตรฐานควบคุม
การระบายนา้ ท้งิ จากบอ่ เพาะเล้ียงสัตว์น้าจืด นอกจากนี้ยังน้าข้อมูลคุณภาพน้าทางกายภาพและเคมีมาวิเคราะห์สหสัมพันธ์ Pearson
correlations จากโปรแกรมสถติ ิสา้ เร็จรปู
ผลการทดลองและวจิ ารณ์
ตามมาตรฐานควบคมุ การระบายน้าทง้ิ จากบ่อเพาะเลย้ี งสัตว์น้าจดื ของกรมควบคุมมลพิษ กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติ
และส่ิงแวดล้อมได้ก้าหนดเกณฑ์มาตรฐานสูงสุดของค่าการน้าไฟฟ้าไม่เกิน 0.75 เดซิซีเมน/เมตร, ความเป็นกรดเบสไม่เกิน 8.5
ของแข็งแขวนลอยรวมไม่เกิน 80 มิลลิกรัม/ลิตร, บีโอดีไม่เกิน 20 มิลลิกรัม/ลิตร, ไนโตรเจนรวมไม่เกิน 4.0 มิลลิกรัม/ลิตร
ฟอสฟอรัสรวมไมเ่ กิน 0.5 มลิ ลิกรัม/ลิตร และแอมโมเนียไมเ่ กนิ 1.1 มิลลกิ รัม/ลิตร
จากการวิเคราะห์ปัจจัยคุณภาพน้าทางกายภาพและเคมีทั้งหมด 19 ปัจจัย พบว่า ปัจจัยทางคุณภาพน้าทางกายภาพ
และเคมีท่ีมีค่าเกินมาตรฐานควบคุมการระบายน้าทิ้งจากบ่อเพาะเล้ียงสัตว์น้าจืดก้าหนดไว้ ท้ัง 4 บ่อ ได้แก่ ความเป็นกรดเบส
(8.53 – 9.41), ของแข็งแขวนลอยรวม (162 – 388 มิลลิกรัม/ลิตร), บีโอดี (23.25 – 36.75 มิลลิกรัม/ลิตร), ไนโตรเจนรวม
(5.73 – 7.90 มลิ ลิกรมั /ลิตร) และฟอสฟอรสั รวม (0.64 – 1.03 มิลลกิ รมั /ลติ ร) ส่วนปริมาณแอมโมเนียเฉพาะในบอ่ 4 มคี ่าเทา่ กับ
1.12 มลิ ลิกรัม/ลติ ร ซ่งึ เกนิ มาตรฐานควบคมุ คุณภาพนา้ เชน่ เดยี วกัน ดังรูปท่ี 1, 2 และ 3
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 391 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
รูปที่ 1 ของแขง็ แขวนลอยรวมและบโี อดีในบ่อเล้ียงปลานลิ ท้งั 4 บอ่
รปู ที่ 2 ฟอสฟอรัสรวมและไนโตรเจนรวมในบ่อเลี้ยงปลานลิ ทั้ง 4 บอ่
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 392 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
รปู ท่ี 3 ความเป็นกรดเบสและแอมโมเนียในบอ่ เล้ยี งปลานลิ ทง้ั 4 บอ่
จากการวิเคราะห์สหสัมพันธ์ของคุณภาพน้าด้วยวิธี Pearson correlations พบว่า ท่ีระดับความเชื่อมั่น 99% ปัจจัย
คุณภาพน้าดังต่อไปนี้มีความสัมพันธ์เชิงบวกกัน ได้แก่ เจลดาห์ลไนโตรเจนกับไนโตรเจนรวม เนื่องจากเจลดาห์ลไนโตรเจนเป็น
ผลรวมของสารอนิ ทรีย์ไนโตรเจนและแอมโมเนยี เม่อื ปริมาณเจลดาห์ลไนโตรเจนเพ่ิมข้ึนจึงส่งผลให้ปริมาณไนโตรเจนรวมเพิ่มขึ้น
ตามไปดว้ ย, อุณหภูมอิ ากาศกบั ออกซเิ จนละลายน้าซง่ึ อาจเป็นไปได้วา่ อณุ หภูมิอากาศทส่ี ูงข้ึนนั้นเกดิ จากปรมิ าณแสงแดดท่ีมีความ
เข้มสูงมากขึ้นและส่งผลให้แพลงก์ตอนพืชเจริญเติบโตได้ดีขึ้นจึงปล่อยออกซิเจนออกมามากขึ้นจากกระบวนการสังเคราะห์แสง
ส่งผลให้มีปริมาณออกซิเจนละลายน้าเพิ่มสูงขึ้น ส่วนสารอนินทรีย์ไนโตรเจนกับแอมโมเนียมีความสัมพันธ์เชิงบวกกันอย่างมาก
เนื่องจากแอมโมเนียเป็นองค์ประกอบหนึ่งของอนินทรีย์ไนโตรเจน และปริมาณแอมโมเนียท่ีพบในบ่อเล้ียงปลานิลส่วนใหญ่มี
ปริมาณมากกว่าปริมาณไนเตรต ไนตรท์ในบ่อเลี้ยงปลานิล จึงท้าให้แอมโมเนียมีผลต่อปริมาณอนินทรีย์ไนโตรเจน นั่นคือ
เม่อื ปรมิ าณแอมโมเนียเพิ่มขึน้ ส่งผลใหป้ รมิ าณอนนิ ทรีย์ไนโตรเจนเพ่มิ ข้ึนตามไปด้วย
ที่ระดับความเชื่อม่ัน 95% พบว่า ปริมาณแอมโมเนียมีความสัมพันธ์เชิงลบกับออกซิเจนละลายน้าและไนไตรท์
ซ่ึงแอมโมเนยี น้นั อาจถกู ออกซไิ ดซ์ให้กลายเป็นไนไตรท์ได้ในกระบวนการไนตริฟิเคชัน (Nitrification) ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกิดใน
สภาวะที่มีออกซิเจน (Aerobic) ดงั นัน้ ปรมิ าณแอมโมเนียจึงลดลง ในขณะท่ีปริมาณไนไตรท์เพ่ิมมากขึ้นในสภาวะที่มีออกซิเจนสูง
ดงั ตารางที่ 1
ตารางที่ 1 สหสัมพันธข์ องคณุ ภาพนา้ ทางกายภาพ และเคมีบางประการในบ่อเลย้ี งปลานิล
1234567 8
1 Air Tem.
2 DO .99**
3 TN -.12 -.03
4 TKN -.16 -.07 1.00**
5 NO2 .97* .97* -.22 -.26
6 NH3 -.98* -.96* .32 .36 -.98*
7 OrN .31 .39 .91 .89 .20 -.10
8 InoN -.96* -.93 .38 .41 -.95* .99** -.04
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 393 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
สรปุ
จากการวเิ คราะห์คุณภาพน้าทางกายภาพ และเคมีบางประการของน้าในบ่อเลี้ยงปลานิล พบว่า คุณภาพน้าจากบ่อเลี้ยง
ปลานิลทัง้ 4 บอ่ มีความเป็นกรดเบส บโี อดี ของแข็งแขวนลอยรวม ไนโตรเจนรวม ฟอสฟอรัสรวม และแอมโมเนียเฉพาะในบ่อ 4
นั้นมีคณุ ภาพนา้ ทีไ่ ม่ผ่านเกณฑต์ ามมาตรฐานควบคุมการระบายนา้ ทง้ิ จากบอ่ เพาะเลีย้ งสัตว์น้าจดื ซ่งึ มีปริมาณสารอาหารสูง และมี
ปริมาณมาก ดังนั้นจึงมีความจ้าเป็นอย่างย่ิงในการจัดการ หรือบ้าบัดคุณภาพน้าดังกล่าวก่อนการปล่อยสู่แหล่งน้าภา ยนอก
เพือ่ มใิ หเ้ กิดผลกระทบต่อระบบนเิ วศแหลง่ น้าภายนอกจากสารอาหารพวกไนโตรเจน และฟอสฟอรัส รวมทั้งปริมาณสารอินทรีย์ที่
มีมากเกนิ มาตรฐาน ซง่ึ อาจกระต้นุ การเกดิ ปรากฏการ์ยูโทรฟเิ คชัน และเป็นเหตทุ า้ ใหร้ ะบบนเิ วศแหล่งน้าเสือ่ มโทรมจนไม่สามารถ
น้านา้ มาใชป้ ระโยชนต์ อ่ ไปได้
กิตติกรรมประกาศ
ขอขอบคณุ นางล้ายวน วงคส์ าม และนายกติ ตพิ งษ์ วงค์สาม ท่ีอ้านวยความสะดวกในการติดต่อประสานงานกบั เกษตรกร
ผู้เลี้ยงปลา ขอขอบคุณ นายพิทักษ์พงษ์ หอมนาน นางสาวรุ่งทิภา อ่องใจงาม นางสาวชมพูนุช พูนจะโปะ นางสาวรัตนาภรณ์
รตั นากรไพบลู ย์ และนายณัฐกติ ต์ิ ตาค้าไชย ในการเก็บตวั อย่างน้าจากบ่อเล้ยี งปลา และขอขอบคณุ คณะพลังงานและสิ่งแวดล้อม
มหาวทิ ยาลัยพะเยา ในการสนับสนนุ หอ้ งปฏบิ ัตกิ ารและเคร่อื งมือในการวิเคราะหค์ ณุ ภาพนา้
เอกสารอ้างอิง
[1] Department of Fisheries. (February, 2019). Freshwater aquaculture production statistics for 2017 year.
Retrieved December 19, 2019, from https://www.fisheries.go.th/strategy-stat/document-public
[2] Pollution Control Department. (September 19, 2018). Assessment of pollution from agriculture.
Retrieved December 20, 2019, from http://www.pcd.go.th/info_serv/water_AgriAssessment.htm#s2
[3] FAO. 2018. The state of world fisheries and aquaculture 2018 – Meeting the sustainable development
goals. Rome. Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO
[4] Tuntullavas, M. and Tuntullavas, M. 2008. Water quality analysis guide (5th ed.). Bangkok: Chulalongkorn
University Printing House
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 394 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
063
ผลการเตมิ ตวั กลางพลาสติกต่อสมั ประสิทธกิ์ ารถ่ายเทมวลสารและ
พลังงานท่ใี ช้ในคอลมั น์แบบฟองอากาศ
Effect of packing media addition on mass transfer and
power consumption in a bubble column
นวพัฒน์ เตชะธางกูร1 กริชชาติ ว่องไวลิขติ 1 และ พสิ ุทธิ์ เพียรมนกุล1 2 3*
Nawaphat Techathangkun1 Kritchart Wongwailikhit2 and Pisut Painmanakul1 2 3*
1 ภาควชิ าวิศวกรรมสง่ิ แวดลอ้ ม คณะวศิ วกรรมศาสตร์ จฬุ าลงกรณม์ หาวทิ ยาลยั กรงุ เทพฯ 10330;
2 ศนู ย์ความเป็นเลศิ ดา้ นการการจดั การกากสารและของเสยี อนั ตราย จฬุ าลงกรณม์ หาวทิ ยาลยั กรงุ เทพฯ 10330;
3 Research Network of NANOTEC-CU on Environmental, Department of Environmental Engineering,
Chulalongkorn University, Bangkok, 10330, Thailand
*โทรศพั ท์ : 086-6130875, E-mail : [email protected]
บทคัดยอ่
งานวิจัยน้ีเป็นการศึกษาการถ่ายเทมวลสารและพลังงานที่ใช้งานในระบบคอลัมน์แบบฟองอากาศ โดยใช้คอลัมน์ขนาด
เสน้ ผา่ นศูนย์กลาง 20 ซม. และความสูง 80 ซม. อากาศถูกใชเ้ ปน็ วฏั ภาคแกส๊ และใช้น้าทไี่ มม่ ีออกซเิ จนเป็นของเหลวในการถ่ายเท
ออกซิเจนจากอากาศส่นู ้า ในงานวิจัยนแ้ี บ่งออกเป็น 2 สว่ น โดยการทดลองในส่วนที่ 1 ใช้อัตราการไหลของแกส๊ อยู่ระหวา่ ง 4 - 24
ล./น. โดยป้อนเข้าสู่ด้านล่างของคอลัมน์ผ่านหัวกระจายอากาศที่แตกต่างกัน ได้แก่ 0.4, 0.8, และ 1.2 มม. และป้อนน้าที่ไม่มี
ออกซิเจนเขา้ ส่ดู ้านบนของคอลัมนท์ ่ีอัตราการไหลอยู่ในช่วง 50 - 100 ล./ชม. ผลงานวิจยั พบวา่ ค่าสัมประสทิ ธิก์ ารถ่ายเทมวลสาร
(kLa) ของหวั ขนาด 0.4 มม. มคี ่าสงู กวา่ ขนาดอื่น ๆ เน่ืองจากหัวขนาด 0.4 มม. สามารถผลิตฟองอากาศไดข้ นาดเล็กและมีพื้นท่ีผิว
จ้าเพาะมาก อย่างไรกต็ าม การสรา้ งฟองขนาดเลก็ ท้าใหใ้ ช้พลังงานในการเดินระบบมากเช่นกัน ส้าหรับการทดลองในส่วนท่ี 2 ได้
ท้าการเติมตัวกลางชนิดพอลล์ริงเข้าสู่คอลัมน์แบบฟองอากาศที่ขนาดและปริมาตรแตกต่างกัน (25, 38, และ50 มม. ที่ 1 และ
2.5% โดยปริมาตรของเหลวทงั้ หมด) โดยผลงานวิจยั พบว่า การใสต่ วั กลางจะลดความเรว็ ของฟองอากาศ สง่ ผลให้สัดส่วนของแก๊ส
และพ้ืนท่ีผิวจ้าเพาะในคอลัมน์เพิ่มขึ้น เมื่อใช้หัวจ่ายอากาศขนาด 0.8 และ 1.2 มม. ซึ่งท้าให้อัตราการถ่ายเทมวลสารสูงข้ึน
ในขณะทคี่ า่ สัมประสิทธิก์ ารถ่ายเทมวลสารจะลดลงเม่ือใช้หวั จ่ายอากาศขนาด 0.4 มม. เน่ืองจากการลดความเร็วของฟองอากาศท่ี
มากเกนิ ไปทา้ ให้อัตราการถา่ ยเทมวลสารลดลง นอกจากนี้ยังพบว่า ตวั กลางขนาดใหญ่มปี ระสทิ ธิภาพท่เี หนอื กวา่ ตัวกลางขนาดเลก็
เม่ือเปรียบเทียบทางด้านค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลสาร และการใส่ตัวกลางปริมาตร 1% โดยปริมาตรมีค่าสัมประสิทธิ์การ
ถ่ายเทมวลสารสงู กว่าปริมาตร 2.5% ทั้งนี้ การเติมตัวกลางในขนาดและปริมาตรท่ีเหมาะสมจะสามารถเพิ่มอัตราการถ่ายเทมวล
สารโดยไม่ตอ้ งใช้พลงั งานในการดา้ เนนิ ระบบเพม่ิ เติม
คาสาคัญ : ค่าสัมประสทิ ธก์ิ ารถ่ายเทมวลสาร, พ้นื ท่ผี วิ จา้ เพาะ, คอลัมนแ์ บบฟองอากาศ, พลงั งานท่ีใช้ในการดา้ เนนิ ระบบ,
การเติมตัวกลาง
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 395 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
Abstract
This study investigated the mass transfer and power consumption in a bubble column with a
diameter and height of 20 and 80 cm, respectively. Air and deoxygenated water were used as the gas and
liquid phase to perform the oxygen transfer from air to water. Firstly, the gas flow rate in the range of 4 - 24
L/min was fed at the bottom of the column with a sparger, which varied in orifice sizes of 0.4, 0.8, and 1.2
mm. The deoxygenated water was fed at the top of the column at the flow rate in the range of 50 - 100 L/hr.
The result indicated that the mass transfer coefficient (kLa) of the 0.4 mm was the highest among other orifice
sizes due to the fact that the 0.4 mm produced smaller bubble sizes, leading to a larger specific interfacial
area. However, when the small orifice size was used, the higher power consumption was required to operate
the system. Secondly, the pall ring plastic media was introduced into the column with different sizes and
concentrations (25, 38, and 50 mm at 1 and 2.5 % by total liquid volume). The results indicated that, for 0.8
and 1.2 mm orifice sizes, the solid media reduced the rising velocities of bubbles, leading to the increase of
gas hold up and specific interfacial area, where the higher mass transfer rate was then achieved. However,
when the orifice size of 0.4 mm was used, the mass transfer rate was reduced because the bubble velocities
inside the column were extremely low. Moreover, it also found that the large packing showed superior
performance compared with the smaller packing in terms of the overall mass transfer coefficient. The
concentration of 1% by volume yielded a higher mass transfer coefficient than the concentration of 2.5 %
when the sparger size of 0.4 mm was used. Therefore, when plastic media was added at an appropriate
volume and size, it could increase the mass transfer rate without significantly increasing power consumption.
Keywords : Mass transfer coefficients, Interfacial area, Bubble column, Power consumption, packing media
บทนา
การดูดซมึ แก๊ส (Gas absorption) เปน็ การถ่ายเทมวลสารจากวฏั ภาคแก๊สไปสู่วัฏภาคของเหลวโดยใชค้ วามแตกต่างของ
ความเขม้ ข้นของท้งั สองวัฏภาคเป็นแรงผลักดนั (Driving Force) โดยท่วั ไปการดูดซมึ มกั น้ามาประยกุ ตใ์ ชใ้ นการเตมิ อากาศเพื่อการ
บ้าบัดน้าเสียหรอื ใช้ดักจับแกส๊ เพื่อบา้ บดั มลพษิ ทางอากาศจากการดูดซึมสารอนิ ทรยี ร์ ะเหยงา่ ย (VOCs) ในอตุ สาหกรรมปโิ ตรเลียม
ทงั้ นี้ การดดู ซมึ สามารถดา้ เนินการได้ในอุปกรณห์ ลายรปู แบบ เช่น คอลัมน์แบบฟองอากาศ (Bubble column) คอลัมน์กวนผสม
(Agitation tank) คอลัมนแ์ บบพน่ ละออง (Spray column) คอลมั นแ์ บบเติมตัวกลาง (Packed column) เปน็ ตน้ [1] ในปัจจุบัน
อุปกรณ์พน้ื ฐานเหลา่ นีไ้ ดพ้ ฒั นาให้มีความสามารถในการถา่ ยเทมวลสารมากยงิ่ ขึ้น ส้าหรับคอลัมน์แบบฟองอากาศน้ันเป็นอุปกรณ์
ทีถ่ กู ใชก้ นั อย่างแพร่หลายเนื่องจากมีประสทิ ธภิ าพในการถ่ายเทมวลสูง และมีหลายงานวิจัยท่ีพยายามใช้ของแข็งเป็นตัวกลางเพื่อ
กักฟองให้อยู่ในคอลัมน์นานขึ้นและสามารถถ่ายเทมวลสารได้ดีย่ิงขึ้น เนื่องจากตัวกลางพลาสติกจะท้าหน้าท่ีในการขัดขวาง
ความเรว็ ของฟองอากาศ [2] แต่อย่างไรกต็ าม การน้าตวั กลางพลาสติกมาใช้ในการเพิ่มความสามารถในการถ่ายเทมวลสารยังไม่ได้
ถูกน้ามาศึกษาอย่างชัดเจนมากนัก ดังน้ัน ในงานวิจัยนี้จึงได้ท้าการศึกษาและการเปรียบเทียบค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลสาร
และพลังงานในการเดินระบบ เมื่อมีการใส่ตัวกลางของแขง็ ลงในคอลัมน์แบบฟองอากาศ ทง้ั น้ี งานวจิ ัยน้ไี ดท้ า้ การศึกษาการถ่ายเท
มวลสารโดยใช้การเติมอากาศลงในน้าเพอ่ื เพมิ่ ค่าออกซเิ จนละลาย โดยใช้อากาศเป็นวัฏภาคแกส๊ และใช้น้าเป็นวัฏภาคของเหลว
อปุ กรณ์และวธิ กี าร
ในการทดลองนเ้ี ปน็ การทดลองคอลมั น์แบบฟองอากาศทที่ ้าดว้ ยอะครลิ คิ ดังแสดงในรูปท่ี 1 ท่ีมีขนาดเส้นผา่ นศนู ยก์ ลาง
0.2 ม. และความสูง 0.8 ม. เป็นการเดินระบบแบบต่อเนื่อง ท่ีจะใช้หัวจ่ายอากาศท่ีท้าด้วยอะคริลิคขนาด 0.12 ม. และเจาะรู
ขนาด 0.4 0.8 และ 1.2 มม. ซง่ึ จะแบ่งออกเป็น 2 การทดลองคอื การทดลองแบบไม่เตมิ ตัวกลางและการทดลองแบบเติมตัวกลาง
การเดินระบบคอลัมนแ์ บบฟองอากาศจะใชอ้ ัตราการไหลของน้าและอัตราการไหลของแก๊สที่แตกต่างกัน จะส่งผลให้เกิดจุดอิ่มตัว
ของคา่ ออกซเิ จนละลายน้าทแ่ี ตกต่างกนั
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 396 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
รปู ที่ 1 ชุดอุปกรณ์คอลมั น์แบบฟองอากาศ
การทดลองที่ 1 การศกึ ษาหาตวั แปรท่ีเหมาะสมในคอลมั นแ์ บบฟองอากาศ ท้าการป้อนน้าท่ีมีค่าออกซิเจนละลายน้าเข้า
ใกล้ 0 มก./ล. เข้าสู่ด้านบนของคอลัมน์แบบฟองอากาศ โดยการศึกษาอัตราการไหลของน้าอยู่ในช่วง 25 ถึง 100 ลิตรต่อช่ัวโมง
และอัตราการไหลของแก๊สอยู่ในช่วง 4 ถึง 24 ลิตรต่อนาที ซึ่งจะผ่านหัวจ่ายอากาศจากทางด้านล่างของคอลัมน์ ขนาดรูของหัว
จ่ายอากาศ 3 ขนาดคือ 0.4 มม. 0.8 มม. และ1.2 มม. ซึ่งแตล่ ะหวั จ่ายอากาศจะมีจา้ นวน 19 รู โดยจะเก็บผลค่าออกซิเจนละลาย
น้าเข้าและค่าออกซเิ จนละลายน้าออกเพ่ือนา้ ไปใช้ในการวิเคราะห์ผลทางด้านการถ่ายเทมวลสารดังสมการท่ี (1) และมีการเก็บผล
ค่าพลังงานที่ใช้จากเกจวัดความดันของน้าและเกจวัดความดันของแก๊สเพื่อน้าไปใช้ในการวิเคราะห์ผลพลังงานท่ีใช้ในระบบ
ดังสมการที่ (2)
การทดลองที่ 2 การศึกษาหาตัวแปรท่ีเหมาะสมในคอลัมน์แบบฟองอากาศโดยการเติมตัวกลาง ซึ่งจากการทดลองที่ 2
ไดเ้ ลือกอตั ราการไหลของนา้ 50 และ 100 ลติ รต่อชั่วโมง และอัตราการไหลของแก๊ส คือ 12 และ 24 ลิตรต่อนาที และใช้หัวจ่าย
อากาศ 0.4 0.8 และ 1.2 มม. จากนั้นมีการเติมตัวกลางคือ ชนิดพอลล์ริง ดังแสดงในตารางที่ 1 ซ่ึงมีขนาด 25 38 และ 50 มม.
