เทคโนโลยีน้ำเสีย

กระบวนการซงึ มีส่วนรว่ มในการบาํ บดั นาํ เสยี ของบอ่ ผงึ ไดแ้ ก่
1. การตกตะกอน
2. แอโรบิกออกซเิ ดชนั (Aerobic Oxidation)
3. การเตมิ อากาศตามธรรมชาติ (Atmospheric Reaeration)
4. การสงั เคราะหแ์ สง

การคาํ นวณจะใชส้ มมตุ ฐิ านว่าบอ่ ผึงเป็นถงั ปฏิกิรยิ าแบบกวนสมบรู ณ์ โดยไมม่ ีการฟงุ้ ของตะกอน
กลบั มาในสว่ นของเหลว ซงึ จะใชห้ ลกั สมดลุ มวลสารโดยคิดเฉพาะสารอนิ ทรยี ท์ ีละลายนาํ เทา่ นนั และสมมตุ วิ ่า
อตั ราการสลายตวั ของสารอนิ ทรยี เ์ ป็นปฏกิ ริ ยิ าอนั ดบั ทีหนงึ ขึนกบั ค่าบโี อดโี ดยปรมิ าณออกซเิ จนมคี า่ คงที และ
ระบบอยทู่ ีสถานะคงตวั (Steady State) สาํ หรบั บอ่ เดียวจะไดค้ วามสมั พนั ธด์ งั นี

S = 1 (8–27)
Si 1 k(V / Qi ) (8–28)

= 1
1 kH

โดย Qi = อตั ราไหลของนาํ ส่รู ะบบ, ลกู บาศกเ์ มตรตอ่ วนั (ลบ.ม.ต่อ วนั )
Si = ความเขม้ ขน้ ของบโี อดี ในนาํ ทีเขา้ สรู่ ะบบ, กโิ ลกรมั ต่อ ลบ.ม.
S = ความเขม้ ขน้ ของบีโอดใี นนาํ ทีออกจากระบบ, กิโลกรมั ตอ่ ลบ.ม.

V= ปรมิ าตรของถงั ปฏกิ ริ ยิ า ลบ.ม.
k= ค่าคงทีอตั ราการสลายตวั แบบอนั ดบั ทีหนงึ ของบีโอด,ี ตอ่ วนั
H = ระยะเวลากกั เกบ็ ของนาํ , วนั

ในกรณีทีใชบ้ ่อผึงหลายๆ บ่อต่ออนกุ รมกนั ถา้ ทกุ บอ่ ในอนกุ รมนนั มขี นาดและอตั ราการเกดิ ปฏิกิรยิ า
เท่ากนั จะสามารถคาํ นวณความเขม้ ขน้ ของนาํ ทีออกจากบอ่ สดุ ทา้ ยทสี ถานะคงตวั ไดด้ งั นี

Sn = 1 (8–29)
Si 1 k (V / Qi )n

โดย n = จาํ นวนของบอ่ ผึงทตี ่ออนุกรมกนั
Sn = ความเขม้ ขน้ ของบโี อดีในนาํ ทีออกจากระบบจากบอ่ ที n, กโิ ลกรมั ตอ่ ลบ.ม.

ทอี ณุ หภมู ิ องศาเซลเซยี ส คา่ k ทนี ิยมใชจ้ ะอยใู่ นชว่ ง . – . ขึนกบั ชนิดของสารอินทรยี ใ์ นนาํ
ทงิ ทยี อ่ ยสลายงา่ ยจะมคี า่ สงู ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งค่า k และอณุ หภมู คิ าํ นวณไดจ้ าก

kT =  T 20 (8–30)
k20

โดย  = ค่าคงทีซงึ จะมคี ่าในชว่ ง . – 1.12
kT = คา่ คงทีอตั ราการสลายตวั แบบอนั ดบั ทีหนงึ ของบโี อดีทอี ณุ หภมู ิ T, ต่อวนั
T = อณุ หภมู ,ิ องศาเซลเซยี ส

177

ในกรณีทีบ่อต่ออนุกรมกนั คา่ k อาจจะลดลงตามลาํ ดบั ของบอ่ เนืองจากสารอินทรยี ท์ ยี อ่ ยสลายงา่ ย
ไดส้ ลายตวั ไปแลว้ ในบ่อแรกๆ ซึงในการคาํ นวณอาจจะลดลงรอ้ ยละ – ตามลาํ ดบั ของบอ่ คา่ k อาจจะได้
จากการทดลองในหอ้ งปฏบิ ตั กิ ารหรือระบบนาํ รอ่ ง

ตวั อย่าง - นาํ เสียจากชมุ ชนแห่งหนึงมอี ตั ราการไหลสงู สดุ , ลบ.ม. ตอ่ วนั อณุ หภมู ขิ องนาํ เฉลยี ตลอดทงั ปีอยู่
ในช่วง - องศาเซลเซยี ส ค่าบีโอดใี นนาํ เสียมคี ่าเป็น มก. ต่อ ลิตร สมมตุ บิ อ่ เป็นแนวดิง

วธิ ที าํ บ่อแรก บ่อสอง

ความลึกนาํ . เมตร . เมตร

ภาระบรรทกุ บโอดี . กรมั /ตร.ม.-วนั . กรมั /ตร.ม.-วนั

ประสิทธิภาพการลดบีโอดี 70% 68%

อตั รานาํ เสยี จากชมุ ชน 1,000 ลบ.ม./วนั

ค่าบโี อดีนาํ เสียเขา้ ระบบ 200 มก./ล.

คา่ บีโอดีนาํ เสยี ออกจากระบบ นอ้ ยกวา่ มก./ล.

ความลาดเอยี งของบ่อเป็นแนวดิง

บ่อที แบบแฟคลั เททฟี กาํ จดั บีโอดี %

) กาํ หนกอตั ราภาระบรรทกุ บโี อดีไมเ่ กิน . ก/ตร.ม./วนั (เกณฑ์ . – . ก/ตร.ม./วนั )

) คาํ นวณพืนทผี ิวนาํ ทตี อ้ งการ

= [(อตั ราปริมาณนาํ เสยี )(ค่าบีโอดนี าํ เสียเขา้ บอ่ )]/(อตั ราภาระบรรทกุ บโี อดี)

= [( ลบ.ม./วัน)( มก./ล.)( ล/ลบ.ม.)/( มก/ก)]/( ก/ตร.ม./วนั )

= ตร.ม.

) ปรมิ าตรบอ่ = ( ตร.ม.)( . ม.) = ลบ.ม.

) ระยะเวลากกั เก็บ = ( ลบ.ม.)/( ลบ.ม./วนั )

= 15 วนั (เกณฑ์ – วนั )

ค่าบโี อดีนาํ เสียเขา้ บ่อสอง = (200 x 0.3) = 60 มก./ล.

บ่อที แบบแฟคลั เททฟี กาํ จดั บีโอดี %

) กาํ หนกอตั ราภาระบรรทกุ บโี อดีไมเ่ กนิ . ก/ตร.ม./วนั (เกณฑ์ . – . ก/ตร.ม./วนั )

) คาํ นวณพืนทผี วิ นาํ ทตี อ้ งการ

= [(อตั ราปรมิ าณนาํ เสีย)(ค่าบีโอดนี าํ เสยี เขา้ บ่อ)]/(อตั ราภาระบรรทกุ บโี อดี)

= [( ลบ.ม./วัน)( มก./ล.)( ล/ลบ.ม.)/( มก/ก)]/( ก/ตร.ม./วนั )

= 4 ตร.ม.

) ปริมาตรบ่อ = ( ตร.ม.)( . ม.) = 6 ลบ.ม.

) ระยะเวลากกั เก็บ = ( ลบ.ม.)/( ลบ.ม./วนั )

= 6 วนั (เกณฑ์ – วัน)

178

คา่ บีโอดีนาํ เสียออกบอ่ สอง = (60 x 0.32)

= 19.2 มก./ล.

ค่าประสิทธิภาพของระบบบ่อ = (200 – 19.2)/200

= . เปอรเ์ ซนต์

ระยะเวลาเก็บกกั ของทงั สองบอ่ = 15 + 6

= วนั

หมายเหตุ ในการก่อสรา้ ง จะตอ้ งบวกความลกึ ของชนั ตะกอนและเผือระยะความสงู ของของบอ่ กบั ผวิ นาํ ดว้ ย (Free

Board) โดยอาจจะเผือไว้ – . เมตร และความยาวตอ้ งเผือความลาดเอียงของขอบบอ่ ดว้ ย

8.3 ระบบสระเตมิ อากาศ

ระบบสระเตมิ อากาศ (Aerated Lagoons) จะเป็นบอ่ ขนาดใหญ่ลกึ ไมน่ อ้ ยกวา่ เมตร ระยะเวลาเตมิ
อากาศ – วนั มกี ารเติมอากาศดว้ ยเครืองมอื กล (รูปที – ) เพอื เรง่ อตั ราการยอ่ ยสลายทางชีวภาพใหเ้ รว็
กวา่ อตั ราธรรมชาติทีเกดิ ในระบบบอ่ ผึง (Oxidation Ponds) การเตบิ โตของเชอื จลุ ินทรียจ์ ะไม่ถกู จาํ กดั โดย
ออกซิเจน โดยอาจจะใชพ้ ืนทนี อ้ ยกวา่ ระบบบ่อผึงไดถ้ งึ ประมาณ – เทา่ พลงั งานทตี อ้ งการกวนผสม
สมบรู ณ์ (Completely Mixing) - แรงมา้ / ลบ.ม. ในประเทศหนาวเพือปอ้ งกนั นาํ แขง็ ตวั –
แรงมา้ / ลบ.ม. เป็นระบบทีแพรห่ ลายมากในการบาํ บดั นาํ ทิงชมุ ชนและนาํ เสยี จากอตุ สาหกรรมบาง
ประเภท เชน่ จากโรงงานอตุ สาหกรรมอาหาร โรงงานกระคาษ โรงงานทอผา้ เป็นตน้ ความตอ้ งการออกซิเจน

แปรผนั . – . เท่า ของภาระบรรทกุ บีโอดี

รูปที - ระบบบอ่ เติมอากาศ

ตวั อยา่ ง – นาํ เสยี จากชมุ ชนจากตวั อย่าง – ตอ้ งการรบั การบาํ บดั ในระบบบอ่ เติมอากาศ จากการทดลองใน
หอ้ งปฏิบตั ิการ ค่าค่าคงทีอตั ราการสลายตวั แบบอนั ดบั ทีหนงึ ของบโี อดีทีอณุ หภมู ิ องศาเซลเซยี ส เมอื เตมิ อากาศมาก

179

เกินพอ มคี ่าเป็น . ตอ่ วนั ในการคาํ นวณใชค้ ่า  = . กาํ หนดใหเ้ ครอื งเติมอากาศมีอตั ราใหอ้ อกซเิ จน . กก.O /

แรงมา้ -ชม.

วิธที าํ บอ่ แรก บอ่ สอง

ความลึกนาํ . เมตร . เมตร

ประสิทธิภาพการลดบีโอดี 80% 70%

อตั รานาํ เสยี จากชมุ ชน 1,000 ลบ.ม./วนั

ค่าบโี อดีนาํ เสยี เขา้ ระบบ 200 มก./ล.

คา่ บโี อดีนาํ เสยี ออกจากระบบ นอ้ ยกว่า มก./ล.

ความลาดเอียงของบอ่ เป็นแนวดิง

วธิ ีทาํ 1. คาํ นวณค่าคงทีอตั ราการสลายตวั แบบอนั ดบั ทีหนึงของบโี อดีใชท้ ีอณุ หภมู ิ องศาเซลเซียส

kT =  T 20
k20
1.0(1.06)2220
k22 =
. ตอ่ วนั
=

. คาํ นวณระยะเวลากกั เก็บของบอ่ เติมอากาศบ่อแรก

S = 1
Si 1 kH

0.2(200)/200 = 1

1 (1.12)H

H = . วนั (เกณฑ์ – วนั )

. คาํ นวณปรมิ าตรของระบบจาก

H = V
Q

V = ( . วนั )( , ลบ.ม. ต่อ วนั ) = , ลบ.ม.

ใหบ้ ่อเตมิ อากาศมคี วามลกึ เมตร ดงั นนั พืนทขี องบอ่ มคี า่ เป็น ตร.ม หรือ . ไร่

ปริมาณตอ้ งการออกซเิ จน

= 1.2 [( ลบ.ม./วนั )( – มก./ล.)( ล/ลบ.ม.)/( , , มก/ก)]

= กก.O /วนั

อตั ราเครอื งเตมิ อากาศ

= (1.1 กก.O /แรงมา้ -ชม.)(24ชม./วนั ) = 26.4 กก.O /แรงมา้ -วนั

ขนาดเครืองเติมอากาศ

= 192 / 26.4 = 7.8 แรงมา้ ใชข้ นาด แรงมา้ เครอื ง

180

ขนาดเครืองเตมิ อากาศกวนผสม

= (5 แรงมา้ / ลบ.ม.)( ลบ.ม.) = 5 แรงมา้ นอ้ ยกว่า x5 แรงมา้

. คาํ นวณระยะเวลากกั เก็บของระบบบ่อสอง

S= 1
1 kH
Si

0.3(40)/40 = 1

1  (1.12) H

H = . วนั ใชร้ ะยะเวลา วัน (เกณฑ์ – วนั )

ใชร้ ะยะเวลา วนั

. คาํ นวณปรมิ าตรของระบบบอ่ สอง

H = V
Q

V = ( . วนั )( , ลบ.ม. ตอ่ วนั ) = , ลบ.ม.

บ่อลึก . เมตร แต่ละบอ่ จะใชพ้ ืนที , ตร.ม. หรอื ประมาณ . ไร่ ต่อบ่อ

พืนทบี อ่ รวมจะเป็น = 1785 + 1500 = 3,285 ตร.ม.

ประสิทธิภาพรวมของระบบบอ่ = (200 – 12) / 200 = 94%

ระยะเวลาเกบ็ กกั ของทงั สองบอ่ = 3.57 + 2.08 = 5.65 วนั

ปรมิ าณตอ้ งการออกซเิ จน
= 1.2 [(1000 )(40 – มก./ล.)( ล/ลบ.ม.)/( , , มก/ก)]
= . กก.O /วนั

อตั ราเครอื งเติมอากาศ
= (1.1 กก.O /แรงมา้ -ชม.)(24ชม./วัน) = 26.4 กก.O /แรงมา้ -วนั

ขนาดเครืองเติมอากาศ

= 33.6 / 26.4 = 1.27 แรงมา้ ใชข้ นาด แรงมา้
ขนาดเครืองเตมิ อากาศกวนผสม

= (5 แรงมา้ / ลบ.ม.)( ลบ.ม.) = 5 แรงมา้

8.4 ระบบปฏกิ ริ ิยาสลับเป็ นกะ

ระบบปฏกิ ริ ยิ าสลบั เป็นกะ (Sequencing Batch Reactor, SBR) หรือระบบเอสบอี ารก์ ค็ ือระบบเอเอ
สแบบทีมกี ารเติมนาํ เสียเขา้ และถ่ายนาํ ทผี า่ นการบาํ บดั แลว้ ออกจากถงั ปฏกิ ริ ยิ า (Fill and Draw) แทนการไหล
แบบตอ่ เนือง เนืองจากเครืองมอื เตมิ อากาศและระบบควบคมุ การทาํ งานสาํ หรบั การเตมิ นาํ เสยี เขา้ และการถ่าย
นาํ ดอี อกจากระบบไดม้ ีการพฒั นาจนมีประสิทธิภาพทีดอี ย่างทีเป็นอยู่ ดงั นนั ระบบเอสบอี ารจ์ งึ ไดก้ ลายมาเป็น
ระบบทีใชก้ นั อย่างแพร่หลาย นาํ เสียทสี ามารถบาํ บดั ไดด้ ว้ ยระบบเอเอสทกุ ชนดิ จะสามารถบาํ บดั ไดด้ ว้ ยระบบ
เอสบอี าร์

ระบบเอสบีอารจ์ ะใชก้ ระบวนการหนว่ ยเช่นเดยี วกบั ระบบเอเอส โดยมีการเตมิ อากาศและตกตะกอน
ทาํ นาํ ใสในระบบทงั สอง แตข่ อ้ แตกตา่ งทีสาํ คญั กค็ อื ในระบบเอเอสกระบวนการทงั สองจะเกดิ ในถงั ปฏกิ ริ ยิ าสอง
ถงั ทตี อ่ เนืองกนั ในขณะทีในระบบเอสบอี าร์ กระบวนการทงั สองจะจะเกดิ เป็นตอ่ เนืองเป็นลาํ ดบั ในถงั ปฏกิ ิรยิ า
ใบเดยี วกนั

181

8.4.1 หลกั การทาํ งานของระบบเอสบีอาร์
โดยทวั ไปการทาํ งานของระบบเอสบอี ารใ์ น วงจร (Cycle) จะประกอบไปดว้ ยการทาํ งาน ขนั ตอน
เป็นลาํ ดบั ดงั นีคอื ) การเตมิ นาํ เสีย (Fill) ) การเกิดปฏกิ ิรยิ า (React) ) การปลอ่ ยใหต้ ะกอนจมตวั (Settle) )
การรนิ นาํ ใสออก (Draw หรือ Decant) และ ) การพกั (Idle) เมอื สินสดุ ขนั ตอนที ) กจ็ ะเรมิ วงจรต่อไปโดย
ทาํ ซาํ ตงั แตข่ นั ตอนที ) – ) ตามลาํ ดบั ไปเรือยๆ ขนั ตอนการทาํ งานทงั หมดไดแ้ สดงในรูปที –21

รูปที –21 ขนั ตอนของระบบเอสบอี ารท์ วั ไป (ดดั แปลงมาจาก Metcalf & Eddy, Inc., 2003)

ซงึ แต่ละขนั มีหลกั การทาํ งานในรายละเอยี ดดงั นี

1) การเติมนําเสยี (Fill) เพอื เตมิ สารอาหาร ซงึ อาจจะเป็นนาํ เสยี ทผี า่ นการบาํ บดั ขนั ตน้
มาแลว้ หรือนาํ เสียดิบก็ได้ โดยทวั ไปจะเรมิ เตมิ นาํ จากรอ้ ยละ ของความจสุ งู สดุ ของถังปฏกิ ริ ยิ า
(ปรมิ าตรในขนั สดุ ทา้ ย) จนเต็ม ( เปอรเ์ ซนต)์ ถา้ เป็นการควบคมุ โดยใชเ้ วลา ขนั นจี ะใชเ้ วลารอ้ ยละ
ของเวลาทงั หมดใน วงจร

2) การเกดิ ปฏิกริ ิยา (React) โดยทวั ไปจะมกี ารเติมอากาศอยา่ งต่อเนือง เพอื ทาํ ใหป้ ฏิกิริยา
การยอ่ ยสลายสารอนิ ทรียท์ ีเรมิ เกดิ ขึนตงั แต่ขนั ตอนการเตมิ นาํ เสยี ดาํ เนินตอ่ ไปจนเสรจ็ โดยมากจะใชเ้ วลา
รอ้ ยละ ของเวลาทงั หมดใน วงจร

182

3) การปลอ่ ยใหต้ ะกอนจมตวั (Settle) เพือใหข้ องแขง็ จมลงและแยกตวั ออกจากนาํ ทาํ ใหน้ าํ
สว่ นบนใสและสามารถปลอ่ ยออกจากระบบ การจมตวั ของตะกอนในระบบเอสบอี ารโ์ ดยทัวไปจะเกดิ ได้
ดีกวา่ ในระบบการไหลแบบต่อเนือง (Continuous Flow) เพราะในระบบเอสบอี ารต์ ะกอนจะตกในขณะนาํ
นงิ โดยมากจะใชเ้ วลารอ้ ยละ ของเวลาทงั หมดใน วงจร

4) การรินนําใสออก (Draw หรือ Decant) เพือถา่ ยนาํ ใสออกจากถงั ปฏิกิรยิ า วิธีทีนยิ มกค็ อื
การใชร้ ะบบฝายลอย (Floating Weir) หรือฝายทีปรบั ระดบั ได้ (Adjustable Weir) โดยมากจะใชเ้ วลารอ้ ย
ละ – ของเวลาทงั หมดใน วงจร ( นาที – ชวั โมง) ซงึ เวลาทีชท้ วั ไปคอื นาที

5) การพกั (Idle) สาํ หรบั ระบบเอสบอี ารท์ ีมีถงั ปฏกิ ริ ยิ าหลายถงั การพกั ทาํ ใหม้ ีเวลาพอ
สาํ หรบั ถงั ปฏกิ ริ ยิ าอนื ในการเติมนาํ เสียใหเ้ ตม็ กอ่ นทีจะสลบั ไปเตมิ นาํ เสียในหน่วยอืนๆ ต่อไป ในบางครงั
อาจจะมีการถ่ายสลดั จท์ ิงในระยะนี เนอื งจากไมใ่ ช่ขนั ตอนทจี าํ เป็น บางครงั ขนั ตอนนีกถ็ กู ละไว้

สงั เกตวุ ่าการทงิ สลดั จ์ (Sludge Wasting) ไม่ถกู รวมอย่ใู นขนั ตอนทีกลา่ วมาแลว้ ทีจรงิ การทิงสลดั จ์
เป็นขนั ตอนทีสาํ คญั และมผี ลต่อประสิทธิภาพของระบบ การกาํ จดั สลดั จจ์ ะไมม่ กี ารกาํ หนดช่วงเวลาและขนั ตอน
ทแี นน่ อน ทงั นปี รมิ าณและความถีของการทิงสลดั จจ์ ะขึนกบั ประสิทธิภาพการบาํ บดั ทีตอ้ งการ ระบบเอสบอี าร์
โดยทวั ไปจะทิงสลดั จใ์ นชว่ งพกั (Idle) ลกั ษณะเฉพาะของเอสบอี ารอ์ กี อยา่ งหนึงคอื ไมม่ กี ารนาํ สลดั จห์ มนุ เวยี น
มาใชใ้ หม่ (Return Activated Sludge, RAS) เนอื งจากการเตมิ อากาศและการตกตะกอนเกดิ ในถงั เดียวกัน จึง
ไมม่ ีสลดั จส์ ญู เสยี ออกจากระบบในช่วงการทาํ ปฏกิ ริ ยิ า จงึ ไมต่ อ้ งมกี ารนาํ สลดั จก์ ลบั มาใชใ้ หม่เพือรกั ษาปรมิ าณ
สลดั จใ์ นขณะทาํ ปฏกิ ิรยิ า ขอ้ มลู ของคา่ ตวั แปรทีใชใ้ นการออกแบบระบบเอสบอี ารไ์ ดแ้ สดงไวใ้ นตาราง –8

ตาราง –8 ขอ้ มลู ของของระบบเอสบีอาร์

C F/M VL H X
(วนั ) (กก.BOD5ต่อ กก.มวล (กก.BOD5 ตอ่ ลบ.ม. ตอ่ วนั ) (ชวั โมง) (มก. ตอ่ ลิตร)

ชีวภาพ ตอ่ วนั ) 0.1 – 0.3 15 – 40 1500 – 5000

10 – 30 0.04 – 0.30

ทีมา Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

ไดม้ ีการดดั แปลงระบบเอสบอี ารอ์ ย่างมากมายในขนั ตอนทีกลา่ วมาเพอื ใหบ้ รรลเุ ป้าหมายการบาํ บดั ที
เฉพาะเจาะจง เชน่ ทดลองใชร้ ะบบเอสบีอารม์ ตี วั กลางสมั ผสั ในระบบขนาดนาํ รอ่ ง โดยมกี ารดดั แปลงขนั
ปฏิกริ ยิ าใหม้ ที งั ชว่ งทเี ป็นแอโรบกิ สลบั กบั แอนแอโรบกิ ดงั วงจรทีแสดงในรูปที –2 โดยในขนั การเกดิ ปฏิกิรยิ า
นาํ เสียทีผ่านระบบจะตอ้ งผ่านกระบวนการ เตมิ อากาศ–หยดุ เตมิ อากาศ–เตมิ อากาศตามลาํ ดบั ดงั รายละเอยี ด
ในรูปที –2 เพอื เพมิ ประสทิ ธิภาพการกาํ จดั ไนโตรเจนในนาํ ทิง พบว่าทสี ดั สว่ นของระยะเวลาการเติมและ
หยดุ เตมิ อากาศและภาระบรรทกุ สารอนิ ทรยี แ์ ละไนโตรเจนทีเหมาะสม จะสามารถกาํ จดั ซีโอดี ไนโตรเจนรวม
และตะกอนแขวนลอย ไดถ้ งึ . %, 84.91% และ90.86% ตามลาํ ดบั