โดยทา้ การเตมิ 1% และ 2.5% โดยปริมาตรของเหลวในคอลัมน์ โดยจะเก็บผลค่าออกซิเจนละลายน้าเข้าและค่าออกซิเจนละลาย
นา้ ออกเพื่อน้าไปใชใ้ นการวเิ คราะห์ผลทางด้านการถา่ ยเทมวลสารดังสมการที่ (1) และมีการเก็บผลคา่ พลังงานท่ีใชจ้ ากเกจวัดความ
ดนั ของนา้ และเกจวดั ความดันของแก๊สเพ่อื นา้ ไปใช้ในการวิเคราะห์ผลพลงั งานที่ใชใ้ นระบบดังสมการท่ี (2)
- การวเิ คราะห์ค่าสัมประสทิ ธิถ์ ่ายเทมวลสาร (KLa) [2]
(1)
โดยที่ KLa = คา่ สัมประสิทธถ์ิ ่ายเทเทมวลสารโดยรวม (วนิ าท-ี 1)
C* = คา่ ออกซิเจนเขา้ สู่สมดลุ (มก./ล.)
Cin = คา่ ออกซิเจนละลายนา้ ขาเข้า (มก./ล.)
Cout = คา่ ออกซเิ จนละลายนา้ ขาออก (มก./ล.)
QL = อัตราการไหลของน้า (ล./น.)
V = ปรมิ าตรของคอลมั น์ (ล.)
- การวเิ คราะห์ค่าพลังงานทใ่ี ช้ในระบบ (P/V) total [3]
(2)
โดยที่ (P/V) total = คา่ พลังงานทใ่ี ช้ในระบบทั้งหมด (วตั ต์/ลบ.ม.)
(P/V) gas = ค่าพลังงานทใ่ี ช้ทงั้ หมดในแกส๊ (วัตต์/ลบ.ม.)
(P/V) liquid = ค่าพลังงานทีใ่ ชท้ ัง้ หมดในของเหลว (วัตต์/ลบ.ม.)
Qg = อตั ราการไหลของแกส๊ (ลบ.ม./วนิ าท)ี
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 397 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
Ql = อัตราการไหลของเหลว (ลบ.ม./วินาที)
Pg = ความดนั ลดของแก๊ส (นิวตนั /ตร.ม.)
= ความดันลดของของเหลว (นวิ ตัน/ตร.ม.)
Pl = ปรมิ าตรของคอลมั น์ (ลบ.ม.)
V
ตารางท่ี 1 คณุ สมบตั ขิ องตวั กลาง [4]
ชนิดตวั กลาง ขนาด พืน้ ทีผ่ ิว ช่องว่าง % น้าหนัก ความ รปู รา่ งตวั กลาง
ตวั กลาง m2/m3 จ้าเพาะ หนาแน่น
90.1 N/m3 kg/m3
พอลล์รงิ 25 175 89
(Pall ring) 38 115 90.1 53500 91
50 112 15800 71
6500 56
ผลการทดลองและวจิ ารณ์
ผลของขนาดหวั จ่ายอากาศ อตั ราการไหลของแกส๊ และของเหลวตอ่ ค่าสมั ประสิทธิก์ ารถ่ายเทมวลสาร
จากการทดลองท่ีแสดงในรูปท่ี 2 พบว่า การเพิ่มอัตราการไหลของแก๊สในช่วง 4 – 24 ลิตรต่อนาที ส่งผลให้ค่า
สมั ประสิทธิก์ ารถ่ายเทมวลสารมคี ่าสงู นอกจากน้ี การใช้หัวจ่ายอากาศขนาด 0.4 มม. จะส่งผลให้มีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวล
สารมากกว่าหวั จ่ายขนาด 0.8 และ 1.2 มม. ตามล้าดับ เนื่องจากขนาดของฟองอากาศท่ีถูกผลิตจากหัวจ่ายอากาศมีขนาดเล็กจึง
ท้าให้เกดิ พ้นื ทผ่ี ิวสัมผัสจ้าเพาะจ้านวนมากเกิดข้ึนในคอลัมน์ ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลสารที่มากขึ้นเช่นเดียวกัน ซึ่ง
สอดคล้องกับงานวิจัยของ (Wongwailikhit, 2018) ทไ่ี ด้คา่ สมั ประสทิ ธิ์การถา่ ยเทมวลสารของคาร์บอนไดออกไซดส์ งู ทส่ี ุดเมอื่ ใช้หวั
จา่ ยอากาศท่ีมีรูขนาดเล็กท่ีสุด ไม่เพียงเท่าน้ี การเพิ่มอัตราการไหลของน้ายังส่งผลให้เกิดความปั่นป่วนภายในคอลัมน์มากขึ้น จึง
ส่งผลใหเ้ กิดการถา่ ยเทมวลสารเพิม่ มากข้ึนเมือ่ อตั ราการไหลของนา้ เพ่ิมขึ้นดังแสดงในรปู ที่ 2
รูปที่ 2 ประสทิ ธภิ าพการถ่ายเทมวลสารในคอลมั น์
ผลของการเติมตวั กลางของแข็งตอ่ คา่ สัมประสิทธิก์ ารถา่ ยเทมวลสาร
เมอื่ ท้าการทดลองเตมิ ตวั กลางพอลล์รงิ ลงไปในคอลัมน์แบบฟองอากาศ 1% โดยปริมาตรของเหลวในคอลัมน์ เมื่อใช้หัว
จ่ายอากาศขนาด 0.4 0.8 และ 1.2 มม. พบว่า การใส่ตัวกลางลงในคอลัมน์ที่ใช้หัวจ่ายอากาศขนาด 0.4 0.8 และ 1.2 มม.
จะส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์ภาพการถ่ายเทมวลสารที่ลดลง โดยเม่ือตัวกลางมีขนาดเล็กจะท้าให้ส่งผลให้ค่าสัมประสิทธิ์การถ่า ยเท
มวลสารลดลงด้วยเช่นกัน โดยตัวกลางท่มี คี ่าการถา่ ยเทมวลสารดที ส่ี ุดคือ ขนาด 50 มม. ในขณะที่หัวจา่ ยอากาศขนาด 0.4 มม.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 398 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
รปู ที่ 3 การเปรียบเทียบประสิทธิภาพการถา่ ยเทมวลสารในคอลมั น์ โดยไมเ่ ติมตัวกลางและเติมตวั กลาง 1%
เมื่อเปรียบเทียบการใส่ตัวกลางขนาดต่าง ๆ ที่ 2.5% โดยปริมาตรและไม่ใส่ตัวกลาง ที่หัวจ่ายอากาศขนาดต่าง ๆ
ดังแสดงในรูปท่ี 4 พบว่า การไมใ่ ส่ตัวกลางลงในคอลมั นม์ คี า่ สัมประสิทธิก์ ารถ่ายเทมวลสารดีท่สี ุดและหวั จา่ ยอากาศขนาด 0.4 มม.
มคี ่าการถ่ายเทมวลทดี่ กี ว่าหัวจา่ ยขนาดอืน่ เช่นเดียวกบั การใส่ตวั กลางที่ 1 % โดยปริมาตร เนื่องจากหัวจ่ายอากาศขนาด 0.4 มม.
สามารถสร้างขนาดฟองท่ีมีขนาดเล็กที่ช่วยให้เกิดพื้นที่ผิวจ้าเพาะจ้านวนมาก แต่การใส่ตัวกลางขนาด 25 มม. ในปริมาณ 2.5%
สามารถช่วยให้มีค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลสารสูงกว่าขนาด 38 มม.และ50 มม. ตามล้าดับ เน่ืองจากเกิดการขัดขวางฟองใน
คอลัมนท์ ้าให้ฟองอากาศแตกเปน็ ฟองเลก็ ๆ และอยู่ในคอลมั นไ์ ดน้ านขึ้น
รูปท่ี 4 การเปรียบเทียบประสิทธภิ าพการถา่ ยเทมวลสารในคอลมั น์ โดยไม่เติมตัวกลางและเตมิ ตัวกลาง 2.5%
พลงั งานทใี่ ชใ้ นระบบ (Power consumption)
พลังงานที่ใช้ในระบบจะข้ึนอยู่กับอัตราการไหลของแก๊ส อัตรารการไหลของเหลว ปริมาตร และความดันลดท่ีเกิดขึ้น
ภายในคอลัมน์ จากรูปท่ี 5 พบว่า หัวจ่ายอากาศขนาด 0.4 มม. จะใช้พลังงานมากกว่าหัวจ่ายอากาศขนาด 0.8 และ 1.2 มม.
ตามล้าดับ เน่ืองจาก การท่ีหัวจ่ายอากาศขนาดเล็กลงจะเกิดความดันลดเพ่ิมข้ึนอย่างมากในคอลัมน์ ส่งผลให้เกิดการใช้พลังงาน
มากข้ึน สว่ นการใส่ตวั กลางสง่ ผลตอ่ การใช้พลังงานเล็กนอ้ ยจากการเปรยี บเทียบที่หัวจ่ายอากาศขนาด 0.4 มม.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 399 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
รปู ท่ี 5 พลงั งานทใ่ี ช้ในระบบ
สรุป
จากการศกึ ษาประสิทธิภาพการดดู ซึมโดยใช้หวั จ่ายอากาศขนาดต่าง ๆ ได้แก่ 0.4 0.8 และ 12 มม. พบว่า หัวจ่ายอากาศที่
มีขนาดของรูเล็กจะมีประสิทธิภาพในการดูดซึมดีกว่าหัวจ่ายอากาศที่มีขนาดของรูใหญ่ แต่ในขณะเดียวกันก็ใช้พลังงานในการ
ด้าเนินระบบที่มากเช่นกัน การท่ีไม่ใส่ตัวกลางท้าให้การถ่ายเทมวลสารดีกว่าการใส่ตัวกลางลงไปในคอลัมน์ และการใส่ตัวกลาง
ขนาดใหญ่และในปริมาณ 1% มีค่าสัมประสิทธ์ิการถ่ายเทมวลสารดีท่ีสุด แต่การใส่ตัวกลางขนาดเล็ก 25 มม.ในปริมาณ 2.5%
สามารถไดค้ ่าสมั ประสิทธก์ิ ารถ่ายเทมวลสารดีท่ีสุด ท่ีใช้ควบคู่กับหัวจ่ายอากาศขนาด 0.4 มม. ดังน้ันการใส่ตัวกลางทั้งขนาดและ
ปริมาตรทีเ่ หมาะสมถึงจะชว่ ยให้การถ่ายเทมวลสารดขี ้ึน โดยสง่ ผลตอ่ การใชพ้ ลังงานเพยี งเล็กน้อย
กติ ตกิ รรมประกาศ
ขอขอบคุณภาควชิ าวิศวกรรมสิ่งแวดลอ้ ม คณะวิศวกรรมศาสตร์ จฬุ าลงกรณ์มหาวิทยาลัย ท่ีให้ความอนุเคราะห์สถานท่ี
ท้างานวจิ ัย เคร่ืองมอื และอปุ กรณ์ ตลอดท้งั ค้าแนะนา้ จากอาจารย์และนกั วิจยั ทกุ ทา่ น งานวิจัยน้ีได้รับเงินสนับสนุนจากศูนย์ความ
เปน็ เลศิ ดา้ นการการจัดการกากสารและของเสียอันตราย จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยและ Research Network of NANOTEC-CU
on Environmental, Department of Environmental Engineering, Chulalongkorn University
เอกสารอ้างอิง
[1] Pisut painmanakul, 2014. Unit processes for Environmental Engineering.Bangkok. Chulalongkorn
University press. 487-530
[2] Wongwailikhit, k. (2018). Study of gas-liquid mass transfer in bubble and spray column adding solid
media. Chulalongkorn University
[3] Bouaifi, M., Hebrard, G., Bastoul, D. andRoustan, M. (2001). A comparative study of gas hold-up, bubble
size, interfacial area and mass transfer coefficients in stirred gas–liquid reactors and bubble columns.
Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 40(2), 97-111.
[4] Pingxiang zhongying packing. (2010). Product catalog. In L. Pingxiang zhongying packing CO. (Ed.).
Jiangxi,china.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 400 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
064
คา่ จลนพลศาสตรแ์ ละประสทิ ธิภาพของ
ถงั กรองไร้อากาศแบบไหลขึน้
Kinetics and Efficiencies of Upflow Anaerobic Filter
พชั ราภรณ์ เทยี่ งทอง1 และ ศรัณย์ เตชะเสน2,3
Patcharaporn Tiengtong1 and Sarun Tejasen2,3
1นสิ ิตระดับบณั ฑติ ศึกษา ภาควิชาวศิ วกรรมสงิ่ แวดล้อม คณะวศิ วกรรมศาสตร์ จฬุ าลงกรณม์ หาวทิ ยาลัย;
2ผ้ชู ว่ ยศาสตราจารย์ ภาควชิ าวิศวกรรมสง่ิ แวดลอ้ ม คณะวศิ วกรรมศาสตร์ จฬุ าลงกรณ์มหาวทิ ยาลยั กรุงเทพฯ 10330;
3กลุม่ วจิ ัยเทคโนโลยีชวี ภาพส้าหรบั วิศวกรรมน้าเสยี จฬุ าลงกรณม์ หาวทิ ยาลัย กรุงเทพฯ 10330;
โทรศัพท์ : 02-218-6667, โทรสาร : 02-218-6666, E-mail : [email protected]
บทคัดย่อ
งานวจิ ัยนี้ศึกษาค่าจลนพลศาสตร์และประสิทธิภาพของถังกรองไร้อากาศแบบไหลข้ึน โดยใช้น้าเสียสังเคราะห์ที่เตรียม
จากน้าตาลทรายซึ่งมคี วามเข้มขน้ เรมิ่ ต้น 1,000 มิลลิกรัมซโี อดตี ่อลิตรตลอดทง้ั การทดลอง ปรับอัตราการไหลเข้าของน้าเสีย 2 ค่า
ไดแ้ ก่ 24 และ 48 ลิตรต่อวัน โดยให้ไหลแบบตามกัน (Plug Flow) และแบ่งถังกรองออกเป็น 4 ถัง เพ่ือให้มีระยะเวลาเก็บกักน้า
เสียต้ังแต่ 0.25-2 วัน ตามล้าดับ เดินระบบแบบไหลต่อเนื่องและควบคุมค่าพีเอชในระบบให้อยู่ระหว่าง 6.6-7.2 ผลการทดลอง
พบวา่ ทอ่ี ัตราการไหลเข้า 24 ลิตรต่อวัน มีระยะเวลาเก็บกักน้าเสียรวม 2 วัน แต่ละถังจึงมีระยะเวลาเก็บกักน้าเสีย 0.5 , 1 , 1.5
และ 2 วนั สามารถบ้าบดั สารอินทรียไ์ ดถ้ ึงรอ้ ยละ 60.1 , 77.2 , 79.5 และ 84.8 ตามล้าดับ และท่ีอัตราการไหลเข้า 48 ลติ รต่อวนั
มรี ะยะเวลาเกบ็ กกั นา้ เสียรวม 1 วัน แต่ละถงั จงึ มรี ะยะเวลาเก็บกักน้าเสีย 0.25 , 0.5 , 0.75 และ 1 วนั สามารถบ้าบัดสารอินทรีย์
ไดถ้ ึงรอ้ ยละ 54.9 , 76.4 , 85.4 และ 93.1 ตามลา้ ดบั โดยท้ังสองการทดลองให้คา่ สัมประสิทธข์ิ องปฏกิ ิริยาล้าดับท่ี 1 (k1) เท่ากับ
3.97±0.602 วนั -1 และมีค่าซโี อดลี ะลายน้าทีไ่ ม่สามารถบ้าบัดได้เท่ากับ 171.6±28.6 มิลลิกรัมต่อลิตร โดยแอมโมเนีย-ไนโตรเจน
ตอ่ ซีโอดีทีถ่ กู ใช้ไปมคี า่ 1.47 มิลลิกรัมไนโตรเจนต่อ 100 มิลลิกรัมซโี อดี
คาสาคญั : ถังกรองไรอ้ ากาศ; ถงั กรองไรอ้ ากาศแบบไหลขึน้ ; ฟิล์มชวี ภาพ; ระบบบ้าบัดนา้ เสยี ทางชีวภาพ
Abstract
This research studied the kinetics and efficiencies of up-flow anaerobic filters. Synthetic wastewater
was prepared from sucrose at 1,000 mg-COD/l, and flowed constantly to 4 up-flow anaerobic filters
connected in series at 24 and 48 l/d, resulting in hydraulic retention time of 0.25-2 days. This system
operated by continuous plug flow and controlled the pH between 6.6-7.2. The results showed that, during
flowrate of 24 l/d, hydraulic retention times of 0.5 , 1 , 1.5 , and 2 days resulted in COD removal of 60.1% ,
77.2% , 79.5% , and 84.8% respectively. During flowrate of 48 l/d, hydraulic retention times of 0.25 , 0.5 , 0.75
, and 1 days resulted in COD removal of 54.9% , 76.4% , 85.4% , and 93.1% respectively. In both experiments,
the coefficient of the first order reaction (k1) was 3.97±0.602 day-1 and the remaining soluble COD was
171.6±28.6 mg/l. The ratio of NH4+-N per COD consumptions was 1.47 mg-N/100 mg-COD.
Keywords : anaerobic filter; upflow anaerobic filter; biofilm; biological wastewater treatment
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 401 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
บทนา
ระบบบ้าบัดน้าเสียของอาคารขนาดเล็กมักประกอบด้วยถังเกรอะและถังกรองไร้อากาศ ซ่ึงถังเกรอะมีหน้าท่ีดักตะกอน
และถังกรองไรอ้ ากาศมีหนา้ ทบี่ า้ บัดสารอนิ ทรยี ล์ ะลายน้า โดยถังกรองไรอ้ ากาศมปี ระสทิ ธภิ าพการบา้ บัดสารอนิ ทรีย์อยู่ท่ีประมาณ
ร้อยละ 50–80 ข้นึ อยกู่ บั ชนิดของน้าเสยี และพื้นทผี่ วิ ของตัวกลางที่ถูกบรรจุอยู่ภายใน จุลินทรีย์จะอาศัยอยู่บนพื้นผิวของตัวกลาง
และท้าหนา้ ทีย่ ่อยสลายสารอนิ ทรีย์ที่เขา้ มาในระบบ ถ้าน้าเสียทเี่ ข้ามาในระบบมีตะกอนมากอาจจะท้าให้เกิดปัญหาการอุดตันของ
ตัวกลาง จึงต้องมีการก้าจัดสารแขวนลอยหรือไขมันออกก่อน ในกรณีที่ใช้บ้าบัดน้าเสียจากส้วมจึงควรผ่านเข้าถังเกรอะก่อน [1]
ทั้งนกี้ ารเลือกใช้ถังกรองไร้อากาศแบบไหลข้ึนยังช่วยใหร้ ะบบสามารถเกบ็ ตะกอนจุลินทรีย์ไว้ในระบบได้นานมากขน้ึ โดยระยะเวลา
เกบ็ กักนา้ เสียทแี่ นะนา้ ของระบบนอ้ี ยทู่ ี่ 1-2 วนั หากสามารถลดระยะเวลาเกบ็ กกั น้าเสียลงได้ย่อมส่งผลถึงขนาดของถังและต้นทุน
ในการสรา้ งระบบต่อไป
งานวิจัยนจี้ ะทา้ การศึกษาระยะเวลาเกบ็ กกั นา้ เสียของถงั กรองไรอ้ ากาศแบบไหลข้ึนท่รี ะยะเวลาต้ังแต่ 0.25-2 วัน โดยใช้
ระบบถังกรองไรอ้ ากาศแบบไหลข้ึนที่มีจา้ นวน 4 ถัง และต่อกนั แบบอนุกรม ภายในถงั บรรจุตัวกลางพลาสติก ทัง้ นนี้ ้าเสียทน่ี า้ มาใช้
ในการทดลองเป็นน้าเสียสังเคราะห์ท่ีมีความเข้มข้น 1,000 มิลลิกรัมซีโอดีต่อลิตร ซึ่งในงานวิจัยก่อนหน้าพบว่าระบบลักษณะนี้
สามารถบ้าบัดสารอินทรยี ไ์ ด้ถงึ ร้อยละ 70-95 ท่รี ะยะเวลาเก็บกกั 2 วัน [2]
อปุ กรณแ์ ละวธิ ีการ
1. ถังกรองไร้อากาศแบบไหลขน้ึ
รปู ท่ี 1 ระบบถังกรองไรอ้ ากาศแบบไหลขึ้นและตาแหนง่ เก็บตัวอย่าง
ถังกรองไร้อากาศแบบไหลขึ้นท่ีใช้ในงานวิจัยน้ีดัดแปลงมาจากงานวิจัยของ Tonon (2015) [3] ท้าจากพีวีซี มีลักษณะ
เป็นทรงกระบอก มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.20 เมตร ความสูง 0.50 เมตร ปริมาตรความจุ 48 ลิตร แบ่งออกเป็น 4 ถัง ต่อกันแบบ
อนกุ รม และในแตล่ ะถังมจี ุดเก็บตัวอยา่ ง ดงั แสดงในรูปท่ี 1 ภายในถังใสต่ ัวกลางพลาสตกิ ของบริษัท อาควา นชิ ฮิ าร่า คอร์ปอเรชั่น
จ้ากัด รุ่น Aqua Media R-190 ซ่ึงมีขนาด 70x22 มิลลิเมตร มีพ้ืนท่ีผิวต่อปริมาตรเท่ากับ 190 ตารางเมตรต่อลูกบาศก์เมตร ใส่
ตัวกลางเตม็ ถังคดิ เป็นพน้ื ที่ผวิ ตัวกลางทงั้ หมดเทา่ กับ 9.12 ตารางเมตร
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 402 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
2. การเล้ียงเช้ือกอ่ นเริ่มการทดลอง
หัวเชื้อจุลินทรีย์ที่ใช้ในการทดลองได้มาจากการเดินระบบแบบไหลต่อเนื่องด้วยความเข้มข้นน้าเสียสังเคราะห์ 2,000
มิลลิกรัมซีโอดีต่อลิตร พร้อมท้ังเติมธาตุอาหารหลักและธาตุอาหารรอง [4],[5] ดังแสดงในตารางที่ 1 เป็นระยะเวลาประมาณ 2
เดือน เพอ่ื ให้เชือ้ เกิดการเจรญิ เติบโตบนตัวกลางแล้วจึงค่อยเริ่มการทดลองจริง
3. วธิ กี ารทดลอง
ท้าการทดลองโดยใช้น้าเสยี สังเคราะห์ทเ่ี ตรียมจากนา้ ตาลทราย ความเขม้ ขน้ เท่ากบั 1,000 มิลลกิ รมั ซีโอดตี อ่ ลติ ร พร้อม
ทง้ั เตมิ ธาตุอาหารหลกั และธาตอุ าหารรอง [4],[5] ดังแสดงในตารางท่ี 1 เดินระบบแบบไหลต่อเนื่องที่อัตราการไหลเข้าเท่ากับ 24
และ 48 ลิตรต่อวัน ควบคุมค่าพีเอชในระบบด้วยโซเดียมไบคาร์บอเนตให้มีค่าระหว่าง 6.6-7.2 ตลอดการทดลอง ท้าการเก็บ
ตวั อย่างน้าทกุ 2 วัน เพอื่ นา้ มาวิเคราะห์หาค่าซีโอดีละลายนา้ แอมโมเนีย ไนเตรท และไนไตรท์ ดังแสดงในตารางที่ 2
ตารางที่ 1 ธาตุอาหารสาหรบั การเตรยี มนา้ เสียสงั เคราะหท์ ่ีมีความเขม้ ข้น 1,000 มิลลกิ รมั ซีโอดตี ่อลิตร
ธาตุอาหารหลัก ความเขม้ ขน้ หน่วย ธาตอุ าหารรอง ความเข้มขน้ หน่วย
C12H22O11 890.63 มก./ล. FeCl3 5.00 มก./ล.
NH4Cl 167.16 มก./ล. CoCl2 5.00 มก./ล.
KH2PO4 65.90 มก./ล. NiCl2 0.18 มก./ล.
MgSO4 128.29 มก./ล. ZnCl2 0.13 มก./ล.
CaCl2 110.25 มก./ล. CuSO4 0.07 มก./ล.
KCL 106.50 มก./ล. MnSO4 0.95 มก./ล.
1.00 มล./ล. (NH4)6MO7O24 0.23 มก./ล.
micro nutrient H3BO3 0.13 มก./ล.
EDTA 2.50 มก./ล.
HCl 36% 5.00 มล./ล.
ตารางที่ 2 พารามเิ ตอร์และความถ่ใี นการวิเคราะหน์ า้ ตวั อย่าง
พารามิเตอร์ หนว่ ย วธิ ีวเิ คราะห์ ความถ่ี อา้ งองิ
พเี อช - Electrometric Method ทกุ 2 วนั -
[6]
ซีโอดี (COD) มก./ล. Close Reflux Method - Titration ทกุ 2 วนั [7]
[6]
แอมโมเนีย (NH4) มก./ล. Salicylate Method ทุก 2 วนั
ไนเตรท (NO3-) มก./ล. Colorimetric Method ทกุ 2 วนั [6]
ไนไตรท์ (NO2-) มก./ล. Colorimetric Method ทกุ 2 วนั
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 403 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
ผลการทดลองและวจิ ารณ์
การทดลองที่ 1 เดินระบบแบบไหลต่อเนื่องด้วยอัตราการไหล 24 ลิตรต่อวัน ระบบใช้เวลาประมาณ 48 วัน จึงจะเข้าสู่
สภาวะสมดลุ และในการทดลองที่ 2 เดินระบบแบบไหลตอ่ เน่ืองด้วยอัตราการไหล 48 ลติ รตอ่ วัน ระบบเริ่มเข้าสู่สภาวะสมดุลโดย
ใชเ้ วลาเพียง 16 วัน ดังแสดงในรปู ท่ี 2
รปู ท่ี 2 ความเข้มขน้ ซีโอดีละลายนา้ ท่จี ุดเกบ็ ตัวอยา่ งตา่ งๆ
เม่ือเปรียบเทยี บประสทิ ธิภาพการบา้ บดั ของทง้ั 2 การทดลอง พบว่า ที่อตั ราการไหลเข้า 24 ลิตรต่อวัน มีระยะเวลาเก็บ
กักน้าเสยี รวม 2 วนั แต่ละถังจงึ มีระยะเวลาเก็บกักน้าเสีย 0.5 , 1 , 1.5 และ 2 วัน สามารถบ้าบัดสารอินทรีย์ได้ถึงร้อยละ 60.1 ,
77.2 , 79.5 และ 84.8 ตามล้าดับ และที่อัตราการไหลเข้า 48 ลิตรต่อวัน มีระยะเวลาเก็บกักน้าเสียรวม 1 วัน แต่ละถังจึงมี
ระยะเวลาเก็บกักน้าเสีย 0.25 , 0.5 , 0.75 และ 1 วัน สามารถบ้าบัดสารอินทรีย์ได้ถึงร้อยละ 54.9 , 76.4 , 85.4 และ 93.1
ตามลา้ ดบั ดงั แสดงในรูปที่ 3 โดยจะเห็นได้ว่าทั้งสองการทดลองมีประสิทธิภาพการบ้าบัดท่ีไม่แตกต่างกันมากนัก ซ่ึงอาจเกิดจาก
การใชน้ ้าตาลทรายในการเตรยี มนา้ เสยี สงั เคราะห์จึงท้าให้ย่อยสลายได้ง่าย ปริมาณสารอินทรีย์ส่วนใหญ่จึงถูกบ้าบัดในถังกรองไร้
อากาศถงั แรกและลดลงจนเกอื บหมดในถงั ต่อๆมา ซ่งึ ตรงกบั งานวิจัยก่อนหนา้ [3]
รปู ที่ 3 ประสิทธภิ าพในการบาบดั ซีโอดขี องระบบ
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 404 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ท่สี ภาวะสมดลุ เมือ่ พจิ ารณาค่าซีโอดีละลายน้าท่รี ะยะเวลาเกบ็ กกั ต่างๆ ได้ความสัมพันธ์ในรูปของจลนพลศาสตร์อันดับ
หน่ึง (rc = k1c) ซ่ึงพบว่ามีค่าสัมประสิทธ์ิของปฏิกิริยาล้าดับที่ 1 (k1) เท่ากับ 3.97±0.602 วัน-1 และมีค่าซีโอดีละลายน้าที่ไม่
สามารถบา้ บดั ได้เทา่ กบั 171.6±28.6 มิลลิกรมั ตอ่ ลติ ร ดงั แสดงในรปู ที่ 4
bCOD = 867.9 ± 43.9 mg/l
nbCOD = 171.6 ± 28.6 mg/l
k1 = 3.97 ± 0.602 day-1
r2 = 0.936
รูปท่ี 4 การเปลย่ี นแปลงของคา่ ซโี อดีตามระยะเวลาเกบ็ กักนา้ ตา่ งๆ
ในส่วนของการก้าจัดสารประกอบไนโตรเจนต่างๆ เน่ืองจากเป็นระบบแบบไร้อากาศจึงไม่สามารถบ้าบัดสารประกอบ
ไนโตรเจนใหล้ ดลงได้ มเี พยี งแอมโมเนยี -ไนโตรเจนท่ลี ดลงจากการน้าไปใช้ในการเจรญิ เตบิ โตของเซลล์จลุ ินทรีย์เทา่ น้นั ซ่ึงมคี า่ อยูท่ ่ี
1.47 มลิ ลกิ รมั ไนโตรเจนตอ่ 100 มิลลิกรัมซีโอดี จากนัน้ แอมโมเนยี -ไนโตรเจนทเี่ หลือจะไหลออกไปกับน้าท้ิงสุดท้าย ท้ังน้ีจากการ
ตรวจวดั ในระบบไมพ่ บทงั้ ไนเตรท-ไนโตรเจน และ ไนไตรท์-ไนโตรเจน ดงั แสดงในรปู ท่ี 5
รูปท่ี 5 ปริมาณแอมโมเนยี ไนเตรท และไนไตรทท์ ี่ตรวจพบ
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 405 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
สรุป
อัตราการลดลงของซีโอดีละลายน้าในถังกรองไร้อากาศท้ังสองชุดการทดลองแปรผันตรงกับความเข้มข้นในถังปฏิกิริยา
โดยมีคา่ k1 เทา่ กับ 3.97±0.602 วนั -1 แต่ซีดโี อละลายน้าท่ยี อ่ ยสลายไมไ่ ด้ในระบบนีย้ งั เหลืออยู่ร้อยละ 16.5 ซึ่งยังคงต้องใช้ระบบ
เติมอากาศบา้ บัดต่อให้ได้ตามมาตรฐานน้าทงิ้ ต่อไป และจากผลการทดลองสามารถสรปุ ได้วา่ ประสทิ ธภิ าพในการบ้าบัดสารอินทรีย์
ท่ีระยะเวลาเก็บกักน้าเสีย 0.5 วัน ไม่แตกต่างกับ 0.75 - 2 วัน มากนัก ในการน้าค่าไปใช้งานจริงอาจใช้ระยะเวลาเก็บกักน้าเสีย
เพยี ง 0.5 วัน ได้ ท้งั นี้นา้ เสียทีน่ า้ มาใชใ้ นการทดลองเปน็ เพยี งน้าเสียสงั เคราะห์เทา่ นั้นไม่ใช่น้าเสยี จริง
กิตติกรรมประกาศ
งานวิจยั ฉบับน้ี ส้าเร็จลลุ ่วงไปไดด้ ว้ ยความช่วยเหลือจากบุคคลหลายท่าน ผ้วู ิจยั จงึ ขอกราบขอบพระคณุ ผู้ใหค้ วาม
อนุเคราะหด์ ังตอ่ ไปน้ี
ขอขอบคุณบัณฑติ วทิ ยาลยั จฬุ าลงกรณ์มหาวทิ ยาลยั กรงุ เทพฯ ทส่ี นบั สนุนทนุ อุดหนนุ ในการท้าวจิ ัย
ขอขอบคณุ กลุ่มวจิ ยั เทคโนโลยีชีวภาพส้าหรับวศิ วกรรมน้าเสีย จฬุ าลงกรณม์ หาวิทยาลัย กรุงเทพฯ ทเ่ี อ้ือเฟอ้ื ในการ
ทา้ วิจยั
เอกสารอ้างอิง
[1] กรมควบคมุ มลพิษ. (2545). น้าเสียชุมชนและระบบบ้าบดั นา้ เสยี . กรุงเทพฯ: โรงพิมพค์ ุรุสภาลาดพร้าว.
[2] พิมพ์พิสุทธิ์ หงส์ชยางกูร. (2561). ผลของความเข้มข้นซีโอดีและพ้ืนที่ผิวตัวกลางต่อระบบถังกรองไร้อากาศและถังกรอง
ทรายชวี ภาพ. (มหาบัณฑติ ), จฬุ าลงกรณ์มหาวทิ ยาลยั .
[3] Tonon, D., Tonetti, A. L., Coraucci Filho, B., & Bueno, D. A. C. (2015). Wastewater treatment by
anaerobic filter and sand filter: Hydraulic loading rates for removing organic matter, phosphorus,
pathogens and nitrogen in tropical countries. Ecological Engineering, 82, 583-589.
[4] Speece, R. E. (1996). Anaerobic Biotechnology for Industrial Wastewaters, Archae Press, Nashville,
Tennessee.
[5] Martin, M., De la Rubia, M., Martín, A., Borja, R., Montalvo, S., & Sánchez, E. J. B. t. (2010). Kinetic
evaluation of the psychrophylic anaerobic digestion of synthetic domestic sewage using an upflow
filter. 101(1): 131-137.
[6] มนั่ สนิ ตัณฑลุ เวศม์. (2551). คู่มือวิเคราะห์คุณภาพน้า: กรุงเทพฯ : บรษิ ัทแซน.อี 68 แลบ.
[7] Phuong Thuy T. Le and Boyd C. E. (2012). Comparison of Phenate and Salicylate Methods for
Determination of Total Ammonia Nitrogen in Freshwater and Saline Water. Journal of the world
aquaculture society, 43, 6.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 406 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
067
ผลของอัตราการเวียนน้าตอ่ ประสิทธภิ าพในการกา้ จดั ไนโตรเจน
ดว้ ยถงั กรองชีวภาพแบบกึง่ เตมิ อากาศชนิดไหลขนึ้
Effect of Recirculation Rates on Nitrogen Removal
by Upflow Partially Aerated Biofilm Reactor
ยุทธกิจ ชสู ุทธ์ิ1 และ ศรัณย์ เตชะเสน2*
Yuttakit Chusooth1 and Sarun Tejasen2*
1นสิ ติ ระดบั มหาบณั ฑติ ศึกษา ; 2*อาจารย์ ภาควิชาวศิ วกรรมส่งิ แวดลอ้ ม
คณะวศิ วกรรมศาสตร์ จฬุ าลงกรณ์มหาวิทยาลัย กรงุ เทพ 10330
โทรศพั ท์ : 0 2218 6667 , โทรสาร : 0 2218 6668 , E-mail : [email protected]
บทคดั ยอ่
งานวจิ ยั นศ้ี ึกษาผลของอัตราการเวียนน้าต่อประสิทธิภาพในการก้าจัดไนโตรเจนด้วยถังกรองชีวภาพแบบกึ่งเติมอากาศ
ชนดิ ไหลขึ้น ใชต้ ัวกลางพลาสติกพ้ืนท่ีผวิ จ้าเพาะ 859 ตารางเมตรต่อลูกบาศก์เมตร ส่วนเติมอากาศด้านบน 60% ของถังและส่วน
ที่ไม่เติมอากาศด้านล่าง 40% ของถัง ใช้น้าเสียสังเคราะห์เป็นตัวแทนของน้าเสียชุมชน มีค่าซีโอดีและแอมโมเนียม-ไนโตรเจน
เร่มิ ตน้ 500 มก./ล. และ 50 มก.ไนโตรเจน/ล. ตามล้าดับ ระยะเวลาเก็บกักน้าเสีย 8 ชั่วโมง ท้าการทดลองโดยใช้ถังปฏิกรณ์สอง
ถัง โดยใชอ้ ตั ราการเวียนน้ากลบั ตอ่ น้าเสยี เข้าระบบอยทู่ ี่ 0.5:1 และ 5:1 ผลการทดลองพบว่าประสิทธิภาพในการบ้าบัดซีโอดีและ
แอมโมเนียม-ไนโตรเจนของทั้งสองการทดลอง อยู่ท่ี 95.6±1.4% และ 98.8±0.5% ตามล้าดับ ประสิทธิภาพในการก้าจัด
ไนโตรเจนทงั้ หมดเป็น 34.8±1.5% และ 76.6±0.2% ทอ่ี ัตราการเวียนน้า (MLR) 0.5:1 และ 5:1 ตามลา้ ดับ ดงั นัน้ สรุปไดว้ ่า อตั รา
การเวียนน้ากลับต่อน้าเสียเข้าระบบ ท่ีทดลองไม่มีผลต่อประสิทธิภาพการบ้าบัดซีโอดีและแอมโมเนียม-ไนโตรเจน แต่มีผลต่อ
ประสิทธิภาพการก้าจัดไนโตรเจน โดยอตั ราการเวยี นน้ากลับมากข้ึนจะให้ประสิทธภิ าพในการก้าจัดไนโตรเจนที่สูงขึ้น
ค้าสา้ คญั : ถงั กรองชีวภาพแบบกง่ึ เติมอากาศ; การก้าจัดไนโตรเจน; อัตราการเวยี นน้า; น้าเสียชุมชน
Abstract
This research studied the effects of recirculation rates on nitrogen removal efficiency of up-flow
partially aerated biological filter using plastic media as biocarrier with specific surface area of 859 m2/m3.
Upper part (60%) of reactor was aerated while lower part (40%) of reactor was not. Synthetic wastewater had
initial COD and ammonium concentrations of 500 mg-COD/L and 50 mg-N/L, representing domestic
wastewater. There were 2 reactors operating with HRT of 8 hours and recirculation rate (MLR) of 0.5:1 and 5:1.
COD and NH4+-N removal efficiencies in both reactors were 95.6±1.4%, and 98.8±0.5%, respectively.
Recirculation rates of 0.5:1 and 5:1 gave total nitrogen removal efficiencies of 34.8±1.5% and 76.6±0.2%,
respectively. In summary, different recirculation rates in the study had no influence on COD and NH4+-N
removal efficiencies but had impact on nitrogen removal efficiencies, which higher MLR provided better
nitrogen removal efficiency.