183

รูปที –22 วงจรของระบบเอสบอี ารท์ ีมกี ารดดั แปลงในขนั ปฏกิ ิรยิ า

รูปที – ตวั อยา่ งระบบเอสบีอารท์ ีมกี ารดดั แปลงในขนั ปฏิกิรยิ าเพือกาํ จดั ซโี อดี ไนโตรเจนรวม และ
ตะกอนแขวนลอย

8.5 ระบบทริคคลิงฟิ ลเตอร์

การจาํ แนกระบบบาํ บดั นาํ เสยี ตามลกั ษณะการเจรญิ เตบิ โตของจลุ นิ ทรีย์ สามารถแบ่งออกไดเ้ ป็น
ประเภทใหญ่ คือ ระบบแบบเติบโตแขวนลอย (Suspended Growth System) เช่น ระบบเอเอส และระบบแบบ
ฟิลม์ ชวี ภาพ (Biofilm System หรือ Fixed Film) เช่น ระบบทรคิ คลงิ ฟิลเตอร์ (Trickling Filter) หรือระบบโปรย
กรอง และระบบแผ่นหมนุ ชีวภาพ (Rotating Biological Contactor หรอื RBC) ระบบบาํ บดั นาํ เสยี แบบฟิลม์
ชวี ภาพ เป็นระบบทีสามารถควบคมุ การทาํ งานไดง้ า่ ย และใชพ้ ลงั งานในการเดินระบบตาํ อยา่ งไรก็ตามทงั ระบบ
ทรคิ คลงิ ฟิ ลเตอรแ์ ละระบบแผน่ หมนุ ชวี ภาพไมเ่ ป็นทีนิยมใชใ้ นประเทศไทย เนืองจากระบบทงั สองมปี ระวตั ิการ
184

ใชง้ านไมด่ เี ทา่ เอเอส นอกจากนีระบบแผ่นหมนุ ชีวภาพจะมคี า่ ใชจ้ า่ ยในการกอ่ สรา้ งสงู และมีปัญหาแมลง
รบกวนและเกดิ การอดุ ตนั เนืองจากมีสาหรา่ ยมากเกนิ

8.5.1 องคป์ ระกอบของระบบทริคคลงิ ฟิ ลเตอร์
องคป์ ระกอบของระบบทรคิ คลงิ ฟิลเตอร์ คอื ระบบกระจายนาํ เขา้ (Distribution System) ตวั กรอง
(Filter) หรอื ตวั กลาง (Medium) (รูปที – ) ตวั อยา่ งของลกั ษณะสมบตั ขิ องตวั กลางแสดงในตาราง - และ
ระบบระบายนาํ ทงิ (Underdrain System) โดยทรี ะบบกระจายนาํ เขา้ มีหนา้ ทที าํ ใหพ้ นื ทภี าคตดั ขวางของ
ฟิลเตอรไ์ ดร้ บั นาํ เสียเท่ากนั ทกุ สว่ น วสั ดตุ วั กลางซงึ อาจเป็นหนิ หรอื พลาสติกจะใชเ้ ป็นทียดึ เกาะของจลุ ินทรยี ท์ ี
เกดิ ขึน ระบบระบายนาํ ซงึ อยตู่ อนลา่ งของฟิลเตอรม์ ีหนา้ ทีรบั นาํ เสียทไี หลผ่านวสั ดุตวั กลางและระบายอากาศ
ใหก้ บั ฟิลเตอร์ อากาศทีเขา้ สรู่ ะบบอาจจะเป็นการไหลเขา้ แบบธรรมชาติ (Natural Draft) โดยมีช่องเปิดอยา่ ง
นอ้ ย % ของพนื ที หรอื แบบอัดเขา้ (Forced Ventilation) โดยควรจะมีอตั ราการไหลของอากาศอยา่ งนอ้ ย
ลิตรตอ่ วินาที ตอ่ พืนที ตารางเมตร

(ก) (ข)

(ค) (ง)
รูปที – ตวั อย่างวสั ดตุ วั กลางธรรมชาติและวสั ดสุ งั เคราะหท์ ใี ชใ้ นระบบทรคิ คลงิ ฟิลเตอร์ (ก) หนิ
แม่นาํ (ข) Jaeger Tri-Packs ® (ค) Plastic - Cross Flow (ง) Plastic - Vertical Flow
8.5.2 หลกั การทาํ งาน
ถงั ปฏกิ ิรยิ าของระบบทรคิ คลงิ ฟิลเตอรจ์ ะเป็นถงั ทรงกระบอกบรรจดุ ว้ ยตวั กลาง (Medium) ทเี ป็น
ของแขง็ นาํ เสียทผี ่านบาํ บดั ขนั ตน้ แลว้ จะถกู ปลอ่ ยใหไ้ หลผา่ นชนั ตวั กลางตามแรงโนม้ ถว่ ง อากาศจะเขา้ จาก
ช่องว่างระบายอากาศจากดา้ นลา่ งของระบบ จลุ นิ ทรยี จ์ ะเจรญิ บนผวิ ตวั กลางโดยสรา้ งชนั ของเหลวมลี กั ษณะ
เป็นเมือกรอบๆ เซลลช์ ่วยใหเ้ ซลลก์ ารยึดตดิ กับตวั กลางเรยี กฟิลม์ ชวี ภาพ (Biofilm) จลุ ินทรยี จ์ ะเติบโตออกดา้ น

185

เดยี วจากผนงั ของตวั กลาง จลุ ินทรียท์ ผี วิ ของฟิ ลม์ ชีวภาพจะใชอ้ อกซเิ จนทาํ ปฏิกิรยิ ายอ่ ยสลายสารอนิ ทรีย์ โดย
ออกซิเจนและนาํ เสยี จะแพร่ (Diffuse) ผา่ นชนั ฟิลม์ ชวี ภาพสเู่ ซลลจ์ ลุ นิ ทรียเ์ นืองจากมีความต่างของความเขม้ ขน้
ตามทศิ ทางทกี ารแพรเ่ กดิ ขึน (Concentration Gradient) เมอื จลุ ินทรียใ์ ชส้ ารอนิ ทรยี แ์ ละออกซเิ จนไปจะเกดิ
คารบ์ อนไดอกไซดแ์ ละจะแพรผ่ ่านฟิลม์ ชีวภาพออกไปกบั อากาศตามความตา่ งของความเขม้ ขน้ ตามทศิ ทางที
การแพรเ่ กดิ ขึนเชน่ กัน (รูปที -25)

ตาราง –9 เปรียบเทียบลกั ษณะสมบตั ขิ องตวั กลางชนดิ ต่างๆ

ตัวกลาง ขนาด มวลตอ่ หน่วยปรมิ าตร พืนทผี ิวจาํ เพาะ ความพรุน
(นิว) (กก./ลบ.ม.) (ตร.ม./ลบ.ม.) (%)

หนิ แม่นาํ , ขนาดเล็ก 1 – 2.5 1250 – 1440 55 – 70 40 – 50
800 – 995 40 – 164 50 – 60
หินแมน่ าํ , ขนาดใหญ่ 4–5 890 – 1200 180 – 245 40 – 50
800 – 990 164 – 203 50 – 60
ตะกรนั จากเตาเผา, ขนาดเล็ก 2–3 32 – 95 78 – 98 94 – 97
32 – 95 98 – 196 94 – 97
ตะกรนั จากเตาเผา, ขนาดใหญ่ 3–5

ชดุ ประกอบพลาสติก ทัวไป 24 x 24 x 48

ชดุ ประกอบพลาสติก พืนผิวจาํ เพาะสงู 24 x 24 x 48

ทีมา ดดั แปลงจาก Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

รูปที -25 รูปแสดงกระบวนการทีเกดิ ขึนในระบบทรคิ คลิงฟิลเตอร์
186

เมอื ฟิ ลม์ ชวี ภาพหนาขึน จลุ ินทรยี ท์ อี ยถู่ ดั จากผวิ ของฟิลม์ ชีวภาพเขา้ ไป (ประมาณ . – .
มิลลเิ มตร) จะอยใู่ นสภาพทไี ม่มีออกซเิ จนและอาหารเพราะออกซเิ จนและอาหารแพรเ่ ขา้ มาไมถ่ ึงรวมทังถกู ใช้
โดยจุลินทรยี ท์ ีอย่ทู พี นื ผิวไปก่อน ทาํ ใหเ้ ติบโตแบบแอนแอโรบกิ และอาศยั สารอนิ ทรียท์ ีสะสมภายในเซลล์
(Endogenous Metabolism) หรือจากการสลายตวั ของเซลลท์ ีตาย (รูปที -25) จนในทีสดุ อาหารหมดก็จะตาย
ลง เมอื จุลนิ ทรียท์ ีผิวของตวั กลางตายลงแรงยดึ ตดิ ก็จะอ่อนลง เมือแรงทีกระทาํ โดยนาํ เสียต่อฟิ ลม์ ชวี ภาพชนะ
แรงยึดระหวา่ งฟิลม์ ชวี ภาพกบั นาํ ฟิ ลม์ ชวี ภาพจะหลดุ รอ่ นออก (Sloughing) และฟิลม์ ชวี ภาพจะถกู สรา้ งขึนมา
ใหม่แทนทีของเดิมทีหลดุ รอ่ นออกไป สารอนิ ทรียท์ ีละลายในนาํ เสียจะถกู ย่อยสลายดว้ ยกระบวนการทางชวี ภาพ
และสว่ นทแี ขวนลอยอยจู่ ะถกู กรองออกจากนาํ โดยจบั ติดกบั ผวิ ของตวั กลางและฟิลม์ ชวี ภาพ นาํ ทผี ่านระบบจะ
ถกู ส่งเขา้ ถงั ตกตะกอนสดุ ทา้ ยเพอื แยกสลดั จอ์ อกใหไ้ ดน้ าํ ทีสามารถระบายทิงได้

โดยทวั ไป การส่งผา่ นมวลสารเป็นสิงทเี ป็นขอ้ จาํ กดั (Mass Transfer Limited) ประสทิ ธิภาพภาพใน
ระบบนี อตั ราการส่งผา่ นมวลสารขึนอย่กู บั ปัจจยั หลายประการ เชน่ ความเรว็ ของกระแสนาํ และอากาศ ความ
เขม้ ขน้ และพืนทผี ิว เป็นตน้ ซงึ หนา้ ทีหลกั ของตวั กลางกค็ อื เพิมพนื ทผี วิ ใหจ้ ลุ ินทรยี เ์ ติบโตได้ (Specific Surface
Area) นอกจากนยี งั ชว่ ยกระจายกระแสนาํ และอากาศใหส้ มั ผสั กนั ไดม้ ากขึนและสมั ผสั กบั ผวิ ฟิลม์ ชีวภาพอยา่ ง
ทวั ถงึ ดว้ ย ตวั กลางทใี ชใ้ นระบบทรคิ คลิงฟิลเตอรอ์ าจจะเป็นวสั ดธุ รรมชาติ เชน่ เป็นหินหยาบขนาดประมาณ –

เซนติเมตร ซงึ จะมีพืนทผี ิวใหจ้ ลุ ินทรยี เ์ ติบโตไดป้ ระมาณ – ตร.ม.ต่อ ลบ.ม.ของถงั ปฏกิ ิรยิ า และมี
ความพรุนในถงั ปฏกิ ริ ยิ าประมาณ – เปอรเ์ ซนต์ หรอื เป็นวสั ดสุ งั เคราะหเ์ ช่นพลาสติกรูปแบบต่างๆ ทีมี
ความทนทานและออกแบบใหม้ พี ืนทสี าํ หรบั จลุ นิ ทรียเ์ ติบโตไดม้ ากถึง ตร.ม.ตอ่ ลบ.ของถงั ปฏกิ ริ ยิ า และมี
ความพรุนในถงั ปฏกิ ริ ยิ าประมาณมากถงึ เปอรเ์ ซนต์

8.5.3 ประเภทของระบบทริคคลงิ ฟิ ลเตอร์
ระบบทรคิ คลงิ ฟิลเตอร์ สามารถแบ่งตามอตั ราภาระบรรทกุ นาํ (Hydraulic Loading Rate) และอตั รา
ภาระบรรทกุ สารอินทรีย์ (Organic Loading Rate) การหมนุ เวยี นนาํ (Recirculation) ทาํ ใหร้ ะบบสามารถรบั
อตั ราภาระบรรทกุ สารอนิ ทรียท์ สี งู ขึน (ตาราง –10)
1) ระบบทรคิ คลิงฟิลเตอรแ์ บบอตั ราตาํ (Low Rate Filter) เป็นระบบทีมขี นาดเล็ก และมีวสั ดุ
ตวั กลางเป็นหิน ระบบนีไม่มกี ารหมนุ เวยี นนาํ ในการบาํ บดั นาํ เสยี ชมุ ชนระบบนีมกั มปี ระสิทธิภาพไม่ตาํ กว่ารอ้ ย
ละ และจะมไี นทรฟิ ิเคชนั เกดิ ขึนไดใ้ นระดบั สงู นาํ ทไี ดจ้ งึ มีไนเตรทมาก ปัญหาทีสาํ คญั ของระบบนีคือ เรือง
กลินและแมลงตา่ งๆ ซงึ เป็นปัญหาหลกั ทีทาํ ใหร้ ะบบนีไมเ่ ป็นทีนยิ มในประเทศไทย
2) ระบบทรคิ คลิงฟิลเตอรแ์ บบอตั ราปานกลาง (Intermediate Rate Filter) เป็นระบบทีมขี นาด
เล็ก และมีวสั ดตุ วั กลางเป็นหิน คลา้ ยกบั ระบบอตั ราตาํ แตอ่ าจจะมกี ารหมนุ เวยี นนาํ การหมนุ เวยี นนาํ และภาระ
สารอนิ ทรียจ์ ะมคี วามสมั พนั ธก์ นั โดยขึนอย่กู บั ความเขม้ ขน้ ของนาํ เสีย จะมีไนทรฟิ ิเคชนั เกิดขึนไดบ้ า้ ง
3) ระบบทรคิ คลงิ ฟิลเตอรแ์ บบอตั ราสงู (High Rate Filter) ระบบนสี ามารถทาํ งานโดยมรี ะดบั
ของภาระปรมิ าณนาํ และภาระสารอนิ ทรีย์ เป็นอิสระตอ่ กนั ดว้ ยการปรบั อตั ราการหมนุ เวยี นนาํ การใชภ้ าระ
สารอนิ ทรียส์ งู ตอ้ งใชค้ วบค่กู บั ปรมิ าณนาํ สงู โดยเฉพาะในกรณีทีมหี ินเป็นวสั ดตุ วั กลางและมภี าระอินทรียส์ งู
จลุ นิ ทรยี จ์ ะสามารถเจริญเติบโตไดด้ ีทาํ ใหฟ้ ิลม์ ชวี ภาพจบั ตวั กนั หนามากบนหนิ การเพิมภาระปรมิ าณนาํ จะทาํ
ใหแ้ ผ่นฟิลม์ บางลง เป็นการปอ้ งกนั การอดุ ตนั ของฟิลเตอร์ ในกรณีทีตอ้ งการบาํ บดั นาํ เสยี เบืองตน้ ใหก้ บั ระบบเอ
เอสอาจใชฟ้ ิลเตอรแ์ บบอตั ราสงู ทีมีวสั ดตุ วั กลางเป็นพลาสติก ระบบนีหากไดร้ บั การออกแบบอยา่ งเหมาะสมและ
ถกู ตอ้ งจะสามารถผลติ นาํ ทิงทีมคี ณุ สมบตั สิ งู ไดโ้ ดยใชป้ รมิ าตรนอ้ ยกว่าฟิลเตอรแ์ บบอตั ราตาํ และจะไม่เกิด

187

ปัญหาเรือง กลิน แมลง เพราะไข่และตวั ออ่ นจะถกู ชะออกตลอดเวลา และการเกดิ ไนตรฟิ ิเคชนั ระบบทรคิ คลิง
ฟิลเตอรแ์ บบอตั ราสงู จะรบั ภาระบโี อดไี ดส้ งู กวา่ อตั ราตาํ ประมาณ - เทา่ การหมนุ เวยี นทาํ ใหฟ้ ิลเตอรไ์ ดร้ บั
อตั ราไหลสงู กวา่ แบบอตั ราตาํ ประมาณ เทา่ ฟิลเตอรแ์ บบนีจะมีความสงู เพียง . – . เมตรและมอี ตั ราการ
หมนุ เวยี นนาํ ประมาณ - % ขอ้ ทีควรระวงั คือ จะมกี ารหลดุ ของเมอื กทีหนาเกินไป ทาํ ใหน้ าํ ทิงมขี องแขง็
แขวนลอยสงู

4) ระบบทรคิ คลิงฟิลเตอรอ์ ตั ราสงู พเิ เศษ (Super – Rate Filter) คลา้ ยระบบทรคิ คลงิ ฟิลเตอร์
แบบอตั ราสงู แต่ใชต้ วั กลางพลาสติก มีความลกึ ไดม้ ากกวา่ เมตร สามารถรบั ภาระบรรทกุ สารอนิ ทรยี ไ์ ดส้ งู
กวา่ แบบอนื ๆ

5) ระบบทรคิ คลงิ ฟิลเตอรอ์ ตั ราสงู แบบหยาบ (Roughing Filter) ทถี กู เรยี กวา่ Roughing Filter
เนอื งจากมีหนา้ ทกี าํ จดั สารอินทรยี บ์ างสว่ นเทา่ นนั ในทางปฏบิ ตั จิ ะใชเ้ ป็นระบบขนั ตน้ ก่อนบอ่ เติมอากาศของ
ระบบเอเอส

ตาราง -10 ขอ้ มลู ของระบบทรคิ คลิงฟิลเตอรป์ ระเภทตา่ งๆ

อัตราตาํ อัตราปาน อตั ราสงู อัตราสงู อัตราสงู แบบ
กลาง พเิ ศษ หยาบ
หิน พลาสติก
ชนดิ ตวั กลาง หนิ หนิ 10 – 40 10 – 75 หินหรอื พลาสติก
40 – 200 1
อตั ราภาระบรรทุกนาํ เฉลีย, 1–41 4 – 10 1 0.4 – 2.4

ลบ.ม.ตอ่ ตร.ม. ต่อ วนั 1.8 – 2.4

อตั ราภาระบรรทกุ สารอนิ ทรยี ์ , 0.07 – 0.22 0.22 – 0.48 1:1 – 2:1 0.6 – 3.2 มากกว่า .

กก.ตอ่ ลบ.ม. ต่อ วนั ตอ่ เนอื ง
ตอ่ เนอื ง
ความลึกรวมของถงั ปฏิกริ ยิ า 1.8 – 2.4 1.8 – 2.4 3.0 – 12.2 0.9 – 6
ไมเ่ กดิ
ในอนกุ รม, ม. 50 – 90
นอ้ ย
สดั ส่วนการหมนุ เวียนนาํ 0 0 - 1:1 6 – 10 1:1 – 2:1 0 – 2:1

(Recirculation Ratio)

การหลดุ รอ่ น เกิดเป็นระยะ เกดิ เป็นระยะ ตอ่ เนอื ง ตอ่ เนอื ง
ตอ่ เนอื ง ต่อเนอื ง
ช่วงการโปรยนาํ เป็นช่วงๆ เป็นช่วงๆ

(Dosing Interval)

การเกิดปฏิกริ ิยาไนตรฟิ ิเคชนั เกิดสมบรู ณ์ เกดิ บางส่วน ไมเ่ กดิ ไม่เกดิ
60 – 90 40 – 70
การกาํ จดั บีโอด,ี % 80 – 90 50 – 80 นอ้ ย
นอ้ ย 10 – 20
แมลงรบกวน มาก แลว้ แต่กรณี 6 – 10

พลงั งาน, 2-4 2–8

กิโลวตต์ ต่อ ลบ.ม.

รวมอตั ราภาระบรรทกุ ของนาํ ทีหมนุ เวียนกลบั
2 ไม่นบั รวมภาระบรรทกุ สารอินทรยี จ์ ากนาํ ทีหมนุ เวียนกลบั

สดั ส่วนของนาํ ทีหมนุ เวยี นกลบั ต่อนาํ เขา้

ทีมา ดดั แปลงจาก Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

188

ตวั อยา่ งรูปแบบของการใชร้ ะบบทรคิ คลงิ ฟิลเตอรใ์ นระบบบาํ บดั นาํ เสียแสดงในรูปที - ซงึ จะ
ประกอบไปดว้ ยตวั อยา่ งของระบบบาํ บดั นาํ เสียทมี ที รคิ คลิงฟิ ลเตอรแ์ บบอตั ราสงู ขนั เดียว (Single Stage) และ
สองขนั (Two Stage)

(ก)

(ข)

(ค)

(ง)
รูปที - ตวั อยา่ งระบบบาํ บดั นาํ เสียทีมที รคิ คลงิ ฟิ ลเตอรแ์ บบขนั เดียว (ก) และ (ข) และแบบสองขนั
(ค) และ (ง)
ทมี า ดดั แปลงจาก Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

189

การคาํ นวณทใี ชส้ าํ หรบั ระบบทรคิ คลิงฟิลเตอรท์ โี ดยทวั ไปมีหลายรูปแบบ ในทีนจี ะแสดงเฉพาะแบบที
เสนอโดย Eckenfelder ดงั แสดงไวใ้ น Metcalf & Eddy, Inc. ( ) ดงั นี

S  ekD / Ln (8–31)
Si

โดย Si = ความเขม้ ขน้ ของบโี อดี ในนาํ ทีเขา้ สรู่ ะบบ, มิลลกิ รมั ต่อลิตร
S = ความเขม้ ขน้ ของบโี อดีในนาํ ทีออกจากระบบ, มิลลิกรมั ต่อลติ ร
D = ความลกึ ของตวั กลาง, เมตร
L = อตั ราภาระบรรทกุ ของนาํ , ลบ.ม. ตอ่ ตร.ม. ต่อ นาที
k = คา่ คงทีอตั ราการสลายตวั ของบโี อดี ขึนกบั ชนดิ ของนาํ เสยี และตวั กลาง, ตอ่ นาที
n = ค่าสมั ประสิทธิทขี ึนกบั ลกั ษณะสมบตั ิของตวั กลาง

คา่ คา่ คงทอี ตั ราการสลายตวั ของบีโอดี (k) อย่ใู นช่วง . – . ซงึ คา่ เฉลียสาํ หรบั นาํ เสียชมุ ชนและ
ตวั กลางพลาสตกิ คือ . ที องศาเซลเซยี ส การปรบั คา่ ทีอณุ หภมู อิ นื ๆ จะใชส้ มการ ( – ) ทีแสดงไวแ้ ลว้

โดยใชค้ า่  = . ส่วนคา่ คา่ สมั ประสิทธิ n สาํ หรบั ตวั กลางพลาสติกจะมคี า่ เป็น .
ในกรณีทีมกี ารเวยี นนาํ กลบั (Recirculation) จะใชค้ วามสมั พนั ธด์ งั นี

S ekD / Ln (8–32)
Sa  (1  R)  RekD / Ln

โดย Sa = ความเขม้ ขน้ ของบีโอดี ในนาํ ทีเขา้ ส่รู ะบบผสมกบั นาํ ทีวนกลบั , มลิ ลกิ รมั ตอ่ ลติ ร
ซงึ คาํ นวณจาก

Sa  Si  RS (8–33)
1 R

โดย R = สดั สว่ นของนาํ ทีหมนุ เวียนกลบั ตอ่ นาํ เขา้

ตวั อยา่ ง - ระบบทริคคลงิ ฟิลเตอรบ์ รรจดุ ว้ ยตวั กลางพลาสติกถกู ใชเ้ ป็นระบบบาํ บดั ขนั ทสี องสาํ หรบั นาํ เสยี

ชมุ ชน ปริมาณนาํ ทเี ขา้ ส่ทู ริคคลงิ ฟิลเตอรค์ ือ , ลบ.ม. ตอ่ วนั มคี า่ บีโอดเี ป็น มก.ตอ่ ลิตร ขอ้ มลู จากระบบนาํ

รอ่ งสาํ หรบั ระบบที องศาเซลเซียส ไดค้ ่า k= . ตอ่ นาที และค่า n สาํ หรบั ตวั กลางพลาสตกิ จะมีค่าเป็น . ระบบ

นีจะใชท้ ริคคลิงฟิลเตอรส์ องหน่วนตอ่ ขนานกัน โดยใหต้ วั กลางมคี วามลกึ เมตร และสดั สว่ นของนาํ ทีหมนุ เวียนกลบั ต่อ

นาํ เขา้ เป็น :1 ใหค้ าํ นวณขนาดของแตล่ ะหนว่ ยเพอื ทีจะบาํ บดั นาํ เสยี จนไดค้ า่ บโี อดเี ป็น มก.ตอ่ ลิตร อณุ หภมู ิตาํ สดุ

ของระบบจะมีค่าเป็น องศาเซลเซียส

วธิ ที าํ . คาํ นวณค่า Saจากสมการ ( –33)

Sa  200  2(20) = มก.ต่อลติ ร
1 2

190

. คาํ นวณอตั ราภาระบรรทกุ ของนาํ จากสมการ ( –32)

20 = e0.055 x3/ L0.5
80 (1  2)  2e0.055x3/ L0.5

0.25(1 2) = e0.165/ L0.5  0.25(2)e0.165/ L0.5

0.5 = e0.165 / L0.5
0.693 =
0.165 / L 0.5
L= 0.057 ลบ.ม. ตอ่ ตร.ม. ต่อ นาที

3. คาํ นวณพืนทผี วิ

ปริมาณนาํ ทเี ขา้ ส่ทู รคิ คลิงฟิลเตอร์ , ลบ.ม. ตอ่ วนั = , ลบ.ม. ตอ่ วนั ( วนั / นาท)ี

= . ลบ.ม. ตอ่ นาที
พืนที = . ลบ.ม. ตอ่ นาที / . ลบ.ม. ตอ่ ตร.ม. ต่อ นาที
= . ตร.ม.