Keywords : Partially aerated biofilm reactor; Nitrogen removal; Mixed liquor recirculation; Domestic wastewater
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 407 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
บทนา้
ระบบบ้าบดั น้าเสียส้าหรบั การก้าจดั ไนโตรเจนทางชีวภาพ อาศัยกระบวนการไนตริฟเิ คชนั และดีไนตรฟิ ิเคชนั ในการเปลยี่ นรปู
แอมโมเนียม-ไนโตรเจนไปเป็นไนเตรตและเปลี่ยนไนเตรตไปเป็นแก๊สไนโตรเจน ตามล้าดับ ซ่ึงการก้าจัดไนโตรเจนออกจากน้าอย่าง
สมบรู ณ์จะขึ้นกับกระบวนการดีไนตริฟิเคชัน โดยมีสารอินทรีย์คาร์บอนเป็นตัวให้อิเล็กตรอนและไนเตรตเป็นตัวรับอิเล็กตรอน มีการ
เวยี นไนเตรตกลับเขา้ มาพรอ้ มกบั น้าเสียขาเข้าในส่วนแอนอกซิก (Anoxic) เพื่อเป็นตัวรับอิเล็กตรอน ระบบก้าจัดไนโตรเจนทางชีวภาพ
โดยทว่ั ไป เชน่ ระบบเอทโู อ (A2O) หรือระบบบาร์เด็นโฟร์ ต้องใช้เวลาเก็บกักน้าเสียท่ีนานมาก (9-22 ชั่วโมง) และต้องรักษาความเข้มข้นของ
ตะกอนให้สูงมากๆ (3000 – 5000 มก./ล.) มีการควบคุมการเวียนตะกอนและอายุตะกอน ท้าให้ระบบดังกล่าวควบคุมได้ยาก งานวิจัยก่อน
หน้านี้จึงได้พัฒนาระบบบ้าบัดน้าเสียแบบถังกรองชีวภาพแบบกึ่งเติมอากาศ โดยมีข้อดีคือไม่ต้องมีการควบคุมการเวียนตะกอนและอายุ
ตะกอน ขนาดของระบบเลก็ กวา่ มปี ระสิทธิภาพการบ้าบัดไนโตรเจนสูงกว่าเมื่อเทียบกับระบบบ้าบัดไนโตรเจนโดยทั่วไป [1] งานวิจัยนี้ศึกษา
ผลของอตั ราการเวียนน้าเพ่ือเพ่ิมประสิทธิภาพในการก้าจัดไนโตรเจน โดยทดลองเปล่ียนอัตราการเวียนน้าท่ี 0.5 และ 5 เท่าของอัตราน้าเสีย
ขาเขา้ ตอ่ ประสทิ ธภิ าพการก้าจัดซีโอดี แอมโมเนียมไนโตรเจน และไนเตรต
อปุ กรณแ์ ละวิธีการ
หวั เชอื้ จลุ นิ ทรีย์
หัวเช้ือจุลินทรีย์ที่ใช้น้ามาจากโรงควบคุมคุณภาพน้าดินแดง เล้ียงในน้าเสียสังเคราะห์ท่ีมีค่าความเข้มข้นของแอมโมเนียม-
ไนโตรเจน 50 – 200 มิลลิกรัมต่อลิตร น้ามาเดินระบบในถังกรองชีวภาพแบบกึ่งเติมอากาศชนิดไหลขึ้น เพ่ือให้จุลินทรีย์กลุ่มสร้าง
อาหารเองได้ (Autotrophic Bacteria) เจรญิ เติบโตได้ดีจนเกดิ เปน็ ฟิล์มชวี ภาพเจริญเติบโตบนตวั กลางเป็นเวลา 87 วนั
น้าเสียสังเคราะห์
น้าเสียท่ีใช้ในการทดลองเป็นน้าเสียสังเคราะห์ท่ีมีส่วนประกอบดังตารางที่ 1 [1],[4] มีน้าตาลกลูโคส (C6H12O6) เป็นแหล่ง
คาร์บอน และแอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl) เป็นแหล่งไนโตรเจน ความเข้มข้นน้าเสียสังเคราะห์มีความเข้มข้นของซีโอดีต่อ
แอมโมเนียม-ไนโตรเจนเปน็ 500:50 มลิ ลิกรัมต่อลิตร เมอ่ื คิดเปน็ สดั ส่วนซโี อดีตอ่ ไนโตรเจนอยู่ท่ี 10:1 ควบคุมพีเอชใอยู่ที่ 7-8 โดยใช้
โซเดียมไบคาร์บอเนต (NaHCO3) เป็นบฟั เฟอร์ในระบบ
ตารางท่ี 1 ส่วนประกอบของนา้ เสียสังเคราะห์ (ที่มา : ณฏั ฐณิชา เตย้ี ะเพชร, 2561)
สารเคมี ความเข้มขน้ (มลิ ลิกรัมต่อลิตร)
C6H12O6 500
NH4Cl 50*
K2HPO4 39
MgSO4 6
FeSO4 1.3
MnSO4 6
CaCl2 5
Yeast Extract 34
ตวั กลางทใี่ ช้ในการทดลอง
ตวั กลางทใี่ ส่ในถงั ปฏิกรณ์ เปน็ ตวั กลางพลาสตกิ (HDPE) มขี นาด 1.5x1.5x1.5 เซนตเิ มตร มีพน้ื ท่ผี ิวจ้าเพาะ 859 ตาราง
เมตรต่อลูกบาศก์เมตร มีความหนาแนน่ 150 กโิ ลกรัมต่อลูกบาศกเ์ มตร ดังแสดงในรูปที่ 1
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 408 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
รปู ท่ี 1 ตวั กลางพลาสติก (HDPE) รุ่น 2H-BCN – 012 KLL ของบริษัท ENEXIO
ถังปฏิกรณ์
ถงั ปฏิกรณท์ ่ใี ชท้ า้ จากอะครลิ ิคทรงกระบอก มีขนาดเส้นผา่ นศูนย์กลาง 0.1 เมตร สูง 1.4 เมตร ปริมาตรรวมท้ังหมด 10
ลิตรดา้ นล่างเปน็ ส่วนแอนอกซกิ หรอื เปน็ สว่ นท่ไี มเ่ ตมิ อากาศมปี ริมาตร 4 ลิตร และด้านบนเป็นสว่ นออกซิกหรือเป็นสว่ นเตมิ อากาศ
มีปริมาตร 6 ลิตร ใสต่ ัวกลางพลาสติกรุ่น 2H-BCN-012 KLL มีพื้นทีผ่ ิวจ้าเพาะ 859 ตร.ม/ลบ.ม. เต็มปริมาตรถัง ถังปฏิกรณ์มีจุด
เก็บตัวอย่างท้ังหมด 9 จุด (P0-P9) โดยแต่ละจุดมีระยะเวลาเก็บกักน้าเสียเป็น 0 0.46 1.72 2.98 4.23 5.49 6.74 และ 8.00
ชวั่ โมง นอกจากนที้ ี่ดา้ นลา่ งสุดของถงั มีการตดิ ตงั้ วาล์วเพือ่ ระบายตะกอนท่หี ลดุ ออกจากตวั กลาง ดงั แสดงในรปู ที่ 2
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 409 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
รปู ท่ี 2 ถังกรองชวี ภาพแบบกึง่ เตมิ อากาศชนิดไหลขนึ้
ารเตรยี มหวั เชื้อ
ชว่ งแรกเป็นการเลี้ยงเชอ้ื จลุ ินทรยี ก์ ล่มุ สร้างอาหารเองได้ (Autotrophic Bacteria) ท้าการเดนิ ระบบแบบทีละเท (Batch
process) โดยมกี ารเวยี นนา้ เสียท่อี ยู่ในระบบตลอดเวลา และใชโ้ ซเดยี มไบคาร์บอเนตเป็นบฟั เฟอร์ในระบบ โดยน้าเสยี สงั เคราะหม์ ี
ความเขม้ ขน้ ของแอมโมเนียม-ไนโตรเจน เริ่มต้นอยู่ที่ 50 มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตร วัดค่าแอมโมเนียม-ไนโตรเจนทุกวัน จนค่า
แอมโมเนยี ม-ไนโตรเจนลดลงจนหมดใชเ้ วลา 6 วนั จึงเปล่ียนนา้ เสยี ใหมล่ งไปทม่ี ีความเขม้ ข้นของแอมโมเนียม-ไนโตรเจน 100 150
และ 200 มลิ ลกิ รมั -ไนโตรเจนตอ่ ลิตร แอมโมเนียม-ไนโตรเจนลดลงจนหมดใช้เวลา 10 15 และ 17 วัน ตามล้าดับ เมื่ออัตราการ
บา้ บัดเร่มิ คงที่ จึงเร่ิมเปลยี่ นมาเดินระบบแบบต่อเนื่อง ท้าการทดลองโดยใช้น้าเสียสังเคราะห์ข้างต้น อัตราการไหล 1.25 ลิตรต่อ
ช่วั โมง คดิ เปน็ ระยะเวลาเก็บกกั นา้ เสีย 8 ช่วั โมง ทา้ การทดลองพรอ้ มกัน 2 ถังปฏิกรณ์ โดยใช้อัตราการเวียนน้ากลับต่อน้าเสียเข้า
ระบบ (MLR) อยู่ที่ 0.5:1 และ 5:1 ในถังที่ 1 และ 2 ตามล้าดับ ท้าการเดินระบบจนเข้าสู่สภาวะคงตัว วัดค่าแอมโมเนียม-
ไนโตรเจน ไนไตรต์-ไนโตรเจน และไนเตรต-ไนโตรเจน จากน้ันน้าค่าที่ได้มาหาประสิทธิภาพในการบ้าบัดเปรียบเทียบที่อัตราการ
เวยี นน้าต่างๆ
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 410 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ผลการทดลองและวจิ ารณ์
ประสทิ ธภิ าพในการกา้ จัดไนโตรเจนด้วยถงั กรองชีวภาพแบบกึ่งเตมิ อากาศชนิดไหลขนึ้ ที่อตั ราการเวียนนา้ ตา่ งๆ
เริ่มเดินระบบแบบต่อเนื่องที่อัตราการไหล 1.25 ลิตร/ชั่วโมง พร้อมกันทั้งสองถังปฏิกรณ์ พบว่าเมื่อเวลาผ่านไป 35 วัน
เรมิ่ เข้าสสู่ ภาวะคงตวั ทั้งสองถังปฏกิ รณ์ โดยท้ังสองถังมีประสิทธิภาพในการบ้าบัดซีโอดีไม่แตกต่างกันมาก ดังแสดงในรูปท่ี 3 และ
รูปท่ี 4 โดยถังที่ MLR 0.5:1 สามารถลดซีโอดีได้ 96.0% เหลือซีโอดีออกไปกับน้าทิ้ง 21.0±8.9 มิลลิกรัมต่อลิตร และถังท่ี MLR
5:1 สามารถลดซีโอดไี ด้ 95.1% เหลือซโี อดีออกไปกับน้าทิง้ 26.0±4.0 มิลลกิ รัมต่อลติ ร จะเห็นไดว้ ่าทอ่ี ัตราการเวยี นน้าต่างกันไม่มี
ผลต่อประสทิ ธิภาพการบ้าบัดซีโอดี ซ่ึงทั้งสองถังปฏิกรณ์สามารถบ้าบัดซีโอดีให้ผ่านเกณฑ์มาตรฐานควบคุมการระบายน้าทิ้งของ
กรมควบคมุ มลพษิ
Start up Steady state
รปู ท่ี 3 ความเขม้ ขน้ ของ COD ที่ MLR 0.5:1
Start up Steady state
รูปท่ี 4 ความเข้มขน้ ของ COD ท่ี MLR 5:1
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 411 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
แต่ท้ังสองถังปฏิกรณ์จะแตกต่างกันเห็นได้ชัดในการก้าจัดไนโตรเจนทั้งหมด โดยถังท่ี MLR 0.5:1 สามารถลด
แอมโมเนียม-ไนโตรเจนได้ 98.9% เหลือ 0.550±0.061 มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตร มีไนเตรต-ไนโตรเจนในน้าออก 31.4±0.4
มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตร คิดเป็นประสิทธิภาพการบ้าบัดไนโตรเจนทั้งหมดเป็น 34.8±1.5% และถังที่ MLR 5:1 สามารถลด
แอมโมเนียม-ไนโตรเจนได้ 98.3% เหลือ 0.848±0.336 มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตร มีไนเตรต-ไนโตรเจนในน้าออก 10.6±0.2
มลิ ลิกรมั ไนโตรเจนตอ่ ลิตร คิดเป็นประสทิ ธภิ าพการบา้ บัดไนโตรเจนทั้งหมด 76.6±0.2% ดงั รูปท่ี 5 ซ่ึงจะเห็นได้ว่าอัตราการเวียน
น้า (MLR) เป็นปจั จยั ส้าคัญต่อประสิทธภิ าพในการก้าจัดไนเตรตออกจากนา้ เสยี ของถังกรองชีวภาพแบบกึ่งเติมอากาศชนิดไหลข้ึน
จากงานวิจัยที่ผ่านมาในการใช้ถังกรองชวี ภาพแบบเตมิ อากาศ โดยใช้น้าเสยี จรงิ ทเ่ี กบ็ จากท่อระบายน้า มีค่าซีโอดีอยู่ในช่วง 224 –
308 มิลลิกรมั ต่อลิตร และทีเคเอ็นอยู่ในช่วง 38 – 61 มิลลิกรัมต่อลิตร เดินระบบที่ระยะเวลาเก็บกักน้าเสีย 12 ช่ัวโมง อัตราการ
เวียนน้า (MLR) ท่ีแตกต่างกัน 1 2 และ 3 เท่าของอัตราการไหลของน้าท่ีเข้าถังปฏิกรณ์ พบว่าอัตราการเวียนน้าไม่ได้ส่งผลต่อ
ประสิทธิภาพการบา้ บดั ซีโอดี ประสทิ ธภิ าพในการบ้าบัดซีโอดีเป็น 89% ทุกช่วงการเวียนน้า แต่ส้าหรับการก้าจัดไนโตรเจนพบว่า
ประสทิ ธภิ าพการก้าจัดไนโตรเจนทัง้ หมดเปน็ 32% 55% และ 40% ทีอ่ ัตราการเวยี นน้า 1 2 และ 3 ตามลา้ ดบั [3]
เมื่อพิจารณาปริมาณไนเตรต-ไนโตรเจน ในระบบเมื่อเข้าสู่สภาวะคงตัว ท่ีอัตราการเวียนน้า 0.5:1 และ 5:1 ระบบ
สามารถบา้ บัดแอมโมเนียม-ไนโตรเจนได้ 48.7±0.9 มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตร และ 48.4±0.8 มิลลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตร มีไน
เตรต-ไนโตรเจนในนา้ ออก 31.4±0.4 มลิ ลิกรัม-ไนโตรเจนต่อลิตร และ 10.6±0.2 มิลลิกรัมไนโตรเจนต่อลิตร ปริมาณไนโตรเจนที่
หายไปคดิ เปน็ 17.1±1.0 มลิ ลกิ รมั -ไนโตรเจนต่อลติ ร และ 37.8±0.6 มลิ ลกิ รัม-ไนโตรเจนต่อลิตร ตามลา้ ดับ
Start up Steady state
รปู ที่ 5 ความเข้มขน้ ของ NH4+-N และ NO3--N เขา้ และออกจากระบบทอ่ี ัตราการเวยี นน้าตา่ งๆ
การเปลี่ยนแปลงความเขม้ ขน้ ตามความสงู หรอื ระยะเวลาเก็บกกั น้าเสียของถงั กรองชีวภาพแบบกึง่ เติมอากาศชนดิ ไหลขนึ้
เมื่อพิจารณาท่ีระยะเวลาเก็บกักน้าเสียต่างๆตามจุดเก็บตัวอย่างท้ัง 9 จุด (P0-P8) ของทั้งสองถังปฏิกรณ์ โดยให้ P1 ซ่ึง
เป็นจุดท่ีน้าเสียขาเข้าผสมกับน้าท่ีเวียนกลับเข้ามาในระบบ เป็นระยะเวลาเก็บกักน้าเสีย (HRT) 0 ช่ัวโมง จึงท้าให้ค่าซีโอดีและ
แอมโมเนียม-ไนโตรเจนถูกเจือจางและไนเตรต-ไนโตรเจนเพ่ิมขึ้นในจุดนี้ และที่ระยะเวลาเก็บกักน้าเสีย 2.98 ช่ัวโมงเป็นจุดท่ีเติม
อากาศ พบวา่ คา่ ซโี อดีลดลงจนคงที่ และแอมโมเนียม-ไนโตรเจนคอ่ ยๆลดลงและลดลงคงที่จนหมดท่ีระยะเวลาเก็บกักน้าเสีย 4.23
ช่ัวโมง ขณะเดียวกันไนเตรต-ไนโตรเจนเร่ิมเกิดข้ึนท่ี 2.98 ชั่วโมง และเพ่ิมขึ้นจนคงที่ ที่ระยะเวลาเก็บกักน้าเสีย 4.23 ช่ัวโมง
ในขณะทไ่ี นเตรต-ไนโตรเจนท่ีน้าออกจะถูกเวียนกลับเขา้ มาในระบบด้วยอัตราการเวยี นนา้ 0.5:1 และ 5:1 จะเหน็ ได้ว่าส่วนต้นของ
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 412 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ระบบตั้งแต่ท่ีระยะเวลาเก็บกกั นา้ เสยี 0 จนถึง 2.98 ช่ัวโมง เปน็ ส่วนแอนอกซิก (Anoxic) หรือเป็นส่วนที่ไม่เติมอากาศ ซีโอดีและ
ไนเตรต-ไนโตรเจนถูกก้าจดั ด้วยปฏกิ ริ ิยาดีไนตรฟิ เิ คชนั ท้าให้ความเขม้ ขน้ ซีโอดีลดลงเล็กน้อย และไนเตรต-ไนโตรเจนค่อยๆลดลง
จนหมด ดงั แสดงในรปู ที่ 6 และรปู ที่ 7 และเมื่อดรู ปู แบบการไหลของน้าเสยี ในถังปฏิกรณ์พบว่าช่วงแอนอกซิก (Anoxic) หรือเป็น
สว่ นทไ่ี ม่เติมอากาศ ทรี่ ะยะเวลาเกบ็ กกั นา้ 0 – 4.23 ชั่วโมง มีการไหลของน้าเสยี เป็นแบบไหลตามกนั (Plug Flow) แตช่ ่วงทมี่ ีการ
เตมิ อากาศ ทร่ี ะยะเวลาเกบ็ กกั น้า 4.23 – 8 ชวั่ โมง มีการไหลของน้าเสยี เป็นแบบกวนผสมสมบรู ณ์ (CSTR)
รูปท่ี 6 การเปล่ยี นรปู ไนโตรเจนท่อี ัตราการเวียนนา้ กลับ (MLR) 0.5:1
รูปที่ 7 การเปลีย่ นรูปไนโตรเจนทอ่ี ัตราการเวยี นน้ากลบั (MLR) 5:1
สรุป
ถงั กรองชีวภาพแบบกึ่งเตมิ อากาศชนดิ ไหลขน้ึ มรี ะยะเวลาเก็บกักน้าเสียทั้งหมด (HRT) 8 ชั่วโมง มีประสิทธิภาพในการ
บา้ บดั ซโี อดีอยทู่ ี่ 95.6±1.4% สามารถบา้ บดั แอมโมเนียม-ไนโตรเจนไม่ไดแ้ ตกต่างกันมากโดยอย่ทู ี่ 98.8±0.5% และประสิทธิภาพ
ในการก้าจัดไนโตรเจนท้งั หมดเป็น 34.8±1.5% และ 76.6±0.2% ที่อัตราการเวียนน้า 0.5:1 และ 5:1 ตามล้าดับ โดยไม่ต้องมีการ
เวียนตะกอนและควบคุมอายุตะกอน
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 413 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
กติ ตกิ รรมประกาศ
ขอขอบพระคุณ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. ศรัณย์ เตชะเสน อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ ที่คอยให้ค้าปรึกษา แนะน้า
เสนอแนวคดิ และถ่ายทอดวชิ าความรูท้ เี่ ปน็ ประโยชนใ์ นการท้างานวจิ ัย ตลอดจนหลักการในการด้าเนินงานวิจัย ซ่ึงท้าให้งานวิจัยน้ี
ส้าเรจ็ ลุลว่ งไปไดด้ ้วยดี
ขอขอบพระคุณคณาจารย์ บุคลากร และเจ้าหน้าท่ีภาควิชาวิศวกรรมส่ิงแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์
มหาวทิ ยาลัย ทุกทา่ นท่ีชว่ ยใหค้ า้ ช้ีแนะ ให้ความอนเุ คราะห์และอ้านวยความสะดวกต่างๆแก่ข้าพเจ้าในระหว่างการท้าวิจัยมาโดย
ตลอด
ท้ายท่ีสุดขอกราบขอบพระคุณบิดา-มารดา และครอบครัวท่ีสนับสนุน ส่งเสริมทางการศึกษาให้แก่ข้าพเจ้าท้าให้
การศกึ ษาส้าเรจ็ ลลุ ่วงไปได้ด้วยดี
เอกสารอา้ งอิง
[1] ณัฏฐณิชา เตี๊ยะเพชร. (2561). การก้าจัดซีโอดีและไนโตรเจนด้วยถังกรองชีวภาพแบบเติมอากาศแยกช้ันชนิดไหลขึ้น. ปริญญา
มหาบณั ฑติ . ภาควชิ าวศิ วกรรมส่ิงแวดล้อม จฬุ าลงกรณม์ หาวิทยาลยั .
[2] ธงชัย พรรณสวัสดิ์. (2544). การก้าจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรัสทางชีวภาพ. กรุงเทพมหานคร: สมาคมวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมแห่ง
ประเทศไทย.
[3] Leick, S. A., et al (2017). Effect of aeration and recirculation in the removal of nitrogen and chemical
oxygen demand from sanitary sewage in a structured bed reactor. Engenharia Agricola, 37(6), 1236-1243.
[4] Tao, C., et al. (2016). The feasibility of an up-flow partially aerated biological filter (U-PABF) for nitrogen and COD
removal from domestic wastewater. Bioresource Technology, 218, 307-317.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 414 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
068
เทคโนโลยสี ะอาดสาหรับโรงงานขนมจนี
Cleaner Technology for Rice Noodle Factory
เทยี มมะณีย์ รตั นวรี ะพันธ1์ *, สมภพ สนองราษฎร2์ , ทรงพล เหลากลม3, สมยศ จันดา3 และ วโิ รจน์ อทุ ธา3
Tiammanee Rattanaweerapan1*, Sompop Sanongraj2, Songphon Laowklom3, Somyot Chanda3, and Wirot Utta3
1*อาจารย์ ภาควิชาวิศวกรรมส่ิงแวดลอ้ ม คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี อุบลราชธานี 34190;
2ผูช้ ว่ ยศาสตราจารย์ ; 3นิสติ บณั ฑติ ศกึ ษา ภาควชิ าวิศวกรรมเคมี
คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี จงั หวดั อบุ ลราชธานี 34190
e-mail : [email protected]
บทคัดยอ่
การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประยุกต์ใช้หลักการทางเทคโนโลยีสะอาดในการประเมินกระบวนการผลิตขนมจีนและ
ศึกษาแนวทางการเพ่ิมประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตขนมจีนในโรงงานท่ีมีกาลังการผลิต 700-800 กิโลกรัมต่อวัน จากการ
ดาเนินงานเทคโนโลยีสะอาดในโรงงานผลิตขนมจีนน้องแอม พบประเด็นปัญหาดังน้ี การส้ินเปลืองพลังงานไฟฟ้า การส้ินเปลือง
เช้ือเพลิงจากฟืน การสิ้นเปลืองน้า การสูญเสียแป้ง และการเกิดน้าเสียท่ีมีความสกปรกสูง ผู้วิจัยจึงได้เสนอมาตรการเพื่อแก้ไข
ปัญหาท้งั หมด 8 แนวทาง และโรงงานนาไปลงมือปฏิบัติ 4 แนวทาง ซึ่งได้แก่ การปรับปรุงโรงเก็บฟืน การเปลี่ยนกระทะโรยเส้น
เป็นสแตนเลส การติดหัวฉีดหรือวาล์วที่ปลายสายยางและกาหนดระยะเวลาการล้างอุปกรณ์ และจากการปฏิบัติตามแนวทาง
ดังกล่าวสามารถประหยัดตน้ ทนุ ได้ 24242.34 บาทต่อปี ซงึ่ แบง่ ออกเปน็ คา่ ใชจ้ ่ายในการซ้อื ไมฟ้ นื จากการปรบั ปรงุ โรงเก็บฟืนอย่าง
ถูกวิธี คิดเป็น 18,000 บาทต่อปี ระยะเวลาการคืนทุนทันที การลดการใช้ฟืนจากการเปล่ียนกระทะ คิดเป็นมูลค่า 4822.737
บาทต่อปี ระยะเวลาคืนทุน 5.2 เดือน ลดการสิ้นเปลืองน้า ได้ 15.77 ลูกบาศก์เมตรต่อเดือน คิดเป็นมูลค่า 1419.6 บาทต่อปี
ระยะเวลาคืนทุน 5 เดือน สาหรับมาตรการท่ียังไม่ดาเนินการ หากมีการดาเนินการในอนาคต จะสามารถลดค่าใช้จ่ายได้
197,973.14 บาทตอ่ ปี และเมือ่ คิดโดยภาพรวมทงั้ สน้ิ สามารถลดคา่ ใช้จ่ายได้ 264,038.94 บาทต่อปี
คาสาคัญ : เทคโนโลยสี ะอาด; โรงงานผลิตขนมจนี ; การลดท่ีแหล่งกาเนดิ
Abstract
The objective of this study was to apply the principles of cleaner technology in assessing the rice
noodle production process and to study the ways to increase the efficiency of the rice noodle production
process in a factory with a production capacity of 700-800 kilograms per day. From operating cleaner
technology in Nong Am factory found the following problems, electric power consumption, fuel waste from
firewood, wasting water starch loss, and the high BOD loading of wastewater. The researcher has proposed
measures to solve all 8 problems, and the factory to take action 4 ways, including improving the firewood
storage, changing the pan that sprinkle the noodles into stainless steel, installing the nozzle or valve at the
end of the hose and specifying how long the device should be cleaned. According to the above guideline,
the cost can be saved 24242.34 baht per year, which is divided into the cost of buying firewood from the
renovation of the firewood storage properly, representing 18,000 baht per year, the payback period
immediately, reducing the use of firewood by changing pans valued at 4822.737 baht per year, payback
period of 5.2 months, reducing water waste by 15.77 cubic meters per month accounted in 1419.6 baht per
year, payback period of 5 months. For 4 measures that have not been implemented, if there is action in the
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 415 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
future, it can reduce expenses by 197,973.14 baht per year and when considered as a whole can reduce
expenses by 264,038.94 baht per year.
Keywords : Cleaner Technology; Noodle factory ; Source reduction
บทนา
เทคโนโลยีการผลติ ทสี่ ะอาด (Cleaner Technology : CT) คือการปรบั ปรุงหรือเปล่ียนแปลงกระบวนการผลิตหรือวัตถุดิบ
การใช้พลังงาน และทรพั ยากรธรรมชาติอยา่ งมีประสิทธภิ าพ โดยเปลีย่ นเป็นของเสยี ให้นอ้ ยที่สดุ หรอื ไมม่ เี ลย จงึ เป็นการลดมลพษิ
ท่ีแหล่งกาเนิด รวมถึงการเปลี่ยนแปลงวัตถุดิบ การใช้ซ้า และการนากลับมาใช้ใหม่ ซึ่งจะช่วยอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมไปพร้อม ๆ กับ
การลดตน้ ทนุ การผลิตนั่นเอง ปัจจุบันมีการประยุต์ใช้หลักการเทคโนโลยีสะอาดอย่างแพร่หลาย ทั้งในอุตสาหกรรมการผลิต การ
บริการ ในหน่วยงานต่างๆ ด้วยวัตถุประสงค์เพ่ือเพิ่มประสิทธิภาพในการดาเนินงาน ใช้ทรัพยากรอย่างคุ้มค่า ลดการสูญเสีย
ทรพั ยากร ลดตน้ ทุน และลดผลกระทบต่อสง่ิ แวดล้อม รวมทงั้ สรา้ งภาพลกั ษณ์ทีด่ ีแก่องค์กรดว้ ย
ขนมจีนเป็นอาหารทไี่ ดร้ ับความนิยมชนิดหน่ึงของประเทศไทย ปัจจุบันการโรงงานอุตสาหกรรมการผลิตขนมจีนมีทั้งขนาด
เล็ก ขนาดกลาง และขนาดใหญ่กระจายอยู่ทั่วไปในจังหวัดอุบลราชธานี และทวั่ ประเทศ ปจั จยั หลกั ในการผลิตประกอบดว้ ย ปลาย
ข้าว น้า พลังงานไฟฟ้า และเชื้อเพลิง โดยในข้ันตอนการผลิตจะมีการปล่อยของเสียปริมาณมาก ก่อให้เกิดปัญหาต่อเน่ืองทาง
สงิ่ แวดลอ้ มตามมา รวมถึงปัญหาการใช้ทรัพยากรอย่างไม่มีประสิทธิภาพ เป็นภาระท่ีผู้ประกอบการต้องลงทุน[1] เพื่อแก้ไขปัญหา
ดังกล่าว ดังนั้นการวิจัยคร้ังน้ีจึงมีวัตุประสงค์เพ่ือประยุกต์ใช้หลักการเทคโนโลยีสะอาดในการประเมินกระบวนการในการผลิต
ขนมจีน รวมถึงศกึ ษาแนวทางการเพมิ่ ประสิทธภิ าพของกระบวนการผลติ ขนมจนี เพอ่ื ยกระดับอตุ สาหกรรมการผลิตขนมจีนให้เปน็
อุตสาหกรรมที่มคี วามย่ังยืน เป็นมิตรต่อส่ิงแวดล้อม
อุปกรณแ์ ละวธิ ีการ
การศึกษาครั้งน้ีดาเนินการในโรงงานขนมจีนน้องแอม ต้ังอยู่ในตาบลแสนสุข อาเภอวารินชาราบ จังหวัดอุบลราชธานี
ซึ่งโรงงานมกี ระบวนการผลิตขนมจีน โดยสรุป ดังน้ี ข้ันแรกเป็นการล้างปลายข้าว หมักปลายข้าวซึ่งในระหว่างการหมักมีการล้าง
ปลายขา้ ว การโม่ การพักน้าแป้งนาน 1 วัน เพื่อให้ตตกตะกอน เก็บแป้งในกระสอบไว้อย่างน้อย 2 วัน จากนั้นทาการต้มแป้ง 45
นาที ตีแป้งจนเป็นเนื้อเดียวกันด้วยเครื่องตี รีดแป้งด้วยผ้าตาข่าย โรยเส้นขนมจีนลงในน้าร้อน และในข้ันตอนสุดท้ายจับจีบใส่
ตะกรา้ เพื่อรอจาหน่าย ประเด็นทศี่ ึกษา ได้แก่ พลงั งาน วตั ถดุ ิบ การใช้น้า และของเสียที่เกิดข้ึน และดาเนินงานเทคโนโลยีสะอาด
ตามกระบวนการที่แสดงในรูปท่ี 1
รปู ท่ี 1 ข้นั ตอนการดาเนนิ การเทคโนโลยสี ะอาด [2]
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 416 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ผลการทดลองและวจิ ารณ์
ในการเร่ิมต้นนาเทคโนโลยีสะอาดเข้ามาใช้ในโรงงานนั้น ผู้บริหารจะต้องมีความมุ่งมั่นที่จะทา และพนักงานทุกคนต้องให้
ความร่วมมือ และจากการพิจารณาความต้องการและความพร้อมของโรงงานก่อนการนาเทคโนโลยีสะอาดเข้ามาใช้ พบว่า ทาง
โรงงานผลิตขนมจีนน้องแอมมีความต้องการปรับปรุงและเต็มใจลงทุนด้านการประหยัดวัตถุดิบ การประหยัดน้า การประหยัด
พลงั งานไฟฟา้ และการประหยัดพลังงาน เม่อื ตรวจประเมนิ การดาเนนิ งานของโรงงานผลิตขนมจนี ได้ผลดังตอ่ ไปนี้
ข้อมูลเบ้ืองต้นของโรงงาน โรงงานขนมจีนน้องแอมเดิมทีเป็นกิจการภายในครอบครวั มกี าลงั การผลติ 50-100 กิโลกรมั /วัน
ต่อมาในปี พ.ศ. 2533 ไดป้ รบั ปรุงการทางานเขา้ สู่อุตสาหกรรมมากขึ้น เริ่มมีการใช้เคร่ืองจักรแทนแรงงานคน และในปี 2540 ได้
ขยายกาลังการผลิตและจดทะเบียนโรงงาน ปัจจุบันมีเครื่องโม่แป้งขนาดใหญ่ เคร่ืองร่อนแป้งแบบสี่เหลี่ยมที่สามารถร่อนแป้งได้
ประมาณ 400 กโิ ลกรมั /ชั่วโมง เครอ่ื งโรยแป้ง และเตาต้มแป้ง และมีกระบวนการผลิตแป้งแสดงในรูปที่ 2
1. ลา้ งปลายข้าว/หมักข้าว
2. โม่ขา้ ว
3. พกั แปง้
4. เก็บแปง้ ในกระสอบ พกั ไว้ 2 วัน
5. นาแป้งมาต้ม 45 นาที
6. ตแี ป้งด้วยเครอื่ งตแี ปง้ หยาบ
7. ตแี ป้งด้วยเคร่ืองตีแปง้ ละเอยี ด
8. ขนมจนี
9. ลา้ งเส้นขนมจีน
10. จบั เสน้ ขนมจนี
11. บรรจุ/จาหน่าย
รูปที่ 2 ขั้นตอนการผลิตขนมจนี
สภาพปัญหา จากการตรวจประเมินเบ้ืองตน้ พบว่าในแต่ละรอบการผลติ ขนมจีน จะใช้ข้าวปลายข้าวเปน็ วัตถดุ บิ จานวน 300
กิโลกรัม น้าปริมาตร 5.898 ลูกบาศก์เมตร ได้ขนมจีนจานวน 700 กิโลกรัม เชื้อเพลิงท่ีใช้ในกระบวนการคือฟืน น้าที่ใช้เป็นน้า
บาดาล มีการใช้ไฟฟ้าในกระบวนการโม่แป้งและการสูบน้าบาดาล โดยมีประเด็นปัญหาทั้งหมด 5 ประเด็น ได้แก่ ด้านพลังงาน
ไฟฟา้ การใชฟ้ ืนจานวนมากเป็นแหลง่ เชอื้ เพลงิ การใชน้ ้าปริมาณมาก และเกิดการสูญเสยี แป้งในระหวา่ งการผลติ รวมทง้ั มนี ้าเสยี ท่ี
มคี วามสกปรก (ค่าบโี อดี) สูงถงึ 780 มิลลิกรัมต่อลิตร ซ่งึ ปญั หาท่ีพบในโรงงานผลิตขนมจีนนอ้ งแอม แสดงไว้ในตารางที่ 1
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 417 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
สาเหตขุ องปญั หา เมื่อทาการตรวจประเมินโดยละเอยี ดโดยวธิ ี Ishikawa Diagram[2] พบวา่ สาเหตขุ องปัญหาการส้ินเปลือง
ไฟฟ้า มีสาเหตุมาจากเคร่ืองจักรคือระยะห่างของลูกโม่ไม่เหมาะสมจึงต้องโม่ข้าวซ้าหลายรอบ สาเหตุของปัญหาการส้ินเปลือง
เชอ้ื เพลงิ จากฟืน มี 3 สาเหตุ ไดแ้ ก่ การเก็บฟืนในทโี่ ลง่ ฟืนมีความช้นื สูง การใช้เตาที่มีสภาพชารุด และการใช้กระทะเหล็กในการ
ตม้ และโรยเสน้ ปัญหาการสิ้นเปลืองนา้ มสี าเหตุมาจาก การใช้สายยางเปิด และใช้ระยะเวลาในการลา้ งข้าวและอุปกรณ์นานเกินไป
ปัญหาการสูญเสยี แปง้ เกิดจากวิธกี ารรดี แปง้ ที่ไม่เหมาะสมจึงมีแป้งสูญเสียปนไปกับน้า ซึ่งส่งผลให้เกิดปัญหาน้าเสียที่มีค่าบีโอดีสูง
ด้วย (แสดงไว้ในตารางที่ 1)
แนวทางแก้ไข เม่ือวิเคราะห์ปัญหาท้ัง 5 ประเด็น และสาเหตุแล้ว ผู้วิจัยได้ เสนอแนวทางแก้ไขปัญหาท้ังสิ้น 8 แนวทาง
ได้แก่ 1) ปรบั ระยะหา่ งของลูกโม่ที่เหมาะสม 2) เก็บฟืนในโรงเก็บท่ีมีหลังคา 3) เปล่ียนจากกระทะเหล็กเป็นกระทะสแตนเลส 4)
เปลี่ยนเตาชุดใหม่ 5)ตดิ หัวฉีดหรือวาล์วท่ีปลายสายยาง 6) กาหนดระยะเวลาการล้างข้าวและอุปกรณ์ให้ชัดเจน 7) เปล่ียนวิธีการ
อัดแปง้ เปน็ Filter press และ 8) ตดิ ตง้ั ระบบผลิตแก๊สชีวภาพ เพื่อเพิ่มมลู คา่ ของเสีย ดงั แสดงในตารางท่ี 1
ตารางท่ี 1 ประเดน็ ปัญหาด้านพลงั งานในการผลิตขนมจนี
ปัญหา สาเหตุ แนวทางแก้ไข การดาเนนิ การของโรงงาน
1.การสิน้ เปลืองพลงั งานไฟฟา้ ดาเนินการ ยงั ไม่ดาเนินการ
2.การส้ินเปลอื งเชอื้ เพลงิ จาก 1. ระยะหา่ งของลกู โม่ไมเ่ หมาะสมจงึ 1. ปรับระยะห่างของลูกโม่ที่
ฟืน ตอ้ งโม่ข้าวซา้ หลายรอบ เหมาะสม
1. การเก็บฟืนในท่โี ลง่ ฟืนมีความชนื้ สงู 1. เก็บฟนื ในโรงเก็บทม่ี ีหลังคา
3. การสิน้ เปลืองน้า 2. การใชเ้ ตาท่ีมีสภาพชารุด 2. เปลี่ยนเตาชดุ ใหม่
3. การใชก้ ระทะเหล็กในการต้มและโรย 3. เปลี่ยนจากกระทะเหลก็ เป็น
4. การสญู เสียแปง้ เสน้ กระทะสแตนเลส
5. น้าเสยี ทม่ี ีค่าบีโอดีสูง 1. การใช้สายยางเปดิ 1. ติดหวั ฉดี หรือวาล์วทป่ี ลายสายยาง
2. ใชเ้ วลาการล้างข้าวและอุปกรณน์ าน 2. กาหนดระยะเวลาการล้างข้าวและ
เกนิ ไป อปุ กรณ์ให้ชดั เจน
1. วธิ ีการอดั แป้งแบบเดิมทาให้สูญเสยี 1. เปลย่ี นวิธกี ารอดั แป้งเปน็ Filter
แป้งปนไปกับน้าจานวนมาก press
มีแปง้ ปะปนไปกับนา้ ทิง้ ปริมาณมาก 1. ตดิ ตั้งระบบผลิตแก๊สชวี ภาพ เพ่ือ
เพิ่มมูลคา่ ของเสยี
อย่างไรก็ตามเม่ือนาเสนอแนวทางการแก้ไขปัญหาแกโ่ รงงาน ทงั้ 8 ประเดน็ ดังที่แสดงในตารางที่ 1 น้ัน โรงงานขนมจีนน้อง
แอมเลือกดาเนินการใน 4 ประเด็น ได้แก่ เก็บฟืนในบริเวณที่มีหลังคา เปลี่ยนกระทะเหล็กเป็นกระทะสแตนเลส ติดหัวฉีดหรือ
วาลว์ ทปี่ ลายสายยางและลดระยะเวลาในการล้างอุปกรณ์ จากการดาเนินงานตามมาตรการท่ีนาเสนอ คิดเป็นมูลค่าท่ีประหยัดได้
24242.34 บาทต่อปี ซึ่งแบ่งออกเป็นค่าใช้จ่ายในการซ้ือไม้ฟืนจากการปรับปรุงโรงเก็บฟืนอย่างถูกวิธี คิดเป็น 18,000 บาทต่อปี
ระยะเวลาการคนื ทุนทนั ที การลดการใช้ฟนื จากการเปล่ียนกระทะ คดิ เปน็ มลู คา่ 4822.737 บาทต่อปี ระยะเวลาคืนทุน 5.2 เดือน
ลดการส้นิ เปลืองน้า ได้ 15.77 ลูกบาศก์เมตรต่อเดือน คิดเปน็ มลู คา่ 1419.6 บาทต่อปี ระยะเวลาคนื ทนุ 5 เดอื น
สาหรบั มาตรการทยี่ ังไม่ดาเนินการ จะสามารถลดคา่ ใช้จา่ ยได้ถึง 197,973.14 บาทต่อปี ซ่ึงคิดจากการลดการใช้ฟืนเม่ือ
เปล่ียนเตาชุดใหม่ ลดลงได้ 18,004.74 บาทต่อปี ระยะเวลาคืนทุน 7 เดือน การติดต้ังระบบแก๊สชีวภาพ สามารถลดค่าความ
เข้มข้นของ BOD ได้ หากมีการผลติ แก๊สชวี ภาพเทยี บเท่ากับแก๊ส LPG 3.94 กิโลกรัมต่อเดือน คิดเป็นมูลค่าท่ีประหยัดได้ 26,315
บาทตอ่ ปี ระยะเวลาคนื ทุน 13 ปี 3 เดือน ลดการสูญเสียแปง้ จากการใช้ filter press อดั แป้ง ได้ 153,653.4 บาทต่อปี ระยะเวลา
คืนทุน 2 เดอื น และเมื่อคิดโดยภาพรวมท้งั สิ้น 264,038.94 บาทตอ่ ปี
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 418 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
สรุป
จากการดาเนินงานเทคโนโลยีสะอาดในโรงงานผลิตขนมจีนน้องแอม พบประเด็นปัญหาได้แก่การส้ินเปลืองพลังงานไฟฟ้า
การส้นิ เปลืองเชือ้ เพลิงจากฟืน การสิ้นเปลืองน้า การสูญเสียแป้ง และการเกิดน้าเสียท่ีมีความสกปรกสูง จึงได้เสนอมาตรการเพื่อ
แกไ้ ขปญั หาทงั้ หมด 8 แนวทาง และโรงงานนาไปลงมือปฏิบัติ 4 แนวทางซ่ึงได้แก่ การปรับปรุงโรงเก็บฟืน การเปล่ียนกระทะโรย
เส้นเป็นสแตนเลส และการติดหัวฉีดหรือวาล์วท่ีปลายสายยางและกาหนดระยะเวลาการล้างอุปกรณ์ ซ่ึงจากการปฏิบัติตาม
แนวทางดงั กล่าวสามารถประหยดั ได้ 24242.34 บาทตอ่ ปี สาหรบั มาตรการที่ยังไม่ดาเนินการ หากมีการดาเนินการในอนาคต จะ
สามารถลดคา่ ใช้จ่ายได้ 197,973.14 บาทต่อปี และเมือ่ คดิ โดยภาพรวมทั้งสนิ้ สามารถลดค่าใชจ้ ่ายได้ 264,038.94 บาทตอ่ ปี
เอกสารอา้ งองิ
[1] กรมโรงงานอุตสาหกรรม. หลักการปฏิบัติเทคโนโลยีการผลิตท่ีสะอาด (การเพ่ิมประสิทธิภาพการผลิตและการป้องกัน
มลพษิ ) อตุ สาหกรรมรายสาขาแปง้ ขนมจนี .