แต่ละหน่วยใชพ้ ืนที = ( . ตร.ม.)/ = . ตร.ม.
ถา้ เป็นถงั วงกลม จะมีเสน้ ผา่ นศนู ยก์ ลางของแต่ละถงั = [(4x . ตร.ม.)/3.1416]0.5= 8.83.ม.

ดงั นันเส้นผา่ นศนู ยก์ ลางของแต่ละถังเป็ น 8.9 เมตร

8.6 ระบบแผ่นหมุนชวี ภาพ

แผ่นหมนุ ชวี ภาพ หรือระบบอารบ์ ีซี (Rotating Biological Contactor หรือ RBC) มหี ลกั การคลา้ ยกบั
ระบบทรคิ คลงิ ฟิลเตอร์ คือเพมิ คา่ ระยะเวลากกั เกบ็ ของมวลชีวภาพในระบบ โดยการเลียงแบคทีเรยี ใหเ้ กาะเป็น
ฟิลม์ ชีวภาพมลี กั ษณะเป็นเมือกกรอบตวั กลาง แตใ่ นระบบอารบ์ ซี ฟี ิลม์ ชีวภาพจะไม่อย่นู ิงเหมอื นในระบบทรคิ
คลิงฟิลเตอร์ (รูปที – 27) นาํ ทงิ จะถกู ระบายเขา้ ถงั รูปครงึ ทรงกระบอก ตวั กลางทีใหเ้ มอื กแบคทเี รยี เกาะเป็น
โครงสรา้ งพลาสตกิ เป็นทรงกระบอก ขนาดเสน้ ผา่ ศนู ยก์ ลางประมาณ . เมตร และมพี ืนทผี วิ ประมาณ , –

, ตารางเมตร ทรงกระบอกจะอยบู่ นเพลากลางจดุ ศนู ยก์ ลาง จาํ นวนหน่วยของโครงสรา้ งทีใชข้ ึนอย่กู บั
ปรมิ าณ บโี อดีทจี ะกาํ จดั เพลาจะวางตามยาวและยดึ อย่บู นขอบหวั ถงั และปลายถงั และจะถกู หมนุ ดว้ ย

191

เครืองมอื กลหรือระบบอากาศ ทาํ ใหโ้ ครงสรา้ งพลาสตกิ ขึนมาสมั ผสั กบั อากาศในขณะทีอีกสว่ นหนึงจ่มุ อยใู่ นนาํ
ทงิ ระบบโดยทวั ไปประมาณ – 40 % ของโครงสรา้ งจะจ่มุ อย่ใู นนาํ เสีย อย่างไรก็ตาม ไดม้ ีการใชร้ ะบบที –
90 % ของโครงสรา้ งจ่มุ อยใู่ นนาํ เสยี เพือลดภาระนาํ หนกั กดทีเพลาซึงมกั จะเป็นระบบทีมกี ารเตมิ อากาศและใช้
อากาศทีเตมิ เพือหมนุ โครงสรา้ งพลาสตกิ เมือจมุ่ อยใู่ นนาํ ทงิ นาํ อาจจะไหลขนานหรือตงั ฉากกบั แกนหมนุ กไ็ ด้
(รูปที – ) แบคทีเรยี จะดดู ซมึ สารอนิ ทรยี ใ์ นนาํ ทงิ และจะทาํ ลายเมือไดร้ บั ออกซิเจนจากอากาศ เมอื กแบคทเี รีย
จะหนาประมาณ – มม. บางส่วนทีตายจะหลดุ รอ่ นไปกบั นาํ ทงิ ทไี หลออกจากถงั ผา่ นเขา้ ถงั ตกตะกอนเพือ
แยกตะกอนออกไปกาํ จดั เชน่ เดียวกนั ในระบบทรคิ คลิงฟิลเตอร์ ปัญหาการทาํ งานระบบอารบ์ ซี ไี ดแ้ ก่ เพลา แกน
หมนุ และแบรงิ เสยี หาย ตวั กลางแตกเสยี หายและกลินเหม็น

(ก) (ข)

(ค) (ง)

รูปที - ตวั อยา่ งระบบอารบ์ ีซี (ก) ระบบอารบ์ ซี ีทวั ไปทมี หี วั เป่าใหอ้ ากาศเป็นระบบเสรมิ

(ข) อารบ์ ซี ีแบบจมใตน้ าํ ทีตดิ ตงั กระเปาะดกั อากาศทีมหี วั เป่ าใหอ้ ากาศเพือใหอ้ ากาศและเพือหมนุ ชดุ

ตวั กลาง (ค) รูปแบบตวั กลางของระบบอารบ์ ซี ี และ (ง) แสดงระบบอารบ์ ีซีในโรงปิด
ทมี า ดดั แปลงจาก Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

โดยทวั ไป ระบบอารบ์ ีซีจะออกแบบใหม้ หี ลายขนั ตอน (Stage) (รูปที – ) ประมาณไมเ่ กิน ขนั ตอน
ประสทิ ธิภาพในการกาํ จดั ของระบบจะขึนอยกู่ บั คา่ ระยะเวลากกั เกบ็ นาํ ในระบบ อตั ราภาระแบกรบั ปรมิ าณบีโอ

192

ดีตอ่ หน่วยพืนที (Area Loading) อตั ราภาระแบกรบั ปรมิ าณบีโอดีตอ่ หนว่ ยปรมิ าตร (Volumetric Loading)
ความเรว็ ในการหมนุ คณุ ลกั ษณะของนาํ ทงิ และอณุ หภมู ขิ องนาํ ทิง ขอ้ มลู ในการออกแบบระบบอารบ์ ซี แี สดงใน
ตาราง –11

(ก)
(ข)

(ค)

รูปที - ตวั อยา่ งระบบอารบ์ ซี ี (ก) แบบไหลขนานกบั เพลา (ข) แบบไหลตงั ฉากกบั เพลา

และ (ค)ระบบไหลเตมิ นาํ เสยี แบบ Step Feed

ทมี า ดดั แปลงจาก Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

193

ตาราง –11 ขอ้ มูลของระบบอารบ์ ซี ี

ระดับการบาํ บัดทตี อ้ งการ

ตัวแปร หน่วย กาํ จัดบโี อดี กาํ จดั บีโอดี ไนตริฟิเคชนั แยก
0.08 – 0.16
และเกิดไนตรฟิ ิเคชนั จากการกาํ จดั บโี อดี

อตั ราภาระ ลบ.ม.ต่อ ตร.ม. ตอ่ วนั 0.03 – 0.08 0.04 – 0.10

บรรทกุ นาํ

อตั ราภาระ กรมั BOD ต่อ ตร.ม. 8 – 20 5 – 16 1–2

บรรทกุ ตอ่ วนั

สารอินทรยี ์

อตั ราภาระ กรมั BOD ต่อ ตร.ม. 24 – 30 24 – 30 –

บรรทกุ ต่อ วนั

สารอินทรียส์ งู สดุ

สาํ หรบั ขนั ที

ของระบบอารบ์ ซี ี

อตั ราภาระ กรมั แอมโมเนยี – 0.75 – 1.5 –

บรรทกุ ไนโตรเจน ต่อ ตร.ม. ตอ่ 0.7 – 1.5 1.5 – 4 1.2 – 3
15 – 30 7 – 15 7 – 15
แอมโมเนีย วนั นอ้ ยกว่า 1–2
–
ระยะเวลากกั เก็บ ชวั โมง

นาํ

บโี อดีในนาํ ทงิ มก.ต่อลติ ร

แอมโมเนีย มก.ต่อลติ ร

ไนโตรเจนในนาํ

ทิง

ทีมา ดดั แปลงจาก Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

8.7 ระบบบาํ บดั นาํ เสียดว้ ยกระบวนการทางชีวภาพแบบแอน็อกซิก

กระบวนการแอน็อกซกิ (Anoxic) หมายถงึ การทจี ลุ ชพี ใชไ้ นเตรต (NO3–) เป็นตวั รบั อิเลกตรอนในการ
ออกซิไดซส์ ารอินทรยี ์ ในภาวะทไี ม่มีออกซเิ จน ซงึ จะทาํ ใหเ้ กิดปฏกิ ริ ยิ า Denitrification ทาํ ใหไ้ นเตรตถกู เปลียน
ดว้ ยกระบวนการทางชวี ภาพเป็นก๊าซไนโตรเจน (N2) และถกู กาํ จดั ออกจากนาํ มกั ใชร้ ว่ มกบั กระบวนการบาํ บดั
นาํ เสียทางชวี ภาพเพือกาํ จดั ธาตอุ าหารทีมไี นโตรเจนเป็นองคป์ ระกอบออกจากนาํ (Biological Nutrient
Removal) ปรมิ าณออกซเิ จนละลายเป็นตวั แปรสาํ คญั ถา้ มอี อกซเิ จนละลาย เอนไซมท์ ีจาํ เป็นในกระบวนการ
ทางชวี เคมสี าํ หรบั Denitrification จะไม่ทาํ งาน ไดม้ ีการพบวา่ ไนโตรเจนมกี ารสญู เสยี ออกจากระบบเอเอส
ทวั ไป เช่น ระบบควู นเวยี นซงึ มรี ะยะเวลากกั เก็บนาํ นาน ซงึ อาจจะอธิบายไดด้ ว้ ยกลไกสองประการคอื นาํ เสยี ที
อยหู่ ่างจากเครืองเตมิ อากาศอาจจะอย่ใู นสภาวะแอน็อกซกิ และฟลอ็ กของแอกทเิ วเตด็ สลดั จอ์ าจจะมบี รเิ วณที
เป็นทงั แอโรบกิ และแอน็อกซิก ดงั แสดงในรูป – ซงึ ไนเตรทจะถกู ผลิตในบรเิ วณแอโรบกิ ดา้ นนอกของฟล็อก
ซงึ ออกซเิ จนแพรผ่ ่านถงึ จากนนั ไนเตรทจงึ ถกู เปลียนใหเ้ ป็นก๊าซไนโตรเจนภายในบรเิ วณทีเป็นแอนอ็ กซกิ

194

กระบวนการ Anoxic Denitrification อาจจะแบ่งไดเ้ ป็นระบบเติบโตแขวนลอยและเตบิ โตเกาะติด
ระบบเตบิ โตแขวนลอยมกั จะใชถ้ งั ปฏกิ ิรยิ าแบบไหลตามกนั ตอ่ จากกระบวนการ Nitrification ในกรณีนี
เนอื งจากแบคทเี รยี ในกระบวนการ Denitrification ตอ้ งการคารบ์ อนอนิ ทรยี ส์ าํ หรบั สรา้ งเซลลใ์ หม่ ซงึ นาํ ออก

จากกระบวนการ Nitrification มกั จะมีปรมิ าณคารบ์ อนอนิ ทรียต์ าํ จึงอาจจะตอ้ งมีการเติมคารบ์ อนอนิ ทรีย์ เช่น
เมทานอล เขา้ ไปในระบบ ในบางกระบวนการอาจใชน้ าํ เสียหรือเซลลจ์ ลุ ชีพเองเป็นแหล่งคารบ์ อนอินทรีย์ ในบาง
กรณีอาจใชน้ าํ เสียอตุ สาหกรรมทมี คี ารบ์ อนอนิ ทรยี ส์ งู แต่มปี ริมาณธาตอุ าหารตาํ เป็นแหลง่ คารบ์ อนอินทรยี ไ์ ด้

ก๊าซไนโตรเจนทีเกดิ ขึนอาจจะทาํ ใหส้ ลดั จไ์ มจ่ มตวั จงึ อาจจะตอ้ งมกี ระบวนการหนว่ ยเพือกาํ จดั ไนโตรเจนกอ่ น
ถงั ตกตะกอน สาํ หรบั กระบวนการ Anoxic Denitrification ในระบบเตบิ โตเกาะตดิ มกั จะเกิดในถงั ปฏกิ ิรยิ า
ทรงกระบอกทีมตี วั กลางซงึ อาจจะเป็นวสั ดสุ งั เคราะหห์ รือวสั ดธุ รรมชาติกไ็ ด้ อาจจะตอ้ งมกี ารลา้ งยอ้ น
(Backwash) ดว้ ยนาํ หรอื อากาศเป็นครงั คราวเพือป้องกนั การอดุ ตนั โดยปกติจะตอ้ งมกี ารเตมิ คารบ์ อนอินทรีย์

เพมิ เตมิ

รูปที - ฟล็อกของแอกทเิ วเต็ดสลดั จใ์ นนาํ เสยี ทีประกอบดว้ ยบรเิ วณ แอโรบิกและแอน็อก

ซกิ และปฏิกิรยิ า Nitrification/Denitrification ทเี กดิ ในฟล็อก

สาํ หรบั ฟอสฟอรสั นนั จลุ ชีพจะสะสมฟอสฟอรสั ในเซลลใ์ นสภาวะทีมอี อกซเิ จน แต่จะปลดปลอ่ ย
ฟอสฟอรสั จากเซลลใ์ นสภาวะแอนอ็ กซิก ดงั นนั การกาํ จดั ฟอสฟอรสั ดว้ ยกระบวนการบาํ บดั นาํ เสียทางชวี ภาพ
อาจทาํ ไดด้ ว้ ยการจดั ลาํ ดบั ระหวา่ งกระบวนการทีสภาวะแอโรบิกและแอน็อกซกิ ทีเหมาะสม

ตวั อยา่ งของระบบบาํ บดั ทางชวี ภาพสาํ หรบั กาํ จดั ธาตอุ าหารทีมกี ระบวนการ Denitrification แสดงใน
รูปที – (ก) และ (ข)

195

(ก)

(ข)

รูปที - ตวั อยา่ งระบบบาํ บดั ทางชวี ภาพสาํ หรบั กาํ จดั ธาตอุ าหารทีมีกระบวนการ

Denitrification (ก) ระบบเอเอส ทีมีกระบวนการ Nitrification/Denitrification ทใี ชเ้ มทานอลเป็นแหลง่
คารบ์ อนอินทรีย์ (ข) ระบบบาํ บดั ทางชวี ภาพสาํ หรบั กาํ จดั ฟอสฟอรสั และไนโตรเจนตามดว้ ยระบบ

กรองและระบบฆ่าเชือโรค

ในระบบทีมีระยะเวลากกั เก็บจลุ ชพี นาน เชน่ ระบบคูวนเวยี น อาจใชก้ ารเติมอากาศเป็นช่วง
(Intermittent Aeration) เพือใหเ้ กิดกระบวนการ Nitrification และ Denitrification ในถงั ปฏกิ ิรยิ าเดียวกนั ดงั
แสดงในรูปที –31 (ก) และ (ข) ซงึ แสดงการทาํ งานของระบบทจี ดลขิ สิทธิทะเบยี นการคา้ ไวเ้ รยี กว่า Nitrox™
ระบบดงั กล่าวจะมีระยะเวลากกั เกบ็ จลุ ชพี อยใู่ นชว่ ง – วนั และมีระยะเวลากกั เกบ็ นาํ มากกว่า ชม.
ในช่วงทีดาํ เนนิ ระบบเป็นแอนอ็ กซิก (รูปที –31 ข) จะไมม่ ีการเตมิ อากาศแตจ่ ะมกี ารกวนผสมดว้ ยเครืองกวน
ใตน้ าํ ทาํ ใหม้ ลี กั ษณะเป็นถงั ปฏกิ ิรยิ าแบบกวนผสมสมบรู ณ์ ระหวา่ งนีถงั ปฏิกิรยิ าจะอย่ใู นสภาพแอน็อกซกิ และ
จะเกดิ กระบวนการ Denitrification ในถงั ปฏิกิริยาโดยทไี นเตรทจะถกู ใชแ้ ทนออกซเิ จนในการออกซิไดซบ์ โี อดใี น
นาํ เสีย

ในชว่ งทีเป็นแอน็อกซิก (หลงั จากทีไม่มีการเตมิ อากาศ) ปรมิ าณออกซเิ จนละลายและไนเตรทจะลดลง
(รูปที –31 ค) ช่วงเวลาทใี ชใ้ นการเดนิ ระบบในขนั แอโรบิกและแอน็อกซกิ มคี วามสาํ คญั ตอ่ ประสทิ ธิภาพของ
ระบบ ซงึ อาจจะมกี ารปรบั ระยะเวลาของแต่ละขนั เพอื ใหไ้ ดป้ ระสทิ ธิภาพทีดที ีสดุ สาํ หรบั ระบบ Nitrox™
ดงั กลา่ ว จะใชศ้ กั ยอ์ อกซเิ ดชนั -รดี กั ชนั (Oxidation – Reduction Potential, ORP) ในการควบคมุ ชว่ งแอโรบกิ
และแอนอ็ กซิก ลกั ษณะการเปลียนแปลงของคา่ ORP ในชว่ งเตมิ และไมเ่ ตมิ อากาศแสดงไวใ้ นรูปที –31 ค จะ

196

เห็นวา่ เมอื ปรมิ าณออกซิเจนละลายลดลง คา่ ORP จะคอ่ ยๆ ลดลง และเมือไนเตรท (NO3–) ลดลง การลดลงของ
ค่า ORP จะเป็นไปอยา่ งรวดเรว็ ซงึ อตั ราการลดลงของคา่ ORP สามารถคาํ นวณไดจ้ ากความชนั ของเสน้ กราฟ
ซงึ ระบบ Nitrox™ จะมกี ารตงั โปรแกรมอตั โนมตั ใิ หม้ ีการเปิดเครอื งเตมิ อากาศขึนกบั อตั ราการเปลียนแปลงของ
ค่า ORP

(ก) (ข)

(ค)
รูปที -31 การทาํ งานของระบบ Nitrox™ แบบควู นเวียนทีมกี ารเติมอากาศเป็นชว่ ง (ก) แอโร
บิก (ข) แอนอ็ กซิก (ค) การเปลียนแปลงออกซเิ จนละลาย ORP ไนเตรทและแอมโมเนีย

ทีมา ดดั แปลงจาก Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

ในระยะแอนอ็ กซกิ นีถงั ปฏิกริ ยิ าของระบบ Nitrox™ จะทาํ หนา้ ทีคลา้ ยเป็นหนว่ ยเลือกแอน็อกซกิ
แบคทเี รีย (Anoxic Selector) ทมี ีในระบบทีแสดงไวใ้ นรูปที – ซงึ แสดงระบบทีมหี น่วยเลอื กแอน็อกซิก
แบคทเี รยี อยกู่ ่อนหนา้ ถงั ปฏกิ ริ ยิ าทีมกี ารเตมิ อากาศต่อเนือง โดยบีโอดที ีเขา้ มาอย่างตอ่ เนืองกบั นาํ เสียทมี ี
ออกซเิ จนละลายอยนู่ อ้ ยและนาํ ทวี นกลบั ทีมไี นเตรทอยสู่ งู (ในถงั ปฏิกริ ิยาเกดิ กระบวนการ Nitrification) ทเี ขา้ สู่
หนว่ ยเลือกแอนอ็ กซกิ แบคทีเรยี จะผลกั ดนั ใหเ้ กดิ ปฏกิ ริ ยิ า Denitrification

197

รูปที - ระบบเอเอสทมี หี นว่ ยเลือกแอนอ็ กซกิ แบคทีเรยี อยกู่ อ่ นหนา้ ถงั ปฏกิ ริ ยิ า

8.8 ระบบบาํ บัดนาํ เสยี ดว้ ยกระบวนการทางชีวภาพทใี ช้ออกซเิ จนแบบผสม

เพอื ใหเ้ กิดประสทิ ธิภาพในการบาํ บดั สงู สดุ ระบบบาํ บดั นาํ เสียทางชวี ภาพแบบใชอ้ อกซเิ จนอาจจะถกู
นาํ มาใชง้ านในระบบเดยี วกนั เพอื ใชข้ อ้ ดใี นแงเ่ สถยี รภาพในการรบั สภาะวะช็อก (Shock Load) ของระบบฟิลม์
ชวี ภาพ และใชข้ อ้ ดใี นดา้ นประสทิ ฑภิ าพจากระบบตะกอนแขวนลอย ขอ้ มลู ของตวั อยา่ งระบบแบบรวมแสดงใน
ตาราง – และมรี ูปแบบแสดงในรูปที – 33

ตาราง –12 ขอ้ มูลของระบบบาํ บดั แบบใชอ้ อกซเิ จนแบบผสม

ภาระของ บอ่ เติมอากาศ

ทรคิ คลิง C F/M MLSS
(วนั )
ระบบผสม ฟิ ลเตอร์ (กก.BOD5 ตอ่ กก. (มก. ต่อ ลติ ร)
(ค่าทวั ไป) – MLVSS ตอ่ วนั )
0.5 – 2.0
(กก.BOD5 ตอ่
ลบ.ม. ตอ่ วนั ) 2–5
2–5
Activated Biofiloter ตาํ 4–8 – 1,500 – 4,000
– 1,000 – 3,000
(นอ้ ยกว่า . ) 0.5 – 1.2 1,500 – 3,000
0. 5 – 1.2 1,500 – 4,000
Trickling Filter/Solids-contact ตาํ 0.2 – 0.5 1,500 – 4,000

(นอ้ ยกว่า . )

Roughing Filter/Activated Sludge สงู

(มากกว่า . )

Biofilter/Activated Sludge สงู

(มากกว่า . )

Trickling Filter/ Activated Sludge สงู

(มากกว่า . )

ทีมา ดดั แปลงจาก Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

198

P = เครอื งสบู นาํ
(ก)

(ข)

(ค)

(ง)
รูปที - 3 ตวั อยา่ งระบบบาํ บดั นาํ เสียทใี ชอ้ อกซเิ จนแบบผสม (ก) Activated Biofiloter (ข)
Trickling Filter/Solids-contact และ Roughing Filter/Activated Sludge (ค) Biofilter/Activated
Sludge และ (ง) Trickling Filter/ Activated Sludge ตอ่ อนกุ รมกนั
ทมี า ดดั แปลงจาก Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

199

คาํ ถามทา้ ยบท

1. อธิบายหลกั การของระบบแอกทเิ วเตด็ สลดั จห์ รอื เอเอสวา่ เป็นอยา่ งไร เหมาะทจี ะนาํ ไปใชใ้ นสถานการณใ์ ด
ประกอบดว้ ยหนว่ ยบาํ บดั อะไรบา้ ง สารอนิ ทรียใ์ นรูปบีโอดถี กู กาํ จดั อยา่ งไร และเพราะเหตใุ ดจงึ ตอ้ งมกี าร
นาํ ตะกอนสลดั จช์ ีวภาพกลบั เขา้ มาในถงั เติมอากาศ

2. ระบพุ ารามเิ ตอรส์ าํ คญั ทีใชใ้ นการออกแบบระบบเอเอส พรอ้ มทงั ระบวุ า่ พารามเิ ตอรแ์ ต่ละตวั ใชใ้ นการ
ควบคมุ ระบบอยา่ งไร

3. จากขอ้ มลู ของระบบเอเอสในรูปแบบตา่ งๆ ถา้ เปรียบเทยี บต่อหน่วยของปรมิ าณนาํ ทบี าํ บดั ระบวุ ่าระบบเอ
เอสแบบใดสินเปลอื งค่าใชจ้ า่ ยในการเกดิ ระบบมากทีสดุ เพราะเหตใุ ด