[2] ธารงรัตน์ มุ่งเจริญ, เทคโนโลยีสะอาด : เคร่ืองมือสู่การพัฒนาที่ย่ังยืนของอุตสาหกรรม. เอกสารประกอบการสัมมนาเชิง
ปฏบิ ตั กิ ารเทคโนโลยีสะอาดสาหรบั อุตสาหกรรมไทย. สานกั พัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช). 2543.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 419 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
070
ลกั ษณะและรปู แบบการขยายตวั ของเมืองเพ่ือลดผลกระทบ
สิง่ แวดล้อม กรณีศึกษากรงุ ฮานอย สาธารณรัฐสังคมนิยมเวยี ดนาม
Characteristics and Forms of Urbanization for Mitigating
Environmental Impact : Hanoi, Vietnam
สาธติ ศรสี ถิตย์1* และ เจษฎานนั ท์ เวียงนนท์2
Sathith Sreesathith1* and Jessadanan Wiangnon2
1*อาจารย์ ; 2อาจารย์ ภาควชิ าบรหิ ารและจัดการเมอื ง วทิ ยาลัยพฒั นามหานคร
มหาวิทยาลัยนวมินทราธิราช กรุงเทพฯ 10300
*โทรศัพท์ : 0641056644, E-mail : [email protected]
บทคัดย่อ
ฮานอยเปน็ เมืองขนาดใหญ่ในกลมุ่ ประเทศทีก่ าลงั พัฒนาทป่ี จั จบุ นั กาลงั ประสบปญั หาความแออดั จากการอพยพเข้า
มาหาแหล่งงานในเมืองของกลุ่มประชากรที่มีรายได้น้อยถึงปานกลาง ส่งผลให้เกิดการขยายตัวเมืองอย่างไร้ทิศทางเนื่องจาก
ประชากรสว่ นใหญไ่ มไ่ ดอ้ าศัยอยู่ในพน้ื ทแี่ หล่งงาน การเดินทางดว้ ยยานพาหนะส่วนตวั ของประชากรส่วนใหญ่ส่งผลให้สัดส่วนของ
พ้ืนผิวถนนมีน้อยกว่าปริมาณยานพาหนะ และยงั สง่ ผลใหเ้ กิดปัญหาอนื่ ๆ ตามมา เช่น การจราจร การใชป้ ระโยชน์ทดี่ ิน มลพษิ และ
ของเสยี ต่างๆ วตั ถุประสงค์ของการศึกษานี้คือการศึกษาความเหมาะสมของพื้นที่ท่ีมีศักยภาพในการรองรับการขยายตัวของเมือง
เพ่อื ชว่ ยลดผลกระทบทางกายภาพของเมืองและลดผลกระทบทางส่ิงแวดล้อม โดยใช้ข้อมูลภาพถ่ายดาวเทียมและข้อมูลทางสถิติ
ด้านต่างๆ วิเคราะห์ข้อมูลด้วยกระบวนการ Visual analysis ร่วมกับโปรแกรมด้านสารสนเทศภูมิศาสตร์ (geographic
information system : GIS) ผลการศึกษาพบว่า เนื้อเมืองของฮานอยขยายออกไปในทิศตะวันตกและทิศใต้อย่างไร้ขอบเขต
ปริมาณสัดส่วนยานพาหนะที่มีการใช้งานมากที่สุดได้แก่ ยานพาหนะส่วนบุคคลร้อยละ 85 รองลงมาคือรถโดยสารสาธารณะ
ร้อยละ 10 และรถไฟร้อยละ 5 ตามลาดับ เมืองบริวารของฮานอยที่มีศักยภาพรองรับการขยายตัวและสามารถพัฒนาเมืองตาม
บรบิ ทของแต่ละเมืองได้ มจี านวนท้ังสิน้ 5 เมอื ง ได้แก่ Hoa Lac, Son Tay, Xuan Mai, Phu Xuyyen และ Soc Son นอกจากนี้
ยังพบว่าการพฒั นาระบบขนสง่ มวลชนถือเป็นเครื่องมือหน่ึงท่ีจะช่วยลดปัญหาความแออัดภายในฮานอย ลดปริมาณแหล่งกาเนิด
มลพิษและของเสียต่างๆที่เกิดจากกิจกรรมของประชากรในพื้นที่เมือง อีกท้ังยังสามารถประยุกต์ใช้ข้อมูลเพ่ือการวางแผนพัฒนา
ด้านอนื่ ๆของเมอื งไดอ้ ยา่ งมปี ระสทิ ธิภาพ
คาสาคัญ : การขยายตวั เมืองอยา่ งไรท้ ิศทาง; การใชป้ ระโยชนท์ ี่ดิน; การพัฒนาเมอื งอยา่ งยง่ั ยืน; ผลกระทบสง่ิ แวดล้อม
Abstract
Hanoi is a large city in the developing country which currently experiencing congestion problems
from migrating to the city to find workplaces of low-to-middle income groups. Causing expansion of the city
urban sprawl is the majority of the population does not live in the work area. The traveling by personal
vehicle for the majority of the population effected to the proportion of road surfaces to be less than the
volume of vehicles and causing to other problems following such as traffic, land use, pollution and wastes.
The purpose of this study is feasibility study of areas with potential to support the expansion of the city to
help reduce the physical impact of the city and reduce the environmental impact by using satellite image
data and various statistical data. Analyzed data by visual analysis process and the geographic information
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 420 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
program (GIS). The results found that the urban area of Hanoi extends to the west and south without
boundaries. The proportion of vehicles that are highest used are 85 % of personal vehicles , 10 % of public
transport and 5 % of train, respectively. The total of 5 Hanoi's satellite towns with potential to support
growth and develop according to the context of each city were Hoa Lac, Son Tay, Xuan Mai, Phu Xuyyen and
Soc Son. In addition, in this study shown that the development of public transportation is one of the tools
to reduce congestion in Hanoi, reduce the amount of sources of pollution and waste caused by the activities
of the population in urban areas and it can also apply data for planning for other aspects of the city
efficiently.
Keywords : Urban Sprawl, land use, urban sustainable development, environmental impact
1. บทนา
หลงั จากการปฏวิ ัติอตุ สาหกรรมในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ประเทศต่างๆ มีการพัฒนาความเป็นเมืองอย่างก้าวกระโดด
ทัง้ ภาคการผลดิ การเกษตรกรรม การคมนาคมขนส่ง และเทคโนโลยี สง่ ผลต่อสภาพสงั คม เศรษฐกิจ วัฒนธรรม และความเป็นอยู่
ของมนุษย์ [1] เมอื งตา่ งๆ ในโลกต่างพยายามวิวัฒนต์ นเองเพื่อให้มีความสามารถในการแข่งขันทางด้านเศรษฐกิจ การค้าและการ
ลงทุน ความต้องการด้านแรงงานเพิ่มสูงขึ้น ประชากรจากชนบทอพยพย้านถิ่นเข้ามายังพ้ืนท่ีเมืองทาให้พ้ืนที่ชนบทและ
เกษตรกรรมมนี อ้ ยลงในขณะทพี่ ้ืนท่เี มืองขยายเพิ่มมากขน้ึ โดยเฉพาะในประเทศท่ีกาลงั พัฒนา มีการขยายเนื้อเมืองออกไปอย่างไร้
ขอบเขตและแนวทางในการพัฒนา ระบบทางเศรษฐกิจพัฒนาเจริญก้าวหน้าข้ึนในขณะที่สภาพสังคมและส่ิงแวดล้อมกลับดาเนิน
สวนทางกนั ตง้ั แตค่ วามเหล่ือมล้าทางสังคม ปัญหาด้านคุณภาพชีวิตและสุขภาพของคนเมือง ด้านโครงสร้างพ้ืนฐาน ปัญหาความ
แออัดในการอยู่อาศัยในเมือง ไปจนถึงปัญหาทางสิ่งแวดล้อม ขยะ อากาศเป็นพิษ น้าเน่าเสีย อุณหภูมิในเมืองท่ีสูงขึ้น การขาด
แคลนพ้ืนท่สี เี ขียว เป็นตน้ [2] ในประเทศท่กี าลังพฒั นาประชากรส่วนใหญม่ คี วามสามารถในการเลือกทอี่ ยู่อาศยั และแหล่งงานตาม
ความเหมาะสมดว้ ยตนเองมากกว่าในอดีต ซ่ึงช่วยใหก้ ารใชเ้ วลาในการเดินทางระหวา่ งแหล่งงานกบั ท่ีอยอู่ าศยั ลดลงซ่งึ สืบเนอื่ งจาก
การเติบโตทางด้านเศรษฐกิจและเทคโนโลยยี านพาหนะสง่ ผลใหภ้ าพรวมด้านคณุ ภาพชวี ติ ของประชากรดีขน้ึ ในขณะเดียวกันเมือง
ที่มีการขยายตัวทั้งขนาดประชากรและขนาดพื้นท่ี มีแนวทางการพัฒนาให้พื้นที่สาหรับการอยู่อาศัยใกล้กับสถานท่ีทางานโดย
สนับสนุนให้มกี ารเดนิ ทางที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นตามฐานะทางเศรษฐกิจ และเริ่มมีการนาข้อมูลต่างๆ มาวิเคราะห์และ
ออกแบบรว่ มกันเพอ่ื หาทางเลือกในการพัฒนาพ้ืนท่ี คุณภาพชวี ิตท่ดี ี และดงึ ดดู ตลาดแรงงาน [3]
ฮานอยเป็นอีกเมืองขนาดใหญ่ในกลุ่มประเทศที่กาลังพัฒนาในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ในปี 2019 มีจานวน
ประชากร 8.2 ลา้ นคน ปัจจุบันกาลังประสบปัญหาการเพิ่มจานวนประชากรอย่างรวดเร็ว [4] มีการคาดการณ์ในปี 2030 หรือใน
อีก 10 ข้างหน้า ฮานอยมแี นวโน้มประชากรเพิ่มสูงข้ึนเกือบ 10 ล้านคน เมื่อเนื้อเมืองช้ันในเกิดความแออัดเนื่องจากการะกระจุก
ตวั ของแหล่งงานและการอพยพเขา้ มาหาแหลง่ งานภายในเมอื งโดยกลมุ่ ประชากรท่มี รี ายได้น้อยถงึ ปานกลางแตไ่ มส่ ามารถอาศยั อยู่
ในศนู ยก์ ลางเมืองท่เี ป็นแหล่งงานได้ เน่ืองจากมีค่าครองชีพสูงและด้วยระบบขนส่งมวลชนยังไม่มีประสิทธิภาพเพียงพอที่สามารถ
รองรบั การเดนิ ทางในปจั จุบัน ประชากรส่วนใหญ่ต้องพักอาศัยบริเวณชานเมืองแล้วเดินทางด้วยยานพาหนะส่วนตัวเข้ามาทางาน
ภายในเมืองแทนจนทาให้สัดส่วนของพ้ืนผิวถนนมีน้อยกว่าปริมาณยานพาหนะ ส่งผลให้เกิดปัญหาการจราจรติดขัด ตามมา [5]
รัฐบาลเวยี ดนามจึงมีแผนพฒั นาเมืองโดยเน้นในเรื่องการพัฒนาที่ยั่งยืนและเป็นมิตรกับส่ิงแวดล้อม ซึ่งมีนโยบายการพัฒนาระบบ
ขนส่งสาธารณะ ต้ังแต่ระดับเมืองไปจนถึงระดับประเทศ โดยฮานอยถูกกาหนดให้เป็นศูนย์กลางทางด้านคมนาคมขนส่งทางตอน
เหนอื ของประเทศและเชื่อมโยงกบั 5 เมอื งบริวาร (Urban Cluster) [6] ทง้ั น้ีนโยบายดังกล่าวจะกระตนุ้ ให้มอี ัตราการอพยพเข้ามา
ในเมอื งเพ่ิมขนึ้ ส่งผลตอ่ การบริหารทรัพยากรและการจดั การของเสียในเขตเมือง เนอ่ื งจากเกดิ มลพษิ และของเสยี ตามมา [7]
เปา้ หมายในการฟ้นื ฟสู ่งิ แวดล้อมเมอื งเพอ่ื ใหม้ คี วามยง่ั ยืนมักอยู่บนพน้ื ฐานของการจดั การขยะ การมคี ุณภาพชีวติ ทด่ี ใี นที่
พักอาศยั ทเี่ ปน็ มติ รกบั ธรรมชาติและสิง่ แวดลอ้ ม โดยเฉพาะในพืน้ ที่ท่มี จี านวนประชากรสูงซ่ึงมีการใช้ทรัพยากรค่อนข้างมากในแต่
ละกิจกรรมในการดาเนินชวี ิต การหาสาเหตขุ องปญั หาและการวิเคราะห์ข้อมูลท่มี คี วามเช่ือมโยงสัมพันธ์กันจึงมีความสาคัญต่อการ
ตดั สนิ ใจในการเลือกวธิ ีการจัดการเพื่อสรา้ งความย่ังยืน ฮานอยนบั เปน็ อีกเมอื งที่เรมิ่ มกี ารหาวิธใี นการบรหิ ารจัดการมลพษิ และของ
เสียต่างๆ เนอ่ื งจากฮานอยมปี รมิ าณขยะทีเ่ กดิ ขึ้นมากถงึ 2,737,500 ตัน/ปี มีอตั ราการแยกขยะรอ้ ยละ 87 [8] มีการปลอ่ ยน้าเสีย
ท่ีเกิดจากกิจกรรมของอุตสาหกรรมและชมุ ชนมากถึง 458,000 ลูกบาศก์เมตร เมอ่ื มกี ารวิเคราะหส์ ารมลพิษในแม่น้า พบว่า มีการ
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 421 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ตกตะกอนของสารพิษทเ่ี กดิ จากการระบายนา้ เสียลงไปมากถงึ 33 ชนิดท่มี ีความรนุ แรงและกอ่ ใหเ้ กดิ ผลกระทบต่อส่งิ แวดล้อมและ
สุขภาพ [9]
ในปี 2006 และ 2009 องค์กร Japan International Cooperation Agency (JICA) ร่วมกับองค์กรจัดการขยะ(The
solid waste management authority, Hanoi City Urban Environmental Company)ได้ดาเนินโครงการคคัดแยกขยะและ
สรา้ งจิตสานกึ ให้พลเมืองซ่งึ ประสบความสาเร็จแต่เมอ่ื ไม่มีความต่อเน่อื งจึงทาใหโ้ ครงการนีส้ น้ิ สดุ ลง และพบว่าปัจจัยท่มี ีอทิ ธพิ ลตอ่
การคัดแยกขยะในครัวเรือน ได้แก่ ความไว้วางใจ บรรทัดฐานส่วนบุคคล ความยากของการรับรู้ และการกาหนดกติการ่วมกัน
นอกจากน้ี การกาหนดยุทธศาสตร์เพื่อเพ่ิมจิตสานึกและความตระหนัก รวมถึง การประกาศและการพัฒนาระบบสนับสนุนการ
ทางานอน่ื ที่จาเปน็ เชน่ การขนสง่ เครอ่ื งมอื อปุ กรณ์ และพบวา่ ประชาชนยนิ ดจี า่ ยค่าบรหิ ารจดั การดงั กลา่ ว ในราคา 73,400 VND
(Vietnam Dong) หรือ 3.49 USD (US dollar) [10] และในช่วง ปี 2007-2013 มีปริมาณขยะอิเล็คทรอนิกส์เกิดขึ้นจานวนมาก
ไดแ้ ก่ ทวี ี ตเู้ ยน็ เครอ่ื งซักผ้า เคร่ืองปรับอากาศ และวทิ ยุ ขยะดังกล่าวถูกคาดการณ์ โดย General Statistic Office (GSO) ว่าจะ
มีปริมาณเพิ่มขึ้นจานวนมหาศาลในปี 2020 ถึง 12.1 ล้านเคร่ืองและจะถูกถูกลาเลียงออกจากเวียดนามและนาไปท้ิงในประเทศ
เพื่อนบ้าน จึงทาให้สถานการณข์ องระบบการจดั การโครงสร้างพ้ืนฐานในขณะนั้นได้รับการประเมินในปี 2015 และโครงสร้างของ
ระบบบาบัดขยะอเิ ล็คทรอนกิ ส์ ได้รับการถกู พจิ ารณาใหเ้ ป็นปจั จยั สาคัญที่ส่งผลตอ่ การพฒั นาระบบการตอบสนองการเข้าร่วมของ
ผู้ผลิต(Extended Producer Responsibility: EPR System)ในปี 2016 [11] นอกจากนี้ ในปี 2019 มีการทดสอบการหาค่า
ความเข้มข้นของสารมลพิษในอากาศกว่า 942 ชนิด ด้วยวิธีการ Polyurethane foam-based passive air sampling (PUF-
PAS) และการทดสอบหาชนิดและปริมาณของสารมลพิษ Automated Identification and Quantification System with a
database (AIQS-DB) ด้วยเครื่องวิเคราะห์มวลสาร (Chromatograph Mass Spectrometer : GC-MS) ในเขตเมืองของ
เวียดนาม พบว่า ฮานอยมีค่าความความเข้มข้นของสารมลพิษในอากาศสูงท่ีสุดถึง 2,300-2,600 ng m-3 ซ่ึงมาจากกิจกรรมต่างๆ
ในที่พกั อาศัย โดยมาจากกลุ่มประชากรคนงานทีอ่ ยใู่ นเขตเมือง นอกจากนั้นยังพบว่ามีการกระจายของสารมลพิษบางชนิดในเมือง
อน่ื ๆทางตอนเหนือของเวียดนามอกี ดว้ ย [12]
การศึกษาน้เี ป็นการศกึ ษาเพ่อื หาความสอดคล้องระหว่างการใชป้ ระโยชนท์ ่ดี นิ และพนื้ ที่คลมุ ดินตั้งแต่ปี 1998 ถงึ ปี 2018
กับ 4 ประเดน็ ที่ส่งผลกระทบต่อเมืองทางกายภาพ คือ ภาพรวมด้านเศรษฐกิจ ประชากร การคมนาคม และสิ่งแวดล้อม เพื่อให้
ทราบถึงความสัมพันธ์เชิงพืน้ ท่ีและเพื่อนาไปเปน็ แนวทางในการพฒั นาในอนาคต
2. วตั ถุประสงค์
2.1 พืน้ ท่ศี กึ ษา
ฮานอยเปน็ เมืองหลวงและศูนย์กลางด้านวฒั นธรรมและการเมืองการปกครองของประเทศเวยี ดนาม ตง้ั อยูท่ างตอนเหนอื
ของประเทศบริเวณลุ่มแม่น้าแดง มีขนาดพ้ืนท่ีท้ังหมด 3,328 ตารางกิโลเมตร เป็นเมืองที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับ 2 ของประเทศ
ด้วยประชากรท้ังสิ้น 8.1 ล้านคนในปี 2019 ซ่ึงคิดเป็นร้อยละ 10 ของจานวนประชากรท้ังหมดในประเทศ มีความหนาแน่น
ประชากรท้ังฮานอย 2,300 คน/ตารางกิโลเมตร และมีความหนาแน่นประชากรภายในเขตเมืองชั้นในถึง 41,602 คน/ตาราง
กิโลเมตร [13] ฮานอยมีสภาพอากาศเป็นแบบก่ึงเขตร้อนท่ีมีฝนตกชุก มีลักษณะทางภูมิศาสตร์ 3 ประเภท คือ ที่ราบลุ่มแม่น้า
พืน้ ท่ีราบเชงิ เขา และพื้นที่ภเู ขา โดยมพี ื้นท่สี งู ทางทศิ เหนือและทศิ ตะวันตกลาดตา่ ลงไปเรอ่ื ยในทิศใตแ้ ละทศิ ตะวนั ออก
2.2 อุปกรณ์
ช้อมูลในการศึกษาน้ี ประกอบด้วย 1) ภาพถ่ายดาวเทียมจากการเก็บรวบรวมข้อมูลของ United States Geological
Survey (USGS) ในปี 1998 2008 และ 2018 2) แผนท่ีการใช้ประโยชน์ที่ดินในปี 2010 3) ข้อมูลและสถิติจานวนประชากรและ
ความหนาแนน่ ประชากร ขอ้ มลู และขอ้ มลู สถติ ิทางเศรฐศาสตร์ ข้อมูลและขอ้ มลู สถิติการด้านการคมนาคมขนส่ง ข้อมูลและข้อมูล
สถติ ดิ า้ นสงิ่ แวดล้อม (อากาศ นา้ และขยะ)
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 422 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
2.3 วิธกี าร
ข้ันตอนการศึกษาแบ่งเปน็ 3 ข้ันตอน ได้แก่ 1) การเตรียมข้อมูลเบ้ืองต้น 2) การวิเคราะห์และประมวลผล และ 3) การ
สรุปผลการวิเคราะห์ (รูปที่ 1) Pre-processing
Landsat Image Accuracy Land Use Map Land Use / Land
1998/2008/2018 assessement 2010 Cover map
Processing
Population and Economic Growth Transportation Environmental
Population Density Static data data
data Air/water/waste
Land Use Land Cover map
Population Density Direction of Transportation Environmental
Density and Impact existing
map and Trend + Economic Growth + Direction map
map map Result
Evidence of Spatial Distribution map Prediction of Environmental Impact
Distribution from Urban sprawl
รปู ท่ี 1 วธิ ีการศกึ ษา
2.3.1 การเตรยี มขอ้ มูลเบอ้ื งต้น
1) ในการศกึ ษาน้ี ใชก้ ารสารวจภาคสนามดว้ ยวิธกี ารสังเกต บันทกึ ขอ้ มูลดว้ ยกลอ้ งถา่ ยภาพ และแผนทที่ างกายภาพ
2) ในการศึกษานี้ ใช้การวิเคราะห์ด้วยวิธี Maximum Likelihood Classifier (MLC) ซ่ึงมีต้นแบบมาจากการวิธี
วิเคราะห์แบบ Visual Analysis โดยนามาประยุกต์ใช้กับแผนท่ีภาพถ่ายดาวเทียมและทาการเปรียบเทียบร่วมกับผังการใช้
ประโยชนท์ ่ดี ินในปี 2010 เพือ่ วิเคราะหห์ าแผนท่กี ารใชป้ ระโยชน์ท่ดี นิ และแผนท่คี ลมุ ดนิ ท่ีจะนามาใช้ในการวเิ คราะหร์ ่วมกับข้อมูล
ด้านอน่ื ๆ ด้วยการนาเสนอดว้ ยระบบสารสนเทศน์ทางภมู ิศาสตร์ (Arch GIS)
2.3.2 ขน้ั ตอนการวิเคราะหแ์ ละประมวลผลข้อมลู
เป็นการศึกษา ช้อมูลและสถิติท่ีส่งผลต่อการพัฒนาเมืองในช่วงปี 1998-2019 โดยใช้แผนที่การใช้ประโยชน์ที่ดินและ
แผนที่คลุมดินเป็นฐานในการศึกษาและวิเคราะห์ 4 ประเด็น คือ ประเด็นด้านประชากรและความหนาแน่นประชากร ด้าน
เศรษฐกิจ ด้านการคมนาคมขนส่ง และด้านสิ่งแวดล้อม โดยมีทิศทางการวิเคราะห์และประมวลผลเชิงพ้ืนที่ ซ่ึงจะแยกผลการ
วิเคราะห์ออกไป 2 รูปแบบ คอื ผลการวิเคราะห์เชิงพ้ืนที่ที่แสดงการกระจายตัวและความหนาแน่นของประชากร เศรษฐกิจ และ
การคมนาคม และผลการวิเคราะห์เชิงพื้นท่ีที่แสดงถึงการกระจายตัวด้านผลกระทบทางสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากเมืองขยายตัวตาม
ปัจจัยทงั้ 3 ดา้ น
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 423 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
3. ผลการศึกษา
3.1 การใช้ประโยชน์ท่ีดนิ และพนื้ ท่คี ลุมดิน
จากรปู ท่ี 2 แสดงการเปล่ยี นแปลงลกั ษณะการใช้ประโยชน์ท่ดี นิ และพ้ืนที่คลุมใน 3 ช่วงเวลา ต้ังแต่ ปี 1998 2008 และ
2018 โดยจาแนกพื้นท่ีออกเป็น 8 ประเภท คือ พื้นที่อยู่อาศัย พื้นท่ีอุตสาหกรรม พื้นท่ีเกษตรกรรมท่ีถูกใช้ พื้นท่ีเกษตรกรรมท่ีไม่
ถูกใช้ พื้นที่แหล่งน้า พ้ืนท่ีป่า พื้นท่ีสันดอนทราย และพื้นท่ีว่างเปล่า ซ่ึงพบว่า มากกว่าร้อยละ 50 ของพ้ืนที่ทั้งหมดในท้ัง 3
ช่วงเวลาเป็นพ้ืนท่ีเกษตรกรรม พื้นท่ีป่าครอบคลุมเป็นแนวยาวทางด้านตะวันตกไปจนถึงด้านตะวันตกเฉียงใต้ พื้นที่ท่ีอยู่ อาศัย
กระจกุ ตวั ในเขตเมืองในชว่ งปี 1998 ตามรูปที่ 2(A) หลงั จากนนั้ ในปี 2008 ตามรูปท่ี 2(B) เริ่มมีการกระจายไปในทิศเหนือและอีก
10 ปีต่อมา กระจายตัวไปในทิศตะวันออกเฉียงเหนือตามรูปท่ี 2(C) จะเห็นได้ว่าลักษณะการกระจายตัวของพ้ืนท่ีอยู่อาศัยมี
แนวโนม้ กระจายตวั ไปตามแมน่ า้ แดง โครงข่ายคมนาคม และแหล่งพาณชิ ยกรรม อุตสาหกรรม
AB C
รูปที่ 2 การเปล่ียนแปลงการใช้ประโยชนท์ ีด่ ินและแผนท่คี ลุมดนิ ในปี 1998(2A) 2008(2B) และ 2018(2C) ตามลาดับ
3.2 ประชากร ความหนาแน่นประชากร เศรษฐกิจ การคมนาคม และสงิ่ แวดล้อม
ในปี 1998 มจี านวนประชากร 2.6 ล้านคน มีจานวนเพ่ิมขึ้นด้วยอัตราค่อนข้างคงที่ประมาณ 80,000 คน/ปี จนกระทั่ง
ในปี 2008 มีประชากร 6.3 ล้านคน เพ่ิมจากปี 2007 ท่ีมีประชากร 3.2 ล้านคน เน่ืองจากเมืองทางทิศใต้และทิศตะวันตกถูก
รวมเข้ากบั ฮานอย ฮานอยมีการพัฒนาทางเศรษฐกิจอย่างรวดเร็วโดยเฉพาะอย่างยิ่งพัฒนาการทางด้านอุตสาหกรรมในบริวณลุ่ม
แมน่ า้ แดงต้ังแตต่ ัวเมอื งช้ันในไปจนถึงเมือง Phu Tho ทาให้คนจากพ้ืนท่ีชนบทและเมืองโดยรอบอพยพย้ายเข้ามาอยู่ฮานอยมาก
ข้ึน จนในปี 2019 ฮานอยมจี านวนประชากรทง้ั ส้ิน 8.1 ล้านคน โดยประชากรส่วนใหญ่กระจุกหนาแน่นตัวอยู่ภายในเขตเมือง ใน
เขตเมืองชัน้ ในมจี านวนประชากร 5.7 ลา้ นคน มอี ัตราความหนาแน่นประชากร 41,602 คน/ตารางกิโลเมตร ซง่ึ มีความหนาแน่นสูง
กว่าเขตเมืองช้ันนอกถึง 18 เท่า นอกจากน้ี ฮานอยประสบปัญหาด้านการคมนาคมแออัด เห็นได้จากอัตราส่วนการใช้ประโยชน์
ที่ดินด้านการคมนาคมค่อนข้างต่า คือร้อยละ 0.2 ของพ้ืนท่ีที่ถูกพัฒนาด้านโครงสร้างพ้ืนฐานและมีอัตราการพัฒนาเส้นทางการ
คมนาคมทางบกเพียงร้อยละ 3.9/ปี โดยยานพาหนะที่มีการใช้งานมากที่สุดคือจักรยานยนต์ ในปี 2016 มีปริมาณจักรยานยนต์
5,255,245 คัน มีรถยนต์ 327,820 คัน ซ่ึงในเขตเมืองช้ันในบนพื้นผิวถนนในระยะ 1 กิโลเมตร จะมีจานวนรถจักรยานยนต์เฉลี่ย
2,561 คันและมจี านวนรถยนต์เฉล่ยี 160 คนั
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 424 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
จำนวนประชำกร (ล้ำนคน) 8
7
6 รปู ท่ี 4 ความหนาแน่นประชากร
5
4
3
2
1
0
รูปท่ี 3 จานวนประชากรระหวา่ งปี 1998 2018
ประชากรท่ีอาศัยอยู่ในเขตเมืองช้ันในอย่างหนาแน่นประกอบกับการยังไม่มีระบบบาบัดของเสียจากอาคารบ้านเรือน
อย่างถูกต้อง อาคารบา้ นเรือนปล่อยของเสียลงสู่แหล่งน้า ปัญหาการปล่อยสร้างมลพิษท่ีเกิดจากการเผาไหม้ในยานพาหนะ ท่ีสืบ
เนอ่ื งมาจากปญั หาการจราจรติดขดั โดย ในปี 2016 มสี ัดส่วนอตั ราการเติบโตของการพัฒนาระบบคมนาคมทางถนนเฉล่ียร้อยละ
2.4 อัตราการเกิดรถยนต์เฉล่ียร้อยละ 18.8 และอัตราการเกิดรถจักรยานยนต์เฉล่ียร้อยละ 4.2 จะเห็นได้ว่า มีอัตราการเกิด
ยานพาหนะร้อยละ 23 แต่มีอัตราการพัฒนาระบบคมนาคมทางถนนเพียงร้อยละ 2.4 นอกจากนี้ ในเขตเมืองช้ันในยังประสบ
ปัญหาของปรากฏการณ์เกาะความร้อน (Urban Heat Island : UHI) ท่ีมีความสัมพันธ์กับการเปล่ียนแปลงเชิงพื้นท่ี แสดงให้เห็น
วา่ การใชป้ ระโยชน์ที่ดนิ ประเภทที่อย่อู าศยั ส่งผลต่อปรากฏการณ์เกาะความร้อนอย่างชัดเจน ในปี 1998 ตามรปู ที่ 5(A) พื้นท่ีที่เกิด
ปรากฏการณ์เกาะความร้อนอยู่ในอัตราร้อยละ 10.98 ในปี 2008 ตามรูปท่ี 5(B) มีอัตราการเกิดปรากฏการณ์เกาะความร้อน
เพม่ิ ขน้ึ ท่ีรอ้ ยละ 25.36 และในปี 2018 ตามรปู ที่ 5(C) มีอตั ราการเกดิ ปรากฏการณ์เกาะความร้อนถึงรอ้ ยละ 31.83
AB C
รปู ที่ 5 พ้นื ท่ีท่เี กิดปรากฏการณ์เกาะความรอ้ นในปี 1998(5A) 2008(5B) และ 2018(5C)
4. สรปุ ผลการศกึ ษาและวจิ ารณ์
การขยายพื้นท่ีเมืองอย่างรวดเร็วและไร้ทิศทางในช่วง 10 ปีที่ผ่านมาเกิดจากฮานอยขยายเขตการปกครองทาให้มีพ้ืนท่ี
มากขนึ้ ประกอบกบั นโบบายของภาครฐั ท่สี ง่ เสริมการพฒั นาด้านอุตสากรรมทาให้ประชากรในชนบทและพ้นื ทโ่ี ดยรอบเข้าหาแหล่ง
งานภายในเมือง เขตเมอื งช้นั ในเร่มิ มีความแออัดซง่ึ ดไู ดจ้ ากความหนาแน่นประชากร ปริมาณยานพาหนะที่เพิ่มสูงข้ึน และสัดส่วน
การใชป้ ระโยชนท์ ด่ี ินดา้ นการเกษตรและพ้ืนทที่ างธรรมชาตทิ ี่ลดลง สง่ ผลให้เกิดการขยายพ้ืนทเ่ี มอื งออกมายังเขตเมอื งช้ันนอก จน
เขตเมืองชั้นนอกเรมิ่ มีความหนาแน่นเพิ่มข้นึ โดยทศิ ทางการกระจายตัวของเมืองเป็นไปตามพื้นที่แหล่งงานซ่ึงเป็นภาคอุตสาหรรม
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 425 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ทอี่ ยบู่ ริเวณทางทิศเหนือตามล่มุ แม่น้าแดง และพน้ื ทีโ่ ดยรอบสนามบนิ ฮานอย เมือ่ พ้นื ที่เมอื งขยาย ความหนาแนน่ เพ่ิมสูงขึ้น ทาให้
เกิดปัญหาการจราจรแออดั หนาแนน่ ประชากรสญู เสียเวลาจากปัญหาการจราจรติดขดั บนท้องถนนเฉล่ียคนละ 2 ช่วั โมง/วนั มกี าร
ปลอ่ ยกา๊ ซคารบ์ อนไดออกไซด์มากกวา่ 2,500,459 ตัน/ปี เกดิ ปรากฏการณเ์ กาะความร้อนข้นึ ภายในเขตเมือง ปัญหาเหล่าน้ีส่งผล
กระทบโดยตรงตอ่ คณุ ภาพชีวติ ของคนในเมอื ง
4.1 ) ฮานอยมีเมืองบริวารโดยรอบ 5 เมือง ได้แก่ Hoa Lac, Son Tay, Xuan Mai, Phu Xuyen และ Soc Son ทีม่ ี
ศักยภาพเพียงพอต่อการรองรับการขยายตวั ของฮานอยและสามารถพฒั นาตามบรบิ ทของแตล่ ะเมืองได้ [6] การถอดบทเรยี นจาก
ฮานอยกอ่ นนาแผนพฒั นาไปสเู่ มอื งบรวิ ารดังกลา่ ว ถอื เป็นความทา้ ทายใหมท่ ่จี ะต้องบรู ณาการปญั หาทเ่ี กดิ ขึ้นกับทฤษฎกี าร
วางแผนพฒั นาสเมอื งยคุ ใหม่ [1]
4.2) นโยบายการพัฒนาระบบรถไฟฟา้ ชานเมือง (Commuter Rail) สามารถลดระยะเวลาในการเดินทางของประชากร
ได้ ทาให้เกิดการกระจายตวั ของแหลง่ ท่อี ยู่อาศยั ชว่ ยลดความแออดั ของพืน้ ทเี่ มอื งชัน้ ใน เป็นการลดแหลง่ กาเนิดมลพิษ [6]
4.3) ผังแม่บทการพฒั นาเมอื งปี 2030 มกี ารขยายและเพิ่มโครงสรา้ งดา้ นสาธารณปู โภคในการจดั การนา้ และการสรา้ ง
เครือข่ายของประชากรรนุ่ ใหม่ เปน็ การกระตุ้นใหเ้ กิดการมสี ว่ นร่วมและความตระหนกั รขู้ องคนในพืน้ ท่ีในการพัฒนาระบบบรหิ าร
จัดการน้าในเขตพ้นื ท่เี มืองใหม่ [14]
5. เอกสารอา้ งอิง
[1] Nguyen, T., Lin, T.-H., & Chan, H.-P. (2019). The Environmental Effects of Urban Development in Hanoi,
Vietnam from Satellite and Meteorological Observations from 1999–2016. Sustainability, 11(6), 1768.
[2] Khoi, D. D. (2017). Hanoi Metropolitan Area. The Urban Book Series, 131–150.
[3] Tran, M. T., Zhang, J., Chikaraishi, M., & Fujiwara, A. (2016). A joint analysis of residential location, work
location and commuting mode choices in Hanoi, Vietnam. Journal of Transport Geography, 54, 181–
193.
[4] Fan, P., Ouyang, Z., Nguyen, D. D., Nguyen, T. T. H., Park, H., & Chen, J. (2018). Urbanization, economic
development, environmental and social changes in transitional economies: Vietnam after Doimoi.
Landscape and Urban Planning.
[5] Tung, T. M. (2019). Sustainabilization of Hanoi mobility approached from newresidential areas: Will it be
a city without motorbike?. Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) NUCE, 13(1),
89-99.
[6] Leducq, D., & Scarwell, H.-J. (2018). The new Hanoi: Opportunities and challenges for future urban
development. Cities, 72, 70–81. doi:10.1016/j.cities.2017.08.003
[7] Tran, D., Xu, D., & Liu, B. (2019, November). Assessment of urban land cover change base on Landsat
satellite data: A case study from Hanoi, Vietnam. In IOP
[8] Tsai, F. M., Bui, T. D., Tseng, M. L., & Wu, K. J. (2020). A causal municipal solid waste management
model for sustainable cities in Vietnam under uncertainty: A comparison. Resources, Conservation and
Recycling, 154, 104599.
[9] Marcussen, H., Dalsgaard, A., & Holm, P. E. (2008). Content, distribution and fate of 33 elements in
sediments of rivers receiving wastewater in Hanoi, Vietnam. Environmental Pollution, 155(1), 41-51.
[10] Nguyen, T. T. P., Zhu, D., & Le, N. P. (2015). Factors influencing waste separation intention of residential
households in a developing country: Evidence from Hanoi, Vietnam. Habitat International, 48, 169-176.
[11] Nguyen, D. Q., Ha, V. H., Eiji, Y., & Huynh, T. H. (2017). Material flows from electronic waste:
understanding the shortages for extended producer responsibility implementation in Vietnam. Procedia
CIRP, 61, 651-656.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 426 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
[12] Anh, H. Q., Tomioka, K., Tue, N. M., Chi, N. K., Minh, T. B., Viet, P. H., & Takahashi, S. (2019). A
preliminary investigation of 942 organic micro-pollutants in the atmosphere in waste processing and
urban areas, northern Vietnam: levels, potential sources, and risk assessment. Ecotoxicology and
environmental safety, 167, 354-364.
[13] Chung, P.H. (2017). The result of collection and compliation of 10 suiti index in Hanoi city.Transport
development and strategy institute (TDSI) Ministry of transport of Vietnam.
[14] Schramm, S., & Wright-Contreras, L. (2017). Beyond passive consumption: Dis/ordering water supply and
sanitation at Hanoi’s urban edge. Geoforum, 85, 299-310.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 427 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
072
การก้าจดั ความขนุ่ ในน้าโดยใชโ้ ปรตีนสกัดจากเมล็ดมะรุม
เป็นสารตกตะกอน
Removal of Turbidity in Water using Extracted Proteins
from Moringa oliefera seeds as Coagulant
พรี วิชญ์ ศริ ชิ ยั 1* อรพรรณ ธนสขุ ประเสริฐ1 ตวงสิทธ์ิ เด่นเพชรกลุ 2 และ มนต์ชยั พมุ่ แกว้ 2
Peerawit Sirichai1* Oraphan Tanasukprasert1 Thuangsit Denperkul2 and Monchai Pumkaew2
1นกั ศกึ ษาปรญิ ญาบณั ฑติ ; 2อาจารย์สาขาวิศวกรรมสง่ิ แวดลอ้ มและการจดั การภัยพิบตั ิ มหาวิทยาลัยมหิดล วิทยาเขตกาญจนบรุ ี
*โทรศัพท์ : 089-964-4831, E-mail : [email protected]
บทคดั ย่อ
การใชส้ ารตกตะกอนจากธรรมชาติสาหรับการผลิตน้าประปากาลังเป็นท่ีสนใจ เน่ืองจากปลอดภัยต่อสุขภาพของมนุษย์
และเปน็ มติ รกับสง่ิ แวดล้อมเม่ือเทยี บกับการใช้สารเคมีสังเคราะห์ทั่วไป นอกจากน้ีกากตะกอนเหลือท้ิงสามารถนาไปใช้ประโยชน์
ต่อได้ การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์ที่จะใช้สารสกัดโปรตีนจากเมล็ดมะรุมเพ่ือใช้เป็นสารตกตะกอนในการกาจัดความขุ่น โดย
เปรยี บเทียบคุณภาพและคุณสมบัติของโปรตีนที่ได้จากวิธีการสกัดด้วยสารละลาย NaCl 3% และ 5% w/w สารสกัดโปรตีนท่ีได้
นามาตกตะกอนโปรตีนด้วยแอมโมเนียมซัลเฟต 60% และทาให้บริสุทธ์ิด้วยเมมเบรนปั่นเหวี่ยงขนาดโมเลกุล 10 kDa-MWCO
สัดส่วนของโปรตีนวิเคราะห์ด้วยเทคนิค SDS-PAGE นาโปรตีนที่ได้ไปทดสอบประสิทธิภาพการกาจัดความขุ่นในน้าดิบจากแม่น้า
แควนอ้ ย จังหวัดกาญจนบุรี ผลการทดลองพบว่า วธิ กี ารสกัดด้วยสารละลาย NaCl 3% ให้ยีลด์ของโปรตีนต่อน้าหนักเมล็ดแห้งสูง
กว่าการสกัดด้วยสารละลาย NaCl 5% ยีลด์เท่ากับ 15.8% และ 13.8% ตามลาดับ วิธีการสกัดด้วย 3% NaCl มีสัดส่วนของ
โปรตีนขนาดโมเลกุลในช่วง 37-50 kDa 20-25 kDa และ 10-15 kDa เท่ากับ 33.5% 7.6% และ 44.4% ตามลาดับ จากผลการ
กาจัดความขนุ่ เห็นได้ชัดว่าสารสกัดโปรตีนจากเมลด็ มะรุมมปี ระสทิ ธภิ าพสูงในการกาจดั ความขุ่นได้มากกว่า 91±0.63% ของความ
ขนุ่ สงั เคราะห์ด้วยดินขาวที่ 50 NTU ด้วยปรมิ าณการเตมิ สารสกดั ต่าสดุ ท่ี 5 มลิ ลกิ รมั โปรตีนต่อลติ รน้าดบิ นอกจากนี้แล้วค่าพีเอช
ท่ีเหมาะสมต่อการกาจัดความขุ่นเท่ากับ 8 ซ่ึงมีค่าใกล้เคียงกับคุณภาพของน้าดิบและการเติมสารตกตะกอนจากธรรมชาติน้ีก็ไม่
ส่งผลใหค้ า่ พเี อชและค่าปริมาณของแข็งละลายน้าเปลี่ยนแปลงมากนัก อย่างไรก็ตามสารนี้อาจทาให้ปริมาณสารอินทรีย์ท่ีละลาย
น้าเพิ่มข้ึนเพียงเล็กนอ้ ยจึงอาจต้องมรี ะบบการกาจดั สารอนิ ทรียใ์ นขัน้ ถัดไป โดยสรปุ โปรตีนสกัดจากเมลด็ มะรุมมสี ักยภาพในการใช้
เปน็ สารตกตะกอนจากธรรมชาติและประยุกต์ใช้ในกระบวนการปรับปรุงคณุ ภาพนา้ เบอ้ื งต้นในกระบวนการผลิตน้าประปา
คา้ สา้ คัญ : สารตกตะกอนธรรมชาต,ิ ความขุ่น, กระบวนการสร้างตะกอน
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 428 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
Abstract
The use of biocoagulant for water treatment is getting more attention because it is safe for human
health and environment-friendly compared to conventional chemical coagulants. In addition, the water
treatment sludge derived from the biocoagulant can be utilized for further benefits. This study aims to apply
the protein extracts from Moringa oliefera seeds as biocoagulant to eliminate turbidity. To compare the
quality and properties of proteins derived from salt extraction The different concentrations of NaCl with 3%
and 5% (w/w) were applied. The extracted proteins were precipitated with ammonium sulfate 60% saturation
and purified by 10 kDa-MWCO centrifugal membrane. The protein fractions were analyzed by SDS-PAGE. The
turbidity removal efficiency of purified proteins was examined in raw water from Kwai Noi River Kanchanaburi
province. Results showed that 3% NaCl extraction obtained a higher yield compared to 5% NaCl extraction,
15.8% and 13.8% respectively. AT 3%NaCl, the proteins fractions ranged between 37-50 kDa 20-25 kDa and
10-15 kDa comprised of 33.5%, 7.6%, and 44.4% respectively. Obviously, this extracted protein from M.
oliefera performed a high efficiency to eliminate up to 91±0.63% of synthesized turbidity with Kaolin (50 NTU)
at the optimum dosage of 5 mg protein/L. Moreover, the optimum pH for turbidity removal was around 8
which close to raw water quality and addition of this biocoagulant did not significantly alter the pH and TDS
of raw water. Nevertheless, it probably increases the amount of organic matter, so further treatment for
organic removal may be required. In conclusion, the extracted protein from M. oliefera could be a potential
biocoagulant and could be applied as pre-treatment unit in water supply plant.