4. ในกรณีทีมรี ะยะเวลาเกบ็ กกั นาํ เท่ากนั เปรียบเทียบขอ้ ดีและขอ้ เสียของระบบเอเอสทีใชถ้ งั เตมิ อากาศแบบ
กวนสมบรู ณแ์ ละแบบไหลตามกนั

5. ระบบเอเอสระบบหนึงถกู ออกแบบสาํ หรบั การบาํ บดั นาํ เสยี ชมุ ชนทีมนี าํ เสยี ปรมิ าณ , ลบ.ม. ตอ่ วนั
หลงั จากนาํ เสยี ผา่ นถังตกตะกอนขนั แรกจะมคี า่ บีโอดเี ป็น มก.ลิตร และนาํ เสยี ทอี อกจากระบบจะตอ้ ง
มีค่าบีโอดีไมเ่ กิน มก.ลติ ร ระบบนีถกู กาํ หนดใหใ้ ชถ้ งั ปฏกิ ริ ยิ าแบบไหลตามกนั เนอื งจากไม่มีขอ้ มลู
จลนศาสตรจ์ ากระบบนาํ รอ่ ง ใหใ้ ชค้ า่ จลนศาสตรจ์ ากตาราง - กาํ หนดใหค้ วามเขม้ ขน้ เฉลยี ของมวล
ชวี ภาพในถงั ปฏิกริ ยิ าและในสลดั จท์ ีระบายออกจากถงั ตกตะกอนขนั สองมีคา่ เป็น , มก.ตอ่ ลติ ร และ
, มก.ต่อลติ ร ตามลาํ ดบั ใหค้ าํ นวณปรมิ าตรของถงั ปฏกิ ริ ยิ า ปรมิ าณของของแขง็ ทีจะทิงตอ่ วนั และ
สดั ส่วนของนาํ ทยี อ้ นกลบั มาส่ถู งั ปฏกิ ริ ยิ า (Recycle Ratio)

6. ระบบสระเติมอากาศมหี ลกั การทาํ งานต่างและเหมือนกบั ระบบเอเอสอยา่ งไรบา้ ง ยกตวั อยา่ งสถานการณท์ ี
เหมาะสมสาํ หรบั เลือกใชร้ ะบบสระเติมอากาศ

7. ระบบบอ่ แอโรบิกสองบอ่ ต่อแบบอนกุ รมกนั แต่ละบ่อมขี นาด กวา้ ง 1 เมตร ยาว เมตร มคี วามลึก
เฉลียที . เมตร อตั ราการไหลของนาํ เสียเขา้ ระบบอยทู่ ี ลบ.ม.ตอ่ วนั ทีความเขม้ ขน้ บโี อดเี ฉลีย
มก.ต่อลิตร คาํ นวณภาระบรรทุกบโี อดี และระยะเวลากกั เก็บของระบบ

8. นาํ เสยี จากชมุ ชนแหง่ หนึงมีอตั ราการไหลสงู สดุ 1,200 ลบ.ม. ต่อ วนั อณุ หภมู ขิ องนาํ เฉลียตลอดทงั ปีอยู่
ในช่วง 25 - 30 องศาเซลเซยี ส ค่าบโี อดีในนาํ เสยี มคี ่าเป็น 200 มก. ต่อ ลติ ร จากการทดลองใน
หอ้ งปฏบิ ตั กิ าร คา่ คา่ คงทีอตั ราการสลายตวั แบบอนั ดบั ทีหนงึ ของบีโอดีทีอณุ หภมู ิ 25 องศาเซลเซยี ส มีค่า
เป็น . ตอ่ วนั ในการคาํ นวณใชค้ า่  = 1.06 ทาํ การคาํ นวณเบืองตน้ ในการออกแบบระบบบอ่ เติมอากาศ
เพอื กาํ จดั บีโอดใี หไ้ ดร้ อ้ ยละ 90 โดยระบใุ หร้ ะบบมีบ่อทงั หมด บ่อต่ออนกุ รมกนั

9. การประยกุ ตใ์ ชร้ ะบบเอเอส และระบบเอสบอี าร์ ในการบาํ บดั ไนโตรเจนทาํ ไดอ้ ยา่ งไร อาศยั หลกั การ
อย่างไร

10. สภาสะแอนอ็ กซกิ หมายถงึ อะไร ต่างจากสภาวะแอโรบกิ และแอนแอโรบกิ อยา่ งไร อธิบายและยกตวั อยา่ ง
การนาํ สภาวะแอน็อกซิกมาใชใ้ นงานบาํ บดั นาํ เสียชมุ ชน

200

บทที
การบาํ บัดนําเสียดว้ ยกระบวนการหน่วยทางชีวภาพแบบไม่ใช้ออกซิเจน

กระบวนการทางชีวภาพแบบไมใ่ ชอ้ อกซเิ จนหรือแบบแอนแอโรบกิ (Anaerobic Process) เป็นระบบที
จลุ ชพี (Microorganisms) ย่อยสลายสารอินทรียไ์ ปเป็น ก๊าซมเี ธน (Methane, CH4) และคารบ์ อนไดออกไซด์
(Carbon dioxide, CO2) ภายใตส้ ภาวะทีไมใ่ ชอ้ อกซเิ จนอิสระ ซงึ กระบวนการนีตอ้ งการอณุ หภมู ทิ ีค่อนขา้ งสงู
จึงเหมาะสมแก่การใชใ้ นเขตประเทศทีมอี ากาศรอ้ น สว่ นในประเทศทีมีอากาศหนาวการใชร้ ะบบนีจะตอ้ งเสยี
คา่ ใชจ้ า่ ยในการเพิมอณุ หภมู ใิ หก้ บั นาํ เสีย

หนา้ ทีการทาํ งานกระบวนการทางชวี ภาพแบบไม่ใชอ้ อกซเิ จนอาจจะแบ่งไดเ้ ป็นได้ 2 ประการ คอื
1) ใชใ้ นการบาํ บดั สลดั จห์ รือการสรา้ งเสถยี รภาพใหก้ บั ตะกอนอนิ ทรยี ์ (อาจเป็นจลุ นิ ทรยี ์ หรือ
สารอนิ ทรียใ์ ดๆ กไ็ ด)้ ซงึ ในระบบบาํ บดั นาํ เสียมกั จะใชก้ ระบวนการนใี นการทาํ ลายสารอนิ ทรยี ใ์ นตะกอนสลดั จท์ ี
เกิดจากการเจรญิ เติบโตของจลุ นิ ทรีย์ เพือลดปรมิ าณตะกอนสลดั จน์ นั
2) ใชใ้ นการบาํ บดั นาํ เสีย โดยทีกระบวนการนมี กั จะใชเ้ ป็นกระบวนการขนั ตน้ ในการลดปรมิ าณ
ของสารอินทรยี ใ์ นนาํ เสียใหน้ อ้ ยลง โดยเฉพาะนาํ เสยี ทมี คี วามเขม้ ขน้ ของบโี อดีสงู ๆ (ประมาณ , มล. ต่อ
ลิตร ขึนไป) ก่อนทีจะส่งใหก้ ระบวนการอืน เชน่ กระบวนการทางชวี ภาพแบบใชอ้ อกซเิ จนในการกาํ จดั
สารอนิ ทรยี ส์ ่วนทีเหลือต่อไป ทาํ ใหป้ ระหยดั พลงั งานในการเตมิ อากาศ
เมอื เปรยี บเทียบกบั กระบวนการทางชวี ภาพแบบใชอ้ อกซิเจนหรือแอโรบิก (Aerobic Process) ขอ้ ดี
ของระบบนี ไดแ้ ก่
- ปรมิ าณตะกอนสลดั จน์ อ้ ยกว่าการบาํ บดั นาํ เสียแบบใชอ้ อกซิเจน ทาํ ใหป้ ัญหาการกาํ จดั ตะกอน

สลดั จม์ ีนอ้ ยมาก ทงั นี เนอื งจากในปฏิกริ ยิ าแบบไม่ใชอ้ อกซเิ จน สารอนิ ทรยี ท์ ีแบคทีเรียย่อย
สลายไดป้ ระมาณ 80–90% จะเปลียนสภาพเป็นกา๊ ซมีเธนและคารบ์ อนไดออกไซด์ ดงั นนั สว่ นที
ถกู นาํ ไปสงั เคราะหส์ รา้ งเซลลใ์ หม่จงึ มีนอ้ ยมาก ตา่ งจากปฏิกิรยิ าแบบใชอ้ อกซเิ จน เช่น ระบบเอ
เอส ซงึ สารอนิ ทรยี ป์ ระมาณ 60 – 70 % จะถกู นาํ ไปใชใ้ นการสรา้ งเซลลใ์ หม่
- ตอ้ งการปรมิ าณอาหารเสรมิ (Nutrient) นอ้ ยกว่าการบาํ บดั นาํ เสียแบบใชอ้ อกซเิ จน เพราะการ
เจรญิ เติบโตของแบคทีเรยี มีอตั ราทีตาํ
- ช่วยลดคา่ ใชจ้ า่ ยจากการทีไม่ตอ้ งเตมิ ออกซเิ จน
- ก๊าซมเี ธน ทเี กดิ ขึน สามารถนาํ ไปใชเ้ ป็นเชือเพลิงได้
อยา่ งไรกต็ าม เมือเปรยี บเทยี บกบั กระบวนการทางชวี ภาพแบบใชอ้ อกซเิ จน ขอ้ ดอ้ ยของระบบนี ไดแ้ ก่
- แบคทีเรยี ทใี ชบ้ าํ บดั จะเจรญิ เตบิ โตไดช้ า้ ทาํ ใหใ้ ชเ้ วลานานในการเรมิ ระบบ (Start-up)
- ระบบบาํ บดั แบบนีสามารถปรบั ตวั ไดด้ ีนกั ตอ่ การเปลียนแปลงของปรมิ าณนาํ เสีย ปรมิ าณ บโี อดี
อณุ หภมู ิ และสภาพแวดลอ้ มอืนๆ
- ในการบาํ บดั อาจเกดิ ก๊าซไฮโดรเจนซลั ไฟด์ (Hydrogen Sulfide, H2S) ขึน ซงึ จะทาํ ใหม้ กี ลินเหม็น
อกี ทงั นาํ เสยี อาจมีสีดาํ ไดจ้ ากการทาํ ปฏกิ ิรยิ าระหวา่ งไฮโดรเจนซลั ไฟดก์ บั สารประกอบโลหะต่างๆ
ในนาํ เสยี เกิดเป็นสารประกอบซลั ไฟดท์ มี ีสีดาํ

201

กระบวนการทางชีวภาพแบบใชอ้ อกซิเจนสามารถแบง่ ไดเ้ ป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ เช่นเดียวกบั
กระบวนการทางชวี ภาพแบบใชอ้ อกซิเจน คือ
1) ระบบบาํ บดั แอนแอโรบกิ แบบเตบิ โตแขวนลอย (Anaerobic Suspended-Growth

Treatment Processes) เช่น ระบบการยอ่ ยแบบแอนแอโรบิก (Anaerobic Digestion) กระบวนการสมั ผสั แอน
แอโรบิก (Anaerobic Contact Process) และระบบชนั สลดั จแ์ อนแอโรบิกแบบไหลขึน (Upflow Anaerobic
Sludge Blanket, UASB) เป็นตน้

2) ระบบบาํ บดั แอนแอโรบิกแบบมีตวั กลางยดึ เกาะ (Anaerobic Attached-Growth
Treatment Processes) ระบบถงั กรองไรอ้ ากาศ (Anaerobic Filter) เป็นตน้

9.1 ชีววทิ ยาและปฏกิ ิรยิ าชีวเคมขี องระบบบาํ บัดนําเสียแบบไม่ใช้ออกซเิ จน

ในการบาํ บดั นาํ เสยี ดว้ ยกระบวนการทางชวี ภาพไม่วา่ จะเป็นแบบใชอ้ อกซเิ จน หรือแบบไมใ่ ชอ้ อกซเิ จน
ลว้ นเกดิ ปฏกิ ิรยิ าออกซิเดชนั -รดี กั ชนั (Oxidation-Reduction Reaction, REDOX) เหมอื นกนั ทงั สิน คอื เกดิ การ
ถ่ายเทอเิ ลกตรอน, e– , ระหว่างตวั ให้ e– ซงึ กค็ อื สารอนิ ทรยี ใ์ นนาํ เสีย กบั ตวั รบั e– ซงึ ก็คอื สารตวั อืนในนาํ เสยี
อนั ไดแ้ ก่ ออกซเิ จน (O2) ไนเตรท (NO3– ) กรดอะซิตกิ (Acetic Acid, CH3COOH) คารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2)
และซลั เฟต (Sulfate, SO42– ) เป็นตน้ ซงึ ความแตกตา่ งระหว่างการบาํ บดั แบบแอโรบกิ และแบบแอนแอโรบกิ จะ
อยทู่ ชี นิดของตวั รบั e– โดยทกี ารบาํ บดั แบบแอโรบกิ ตวั รบั e– คือออกซิเจน สว่ นการบาํ บดั แบบแอนแอโรบกิ ตวั รบั
e– เป็นตวั อนื ทไี มใ่ ช่ออกซเิ จน ดงั แสดงในรูปที 9-1

รูปที - ปฏกิ ิรยิ าออกซิเดชนั -รีดกั ชันในระบบบาํ บดั แบบแอนแอโรบิก

ในการปฏกิ ริ ยิ าแบบแอนแอโรบิก สารอนิ ทรียเ์ ชงิ ซอ้ นถกู ยอ่ ยสลายและจะมีการเปลียนแปลงเป็น
ขนั ตอน ดงั นี คอื

ขนั ที การเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า Hydrolysis และการหมกั (Fermentation) จะเป็นการย่อยสารอนิ ทรีย์
เชิงซอ้ นขนาดใหญใ่ หม้ ีขนาดเล็กลงดว้ ยเอนไซม์ เช่น จากแปง้ หรือนาํ ตาลเชงิ ซอ้ นเป็นนาํ ตาลโมเลกลุ เดียว
จากนนั แบคทีเรียจงึ ทาํ การยอ่ ยสลายสารอนิ ทรียข์ นาดเลก็ ตอ่ ดว้ ยวถิ ีทางชวี เคมี (Biochemical Pathways) ที
เกดิ ภายในเซลลใ์ นสภาพแอนแอโรบิก หรือเรียกวา่ การหมกั (Fermentation)

202

ขนั ที 2 ขนั ปฏกิ ิรยิ า Acetogenesis และ Dehydrogenation สารอนิ ทรยี ข์ นาดเลก็ ทีเขา้ สู่
กระบวนการหมกั จะเปลียนแปลงเลก็ ลงเรือยๆ และถกู ออกซิไดซไ์ ปพรอ้ มๆ กนั จนเป็นกรดอนิ ทรยี ท์ ีมขี นาดเล็ก
ลง (Volatile Fatty Acid) โดยมีจาํ นวนคารบ์ อนนอ้ ยลงเป็นลาํ ดบั กรดอนิ ทรียท์ ีมขี นาดเล็กจะถกู เปลียนเป็น

กรดอะซติ กิ ในทีสดุ เพราะวา่ กรดอินทรียท์ ีมีคารบ์ อนมากกวา่ 2 อะตอมจะไมเ่ ปลียนเป็นมีเธน โดยตรงแตจ่ ะตอ้ ง
เปลียนไปเป็นกรดอะซิติก (มคี ารบ์ อนมากกว่า 2 อะตอม) ก่อนจะเปลียนเป็นมเี ธน โดยทวั ไปกรดอะซิตกิ เป็นสาร
ทเี กิดระหวา่ งกระบวนการ (Intermediate) ทสี าํ คญั และสามารถเปลียนไปเป็นสารหลายชนิด ขึนกบั วถิ ีทาง

ชีวเคมี (Biochemical Pathways) ทเี กดิ ขึน และในระหวา่ งการยอ่ ยในขนั ตอนนจี ะมวี ถิ ีทางชีวเคมโี ดยแบคทีเรยี
บางชนดิ ทที าํ ใหเ้ กดิ ไอโดรเจน (H2) และCO2
ขนั ที ขนั ปฏกิ ริ ยิ า Methanogenesis เป็นขนั ตอนการเกดิ ก๊าซมีเธน ซงึ เกดิ ไดส้ องแบบคือ
- การเปลียนก๊าซไอโดรเจนและกา๊ ซคารบ์ อนไดออกไซดเ์ ป็นมีเธน โดยแบคทีเรียกลมุ่

Hydrogenotrophic Methanogen (Hydrogen Utilizer) ซงึ กค็ ือแบคทเี รยี ทใี ช้ H2 เป็นแหล่งพลงั งาน และ CO2
เป็นแหล่งคารบ์ อน ดงั สมการ
4H2 + CO2 CH4 + 2H2O (9–1)

- การสรา้ งมีเธนจากกรดอะซติ ิก โดย Acetoclastic Methanogen โดยใชก้ รดอะซิตกิ เป็น
แหล่งพลงั งาน ดงั สมการ

CH3COOH CH4 + CO2 + 2H2O (9–2)

ขนั ตอนทงั สามสรุปไดด้ งั แสดงในรูปที – ดงั นี

รูปที - ขนั ตอนการยอ่ ยสลายสารอนิ ทรยี ใ์ นระบบแอนแอโรบิกและการไหลของพลงั งาน
(ดดั แปลงจาก Metcalf & Eddy, Inc.,2003)

203

9.2 ระบบบาํ บัดแอนแอโรบกิ แบบเติบโตแขวนลอย

ระบบการบาํ บดั แอนแอโรบิกแบบเติบโตแขวนลอยนแี บคทีเรยี จะอยใู่ นลกั ษณะแขวนลอยเชน่ เดยี วกบั
ระบบบาํ บดั แบบแอโรบกิ แต่เป็นสภาวะไม่ใชอ้ อกซเิ จน ระบบบาํ บดั แบบนโี ดยทวั ไป ไดแ้ ก่

1) ระบบการยอ่ ยแบบแอนแอโรบิก (Anaerobic Digestion) เป็นกระบวนการบาํ บดั นาํ เสียที
มคี วามเขม้ ขน้ สงู หรือใชบ้ าํ บดั ตะกอนทีเกดิ ขึนจากกระบวนการบาํ บดั นาํ เสยี อนื โดยทาํ การเก็บกกั นาํ เสียไวใ้ น
ถงั ย่อย (ถงั ปฏิกริ ยิ า) ทปี ิดมดิ ชดิ เป็นเวลานาน (เกดิ สภาพไรอ้ อกซิเจน) และปลอ่ ยใหแ้ บคทเี รยี ทีไม่ใชอ้ อกซเิ จน
ทาํ การยอ่ ยสลายสารอินทรยี ใ์ นนาํ เสยี โดยกระบวนการนีจะเกิดกา๊ ซมเี ธนและคารบ์ อนไดออกไซดข์ ึน ถัง

ปฏกิ ิรยิ าจะมที างระบายก๊าซ มเี ธนออก เพอื เผาทงิ หรอื นาํ ไปใชเ้ ป็นเชือเพลงิ แบง่ เป็น 2 ชนิด คือ
1.1) กระบวนการยอ่ ยแบบอตั ราปกติ (Standard-rate Digestion Process) ในถงั ย่อยแบบนีจะ

ไม่มีการกวน และไม่มกี ารใหค้ วามรอ้ น ทาํ ใหป้ ฏกิ ริ ยิ าทีเกิดขึนภายในถังชา้ และไมท่ วั ถงึ ดงั นนั ค่าระยะเวลากกั
เกบ็ ทใี ชก้ บั กระบวนการย่อยแบบนจี ึงอยใู่ นชว่ ง 30-60 วนั กระบวนการยอ่ ย การตกตะกอนและการทาํ นาํ ใสจะ
เกิดขึนต่อเนอื งในถงั ปฏิกริ ยิ าเดยี ว เนืองจากไมม่ ีการกวนผสมทาํ ใหป้ รมิ าตรทงั หมดไมถ่ กู ใชแ้ ละในถงั ยอ่ ยชนิดนี
จะเกิดการแบง่ ชนั เป็นชนั ของตะกอนฝ้า (Scum) ชนั นาํ ใส (Supernatant) ชนั ปฏกิ ริ ยิ า (Active layer) และชนั
ของแข็งทถี กู ยอ่ ยแลว้ หรอื มคี วามเสถียรแลว้ (Digested Sludge หรอื Stabilized Solids) (ดงั รูปที 9-3) ในชนั
ปฏิกริ ยิ าจะเกิดกรดขนึ ในสว่ นบนและในส่วนกลางเพราะจะมกี ารสรา้ งกรดอนิ ทรียโ์ ดยแบคทีเรยี กล่มุ หนึงซงึ โต
เรว็ กว่า ขณะทีส่วนลา่ งของชนั ปฏกิ ิรยิ าจะเกิดปฏกิ ิรยิ าการสรา้ งมีเธนโดยแบคทเี รยี อกี กลมุ่ หนึงซงึ โตชา้ กวา่ และ
จะใชก้ รดทีถกู สรา้ งขึน ทาํ ใหเ้ กดิ บรเิ วณทีมี pH สงู และตาํ ขนึ ในถงั เนอื งจากช่วง pH ทเี หมาะสม (Optimum)
สาํ หรบั แบคทเี รยี แบบสรา้ งมเี ธนจะอย่ใู นช่วง . – . ในกรณีทีแบคทีเรียกลมุ่ ทีสรา้ งกรดโตเรว็ และสรา้ งกรด
ขึนจนแบคทีเรยี แบบสรา้ งมเี ธนใชไ้ ม่ทนั จะทาํ ใหเ้ กิดการสะสมของกรดและทาํ ใหป้ ฏกิ ริ ยิ าการสรา้ งมเี ธนหยดุ ลง
ได้ ปัญหาดงั กลา่ วสามารถแกไ้ ขไดโ้ ดยการใช้ กระบวนการย่อยแบบอตั ราสงู ซงึ มีการทาํ การกวนผสม

รูปที - แผนผงั ถงั ปฏกิ ริ ยิ าของกระบวนการยอ่ ยแอนแอโรบิกแบบอตั ราปกติ
204

1.2) กระบวนการยอ่ ยแบบอตั ราสงู (High-rate Digestion Process) จะมีการกวนผสมและให้
ความรอ้ น เมอื รวมกบั แบบอตั ราปกติ จะเรยี กวา่ ระบบการย่อย ขนั ตอน (Two-Stage Process) โดยในขนั ตอน
แรก จะมกี ารกวนและมีการใหค้ วามรอ้ นดว้ ย การกวนอาจจะทาํ โดยเครืองกวนหรืออดั ก๊าซกลบั เขา้ ไป ทาํ ใหม้ ี
การสมั ผสั ระหวา่ งแบคทเี รียและนาํ เสยี อยา่ งทวั ถงึ และปฏกิ ริ ยิ าการกาํ จดั สารอนิ ทรียเ์ กดิ ขึนดกี วา่ ชนดิ แรก
อณุ หภมู ทิ เี หมาะสมจะอยใู่ นชว่ ง องศาเซลเซียส จะมกี ารควบคุมคา่ pH ใหอ้ ย่ใู นชว่ งทีเหมาะสมจะ คอื . –
. จากนนั ในระยะทีสองจงึ นาํ มาตกตะกอนและระบายนาํ ใสออก โดยทวั ไปคา่ ระยะเวลากกั เก็บ ของระบบนีจะ
เป็น 15 วนั หรอื นอ้ ยกวา่ (ดงั รูปที 9-4)

รูปที - แผนผงั ของกระบวนการย่อยแอนแอโรบิกแบบสองขนั ตอน

คา่ ตวั แปรสาํ หรบั ใชใ้ นการคาํ นวณกระบวนการย่อยแอนแอโรบกิ แบบอตั ราปกติและแบบอตั ราสงู
แสดงในตาราง –1

ตาราง –1 ค่าตวั แปรสาํ หรบั ใชใ้ นการคาํ นวณกระบวนการยอ่ ยแอนแอโรบิกแบบอตั ราปกติ
และแบบอตั ราสงู

คา่ ตวั แปร อตั ราปกติ อตั ราสงู

ระยะเวลากกั เกบ็ , วนั 30 – 90 10 – 20
อตั ราภาระบรรทุกของแขง็ ระเหย, กก. ตอ่ ลบ.ม. ต่อ วนั 0.5 – 1.6 1.6 – 6.4
ความเขม้ ขน้ ของของแขง็ ทียอ่ ยแลว้ , เปอรเ์ ซนตข์ องแข็ง
การกาํ จดั ของแข็งระเหย, เปอรเ์ ซนต์ 4–6 4–6
การเกิดก็าซ, ลบ.ม. ต่อ กก ของ ของแขง็ ระเหยทีเขา้ ระบบ 35 – 50 45 – 55
เปอรเ์ ซนตม์ เี ธน, เปอรเ์ ซนต์ 0.5 – 0.55 0.6 – 0.65

ของแขง็ แขวนลอยทีระเหยได้ (Volatile Solid, VSS) 65 65
ทมี า จาก Peavy et.al. (1986)

205

ปรมิ าตรของถงั ยอ่ ยสามารถคาํ นวณไดจ้ าก

V  V1  V2 t1  V2t2 (9–3)
2

โดย V = ปรมิ าตรของถงั ยอ่ ย, ลบ.ม.
= ปรมิ าณสลดั จ,์ ลบ.ม. ตอ่ วนั
V1 = อตั ราการสะสมของสลดั จใ์ นถงั ยอ่ ย, ลบ.ม. ต่อ วนั
V2 =
= ระยะเวลาการย่อย, วนั
t1 ระยะเวลาการกกั เก็บของสลดั จท์ ยี ่อยแลว้ , วนั
t2

ตวั อย่าง - สลดั จจ์ ากระบบเอเอสปรมิ าณ ลบ.ม. ตอ่ วนั มคี วามเขม้ ขน้ กก. ตอ่ ลบ.ม. ( ,

มก. ต่อ ลิตร) จะถกู นาํ มาย่อยแบบแอนแอโรบกิ อตั ราปกติ สลดั จจ์ ากระบบประกอบดว้ ยสารอินทยี ป์ ระมาณ

เปอรเ์ ซนตแ์ ละสารอนนิ ทรีย์ เปอรเ์ ซนต์ โดยประมาณ เปอรเ์ ซนตข์ องส่วนทีเป็นสารอนิ ทรยี จ์ ะเปลียนเป็นของเหลว

และก๊าซในเวลา วนั สลดั จท์ ยี ่อยแลว้ จากระบบจะประกอบดว้ ยของแขง็ . เปอรเ์ ซนต์ และตอ้ งถกู เก็บไว้ วนั

คาํ นวณปรมิ าตรของถงั ย่อย

วิธีทาํ 1. คาํ นวณอตั ราการสะสมของสลดั จใ์ นถงั ย่อย

ปริมาณของแขง็ = ลบ.ม. ตอ่ วนั x กก. ตอ่ ลบ.ม. = 960.0 กก.ตอ่ วนั

ส่วนทีเป็นสารอนิ ทรีย์ = 0.8 x 960 กก.ตอ่ วนั = 768.0 กก.ต่อ วนั

สว่ นทีไมถ่ ูกยอ่ ย = (1-0.6) x 768 กก.ต่อ วนั = 307.2 กก.ต่อ วนั

ส่วนทีเป็นสารอนนิ นทรยี ์ = 0.2 x 960 กก.ต่อ วนั = 192.0 กก.ตอ่ วนั

ปริมาณของแข็งทีเหลือในถงั ยอ่ ย = 307.2 + 192.0 = 499.2 กก.ตอ่ วนั

อตั ราการสะสมของสลดั จใ์ นถงั ยอ่ ย (V2) = (499.2กก.ต่อ วนั )/( กก. ต่อ ลบ.ม. x 0.05)

= 10 ลบ.ม. ตอ่ วนั

2. คาํ นวณปริมาตรของถงั ย่อย (V)

V= V1  V2 t1  V2t2
2

= (80  10) m3/d x 30 d  10m3 /d x 90d
2
= , ลบ.ม.

ดงั นัน ปรมิ าตรของถงั เกบ็ คอื , ลบ.ม.

ตัวอย่าง - ใชข้ อ้ มลู จากตวั อย่าง - โดยใหม้ ีระยะเวลาการย่อยเป็น วนั ในขันแรก ซงึ สามารถยอ่ ย

สลายสารอนิ ทรยี ไ์ ด้ เปอรเ์ ซนต์ การตกตะกอนในขนั ทสี องใชเ้ วลา วนั โดยทสี ลดั จท์ ีสะสมไวม้ ีของแข็ง .

เปอรเ์ ซนต์ คาํ นวณปริมาตรของถงั ย่อยแบบอตั ราสงู ทงั สองขนั ตอน

วธิ ที าํ 1. คาํ นวณปรมิ าตรของถงั ย่อยขนั แรก (V) ลบ.ม. ต่อ วนั x 10 วนั
V=

= ลบ.ม.

2. คาํ นวณปรมิ าตรของถงั ย่อยขนั สอง

206

V= V1  V2 t1  V2t2
2

= (80  10) m3/d x 3d  10m3 /d x 90d
2
= 1, ลบ.ม.

3. ปรมิ าตรรวม = ลบ.ม. + 1, ลบ.ม.

= 1,835 ลบ.ม.

ดงั นันปริมาตรรวมของระบบ คือ 1,835 ลบ.ม. และขนาดเลก็ กวา่ ระบบอัตราปกติ ลบ.ม.

2) กระบวนการสมั ผสั แอนแอโรบิก (Anaerobic Contact Process) จะมีหลกั การทาํ งาน
คลา้ ยกบั ระบบเอเอส บางครงั อาจเรยี กว่าเป็นระบบเอเอสแบบไม่ใชอ้ อกซิเจน (Anaerobic Activated Sludge)
แต่ระบบนีไมส่ ามารถบาํ บดั นาํ เสยี ไดด้ เี ทา่ กบั ระบบเอเอส

ระบบนีประกอบดว้ ยถงั ยอ่ ยทีปิดมิดชดิ มกี ารกวนผสมสมบรู ณใ์ นถังปฏิกิรยิ าเพอื ย่อยสารอนิ ทรยี ใ์ น
นาํ เสยี ทีเขา้ มาในระบบ และมถี งั ตกตะกอนเพือส่วนแยกตะกอน เพือทาํ การแยกตะกอนสลดั จอ์ อกจากนาํ ใส
(Supernatant) แลว้ นาํ ตะกอนกลบั มาเขา้ ถงั ย่อยเพือใชใ้ นการบาํ บดั อีก ซงึ ทาํ ใหค้ า่ ระยะเวลากกั เกบ็ มวล
ชีวภาพ (SRT) เพิมขึนและมคี า่ มากกว่าระยะเวลากกั เกบ็ นาํ (HRT) ทงั นเี ป็นการเพมิ ประสิทธิภาพการบาํ บดั
และลดขนาดของถงั ปฏกิ ิรยิ าได้ (รูปที - ) ขอ้ ยงุ่ ยากของระบบแบบนี คอื การลอยตวั ของตะกอนในถงั
ตกตะกอน เนืองจากมกี ๊าซ methane ละลายปนอยู่ ซงึ อาจแกไ้ ขไดโ้ ดย นาํ นาํ เสยี จากถงั ยอ่ ยมาผ่านเครืองไล่
ก๊าซสญู ญากาศ (Vacuum Degasifier) นาํ ทีสบู กลบั เขา้ ไปยงั ถงั ปฏกิ ิรยิ าจะมีปรมิ าณมากกว่านาํ ทิงทเี ขา้ สู่
ระบบ – เท่า เพราะตะกอนมคี วามเขม้ ขน้ นอ้ ย

รูปที - แผนผงั ของกระบวนการแอนแอโรบกิ สมั ผสั

3) ระบบชนั สลดั จแ์ อนแอโรบิกแบบไหลขึน (Upflow Anaerobic Sludge-Blanket
Process, UASB) เป็นระบบทีมกี ารไหลของนาํ เสียจากดา้ นลา่ งขึนสดู่ า้ นบนของถงั โดยนาํ เสียจะไหลผา่ น
แบคทีเรยี ทีถกู เลียงใหจ้ บั กนั เป็นเม็ดขนาดเล็ก (Granules หรอื Particles) ภายใตส้ ภาวะแอนแอโรบกิ จะเกดิ

207

ก๊าซมีเธนและคารบ์ อนไดออกไซดข์ ึนประกอบกบั การไหลของนาํ จะทาํ ใหเ้ มด็ ของจลุ นิ ทรียล์ อยตวั ขึนดา้ นบนเป็น
ชนั ของสลดั จ์ (Sludge Blanket) ทดี า้ นบนของถงั นีจะมชี ดุ ดกั ไล่ก๊าซมลี กั ษณะเป็นแผน่ กนั (Degassing
Baffles) ทาํ หนา้ ทดี กั ก๊าซทพี าใหเ้ ม็ดจลุ ินทรียล์ อยขึนมาจนถงึ Degassing Baffles ทาํ ใหเ้ มด็ จลุ นิ ทรยี เ์ หล่านีจม
ตวั ลงสพู่ ืนผวิ ของชนั สลดั จอ์ กี ก๊าซทเี กิดขึนทงั หมดจะถกู จบั ไวใ้ นทีกกั เกบ็ (Gas Collection Dome) ทตี งั อยู่
ดา้ นบนของถงั นาํ เสียทีออกจากถงั นีอาจผา่ นเขา้ ถงั ตกตะกอน เพอื แยกตะกอนแบคทีเรยี ดงั กลา่ วทีอาจหลดุ รอด
ไป และหมนุ เวียนกลบั เขา้ ถงั ปฏิกิรยิ าไปรวมกบั ชนั สลดั จ์ (รูปที 9-6)

จดุ อ่อนของระบบนี คือ การสรา้ งชนั สลดั จ์ (Sludge Blanket) เป็นเรืองทียงุ่ ยาก เนอื งจากธรรมชาติ
ของแบคทเี รยี ไม่ใชอ้ อกซิเจน (Anaerobic Bacteria) นนั ไมช่ อบจบั กนั เป็นกล่มุ ฟล็อก การทาํ ใหช้ นั สลดั จ์
ลอยตวั อย่ไู ดน้ นั จะตอ้ งมคี วามเรว็ ของนาํ ทไี หลขึน (Upflow Velocities) อย่ใู นชว่ ง . – . เมตร ต่อ ชวั โมง
ขอ้ มลู ทีเกยี วขอ้ งกบั การออกแบบระบบชนั สลดั จแ์ อนแอโรบกิ แบบไหลขึนแสดงในตาราง – 2 9 – และ – 4

รูปที - แผนผงั ของระบบชนั สลดั จแ์ อนแอโรบกิ แบบไหลขึน

ตาราง –2 ระยะเวลากกั เกบ็ สาํ หรบั ระบบชนั สลดั จแ์ อนแอโรบิกแบบไหลขึนขนาดสงู เมตร
ทใี ชใ้ นการบาํ บดั นาํ เสยี ชมุ ชน

อุณหภมู ิ ระยะเวลากกั เกบ็ เฉลีย ระยะเวลากกั เก็บสงู สุด สาํ หรบั อัตรา
(oC) (ชม.) การไหลสงู สุดต่อเนือง – ชม.
(ชม.)
16 – 19 10 – 14
7–9
22 – 26 7–9 5–7
4–5
> 26 6 – 8

ทีมา ดดั แปลงมาจาก Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

208

ตาราง –3 คา่ ภาระซโี อดี (Volumetric COD Loading) ทแี นะนาํ สาํ หรบั ระบบชนั สลดั จแ์ อน
แอโรบิกแบบไหลขึนทอี ณุ หภมู ิ oC เพือใหไ้ ดป้ ระสทิ ธิภาพการบาํ บดั – เปอรเ์ ซน็ ต์

ซีโอดขี องนาํ สดั ส่วนของซีโอดที ี ภาระบรรทกุ (กก. ซโี อดี / ลบ.ม. – วนั )

เสีย เป็ นสว่ นทกี รอง ระบบทมี สี ลดั จเ์ ป็น ระบบทีมสี ลดั จเ์ ป็นเมด็ ที ระบบทมี ีสลดั จเ์ ป็นเมด็ ที
(มก./ลติ ร) แยกได้ แบบฟลอ็ ก มีประสทิ ธิภาพการกาํ จดั มปี ระสิทธิภาพการกาํ จัด
ของของแขวนลอยสงู ของของแขวนลอยตาํ
(Particulate)

1,000 – 2,000 0.10 – 0.30 2–4 2–4 8 – 12

0.30 – 0.60 2–4 2–4 8 – 14

0.60 – 1.00 ไม่มขี อ้ มลู ไมม่ ีขอ้ มลู ไมม่ ขี อ้ มลู

2,000 – 6,000 0.10 – 0.30 3–5 3–5 12 – 18

0.30 – 0.60 4–8 2–6 12 – 24

0.60 – 1.00 4–8 2–6 ไม่มีขอ้ มลู

6,000 – 9,000 0.10 – 0.30 4–6 4–6 15 – 20

0.30 – 0.60 5–7 3–7 15 – 24

0.60 – 1.00 6–8 3–8 ไม่มขี อ้ มลู

9,000 – 18,000 0.10 – 0.30 5–8 4–6 15 – 24

0.30 – 0.60 ไมม่ ีขอ้ มลู 3–7 ไม่มีขอ้ มลู

0.60 – 1.00 ไมม่ ขี อ้ มลู 3–7 ไมม่ ขี อ้ มลู

ทีมา ดดั แปลงมาจาก Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

ตาราง –4 สิงทคี วรคาํ นึงถึงในการออกแบบระบบแยกกา๊ ซจากของแขง็ (Gas Solids
Separator) สาํ หรบั ระบบชนั สลดั จแ์ อนแอโรบกิ แบบไหลขึน

- ความลาดเอยี งของสว่ นพืนของระบบดกั ตะกอน หรอื ส่วนผนงั ของส่วนดกั ก๊าซ ควรอยรู่ ะหว่าง – องศา

- พืนทผี ิวของช่องเปิดระหว่างส่วนดกั ก๊าซ จะตอ้ งไมน่ อ้ ยกว่า – เปอรเ์ ซน็ ตข์ องพืนทีผวิ ของถงั ปฏิกิรยิ าทงั หมด

- ความสงู ของสว่ นดกั ก๊าซควรอยรู่ ะหว่าง . และ สาํ หรบั ถงั ปฏกิ ริ ิยาทีมีความสงู – เมตร

- ระดบั ของพืนทีผวิ สมั ผสั ระหว่างนาํ และก๊าซควรจะอย่ใู นสว่ นดกั ก๊าซเพือชว่ ยใหก้ ารปลอ่ ยและดกั ฟองอากาศเป็นไปไดด้ ี
และเพอื ควบคมุ การเกิดชนั ฝ้า (Scum Layer)

- การซอ้ นทบั กนั ของแผ่นกนั (Baffle) ทีติดตงั อย่ใู ตช้ ่องเปิดควรจะมอี ยา่ งนอ้ ย – มิลลิเมตร เพอื ไม่ให้
ฟองอากาศทีลอยขนึ มาเขา้ ไปในส่วนทใี ชส้ าํ หรบั การตกตะกอน

- โดยทวั ไป แผน่ สาํ หรบั กันฝา้ (Scum Layer Baffle) ควรจะถกู ติดตงั ไวห้ นา้ เวยี ร์

- เสน้ ผ่าศนู ยก์ ลางของท่อระบายก๊าซควรจะเพยี งพอทีจะใหก้ ๊าซทีเกิดขึนระบายไปไดอ้ ย่างสะดวก โดยเฉพาะในกรณีที
เกดิ ฟอง (Foaming)

- ส่วนบนของทีดกั ก๊าซ ควรมกี ารติดตงั หวั ฉีดเพอื ใชก้ าํ จดั ฟอง สาํ หรบั กรณีทีมฟี องเกิดขึนมากจากการบาํ บดั นาํ เสีย

ทีมา ดดั แปลงมาจาก Metcalf & Eddy, Inc. (2003)

209

9.3 ระบบบาํ บัดแอนแอโรบกิ แบบมีตัวกลางยดึ เกาะ

ระบบบาํ บดั แอนแอโรบกิ แบบมตี วั กลางยึดเกาะโดยทวั ไปทใี ช้ ไดแ้ ก่ ระบบถงั กรองไรอ้ ากาศ
(Anaerobic Filter) และระบบชนั ขยายตวั (Expanded-bed)

1) ระบบถังกรองไร้อากาศ (Anaerobic Filter) มีหลกั การคลา้ ยกบั ระบบโปรยกรอง
(Trickling Filter) คอื มถี งั กลมสงู (Column) ภายในบรรจตุ วั กลาง (Media) อาจเป็นหนิ หรอื พลาสตกิ ก็ได้ นาํ
เสียจะไหลจากดา้ นล่างขึนดา้ นบน ซงึ จะทาํ ใหน้ าํ ทว่ มตวั กลางตลอดเวลา แบคทเี รยี จะเจรญิ เตบิ โตแบบยดึ เกาะ
บนตวั กลางและคงอยใู่ นระบบ ทาํ หนา้ ทียอ่ ยสลายสารอนิ ทรยี ใ์ นนาํ เสยี ทไี หลเขา้ มา โดยไม่มีการชะออก

(Washed Out) ไปกบั นาํ ออก จงึ ทาํ ใหม้ คี ่า ระยะเวลากกั เก็บมวลชวี ภาพ (SRT) สงู ประมาณ วนั ซงึ ระบบ
นสี ามารถทจี ะทาํ ใหไ้ ดค้ า่ SRT สงู มากโดยทีคา่ ระยะเวลากกั เกบ็ นาํ (HRT) สนั มาก ดงั นนั ระบบนีจึงสามารถใช้
ในการบาํ บดั นาํ เสียทอี ณู หภมู แิ วดลอ้ มปกติ (Ambient Temperature) ได้ อกี ทงั ไม่ตอ้ งมกี ารตกตะกอนออก
จากนาํ ทีบาํ บดั แลว้ ดว้ ย (รูปที - )

รูปที - แผนผงั ของระบบถงั กรองไรอ้ ากาศ

2) ระบบชนั ขยายตัว (Anaerobic Expanded Bed Filter) เป็นระบบทีนาํ เสียไหลจากดา้ นลา่ ง
ขึนดา้ นบนเช่นกนั โดยไหลผ่านชนั ตวั กลางทีเหมาะสม เชน่ ทราย ถ่าน เป็นตน้ ซงึ จลุ ยิ ทรียส์ ามารถเติบโตบนผวิ
ตวั กลางเหลา่ นนั ได้ นาํ ทีบาํ บดั แลว้ บางสว่ นจะถกู นาํ กลบั มา (Recycle) เพือเจือจางนาํ ทีเขา้ ส่รู ะบบ และเพอื ให้
มีอตั ราการไหลพอเพยี งทจี ะใหช้ นั ตวั กลางมกี ารขยายตวั อยไู่ ด้ (รูปที - )

210

รูปที - แผนผงั ของระบบชนั ขยายตวั

ปรมิ าณมวลชวี ภาพในระบบอาจจะสงู ถงึ , – , มก. ตอ่ ลติ ร ระบบนีเหมาะทีจะใชบ้ าํ บดั
นาํ เสียชมุ ชนโดยมรี ะยะเวลากกั เกบ็ สนั อยา่ งไรก็ตาม ซลั เฟต (Sulfate) ในนาํ อาจจะเปลียนเป็นก๊าซ
ไฮโดรเจนซลั ไฟด์ ซงึ อาจจะตอ้ งถกู กาํ จดั ออกจากนาํ ต่อไป

ประสทิ ธิภาพของระบบแอนแอโรบกิ แบบตา่ งๆ ไดแ้ สดงไวใ้ นตาราง –5

ตาราง –5 เปรยี บเทยี บประสทิ ธิภาพของระบบแอนแอโรบิกแบบต่างๆ

ระบบ ซโี อดีในนาํ เขา้ , ระยะเวลากกั เก็บนาํ , ภาระบบรรทกุ การกาํ จดั ซีโอด,ี
สารอินทรยี ,์
มก. ตอ่ ลิตร ชวั โมง กก. ซโี อดี ต่อลบ.ม. เปอรเ์ ซนต์

สมั ผสั แอนแอโรบิก 1,500 – 5,000 2 – 10 ต่อ วนั 75 – 90
4 – 12 75 – 85
ชนั สลดั จแ์ อนแอโรบิกแบบไหลขึน 5,000 – 15,000 24 – 48 0.50 – 2.43 75 – 85
5 – 10 80 – 85
ถงั กรองไรอ้ ากาศ 10,000 – 20,000 4.04 – 12.1
0.97 – 4.85
ชนั ขยายตวั 5,000 – 10,000 4.85 – 9.71

ทีมา ดดั แปลงมาจาก Metcalf & Eddy, Inc. (1991)

9.4 สภาวะแวดลอ้ มทเี หมาะสมของระบบบาํ บัดนําเสยี แบบไมใ่ ช้ออกซิเจน
ระบบบาํ บดั แบบไม่ใชอ้ อกซเิ จนจะตอ้ งมสี ภาวะแวดลอ้ มทีเหมาะสมตอ่ การเจรญิ เติบโตของแบคทเี รีย

ดงั ต่อไปนี

211

1) อาหารเสรมิ (Nutrient requirement) ระบบแอนแอโรบิกจะประหยดั คา่ อาหารเสรมิ มากกว่า
ระบบแอโรบกิ ดงั นี
แอนแอโรบกิ ; บีโอดี : N : P = 100 : 2 : 0.2 (สงู สดุ )

= 100 : 1.1 : 0.2 (ตาํ สดุ )
แอโรบกิ ; บโี อดี : N : P = 100 : 5 : 1
2) pH ทเี หมาะสมอยใู่ นชว่ ง 6.5 - 7. ถา้ คา่ pH สงู หรอื ตาํ กวา่ นี ประสิทธิภาพของระบบจะ

ลดลง โดยที pH ตาํ กว่า 6.2 ประสิทธิภาพจะลดลงอยา่ งรวดเรว็ เพราะสภาวะทีเป็นกรดนนั จะเป็นอนั ตรายต่อ
แบคทีเรยี พวกทีสรา้ งมีเธน
3) อณุ หภมู ิ ปฏิกริ ยิ าชีวเคมแี บบไมใ่ ชอ้ อกซเิ จนจะเกดิ ไดด้ ที ีสดุ ในชว่ งอณุ หภมู ิ 2 ช่วง คือ

Mesophilic; 30 – 38 C

Thermophilic ; 48 – 57 C

4) สภาพไรอ้ อกซเิ จน (Anaerobe) นาํ เสยี ในถงั ปฏกิ ิรยิ าจะตอ้ งไมม่ อี อกซเิ จนอย่เู ลย เนอื งจาก
ออกซเิ จนเป็นอนั ตรายตอ่ แบคทเี รยี พวกทสี รา้ งมีเธน
5.) สารทีเป็นพษิ สารพษิ ทมี ผี ลตอ่ ระบบแอนแอโรบกิ ไดแ้ ก่ โลหะพวก Na+ K+ Mg2+ และ Ca2+
ทมี คี วามเขม้ ขน้ มากกวา่ 1000 mg/l

คาํ ถามท้ายบท

1. เปรียบเทียบหลกั การทาํ งาน ขอ้ ดแี ละขอ้ เสียระหวา่ งการบาํ บดั นาํ เสยี ดว้ ยกระบวนการทางชวี ภาพแบบใช้
ออกซเิ จนและแบบไม่ใชอ้ อกซิเจน

2. อธิบายกลไกการปฏกิ ิรยิ าแบบแอนแอโรบกิ ในแตล่ ะขนั ตอน พรอ้ มทงั ระบตุ วั รบั อิเลกตรอนและผลิตภณั ฑท์ ี
เกิดขึน

3. ผลติ ภณั ฑท์ เี กิดขึนโดยเฉพาะส่วนทีเป็นก๊าซ มีชนิดใดบา้ งทีมีสว่ นทาํ ใหเ้ กดิ สภาวะโลกรอ้ น และมแี นว
ทางการจดั การอยา่ งไร

4. สลดั จจ์ ากระบบเอเอสปริมาณ ลบ.ม. ต่อ วนั มคี วามเขม้ ขน้ กก. ต่อ ลบ.ม. ( , มก. ต่อ ลติ ร)
จะถกู นาํ มายอ่ ยแบบแอนแอโรบิกอตั ราสงู สลดั จจ์ ากระบบประกอบดว้ ยสารอนิ ทรียป์ ระมาณ
เปอรเ์ ซนตแ์ ละสารอนนิ ทรีย์ เปอรเ์ ซนต์ ในขนั ตอนแรก ประมาณ เปอรเ์ ซนตข์ องสว่ นทีเป็น
สารอนิ ทรยี จ์ ะเปลียนเป็นของเหลวและก๊าซในเวลา วนั ในขนั ตอนทีสองเป็นการตกตะกอนใชเ้ วลา วนั
สลดั จท์ ีย่อยแลว้ จากระบบจะประกอบดว้ ยของแขง็ . เปอรเ์ ซนต์ และตอ้ งถกู เกบ็ ไว้ วนั คาํ นวณ
ปรมิ าตรของถงั ยอ่ ยทงั สองขนั ตอน

5. ระบบชนั สลดั จแ์ อนแอโรบกิ แบบไหลขึน มีหลกั การทาํ งานอยา่ งไร มหี ลกั การแตกตา่ งจากระบบบาํ บดั แอน
แอโรบกิ แบบมีตวั กลางยดึ เกาะในแง่ใดบา้ ง

6. ระบสุ ภาวะทีเหมาะสมสาํ หรบั ระบบบาํ บดั นาํ เสยี แบบไมใ่ ชอ้ อกซเิ จนในแงข่ อง สดั สว่ นปรมิ าณสารอาหาร
พเี อช และอณุ หภมู ิ

7. กลินทเี กดิ จากการบาํ บดั ดว้ ยกระบวนการทางชีวภาพแบบไม่ใชอ้ อกซิเจนมาจากสารพวกใดบา้ ง และจาก
ขนั ตอนใด

212

บทที 10
การบาํ บัดนําเสียดว้ ยบงึ ประดิษฐ์

ทผี ่านมา พนื ทชี มุ่ นาํ 1ตามธรรมชาติถกู ใชเ้ ป็นทีทงิ นาํ เสยี สาํ หรบั ชมุ ชนขนาดเล็กรวมทงั จากโรงงาน
อตุ สาหกรรมมานาน เนืองจากสภาพธรรมชาติของพืนทชี ่มุ นาํ มคี วามสามารถในการบาํ บดั ของเสยี จากการกกั
เก็บสารอาหาร ตะกอน และมีสภาพทางสิงแวดลอ้ มทหี ลากหลายเหมาะสมกบั การเตบิ โตของสิงมีชวี ิตและจลุ นิ
ทรียต์ ่างๆ ทีสามารถบาํ บดั นาํ เสียโดยกระบวนการทีหลากหลายได้ อยา่ งไรกต็ าม พืนทชี ่มุ นาํ หลายแห่งไดร้ บั
ผลกระทบจากสารมลพิษทีปลอ่ ยลงอยา่ งตอ่ เนืองยาวนานทาํ ใหเ้ สยี สภาพไปในทีสดุ พนื ทชี มุ่ นาํ ธรรมชาติ
ถึงแมว้ ่าสามารถรองรบั สารมลพษิ ไดส้ งู แตก่ เ็ ป็นระบบนเิ วศทีซบั ซอ้ น การปลอ่ ยสารมลพิษสพู่ ืนทชี ่มุ นาํ ใน
ธรรมชาติโดยตรงจึงไมเ่ หมาะ ดงั นนั บึงประดิษฐจ์ ึงถกู ใชเ้ ป็นทางเลือกสาํ หรบั การบาํ บดั นาํ เสีย

บงึ ประดิษฐเ์ ป็นระบบบาํ บดั ทีสรา้ งขึนโดยเลยี นแบบพืนทชี ่มุ นาํ (Wetland) ทมี ใี นธรรมชาติ โดยทวั ไป
จะถกู สรา้ งขึนเพือเป็นแหล่งทีอยอู่ าศยั (Habitat) ของสิงมีชวี ิตในธรรมชาติ เป็นพืนทแี นวกนั ชน หรือเพือปรบั
สภาพพืนทที เี สียหายจากกจิ กรรมตา่ งๆ เชน่ การทาํ เหมอื ง เป็นตน้ สาํ หรบั งานดา้ นการบาํ บดั นาํ เสยี บงึ
ประดิษฐถ์ กู สรา้ งขึนเพอื ใชบ้ าํ บดั นาํ เสียจากชมุ ชน (นาํ เสียทมี คี วามสกปรกในรูปบีโอดเี ป็นหลกั ) หรือจาก
การเกษตร (นาํ เสียทมี ีธาตอุ าหารเช่น ไนโตรเจน และฟอสฟอรสั ) หรือนาํ ฝนไหลบ่า (นาํ ทีมีปรมิ าณตะกอนสงู )
รวมทงั นาํ ทิงทไี ดร้ บั การบาํ บดั บางส่วนจากระบบบาํ บดั นาํ เสยี ในยโุ รปและสหรฐั อเมรกิ า มีการศกึ ษาวจิ ยั
เกียวกบั ระบบบงึ ประดิษฐ์และสรา้ งระบบบาํ บดั นาํ รอ่ งมาตงั แต่ปี พ.ศ. 2495 (ค.ศ. ) และเรมิ มีการสรา้ ง
ระบบบาํ บดั ดว้ ยบงึ ประดษิ ฐ์เตม็ รูปแบบตงั แตป่ ี พ.ศ. (ค.ศ. ) สาํ หรบั บาํ บดั นาํ เสียจากชมุ ชนขนาด
เล็ก และมกี ารพฒั นาเพือใหร้ องรบั นาํ เสยี จากชมุ ชนขนาดใหญ่และจากอตุ สาหกรรมในเวลาต่อมา (Kadlec
และ Knight, 1996)

เมอื เปรยี บเทยี บกบั พืนทชี ่มุ นาํ ตามธรรมชาติ บงึ ประดิษฐใ์ นพนื ทขี นาดเดยี วกนั จะมปี ระสทิ ธภิ าพใน
การบาํ บดั นาํ เสียไดด้ ีกว่าเพราะในการออกแบบบงึ ประดิษฐ์สามารถปรบั พืนที ควบคมุ การระบายนาํ เลือกชนดิ
ของพชื และดดั แปลงสภาพและกระบวนการต่างๆ ไดห้ ลากหลายตามความตอ้ งการ โดยจะออกแบบใหม้ ีพืนที
เป็นรูปรา่ งต่างๆ เชน่ เป็นแนวยาว หรอื เป็นบงึ ทีมีขนาดตา่ งๆ ได้ เมือเทยี บกบั ระบบบาํ บดั นาํ เสยี ทวั ไป
(Conventional Treatment System) (รูปที - ) ระบบบาํ บดั นาํ เสยี ทวั ไปใชแ้ หล่งหลงั งานหลกั จากพลงั งานใน
กล่มุ Fossil Fuel ซงึ เป็นพลงั งานทีอย่ใู นกล่มุ ใชแ้ ลว้ หมดไป (Nonrenewable) และใชห้ ลกั การบาํ บดั ทางชวี ภาพ
และเคมที เี กดิ ในถงั ปฏกิ ิรยิ าทีสรา้ งขนึ จากวสั ดกุ อ่ สรา้ งเช่น คอนกรตี หรือ เหลก็ และอยภู่ ายใตส้ ภาพแวดลอ้ มที
ควบคมุ รวมทงั มกี ารใชพ้ ลงั งานเพอื กวนผสม ใหอ้ ากาศ หรอื สบู นาํ เพือใหร้ ะบบดาํ เนินไปไดอ้ ยา่ งทีตอ้ งการ เมอื
พิจารณาโดยรวมทงั กระบวนการ จะเหน็ ไดว้ ่าระบบบาํ บดั นาํ เสียทวั ไปเป็นระบบทีใชพ้ ลงั งานมาก (Energy
Intensive) และพืนทสี าํ หรบั การเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าตา่ งๆ กล็ ดลงจากสภาพธรรมชาติมากดว้ ยเชน่ กนั เมือเทยี บกบั
กระบวนการในลกั ษณะเดียวกนั ระบบบึงประดิษฐท์ ีใชก้ ระบวนการธรรมชาติทีพงึ พาพลงั งานจากแสงอาทติ ย์
และพลงั งานจากลมเป็นหลกั ซงึ เป็นพลงั งานทใี ชแ้ ลว้ ไมห่ มดไป (Renewable) ทาํ ใหพ้ งึ พาพลงั งานจากนาํ มนั

1 พนื ทีชุ่มนาํ ตามนิยามของอนสุ ญั ญาแรมซาร์ หมายถงึ ลกั ษณะทางภมู ปิ ระเทศทีมีรูปแบบเป็น พนื ทีล่มุ พืนทีราบลมุ่ พืนทีล่มุ ชนื แฉะ พืนทีฉาํ นาํ มีนาํ ทว่ ม มี
นาํ ขงั พนื ทีพรุ พนื ทีแหลง่ นาํ ทงั ทเี กดิ ขนึ เองตามธรรมชาติ (และทีมนษุ ยส์ รา้ งขึน) ทงั ทีมนี าํ ขงั หรอื ท่วมอย่ถู าวรและชวั ครงั ชวั คราว ทงั ทีเป็นแหลง่ นาํ นงิ และ
นาํ ทงั ทีเป็นนาํ จดื นาํ กรอ่ ย และนาํ เค็ม รวมไปถงึ พืนทีชายฝังทะเล และพนื ทีของทะเล ในบรเิ วณซึงเมอื นาํ ลดลงตาํ สดุ มคี วามลกึ ของระดบั นาํ ไม่เกิน เมตร
(สาํ นกั งานนโยบายและแผนทรพั ยากรธรรมชาตแิ ละสิงแวดลอ้ ม กระทรวงทรพั ยากรธรรมชาติและสิงแวดลอ้ ม)

213

หรือพลงั งานในกลมุ่ Fossil Fuel นอ้ ยลง และใชส้ งิ มชี วี ิตในดนิ ตามธรรมชาติ รวมทงั การกอ่ สรา้ งจะเนน้ ทีวสั ดุ
ธรรมชาติเป็นหลกั จงึ เป็นระบบทีใชพ้ ืนทมี ากกว่า (Land Intensive) เมอื เทยี บกบั ระบบบาํ บดั นาํ เสียทวั ไปใน
การบาํ บดั ในลกั ษณะเดยี วกนั อย่างไรกต็ ามบงึ ประดิษฐ์ยงั มขี อ้ จาํ กดั อีกหลายประการดงั แสดงในตาราง – 1

รูปที -1 เปรียบเทยี บการทาํ งานของระบบบงึ ประดิษฐก์ บั ระบบบาํ บดั นาํ เสียทวั ไป

ตาราง – 1 ขอ้ ดีและขอ้ จาํ กดั ของระบบบงึ ประดิษฐ์บางประการเมือเทยี บกบั ระบบบาํ บดั นาํ
เสยี ทวั ไป

ข้อดี ขอ้ จาํ กัด

- โดยทวั ไปค่าใชจ้ ่ายในการก่อสรา้ งและบาํ รุงรกั ษาตาํ - ใชพ้ นื ทีมากเมอื เทยี บกบั ระบบบาํ บดั นาํ เสียทีใชก้ นั ทวั ไป
- สินเปลอื งพลงั งานในการเดนิ ระบบนอ้ ย - บึงประดิษฐท์ ีมีนาํ ผวิ ดินขงั อาจเป็นแหล่งเพาะพนั ธยุ์ งุ หรอื
- ไม่ตอ้ งมผี เู้ ชียวชาญประจาํ ระบบ
- สามารถบาํ บดั ธาตอุ าหาร (บาํ บดั ขนั ตติยภมู )ิ ไดด้ ี แมลงอืนๆ
- เป็นแหล่งทีอย่อู าศยั ของสตั วไ์ ดห้ ลากหลาย - ไมเ่ หมาะสมกบั การบาํ บดั นาํ เสียทีมคี วามเขม้ ขน้ ของสาร
- อาจเพิมความเป็นธรรมชาตใิ หแ้ ก่พืนที
ปนเปือนในปรมิ าณสงู
- เป็นเทคนคิ การบาํ บดั ทีดเู ป็นมติ รตอ่ ธรรมชาติและ - ประสิทธิภาพไม่แน่นอนขึนกับสภาพอากาศ
ประชาชนทวั ไปใหค้ วามยอมรบั
- สามารถใชป้ ระโยชนด์ า้ นอืนได้ เช่น เป็นทีพกั ผ่อน เป็นแนว - ขอ้ มลู เกียวกบั การเปลียนปลงและการใชง้ านในระยะยาว
กนั ชน เป็นตน้ ยงั มีอย่นู อ้ ย
- อาจใชเ้ วลานานในการเริมเดินระบบ (Start up) เพอื ใหพ้ ืช
เตบิ โตไดท้ ี

ในภาพรวม กระบวนการบาํ บดั หลกั ของบงึ ประดษิ ฐจ์ ะเป็นระบบกรองชวี ภาพ (Biofilter) ผสมผสานกบั
กระบวนการเปลียนแปลงของสารทางกายภาพและเคมี เพือกาํ จดั สารมลพิษทีปนเปือนในนาํ โดยการจาํ ลองการ
ทาํ งานของพืนทชี มุ่ นาํ ตามธรรมชาติทีประกอบไปดว้ ย พชื และจลุ ินทรยี ช์ นดิ ต่างๆ โดยทีราก ลาํ ตน้ ใบ และสว่ น

214

ตา่ งๆ ของพชื จะทาํ หนา้ ทีเป็นทียดึ เกาะของจลุ ชพี หลากหลายประเภทไดแ้ ก่ สาหรา่ ยชนดิ ตา่ งๆ สาหรา่ ยสีเชยี ว
แกมนาํ เงนิ (Cyanobacteria) จลุ นิ ทรียท์ ีใชค้ ารบ์ อนอนิ ทรีย์ (Heterotrophic Microorganism) ทที าํ หนา้ ทีย่อย
สลายสารอนิ ทรยี ท์ งั ทลี ะลายและแขวนลอยในนาํ เป็นตน้ ซงึ ในทางนเิ วศวทิ ยาเรยี กกล่มุ จลุ ชีพเหล่านีวา่
Periphyton จลุ ชีพเหลา่ นีนอกจากทาํ หนา้ ทีบาํ บดั สารปนเปือนในนาํ แลว้ ยงั สามารถใชเ้ ป็นดชั นีชวี ดั คณุ ภาพนาํ
ไดด้ ว้ ย นอกจากนียงั ถกู ใชเ้ ป็นแหล่งอาหาร (แหลง่ ของสสารและพลงั งาน) แก่สิงมีชวี ิตอนื ในระบบ เชน่ สตั วไ์ มม่ ี
กระดกู สนั หลงั ตา่ งๆ ปลา เป็นตน้ สาํ หรบั กรณีบึงประดิษฐ์ขนาดใหญ่ทีลกั ษณะทางกายภาพของพืนทชี ่มุ นาํ
เออื อาํ นวยต่อการเป็นแหล่งอาหารและทีอย่อู าศยั ของสิงมชี ีวิตอนื หลายประเภท (แมว้ า่ สตั วเ์ หล่านนั ไมม่ ีส่วน
เกียวขอ้ งโดยตรงกบั การบาํ บดั นาํ เสยี เช่น นก และสตั วเ์ ลือยคลานตา่ งๆ เป็นตน้ ) ทาํ ใหบ้ งึ ประดษิ ฐ์ขนาดใหญ่
สามารถพฒั นาเป็นระบบนิเวศทสี มบูรณข์ ึนไดซ้ งึ เกิดผลพลอยไดท้ ีดตี อ่ สิงแวดลอ้ มในดา้ นอืนดว้ ย

10.1 กลไกการบาํ บัด

จลุ ชีพกล่มุ Periphyton จะดดู ซบั สารปนเปือนจากนาํ ทาํ ใหก้ ารแพรก่ ระจายของสารปนเปือนลดลง
ประมาณวา่ ประมาณ เปอรเ์ ซนตข์ องการะบวนการกาํ จดั สารปนเปือนในนาํ ในระบบบงึ ประดิษฐเ์ กดิ โดย
กระบวนการทางชวี เคมีโดยจลุ ชพี ในกลมุ่ Periphyton โดยการกาํ จดั ทเี กดิ จากพืชและแระบวนการทางกายภาพ

คดิ เป็น – เปอรเ์ ซ็นต์ (Bhamidimarri และคณะ ) โดยหนา้ ทีหลกั ของพชื นอกจากเป็นทียึดเกาะของ
จลุ นิ ทรยี ต์ ามทีไดก้ ลา่ วมาแลว้ เมือพืชยอ่ ยสลายจะเป็นแหลง่ อาหาร (คารบ์ อน) สาํ หรบั จลุ นิ ทรยี ์ อย่างไรกต็ าม
สาํ หรบั กรณีทีมโี ลหะหนกั ปนเปือนในนาํ การกาํ จดั โลหะหนกั สว่ นใหญจ่ ะเกดิ จากกระบวนการทางกายภาพและ
การดูดซบั โดยพชื ซงึ พชื แต่ละชนดิ จะมีความสามารถในการกาํ ดดู ซบั โลหะหนกั แตกตา่ งกนั ไป กระบวนการ
บาํ บดั ทเี กดิ ขึนในภาพรวมประกอบไปดว้ ย

 การตกตะกอนของของแขง็ แขวนลอยในทางกายภาพ จากการทีนาํ ไหลชา้ ลง ซงึ ตะกอนอาจจะเป็น

ของแข็งแขวนลอยทีถกู พามากบั นาํ หรือตะกอนจากการตกตะกอนทางเคมีของไออนทีละลายในนาํ
หรือตะกอนทีจบั ตวั เป็นฟล็อกทีเปน้ ผลมาจากจากการเปลียนแปลงทางเคมีและกายภาพ อตั ราการ
ตกตะกอนอาจจะวดั เป็น เซนตเิ มตรต่อหนว่ ยพืนทตี ่อปี หรือ กรมั ตอ่ หน่วยพืนทตี ่อปี

 การเปลียนแปลงทางชีวเคมีและเคมขี องสารปนเปือนในนาํ เมือสมั ผสั กบั จลุ ินทรยี แ์ ละ แสง

 การดดู ซบั การแลกเปลียนไอออน กบั ดิน ตะกอน และพืนผวิ ของพชื และซากสารอนิ ทรียต์ า่ งๆ

 การดดู ซบั โดยสิงมีชวี ิตในระบบเพือใชเ้ ป็นแหลง่ อาหารและพลงั งาน หรือการสะสมในสิงมีชวี ิต

 การระเหยออกของก๊าซจากนาํ สบู่ รรยากาศ และการแลกเปลียนก๊าซในนาํ กบั บรรยากาศ

บรเิ วณทเี กดิ การบาํ บดั มากทีสดุ เมอื นาํ เสยี ไหลผ่านบงึ ประดิษฐค์ ือส่วนทีเป็นรากพชื (Rhizosphere)
รอบๆ พชื ในพืนทชี มุ่ นาํ จะเคลอื นยา้ ยออกซิเจนจากยอดลงส่สู ว่ นทีเป็นรากทจี มนาํ และออกซเิ จนบางสว่ นจะ
ปลดปล่อยส่สู ิงแวดลอ้ มจากบรเิ วณรากได้ (รูปที - ) รากฝอยของพชื จะมจี ลุ นิ ทรยี ใ์ นรูปของฟิลม์ ชวี ภาพที
ไดร้ บั ออกซเิ จนจากรากพชื (Bowmer, 1987) เติบโต ในบรเิ วณทีออกซเิ จนละลายมปี รมิ าณนอ้ ยจะมีกลมุ่ จลุ ชพี
แบบไมใ่ ชอ้ อกซเิ จนเติบโตและทาํ หนา้ ทีชว่ ยยอ่ ยสลายสารอนิ ทรยี ์ ปรมิ าณออกซเิ จนละลายจะลดลงเมือความ
ลึกมากขึนและเมืออย่หู า่ งจากบรเิ วณรากฝอยมากขึน ในบรเิ วณทีปรมิ าณออกซเิ จนลดลงจนกระทงั ศกั ยร์ ดี อกซ์

215

(Redox Potential, Eh) ลดลงอยใู่ นชว่ ง – มิลลโิ วลต์ จะอยใู่ นชว่ งแอน็อกซกิ ซงึ จะเกิดกระบวนการ
Denitrification และถา้ คา่ RH ลดลงกว่า มลิ ลิโวลต์ จะเขา้ สสู่ ว่ นทีเป็นแอนแอโรบกิ ในทีสดุ (รูปที - )

รูปที -2 การเปลียนแปลงปรมิ าณออกซเิ จนตามความลึกในบงึ ประดิษฐแ์ ละในบรเิ วณราก
พชื (Rhizosphere)
กลา่ วไดว้ ่า คารบ์ อนอินทรยี จ์ ะถกู ใชไ้ ปจลุ ชพี กลมุ่ Heterotrophic Microorganisms ไนโตรเจนจะถกู
บาํ บดั โดยกระบวนการ Denitrification กลายเป็นก๊าซไนโตรเจนออกส่บู รรยากาศ ฟอสฟอรสั จะตกตะกอนและ
ถกู ใชไ้ ปในกระบวนการเติบโตทางชีวภาพ (Burgoon และคณะ, ) ของแข็งแขวนลอยจะถกู กรองออกหรอื
ตกตะกอนออกจากนาํ เชอื โรค และเชือไวรสั ทีเป็นอนั ตรายจะถกู กรองโดยฟิลม์ ชวี ภาพ และตวั กลาง เชน่ ดนิ
เคลย์ พืนผวิ ของแข็งตา่ งๆ เป็นตน้ รวมทงั ตายไปตามธรรมชาติเนอื งจากสภาวะแวดลอ้ มทีไมเ่ หมาะสม เชน่
สมั ผสั กบั แสงอลุ ตราไวโอเลต (UV) จากดวงอาทติ ย์ อณุ หภมู ทิ ไี มเ่ หมาะสม หรอื ถกู กาํ จดั โดยโปรโตซวั
(Protozoa) เป็นตน้ ในระหว่างทีนาํ ไหลผ่านระบบ สาํ หรบั กลไกการย่อยสลายสารอนิ ทรียแ์ ละไนโตรเจนในบงึ
ประดิษฐจ์ ะเหมอื นกบั หลกั การทไี ดก้ ล่าวมาแลว้ ในเรืองการบาํ บดั ดว้ ยระบบชวี ภาพแบบใชแ้ ละไมใ่ ชอ้ อกซเิ จน
สาํ หรบั กลไกการกาํ จดั ไนโตรเจนและการกาํ จดั ฟอสฟอรสั และโละหนกั จะกล่าวเพิมเตมิ ในรายละเอยี ดเพิมเตมิ
ในทีนี
10.1.1 กลไกการบาํ บดั ไนโตรเจนในบงึ ประดษิ ฐ์
กระบวนการกาํ จดั สารประกอบไนโตรเจนในบงึ ประดิษฐส์ ่วนมากอาศยั กระบวนการเปลียนแปลงทาง
ชีวภาพในธรรมชาติทวั ไปแสดงไดด้ งั รูปที – 3
216

รูปที -3 กระบวนการเปลียนแปลงสารประกอบไนโตรเจน (ดดั แปลงจาก USEPA, 1988)

กระบวนการหลกั ในการกาํ จดั ไนโตรเจนคอื Nitrification และ (Dissimilative) Denitrification ทาํ ให้
ไนโตรเจนถกู เปลียนไปเป็นก๊าซ N2O และ N2 แลว้ ระเหยออกในทีสดุ ดงั ไดก้ ลา่ วมาแลว้ เรอื งการบาํ บดั นาํ เสยี โดย
กระบวนการทางชีวภาพ นอกจากกระบวนการหลกั ทีกล่าวมาแลว้ ยงั มีกระบวนการการดดู ซมึ (Uptake)
สารประกอบไนโตรเจนโดยสิงมชี วี ิตต่างๆ ไดแ้ ก่ การดดู ซมึ แอมโมเนยี มโดยตรงโดยพืชและจลุ ชีพอืนๆ เพือนาํ ไป
สงั เคราะหเ์ ซลลใ์ หม่ ไนเตรทบางสว่ นสามารถถกู ดดู ซมึ ไดโ้ ดยพชื หรือดดู ซมึ ผา่ นกระบวนการ Assimilative
Denitrification เพือรดี ิวซไ์ นเตรทเป็น ไนไตรท์ ไฮดรอกซิลลามีน (Hydroxylamine, NH2OH) และแอมโมเนยี ม
ในทีสดุ กอ่ นดดู ซมึ ไปใช้ ซงึ ทาํ ไดโ้ ดยโดย พชื เชือรา หรือ แบคทเี รยี ในกล่มุ Prokaryotes หลายชนดิ
แอมโมเนียมอาจจะสญู เสียออกทางบรรยากาศโดยตรงไดเ้ มือพีเอชของนาํ สงู ขึน โดยเฉพาะเมือนาํ มีพีเอชสงู กวา่
9.3 (pKa ของแอมโมเนยี มมคี า่ . ) แอมโมเนยี มส่วนใหญจ่ ะเปลียนรูปเป็นแอมโมเนยี ซงึ ละลายนาํ ไดน้ อ้ ย
อยา่ งไรกต็ าม โดยปกตกิ ารเพิมค่าพีเอชจนสงู มากในบงึ ประดิษฐจ์ ะไม่เกดิ ยกเวน้ บางกรณี เชน่ มกี ารเตบิ โตของ
สาหรา่ ยอยา่ งรวดเรว็ (Algal Bloom) ซงึ จะมผี ลต่อประสิทธิภาพการบาํ บดั โดยรวมของระบบ ดงั นนั การสญู เสีย
ไนโตรเจนโดยกระบวนการนีจงึ ไม่ใชก่ ระบวนการหลกั นอกจากนีแอมโมเนียมบางสว่ นอาจจะถกู ดดู ซบั ไวก้ บั
พืนผวิ หรอื โดยกระบวนการแลกเปลียนไออนไดบ้ างสว่ น และไนเตรทบางสว่ นอาจจะถกู กาํ จดั จากระบบไปพรอ้ ม
กบั นาํ ชะทชี ะออกจากระบบได้ นอกจากกระบวนการทวั ไปทไี ดก้ ลา่ วมาแลว้ ยงั มกี ระบวนการทางชวี เคมีอืนที
อาจเป็นกระบวนการทีสาํ คญั ในการกาํ จดั ไนโตรเจนได้ (Loosdrech และคณะ ; Tanner และ Kadlec,
2002; Sun และ Austin, 2007) เช่น

217

 กระบวนการแอนนามอ็ ก (Anaerobic ammonium oxidation, ANAMMOX) เป็นกระบวนการที
NO2– รบั อเิ ลกตรอนแลว้ ถกู รีดวิ ซเ์ ป็น NH2OH จากนนั NH2OH และ NH4+ ทาํ ปฏกิ ิรยิ ากนั เป็น
Hydrazine (N2H4) และ H2O ต่อมา N2H4 ถกู ออกซไิ ดซต์ อ่ ไปเป็น N2 และถ่ายเทอเิ ลกตรอนที
เหลอื เพือใชใ้ นการรดี วิ ซ์ NO2– ตอ่ ไป ซงึ กระบวนการนีจะเกิดในสภาวะทีไมม่ อี อกซิเจนเทา่ นนั

 กระบวนการ Completely Autotrophic Nitrogen-removal Over Nitrite, CANNON) เป็น
กระบวนการทีคลา้ ยคลงึ กบั ANAMMOX แตต่ า่ งกนั ทีเกดิ ในขนั ตอนเดียวและเกดิ ในสภาวะทีมี
ออกซิเจนจาํ กดั โดย NH4+ ถกู ออกซิไดซเ์ ป็น NO2– แตไ่ ม่เปลียนจนเป็น NO3– เพราะออกซิเจนมี
จาํ กดั จากนนั NO2– จะทาํ ปฏิกริ ยิ ากบั NH4+ เป็น N ซงึ จะตา่ งจากกระบวนการ Nitrification
ปกติที NH4+ถกู อ็อกซไิ ดซโ์ ดยจลุ ชพี กล่มุ Heterotroph ทใี ชส้ ารอนิ ทรยี ใ์ นสภาวะทีมี O2 ไมจ่ าํ กดั

ทงั สองกระบวนการทีกลา่ วมาเป็นกระบวนการทีเกดิ โดยจลุ ชีพกลมุ่ Autptroph ในสภาวะมีออกซเิ จน
จาํ กดั หรอื ไม่มีออกซิเจน ซงึ ความสาํ คญั ของกระบวนการเหลา่ นีในการกาํ จดั ไนโตรเจนในสภาวะทีมีปรมิ าณ
ออกซิเจนละลายจาํ กดั เช่น ในบงึ ประดษิ ฐ์ จะยงั ตอ้ งศกึ ษาตอ่ ไป

10.1.2 กลไกการบาํ บัดฟอสฟอรสั ในบงึ ประดษิ ฐ์
เมอื เทยี บกบั ไนโตรเจน กระบวนการการเปลียนแปลงฟอสฟอรสั จะซบั ซอ้ นนอ้ ยกวา่ สารประกอบ
ฟอสฟอรสั ในธรรมชาตพิ บไดท้ งั ในรูปของสารระกอบอนิ ทรยี แ์ ละสารอนนิ ทรีย์ สารประกอบฟอสฟอรสั ทีใชไ้ ดใ้ น
กระบวนการทางชวี ภาพสว่ นมากจะอย่ใู นรูปของ Soluble Reactive Phosphorus (SRP) ซงึ ส่วนใหญ่จะอยใู่ น
รูปของสารประกอบออรโ์ ทฟอสเฟต (Orthophosphate, PO43–) ในรูปทีพรอ้ มถกู นาํ ไปใช้ (Reactive) ฟอสฟอรสั
ทเี ขา้ ส่รู ะบบจากนาํ เสียสว่ นใหญเ่ ป็น PO43– สารประกอบฟอสฟอรสั อืนทลี ะลายนาํ (Dissolved Phosphorus,
DP) และทีอยใู่ นรูปอนุภาค (Particulate Phosphorus, PP) และมีบางสว่ นทีมาจากชนั บรรยากาศกบั นาํ ฝนใน
รูป PO43– และ PP ในธรรมชาติ ฟอสฟอรสั มกั จะเป็นธาตอุ าหารทจี าํ กดั การเจรญิ เติบโตของสาหร่าย การ
เปลียนแปลงฟอสฟอรสั ในระบบบงึ ประดษิ ฐ์แสดงในรูปที - สรุปกลไกหลกั ในการกาํ จดั ฟอสฟอรสั ในบงึ
ประดิษฐ์ ไดแ้ ก่
) การทฟี อสฟอรสั ถกู ผนวกเขา้ ไปเป็นสว่ นหนึงของมวลชวี ภาพของสิงมชี ีวิตเนอื งจากฟอสฟอรสั เป็น
ธาตอุ าหารทีจาํ เป็นสาํ หรบั การเตบิ โต สาหรา่ ยและพชื ชนั สงู ทเี ติบโตในสภาวะทีมีฟอสฟอรสั สงู มกั จะสะสม
ฟอสฟอรสั ไวใ้ นตวั ในรูปของฟอสฟอรสั อนิ ทรียม์ ากกว่าการเตบิ โตในสภาวะทีมีธาตอุ าหารตาํ เรยี กกระบวนการ
นวี า่ Luxury Uptake (Greenway, 1997) การทพี ชื เหล่านถี กู เก็บเกียวหรอื ตดั ออกสมาํ เสมอจะทาํ ใหป้ รมิ าณ
ของฟอสฟอรสั ในดนิ ไม่สะสมจนถงึ ระดบั อมิ ตวั พชื แตล่ ะชนดิ จะมกี ารสะสมของฟอสฟอรสั ในตวั ไดม้ ากนอ้ ย
ต่างกนั พืชทีมีท่อลาํ เลียง ในกล่มุ แพงพวยนาํ กกกลม (Scirpus sp.) สะสมฟอสฟอรสั ไดม้ าก ในบางกรณีอาจ
สงู กวา่ เปอรเ์ ซนตข์ องฟอสฟอรสั ทงั หมดทีอยใู่ นนาํ ทเี ขา้ มา ในขณะทีพชื ในกลมุ่ ธปู ฤาษี (Typha sp.) สะสม
ไดเ้ พียง เปอรเ์ ซนต์ (Finlayson and Chick, 1983) นอกจากชนดิ ของพืชแลว้ ประสิทธิภาพของการกาํ จดั
ฟอสฟอรสั จากนาํ โดยผนวกเขา้ ไปเป็นสว่ นหนึงของมวลชีวภาพไม่ว่าจะเกดิ โดยพชื ทีมที อ่ ลาํ เลยี ง (Vascular
Plants) หรอื โดยจลุ ชีพทีอาศยั ร่วมกบั พชื หรอื จลุ ชพี ทีอาศยั ในดินขึนอยกู่ บั ปัจจยั หลายประการ เชน่ ฤดกู าล การ
ไหลเวยี นของนาํ และสมั พนั ธก์ ับการเติบโตพืชในบงึ ประดษิ ฐด์ ว้ ย
) การดูดซบั ในดินและการตกตะกอนของฟอสเฟตกบั Fe3+, แคลเซยี มและอลมู เิ นยี มทีมีอยใู่ นดนิ เป็น
สารประกอบต่างๆ ชว่ งของการเปลียนแปลงศกั ยร์ ดี อกซ์ (Redox Potential, Eh) ในดนิ และนาํ ปกติตงั แต่ - –

218

+ มิลลโิ วลต์ จะไมม่ ผี ลโดยตรงตอ่ การเปลียนแปลงรูปแบบของสารประกอบออรโ์ ทฟอสเฟต แตจ่ ะมผี ลต่อ
ไออนทีทฟี อสเฟตไปรวมตวั อยดู่ ว้ ย สาํ หรบั Fe3+จะถกู รีดวิ ซเ์ ป็น Fe2+ภายใตศ้ กั ยร์ ดี อกซต์ งั แต่ – มลิ ลโิ วลต์
(Hammer, ) และอาจทาํ ใหฟ้ อสเฟตทีเคยถกู จบั อยกู่ บั Fe3+เดมิ ถกู ปลอ่ ยออกมา ในทางกลบั กนั การเตมิ
ออกซเิ จนในระบบทาํ ให้ Fe2+จะถกู ออกซไิ ดซเ์ ป็น Fe3+ทาํ ใหป้ รมิ าณฟอสเฟตในนาํ ลดลง ดงั นนั ปรมิ าณ
ออกซิเจนละลายจึงมสี ว่ นสาํ คญั ต่อการเปลียนแปลงปรมิ าณฟอสฟอรสั ในนาํ ผิวดินธรรมชาติ เมือปรมิ าณ
ออกซเิ จนละลายลดลง ปรมิ าณฟอสฟอรสั ในนาํ จะเพมิ ขึน Kramer และคณะ ( ) รายงานไวว้ า่ ปรมิ าณ
ออกซเิ จนละลายในนาํ ตาํ กว่า . มลิ ลกิ รมั ตอ่ ลติ รมผี ลใหฟ้ อสฟอรสั ถกู ปลดปล่อยออกจากดนิ ตะกอนได้
นอกจากศกั ยร์ ดี อกซแ์ ลว้ พบวา่ ฟอสฟอรสั สามารถดดู ซบั ในดนิ ทพี ีเอชสงู รวมทงั ถกู ดดู ซบั โดยซากสารอนิ ทรยี ์
(Detritus) ทเี นา่ เปือยผพุ งั ภายในระบบไดด้ ว้ ย เนืองจากการกาํ จดั ฟอสฟอรสั โดยการดดู ซบั จะถงึ จดุ อิมตวั ใน
ทสี ดุ ดงั นนั การกาํ จดั ฟอสฟอรสั ในบงึ ประดิษฐส์ ามารถจะเกดิ ต่อเนืองไดโ้ ดยอาศยั กระบวนการกาํ จดั ทงั สองที
ไดก้ ล่าวแลว้ รว่ มกนั

นอกจากนี ฟอสฟอรสั อาจจะสญู เสยี จากระบบไดก้ บั นาํ ชะทซี มึ ออกจากระบบและในกระบวนการ
เปลียนรูปเป็นก๊าซ Phosphine (PH ) โดยกระบวนการทางชวี ภาพในตะกอน แต่เกดิ ไดน้ อ้ ยมาก ทงั นกี ๊าซ

Phosphine จะไมเ่ สถียรและถกู ออกซไิ ดซใ์ หก้ ลบั ไปอย่ใู นรูปของ PO43– ไดใ้ นเวลาอนั สนั (Glindemanna และ
คณะ, )

รูปที -4 กระบวนการเปลียนแปลงสารประกอบฟอสฟอรสั
(ดดั แปลงจาก Kadlec และ Knight, 1996)

219

. . กลไกการบาํ บัดโลหะหนักในบึงประดิษฐ์
ในลกั ษณะเดยี วกบั การกาํ จดั สารปนเปือนอนื ๆ เมือโลหะหนกั ในนาํ เสยี เขา้ สรู่ ะบบบงึ ประดษิ ฐ์ ไมว่ ่าจะ
เป็นกรณีทีนาํ นิงขงั หรือมกี ารเคลอื นที โลหะหนกั จะเกิดการเปลียนแปลงในลกั ษณะต่างๆ ซงึ ศกั ยร์ ดี อกซจ์ ะเป็น
สิงสาํ คญั ในการเปลียนแปลงรูปแบบของโลหะหนกั ซึงจะมผี ลต่อความเป็นพษิ ความสามารถในการดดู ซบั และ
พฤตกิ รรมทีเกียวขอ้ งกบั การเคลือนทีของโลหะในระบบ สภาพรีดอกซข์ องโลหะขึนกับปรมิ าณออกซเิ จนซงึ จะ
เกียวขอ้ งกบั กิจกรรมของจลุ ชีพดว้ ย โลหะเมืออยใู่ นสภาพรดี อกซต์ า่ งกนั จะสามารถเกดิ เป็นสารประกอบที
ละลายนาํ ไดต้ า่ งกนั ดว้ ย การกาํ จดั โลหะหนกั ทีเกดิ จากกระบวนการทางกายภาพ เคมี และชีวภาพในบงึ
ประดิษฐ์ ไดแ้ ก่
) การตกตะกอนทางกายภาพของไอออนโลหะหนกั ทีถกู ดดู ซบั โดยตะกอนแขวนลอย ฟลอ็ ก หรอื โลหะ
หนกั ทอี ย่ใู นรูปสารประกอบทีไมล่ ะลายนาํ เช่น สารประกอบโลหะออกไซดแ์ ละไฮดรอกไซด์ เป็นตน้ การ
ตกตะกอนจะขึนอยกู่ บั รูปแบบ ความเรว็ และลกั ษณะการไหลของนาํ ในนาํ ทคี อ่ นขา้ งนิง ตะกอนทีหนาแน่นกว่า
นาํ จะจมลง ส่วนตะกอนแขวนลอยทีเบากวา่ นาํ อาจจะรวมเป็นฟล็อกและตกตะกอนไดใ้ นทีสดุ ในบงึ ประดิษฐ์
ฟลอ็ กขนาดเลก็ สามารถเกดิ ไดด้ เี มือพเี อชสงู ขึน มคี วามปันป่วนนอ้ ย มตี ะกอนแขวนลอยเขม้ ขน้ สงู ฟลอ็ กขนาด
เล็กเป็นประโยชนม์ ากในการดูดซบั โลหะหนกั เนอื งจากมีพนื ทผี วิ ตอ่ ปรมิ าตรสงู ทาํ ใหม้ ีความสามารถในการดดู
ซบั ไดม้ าก ทงั นไี ออนของโลหะในนาํ จะไม่ตกตะกอนโดยตรง แตจ่ ะตอ้ งผา่ นกระบวนการเกดิ เป็นสารประกอบที
ไมล่ ะลายนาํ หรอื ตกตะกอนรว่ มกบั สารประกอบอืน หรอื ผา่ นกระบวนการดดู ตดิ ผวิ กอ่ นจงึ จะตกตะกอนลงได้
) การดดู ซบั บนพนื ผวิ ของเคลยห์ รอื สารประกอบฮวิ มิก ความสามารถในการดดู ติดขึนกบั ลกั ษณะ
สมบตั ขิ องไออนของโลหะ และความสามารถในการแลกเปลียนประจุบวกของพืนผิวดดู ซบั รวมทงั ปัจจยั ทาง
สิงแวดลอ้ มเชน่ พเี อช ศกั ยร์ ีดอกซ์ เป็นตน้ สาํ หรบั ไอออนกล่มุ Divalent Metals ในนาํ ความสามารถในการดดู
ซบั กบั เคลยจ์ ะเป็นไปตามลาํ ดบั ดงั นี Pb>Cu>Zn>Ni>Cd โดยทวั ไป Pb และ Cu มกั จะถกู ดดู ซบั ไวอ้ ย่างแน่น
หนาส่วน Zn และ Cd จะถกู ดดู ซบั ไวไ้ ม่ดีนกั ทาํ ใหส้ ามารถเขา้ สวู่ งจรชีวภาพไดใ้ นทีสดุ (Alloway, 1990)
) การตกตะกอนทางเคมี เป็นกระบวนการหลกั ของการกาํ จดั โลหะหนกั ในบงึ ประดษิ ฐ์ ไอออนของ
โลหะหนกั จะถกู เปลียนไปเป็นรูปแบบทีไมล่ ะลายนาํ ซงึ ขึนอยกู่ บั คา่ คณุ สมบตั กิ ารละลาย (Solubility Product)
ของสารประกอบโลหะหนกั แต่ละชนดิ ถา้ คา่ การละลายตาํ สารประกอบชนิดนนั จะตกตะกอนไดง้ า่ ย ทงั นขี ึนกบั
ความเขม้ ขน้ ของไอออนของโลหะหนกั และไอออนทีเป็นสว่ นของสารประกอบ เช่น ไฮดรอกไซดไ์ อออน ซลั ไฟด์
ไอออน คารบ์ อเนตไออน เป็นตน้ รวมทงั พีเอช ดว้ ย ในดนิ ทีมีเหลก็ และสารอินทรียใ์ นสภาพศกั ยร์ ีดอกซต์ าํ
อาจจะมสี ารประกอบไพไรท์ (FeS) ซงึ ถา้ สารนีถกู ออกซิไดซ์ (หลงั จากสมั ผสั กบั อากาศ) จะมผี ลใหค้ ่าพเี อชลด
ตาํ ลงอยา่ งมากและทาํ ใหโ้ ลหะหนกั ละลายกลบั ไปในนาํ ได้ สิงทเี กดิ ตามมาจากการเกิดสารประกอบโลหะทีไม่
ละลายนาํ คอื การดดู ซบั ไอออนโลหะหนกั บางชนดิ โดยบนพืนผิวของสารประกอบโลหะทีอยใู่ นรูปไม่ละลายนาํ
เชน่ สารออกประกอบออกไซดข์ องเหลก็ สามารถดดู ซบั Mn, Ni, Cu, Zn, Mo สารออกประกอบออกไซดข์ อง
แมงกานีส สามารถดดู ซบั Fe, Co, Ni, Zn, Pb แคลเซียมคารบ์ อเนต สามารถดดู ซบั , Mo, Fe, Ni, Co, Cd
(Matagi และคณะ )
) การแลกเปลียนไอออน พืนผิวทมี ปี ระจจุ ะมี ประเภท คอื ประจถุ าวร ไดแ้ ก่ การเกดิ ประจลุ บสทุ ธิ
บนพืนผวิ ของเคลยจ์ ากการแทนที Al3+ ดว้ ย Mg2+, Zn2+ หรือ K+ เป็นตน้ และประจทุ ีเปลียนแปลงตามคา่ พเี อช
เชน่ ประจบุ นพืนผิวของสารประกอบออกไซดข์ องเหลก็ อลมู ิเนยี ม และแมงกานีส เป็นตน้ ทีจะมปี ระจสุ ทุ ธิเป็น
บวกทคี า่ พเี อชตาํ กวา่ Iso-electric point และทีประจสุ ทุ ธิเป็นลบทีค่าพีเอชสงู กว่า Iso-electric point สว่ นมาก

220

เมอื คา่ พีเอชเพิมขึน คา่ ความสามารถในการแลกเปลียนประจบุ วกจะเพมิ ตาม ความสามารถในการแลกเปลียน
ประจจุ ะเป็นไปตามลาํ ดบั ในเคลยช์ นดิ Montmorillonite ดงั นี Ca>Pb>Cu>Mg>Cd>Zn (Alloway, 1990)

5) การเกดิ สารประกอบเชิงซอ้ นกบั สารอนิ ทรยี ใ์ นดินธรรมชาติ เช่น Humic, Tannic และ Fulvic Acids
ความสามารถของสารอนิ ทรียใ์ นการเกิดสารประกอบเชงิ ซอ้ นมสี ว่ นเกียวพนั ธอ์ ย่างยงิ กบั ปรมิ าณของโลหะทีเขา้
ส่รู ะบบชีวภาพ และความเป็นพษิ ต่อสิงมีชวี ติ ในบงึ ประดิษฐโ์ ดยมากจะรบั นาํ เสยี ทมี ีธาตอุ าหารทาํ ใหร้ ะบบมี
สารอาหารมาก (Eutrophic) ทาํ ใหม้ ปี รมิ าณสารอนิ ทรยี ใ์ นระบบมาก จงึ มโี อกาสเกิดสารประกอบเชงิ ซอ้ นกบั
โลหะหนกั และช่วยลดความเป็นพิษของโลหะหนกั ต่อสิงมีชวี ิตดว้ ย

6) การกาํ จดั โลหะหนกั โดยสิงมชี วี ิต พชื สามารถดดู ซมึ โลหะหนกั ผ่านทางรากเป็นหลกั อยา่ งไรก็ตาม
การทีจะระบวุ า่ พชื สามารถกาํ จดั โลหะหนกั ไดน้ นั พชื จะตอ้ งมกี ารสะสมโลหะหนกั ในเนือเยอื สว่ นใดส่วนหนึงที
ความเขม้ ขน้ สงู กว่าความเขน้ ขน้ ทีพบในนาํ เชน่ ในส่วนรากและใบของกกอยี ิปตแ์ ละผกั ตบชวาสามารถสะสม
โครเมยี ม เหล็ก ตะกวั แมงกานีส นกิ เกิล ปรอท และสงั กะสี เป็นตน้ ธปู ฤษีเป็นพชื ทมี คี วามทนทานต่อโลหะหนกั
ไดด้ แี ละสามารถสะสมโลหะหนกั ไดต้ ามสว่ นต่างๆ ตามลาํ ดบั ดงั นีคือ ราก > หวั (Rhizomes) > ใบอ่อน > ใบ
เขียว ตามลาํ ดบั (Dunbabin และ Bowmer, 1992) สาหรา่ ยสีเขยี วแกมนาํ เงนิ และแพลงก ตอนพชื สามารถ
สะสมโลหะหนกั ไวใ้ นเซลลไ์ ดเ้ ช่นกนั ซงึ ทาํ ใหม้ กี ารสะสมของโลหะหนกั ตามหว่ งโซอ่ าหาร (Biomagnification)
ตอ่ ไปได้

10.2 ประเภทและการทาํ งานของบงึ ประดิษฐ์

โดยทวั ไปบงึ ประดษิ ฐ์แบง่ เป็น ประเภทหลกั ๆ คอื แบบทีนาํ ไหลท วมผวิ ชนั กรอง (Free Water
Surface Wetland, FWS) ซงึ มลี กั ษณะใกลเ้ คยี งกบั พืนทชี มุ่ นาํ ธรรมชาติ และแบบทนี าํ ไหลผ่านใตช้ นั กรอง
(Vegetated Submerged Bed System, VSB) ซงึ จะมชี นั ดินปนทรายสาํ หรบั ปลกู พืชนาํ และชนั กรวดทรายกรอง
รองกน้ บ่อเพือเป็นตวั กรองนาํ เสีย (รูปที –5) นอกจากนบี งึ ประดิษฐย์ งั ถกู ออกแบบใหใ้ ชร้ ว่ มกบั ระบบบาํ บดั นาํ
เสยี ทวั ไปไดด้ ว้ ย

รูปที -5 บึงประดิษฐ์ (ก) แบบนาํ ไหลท่วมผิวชนั กรอง (ข) แบบทนี าํ ไหลผ่านใตช้ นั กรองใน
แนวดิงหรอื แนวนอน

221

10.2. บึงประดิษฐท์ นี าํ ไหลท วมผิวชนั กรอง (Free Water Surface Wetland, FWS)
เป็นระบบทีดคู ลา้ ยและใชป้ ระโยชนไ์ ดเ้ ชน่ เดยี วกบั พืนทชี มุ่ นาํ ในธรรมชาติ อาจมลี กั ษณะเป็นบอ่ ดิน
เป็นแนวรอ่ งนาํ หรือคนั ดนิ ชนั ล่างเป็นดว้ ยชนั วสั ดกุ รองทาํ หนา้ ทีเป็นทียดึ เกาะของรากพชื ดว้ ย พืนมคี วามลาด
เอียงเล็กนอ้ ยปรู องพืนดว้ ยวสั ดทุ มี ีความสามารถในการซมึ นาํ ตาํ ซงึ อาจจะเป็นวสั ดุธรรมชาติ เช่น ดินเหนียวอดั
แน่น หรอื วสั ดสุ งั เคราะหจ์ าํ พวก High Density Polyethylene (HDPE) เพอื ปอ้ งกนั การรวั ซมึ ของนาํ เสยี ภายใน
ชนั กรองจะประกอบดว้ ยดิน ทราย กรวด เพือใหพ้ ชื ยดึ เกาะ จะมกี ารปลกู พชื กระจายอยทู่ วั ไป การไหลของนาํ
มกั จะออกแบบใหเ้ ป็นการไหลเออื ยๆ แบบไหลตามกนั (Plug – Flow) บรเิ วณพืนผวิ จะมกี ารบาํ บดั โดย
กระบวนการทางชวี ภาพแบบใชอ้ ากาศในขณะทีสว่ นทีอย่ลู กึ ลงไปจะเป็นแบบใชอ้ ากาศ ระบบนีจะทาํ งานไดด้ ีถา้
ถกู แบ่งเป็น ส่วนซงึ อาจจะอย่ใู นบ่อเดียวกนั หรือแยกบ่อออกจากกนั ดงั นี
• สว่ นแรก เป็นส่วนทีมีการปลกู พชื นาํ ขนาดใหญ่ (Aquatic Macrophytes) ทมี ใี บสงู โผล่พน้ นาํ และ

รากเกาะดินปลกู ไว้ เช่น ธูปฤาษี กก แฝก เพอื ชะลอการไหลของนาํ ช่วยใหเ้ กดิ การตกตะกอนและ
กรองสารแขวนลอยและสารอินทรยี ท์ ีตกตะกอนได้ นอกจากนี การไหลของนาํ ผ่านลาํ ตน้ พืชอยา่ ง
ชา้ ๆ ยงั ชว่ ยในการเติมออกซเิ จนไดบ้ า้ งและทาํ ใหเ้ กิดการผสมกวนช่วยใหเ้ กดิ ฟล็อกไดอ้ กี ดว้ ย
• ส่วนกลาง เป็นสว่ นทมี พี ืนผิวอสิ ระเป็นบึงโดยจะมีพชื ทีโตใตน้ าํ และบ่งส่วนเป็นพืชชนดิ ลอยอย่บู น
ผิวนาํ เช่น สาหรา่ ย จอก แหน บวั เป็นตน้ ทาํ งานเหมอื นบอ่ แฟคลั เททฟี (Facultative) ตะกอน
แขวนลอยบางส่วนจะจบั ตวั เป็นฟล็อกและจมลง เนืองจากนาํ ในสว่ นนีมกี ารสมั ผสั อากาศและ
แสงแดดเต็มทีทาํ ใหม้ ีการเจรญิ เติบโตของสาหรา่ ยและแพลงตอนพชื ทีใชธ้ าตอุ าหารซงึ มากบั นาํ
เสยี เป็นการเพมิ ออกซเิ จนละลายในนาํ โดยเฉพาะในชว่ งเวลากลางวนั และทาํ ใหจ้ ลุ นิ ทรยี ช์ นิดที
ใชอ้ อกซเิ จนย่อยสลายสารอินทรยี ท์ ีละลายนาํ ไดเ้ ป็นการลดค่าบีโอดีในนาํ เสีย และยงั เกิดสภาพ
ไนตรฟิ ิเคชนั (Nitrification) ดว้ ย ปัญหาทีอาจจะเกดิ ขึนในขนั ตอนนีคือการเติบโตอยา่ งรวดเรว็
(Algal Bloom) ในบางเวลาทาํ ใหม้ ีปัญหาการขาดออกซเิ จนตามมา รวมทงั การเจรญิ เตบิ โตของ
ยงุ ในกรณีทีมีนาํ ขงั ซงึ ปัญหาเหล่านีจะแกไ้ ขโดยการปรบั อตั ราการไหลของนาํ ใหเ้ หมาะสม ใน
กรณีทีตอ้ งการใชพ้ ชื นาํ จาํ พวกผกั ตบชวาหรือพชื ทีลอยบนผวิ นาํ ชนิดอนื จะตอ้ งมีการเกบ็ เกียว
อย่างสมาํ สมอเนืองจากพชื เหลา่ นีมีอตั ราการเจรญิ เติบโตรวดเรว็ ทงั นเี พือปอ้ งกนั ไม่ใหผ้ กั ตบชวา
ปกคลมุ ผวิ นาํ และบดบงั แสงทีจะส่องลงถึงพนื ทอ้ งนาํ อาจจะแกไ้ ขโดยปลกู พชื เหลา่ นีในพนื ทที ี
จาํ กดั ไวเ้ พือใหง้ า่ ยต่อการบาํ รุงรกั ษา
• สว่ นสดุ ทา้ ย มกี ารปลกู พชื และทาํ หนา้ ทีคลา้ ยกบั ส่วนแรกคือทาํ ใหเ้ กดิ การตกตะกอนของฟล็อก
และกรองสารแขวนลอยทียงั เหลอื อยแู่ ละอาจเกิดดไิ นตรฟิ ิเคชนั (Denitrification) เนอื งจาก
ออกซิเจนละลายนาํ (DO) ลดลง โดยอาศยั สารอนิ ทรยี ท์ เี หลอื จากสว่ นทีสอง ซงึ สามารถลด
สารอาหารจาํ พวกสารประกอบไนโตรเจนและสารอนิ ทรียไ์ ด้
บงึ ประดิษฐแ์ บบนีเหมาะสาํ หรบั ใชบ้ าํ บดั นาํ ฝนไหลบ่า (Storm Water) หรือนาํ ปนเปือนจากพนื ที
การเกษตร และนิยมใชใ้ นการปรบั ปรุงคณุ ภาพนาํ ทงิ หลงั จากผา่ นการบาํ บดั ขนั ทสี องแลว้ หรอื จากบอ่ ปรบั เสถียร
(Stabilization Pond) เพือกาํ จดั ไนโตรเจน ระบบนีตอ้ งการพนื ทใี หญ่คลา้ ยกับบ่อแฟคลั เททีฟ จะมนี าํ ขงั อยู่
ตลอดปีโดยมรี ะดบั นาํ ลกึ อยา่ งนอ้ ย – เซนติเมตร นอกจากนียงั ทาํ ใหพ้ ืนทมี ที ศั นยี ภาพทสี วยงามจงึ
เหมาะสมจะเป็นระบบทางเลอื กสาํ หรบั กรณีทีมีพนื ทกี วา้ งใหญ่

222

ประสทิ ธิภาพการบาํ บดั ในบงึ ประดษิ ฐข์ ึนกบั ปัจจยั หลายประการ เช่น ภาระของเสียทีเขา้ ส่รู ะบบ
ฤดกู าล เป็นตน้ ไดพ้ บวา่ สามารถกาํ จดั บีโอดีลงไดจ้ นถึงชว่ ง – มลิ ลกิ รมั ต่อลติ ร โดยมปี ระสิทธิภาพ
ประมาณ – เปอรเ์ ซน็ ต์ สามารถของแข็งแขวนลอยไดด้ ีตาํ กวา่ มลิ ลิกรมั ต่อลิตร โดยมปี ระสิทธิภาพสูง

กว่า เปอรเ์ ซ็นตไ์ ด้ สาํ หรบั แบคทเี รยี กลมุ่ โคลิฟอรม์ พบวา่ มีประสิทธิภาพการบาํ บดั ไดถ้ งึ เปอรเ์ ซ็นต์
สาํ หรบั ไนโตรเจนและฟอสฟอรสั พบว่ามีประสิทธิภาพการบาํ บดั ทวั ไดใ้ นชว่ ง – และ – เปอรเ์ ซน็ ต์
ตามลาํ ดบั (USEPA, 1988; USEPA, 2000; Reed และคณะ, 98)
10.2. บึงประดิษฐท์ นี าํ ไหลผา่ นใตช้ ันกรอง (Vegetated Submerged Bed System, VSB)

ระบบนีอาจจะเรียกในชอื อนื ๆ เชน่ Vegetated Submerged Bed, Root Zone Method, และ Plant-
Rock Filter Systems เป็นตน้ โดยทวั ไปเป็นระบบขนาดเล็กกว่าเมือเทยี บกบั แบบแรกสาํ หรบั การรบั ภาระ
สารอนิ ทรยี ท์ เี ท่ากนั และนิยมใชใ้ นกรณีทีมอี ตั ราการไหลของนาํ เสยี ตาํ ระบบอาจจะเป็นรอ่ งทีขดุ ลงไปใตด้ ินปู

ดว้ ยวสั ดกุ นั นาํ ซมึ ไวด้ า้ นลา่ งและปทู บั ดว้ ยชนั วสั ดกุ รองลกึ ประมาณ – ซม. เพอื ชว่ ยใหพ้ ชื สามารถยดึ
เกาะและพืชเจรญิ เติบโตได้ วสั ดกุ รองอาจเป็นหนิ หยาบหรอื กรวด และดนิ ชนิดต่างๆ อยา่ งใดอย่างหนงึ หรือ
หลายอยา่ งรวมกนั (Reed และคณะ, 9 ) เหมาะกับนาํ เสียทีมีของแขง็ ตาํ และมอี ตั ราการไหลทีค่อนขา้ ง

สมาํ เสมอ
ระบบบงึ ประดิษฐแ์ บบนีอาจจะแบง่ เป็นระบบทีมกี ารไหลในแนวนอนและแนวดิง (เช่นระบบสว่ นใหญ่ที
พบในประเทศสหรฐั อเมรกิ า) ระบบทีมกี ารไหลในแนวนอนจะมกี ารบาํ บดั ภายใตส้ ภาวะไรอ้ ากาศ (Anaerobic)
เป็นหลกั อย่างไรกต็ ามในบรเิ วณรากพืชอาจจะมีออกซเิ จนทไี ดจ้ ากพชื อยบู่ า้ งทาํ ใหม้ ีจลุ นิ ทรียช์ นิดใชอ้ ากาศ

เจรญิ เติบโตได้ ระบบนีเหมาะกบั นาํ เสียทภี าระสารอนิ ทรียป์ านกลางโดยมีความเขม้ ขน้ ของบโี อดีอย่ใู นชว่ ง –
มก./ลิตร (กรมควบคมุ มลพษิ , ) สาํ หรบั บงึ ประดษิ ฐ์ประเภทไหลผ่านชนั กรองในแนวดงิ (เชน่ ระบบสว่ น
ใหญ่ทีพบในกลมุ่ ประเทศในยโุ รป)จะมีระบบการระบายนาํ อย่ใู ตช้ นั กรองและมีระบบระบายอากาศ เพือ

หลีกเลียงไมใ่ หม้ ีสภาวะไรอ้ ากาศเกิดขึนในส่วนรากของพชื ระบบนีสามารถบาํ บดั นาํ เสยี ทมี ภี าระสารอนิ ทรยี ์
สงู ๆ ได้ โดยมีความเขม้ ขน้ ของบโี อดที ีเขา้ ระบบอย่ใู นชว่ ง 500 – 70,000 มก./ลิตร (กรมควบคมุ มลพษิ , 2547)
ระบบบงึ ประดษิ ฐ์แบบนีมคี า่ ใชจ้ า่ ยในการกอ่ สรา้ งสงู กวา่ แบบแรกเมือเทียบต่อขนาดเท่ากนั มขี อ้ ดีคือ

เป็นระบบทีแยกนาํ เสยี ไมใ่ หถ้ กู รบกวนจากแมลงหรอื สตั ว์ และป้องกนั การปนเปือนของจลุ นิ ทรียท์ ที าํ ใหเ้ กิดโรค
มายงั คนได้ รวมทงั ปอ้ งกนั ปัญหาเรืองยงุ อกี ดว้ ย มกี ารใชร้ ะบบบึงประดิษฐแ์ บบนีในการบาํ บดั นาํ เสยี จากบ่อ
เกรอะ (Septic Tank) และปรบั ปรุงคณุ ภาพนาํ ทงิ จากระบบบอ่ ปรบั เสถียร ระบบแอกตเิ วเตด็ จส์ ลดั จ์ และระบบ
อารบ์ ีซี เป็นตน้ พชื ในระบบจะช่วยเพมิ ออกซิเจนใหแ้ กน่ าํ เสยี ในระบบและยงั ทาํ หนา้ ทีสนบั สนนุ ใหก้ า๊ ซทีเกดิ ขึน

ในระบบ เชน่ ก๊าซมีเทน (Methane) ทเี กดิ จากการยอ่ ยสลายแบบไรอ้ ากาศ (Anaerobic) สามารถระบายออก
จากระบบไดอ้ ย่างมีประสทิ ธิภาพอกี ดว้ ย วสั ดุตวั กลาง (Media) นอกจากเป็นทียดึ เกาะสาํ หรบั รากพืชและจลุ ชพี
ในระบบแลว้ ยงั ชว่ ยใหเ้ กิดการกระจายของนาํ เสียทเี ขา้ และระบายออกจากระบบ รวมทงั ใชเ้ ป็นชนั กรองสาร

แขวนลอยตา่ ง ๆ ดว้ ย

10.3 เกณฑก์ ารออกแบบบึงประดษิ ฐ์

โดยทวั ไปบงึ ประดิษฐจ์ ะถกู ออกแบบเพือลอกเลียนการทาํ งานของพืนทชี มุ่ นาํ โดยมกี ารพฒั นาใหก้ ลไก

การบาํ บดั ต่างๆ สามารถปรบั ปรุงคณุ ภาพนาํ ไดอ้ ยา่ งมปี ระสทิ ธิภาพ Mitsch ( ) ไดเ้ สนอแนวทางสาํ หรบั
การออกแบบระบบบงึ ประดิษฐไ์ วด้ งั นี

223

 ใหอ้ อกแบบไม่ซบั ซอ้ น การใชร้ ะบบหรอื อปุ กรณท์ ีซบั ซอ้ นมกั จะเป็นสาเหตใุ หร้ ะบบลม้ เหลวได้
 ออกแบบใหม้ คี วามตอ้ งการบาํ รุงรกั ษาใหน้ อ้ ยทีสดุ
 ออกแบบใหใ้ ชพ้ ลงั งานตามธรรมชาติ เชน่ การไหลตามแรงโนม้ ถ่วง

 ออกแบบใหพ้ รอ้ มรองรบั สภาพอากาศทีรุนแรง เชน่ สภาพฝนตกชกุ หรือสภาพแลง้ เป็นตน้
 ออกแบบไม่ใหข้ ดั กบั ลกั ษณะภมู ปิ ระเทศ ควรนาํ เอาลกั ษณะความสงู ตาํ ของภมู ิประเทศมา

ประกอบการออกแบบ
 หลีกเลียงการใชร้ ูปแบบทีตายตวั และการออกแบบทางวศิ วรรมทีมากเกนิ ไป เช่น บงึ สเี หลยี ม

รูปแบบทางนาํ ทตี ายตวั เป็นตน้ แต่ใหล้ อกเลียนรูปแบบและรูปทรงของธรรมชาตใิ นพืนที
 ใหเ้ วลาแกร่ ะบบเพือใหท้ าํ งานจนเขา้ ที ในบางกรณี ความพยายามทจี ะเรง่ การทาํ งานของระบบ

หรือพยายามทีจะเขา้ มาจดั การระบบมากเกนิ ความจาํ เป็นมกั จะไมเ้ ปน้ ผล
 ใหอ้ อกแบบเพอื การใชง้ านไมใ่ ชเ่ นน้ ทีรูปแบบ (Function, not Form) เชน่ ถา้ การปลกู พืชใน

ระยะแรกไม่ประสบผลสาํ เรจ็ ตามทีตอ้ งการ แตใ่ นภาพรวมบงึ ประดษิ ฐย์ งั สามารถทาํ งานไดต้ าม
วัตถุประสงคท์ ีกาํ หนดไวแ้ ตแ่ รก ถือไดว้ ่าระบบไมล่ ม้ เหลว
เพอื เป็นการลดภาระในการกาํ จดั เศษตะกอนของแขง็ ต่างๆ โดยเฉพาะกบั บงึ ประดษิ ฐ์ทีออกแบบมา
เพอื บาํ บดั นาํ บา่ (Runoff) ควรมีการตดิ ตงั หน่วยบาํ บดั เบืองตน้ เพอื ดกั ตะกอนและขยะขนาดใหญ่ทีมากับนาํ
(Gross Pollutant Detention Unit, GPT) (รูปที –6)

รูปที -6 ตวั อยา่ งองคป์ ระกอบของบงึ ประดิษฐ์ทนี าํ ไหลท่วมผิวชนั กรอง
224

โดยหนว่ ยดกั ขยะควรจะถกู ออกแบบใหม้ คี วามสามารถในการกาํ จดั ขยะทีมีขนาดใหญ่กวา่ มม. ที
ถกู พดั มากบั นาํ จนถงึ อตั ราการไหลสงู สดุ ทีกาํ หนด เชน่ อตั ราการไหลเฉลียทเี กิดในชว่ ง เดือน (3-month
Average Recurrence Interval, 3 month-ARI) โดยหนว่ ยดกั ขยะควรจะมีประสทิ ธิภาพชว่ ยลดความถีในการ
กาํ จดั ขยะในบงึ ประดษิ ฐ์ ในพนื ทที รี บั นาํ เขา้ จะตอ้ งมกี ารกระจายนาํ เพอื ใหน้ าํ ไหลเขา้ ส่บู งึ ประดษิ ฐอ์ ยา่ งทวั ถงึ
สมาํ เสมอและการกระจายปรมิ าณนาํ เสยี ไมก่ อ่ ใหเ้ กดิ การกดั เซาะ อาจจะทาํ เป็นบอ่ ตกตะกอนเบืองตน้ หรือ
หน่วยกรองตะกอนทเี ป็นวสั ดหุ ยาบๆ ตวั อยา่ งแนวทางการออกแบบทางชลศาสตรส์ าํ หรบั บงึ ประดิษฐแ์ สดงในรูป
ที –7

รูปที -7 การออกแบบทางชลศาสตรเ์ พือรองรบั อตั ราการไหลเฉลียทีเกดิ ในชว่ ง เดอื น (3-
month Average Recurrence Interval, 3 month ARI)
ระดบั นาํ ในบงึ ประดษิ ฐ์จะถกู ควบคมุ โครงสรา้ งควบคมุ การไหลทีมกี ารทาํ งานแบบงา่ ยๆ และปรบั อตั รา
การไหลไดง้ า่ ย โครงสรา้ งตอ้ งออกแบบสาํ หรบั รองรบั อตั ราการไหลทีสงู สดุ ทกี าํ หนดและอยใู่ นตาํ แหนง่ ทีเขา้ ถงึ
ไดง้ า่ ย ตวั อย่างการควบคมุ ระดบั นาํ ในบงึ ประดิษฐ์โดยใชโ้ ครงสรา้ งรบั นาํ ทดี า้ นนาํ เขา้ แสดงในรูปที – ซงึ ส่วน
สาํ คญั คอื เวียรร์ ูป V ปรบั ระดบั ไดเ้ พือควบคมุ และใชใ้ นการคาํ นวณอตั ราการไหลของนาํ โครงสรา้ งลกั ษณะนีจะ
ตดิ ตงั หลงั จากหนว่ ยดกั ขยะและตะกอน นาํ ทีออกจะถกู สง่ ใหก้ ระจายสมาํ เสมอเขา้ บงึ ประดิษฐต์ อ่ ไป เกณฑ์
เบอื งตน้ ทใี ชส้ าํ หรบั การพจิ ารณาออกแบบระบบบงึ ประดษิ ฐแ์ สดงในตาราง – ส่วนขนาดของตวั กลางสาํ หรบั
ระบบนาํ ไหลผ่านใตช้ นั กรองแสดงในตาราง – 3
บงึ ประดิษฐ์แบบนาํ ไหลใตช้ นั กรองมกั ใชก้ ารควบคมุ ระดบั นาํ ทที างนาํ ออก (รูปที - ) บงึ ประดษิ ฐ์
แบบนาํ ไหลทว่ มผิวชนั กรองอยา่ งอิสระจะมีพืนลาดชนั ประมาณ . เปอรเ์ ซน็ ต์ และมสี ดั ส่วนความยาวต่อความ
กวา้ งอยา่ งนอ้ ย :1–4:1 สาํ หรบั นาํ ไหลผ่านใตช้ นั กรองอาจจะไมต่ อ้ งมคี วามชนั และมีสดั ส่วนเป็น :1 หรือตาํ
กว่าเนืองจากถา้ ออกแบบใหแ้ คบจะตอ้ งขดุ ลกึ กวา่
ชนดิ ของพชื อาจเลอื กพชื ในทอ้ งถนิ หรือพนั ธุพ์ ชื ในประเทศทมี ีความทนทานและเตบิ โตไดด้ ี ควรปลกู พชื
หลายชนิดเพือลดปัญหาทเี กดิ จากศตั รูพชื และโรคระบาด ตวั อยา่ งของพชื ประเภทใตน้ าํ (Submerged Plant) ที
มีทกุ สว่ นของตน้ อยใู่ ตน้ าํ ทีมคี วามลกึ ลึกตงั แต่ 20 ซม. จนถงึ 2 เมตร ไดแ้ ก่ สาหรา่ ยหางกระรอก สาหรา่ ยพงุ
ชะโด ดปี ลีนาํ สนั ตะวาใบพาย เป็นตน้ ถา้ นาํ ลกึ มากๆ พชื ประเภทนีจะไดร้ บั แสงนอ้ ยและอาจไม่สามารถ
เจรญิ เติบโตได้ สาํ หรบั พชื ทีโผล่พน้ นาํ (Emerging Plant) ส่วนใหญ่นยิ มปลกู พชื จาํ พวก กก แฝก ธปู ฤาษี ออ้
และหญา้ ทรงกระเทียม (กรมควบคมุ มลพษิ , ) เพราะพชื เหล่านสี ามารถดึงออกซเิ จนจากชนั บรรยากาศไดด้ ี
อาจสงู ถงึ กรมั ออกซิเจนต่อตร.ม.ตอ่ วนั ทงั นี ขึนกบั ความหนาแนน่ ของพชื และปรมิ าณออกซิเจนในดนิ หรอื

225

ชนั กรองดว้ ย (Reed et al., ) ตาราง – แสดงสภาพสิงแวดลอ้ มสาํ หรบั กล่มุ พืชทีโผลพ่ น้ นาํ บางชนดิ ที
นยิ มปลกู ในบงึ ประดิษฐ์

ตาราง – 2 เกณฑเ์ บืองตน้ ทใี ชส้ าํ หรบั การพจิ ารณาออกแบบระบบบงึ ประดษิ ฐ์

เกณฑพ์ จิ ารณา หน่วย ประเภทของบงึ ประดิษฐ์

นาํ ไหลท วมผิว นาํ ไหลผ่านใตช้ ันกรอง นาํ ไหลผ่านใตช้ ัน
ชนั กรอง กรอง แนวดงิ
แนวนอน

ภาระบีโอดี กก.บโี อดี ต่อ ตร.ม. นอ้ ยกว่า . นอ้ ยกว่า . – 0.006 – 0.025
ต่อวนั 0.016

ภาระชลศาสตรอ์ ดี ลบ.ม.ต่อ ตร.ม. 0.01 – 0.05 0.02 – 0.08* 0.04 – 0.25*
ต่อ วนั

ภาระของแขง็ กก.ของแข็ง ต่อ ตร.ม. – 0.003 – 0.02 –

แขวนลอยทงั หมด ตอ่ วนั

เวลากักเกบ็ นาํ ** วนั 4 – 15 4 – 15 2–6

ความสงู ของนาํ เมตร 0.1 – 0.6 *** – –

* ขึนกบั ชนดิ และขนาดของตวั กลางและปรมิ ารของแขง็ แขวนลอย
** รวมทกุ ขนั ตอนของระบบ
*** ในบริเวณทปี ลกู พชื โผล่พน้ นาํ แปรผนั ตามชนดิ พืชทีเลอื กใช้
ทมี า ดดั แปลงจาก กรมควบคมุ มลพิษ ( ); Metcalf and Eddy (1991); USEPA (1988)

ตาราง – 3 ขนาดของตวั กลางทีใชส้ าํ หรบั ระบบนาํ ไหลผา่ นใตช้ นั กรอง

สว่ นของระบบ ขนาดของตวั กลาง (d10)*
สว่ นรบั นาํ เสยี (Inlet Zone) (มม.)

380 – 760

สว่ นทีใชใ้ นการบาํ บดั (Treatment Zone) 190 – 250

สว่ นนาํ ออก (Outlet Zone) 380 – 760

ส่วนสาํ หรบั ปลกู พชื นาํ (Planting Media) 60 – 190

* ตวั กลางทีมลี กั ษณะการกระจายตวั ของขนาดโดย ปริมาณของตวั กลางทีรอ่ นผา่ นตะแกรงหรอื ทีมเี ลก็ วา่ ขนาด d คิด

เป็น เปอรเ์ ซนตข์ องปรมิ าณตวั กลางทงั หมด
ทมี า ดดั แปลงจาก USEPA (1988)

226