Keywords : biocoagulant; turbidity; coagulation-flocculation process
บทน้า
กระบวนการผลติ นา้ ประปาเพอื่ ใหไ้ ดน้ า้ ท่สี ะอาดเป็นปัญหาสาคญั โดยเฉพาะอย่างย่งิ ในประเทศท่ีกาลังพัฒนาท่ีประชากรใน
พ้นื ที่ชนบทต้องใชน้ ้าจากแมน่ ้าและลาธารสาหรบั อปุ โภคบริโภค ซ่ึงอาจมกี ารปนเปือ้ นเชือ้ โรค สารพษิ และสารมลทินอ่ืน ๆ รวมถึง
ความขุ่นท่ีมากับน้า การดม่ื น้าทมี่ คี ณุ ภาพน้าไม่ดีมีสารปนเป้ือนทาให้เกิดโรค เช่น ท้องร่วง อหิวาตกโรค โรคไทฟอยด์ ไข้ไวรัสตับ
อักเสบ A และโปลิโอ [1] ซึ่งนาไปสปู่ ญั หาสุขภาพท่ีรุนแรง วิธีการบาบัดน้าจากแหล่งน้าดิบตามธรรมชาติให้สะอาดเพื่อใช้อุปโภค
บรโิ ภคน้นั จงึ มีความสาคญั มาก โดยทั่วไปวธิ ีการกาจัดความขนุ่ ในน้ามกั ใช้ สารสม้ (Al2(SO4)3) หรอื เฟอร์ริกซ์คลอไรด์ (FeCl3) เป็น
สารตกตะกอน เน่ืองจากหาง่าย ราคาถูก และมีประสิทธิภาพในการกาจัดความขุ่นสูง แต่อย่างไรก็ตาม สารเคมีดังกล่าวสามารถ
ตกคา้ งในนา้ และอาจส่งผลเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ได้ ตัวอย่างเช่น สารตกตะกอนกลุ่มโพลีเมอร์สังเคราะห์อาจเป็นพิษ
ต่อระบบประสาทและมคี ณุ สมบตั เิ ป็นสารก่อมะเรง็ [2] นอกจากน้ใี นปจั จบุ นั การกาจัดกากตะกอนจากกระบวนการผลติ น้าประปา
ทม่ี กี ารปนเปื้อนสารเคมีดังกล่าวดว้ ยวิธีการนาไปถมทีห่ รอื ใชเ้ ปน็ สารปรับปรุงดินอาจเกิดปัญหาการปนเปอ้ื นในส่ิงแวดลอ้ มตามมา
งานวิจัยท่ผี ่านมามีสารตกตะกอนอนิ ทรยี จ์ ากพืชหลายชนิดสามารถนามาเป็นสารตกตะกอนในการกาจัดความขุ่นของน้าได้
อกี ท้ังมีข้อดีกวา่ สารอนนิ ทรยี ์เพราะนา้ ที่ผ่านการบาบัดมีความปลอดภัยต่อสุขภาพของมนุษย์และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม [3] และ
สามารถประหยัดค่าใช้จ่ายในการจดั การกากตะกอน เพราะกากตะกอนท่ไี ด้มีปริมาณเพียง 20-30% เม่อื เทยี บกบั กากตะกอนทเี่ กดิ
จากการบาบัดดว้ ยสารสม้ [4]
จากรายงานวิจัยพบว่าสารสกัดจากเมล็ดมะรุมมีประสิทธิภาพสูงในการกาจัดความขุ่น [2] รวมถึงมีคุณสมบัติต้านเชื้อ
แบคทีเรีย [4] และสามารถลดจานวนของเช้ือ E. coli ได้ [5] โดยพบว่าสารกลุ่มโปรตีนเป็นองค์ประกอบสาคัญในพืชท่ีเป็นส่วน
ช่วยในการตกตะกอนความขุ่น ผู้วิจัยจึงสนใจศึกษาการใช้โปรตีนที่สกัดจากเมล็ดพืชท้องถิ่นเป็นสารตกตะกอนกาจัดความขุ่นใน
กระบวนการผลิตนา้ ประปาแทนการใชส้ ารอนินทรยี ์ เพ่ือเปรยี บเทียบประสิทธิภาพในการกาจดั ความขนุ่ ในน้าดบิ สังเคราะห์
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 429 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
อุปกรณ์และวิธกี าร
การเตรยี มสารสกัดจากเมล็ดพชื
นาเมล็ดมะรุมอบให้แห้งบดเมล็ดพืชให้เป็นผงละเอียด แล้วเก็บในถุงซีลป้องกันความชื้น หลังจากนั้นนาผงเมล็ดมะรุมแห้ง
ผสมกับเอทานอล เข้มข้น 99.9% อัตราส่วน 1:20 (น้าหนักแห้ง 1 กรัม ต่อเอทานอล 20 mL) เขย่าด้วยเครื่อง Rotary shaker
เวลา 30 นาที นาไปป่ันเหว่ียงแยกตะกอนที่ความเร็วรอบ 3000 รอบต่อนาที 10 นาที แล้วเทสารละลายเอทานอลออก จากนั้น
ผสมเกลือ NaCl ความเข้มข้น 3% และ 5% อัตราส่วน 1:20 (น้าหนักแห้ง 1 กรัมต่อสารละลายเกลือ 20 mL) [6] แล้วเขย่าอีก
ครัง้ เป็นเวลา 30 นาที นาไปปน่ั เหว่ยี งแยกตะกอนอกี คร้งั นาสว่ นใสทไี่ ดม้ าทาการตกตะกอนโปรตีนด้วยการเติมเกลือแอมโมเนียม
ซลั เฟต 60% ท่ี 4 ºC 24 ชว่ั โมง แลว้ ป่ันเหวี่ยงแยกตะกอนโปรตนี เกบ็ ไว้ ทิง้ สารละลายส่วนใส นาตะอนโปรตีนท่ีได้มาละลายด้วย
บัฟเฟอร์ Phosphate-buffer saline (PBS) ก่อนนาไปกาจัดเกลือออกด้วยเมมเบรนขนาด 10 KDa MWCO (Macrosep®
Centrifugal ultrafiltration) ความเขม้ ข้นของสารสกดั โปรตีนบริสุทธิ์ทไ่ี ดอ้ ยู่ระหวา่ ง 14.5-16.25 µg/µL
การวิเคราะหอ์ งค์ประกอบโปรตีนในสารสกัด
ศึกษาความเข้มข้นโปรตีนในสารสกัดโดยวิธีมาตรฐาน Modified Lowry Method (Sigma-Aldrich) ใช้ BSA (Bovine
Serum Albumin) เป็นโปรตีนมาตรฐาน วัดค่าการดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น 750 nm ด้วย Microplate reader
(SpectraMax M3) และศึกษาขนาดโมเลกุลของโปรตีนในสารสกัดโดยวิธี SDS-PAGE ด้วย Separating gel และ Stacking Gel
ทมี่ ีความเข้มขน้ ของ Acrylamide 12% และ 4% ตามลาดบั ภายใตส้ ภาวะความต่างศักย์คงที่ 100 โวลต์ 1 ช่ัวโมง 30 นาที แตล่ ะ
ช่องเจลบรรจุสารสกัดที่มีปริมาณโปรตีนเท่ากัน 20 ไมโครกรัม และเทียบขนาดโปรตีนกับ Protein Ladder Dual color
standards (BIO-RAD) นาเจลที่ได้ย้อมสีด้วย Coomassie Brilliant Blue G-250 และ Destaining ด้วยสารละลาย glacial
acetic acid 10% + methanol 40% วิเคราะห์สัดส่วนองค์ประกอบของโปรตีนในแต่ละขนาดด้วยโปรแกรม GelAnalyzer
version 19.1
การเตรียมน้าตัวอยา่ ง
น้าตัวอย่างในการทดลองเก็บจากแม่น้าแควน้อย (อาเภอไทรโยค) ปริมาณ 200 ลิตร ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2563 น้า
ตวั อย่างมีคา่ COD เทา่ กบั 8 mg/L คา่ การนาไฟฟ้า 240-260 us/cm ค่า TDS 153-166 mg/L pH 7.91 และค่าความขุ่นคือ 1.7
NTU เพอ่ื เป็นตวั แทนของแหล่งน้าดิบจึงใช้ความขุ่นสังเคราะห์จากดินขาว (Kaolin) ท่ีระดับ 50±1 NTU ซึ่งเป็นค่าความขุ่นเฉล่ีย
สงู สุดของแมน่ า้ แควน้อยที่เปน็ แมน่ ้าสายสาคัญทที่ าการสง่ นา้ เพื่อการผลิตน้าประปาไปยังคลองประปาฝ่ังตะวันตก จากข้อมูลของ
กรมชลประทาน ระหว่าง ส.ค.-ต.ค. 2562 คณุ ภาพน้าดิบมี ค่าออกซิเจนละลายน้าอยู่ระหว่าง 6.1-7.9 mg/L ค่าพีเอชอยู่ระหว่าง
6.8-8.6 ค่าการนาไฟฟ้าอยู่ระหวา่ ง 93-214 uS/cm คา่ ปริมาณสารละลายท้ังหมดอยู่ระหวา่ ง 60-105 mg/L
การเตรียมน้าตัวอย่างความขุ่นสังเคราะห์ 50±1 NTU ทาโดยการช่ังดินขาว หรือดิน Kaolin 10 g เติมลงในน้าตัวอย่าง
ปริมาตร 1 L กวนด้วย Magnetic stirrer บน Hot plate stirrer นาน 1 ชั่วโมง จากน้ันปล่อยให้ตกตะกอนเป็นเวลา 24 ช่ัวโมง
เพื่อใหแ้ ยกอนุภาคทส่ี ามารถตกตะกอนเองได้ นานา้ ส่วนบนมาเจอื จางกบั น้าดิบเพอ่ื ปรับความขนุ่ ตามท่ีต้องการ [2]
การศึกษาปริมาณการเติมสารสกัดโปรตีนและค่าพเี อชทเ่ี หมาะสมในการตกตะกอนความขนุ่
การทดลองหาปรมิ าณสารตกตะกอนและสภาวะพีเอชท่ีเหมาะสมในการตกตะกอนสาหรบั การใช้สารกัดโปรตีนจากพืช ด้วย
เคร่ือง Jar test การทดลองแตล่ ะชดุ ใช้ปรมิ าตรนา้ ตวั อย่าง 500 mL เติมสารสกัดโปรตีนบริสุทธ์ิจากเมล็ดมะรุมที่ปริมาณการเติม
2 5 10 20 และ 50 มิลลกิ รัมโปรตีนต่อลิตรนา้ ดบิ เพื่อศกึ ษาปรมิ าณการเตมิ ท่ีใหป้ ระสิทธภิ าพสูงสุด เคร่ือง Jar test ปรับการกวน
ความเร็ว 120 รอบต่อนาทเี ปน็ เวลา 1 นาที จากนั้นกวนช้า 45 รอบต่อนาที 20 นาที ต้ังตกตะกอนเวลา 1 ช่ัวโมง เก็บตัวอย่างน้า
มาวดั คา่ พีเอช (pH meter) ความข่นุ (Turbidity meter) ค่าการนาไฟฟ้าและค่าของแข็งละลายน้าทั้งหมด (Conductivity&TDS
meter) หลงั จากนนั้ นาค่าปรมิ าณการเตมิ ที่ให้ประสทิ ธภิ าพสงู สดุ ไปทาการศกึ ษาผลของค่าพีเอชท่ีมตี อ่ ประสทิ ธิภาพการตกตะกอน
ซ้าอีกครั้ง โดยทาการปรับเปลี่ยนค่าพีเอชเริ่มต้นของน้าตัวอย่างระหว่าง 4-10 และทาการทดลองด้วยเคร่ือง Jar test
เช่นเดยี วกับทกี่ ลา่ วมา แต่ชดุ การทดลองทาซ้า 3 ครง้ั
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 430 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ผลการทดลองและวจิ ารณ์
การวิเคราะหค์ วามเขม้ ขน้ โปรตนี ในสารสกัด
การสกัดโปรตีนจากเมล็ดมะรุมด้วยสารละลายเกลือ NaCl 3% และ 5% โดยน้าหนัก ให้สารสกัดจากเมล็ดมะรุม (MO) มี
ความเข้มข้นของโปรตีน 16.25 mg/mL และ 14.49 mg/mL ตามลาดับ ซึ่งคิดเป็นผลผลิต(ยีลด์) ของการสกัดร้อยละ 15.8%
และ 13.8% โดยมวล (เทียบต่อน้าหนักแห้งเมล็ดมะรุม 1 กรัม) แสดงว่าโปรตีนส่วนใหญ่ในเมล็ดมะรุมสามารถละลายได้ดีใน
สารละลายเกลือ NaCl ทค่ี วามเขม้ ขน้ 3% มากกว่าท่ีความเข้มขน้ 5% แม้วา่ วธิ ีการสกัดโปรตีนนจี้ ะใหเ้ ปอร์เซ็นต์ยีลด์ท่ีต่ากว่าเม่ือ
เทียบกับวิธีการสกัดด้วยการกาจัดน้ามันออกก่อนแล้วจึงสกัดด้วยน้าร่วมกับการกรองขนาด 0.9 ไมโครกรัม ซ่ึงอาจให้ปริมาณ
โปรตีนสงู ถึง 448.16 mg/g [7] แตว่ ิธีการสกดั ด้วยสารละลายเกลือเพียงอย่างเดยี วก็เป็นวิธกี ารสกดั ที่มขี ้นั ตอนไม่ยุ่งยาก
การวเิ คราะหข์ นาดโมเลกุลโปรตีนในสารสกดั
จากการศึกษาขนาดโมเลกลุ ของโปรตนี ในสารสกัดโปรตนี ที่บรสิ ุทธ์ิ พบวา่ การสกดั ด้วยสารละลายเกลือท่คี วามเข้มข้นตา่ งกัน
ใหส้ ัดสว่ นของโปรตีนแต่ละขนาดที่แตกต่างกัน จากผลการทดลองพบการสกัดด้วยสารละลาย NaCl 3% ให้โมเลกุลโปรตีนขนาด
37-50 kDa เท่ากบั 33.51% ขนาด 25-20 kDa เท่ากบั 7.63% และ ขนาด 10-15 kDa เท่ากับ 44.41% และอื่น ๆ (รูปท่ี 2 (ก))
ในขณะท่ีการสกัดด้วยสารละลายเกลือ 5% ให้โมเลกุลโปรตีนขนาด 37-50 kDa เท่ากับ 22.71% ขนาด 25-20 kDa เท่ากับ
34.07% kDa และ ขนาด 10-15 kDa เท่ากับ 33.39% และอ่ืนๆ (รูปท่ี 2 (ข)) การสกัดท้ังสองวิธีแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบ
โปรตนี สว่ นใหญ่ของเมล็ดมะรุมเปน็ โปรตีนโมเลกุลขนาดเล็กซึ่งสอดคล้องกับรายงานวิจัยอื่นที่ได้ศึกษาถึงสมบัติของโปรตีนในสาร
สกัดจากเมลด็ มะรมุ ว่าเป็น dimeric protein มขี นาดโมเลกลุ โปรตนี สว่ นใหญป่ ระมาณ 13 kDa ท่ีเป็นประจบุ วกและมีสมบัติทาให้
เกิดกระบวนการตกตะกอนด้วยกลไกดูดติดผิว และทาลายประจุของอนุภาคคอลลอยด์ [8] นอกจากนี้หากเปรียบเทียบกับ
การศึกษาที่ผ่านมาของ Baptista และคณะ (2017) โปรตีนในเมล็ดมะรุมส่วนใหญ่ประกอบด้วย Albumin 44% Globulin I
32.89% และ Globulin II 20.11 % ทั้งนี้โปรตีน Albumin และ Globulin I เป็นโปรตีนประจุบวกและหากไม่คิดรวมขนาด
โปรตีนที่ต่ากว่า 0.9 kDa โปรตีน 2 ชนิดนี้จะมีขนาดอยู่ระหว่าง 0.9-12.4 kDa ซึ่งคาดว่าโปรตีนในสารสกัดจากเมล็ดมะรุมใน
การศกึ ษานกี้ ม็ โี ปรตนี อย่ใู นช่วง 10-15 kDa เปน็ ส่วนใหญ่ ซึ่งอาจเปน็ โปรตีนประจบุ วก 2 ชนิดน้ี
Marker NaCl 3% NaCl 5% BSA
37-50 kDa
20-25 kDa
10-15 kDa
รูปท่ี 1 ผลการวเิ คราะห์ขนาดโมเลกลุ โปรตนี ในสารสกัดจากเมลด็ มะรุม
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 431 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
(ก) NaCl 3% (ข) NaCl 5%
รปู ที่ 2 ผลสัดสว่ นของขนาดโมเลกุลโปรตีนจากสารสกดั มะรมุ ท่สี กัดด้วยความเข้มข้นเกลือ NaCl 3% และ 5%
การหาภาวะทเี่ หมาะสมในการตะกอนของสารสกัดปรมิ าณของสารตกตะกอนทเี่ หมาะสม
การกาจัดความขุ่นของน้าตัวอย่างสังเคราะห์ที่ความขุ่นเร่ิมต้น 50 NTU pH 8.12 ปริมาณสารตกตะกอนโปรตีนท่ีใช้ 2, 5,
10, 20 และ 50 mg/L ผลลัพธ์ท่ีได้ดังรูปที่ 3 (ก) พบว่าปริมาณสารตกตะกอนโปรตีนจากเมล็ดมะรุมท่ี 5 mg/L ให้ประสิทธิภาพ
ในการกาจดั ความขุ่นดีทีส่ ดุ สามารถกาจดั ความขนุ่ ในน้าไดม้ ากกว่า 91±0.63% ท่ีระยะเวลาตกตะกอน 1 ช่ัวโมง ซ่ึงจะเห็นได้ว่า
ปรมิ าณสารตกตะกอนโปรตีนท่ี 5 mg/L มีความเหมาะสมต่อการเลือกใช้งาน เนื่องจากเป็นปริมาณท่ีน้อยและให้ประสิทธิภาพสูง
เพราะไม่เพยี งแตเ่ ป็นการประหยดั คา่ ใช้จา่ ย อีกท้ังยงั สามารถลดปริมาณสารอนิ ทรีย์ในนา้ ไดอ้ กี ดว้ ย [6]
(ก) (ข)
รปู ท่ี 3 ผลการหาภาวะทเี่ หมาะสมในการใชส้ ารตกตะกอนโปรตนี
(ก) ปริมาณสารตกตะกอนท่เี หมาะสม (ข) ภาวะพีเอชทเ่ี หมาะสม
เม่อื พจิ ารณาถงึ ค่า pH รปู ท่ี 3 (ข) ผลการทดลองพบว่า สารตกตะกอนโปรตนี จากเมล็ดมะรุมทีป่ รมิ าณ 5 mg/L มคี า่
pH ที่เหมาะสมกบั การใชง้ านที pH 8 ซึง่ ใหป้ ระสทิ ธิภาพดีท่ีสดุ ในการกาจัด
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 432 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
full papers proceeding NEC19
Related Publications
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search
full papers proceeding NEC19
- 1 - 50
- 51 - 100
- 101 - 150
- 151 - 200
- 201 - 250
- 251 - 300
- 301 - 350
- 351 - 400
- 401 - 450
- 451 - 500
- 501 - 550
- 551 - 598
Pages: