เทคโนโลยีน้ำเสีย

รูปที 2-7 การเกดิ Crown Corrosion ในทอ่ นาํ เสยี และปฏิกิรยิ าทเี กยี วขอ้ ง

คลอรนี เป็นสารออกซิไดซ์ (Oxidizing Agent) ทนี ิยมใชก้ นั ทวั ไปในการฆ่าเชือโรคในระบบประปา
ชมุ ชน คลอรีนในสถานะของเหลวถกู ขนส่งไปยงั โรงบาํ บดั นาํ โดยถกู บรรจอุ ยใู่ นถงั เหลก็ ทีมคี วามดนั สงู เมอื ลด
ความดนั ลงของเหลวจะเปลียนสถานะไปอยใู่ นรูปของกา๊ ซคลอรนี และนาํ มาเติมใหก้ บั นาํ ก๊าซคลอรนี ทาํ

ปฏิกิรยิ ากับนาํ ดงั แสดงในสมการ ( - ) และ ( - ) ในสารละลายเจอื จาง คลอรนี จะรวมตวั กบั โมเลกลุ ของ
นาํ สรา้ งเป็นกรดไฮโดรคลอรกิ และกรดไฮโปคลอรสั (HOCl) ตามสมการ ( – ) ซงึ กรดไฮโดรคลอรกิ จะแตก
ตวั ทนั ทเี ป็นไฮโดรเจนไอออนและคลอไรดไ์ อออน สว่ น HOCl ซงึ สามารถแตกตวั ใหไ้ ฮโปคลอไรตไ์ อออน (OCl– )

โดย HOCl จะเกดิ ที pH ตาํ กวา่ และจะแตกตวั มากขึนเมอื ค่า pH สงู ขึนจนแตกตวั อย่างสมบรู ณท์ คี ่า pH สงู
กว่า 9 ตามสมการ ( – ) ค่า pH ในระหวา่ งชว่ งเวลาในการฆ่าเชือโรคเป็นสิงสาํ คญั เนอื งจาก HOCl มี
ประสิทธิภาพมากกวา่ OCl- ในการฆ่าเชือโรคทีกอ่ ใหเ้ กดิ อนั ตราย

Cl2 + H2O  H+ + Cl- + HOCl (2-33)
HOCl  H+ + OCl- , pKA = 7.5 (2-34)

ก๊าซคารบ์ อนไดออกไซดถ์ งึ แมว้ ่าจะมีปรมิ าณเพียง 0.03% ในบรรยากาศ แตก่ ม็ บี ทบาทสาํ คญั
เกียวกบั เคมขี องนาํ เนืองจากกา๊ ซคารบ์ อนไดออกไซดเ์ กดิ ปฏกิ ริ ยิ ากบั นาํ ไดท้ นั ที และไดไ้ บคารบ์ อเนต (HCO3– )
และคารบ์ อเนต (CO32–) เป็นผลติ ภณั ฑ์ CO2 ในนาํ อาจถกู ดดู ซบั มาจากบรรยากาศหรอื ไดจ้ ากการยอ่ ยสลาย
สารอินทรยี ข์ องแบคทเี รยี และการหายใจของสงิ มชี วี ติ ในนาํ CO2ทลี ะลายนาํ จะเกดิ เป็นกรดคารบ์ อนกิ ดงั นี

CO2 + H2O  H2CO3 (2-35)

เมอื pH ของนาํ สงู กว่า 4.5 กรดจะมกี ารแตกตวั เป็นไบคารบ์ อเนต (HCO3- ) และไบคารบ์ อเนตมกี าร
แตกตวั ตอ่ เป็นคารบ์ อเนต (CO32- ) ถา้ pH มคี า่ สงู กวา่ 8.3 (รูปที -8) คารบ์ อนไดออกไซด์ (กรดคารบ์ อนคิ ) มี

27

ส่วนทาํ ใหเ้ กดิ การผุกรอ่ นของท่อระบายนาํ ดงั นนั ท่อสง่ นาํ ทีมคี า่ pH ตาํ จงึ ตอ้ งมีปรบั สภาวะใหเ้ ป็นกลางเพือ
ป้องกนั การสกึ กรอ่ นของเสน้ ท่อ ในอีกดา้ นหนึง นอกจากนนี าํ ทมี ีความเป็นด่าง (Alkaline) ดว้ ย CO32- จะมี
ความกระดา้ งและเกดิ การตกตะกอนของ CaCO3 การปรบั คา่ pH ใหต้ าํ ลงและการแกไ้ ขความกระดา้ งของนาํ
จึงเป็นขนั ตอนทีจาํ เป็นในกระบวนการบาํ บดั นาํ สมการ ( - ) และ ( - ) แสดงปฏกิ ริ ยิ าการแตกตวั ของไบ
คารบ์ อเนตและคารบ์ อเนต ทสี ภาวะสมดลุ

H2CO3  H+ + HCO3- , pKA = 6.3 (2-36)
HCO3-  H+ + CO32- , pKA = 10.3 (2-37)

ัสด ่สวนของความเ ้ขม ้ขน 1.0 HH22COO33
0.9 SHeCrOie3s–2
0.8
0.7 SCeOri3e2s–3
0.6
0.5 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0

2.0

pH

รูปที 2-8 สดั ส่วนของความเขม้ ขน้ ของ H2CO3 HCO3- และ CO32- ที pH ตา่ งๆ คาํ นวณ

จากสมดลุ มวล และสมดลุ เคมีทแี สดงในสมการ ( - ) และ ( - )

2.7 การไทเทรท บฟั เฟอร์ สภาพดา่ งและสภาพกรด

การเตมิ กรดหรอื เบสแกล่ งในนาํ ตวั อยา่ งชา้ ๆ และอา่ นคา่ การเปลียนแปลงของ pH กระบวนการนี
เรียกวา่ ไทเทรท (Titrate) วิธีนใี ชว้ เิ คราะหอ์ งคป์ ระกอบของ ไบคารบ์ อเนต และคารบ์ อเนต ในนาํ และยงั ใชใ้ น
การวเิ คราะหส์ ภาพดา่ ง (Alkalinity) และสภาพกรด (Acidity) ของนาํ ดว้ ย ถา้ นาํ บรสิ ทุ ธิ (pH = 7) จาํ นวน
ตวั อยา่ งถกู ไทเทรทดว้ ยสารละลายกรดซลั ฟิ วรกิ และสารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซดต์ ามลาํ ดบั การเปลียน
แปลงของ pH จะสามารถแสดงไดด้ ว้ ย Titration Curve เสน้ เดยี วดงั รูปที - ( ) เหน็ ไดว้ า่ สารทีใชไ้ ทเทรท
เพยี งเล็กนอ้ ยกก็ อ่ ใหเ้ กิดการเปลียนแปลงค่า pH ของนาํ อยา่ งชดั เจน ทงั นเี นอื งจากกรดซลั ฟิวรกิ และโซเดยี มไฮ
ดรอกไซด์ แตกตวั ไดห้ มด (เป็นกรดและเบสแก)่ ทาํ ใหเ้ กดิ การเพิมหรอื ลดปรมิ าณไฮโดรเจนไอออนส่งผลทนั ที
ต่อคา่ pH ทอี า่ นได้

28

(1) (2)

รูปที 2-9 Titration Curve ของ ( ) นาํ บรสิ ทุ ธิถกู ไทเทรทดว้ ยสารละลายกรดซลั ฟิวรกิ และ

สารละลายโซเดยี มไฮดรอกไซด์ และ ( ) นาํ ทีมไี อออนกลมุ่ คารบ์ อเนตถกู ไทเทรทดว้ ยสารละลาย
กรดซลั ฟิวรกิ

ในกรณีทนี าํ ประกอบดว้ ยคารบ์ อเนตไอออนความเขม้ ขน้ สงู ซงึ เตรียมโดยการเตมิ โซเดยี มคารบ์ อเนต
ลงในนาํ กลนั เมอื ไทเทรทดว้ ยกรดจะมกี ารเปลียนแปลงของ pH ดงั รูปที - ( ) ในตอนเรมิ ตน้ pH จะลดลง
อย่างชา้ ๆ เพราะไฮโดรเจนไอออนส่วนใหญ่จากกรดจะรวมตวั เขา้ กบั คารบ์ อเนตไอออนสรา้ งไบคารบ์ อเนต
(สมการ ( - )) แตย่ งั คงมไี ฮโดรเจนไอออนสว่ นเกนิ เหลืออยซู่ ึงเป็นตวั ทาํ ใหค้ า่ pH ตาํ ลง จนกระทงั ที pH
ประมาณ 8.3 คารบ์ อเนตไอออนทงั หมดจะถกู เปลียนเป็นไบคารบ์ อเนตและจะมีการเปลียน pH อย่างรวดเรว็
(ดเู ปรยี บเทยี บกบั รูปที - ) ทงั นเี พราะไบคารบ์ อเนตไอออนสว่ นมากจะยงั ไมร่ วมตวั กบั ไฮโดรเจนไอออนที
pH นี (ไบคารบ์ อเนตครงึ หนึงจะรวมตวั กบั ไฮโดรเจนไอออนที pH = pKA = 6.3 ดงั ทีไดอ้ ธิบายไวแ้ ลว้ ในส่วน
ของปฏิกริ ยิ ากรด-เบส) การเติมสารไทเทรท (เตมิ ไฮโดรเจนไอออน) ต่อไป ไฮโดรเจนไอออนจะรวมตวั กบั ไบ
คารบ์ อเนตเป็นเป็นกรดคารบ์ อนกิ และ pH จะลดลงอย่างชา้ ๆ อกี ครงั จนกระทงั ที pH ตาํ กวา่ 4.5 ไบ
คารบ์ อเนตจะกลายเป็นกรดคารบ์ อนิกทงั หมดและจะเหน็ การเปลยี นแปลง pH อยา่ งรวดเรว็ อกี ครงั และการปัน
กวนตวั อยา่ งนาํ ในเวลานี จะสง่ ผลใหม้ กี ารกา๊ ซคารบ์ อนไดออกไซดท์ ีเกดิ จากปฏกิ ริ ยิ ายอ้ นกลบั ของสมการ ( -

) ถกู ปลดปล่อยออกจากสารละลาย
ในทางกลบั กัน ถา้ มกี ารเตมิ เบสแก่ลงในนาํ ทีมีกรดคารบ์ อนกิ อยู่ (Reverse Titration) จะทาํ ใหก้ รด

คารบ์ อนกิ เปลียนเป็นไบคารบ์ อเนตและเปลียนรูปเป็นคารบ์ อเนตตามลาํ ดบั โดย Titration Curve ทไี ดจ้ ะเป็น
เสน้ ดงั แสดงในรูปที - ( ) ซงึ การเปลียนแปลงของ pH สามารถอธิบายไดใ้ นทาํ นองเดยี วกบั ทีไดบ้ รรยาย
มาแลว้ สาํ หรบั รูป - ( )

29

จากการทาํ ไทเทรทดว้ ยกรดและเบส จะเหน็ ไดว้ ่าสสารทอี ยใู่ นสารละลาย เช่น ไอออนในแบบตา่ งๆ
ของคารบ์ อนไดออกไซดช์ ่วยตา้ นทานการเปลียนแปลงคา่ pH ของนาํ เมือมีการเติมกรดและเบส หรอื ทีเรยี กวา่
เป็น “บฟั เฟอร“์ การทาํ ความเขา้ ใจในการเกิดสภาวะบฟั เฟอรใ์ นนาํ และนาํ เสยี เป็นสิงทจี าํ เป็นเนอื งจากปฏิกิรยิ า
เคมใี นการบาํ บดั นาํ และปฏกิ ริ ยิ าในสิงมีชีวิตในการบาํ บดั นาํ เสยี หลายปฏิกิรยิ าขึนอย่กู บั คา่ pH และตอ้ งมกี าร
ควบคมุ ระดบั คา่ pH ใหเ้ หมาะสม รูปที - ( ) เป็นลกั ษณะของ Titration Curve สาํ หรบั นาํ ใตด้ ินหรอื นาํ บ่อ
ทมี คี วามกระดา้ ง ทีมี pH เรมิ ตน้ ประมาณ 7.8 การเปลียนคา่ pH อยา่ งรวดเรว็ ทีชว่ ง pH 4.5 และ 8.3 บ่งบอก
ใหท้ ราบวา่ บฟั เฟอรห์ ลกั ของระบบ คอื ระบบไบคารบ์ อเนต-คารบ์ อเนต ซงึ พบทวั ไปในนาํ ธรรมชาติ ความไม่
แน่นอนและคลาดเคลือนจาก Titration Curve ตามทฤษฎีอาจมสี าเหตมุ าจากสารประกอบบฟั เฟอรต์ ่างๆ ซึง
พบบอ่ ยทีระดบั ความเขม้ ขน้ ตาํ เชน่ ฟอสเฟต ( H2PO4- , HPO42- , PO43- ) เป็นตน้

รูปที 2-10 Titration Curve ของ ( ) นาํ ทีมกี รดคารบ์ อนกิ ถกู ไทเทรทดว้ ยสารละลาย
โซเดยี มไฮดรอกไซด์ และ ( ) นาํ ใตด้ นิ และนาํ บอ่ ทมี คี วามกระดา้ ง ถกู ไทเทรทดว้ ยสารละลายกรด
ซลั ฟิ วรกิ และสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์
สภาพด่าง (Alkalinity) ของนาํ วดั ไดจ้ ากความสามารถในการทาํ กรดใหเ้ ป็นกลางหรอื ความสามารถใน
การดูดซบั ไฮโดรเจนไอออนโดยไมท่ าํ ใหค้ ่า pH เปลียนแปลงอย่างมนี ยั สาํ คญั สภาพด่างสามารถวดั ไดโ้ ดยการ
ไทเทรตนาํ ตวั อยา่ งดว้ ยกรดซลั ฟิวรกิ เขม้ ขน้ 0.02 N (Normality (N) คอื วิธีการแสดงความเขม้ ขน้ ของ
สารละลายเคมี โดยสารละลายเขม้ ขน้ 1.00 N ประกอบดว้ ย 1 g ของไฮโดรเจนไอออน หรอื สมมลู ของ
ไฮโดรเจนไอออน ตอ่ 1 ลิตรของสารละลาย , สารละลายกรดซลั ฟิ วรกิ 0.02 N ประกอบดว้ ย 0.98 กรมั ของกรด
ซลั ฟิ วรกิ บรสิ ทุ ธิ ซงึ เป็น 0.02 เทา่ ของนาํ หนกั สมมลู ของกรดซลั ฟิวรกิ ) สาํ หรบั ตวั อย่างทมี ีคา่ pH สงู กว่า .
ขนั ตอนแรกคือการไทเทรตใหไ้ ด้ pH 8.3 ในขนั ตอนทีสองหรอื เป็นขนั ตอนทหี นงึ ในกรณีทีนาํ มี pH แรกเรมิ ตาํ
30

กว่าหรือเท่ากบั 8.3 ใหท้ าํ การไทเทรตจนกระทงั มีคา่ pH เป็น 4.5 การหาจดุ ยตุ ิ อาจใชส้ าร Colorimetric
Indicator ซงึ เป็นสารเคมีทีมกี ารเปลียนแปลงสที ีคา่ pH จาํ เพาะ หรอื ใช้ pH meter สารทีใชโ้ ดยทวั ไปคอื
Phenolphthalein ทเี ปลียนจากสีชมพไู ปเป็นไม่มีสีที pH 8.3 และ สารละลาย Methyl Orange ทเี ปลียนจากสี
สม้ ที pH = 4.6 ไปเป็นสชี มพทู ี pH = 4.0

สภาพดา่ งตงั แตก่ ารเติมกรดเรมิ แรกจนถงึ จดุ ยตุ ิที pH = 4.6 เรียกวา่ Total Alkalinity สาํ หรบั สภาพ
ด่างตงั แต่การเตมิ กรดเรมิ แรกจนถึงจดุ ยตุ ทิ ี pH = 8.3 เรยี กว่า Carbonate Alkalinity หรอื Phenolphthalein
Alkalinity สาํ หรบั นาํ เสียทีมีความเป็นด่างมากๆ และมคี า่ pH สงู (สงู กว่า ) อาจมคี ่าสภาพดา่ งทเี รยี กวา่
Caustic Alkalinity หรอื Hydroxide Alkalinity (รุปที - ) ซงึ เกดิ จาก OH– และเป็นตวั บง่ ชวี ่านาํ ไดร้ บั การ
ปนเปือนของสารเคมีทเี ป็นด่างสงู เช่น Ca(OH)2 เป็นตน้ ในนาํ ธรรมชาติ HCO3 – และ CO32- รวมทงั สารอืนๆ
ทเี กดิ จากการละลายของหนิ ปนู ในชนั ดินและหนิ จะเป็นสารหลกั ทใี หส้ ภาพด่าง สภาพดา่ งนยิ มแสดงในรูปของ
มลิ ลกิ รมั CaCO3 ต่อลติ ร และคาํ นวณโดยใชส้ มการต่อไปนี
Alkalinity mg/l (as CaCO3) = ml ของกรดทีเตมิ X ความเขม้ ขน้ ของกรดเป็น N X 50,000 (2-38)

ml ของตวั อยา่ งนาํ
หมายเหต:ุ ถา้ นาํ ตวั อยา่ ง 100 ml และความเขม้ ขน้ ของกรดเป็น 0.02 N, 1 มลิ ลลิ ิตรของกรดทเี ตมิ
แทน คา่ Alkalinity 10 มิลลกิ รมั /ลิตร

รูปที 2-11 นิยามและความสมั พนั ธร์ ะหว่างสภาพกรดและสภาพด่าง แสดงโดย Titration
Curve ของนาํ ทมี ีสารกล่มุ คารบ์ อเนตเป็นหลกั ดา้ นล่างจากซา้ ยไปขวาเป็นการไทเทรทนาํ ดว้ ย
สารละลายกรดซลั ฟิวรกิ เพอื วเิ คราะหส์ ภาพด่าง (Alkalinity) ดา้ นบนจากขวาไปซา้ ยเป็นการไทเทรท
นาํ ดว้ ยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซดเ์ พอื วิเคราะหส์ ภาพกรด (Acidity)

31

ตวั อย่าง - นาํ บอ่ ในธรรมชาติ มลิ ลิลิตร ทีค่า pH เริมตน้ เป็น . ถูกนาํ มาไทเทรทเพอื หาสภาพดา่ ง

ดว้ ยกรดซลั ฟิวรกิ ทีมีความเขม้ ขน้ . N ผลปรากฎว่าตอ้ งเตมิ กรดซลั ฟิวริก . มิลลลิ ติ ร เพอื ใหถ้ งึ จดุ ยุติทีมี
Phenolphthalein เป็นสาร Indicator (ที pH = 8.3) และตอ้ งเติมกรดเพิมอีก . มิลลลิ ิตร เพือใหถ้ ึงจดุ ยตุ ทิ ีมี

Methyl Orange เป็นสาร Indicator (ที pH = . ) จงคาํ นวณค่า Caustic Alkalinity Carbonate Alkalinity และ
Total Alkalinity ของนาํ ตวั อย่างนี พรอ้ มทงั ระบุวา่ สภาพด่างทีเกดิ จาก HCO3 – และ CO32- มคี ่าเท่าใด
วิธีทาํ เนืองจาก pH ของนาํ เรมิ ตน้ มคี า่ นอ้ ยกว่า . ดงั นนั จงึ ไมม่ คี ่า Caustic Alkalinity

จากสมการ ( - )

Carbonate Alkalinity = (2.5 * 0.02 * 50000) / 100 = 25 mg/l (as CaCO3)
102 mg/l (as CaCO3)
Total Alkalinity = (10.2 * 0.02 * 50000) / 100 = 50 mg/l
สภาพด่างทีเกิดจาก CO32- =
25 mg/l * 2 = 52 mg/l

สภาพดา่ งทีเกดิ จาก HCO3 – = 102 – 50 =

2.8 คอลลอยดแ์ ละโคแอกกูเลชนั

นาํ ทีมคี วามขนุ่ สงู เกดิ จากอนภุ าคแขวนลอยขนาดเล็กทพี บในนาํ ไมไ่ ดต้ กตะกอนแยกออกจาก
สารละลาย ยกตวั อย่างเชน่ สารประกอบสี อนภุ าคดินเหนยี ว จลุ ชพี ขนาดเล็ก และสารอนิ ทรียจ์ ากการย่อย
สลายซากพืชและของเสยี จากชมุ ชน อนุภาคแขวนลอยขนาดเลก็ เหลา่ นีเรียกวา่ “คอลลอยด์ (Colloid)” มขี นาด
ตงั แต่ 1 ถงึ 500 นาโนเมตร ( - เมตร) และในบางกรณีไม่สามารถมองเหน็ ไดเ้ มือใชก้ ลอ้ งจลุ ทรรศนธ์ รรมดา

คอลลอยดท์ มี คี วามเสถียร (Stable) คือคอลลอยดท์ คี งสภาพเป็นแขวนลอยและไม่ตกตะกอนตามแรง
โนม้ ถ่วงในนาํ นงิ เนอื งจากคอลลอยดแ์ ต่ละอนภุ าคมพี ืนทผี วิ มากเมือเทยี บกับนาํ หนกั และแรงโนม้ ถว่ งกไ็ ม่
ก่อใหเ้ กิดการรวมตวั ของอนภุ าคคอลลอยด์ คอลลอยดแ์ บง่ ออกไดเ้ ป็น 2 ประเภท คอื Hydrophobic (เกลยี ด
นาํ ) และ Hydrophilic (รกั นาํ )

Hydrophilic Colloid มคี วามเสถยี รเพราะสาเหตหุ ลกั ทวี ่าคอลลอยดช์ นดิ นมี ีแรงดงึ ดดู กบั โมเลกลุ ของ
นาํ แตไ่ ม่ใชเ่ พราะประจทุ พี ืนผวิ ของอนภุ าคซงึ มเี พยี งเลก็ นอ้ ย ตวั อย่างของคอลลอยดท์ ีรูจ้ กั กนั ดไี ดแ้ ก่ สบู่ แปง้
ทลี ะลายนาํ ได้ และสารซกั ลา้ งสงั เคราะห์ เพราะมีแรงดงึ ดดู กบั นาํ ทาํ ใหไ้ ม่สามารถกาํ จดั ออกจากนาํ ไดง้ า่ ย
เหมอื นพวก Hydrophobic Colloid โดยทวั ไปการกาํ จดั Hydrophilic Colloid ตอ้ งใชส้ ารโคแอกแู ลนทใ์ น
ปรมิ าณทมี ากกว่าทใี ชใ้ นการกาํ จดั Hydrophobic Colloid ประมาณ 10-20 เทา่

Hydrophobic Colloid ไมม่ แี รงดึงดดู กบั นาํ ความเสถียรของอนุภาคจึงขึนอย่กู บั ประจไุ ฟฟา้ ทีพนื ผวิ

ของอนภุ าค สารอินทรียแ์ ละสารอนนิ ทรยี ใ์ นนาํ ทีขุน่ ตามธรรมชาติมกั จะเป็นอนภุ าคชนิดนี แรงกระทาํ ทีมตี อ่

คอลลอยดแ์ สดงดงั ในรูปที - ( ) ทีแสดงวา่ คอลลอยดแ์ ต่ละอนภุ าคจะผลกั กนั ดว้ ยแรงทางไฟฟา้ สถติ ย์

(Electrostatic Repulsion) อนั เนืองมาจากประจบุ วกจากสารละลายทีมาดดู ตดิ ทบี รเิ วณผิวหนา้ ของอนภุ าคทีมี

ประจเุ ป็นลบ เรียกว่าการเกดิ Double Layer เปรยี บเหมือนกบั แรงผลกั ระหวา่ งแทง่ แมเ่ หล็กขวั เดยี วกัน สาํ หรบั

แรงดงึ ดดู ระหวา่ งอนภุ าคตามธรรมชาติทเี กดิ จากแรงระหวา่ งมวล ทเี รยี กวา่ แรงแวนเดอวาลล์ (Van der Waals

Force) และการเคลือนไหวแบบส่มุ ของคอลลอยด์ (Brownian Movement) ทเี กดิ ขึนจากการชนกนั ระหว่าง

คอลลอยดแ์ ละโมเลกลุ ของนาํ จะทาํ ใหอ้ นภุ าคคอลลอยดม์ ีโอกาสชนกนั และดดู ตดิ กนั อย่างไรกต็ ามในสภาวะ

ทอี นภุ าคคอลลอยดอ์ ยใู่ นสภาวะแขวนลอยหรือทีเรียกว่ามีเสถียรภาพ (Stable) ผลรวมสทุ ธริ ะหวา่ งแรงผลกั

32

ระหวา่ งอนภุ าคมมี ากกวา่ แรงดึงดดู ระหวา่ งอนภุ าคทาํ ใหอ้ นภุ าคคอลลอยดไ์ ม่สามารถเขา้ มาสมั ผสั กนั ได้ ทงั นกี ็
เพราะแรงผลกั จะกระทาํ ทีระยะทางทไี กลกว่าแรงดดู

วตั ถปุ ระสงคข์ องการทาํ โคแอกกเู ลชนั ดว้ ยสารเคมี (Chemical Coagulation) ในการบาํ บดั นาํ คอื การ
ทาํ ลายเสถียรภาพของอนภุ าคทีแขวนลอยอยใู่ นนาํ ทาํ ใหเ้ มอื อนภุ าคเหล่านีมาสมั ผสั กนั สามารถรวมตวั กันเป็น
กลมุ่ กอ้ นเกิดเป็นฟล็อก (Floc) ซงึ สามารถแยกออกจากสารละลายไดโ้ ดยการตกตะกอน การทาํ ลาย
เสถียรภาพของ Hydrophobic Colloid ทาํ ไดโ้ ดยการเตมิ Chemical Coagulation เช่น เกลอื ของอลมู ิเนยี ม
และเหล็ก ไอออนของโลหะทลี ะลายและทีมีประจสุ งู ๆ จะไปลดแรงผลกั ระหวา่ งอนภุ าคคอลลอยดโ์ ดยไปลด
ความหนาของชนั Double Layer ทอี ยรู่ อบคอลลอยดแ์ ต่ละอนภุ าคดงั แสดงในรูป - ( ) เมือแรงผลกั ระหวา่ ง
อนภุ าคถกู กาํ จดั การปันกวนผสมอยา่ งชา้ ๆ ทาํ ใหอ้ นภุ าคมีโอกาสมาสมั ผสั กนั และแรงดงึ ดูดทมี อี ย่จู ะทาํ ให้
อนภุ าคเกาะกบั อนภุ าคอืน สารชว่ ยในการรวมตวั ของอนภุ าคทถี กู นาํ มาใชช้ ่วยในการสรา้ งฟล็อก ไดแ้ ก่สารโพลิ
เมอรอ์ นิ ทรีย์ (Organic Polymer) ซงึ จะเป็นตวั เชอื มอนภุ าคคอลลอยดท์ ไี ม่เสถียรเขา้ ดว้ ยกนั โดยเขา้ จบั กบั
พืนผิวคอลลอยด์ สรา้ งเป็นฟล็อกทมี มี วลมากขึน เรยี กว่ากระบวนการ Flocculation ดงั แสดงในรูป - ( )

รูปที 2-12 ภาพจาํ ลองการเกดิ กระบวนการ Coagulation และ Flocculation ( ) แรงดึงดดู

และแรงผลกั เมือคอลลอยดแ์ ขวลอยในนาํ ในสภาวะทเี สถียร ( ) การลดความหนาของชนั Double
Layer ในกระบวนการ Coagulation โดย Coagulant ทเี ป็นไอออนของโลหะ ( ) สารโพลิเมอรอ์ นิ ทรีย์

ทใี ชเ้ ป็นตวั เชือมอนภุ าคคอลลอยดท์ ไี ม่เสถียรเขา้ ดว้ ยกนั โดยเขา้ จบั กบั พืนผวิ คอลลอยด์ สรา้ งเป็น

ฟล็อกทมี มี วลมากขึน ในกระบวนการ Flocculation

33

การกาํ จดั ความขนุ่ ดว้ ยกระบวนการโคแอกกเู ลชนั ขึนอยกู่ บั ชนดิ ของคอลลอยดท์ ีแขวนลอย pH และ
สว่ นประกอบทางเคมขี องนาํ ชนิดและปรมิ าณของสารโคแอกกแู ลนท์ รวมทงั ความเรว็ และเวลาในการปันกวน
ใหส้ ารเคมีกระจายในนาํ และในระหวา่ งการสรา้ งเป็นฟล็อก ถงึ แมว้ ่าสารเคมใี นกระบวนการโคแอกกเู ลชนั จะทาํ
หนา้ ทที าํ ลายเสถียรภาพของคอลลอยด์ โดยไปลดความหนาของชนั Double Layer ดงั ทไี ดก้ ล่าวมาแลว้ ทงั
กระบวนการ Coagulation และ Flocculation ต่างก็เป็นกระบวนการบาํ บดั ทางกายภาพซงึ เกดิ จากการใช้
สารเคมใี นการบาํ บดั การปันกวนอยา่ งรวดเรว็ ในระบบ (Rapid Mixing) มีวตั ถปุ ระสงคเ์ พอื ใหเ้ กดิ การกระจาย
และละลายของสารเคมโี คแอกกแู ลนทใ์ นนาํ ทีตอ้ งการบาํ บดั ต่อมา การกวนชา้ (Slow Mixing) ในกระบวนการ
Flocculation เป็นการกวนหลงั จากสารเคมีกระจายอย่างทวั ถงึ แลว้ เพอื ใหค้ อลลอยดม์ ารวมตวั กนั ตลอด
กระบวนการ Coagulation และ Flocculation นเี ป็นการทาํ ลายเสถยี รภาพของอนภุ าคใหม้ กี ารรวมตวั กนั
ฟล็อกทมี ขี นาดเหมาะสมต่อการตกตะกอน หน่วยบาํ บดั ทางเคมีทพี บอาจสรา้ งต่อกนั แบบอนกุ รมตามลาํ ดบั
คือ Mixing-Flocculation-Sedimentation หรอื อาจสรา้ งรวมอยภู่ ายในถงั เดยี วกนั โดยใชเ้ วลาในการกวนเรว็
0.50 – 1.50 นาที ใชเ้ วลาในการสรา้ งฟล็อก 30 – นาที และตกตะกอนใน 2-4 ชวั โมง ตามดว้ ยการกรองเพือ
กาํ จดั อนภุ าคทีไม่ตกตะกอน

2.9 สารประกอบอินทรีย์

สารประกอบอนิ ทรียท์ กุ ชนดิ ประกอบดว้ ยอะตอมของคารบ์ อนจบั ตวั กนั อย่อู ยา่ งตอ่ เนืองกนั โครงสรา้ ง
ทเี ป็นโซ่หรอื วงแหวน โดยมอี ะตอมของธาตอุ ืนเขา้ มาเกาะดว้ ย โดยธาตหุ ลกั คอื คารบ์ อน ไฮโดรเจน และ
ออกซเิ จน ส่วนธาตุอนื ๆ ทพี บรองลงมาคอื ไนโตรเจน ฟอสฟอรสั ซลั เฟอร์ และโลหะตา่ งๆ คารบ์ อนแต่ละ
อะตอมสามารถสรา้ งพนั ธะได้ 4 พนั ธะ สารอินทรียเ์ ป็นสารทีไดม้ าจากธรรมชาติ ยกตวั อยา่ งเชน่ เสน้ ใยพืช และ
เนอื เยอื สตั ว์ หรือไดจ้ ากการสงั เคราะห์ เช่น การสงั เคราะหย์ าง และพลาสตกิ รวมทงั เกดิ จากกระบวนการหมกั
เช่น แอลกอฮอล์ กรด และสารปฏิชวี นะ เป็นตน้ ในทางตรงกนั ขา้ มกบั สารประกอบอนินทรยี ์ สารอนิ ทรีย์
สามารถถกู เผาไหมไ้ ด้ มีมวลโมเลกลุ สงู ละลายนาํ ไดน้ อ้ ย โดยจะคงอยใู่ นลกั ษณะของโมเลกลุ มากกวา่ แตกตวั
เป็นไอออน และใชเ้ ป็นแหลง่ อาหารของสตั วแ์ ละจลุ ชพี ทีย่อยสลายซาก

สตู รโมเลกลุ ของสารประกอบอนนิ ทรียม์ ีลกั ษณะจาํ เพาะ อยา่ งไรกต็ ามในเคมอี นิ ทรยี น์ นั สตู รทวั ไป
(Empirical Formula) สามารถแทนสารประกอบอนิ ทรยี ไ์ ดม้ ากกวา่ 1 ชนิด ยกตวั อย่างเช่น สตู ร C2H6O อาจใช้
เป็นตวั แทนของสารทงั 2 ชนดิ นีได้ ดงั รูปที -

34

รูปที 2-13 ตวั อยา่ งสารอนิ ทรยี ์ ชนดิ ทีมีสตู รทวั ไป C2H6O เหมอื นกนั ( ) เอธิลแอลกอฮอล์
(Ethyl Alcohol) และ ( ) ไดเมธลิ อีเธอร์ (Di-Methyl Ether)

สารประกอบทีมีสตู รโมเลกลุ เหมอื นกนั แตม่ ีสตู รโครงสรา้ งแตกตา่ งกันเรยี กวา่ เป็นไอโซเมอร์ (Isomer)
เนอื งจากการมีไอโซเมอรแ์ ละการทพี บโครงสรา้ งเป็นวงแหวนไดเ้ สมอๆ ทาํ ใหน้ ยิ มเขยี นสตู รสารประกอบอินทรยี ์

ดว้ ยสตู รโครงสรา้ งแบบเสน้ มากกว่าสตู รโมเลกลุ สาํ หรบั สารอนิ ทรยี ท์ ีไมม่ วี งแหวนในสตู รโครงสรา้ งนิยมเขยี น
ในลกั ษณะ Single Line ยกตวั อยา่ งเช่น Ethyl Alcohol และ Di-Methyl Ether จะเขยี นเป็น CH3CH2OH และ
CH3–O–CH3 ตามลาํ ดบั

2.9.1 ไฮโดรคารบ์ อน

ไฮโดรคารบ์ อนอมิ ตวั หรอื ทีเรยี กว่า Alkane หรอื Paraffin ประกอบดว้ ยคารบ์ อนและไฮโดรเจนเท่านนั

ระหวา่ งอะตอมของคารบ์ อนยดึ ตดิ กนั ดว้ ยพนั ธะเดียว (Single Bond) มเี ธน (CH4) เป็นสารประกอบ
ไฮโดรคารบ์ อนทีมโี ครงสรา้ งงา่ ยทีสดุ เป็นก๊าซทีเกดิ ขึนจากการยอ่ ยสลายทางชวี ภาพแบบไม่ใชอ้ อกซิเจน และ
เมือผสมกบั อากาศประมาณ 90% จะไดก้ ๊าซทีสามารถลกุ ติดไฟใชเ้ ป็นเชือเพลงิ ของเครืองยนตห์ รอื เพอื
เครอื งใหค้ วามรอ้ นได้ โพรเพน (Propane) ใชเ้ ป็นเชอื เพลิง เช่น แก๊สหงุ ตม้ โดยถกู เกบ็ ไวใ้ นถงั เหล็กทีทน

ความดนั สงู ปฎิกิรยิ าการเผาไหมข้ องมเี ธน และโพรเพนเป็นไปดงั สมการตอ่ ไปนี

CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O + พลงั งาน (2-39)
CH3CH2CH3 + 5O2  3CO2 + 4H2O + พลงั งาน (2-40)

ชอื และสตู รของสารประกอบไฮโดรคารบ์ อนทีมจี าํ นวนคารบ์ อน 1 ถงึ 4 อะตอม รวมทงั ชอื ของกลมุ่
ย่อย (Radical) แตล่ ะตวั นนั แสดงในตาราง 2-5

ไฮโดรคารบ์ อนไม่อิมตวั (Olefins) แตกตา่ งจากพาราฟินตรงทมี พี นั ธะมากกวา่ พนั ธะเดียวอยรู่ ะหว่าง
คารบ์ อนอะตอม ยกตวั อย่างเชน่ อีธีน หรอื เอธิลนี (Ethene หรือ Ethylene) และอะเซธิลีน (Acethylene) ดงั
โครงสรา้ งแสดงในรูปที - การทีมีพนั ธะคู่และพนั ธะสามระหวา่ งคารบ์ อน ทาํ ใหส้ ารประกอบมีไฮโดรเจน
อะตอมนอ้ ยลงเมือเทยี บกบั สารไฮโดรคารบ์ อนอิมตวั ทมี ีจาํ นวนคารบ์ อนเท่ากนั ดงั นนั จงึ ใชค้ าํ วา่ “ไม่อมิ ตวั
Unsaturated)” นาํ มนั จากพชื ตามธรรมชาตมิ สี ารประกอบไม่อมิ ตวั เป็นจาํ นวนมากจะมีสถานะเป็นของเหลวที
อณุ หภมู หิ อ้ ง ไขมนั พชื ซงึ มสี ถานะเป็นของแข็งสามารถผลติ ไดจ้ ากการผา่ นนาํ มนั เขา้ ส่กู ระบวนการไฮโดรจี
เนชนั (Hydrogenation) ซงึ ทาํ ไดโ้ ดยการเติมก๊าซไฮโดรเจนภายใตส้ ภาวะทีไดร้ บั การควบคมุ การลดจาํ นวน
พนั ธะไม่อมิ ตวั เป็นการเพมิ จดุ หลอมเหลวและเปลยี นนาํ มนั ไปเป็นไขมนั ทีเป็นของแขง็

35

ตาราง -5 ชอื และสตู รของสารประกอบไฮโดรคารบ์ อนอิมตวั ทีมจี าํ นวนคารบ์ อน 1 ถงึ 4 อะตอม

ชือ สตู ร กลมุ่ ยอ่ ย สตู รของกลมุ่ ย่อย
Methane CH4 Methyl
Ethane CH3CH3 Ethyl CH3–
Propane CH3CH2CH3 n-Propyl CH3CH2–
CH3CH2 CH2–
n – Butane CH3CH2CH2CH3 Isopropyl H3C
CH3
Isobutane n-Butyl CH
CH3CHCH3 H3C
2-Methyl-Propyl
CH3CH2 CH2 CH2–
Isobutyl หรือ tert-Butyl
CH3
CH3CHCH2–

CH3
CH3C–

CH3

รูปที 2-14 ( ) อีธีน หรอื เอธิลนี (Ethene หรอื Ethylene) และ ( ) อะเซธิลนี (Acethylene)

สารประกอบพืนฐานของอะโรเมตกิ ไฮโดรคารบ์ อน คือ เบนซนี (Benzene) อนั ประกอบดว้ ยวงแหวนที
มคี ารบ์ อน 6 ตวั โดยคารบ์ อนอะตอมยดึ เกาะกนั ดว้ ยพนั ธะค่สู ลบั กบั พนั ธะเดียว บอ่ ยครงั ทคี ารบ์ อนอะตอม
ไม่ไดเ้ ขยี นแสดงเอาไวใ้ นสตู รโครงสรา้ งแบบเสน้ (Graphic Formula) ดงั รูปที - (ก) เบนซนี ถกู ใชใ้ นการผลติ
ผลติ ภณั ฑห์ ลายชนิด เชน่ เชือเพลงิ สารฆา่ แมลง สียอ้ ม และตวั ทาํ ละลาย เป็นตน้

2.9.2 แอลกอฮอล์
เกิดขึนจากการแทนทีไฮโดรคารบ์ อนอะตอมดว้ ยหม่ไู ฮดรอกซิล (Hydroxyl Group , OH) ชอื และสตู ร
ของแอลกอฮอลพ์ ืนฐานทีมคี ารบ์ อน อะตอม แสดงในตาราง - เมธานอล (Methanol) สามารถสงั เคราะหไ์ ด้
จากคารบ์ อนมอนอกไซดแ์ ละไฮโดรเจนโดยใชก้ ระบวนการทีมีตวั เรง่ ปฎิกิรยิ า และเป็นสารประกอบพืนฐานซงึ
ถกู ใชอ้ ยา่ งกวา้ งขวางในการผลิตสารประกอบอนิ ทรีย์ เช่น ฟอมลั ดีไฮด์ ตวั ทาํ ละลายอินทรยี ์ เอธลิ แอลกอฮอล์
(Ethanol) ซงึ ใชผ้ สมเครืองดืม ผลิตไดจ้ ากการหมกั พืชพรรณตามธรรมชาติ เช่น ขา้ วโพด มนั ฝรงั และขา้ วเจา้
เป็นตน้ สว่ นเอธานอลทีใชใ้ นกระบวนการอตุ สาหกรรม เช่น เป็นสารสารเติมผสมในนาํ มนั เชือเพลงิ เป็นตวั ทาํ
ละลาย ไดจ้ ากการหมกั สารละลายทีเป็นของเสียอนั มีสว่ นประกอบของนาํ ตาล ยกตวั อยา่ งเช่น การนาํ ตาลที

36

เหลือทิงจากการทาํ นาํ ตาลทราย ส่วนโพรพานอลทีมี 2 ไอโซเมอร์ ตวั ทีเป็นทีรูจ้ กั กนั โดยทวั ไป คอื ไอโซโพรพิล
แอลกอฮอลท์ ีถกู ใชอ้ ยา่ งกวา้ งขวางในแวดวงอตุ สาหกรรม แอลกอฮอลพ์ ืนฐานทงั 3 ตวั ทแี สดงในตาราง 2-6 มี
จดุ เดอื ดตาํ กว่า 100 C และสามารถละลายนาํ ได้

ตาราง - ชอื และสตู รของแอลกอฮอลท์ ีมีจาํ นวนคารบ์ อน 1 ถึง อะตอม

ชือ สตู ร
CH3OH
Methyl Alcohol หรือ Methanol
Ethyl Alcohol หรือ Ethanol CH3CH2OH
n-Propyl Alcohol หรือ 1– Propanol
CH3CH2 CH2OH
Isopropy Alcohol หรือ 2– Propanol H3C
CHOH
H3C

อนพุ นั ธข์ องเบนซีนประกอบดว้ ยหม่ไู ฮดรอกซลิ หมแู่ ทนที H เรยี กวา่ ฟีนอล (Phenol) ซงึ มสี ตู ร
โมเลกลุ เป็น C6H5OH และมสี ตู รโครงสรา้ งดงั รูปที - (ข)

H หรอื
C
HC CH (ก)

หรือ

HC CH

C
H

OH O–

+ H+

(ข)

รูปที 2-15 (ก) การเขยี นสตู รโครงสรา้ งเบนซีนในรูปแบบตา่ งๆ (ข) โครงสรา้ งของฟีนอลและ
การแตกตวั ในนาํ

สตู รและชอื ทีลงทา้ ยดว้ ย –ol บง่ บอกใหท้ รายวา่ สารนนั เป็นแอลกอฮอล์ แต่ฟีนอลหรอื ทีรูจ้ กั กนั ทวั ไป
ในชือ กรดคารบ์ อลคิ (Carbolic Acid) เมอื แตกตวั ในนาํ ใหไ้ ฮโดรเจนไอออน มคี ่า pKA ที oC เท่ากบั .
ฟีนอลเป็นสว่ นประกอบทีมีโดยธรรมชาตใิ นนาํ เสยี จากอตุ สาหกรรมถา่ นหนิ และกา๊ ซปิโตรเลยี มรวมทงั ของเสยี
ในอตุ สาหกรรมทวั ไปทีใชฟ้ ี นอลเป็นวตั ถุดิบ ฟีนอลมีความเป็นพิษสงู ทาํ ใหย้ ากต่อการบาํ บดั ดว้ ยระบบบาํ บดั
ทางชวี ภาพ ฟีนอลยงั เป็นสารทีไมพ่ ึงประสงคเ์ พราะวา่ ทาํ ใหเ้ กดิ กลินในนาํ แมว้ า่ จะมีความเขม้ ขน้ ตาํ มากกต็ าม

37

2.9.3 อัลดีไฮดแ์ ละคโี ตน
เป็นสารประกอบทีประกอบดว้ ยหม่คู ารบ์ อนลี (Carbonyl Group) ดงั แสดงในรูปที - ยกตวั อยา่ ง
เชน่ ฟอรม์ ลั ดไี ฮด์ (Formaldehyde) ซงึ ใชใ้ นการเกบ็ รกั ษาตวั อยา่ งของสิงมชี วี ติ และใชใ้ นการผลิตพลาสตกิ
และเรซิน อะซโี ตน (Acetone) หรือ Dimethyl Ketone เป็นตวั ทาํ ละลายไขมนั ทีดี

รูปที 2-16 หมคู่ ารบ์ อนีล และสารประกอบอลั ดไี ฮดแ์ ละคโี ตน
2.9.4 กรดคารบ์ อกซลิ กิ
กรดอนิ ทรยี ท์ งั หมดประกอบดว้ ยหมคู่ ารบ์ อกซลี กิ –COOH (Carboxylic Group) ทมี สี ตู รโครงสรา้ งดงั
รูปที -

รูปที 2-17 หมคู่ ารบ์ อกซีลกิ
กรดอนิ ทรียเ์ ป็นสภาวะออกซเิ ดชนั สงู สดุ ทีกล่มุ ย่อย (Radical) ของสารอนิ ทรียส์ ามารถมีได้ ถา้
เกิดปฏิกิรยิ าออกซิเดชนั ตอ่ ไปจะไดค้ ารบ์ อนไดออกไซดแ์ ละนาํ ดงั แสดงในรูปที -

รูปที 2-18 ปฏกิ ริ ยิ าออกซิเดชนั ของสารอนิ ทรียจ์ าก สารประกอบไฮโดรคารบ์ อนจนเป็น CO2
และ H2O

ชอื สตู ร และคา่ pKA ของการแตกตวั ในนาํ ที oC ของกรดอนิ ทรยี พ์ ืนฐานแสดงในตาราง 2-7 กรดที
มีคารบ์ อนนอ้ ยกวา่ 9 ตวั จะมสี ถานะเป็นของเหลว แต่ถา้ มคี ารบ์ อนยาวกวา่ นจี ะเป็นไข (Grease) ทเี ป็นของแขง็
ดงั นนั กรดเหลา่ นีจงึ มชี อื สามญั วา่ กรดไขมนั (Fatty Acid)

กรดฟอรม์ ิก (Formic Acid) อะซีติก (Acetic Acid) และกรดโพรพโิ อนิก (Propionic Acid) มีกลนิ ไม่
รุนแรงนกั ในขณะทกี รดบิวทีรกิ (Butyric Acid) และกรดวาเลรคิ (Valeric) มกี ลนิ รุนแรงคลา้ ยกลินเหม็นหนื ของ

38

นาํ มนั และไขมนั การยอ่ ยสลายแบบไมใ่ ชอ้ อกซเิ จนของกรดไขมนั ทีมโี มเลกลุ เป็นสายโซ่ยาวไดผ้ ลิตภณั ฑเ์ ป็น
กรดทมี คี ารบ์ อน 2 หรือ 3 ตวั ซงึ จะเปลียนไปเป็นมเี ธนและคารบ์ อนไดออกไซดต์ อ่ ไป

ตาราง -7 ชอื สตู ร และค่า pKA ของการแตกตวั ในนาํ ที oC ของกรดอินทรยี พ์ ืนฐาน

ชอื สตู ร pKAที oC

Formic Acid หรอื Methanoic Acid HCOOH 3.75
Acetic Acid หรือ Ethanoic Acid CH3COOH 4.76
Propionic Acid หรือ Propanoic Acid CH3CH2COOH 4.87
n–Butyric Acid หรอื Butanoic Acid CH3CH2CH2COOH 4.83
Valeric Acid หรอื Pentanoic Acid C4H9COOH 4.84
Caproic Acid หรือ Hexanoic Acid C5H11COOH 4.85

สารประกอบเบสทาํ ปฏิกริ ยิ ากบั กรดไดเ้ กลือ ยกตวั อยา่ งเชน่ NaOH ทาํ ปฏิกริ ยิ ากบั กรดอะซติ ิกได้
ผลติ ภณั ฑเ์ ป็นโซเดยี มอะซเี ตท (Sodium Acetate) สบ่จู ดั เป็นเกลอื ของกรดอินทรยี ท์ มี ีสายโซค่ ารบ์ อนยาว
อนพุ นั ธอ์ ืนๆ ของกรดคารบ์ อกซลิ คิ ประกอบดว้ ยเอสเทอร์ (Ester) เช่น เอธิลอะซีเตต (Ethyl Acetate) และ ยเู รยี
(Urea) ดงั แสดงในรูปที -

รูปที 2-19 สารประกอบโซเดยี มอะซเี ตท สบู่ (Sodium palmitate) เอธิลอะซเี ตต และ ยเู รยี

2.9.5 สารอนิ ทรียใ์ นนําเสีย
สารอนิ ทรียท์ ีสามารถย่อยสลายไดท้ างชีวภาพในนาํ เสยี ชมุ ชน แบง่ ไดเ้ ป็น 3 จาํ พวกหลกั ๆ คอื
คารโ์ บไฮเดรต (Carbohydrates) โปรตีน (Protein) และไขมนั (Lipid) คารโ์ บไฮเดรตเป็นนาํ ตาลหลายหน่วย
มารวมเขา้ ดว้ ยกนั โดยสารประกอบของธาตคุ ารบ์ อน ไฮโดรเจน และออกซิเจน นาํ ตาลทีมโี ครงสรา้ งเป็นวง
แหวนเดยี วเรยี กวา่ โมโนแซกคารไ์ รด์ (Monosaccharide) ซงึ พบในธรรมชาตเิ พยี งไมก่ ีชนดิ เทา่ นนั ส่วนไดแซค
คาไรด์ (Disaccharide) เป็นการรวมตวั กนั ของโมโนแซคคาไรด์ 2 หนว่ ย ทีรูจ้ กั กนั ดคี ือซโู ครส (Sucrose) ซงึ เป็น
การรวมตวั กนั ระหวา่ งกลโู คส (Glucose) และฟรุกโทส (Fructose) ขณะทีนาํ ตาลสว่ นใหญ่ทีพบในนมคอื แลก
โทส (Lactose) เป็นการรวมตวั กนั ระหว่างกลโู คสและกาแลกโทส (Galactose) สาํ หรบั โพลแี ซคคาไรด์
(Polysaccharide) เกดิ จากนาํ ตาลหลายหน่วยมาจบั กนั เป็นโซ่ยาว สามารถแบง่ ออกไดเ้ ป็น 2 กลมุ่ คอื กลมุ่ แรก

39

เป็นแป้ง (Starch) ทสี ามารถยอ่ ยสลายไดง้ า่ ย พบมากในมนั ฝรงั ขา้ วโพด และพชื อืนๆ ทสี ามารถรบั ประทานได้
สว่ นกล่มุ ทีสองคือเซลลโู ลส (Cellulose) ใยฝา้ ย เนือไม้ และเนือเยือพืชทวั ไป สารประกอบเซลลโู ลสมีอตั ราการ
ยอ่ ยสลายทางชวี ภาพชา้ มากเมอื เทยี บกบั แป้ง

รูปที 2-20 ตวั อยา่ งนาํ ตาลโมเลกลุ เดยี วชนิดต่างๆ
โปรตีนรูปแบบงา่ ยๆ เป็นสายโซย่ าวทีมีกรดอะมิโน (Amino Acid) มาตอ่ กนั โปรตนี โดยประกอบดว้ ย
คารบ์ อน ไฮโดรเจน ออกซเิ จน ไนโตรเจน และในบางครงั พบซลั เฟอรแ์ ละฟอสฟอรสั โดยโปรตีนเป็น
ส่วนประกอบสาํ คญั ของเนือเยือสิงมชี วี ิตและเป็นสารอาหารทีจาํ เป็นในสิงมีชวี ิตชนั สงู รูปที - แสดงตวั อยา่ ง
กรดอะมโิ น

รูปที 2-21 ตวั อยา่ งกรดอะมโิ น ชนิดตา่ งๆ
ไขมนั เป็นสารประกอบทางชวี เคมีซงึ สามารถละลายไดด้ ใี นตวั ทาํ ละลายอนิ ทรยี ์ ในขณะทลี ะลายนาํ
ไดน้ อ้ ยมาก และไขมนั ยงั เป็นสารประกอบทียอ่ ยสลายทางชีวภาพไดช้ า้ มาก ไขมนั รูปแบบสามญั คอื ไตรกลีเซอ
ไรด์ (Triglyceride) ซงึ ประกอบดว้ ยกลีเซอรอล 1 หน่วย รวมกบั กรดไขมนั ทงั แบบอิมตวั หรือไม่อิมตวั ทีเป็นโซส่ นั
หรอื ยาว 3 ตวั ดงั ตวั อยา่ งในรูปที - ทแี สดงโครงสรา้ งของไขมนั ชนิดหนงึ ทพี บในเนย

O
H2C O C C3H7

O
HC O C C15H31

O
H2C O C(CH2)7CH CH(CH2)7CH3

รูปที 2-22 ตวั อยา่ งไขมนั ชนิดหนึงทพี บในเนย
40

คารโ์ บไฮเดรต โปรตีน และไขมัน ทอี ยใู่ นนาํ เสยี สว่ นมากมขี นาดโมเลกลุ ใหญ่ไมส่ ามารถผา่ นเยือหมุ้
เซลลข์ องจลุ นิ ทรียเ์ ขา้ ไปได้ กระบวนการไฮโดรไลซสิ (Hydrolysis) ภายนอกเซลลข์ องแบคทีเรยี ทาํ ให้
สารอินทรยี ท์ ีมมี วลโมเลกลุ สงู เหลา่ นีถกู ย่อยใหม้ ขี นาดเล็กลงจนสามารถผา่ นเขา้ ไปภายในเซลลไ์ ด้ โดยทาํ ให้
คารโ์ บไฮเดรตยอ่ ยสลายเป็นนาํ ตาลทีสามารถละลายนาํ ได้ ทาํ ใหโ้ ปรตนี กลายเป็นกรดอะมิโน และทาํ ใหไ้ ขมนั
กลายเป็นกรดไขมนั ทมี ีขนาดเลก็ ซงึ สามารถซมึ ผา่ นเขา้ ไปภายในเซลลข์ องจลุ นิ ทรีย์ ในสภาพทมี อี อกซเิ จนการ
ยอ่ ยจะทาํ ใหเ้ กดิ คารบ์ อนไดออกไซดแ์ ละนาํ ออกมาในทีสดุ ส่วนการยอ่ ยสลายแบบไม่ใชอ้ อกซเิ จน ผลิตภณั ฑ์
สดุ ทา้ ยจะไดก้ รดอินทรีย์ แอลกอฮอล์ และผลิตภณั ฑข์ า้ งเคยี งตวั อืนทเี ป็นของเหลว รวมทงั ก๊าซตา่ งๆ คอื
คารบ์ อนไดออกไซด์ มีเธน และไฮโดรเจนซลั ไฟด์

สารอนิ ทรียใ์ นนาํ เสียประมาณ 60 ถงึ 80 เปอรเ์ ซน็ ต์ สามารถถกู ยอ่ ยสลายทางชวี ภาพได้ สาํ หรบั
สารประกอบอินทรยี บ์ างชนดิ เชน่ เซลลโู ลส ไฮโดรคารบ์ อนอิมตวั ทเี ป็นสายยาว และสารประกอบอนิ ทรียท์ ีมี
โครงสรา้ งซบั ซอ้ นตวั อนื ไมส่ ามารถยอ่ ยสลายทางชวี ภาพเนืองจากขอ้ จาํ กดั ดา้ นระยะเวลาและสภาพแวดลอ้ ม
ภายในระบบบาํ บดั นาํ เสีย ในนาํ เสยี ผงซกั ฟอกและยาฆา่ แมลงอาจจะเป็นสว่ นประกอบมากถงึ 20 ถงึ 40
เปอรเ์ ซน็ ตข์ องสารประกอบอนิ ทรียท์ ยี อ่ ยสลายทางชวี ภาพไม่ได้ เนอื งจากสารเหล่านีมีโครงสรา้ งเป็นวงแหวนที
ยอ่ ยสลายไดย้ าก สารลดแรงตงึ ผวิ ทเี คยใชอ้ ย่างแพรห่ ลาย เชน่ Alkyl Benzene Sulfonate (ABS) เป็นสารทมี ี
โครงสรา้ งเป็นกิงกา้ นซบั ซอ้ นทาํ ใหม้ ีความทนทานตอ่ การยอ่ ยสลายทางชวี ภาพ สง่ ผลใหม้ กี ารปนเปือนของสาร
ชนิดนีทงั ในแหล่งนาํ ใตด้ ินและแหลง่ นาํ ผวิ ดิน แตใ่ นปัจจบุ นั สารลดแรงตงึ ผิวทใี ชเ้ ป็นสารทีมโี ครงสรา้ งเป็น
ไฮโดรคารบ์ อนโซ่ตรงไมม่ กี งิ ทาํ ใหส้ ามารถถกู ยอ่ ยสลายโดยแบคทเี รียไดง้ า่ ยขึน

สารฆ่าแมลงทีเป็นทรี ูจ้ กั กนั ดีชนดิ หนึงคือ DDT ซงึ เป็นสารฆ่าแมลงทมี คี ลอรนี เป็นองคป์ ระกอบ
(Chlorinated Pesticide) โดยมวี งเบนซีนเป็นหน่วยพืนฐานในโครงสรา้ ง (รูปที - ) และสารฆา่ แมลงทีรูจ้ กั กนั
ดีในปัจจบุ นั อกี กลมุ่ หนงึ คือ Organophosphate เช่น Parathion (รูปที - ) สารประกอบทีมพี ิษสงู นีจะ
ปนเปือนในแหลง่ นาํ จากการใชง้ านหรอื รวั ไหล แลว้ ถูกพดั พาลงส่แู หล่งนาํ โดยทวั ไปแลว้ สารฆ่าแมลงทมี ี
คลอรีนเป็นองคป์ ระกอบ มคี วามทนทานต่อการยอ่ ยสลายทางชวี ภาพมากและสะสมอยใู่ นดินหรอื นาํ เป็นเวลา
นบั เดือนนบั ปี และอาจมกี ารสะสมในพืชและสตั วน์ าํ ในระดบั ความเขม้ ขน้ สงู สารพวกนีมคี วามทนทานต่อการ
กาํ จดั ดว้ ยระบบบาํ บดั นาํ และนาํ เสยี ทีใชก้ ันทวั ไป

DDT Parathion

รูปที 2-23 โครงสรา้ งของ DDT และ Parathion

สารอนิ ทรยี ย์ งั เป็นสาเหตทุ ีทาํ ใหเ้ กดิ กลิน ถงึ แมว้ ่ากลินบางอย่างจะเป็นสารประกอบอนนิ ทรยี ์ เช่น
ก๊าซไฮโดรเจนซลั ไฟด์ (H2S) และแอมโมเนยี (NH3) แตห่ ลายตวั ก็มีสาเหตมุ าจากสารอนิ ทรียร์ ะเหย (Volatile
Organic Compound, VOC) เชน่ กล่มุ แอลกอฮอลแ์ ละฟีนอล กลมุ่ Mertcaptans (เป็นสารอนิ ทรียท์ ีมีหมู่ –
SH) และกลมุ่ กรดอนิ ทรยี ร์ ะเหย (Volatile Fatty Acid, VFA) เชน่ กรดบวิ ทรี กิ (Butyric Acid) เป็นตน้ นาํ ทีมี

41

กลินและรสทีไมพ่ ึงประสงคจ์ ะตอ้ งถกู ตรวจสอบแยกกนั เป็นกรณีๆ ไปเนืองจากมีหลายสาเหตทุ ีทาํ ใหเ้ กิดกลิน
เชน่ กลนิ ทเี กิดจากการย่อยสลายแบบไม่ใชอ้ อกซเิ จน กลินจากสารเคมที ีทงิ มากบั นาํ เสยี กลนิ จากสิงปฎกิ ลู
กลินจากการเติบโตของสงิ มชี วี ิตทบี างชนดิ เช่น สาหรา่ ยสเี ขียวแกมนาํ เงนิ เป็นตน้

2.10 การตรวจวัดปริมาณสารประกอบอนิ ทรยี ใ์ นนาํ

การตรวจวดั ปรมิ าณสารอินทรยี ใ์ นนาํ มหี ลายวิธีโดยอาจแบง่ ไดเ้ ป็น แบบ คอื
1) การตรวจวดั ปรมิ าณสารอนิ ทรียร์ วมโดยไมเ่ จาะจงชนดิ ซึงค่าทไี ดจ้ ะใชเ้ ป็นขอ้ มลู พนื ฐาน
สาํ หรบั การออกแบบและประเมินประสทิ ธิภาพระบบบาํ บดั นาํ เสีย ส่วนมากจะเหมาะกบั นาํ ทมี คี วามเขม้ ขน้
มากกวา่ mg/l วิธีวเิ คราะหท์ ใี ชท้ วั ไปไดแ้ ก่ วธิ ีการหาคา่ ความตอ้ งการออกซเิ จน (Oxygen Demand) ไดแ้ ก่
การตรวจวดั ค่า บีโอดี (Biochemical Oxygen Demand, BOD) ซีโอดี (Chemical Oxygen Demand, COD)
และ การวดั ปรมิ าณคารบ์ อนทงั หมดของสารอินทรยี ์ (Total Organic Carbon, TOC) เพือเป็นขอ้ มลู เสรมิ
ประกอบกบั ค่า BOD และ COD อกี ดว้ ย นอกจากนียงั มีคา่ ThOD (Theoretical Oxygen Demand, ThOD)
ซงึ คาํ นวณไดจ้ ากสตู รเคมีของสารอนิ ทรยี ์
2) การตรวจวดั ปรมิ าณสารอนิ ทรยี แ์ บบเจาะจงชนดิ วธิ ีนีเหมาะสาํ หรบั สารอนิ ทรียใ์ นนาํ เสียทีมี
ความเขม้ ขน้ ตาํ กวา่ mg/l สาํ หรบั สารบางชนดิ สามารถวดั ความเขม้ ขน้ ตาํ สดุ ในช่วง – 12mg/l วิธีวเิ คราะห์
สว่ นมากจะเกียวขอ้ งกบั การใชเ้ ครืองมือวเิ คราะห์ เชน่ Gas Chromatography รว่ มกบั Mass Spectroscopy
(GC/MS) ในปัจจบุ นั ไดม้ กี ารพฒั นาเครืองตรวจจบั (Sensor) โดยผผู้ ลิตเครืองมอื วิเคราะหห์ ลายรายทีสามารถ
วดั ความเขม้ ขน้ ของสารอนิ ทรยี ห์ ลายชนดิ ไดแ้ ลว้ การตรวจวดั แบบนีเหมาะสมกบั การวดั ค่าสารมลพษิ ในนาํ ทมี ี
การกาํ หนดค่ามาตรฐานตาํ สดุ ไวต้ ามกฎหมาย หรอื เพือการศกึ ษาการยอ่ ยสลายของสารอินทรียบ์ างชนดิ และ
ใชเ้ ฝา้ ระวงั สารทีอาจเป็นพษิ ตอ่ จลุ ชพี ในระบบชวี ภาพ เป็นตน้

2.10.1 BOD (Biochemical Oxygen Demand)

BOD คอื ค่าความตอ้ งการออกซเิ จนของนาํ เสยี ทจี ลุ นิ ทรยี ใ์ ชใ้ นการย่อยสลายสารอนิ ทรยี ์ ในสภาวะที
มีออกซิเจน ค่า BOD แมจ้ ะมีขอ้ จาํ กดั มากมาย แต่กเ็ ป็นคา่ ทีใชแ้ พรห่ ลายเพอื ) กาํ หนดปรมิ าณออกซิเจนทีจลุ
ชพี ตอ้ งการในการยอ่ ยสลายสารอินทรียใ์ นนาํ ) เพือกาํ หนดขนาดของระบบบาํ บดั ) ตรวจสอบประสิทธิภาพ
ของระบบ และ ) เพอื ตรวจสอบว่านาํ ทงิ มคี า่ BOD ตาํ กว่ามาตรฐานทีกฎหมายกาํ หนด

หลกั การของการวดั คา่ BOD คอื ในสภาวะทีมีปรมิ าณออกซเิ จนเพียงพอ จุลชพี จะยอ่ ยสลาย
สารอนิ ทรียท์ ีย่อยไดโ้ ดยอาศยั ออกซเิ จนไปจนกระทงั สารอนิ ทรยี ย์ อ่ ยสลายหมด ในระหว่างนีจะมีกระบวนการ
ต่างๆ เกิดขึนคอื

) การออกซไิ ดซส์ ารอนิ ทรยี ด์ ว้ ยออกซเิ จน เพือใหไ้ ดพ้ ลงั งานสาํ หรบั การดาํ รงอย่ขู องจลุ ชีพเองและ
เพอื การแบง่ ตวั เกดิ เป็นเซลลใ์ หม่

) การสงั เคราะหเ์ ซลลใ์ หม่ (Synthesis)
) เมอื สารอนิ ทรยี ถ์ กู ใชห้ มด จลุ ชพี จะย่อยสลายสารอินทรียใ์ นเซลลข์ องตวั เองเพือใหไ้ ดพ้ ลงั งานใน
การดาํ รงชีพ เรียกว่า Endogenous Respiration
ปรมิ าณออกซิเจนทตี อ้ งการสาํ หรบั กระบวนการทงั สามทกี ล่าวมานีเรียกว่า ความตอ้ งการออกซเิ จน
ทางชวี ภาพสงู สดุ (Ultimate Biochemical Oxygen Demand, UBOD) ซงึ กค็ อื BOD ขนั แรก (First-Stage

42

BOD) สาํ หรบั ออกซิไดซค์ ารบ์ อนในสารอนิ ทรียเ์ ป็น CO2 หรอื เรยี กว่า Carbonaceous BOD (CBOD) (ความ
ตอ้ งการออกซเิ จนในขนั ทสี องคอื ปรมิ าณออกซเิ จนทีใชใ้ นการออกซไดซ์ ไนโตรเจนใน NH3 ไปเป็น NO2– และ
เป็น NO3–ในทสี ดุ เรยี กวา่ ปฏกิ ริ ยิ า Nitrification )

คา่ BOD ทใี ชท้ วั ไปคอื BOD ซงึ หมายถึง ค่า BOD ทเี กิดขึน (ปรมิ าณออกซิเจนทีจลุ ชพี ใชไ้ ปในการ
ย่อยสลายสารอนิ ทรยี )์ ในระยะเวลา วนั ทีอณุ หภมู ิ oC อยา่ งไรก็ตามในบางกรณีอาจมกี ารวดั คา่ BOD ที
เกดิ ขึนในระยะเวลาอนื กไ็ ด้ ความสมั พนั ธร์ ะหว่าง ค่า BOD ทเี กดิ ขึนในระยะเวลาใดๆ (BODt) กบั คา่ BOD ที
เหลืออยทู่ ีเวลาหนึงๆ (BODr) และ คา่ UBOD เป็นไปดงั รูปที - ซงึ แสดงไดด้ ว้ ยสมการดงั ต่อไปนี คือ

BODt  UBOD - BODr (2-41)

ซงึ BODr = UBOD (e– k1t) (2-42)

และเมอื แทนคา่ BODr จากสมการ ( - ) ในสมการ ( - ) จะได้ (2-43)

BODt = UBOD (1 – e– k1t)

โดย k1 คอื ค่าคงทีของอตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าอนั ดบั ทีหนงึ (ต่อวนั )
t คือเวลา (วนั )

คา่ k1 ทวั ไปสาํ หรบั นาํ เสียชมุ ชนทียงั ไมถ่ กู บาํ บดั จะอย่รู ะหว่าง . – . ต่อวนั และคา่ ทีนยิ มใชม้ ี
ค่าประมาณ . ต่อวนั ทีอณุ หภูมิ oC

รูปที 2-24 ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ ง ค่า BOD ทเี กิดขึนในระยะเวลาใดๆ (BODt) กบั คา่ BOD ที
เหลอื อย่ทู เี วลาหนึงๆ (BODr) ในอดุ มคติ

43

ค่าคา่ คงทอี ตั ราการเกดิ ปฏิกริ ยิ าลาํ ดบั ทีหนงึ ทอี ณุ หภมู ิอนื ๆ สามารถคาํ นวณไดจ้ าก
k1,T = k1,20T – 20 (2-44)
โดย k1,T และ k1,20 = คา่ คงทีอตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าลาํ ดบั ทีหนงึ ทอี ุณหภมู ิ T ใดๆ
และที อณุ หภมู ิ oC ตามลาํ ดบั
 = คา่ สมั ประสทิ ธิอณุ หภมู ิ (Temperature Coefficient)

T = อณุ หภมู ิ (C)

ในชว่ งอณุ หภมู ิ – 30 C คา่  จะมีค่าประมาณ . – . โดยคา่ ทีใชท้ วั ไปคอื . 

ตัวอย่าง - คาํ นวณค่า BOD ทีเกิดขึนในระยะเวลา วนั และค่า UBOD สาํ หรบั นาํ เสยี ทีมีค่า BOD ที

อณุ หภมู ิ C เป็น mg/l โดยมคี า่ k เป็น . ตอ่ วนั และถา้ การทดลองเกิดขึนทอี ณุ หภมู ิ C คาํ นวณคา่

BOD ทีอณุ หภมู ิ C

วิธีทาํ

คาํ นวณคา่ UBOD จาก ( - ) ดงั นี

BODt = UBOD (1 – e– k1t)
UBOD (1 – e– 0.23*5 )
240 =

240 = UBOD (0.684 )

UBOD = 351 mg/l

คาํ นวณค่า BOD3 จาก ( - ) ดงั นี

BOD3 = 351 (1 – e– 0.23*3 )

BOD3 = 175 mg/l

คาํ นวณคา่ k1 ทีอณุ หภมู ิ C จาก ( - 4) โดยใชค้ ่า  1.047

k1,T = k1,20T – 20

k1,T = 0.23 (1.04)25 – 20

k1,T = 0.28 ตอ่ วนั

คาํ นวณค่า BOD ทีอณุ หภมู ิ C

BOD5 = 351 (1 – e– 0.28*5 )
264 mg/l
BOD5 =

ความตอ้ งการออกซเิ จนในการออกซไิ ดซส์ ารประกอบอืน เชน่ NH3 ซงึ เกดิ จากการ Hydrolysis ของ
โปรตีน เป็นตน้ เรียกวา่ Non-Carbonaceous BOD ความตอ้ งการออกซเิ จนในการออกซิไดซ์ NH3 ไปเป็น
NO3– เรียกว่า Nitrogenous Biochemical Oxygen Demand หรือ NBOD ปกตแิ ลว้ แบคทเี รยี ทีสามารถทาํ ให้
เกดิ ปฏิกริ ยิ าชนดิ นีได้ ทเี รยี กวา่ Nitrifying Bacteria จะโตค่อนขา้ งชา้ และจะตอ้ งใชเ้ วลาประมาณ – วนั
กอ่ นทีจะมีปรมิ าณมากพอและทาํ ใหค้ า่ ความตอ้ งการออกซิเจนเพิมขึนอยา่ งเห็นไดช้ ดั (รูปที - ) อย่างไรก็
ตาม ถา้ ในนาํ เสยี มีจาํ นวนของ Nitrifying Bacteria มากอย่กู อ่ นแลว้ อาจทาํ ใหค้ ่า BOD5 ทวี ดั ไดม้ ีคา่ สงู ขึน
อย่างมีนยั สาํ คญั และมผี ลตอ่ การประเมินประสิทธิภาพของระบบได้ ยกตวั อยา่ งเช่น นาํ เสยี ทีผา่ นการบาํ บดั
แลว้ จะตอ้ งมคี ่า BOD5 ไม่เกิน mg/l แต่ถา้ มกี ระบวนการ Nitrification เกดิ ขึน คา่ BOD5 ทอี า่ นไดอ้ าจจะเป็น

44

35 mg/l ทาํ ใหเ้ ขา้ ใจวา่ นาํ ทบี าํ บดั ไดย้ งั ไม่เป็นไปตามมาตรฐาน ถา้ มีหลกั ฐานทีนา่ เชือไดว้ ่ากระบวนการ
Nitrification เกดิ ขึนและมีผลต่อคา่ BOD อาจจะตอ้ งมกี ารยบั ยงั ไมใ่ หเ้ กดิ Nitrifying Bacteria โดยวิธที างเคมี

ขอ้ จาํ กดั ของการวเิ คราะหค์ า่ BOD ไดแ้ ก่ ) ในกรณีทีมีสารพษิ หรือ Nitrifying Bacteria อยู่ จะตอ้ งมี
การกาํ จดั พษิ และ Nitrifying Bacteria กอ่ นทาํ การวเิ คราะห์ ) สารอนิ ทรยี ท์ วี ดั ไดจ้ ะตอ้ งเป็นสารทีถกู ย่อย
สลายไดด้ ว้ ยกระบวนการทางชวี ภาพเท่านนั และ ) ใชเ้ วลาคอ่ นขา้ งนานในการวเิ คราะห์ เป็นตน้

รูปที 2-25 การเกดิ CBOD และ NBOD ในตวั อยา่ งนาํ เสยี

2.10.2 COD (Chemical Oxygen Demand)

COD คอื การวดั ปรมิ าณออกซิเจนทีสมมลู กบั ปรมิ าณสารอนิ ทรียท์ ีมีอย่ใู นนาํ เสียทีสามารถถกู
ออกซิไดซไ์ ดด้ ว้ ยสารเคมี ปัจจบุ นั นิยมใชไ้ ดโครเมต (Dichromate, Cr2O72-) และกรด โดยจะรวมเอาสารอนิ ทรยี ์
ในนาํ เสยี ทงั ทจี ลุ นิ ทรียย์ อ่ ยสลายไดแ้ ละไม่ได้ ทงั นี คา่ COD และ UBOD นา่ จะเป็นค่าเดียวกนั หรือใกลเ้ คยี ง
กนั อย่างไรกต็ ามสว่ นมากคา่ ทงั สองจะแตกตา่ งกนั เพราะ

) สารอินทรยี บ์ างอยา่ งย่อยสลายไดย้ ากโดยกระบวนการทางชวี ภาพ แต่สามารถถกู ยอ่ ยสลายไดใ้ น
การวเิ คราะห์ COD เชน่ ลิกนนิ ในเยือไม้ และสารกลมุ่ Humic เป็นตน้

) ไดโครเมตออกซิไดซส์ ารอนินทรยี บ์ างชนดิ หรอื ทาํ ปฏกิ ิรยิ าแบบอืน ทาํ ใหค้ า่ COD สงู ขึน เชน่ คลอ
ไรดไ์ ออน (Cl– ) จะถกู ออกซไิ ดซโ์ ดยไดโครเมตเป็นคลอรีน ซึงพบไดบ้ อ่ ย สารอนินทรียอ์ ืนๆ ทีถกู ออกซิไดซโ์ ดย
ไดโครเมต ไดแ้ ก่ Fe2+ NO2– และ S2– เป็นตน้

) สารบางอยา่ งเป็นพษิ ต่อจลุ นิ ทรยี ์ ทาํ ใหจ้ ลุ นิ ทรยี ย์ ่อยสลายสารอนิ ทรียไ์ ดล้ ดลง
45

COD ถกู แยกเป็นส่วนยอ่ ยดงั แสดงในรูปที - โดยในขนั แรกจะแยกเป็นสองสว่ นหลกั คอื ส่วน
สารประกอบทีย่อยสลายไดด้ ว้ ยกระบวนการทางชวี ภาพ (Biodegradable COD หรอื bCOD) และสว่ น
สารประกอบทียอ่ ยสลายไม่ไดด้ ว้ ยกระบวนการทางชวี ภาพ (Nonbiodegradable COD หรือ nbCOD) โดยใน
ส่วนของ nbCOD จะแบง่ ไดเ้ ป็นส่วนทีละลายนาํ (Nonbiodegradable Soluble COD หรือ nbsCOD) เชน่
สารประกอบอินทรยี ท์ ีมีโมเลกลุ ใหญ่ สารกลมุ่ อะโรแมตกิ ไฮโดรคารบ์ อน เช่น เบนซีน เป็นตน้ รวมถงึ ไอออน
ตา่ งๆ ทีทาํ ปฏิกิรยิ ากบั ไดโครเมต และส่วนทีกรองออกได้ (Nonbiodegradable Particulate1 COD หรอื
nbpCOD) เชน่ โพลเิ มอรต์ า่ งๆ

รูปที 2-26 แผนภาพสว่ นยอ่ ยตา่ งๆ ของ COD ในนาํ เสยี
ในสว่ นของ bCOD ยงั แบง่ ยอ่ ยลงไปเป็นสว่ นทีถกู ย่อยทนั ที (Readily Biodegradable COD หรือ
rbCOD) และสว่ นทีย่อยสลายไดช้ า้ (Slowly Biodegradable COD หรือ sbCOD) rbCOD จะเป็นสารอนิ ทรยี ์
ทลี ะลายนาํ ไดด้ ี โดยอาจจะเป็นสารประกอบเชงิ ซอ้ น (Complex) ทไี ม่ใหญ่นกั เช่น นาํ ตาล และกรดอะมโิ น
หรือเป็นสารทีเกิดระหว่างกระบวนการยอ่ ยทางชีวภาพ เชน่ กลมุ่ Volatile Fatty Acid (VFA) สาํ หรบั sbCOD
นนั ไดแ้ ก่ สว่ นทีเป็นสารแขวนลอย (Colloid) เช่น ไขมนั ในนม เป็นตน้ และสว่ นทีกรองแยกได้ (Particulate)
เช่น เยอื กระดาษ เป็นตน้
ขอ้ มลู ของส่วนย่อยตา่ งๆ ของ COD มปี ระโยชนต์ ่อการออกแบบระบบบาํ บดั นาํ เสยี ดว้ ยกระบวนการ
ทางชวี ภาพ โดยเฉพาะระบบกาํ จดั ธาตอุ าหาร (Biological Nutrient Removal) จะเห็นไดว้ ่าในระบบบาํ บดั แบบ
ชีวภาพ ส่วนของ nbCOD ทงั หมดทลี ะลายนาํ ได้ หรอื nbsCOD จะผ่านระบบบาํ บดั ทางชวี ภาพและออกไป
พรอ้ มๆ กบั นาํ ออก และสว่ นทกี รองออกได้ nbpCOD จะถกู กาํ จดั ไปพรอ้ มกบั สลดั จไ์ ด้
ในส่วนของ bCOD นนั ส่วนทีละลายได้ หรอื rbCOD จะถกู กาํ จดั ไดด้ ว้ ยระบบบาํ บดั ทางชวี ภาพ และ
เป็นส่วนสาํ คญั ทีทาํ ใหเ้ กดิ ความตอ้ งการออกซเิ จน สาํ หรบั ส่วนทีไม่ละลายนาํ หรอื sbCOD สารในกล่มุ นี
จะตอ้ งถกู ย่อยโดยกระบวนการ Hydrolysis กอ่ น
ส่วนของ rbCOD โดยเฉพาะกลมุ่ VFA มบี ทบาทสาํ คญั ในกระบวนการกาํ จดั ฟอสฟอรสั โดยระบบทาง
ชวี ภาพ ถา้ ปรมิ าณ rbCOD สงู ฟอสฟอรสั จะถกู กาํ จดั ไดม้ ากขึน และสาํ หรบั ไนโตรเจน ปรมิ าณ rbCOD ทมี าก
ขึนจะทาํ ใหเ้ กดิ กระบวนการ Denitrification (กระบวนการที NO3– ถกู เปลียนไปเป็นก๊าซ N2) ไดด้ ขี ึนดว้ ย

1 Particulate ในทนี ีคือส่วนทกี รองแยกออกจากนาํ ไดด้ ว้ ยกระดาษกรองขนาก . ไมโครเมตร

46

2.10.3 TOC (Total Organic Carbon)

TOC คือ การวดั ปรมิ าณคารบ์ อนในสารอนิ ทรีย์ โดยการออกซิไดซส์ ารอนิ ทรยี ใ์ นนาํ เสยี ใหเ้ ป็น CO2
ทงั หมด โดยใชค้ วามรอ้ น แสง Ultra Violet หรอื วิธีอืนๆ ประกอบกบั สารเรง่ ปฏิกริ ยิ า การวเิ คราะห์ TOC เป็นวิธี
ทตี อ้ งใชเ้ ครืองวเิ คราะห์ โดยจะตอ้ งกาํ จดั คารบ์ อนในสารอนินทรยี อ์ อกก่อน เชน่ HCO3– แลว้ จงึ ออกซิไดซ์
สารอินทรยี ใ์ นนาํ เสยี ใหเ้ ป็น CO2 ต่อไป จากนนั จึงทาํ การวดั ปรมิ าณ CO2ทเี กิดขึน ดงั นนั แมจ้ ะมสี ารอนนิ ทรยี ์
อนื ถกู ออกซิไดซ์ กจ็ ะไมม่ ีผลต่อค่า TOC การวดั คา่ TOC จงึ ไมส่ ามารถใชแ้ ทนคา่ BOD และCOD ได้ อย่างไรก็
ตาม ขอ้ มลู ของ TOC มกั จะถูกใชร้ ว่ มกบั BOD และ COD ในการประเมนิ ลกั ษณะสมบตั ขิ องนาํ เสียเนืองจาก
วดั ไดส้ ะดวกและรวดเรว็ และอาจใชป้ ระมาณค่า BOD และ COD ไดถ้ า้ รูค้ วามสมั พนั ธท์ แี น่นอน อย่างไรกต็ าม
ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งคา่ BOD COD และ TOC ในนาํ เสยี แตล่ ะชนดิ จะแตกต่างกนั และยงั แตกตา่ งกนั ในแต่ละ
ขนั ตอนของการบาํ บดั อีกดว้ ย โดยทวั ไปสาํ หรบั อตั ราส่วนของ BOD/COD ถา้ มากกว่า . นาํ เสยี นนั จะ
สามารถบาํ บดั ไดด้ ดี ว้ ยกระบวนการทางชวี ภาพ และถา้ นอ้ ยกวา่ . แสดงว่านาํ นนั อาจจะมสี ารพษิ หรอื มสี ารที
ยบั ยงั การเจรญิ เติบโตของ จงึ อาจจะตอ้ งใหเ้ วลาจลุ ินทรียใ์ นการปรบั ตวั ใหเ้ ขา้ กบั สภาวะนนั ก่อน ตาราง - จะ
เป็นการสรุปเปรียบเทยี บระหวา่ งคา่ BOD COD และ TOC

ตาราง - การสรุปเปรียบเทยี บระหวา่ งคา่ BOD COD และ TOC

องคป์ ระกอบ การออกซเิ ดชนั วิธีวเิ คราะห์ ตวั อยา่ ง
BOD COD TOC1

สารอินทรยี ์ กระบวนการทางชีวภาพ    เป็นแหล่งคารบ์ อนสาํ หรบั จลุ ชพี
กระบวนการทางเคมี –   สารอินทรยี โ์ มเลกลุ ใหญ่หรือเป็นพิษ

สารอนนิ ทรยี ์ กระบวนการทางชีวภาพ – – ไนโตรเจนในแอมโมเนีย
กระบวนการทางเคมี – – ไอออน เช่น Cl– และFe2+

หมายเหตุ สารอนนิ ทรียห์ ลายชนิดอาจจะถูกออกซไิ ดซแ์ ต่จะไม่ถกู นับรวมเพราะ TOC จะวดั CO2 ทีเกดิ ขนึ จากการ
ออกซิไดซค์ ารบ์ อนในสารอินทรยี เ์ ท่านันเท่านนั

2.11 สารประกอบไนโตรเจนในนํา

สารประกอบไนโตรเจนในนาํ และนาํ เสยี ทีวเิ คราะหท์ วั ไปคือ แอมโมเนยี ไนเตรท ไนไตรต์ และ Total
Kjeldahl Nitrogen (TKN) ซงึ ก็คือเป็นผลรวมของ ไนโตรเจนในรูปแอมโมเนีย (Ammonia–N, NH3–N) และ
ไนโตรเจนในสารอนิ ทรยี ์ (Organic – N) เชน่ ในกรดอะมิโน และ ยเู รยี เป็นตน้ โดยทวั ไป TKN จะประกอบดว้ ย
แอมโมเนยี มากถึง – เปอรเ์ ซนต์ ซงึ เป็นส่วนทีจลุ ชพี ใชใ้ นกระบวนการสงั เคราะหไ์ ดท้ นั ที และใน
กระบวนการ Nitrification ไนโตรเจนในสารอินทรยี บ์ างสว่ นจะไม่ถกู ยอ่ ยสลายดว้ ยกระบวนการทางชวี ภาพ
(Nonbiodegradable) เช่น ไนโตรเจนในโพลิเมอรอ์ นิ ทรยี ซ์ งึ จะพบเป็นสว่ นนอ้ ย สว่ นทีละลายนาํ ไดม้ กั จะพบได้
ในนาํ ใสทีผา่ นถงั ตกตะกอนในกระบวนการบาํ บดั ขนั ทีสอง (Secondary Clarifier) และออกไปพรอ้ มกบั นาํ ออก
สาํ หรบั ไนโตรเจนในสารอินทรยี ท์ ยี อ่ ยสลายไดด้ ว้ ยกระบวนการทางชีวภาพ (Biodegradable) นนั สามารถแบ่ง
ไดเ้ ป็นส่วนทีละลายและไมล่ ะลายในนาํ ส่วนทีไม่ละลายนาํ เชน่ โปรตีน จะถกู กาํ จดั ไดช้ า้ กวา่ ส่วนทีละลายนาํ

47

เพราะตอ้ งผา่ นกระบวนการ Hydrolysis กอ่ นและอาจจะถกู กาํ จดั ไปพรอ้ มกบั สลดั จ์ องคป์ ระกอบของ
ไนโตรเจนในนาํ แสดงอยใู่ นรูปที -

รูปที 2-27 แผนภาพแสดงองคป์ ระกอบของไนโตรเจนในนาํ

2.12 สารประกอบฟอสฟอรัสในนํา

สารประกอบฟอสฟอรสั ทงั หมดในนาํ (Total Phosphorus, TP) แบ่งไดเ้ ป็น สว่ นคือ ส่วนทีละลาย
(Dissolve) และสว่ นทีเป็นอนภุ าค (Particulate) ซงึ แต่ละสว่ นแบง่ เป็นส่วนทีเป็นสารอนิ ทรียแ์ ละสารอนินทรยี ์
ดงั แสดงในรูปที -

รูปที 2-28 แผนภาพแสดงสารประกอบฟอสฟอรสั ในนาํ
สารประกอบฟอสฟอรสั ทีละลายนาํ ส่วนมากจะพบในรูปสารอนินทรยี ใ์ นรูปของสารประกอบออรโ์ ธ
ฟอสเฟต (Orthophosphates) เช่น สารโซเดียมฟอสเฟต (NaPO4) ไดแอมโมเนียมฟอสเฟต ((NH4)2HPO4)
และสารประกอบโพลีฟอสเฟต (Polyphosphate) เชน่ โซเดยี มไตรโพลฟี อสเฟต (Na5P3O10) ซงึ สารประกอบ
เหลา่ นีสามารถถกู ยอ่ ยสลาย (Hydrolysis) เป็น หรือพบอยใู่ นรูปสารละลายในรูปของไอออนสารประกอบของ
ออรโ์ ธฟอสเฟต, PO43–, เรยี กรวมๆ วา่ ฟอสฟอรสั อนินทรยี ล์ ะลาย (Dissolved Inorganic Phosphorus) หรอื
Reactive Phosphorus สารประกอบกล่มุ นีเป็นธาตอุ าหาร (Nutrient) จาํ เป็นสาํ หรบั สิงมชี ีวติ โดยปกติ จะไม่
พบในนาํ ธรรมชาตใิ นปรมิ าณสงู และเป็นสารอาหารทีจาํ กดั การเจริญเติบโตของจลุ ชพี ในนาํ (Limiting Nutrient)
48

โดยเฉพาะแพลงคต์ อนพชื (Phytoplankton) ยกเวน้ กรณีทีเกดิ ยโู ทรฟิเคชนั (Eutrophication) ซงึ สาเหตทุ ีสาํ คญั
มาจากนาํ ทงิ เกษตรกรรม หรอื จากนาํ ทงิ ชมุ ชนทีมกี ารใชผ้ งซกั ฟอกทีมสี ารลดแรงตงึ ผิว (Surfactant) ทมี สี าร
ออรโ์ ธฟอสเฟตเป็นส่วนประกอบ ส่วนฟอสฟอรสั ทีพบอยูใ่ นแรต่ า่ งๆ และฟอสฟอรสั อนินทรยี ท์ ีดดู จบั กบั แรธ่ าตุ
ทไี มล่ ะลายนาํ เช่น โลหะไฮดรอกไซดห์ รือตกตะกอนจากนาํ รวมเรียกวา่ อนภุ าคฟอสฟอรสั อนนิ ทรีย์
(Particulate Inorganic Phosphorus) ซงึ จะเป็นสว่ นทสี ิงมชี วี ติ ไมส่ ามารถใชไ้ ดโ้ ดยตรง

ฟอสฟอรสั ยงั เป็นองคป์ ระกอบของสิงมชี ีวิตและสารอนิ ทรียท์ ีพบในสิงมชี วี ติ ซงึ เป็นองคป์ ระกอบ
สาํ คญั ในกระบวนการทางชวี เคมี เช่น องคป์ ระกอบของกรดนวิ คลอี ิก (Nucleic Acid) ซงึ เป็นองคป์ ระกอบของ
สารพนั ธุกรรม สารประกอบ Adenosine tri-Phosphate ซงึ เป็นแหลง่ พลงั งานของเซลล์ เป็นตน้ รวมเรยี กวา่
สารประกอบฟอสฟอรสั อนิ ทรีย์ (Organic Phosphorus) ทงั นยี งั รวมถึงสารอินทรยี ส์ งั เคราะห์ เชน่ กลมุ่ สาร
กาํ จดั วชั พืช Organophosphate เป็นตน้ เมอื เซลลข์ องสิงมีชวี ติ ตายและสลายตวั ไป สารประกอบฟอสฟอรสั
อินทรียบ์ างสว่ นจะละลายออกมากบั นาํ กลายเป็น (Dissolved Organic Phosphorus) ซงึ จะถกู ใชโ้ ดย
แบคทีเรียและแพลงตอนพืชซงึ มเี อนไซม์ (เอนไซม์ Phosphatase) ในการย่อยสลายสสารประกอบเหลา่ นีใหเ้ ป็น
สารประกอบออรโ์ ธฟอสเฟตและนาํ ไปใช้ สาํ หรบั ฟอสฟอรสั ในเนือเยอื ตา่ งๆ ทไี มไ่ ดล้ ะลายออกมาจะจดั เป็น
อนภุ าคสารประกอบฟอสฟอรสั อินทรยี ์ (Particulate Organic Phosphorus)

คาํ ถามทา้ ยบท

1. คาํ นวณนาํ หนกั โมเลกุลและนาํ หนกั สมมลู ของสารต่อไปนีในการละลายนาํ
1) NaHCO3 2) MgSO4 3) CuSO4
2. เหตใุ ดนาํ จึงมคี ณุ สมบตั เิ ป็นตวั ทาํ ละลายทีดี และมคี ณุ สมบตั เิ ป็นของเหลวทีอณุ หภมู หิ อ้ ง

3. ผลการวิเคราะหน์ าํ ตวั อยา่ งหนึงเป็นดงั นี จงคาํ นวณความกระดา้ ง ในหน่วย mg/l เทยี บกบั CaCO3

Cations ความเขม้ ขน้ (mg/L) Anions ความเขม้ ขน้ (mg/L)
Ca2+ HCO3-
Mg2+ 190 SO42- 260
Na+ 84 CO32- 64
Fe2+ 75 Cl- 30
Cd2+ 0.1 NO3- 440
0.2 35

4. คาํ นวณคา่ พเี อชของนาํ ทมี ี OH- เขม้ ขน้ .  10-4 mg/L ทอี ณุ หภมู ิ oC
5. คาํ นวณคา่ คงทีอตั ราการการเกิดปฏกิ ริ ยิ าในถงั ปฏิกิรยิ าแบบแบทซ์ เริมจากเตมิ สารตงั ตน้ A เขม้ ขน้

1.00 mol/L จากนนั วดั ความเขม้ ขน้ ของสาร A ทเี ปลียนแปลงตามเวลาไดผ้ ลดงั นี

เวลา (นาที) 0 4 8 16 32

[A] mol/L 1.00 0.64 0.43 0.19 0.02

49

6. ตวั อยา่ งนาํ ไดถ้ กู นาํ ไปวเิ ครสะหค์ ่าบีโอดีโดยไมไ่ ดเ้ จอื จาง และไดผ้ ลดงั ตาราง ใหป้ ระมาณคา่ BOD5
คา่ คงทอี ตั ราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ า และคา่ UBOD

เวลา (วนั ) ออกซเิ จนละลาย (mg/L)
0 7.15
1 5.94
2 5.00
4 3.09

7. นาํ เสยี จากโรงงานผลติ อาหารแหง่ หนึงมคี า่ บโี อดเี ฉลีย mg/L วิเคราะหว์ า่ ค่าซีโอดขี องนาํ
ตวั อยา่ งควรมคี ่าเท่าใดเมือเทยี บกบั คา่ บีโอดี มีสมมตุ ฐิ านอยา่ งไร
8. จากอบุ ตั ิเหตถุ งั กรดเกลอื ขนาดใหญร่ วั ในโรงงานผลติ ชินส่วนอเิ ลก็ ทรอนกิ ภายหลงั เกิดเหตไุ ดท้ าํ

การฉีดนาํ เพอื ลา้ งโดยนาํ ทใี ชฉ้ ีดลา้ งไหลผา่ นรางท่อระบายนาํ ฝนไปรวมกนั ในบอ่ พกั นาํ ของโรงงาน
เชา้ วนั ถดั มาทา่ นไปวดั ค่า pH ของนาํ ในบ่อพกั นาํ แห่งนนั พบวา่ ค่า pH ในบ่อไม่ไดล้ ดลง แตค่ า่
ความนาํ ไฟฟา้ เพมิ ขนึ มากกวา่ ปกติอยา่ งเหน็ ไดช้ ดั จงอธิบายว่าเพราะอะไรถงึ เป็นเช่นนนั พรอ้ มทงั

ระบสุ มมตุ ฐิ านใหช้ ดั เจน

50

บทที
จลุ ชวี วทิ ยาพืนฐานของนําและนาํ เสยี

ในการศกึ ษาเรืองการบาํ บดั นาํ และนาํ เสยี จาํ เป็นตอ้ งทาํ ความเขา้ ใจชวี วทิ ยาของจลุ ชีพในนาํ ซงึ ไดแ้ ก่
แบคทีเรยี เชอื รา สาหรา่ ย และโปรโตซวั เป็นตน้ ตวั อย่างเชน่ การทดสอบคา่ ความสกปรกของนาํ เสยี โดยหาคา่
ความตอ้ งการออกซเิ จนทางชวี เคมี (Biochemical Oxygen Demand , BOD) จะเกียวขอ้ งโดยตรงกบั การใช้
ออกซิเจนของจลุ นิ ทรยี ผ์ สมกนั หลายชนิด ขณะเดยี วกนั เรากส็ ามารถประเมนิ คณุ ภาพแหล่งนาํ ไดโ้ ดยใชส้ งิ มชี ีวติ
ทอี าศยั อยู่ในแหลง่ นาํ นนั โดยเฉพาะอยา่ งยงิ โคลิฟอรม์ แบคทเี รยี (Coliform Bacteria) ทใี ชป้ ระเมินคณุ ภาพ
แหล่งนาํ ทีใชเ้ ป็นแหลง่ นาํ ดมื และใชเ้ พอื การสนั ทนาการ

3.1 แบคทเี รีย1

แบคทีเรยี เป็นสิงมชี วี ิตเซลลเ์ ดยี วทมี ีโครงสรา้ งไม่ซบั ซอ้ น ใชส้ ารอาหารทีละลายนาํ ได้ แบคทีเรียชนิดที
เป็นพวกผยู้ อ่ ยสลาย (Decomposer) จดั เป็นสิงมชี วี ติ ทีมคี วามจาํ เป็นอยา่ งยงิ ในระบบนิเวศวทิ ยา โดยมีบทบาท
ในการยอ่ ยสลายสารอนิ ทรียท์ งั ทอี ยใู่ นแหล่งนาํ ธรรมชาตแิ ละในระบบบาํ บดั นาํ เสยี แบคทเี รยี โดยทวั ไปมขี นาด
ประมาณ 0.5 ถงึ 5 m และสามารถมองเห็นไดโ้ ดยใชก้ ลอ้ งจลุ ทรรศนเ์ ทา่ นนั

แบคทเี รียสามารถเพิมจาํ นวนไดโ้ ดยการแบ่งตวั (Binary Fission) โดยเซลลด์ งั เดิม 1 เซลล์ จะแบง่
ออกเป็นเซลลใ์ หมไ่ ด้ 2 เซลล์ ซงึ แต่ละเซลลจ์ ะมกี ารเตบิ โตและแบง่ เซลลไ์ ดอ้ ีก การแบ่งตวั นีจะเกดิ ขึนทกุ ๆ 15 ถงึ
30 นาที ภายใตส้ ภาพแวดลอ้ มทีมคี วามเหมาะสม คือ มแี หล่งอาหารและแหลง่ พลงั งาน เช่น ออกซเิ จน และ
สารอาหารอนื ๆ อยา่ งเพยี งพอกบั ความ

การตงั ชอื แบคทเี รียใชห้ ลกั เกณฑข์ อง Binomial System โดยคาํ แรกเป็นชอื สกลุ (Genus) และคาํ ที
สองเป็นชือสปีชีส์ (Species) ในระบบบาํ บดั นาํ เสียชมุ ชนแบบเตมิ อากาศ เช่น Activated Sludge ทใี ชใ้ นการจะ
พบว่าประกอบดว้ ยแบคทเี รียหลายชนดิ โดยพวกทีพบมากไดแ้ ก่สกลุ Alcaligenes Flavobacteria Bacillus
และ Pseudomonas การระบุชนิดทีแนน่ อนของแบคทเี รียในระบบจะพบในการศกึ ษางานวจิ ยั เทา่ นนั เนืองจาก
ทาํ ไดย้ ากและไม่เป็นขอ้ มลู ทีสาํ คญั ในการดาํ เนนิ ระบบบาํ บดั นาํ เสีย หนงึ ในปัญหาทพี บมากทีสดุ ในการบาํ บดั
โดยใชจ้ ลุ ินทรียท์ ีใชอ้ ากาศ (Aerobic Biological System) คือ การไมจ่ มตวั ของฟล็อกตะกอนจลุ ินทรยี ใ์ นถงั
ตกตะกอนในระบบ Activated Sludge อนั เนอื งมาจากการเติบโตของจลุ ินทรยี จ์ าํ พวก Filamentous ทมี ี
ลกั ษณะเป็นเสน้ ใย ทาํ ใหเ้ กิดฟล็อกตะกอนจลุ นิ ทรยี ท์ ลี อยนาํ ได้ ซงึ มีสาเหตมุ าจากแบคทีเรยี เชน่ Sphelotilus
natans แบคทเี รียทีอาจจะถกู กล่าวถงึ บอ่ ยในงานนาํ เสยี ชมุ ชนคอื Escherichia coli ซงึ เป็นแบคทีเรยี กลมุ่ โคลิ
ฟอรม์ ทพี บไดท้ วั ไป ใชเ้ ป็นดชั นบี ง่ บอกปรมิ าณการปนเปือนของแบคทีเรียในนาํ เซลลข์ อง E. coli เมอื ขยาย
1,000 เท่าจะมีลกั ษณะเป็นแทง่ สนั ๆ

ในทีนจี ะแบง่ แบคทเี รยี ออกเป็น 2 ประเภทใหญๆ่ คอื Heterotrophic Bacteria และ Autotrophic
Bacteria ขึนอยกู่ บั แหล่งคารบ์ อน (แหล่งอาหาร) ทใี ชใ้ นการสรา้ งเนือเยอื หรอื เซลลใ์ หม่ ตามรูปที -

1 ในปัจจบุ นั นกั ชวี วิทยาแบ่งสิงมชี วี ิตเป็น กลุม่ คอื Bacteria Archaea และ Eukarya ในทีนี คาํ วา่ แบคทีเรียคลอบคลมุ กลมุ่ Bacteria และArchaea

51

รูปที - ตวั อย่างกระบวนการเมแทบอลซิ มึ (Metabolism) ก) Aerobic Heterotrophic

ข) Aerobic Autotrophic ค) Anaerobic Heterotrophic

กล่มุ Heterotrophic Bacteria เป็นพวกทีใชค้ ารบ์ อนในสารประกอบอนิ ทรียเ์ ป็นแหลง่ คารบ์ อนในการ
สรา้ งเซลล์ สามารถแบง่ ยอ่ ยไดเ้ ป็น 3 กล่มุ ตามดว้ ยความตอ้ งการออกซเิ จนอสิ ระ ไดแ้ ก่ Aerobic Bacteria
Anaerobic Bacteria และ Facultative Bacteria กลมุ่ Aerobic Bacteria ตอ้ งการใชอ้ อกซเิ จนอิสระ (กา๊ ซ
ออกซิเจน และออกซเิ จนทีละลายในนาํ ) ในการย่อยสลาย (ออกซไิ ดซ)์ สารอินทรยี เ์ พือใหไ้ ดพ้ ลงั งานสาํ หรบั ใชใ้ น
การเจรญิ เติบโตและการเพมิ จาํ นวนแบคทีเรียดงั สมการ ( – ) สาํ หรบั กล่มุ Anaerobic Bacteria สามารถ
ออกซไิ ดซส์ ารอนิ ทรียไ์ ดโ้ ดยไม่ตอ้ งใชอ้ อกซเิ จนอิสระ แตใ่ ชอ้ อกซิเจนจากสารประกอบอืน เชน่ ไนเตรต
และซลั เฟต ดงั สมการ ( –2) – (3–3) และกลมุ่ Facultative Bacteria ในสภาวะแวดลอ้ มทีมอี อกซิเจนอิสระ
ละลายในนาํ จะดาํ รงชพี แบบ Aerobic Bacteria หากไมม่ อี อกซเิ จนอิสระจะดาํ รงชพี แบบ Anaerobic Bacteria
ในระบบบาํ บดั นาํ เสีย จลุ นิ ทรียท์ ีใชอ้ อกซิเจนจะพบในระบบบาํ บดั แบบใชอ้ ากาศ Activated Sludge และ
Tricking Filter แต่แบคทเี รียทไี ม่ใชอ้ อกซเิ จนจะพบมากในการย่อยสลายสลดั จต์ ะกอนจลุ ชีพแบบไมใ่ ชอ้ ากาศ
(Anaerobic Sludge Digestion) และแบคทเี รียพวก Facultative สามารถเติบโตไดท้ งั ในระบบบาํ บดั แบบใช้
อากาศและไมใ่ ชอ้ ากาศ

Aerobic : แบคทีเรีย CO2 + H2O + พลงั งาน (3–1)
สารอนิ ทรยี ์ + O2
แบคทเี รีย CO2 + N2 + พลงั งาน (3–2)
Anaerobic : แบคทเี รีย CO2 + H2S + พลงั งาน (3–3)
สารอนิ ทรยี ์ + NO3- แบคทเี รยี กรดอินทรีย์ + CO2
แบคทีเรยี + H2 + CO2 (3–4)
สารอนิ ทรีย์ + SO42- CH4 + H2O + CO2 + พลงั งาน

สารอนิ ทรยี ์

52

กลมุ่ Autotrophic Bacteria ใชค้ ารบ์ อนจากสารประกอบอนนิ ทรยี ์ เชน่ คารบ์ อนไดออกไซด์ และ
สารประกอบกลมุ่ คารบ์ อเนต เป็นแหลง่ คารบ์ อนในการสรา้ งเซลล์ สมการ ( –4) เป็นตวั อยา่ งของกระบวนการ
สรา้ ง CH4 โดย Autotrophic Bacteria เรียกวา่ กลมุ่ Methanogen ถึงแมว้ า่ สมการ ( –4) จะมกี ารสลายกรด
อนิ ทรยี ์ (ทีเป็นผลมาจากการยอ่ ยสลายของสารอินทรียโ์ ดยกระบวนการอืนๆ) แต่ธาตคุ ารบ์ อนในสารอนิ ทรีย์
ไมไ่ ดถ้ กู นาํ มาใชใ้ นเซลล์ ดงั นนั Methanogen จึงไมจ่ ดั เป็น Heterotrophic Bacteria นอกจาก Methanogen
ยงั มกี ลมุ่ Nitrifying Bacteria Sulfur Bacteria และ Iron Bacteria ซงึ ไดพ้ ลงั งานจากการออกซไิ ดซส์ ารอนนิ ทรีย์
กระบวนการ Nitrification แบง่ เป็น ขนั ตอนคือดงั แสดงในสมการ ( – ) และ ( – ) โดยแบคทเี รียสกลุ
Nitrosomanas และ Nitrobacter ตามลาํ ดบั

NH3 + O2 Nitrosomanas NO2- + พลงั งาน (3–5)

NO2- + O2 Nitrobacter NO3- + พลงั งาน (3–6)

กระบวนการ Nitrification สามารถเกดิ ขึนในระบบบาํ บดั ทางชวี ภาพขนั ทตุ ิยภมู โิ ดยตอ้ งอย่ใู นสภาวะที
มปี รมิ าณสารอินทรยี เ์ ขา้ มาตาํ และมอี ณุ หภมู อิ นุ่ พอเหมาะ อย่างไรก็ตามปฏกิ ริ ยิ า Nitrification จะเพิมปรมิ าณ
การใชอ้ อกซิเจนในนาํ และอาจมผี ลตอ่ การลอยตวั ของสลดั จต์ ะกอนจลุ ินทรยี ใ์ นถงั ตกตะกอนสดุ ทา้ ย โดยการ
ลอยของสลดั จต์ ะกอนจลุ นิ ทรียเ์ กิดจากฟองของก๊าซไนโตรเจนอนั เกดิ จากรดี ิวซ์ Nitrate หรอื เรยี กว่ากระบวนการ
Denitrification ดงั สมการ ( –2)

Sulfur Bacteria ซงึ เป็นสาเหตใุ หเ้ กดิ Crown Corrosion ในระบบระบายนาํ เสียดงั ทไี ดก้ ล่าวมาแลว้
ออกซไิ ดซก์ า็ ซไฮโดรเจนซลั ไฟดเ์ ป็นกรดซลั ฟรู กิ ดงั สมการ ( –7)

H2S + O2 แบคทเี รยี H2SO4 + พลงั งาน (3–7)

Iron Bacteria เป็นแบคทีเรยี พวก Autotroph ทที าํ การออกซไิ ดซ์ Inorganic Ferrous Ion ทลี ะลายนาํ
ใหก้ ลายเป็น Ferric ทไี ม่ละลายนาํ ดงั สมการ (3–8)

Fe2+ (Ferrous) + O2 แบคทเี รีย Fe3+(Ferric) + พลงั งาน (3–8)

Filamentous Bacteria สกุล Leptothrix และ Crenothrix สามารถสะสมเหล็กทีถกู ออกซไิ ดซแ์ ลว้
(Fe3+) ในรูปของ Fe(OH)3 ไวภ้ ายในเปลือกหมุ้ (Sheath) ทาํ ใหเ้ ห็นเป็นเมอื กสีเหลอื งหรอื แดง Iron Bacteria จะ
เจรญิ เติบโตในท่อนาํ ทมี ีสารละลายเหลก็ (Fe2+) เป็นแหล่งพลงั งานและใชค้ ารบ์ อนอนนิ ทรีย์ (ไบคารบ์ อเนต,
HCO3– ) เป็นแหลง่ คารบ์ อน เมือจลุ นิ ทรยี เ์ ติบโตจนหมดอายขุ ยั และถูกย่อยสลายจะสรา้ งกลินและรสทไี ม่พงึ
ปรารถนาขึนในนาํ ทางเลอื กในการกาํ จดั เหล็กออกจากนาํ วธิ ีหนงึ คือ ดาํ เนนิ การซอ่ มบาํ รุงระบบบาํ บดั นาํ อยา่ ง
สมาํ เสมอต่อเนือง โดยแยกนาํ ทตี อ้ งการบาํ บดั ออกจากทอ่ และผ่านนาํ ทมี คี ลอรนี หรือสารเคมอี ืนทมี คี วาม

53

เขม้ ขน้ สงู เพอื ฆ่าเชอื แบคทีเรยี ในทอ่ นาํ แลว้ ทิงใหน้ าํ สมั ผสั กบั ท่อเป็นเวลาหลายชวั โมงแลว้ จงึ ทาํ การลา้ งทอ่ แลว้
ดาํ เนนิ ระบบตอ่ ไป

พลงั งานจากการออกซไิ ดซส์ ารตา่ งๆ ของแบคทเี รยี จะถกู นาํ ไปใชเ้ พือ เพือสรา้ งเซลลใ์ หม่ (Synthesis)
รวมทงั เพอื การหายใจและการเคลือนไหว โดยจะมีพลงั งานสว่ นนอ้ ยสญู หายไปในรูปของความรอ้ นดงั สมการ
(3–9)

พลงั งาน + แหลง่ คารบ์ อน เซลลใ์ หม่
หายใจและการเคลือนไหว
ความรอ้ นสญู เสีย (3–9)

อตั ราการเติบโต และปรมิ าณมวลชวี ภาพทีไดข้ นึ อยกู่ บั พลงั งานทไี ดซ้ งึ เป็นผลมาจากแหล่งออกซิเจนที
ใช้ โดยจะไดร้ บั พลงั งานมากทีสดุ เมอื ใชอ้ อกซเิ จน (Aerobic) และไดร้ บั พลงั งานนอ้ ยลงจากกระบวนการเมตาบอ
ลซิ มึ แบบไม่ใชอ้ อกซเิ จน (Anaerobic) จลุ นิ ทรยี ใ์ นนาํ เสยี ทีไดร้ บั พลงั งานมากทีสดุ สามารถสังเคราะหม์ วลสาร
ไดม้ ากทีสดุ ยกตวั อย่างเช่น พิจารณาตวั อย่างนาํ เสยี ทีไดร้ บั การเตมิ ออกซเิ จนในภาชนะปิด แบคทเี รยี กลมุ่
Aerobic และ Facultative จะเรมิ ย่อยสลายของเสยี อนิ ทรยี ก์ อ่ น เมอื ออกซเิ จนละลายนาํ ถกู ใชห้ มดไป แมว้ า่
พวก Aerobic จะไมส่ ามารถทาํ งานตอ่ ไปได้ แตพ่ วก Facultative ก็สามารถทาํ งานต่อไปไดใ้ นสภาวะไรอ้ ากาศนี
โดยใชอ้ อกซเิ จนจากสารประกอบไนเตรตเป็นตวั ถดั มาเรยี กวา่ กระบวนการ Denitrification ซงึ จะปลอ่ ยก๊าซ
ไนโตรเจนออกมาดงั สมการ ( – ) แหล่งออกซเิ จนตอ่ มาทีจลุ ินทรยี ใ์ ชค้ ือจากสารประกอบซลั เฟตดงั สมการ ( –
) และทาํ ใหเ้ กดิ ไฮโดรเจนซลั ไฟด์ (ก๊าซไขเ่ นา่ ) ในขณะเดียวกนั แบคทเี รยี พวก Facultative และ Anaerobic
บางส่วนสามารถยอ่ ยสลายกรดอินทรยี ์ แอลกอฮอล์ และสารประกอบอืนๆ ซงึ ไดร้ บั พลงั งานจากการยอ่ ยสลาย
นอ้ ยมากและจะเตบิ โตขึนมาทีหลงั ถา้ มแี บคทเี รียกล่มุ Methanogen อยดู่ ว้ ย กระบวนการย่อยสลายจะสินสดุ
เมอื กรดอนิ ทรยี ซ์ งึ เป็นผลมาจากการย่อยสลายโดยกระบวนการอนื ถกู เปลียนเป็นผลิตภณั ฑส์ ดุ ทา้ ยคือกา๊ ซมเี ธน
และคารบ์ อนไดออกไซด์ ดงั สมการ ( –4)

แบคทเี รียนอกจากจะถกู ใชใ้ นระบบบาํ บดั ทางชวี ภาพเพือบาํ บดั นาํ เสียแลว้ บางกล่มุ ยงั ถกู ใชเ้ ป็นตวั
บ่งชี (Bacterial Indicators) เนอื งจากการตรวจหาเชอื ทที าํ ใหเ้ กิดโรคอยา่ งเจาะจงชนิดนนั ทาํ ไดย้ ากและใหผ้ ล
ไม่แนน่ อน การใชแ้ บคทเี รยี บางกลมุ่ เป็นตวั บง่ ชีจงึ ไดร้ บั การพฒั นาขนึ เพอื ชวี า่ นาํ มีคณุ สมบตั เิ หมาะสมสาํ หรบั
การอปุ โภคบรโิ ภคหรอื ไม่ โดยดจู ากแนวโนม้ ทจี ะมเี ชือใหเ้ กดิ โรค (Pathogens) อาศยั อยใู่ นนาํ นนั

ลาํ ไสใ้ นระบบทางเดินอาหารของมนษุ ยเ์ ป็นทีอย่อู าศยั ของเชือแบคทีเรยี จาํ นวนมากทีมลี กั ษณะเป็น
แท่งหลายชนดิ โดยเรียกรวมๆ วา่ แบคทเี รยี กลมุ่ โคลฟิ อรม์ (Coliform Bacteria) ซงึ อาจจะพบในทางเดินอาหาร
ของสตั วเ์ ลยี งลกู ดว้ ยนมชนดิ อืนๆ ดว้ ย เชอื เหลา่ นจี ะถกู ขบั ออกจากรา่ งกายโดยระบบขบั ถา่ ยผา่ นระบบทางเดนิ
อาหารพรอ้ มกบั เชือชนดิ อนื ๆ รวมทงั เชอื ทที าํ ใหเ้ กดิ โรคในกรณที ีมี ดงั นนั การตรวจพบแบคทเี รยี กลมุ่ โคลฟิ อรม์
ในสิงแวดลอ้ มทางนาํ ในปรมิ าณมากนา่ จะบง่ ชวี ่ามเี ชอื ทที าํ ใหเ้ กดิ โรคในมนษุ ยป์ นเปือนอยู่ในนาํ นนั ในกล่มุ นี
แบคทเี รียทีพบมากคอื Escherichia coli หรือทีเรียว่า E. coli นอกจากแบคทีเรยี กล่มุ โคลิฟอรม์ แลว้ ยงั มี
แบคทเี รียอกี หลายกล่มุ ซึงใชเ้ ป็นตวั ชวี ดั ประกอบกนั เพือใหเ้ ห็นผลทีชดั เจนขึน เช่น กล่มุ ฟีคลั โคลิฟอรม์ (Fecal
Coliform) ทเี ป็นกล่มุ เฉพาะของแบคทีเรียกลมุ่ โคลิฟอรม์ แบคทีเรยี กลมุ่ Fecal Streptococci ซงึ เป็นกล่มุ เฉพาะ

54

ของกลมุ่ ฟีคลั โคลิฟอรม์ ทีบง่ ชถี งึ ภาวะปนเปือนทีเกดิ ขึนไม่นานและนา่ จะอยใู่ กลก้ บั แหล่งกาํ เนิด และยงั มกี ลมุ่
Enterococci ซึงอยใู่ นกลมุ่ Fecal Streptococci ซงึ มีจาํ นวนนอ้ ยแต่สามารถอยรู่ อดในนาํ ทะเลได้ เป็นตน้

3.2 เชือรา

เชือรา (Fungi) เป็นสิงมชี ีวิตคลา้ ยพชื ขนาดเล็กทีไมส่ ามารถสงั เคราะหแ์ สงเนืองจากไม่มรี งควตั ถุ
เหมือนพชื ประกอบดว้ ยยีสต์ (Yeast) และ Molds โดย Yeasts ถกู ใชใ้ นการหมกั สาํ หรบั การทาํ ขนมอบ และการ
ผลิตเบียร์ ภายใตส้ ภาวะไรอ้ อกซเิ จน ยสี ตจ์ ะทาํ การย่อยสลายนาํ ตาลเพอื ผลิตแอลกอฮอลแ์ ละสงั เคราะหเ์ ซลล์
ใหม่ในปรมิ าณไมม่ าก สาํ หรบั ภายใตส้ ภาวะทีมอี อกซเิ จนจะไมม่ กี ารผลิตแอลกอฮอลแ์ ละมีการสงั เคราะหเ์ ซลล์
ใหมข่ ึนมาเป็นจาํ นวนมาก

Molds เป็น Filamentous Fungi ซงึ มลี กั ษณะคลา้ ยพชื ชนั สงู ในสว่ นของโครงสรา้ งทีมกี งิ กา้ นสาขา มี
ลกั ษณะเหมอื นเสน้ ดา้ ย ไมส่ ามารถสงั เคราะหแ์ สงได้ มีหลายเซลล์ เป็นพวก Heterotroph ใชอ้ อกซิเจน และ
เติบโตไดด้ ีทีสดุ ในสารละลายนาํ ตาลทีมคี วามเป็นกรดสงู การเตบิ โตของ Mold สามารถสงั เกตไดง้ ่ายบรเิ วณผวิ
ดา้ นนอกของผลไมท้ ีเนา่ เปือย การเติบโตของ Mold มีลกั ษณะรูปรา่ งเป็นเสน้ (Filamentous) หากปรากฏอย่ใู น
ระบบ Activated Sludge จะสง่ ผลใหก้ ารจมตวั ของตะกอนเกดิ ขึนไดย้ าก โดยไปขดั ขวางการตกตะกอนดว้ ยแรง
โนม้ ถว่ งของโลกในถงั ตกตะกอนสดุ ทา้ ย การเติบโตของ Mold นมี กั เกดิ ขึนในสภาวะทีมี pH ตาํ ซงึ มกั เป็นระบบ
บาํ บดั นาํ เสียอตุ สาหกรรมทีมปี รมิ าณนาํ ตาลสงู การเตมิ เบสเพอื เพมิ คา่ pH หรือบางครงั เติม Ammonium
Nitrogen ในนาํ เสียทมี ีปรมิ าณคารโ์ บไฮเดรตสงู จะช่วยยบั ยงั การเจรญิ เติบโตของ Mold และเพมิ การเตบิ โตของ
แบคทเี รยี

3.3 ไวรัส

ไวรสั เป็นสิงมีชวี ิตทีมีลกั ษณะพเิ ศษซงึ จะทาํ การเพิมจาํ นวนภายในเซลลส์ งิ มีชวี ติ เท่านนั สว่ นประกอบ
สว่ นใหญ่ของไวรสั เป็นกรดนวิ คลอี ิก (Nucleic Acid) และโปรตีน ไมส่ ามารถเพิมจาํ นวนไดด้ ว้ ยตวั เอง ไวรสั มี
ขนาดเลก็ มากสามารถมองเหน็ ไดจ้ ากกลอ้ งจลุ ทรรศนอ์ เิ ลก็ ตรอนเท่านนั ไวรสั สว่ นใหญ่ในเรืองเทคโนโลยีนาํ เสยี
ชมุ ชนมขี นาด 20 ถึง 100 นาโนเมตร ซงึ มีขนาดประมาณหนึงในหา้ สบิ ของเซลลแ์ บคทีเรยี ไวรสั ทีเติบโตในเซลล์
แบคทเี รีย เรียกวา่ Bacteriophages หรือเรียกสนั ๆวา่ Phages

ไวรสั ทีเกียวขอ้ งกบั มลพษิ ทางนาํ เป็นชนิดทีพบภายในลาํ ไสม้ นษุ ย์ เนืองจากปกติแลว้ ไวรสั จะไม่อาศยั อยู่
ในลาํ ไสข้ องมนษุ ย์ แต่จะขบั ถา่ ยออกมาพรอ้ มกบั อจุ จาระของบคุ คลทีตดิ เชือไวรสั ซงึ ส่วนใหญ่จะเป็นทารกและ
เด็ก ซงึ หมายความวา่ จะมกี ารถ่ายเทเชือไวรสั จากบคุ คลหนึงไปส่อู กี บคุ คลหนึงผ่านกระบวนการรบั ประทาน
อาหารและนาํ ดืมทมี กี ารปนเปือนของไวรสั ทีถกู ขบั ถา่ ยออกมากบั อจุ จาระ (Fecal-oral Route) ไมแ่ ต่เพยี ง
เท่านนั ไวรสั ภายในระบบบาํ บดั นาํ เสียยงั สามารถแพรก่ ระจายสแู่ หล่งนาํ ผิวดินไดด้ ว้ ย และไวรสั ทีพบอย่ใู น
รา่ งกายมนษุ ยห์ ลายชนดิ สามารถเขา้ ส่รู า่ งกายมนษุ ยท์ างลมหายใจและการติดเชือทางดวงตา ยกตวั อย่างเชน่
Coxakieviruses เป็นสาเหตขุ องโรคไขส้ มองอกั เสบ ตบั อกั เสบ และหวั ใจลม้ เหลว และ Echoviruses เป็นสาเหตุ
ของโรคไขส้ มองอกั เสบ ทอ้ งรว่ ง ผืนคนั และโรคติดเชือในระบบทางเดินหายใจ เชือ Polioviruses เป็นสาเหตุ
ของโรคไขส้ มองอกั เสบและโปลิโอ รวมทงั โรคตบั อกั เสบ ไวรสั อนื ๆ อกี หลายชนดิ สามารถก่อใหเ้ กิดโรคทอ้ งรว่ ง
และโรคระบบทางเดินอาหารอืนๆ สามารถพบไดใ้ นนาํ ดืมทไี ม่สะอาดและเกดิ การระบาดไปกับนาํ ได้

55

3.4 สาหรา่ ย

สาหรา่ ย (Algae) เป็นพืชขนาดเล็กทีมีโครงสรา้ งง่ายๆ และสามารถสงั เคราะหแ์ สงได้ โดยมีขนาดตงั แต่
พวกเซลลเ์ ดยี วขนาดเล็ก ซงึ ทาํ ใหน้ าํ มสี เี ขียว พวกทมี ีกงิ กา้ นปรากฏเป็นเมอื กเขียว สาหรา่ ยเซลลเ์ ดยี วทมี ีเปลอื ก
หมุ้ เป็นซลิ ิกาเรยี กวา่ ไดอะตอม (Diatom) สาหรา่ ยมจี าํ นวนหลายรอ้ ยสปีชสี จ์ ากการแบ่งตามโครงสรา้ งและรงค
วตั ถทุ แี ตกต่างกนั เชน่ สีเขยี ว สนี าํ ตาล และสีแดงเป็นตน้ สาหรา่ ยสามารถมองเหน็ ไดโ้ ดยใชก้ ลอ้ งจลุ ทรรศน์

กระบวนการสงั เคราะหแ์ สงของสาหรา่ ยแสดงไดด้ งั สมการ ( – ) ต่อไปนี

CO2 + PO4 + NH3 แสง สารอินทรยี ์ + O2 (3–10)

สาหรา่ ยเป็นพวก Autotroph ทใี ชค้ ารบ์ อนไดออกไซดห์ รอื สารประกอบคารบ์ อเนตเป็นแหลง่ คารบ์ อน
และใชส้ ารอาหารอนินทรียพ์ วกฟอสฟอรสั และไนโตรเจนจากแอมโมเนยี และไนเตรท นอกจากนียงั มคี วาม
ตอ้ งการธาตอุ าหารอืนๆ ในปริมาณนอ้ ยเชน่ กนั เชน่ Magnesium Boron Cobalt และ Calcium มีสาหรา่ ยสี
เขียวแกมนาํ เงนิ หลายชนดิ ทีสามารถตรงึ ก๊าซไนโตรเจน (Nitogen Fixation) ในบรรยากาศเพือนาํ มาใชป้ ระโยชน์
ไดห้ ากวา่ ขาดแคลนเกลือไนโตรเจนอนินทรยี ์ ผลผลติ ของกระบวนการสงั เคราะหแ์ สงคือเซลลใ์ หม่ (สารอนิ ทรยี )์
และออกซิเจน พลงั งานเพือนาํ มาใชใ้ นการสงั เคราะหแ์ สงไดม้ าจากแสงอาทิตย์ รงควตั ถุ (Pigments) ซงึ สว่ น
ใหญ่เป็นคลอโรฟิลล์ (Chlorophyll) ซงึ มีสีเขยี วจะทาํ ปฏกิ ริ ยิ าชวี เคมเี ปลียนพลงั งานแสงอาทิตยไ์ ปเป็นพลงั งาน
ทใี ชใ้ นการเตบิ โตของพชื และขยายพนั ธุ์ ในสภาวะทีไม่มแี สงแดดพืชจะใชส้ ารอนิ ทรยี ท์ สี งั เคราะหไ์ ดจ้ ากปฏกิ ิรยิ า
การสงั เคราะหแ์ สงก่อนหนา้ นนั รวมกบั ออกซิเจนไดเ้ ป็นพลงั งานทีจาํ เป็นสาํ หรบั การดาํ รงชีวิตตอ่ ไป โดยปฏิกริ ยิ า
เพอื เอาชีวติ รอดนีจะเกดิ ขึนชา้ กวา่ ปฏิกริ ยิ าการสงั เคราะหแ์ สงมาก

วตั ถปุ ระสงคข์ องปฏิกริ ยิ าการสงั เคราะหแ์ สงคือการสรา้ งชวี ติ พืชขึนใหม่ ดงั เชน่ การเพิมจาํ นวนของ
สาหรา่ ย เมอื อยใู่ นสภาวะแวดลอ้ มทีเหมาะสมและมีอาหารเพยี งพอสาหรา่ ยจะเจรญิ เติบโตและเพิมจาํ นวนมาก
ขึน ในแหล่งนาํ ธรรมชาติการเจรญิ เติบโตของสาหรา่ ยถกู จาํ กดั โดยความขุน่ ของนาํ ทีขดั ขวางการสอ่ งผา่ นของ
แสงอาทติ ย์ สิงทีแสดงวา่ มกี ารเจรญิ ของสาหรา่ ยเป็นจาํ นวนมากคือนาํ มสี ีเขียวและมคี วามขนุ่ มากตลอดฤดกู าล
ทมี ีการเจรญิ เติบโต บอ่ ปรบั เสถียรภาพนาํ เสียจะมกี ารเจรญิ ของสาหรา่ ยเป็นจาํ นวนมากแขวนลอยในนาํ เป็นการ
กนั แสงอาทิตยไ์ มใ่ หส้ ่องผ่านลงมา ทาํ ใหไ้ นโตรเจน ฟอสฟอรสั และคารบ์ อนไมส่ ามารถนาํ มาใชใ้ นการ
สงั เคราะหแ์ สงไดเ้ พราะไมเ่ กิดกระบวนการสงั เคราะหแ์ สง

ในกรณีทีสภาวะอืนๆ เชน่ ปรมิ าณแสงและอณุ หภมู พิ อเหมาะ การปล่อยนาํ เสยี ลงส่ทู ะเลสาบและลาํ ธาร
จะเป็นการเพมิ จาํ นวนสาหรา่ ย การควบคุมวชั พชื ในบอ่ ปรบั เสถยี รภาพนาํ เสยี อาจทาํ ไดโ้ ดยการสรา้ งผนงั บ่อใหม้ ี
ความลาดชนั และกาํ หนดใหค้ วามลกึ ของนาํ ในบอ่ มมี ากกวา่ 3 ฟตุ เพอื ปอ้ งกนั แสงอาทติ ยส์ อ่ งถงึ กน้ บอ่

3.5 โปรโตซัวและสัตวห์ ลายเซลลข์ นาดเลก็

โปรโตซวั (Protozoa) เป็นสตั วน์ าํ เซลลเ์ ดียว มรี ะบบการยอ่ ยอาหารทีซบั ซอ้ นและใชข้ องแข็งอินทรยี เ์ ป็น
อาหาร โปรโตซวั เป็นสิงมชี วี ิตทใี ชอ้ อกซเิ จนซงึ มอี ยใู่ นระบบ Activated Sludge ระบบ Tricking Filter และ
Oxidation Pond ทใี ชบ้ าํ บดั นาํ เสยี และสามารถพบไดใ้ นแหลง่ นาํ ธรรมชาตเิ ช่นกนั โดยโปรโตซวั จะทาํ การย่อย
สลายแบคทเี รียและสาหรา่ ย เป็นส่วนหนึงของหว่ งโซอ่ าหารในนาํ

56

Flagella Protozoa เป็นโปรโตซวั ทีมขี นาดเลก็ ทสี ดุ โดยมขี นาด 10 ถึง 50 µm มหี างเป็นเสน้ ยาวคลา้ ย
เสน้ ผม (Flagella) ใชใ้ นการเคลือนไหวโดยการโบกไปมา ในขณะที Flagellated Protozoa หลายชนิดย่อย
ของแขง็ อินทรยี แ์ ต่กม็ บี างชนิดทีใชส้ ารอนิ ทรยี ใ์ นรูปทีละลายนาํ Amoeba เคลือนไหวและกนิ อาหารโดยใชก้ าร
เคลือนไหวของโปรโตพลาซมึ (Protoplasm) ถึงแมว้ า่ จะมลี กั ษณะไม่เหมือนกับโปรโตซวั ทวั ไปแตอ่ ะมบี ากถ็ กู พบ
อย่ใู นเมอื กบนตวั กลางของระบบ Tricking Filter และบรเิ วณผนงั ของบ่อเติมอากาศ (Aeration Basin) โปรโตซวั
ทวั ไปสามารถว่ายนาํ ไดอ้ ย่างอสิ ระ มซี ิเลยี (Cilia) ซงึ มลี กั ษณะเหมอื นเสน้ ผมขนาดเลก็ ซงึ ใชใ้ นการเคลือนที
และดกั จบั สารอนิ ทรยี ์ ซึงสามารถสงั เกตไดง้ า่ ยในตวั อย่างทีถกู เตรียมแบบเปียกโดยใชก้ ลอ้ งจลุ ทรรศน์

โรติเฟอร์ (Rotifer) มหี ลายเซลล์ เป็นสตั วท์ ีตอ้ งใชอ้ อกซเิ จนในการเผาผลาญอาหารทีเป็นของแขง็ ที
บรเิ วณส่วนหวั ของซิเลียจะมหี ว่ งสาํ หรบั จบั อาหาร โรตเิ ฟอรพ์ บไดใ้ นแหล่งนาํ ธรรมชาติ บ่อปรบั เสถียร
(Stabilization Pond) และบ่อเตมิ อากาศขนาดใหญ่ภายใตส้ ภาวะทีมีสารอนิ ทรยี ต์ าํ

Crustaceans เป็นสตั วห์ ลายเซลล์ ส่วนใหญ่มขี นาดประมาณ 2 มลิ ลิเมตร สามารถมองเห็นไดด้ ว้ ยตา
เปลา่ สตั วจ์ าํ พวกนีมีขาสาํ หรบั ใชว้ า่ ยนาํ และเปลือกทเี ต็มไปดว้ ยระยางคใ์ นห่วงโซอ่ าหารของสตั วใ์ นแหล่งนาํ
Crustacean จะเป็นพวกกินพชื (Herbivore) เมอื ตายไปจะถกู ย่อยสลายและถกู นาํ ไปใชป้ ระโยชนโ์ ดยพชื

3.6 ผลกระทบของยโู ทรฟิ เคชันตอ่ หว่ งโซ่อาหารในนํา
การส่งผา่ นของมวลสารและพลงั งานผา่ นหว่ งโซอ่ าหารในนาํ (Aquatic Food Chain) เรมิ จากการ
สงั เคราะหแ์ สงของสาหรา่ ย (Algae) หรือแพลงคต์ อนพชื (Phytoplankton) ในนาํ โดยใชพ้ ลงั งานจาก
แสงอาทติ ย์ และคารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2) รว่ มกบั ธาตอุ าหารอนื ๆ ทจี าํ เป็น เช่น แอมโมเนีย (NH3) และ
ฟอสเฟต (PO43–) สารอนินทรียเ์ หล่านีจะถกู สงั เคราะหเ์ ป็นสารอินทรยี ท์ ีเป็นแหลง่ อาหารและสว่ นประกอบของ
เซลลส์ าหรา่ ย จากนนั สสารและพลงั งาน (ในรูปสารอนิ ทรีย)์ จงึ ถกู สง่ ต่อไปยงั ผบู้ รโิ ภคในลาํ ดบั ต่อๆ ไปดังรูปที
3– ซงึ ในแตล่ ะลาํ ดบั ของหว่ งโซอ่ าหารจะประกอบไปดว้ ยสิงมชี ีวติ หลากหลายชนดิ
การมีธาตอุ าหารในระดบั สงู กวา่ ปกตเิ รียกวา่ เกดิ สภาวะยโู ทรฟิเคชนั (Eutrophication) โดยทวั ไปแลว้

สารประกอบไนโตรเจนและฟอสฟอรสั มกั จะเป็นธาตอุ าหารซึงมใี นธรรมชาตใิ นปรมิ าณนอ้ ยและเป็นธาตอุ าหารที
จาํ กดั การเติบโต (Growth-Limiting Nutrients) ของผผู้ ลติ (Producer) ในระบบนิเวศ สาํ หรบั แหลง่ นาํ ทวั ไป
สภาวะยโู ทรฟิเคชนั มกั จะเกดิ ในกรณีทมี กี ารระบายนาํ เสียจากชมุ ชนและเกษตรกรรม ซงึ มสี ารประกอบ
ไนโตรเจน (N) และฟอสฟอรสั (P) ส่แู หล่งนาํ ในปรมิ าณมาก ทาํ ใหส้ าหรา่ ยบางชนดิ ทีสามารถเจรญิ เติบโตได้
อย่างรวดเรว็ เชน่ กลมุ่ Dinoflagellate และ Diatom ซงึ มกั จะมขี นาดใหญ่กวา่ สาหรา่ ยชนิดอืน เพมิ จาํ นวนขึน
มากผดิ ปกติ (Bloom) จนทาํ ใหแ้ หล่งนาํ นนั มีสเี หมอื นกบั สขี องรงควตั ถขุ องสาหรา่ ยชนดิ ทีเตบิ โตขึนมาอยา่ ง
รวดเรว็ เมือสาหรา่ ยเพิมปรมิ าณมากขึน

ในชว่ งกลางวนั สาหรา่ ยจะมกี ารสงั เคราะหแ์ สงและใหอ้ อกซเิ จนแกน่ าํ อยา่ งไรกต็ ามปรมิ าณสาหรา่ ยที
แขวนลอยอยทู่ าํ ใหน้ าํ ข่นุ และทาํ ใหแ้ สงส่องผ่านลงนาํ ไดล้ กึ นอ้ ยลง สาหร่ายทีตายลงจะจมลงและถกู ยอ่ ยสลาย
โดยแบคทเี รีย การใชอ้ อกซเิ จนของสิงมชี ีวิตทีอาศยั ในนาํ รวมทงั แบคทเี รยี อาจทาํ ใหส้ ว่ นทีแสงส่องลงมาไม่ถึงอยู่

ในสภาพทีไมม่ อี อกซิเจนเกดิ เป็นเกดิ สภาวะแอนแอโรบกิ (Anaerobic) ไดถ้ า้ ไมม่ ีการกวนผสม ทาํ ใหไ้ ม่
เหมาะสมต่อการดาํ รงชวี ิตของสิงมชี วี ติ อืนๆ โดยเฉพาะสิงมชี ีวติ ขนาดใหญ่ทีเป็นผูบ้ รโิ ภคอนั ดบั สงู ขึนมา เชน่
ปลาชนิดตา่ งๆ ซงึ ออกซเิ จนละลายในนาํ มคี วามสาํ คญั ตอ่ การดาํ รงชีวติ

57

ในช่วงเวลากลางคนื สาหรา่ ยไมส่ งั เคราหแ์ สงแตจ่ ะใชอ้ อกซเิ จนในนาํ ทาํ ใหป้ รมิ าณออกซเิ จนละลาย
ในแหล่งนาํ ลดลงอยา่ งรวดเรว็ และถา้ ออกซเิ จนหมดลงไปทาํ ใหเ้ กิดสภาวะแอนแอโรบกิ ทาํ ใหส้ ิงมีชวี ิตอนื ๆ ทีใช้
ออกซเิ จน เชน่ ปลา ตายไดเ้ ชน่ กนั

นอกจากการเปลียนแปลงปรมิ าณออกซเิ จนละลายแลว้ ยงั มีการเปลียนแปลงของ pH ในแหล่งนาํ ดว้ ย
โดยในเวลากลางวนั สาหรา่ ยจะดงึ คารบ์ อนไดออกไซดจ์ ากนาํ ไปใชจ้ นกระทงั pH เพิมขึน ซงึ ในบางกรณคี า่ pH
อาจจะสงู ถงึ ในแหล่งนาํ ปิด สว่ นในเวลากลางคืน สาหรา่ ยจะใชอ้ อกซเิ จนและคายคารบ์ อนไดออกไซด์
ออกมาทาํ ให้ pH ของนาํ ลดลง ซงึ ในบางกรณีค่า pH อาจจะลดลงถึง . - ไดใ้ นแหลง่ นาํ ปิด

การเตบิ โตของสาหรา่ ยบางชนดิ อย่างรวดเรว็ อาจสง่ ผลกระทบโดยตรงตอ่ ผบู้ รโิ ภคในลาํ ดบั ถดั มา เชน่
ถา้ สาหรา่ ยชนิดทีเติบโตขึนมาเป็นชนดิ ทีมีขนาดใหญ่ อาจทาํ ใหแ้ พลงตอนสตั ว์ (Zooplankton) บางชนดิ ทกี ิน
สาหรา่ ยขนาดเลก็ หมดไปจากแหลง่ นาํ ซงึ อาจสง่ ผลกระทบต่อผบู้ รโิ ภคลาํ ดบั ต่อๆ ไป ผนวกกบั ผลของการ
เปลียนแปลงทางกายภาพของออกซเิ จนละลายและ pH ทกี ลา่ วมาอาจทาํ ใหส้ ิงมชี ีวิตทีมีความทนทานตาํ ตาย
หรืออพยพไปจากแหล่งนาํ นนั ซงึ โดยมากจะเป็นกล่มุ ของสิงมชี วี ติ ขนาดใหญ่ทีเป็นผูบ้ รโิ ภคระดบั สงู เช่น ปลา
ต่างๆ เป็นผลใหค้ วามหลากหลายทางชวี ภาพ (Biodiversity) ในแหล่งนาํ ลดลง ทงั นกี ารลดลงของความ
หลากหลายทางชวี ภาพในระบบนิเวศใดๆ จะเป็นผลกระทบทีมกั จะพบโดยทวั ไปจากการเกดิ สภาวะมลพษิ ใน
สิงแวดลอ้ ม นอกจากนี ถา้ สาหรา่ ยทีเติบโตอย่างรวดเรว็ เป็นชนิดทีผลติ สารพิษหรือสามารถสะสมสารพิษไวใ้ น
เซลล์ กอ็ าจจะเป็นสาเหตหุ ลกั ใหป้ ลาและสิงมชี วี ิตอืนๆ ทีเป็นผบู้ รโิ ภคในอนั ดบั สงู ขึนตายไดเ้ ชน่ กนั นอกจากนี
แหล่งนาํ ยงั อาจเกดิ ปัญหาอืนๆ เชน่ เรืองกลนิ ทเี กิดจากสภาวะแอนแอโรบิก และการตืนเขนิ ของแหลง่ นาํ เป็นตน้

รูปที –2 ตวั อยา่ งของห่วงโซอ่ าหารในนาํ
58

3.7 การเจริญเติบโตของจลุ ชีพ

ปัจจยั สาํ คญั ทีสง่ ผลกระทบต่อการเจรญิ ของจลุ ินทรีย์ ไดแ้ ก่ อณุ หภมู ิ สารอาหารในแหลง่ นาํ ปรมิ าณ
ออกซิเจน pH สารพิษ และแสงอาทติ ย์ เป็นตน้ ช่วงอณุ หภมู สิ าํ หรบั แบคทเี รยี กล่มุ ต่างๆ แสดงในตาราง -

ตาราง 3-1 ช่วงอณุ หภมู ทิ ีเหมาะสมสาํ หรบั แบคทเี รยี กลมุ่ ตา่ งๆ

กลมุ่ อณุ หภมู ิ (C)

Psychrophilic ช่วงทีอยไู่ ด้ ชว่ งทเี หมาะสม
Mesophilic
Thermophilic -10 – 30 12 - 18
 หรือเรกี วา่ Cryophilic
20 – 50 25 - 40

35 – 75 55 - 65

นาํ เสยี ชมุ ชนทวั ไปมีความเขม้ ขน้ ของคารบ์ อน ไนโตรเจน ฟอสฟอรสั และสารอาหารเพยี งพอสาํ หรบั การ
เจรญิ เติบโตของจลุ ินทรีย์ โดยปกติแลว้ นาํ เสยี ชมุ ชนจะมปี รมิ าณบีโอดีต่อไนโตรเจนและฟอสฟอรสั เกินความ
ตอ้ งการ คือ มีอตั ราสว่ น BOD/N/P มากกว่า 100/5/1 ถา้ นาํ เสยี ชมุ ชนประกอบดว้ ยนาํ เสียอตุ สาหกรรมทีมี
สารอาหารนอ้ ยในปรมิ าณมาก ทาํ ใหม้ ีการขาดแคลนสารอาหาร เชน่ จะตอ้ งเตมิ ไนโตรเจนในรูปของ
Anhydrous Ammonia (NH3) หรือ Ammonium Nitrate (NH4NO3) และฟอสเฟตในรูปของกรดฟอสฟอรกิ
(H3PO4) เป็นตน้

การแพรข่ องอากาศและการเติมอากาศดว้ ยเครืองเติมอากาศในบอ่ เติมอากาศ ทาํ เพอื รกั ษาระดบั คา่ การ
ละลายของออกซเิ จนใหเ้ หมาะสมกบั ทีจลุ ินทรียจ์ ะใชใ้ นการยอ่ ยสลายสารอนิ ทรยี ์ การเกดิ กจิ กรรมของจลุ นิ ทรยี ์
จะเป็นอสิ ระจากความเขม้ ขน้ ของออกซเิ จนละลายนาํ หากวา่ อยเู่ หนือคา่ ตาํ สดุ ทกี าํ หนด หากวา่ ตาํ กวา่ คา่ นีอตั รา
การเกดิ ปฏิกิรยิ าจะลดลงเนืองจากปรมิ าณออกซเิ จนทีใชใ้ นการหายใจมีจาํ กดั ซงึ ปรมิ าณตาํ สดุ นจี ะขึนอยกู่ บั
ชนิดของสลดั จแ์ ละลกั ษณะของนาํ เสียทีตอ้ งการบาํ บดั โดยทวั ไปแลว้ ปรมิ าณออกซเิ จนละลายนาํ ตาํ สดุ ที
กาํ หนดคือ 2.0 มลิ ลกิ รมั ต่อลิตร แต่ในการปฏบิ ตั จิ รงิ คา่ จะลดลงตาํ กวา่ 0.5 มลิ ลกิ รมั ตอ่ ลติ ร แตก่ ็ยงั สามารถ
ดาํ เนินระบบตอ่ ไปได้ อยา่ งไรกต็ าม ในระบบ Anaerobic System ตอ้ งอยใู่ นสภาวะทีปราศจากออกซเิ จนเท่านนั
จงึ ตอ้ งมีการปอ้ งกนั อากาศภายนอกไมใ่ หเ้ ขา้ ไปในระบบ

ความเขม้ ขน้ ของไฮโดรเจนไอออนมอี ทิ ธิพลโดยตรงตอ่ การดาํ เนินระบบบาํ บดั ทางชวี ภาพ ซงึ โดยทวั ไปจะ
ดาํ เนินระบบไดด้ ีทีสภาวะเป็นกลาง ชว่ ง pH ทเี หมาะสมของระบบบาํ บดั แบบเตมิ อากาศอย่รู ะหวา่ ง 6.5 ถงึ 8.5
ถา้ pH อยเู่ กินจากช่วงนกี ิจกรรมของจลุ ินทรียจ์ ะลดลง และหากว่า pH ตาํ กวา่ 6.5 จะมเี ชือรามากกว่าแบคทีเรยี
ทาํ ใหเ้ กดิ การแขง่ ขนั กนั ย่อยสลายสารอนิ ทรีย์ โดยปกตแิ ลว้ Bicarbonate Buffer มคี วามสามารถควบคมุ คา่ pH
ใหเ้ ป็นกลางได้

Anaerobic Digestion มชี ่วง pH ทเี หมาะสมคือ 6.7 ถึง 7.4 สลดั จต์ ะกอนจลุ ินทรียจ์ ากนาํ เสียชมุ ชนที
จะไดร้ บั การบาํ บดั ในระบบ Anaerobic Digestion ตอ้ งอยใู่ นชว่ ง pH แคบๆ นี ยกเวน้ ชว่ งเวลาเรมิ ระบบ และ
เวลาทมี สี ารอินทรียเ์ ขา้ มามากเกนิ ไป การควบคมุ คา่ pH ของระบบทาํ ไดโ้ ดยการเตมิ ปนู ขาวอยา่ งระมดั ระวงั

59

ใหก้ บั สลดั จต์ ะกอนจลุ นิ ทรยี ด์ บิ (Raw Sludge) ทเี ขา้ ระบบ การเกิดสภาวะเป็นกรดและการลดตาํ ของคา่ pH จะ
เกดิ ปัญหากบั ระบบบาํ บดั ยกตวั อยา่ งเช่น เกดิ การสะสมของโลหะหนกั ทีเป็นพิษ
ระบบบาํ บดั ทางชวี วิทยาจะถกู ยบั ยงั โดยสารพษิ เชน่ ของเสียจากโรงงานผลิตโลหะ จะประกอบดว้ ย

ไอออนทีมคี วามเป็นพษิ เช่น นกิ เกลิ และโครเมยี ม โรงงานผลติ สารเคมีทีผลิตสารประกอบไดห้ ลายชนิดจะส่ง
ผลรา้ ยต่อจลุ ินทรยี ์ ดงั นนั จึงควรมกี ารบาํ บดั นาํ เสียอตุ สาหกรรมเบืองตน้ ก่อนปล่อยลงสรู่ ะบบบาํ บดั นาํ เสียรวม
ของเมอื ง
3.7.1 การเปลียนแปลงจาํ นวนประชากร

ในกระบวนการชวี ภาพ แบคทเี รียหลายชนดิ จะอาศยั อยรู่ ว่ มกบั พชื นาํ และสตั วอ์ ืนๆ ภายใตส้ ภาวะปกติ
แบคทีเรียจะเป็นผยู้ ่อยสลายสารอนิ ทรีย์ โปรโตซวั บรโิ ภคแบคทีเรยี เป็นความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งผลู้ า่ กบั เหยือทีพบ
ทวั ไปในระบบ Activated Sludge ระบบ Tricking Filter และ Oxidation Pond โปรโตซวั และโรตเิ ฟอรจ์ ะกินทงั

สาหรา่ ยและแบคทเี รยี โดยโปรโตซวั จะบรโิ ภคแบคทเี รียหลายพนั เซลลเ์ พือสงั เคราะหเ์ ซลลต์ วั เองขึนใหม่ 1 เซลล์
ประโยชนข์ องความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งผูล้ า่ กบั เหยือมี 2 ประการ คือ 1) กาํ จดั แบคทเี รียทมี จี าํ นวนมากเกินไปใน
กรณีทีอตั ราการเจรญิ เตบิ โตมากเกินไป และ 2) ชว่ ยในการจมตวั ของฟลอ็ กอนิ ทรียโ์ ดยลดจาํ นวนแบคทีเรียอิสระ

ทแี ขวนลอยอยใู่ นนาํ ภาวะ Symbiosis คือการอยรู่ ว่ มกนั ของสิงมชี วี ิตหลายชนิดเพือใหไ้ ดร้ บั ประโยชนร์ ว่ มกนั
เชน่ สิงมชี ีวิต 2 ชนดิ อย่รู ว่ มกนั แลว้ ผลติ สารอาหารทีชว่ ยเออื อาํ นวยในการเตบิ โตของสิงมชี วี ิตทงั สองมากยงิ ขึน
ตวั อยา่ งทดี ที สี ดุ ของความสมั พนั ธน์ ี คือ ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งแบคทีเรียและสาหรา่ ยใน Stabilization Pond
ในระบบ Activated Sludge ของเสียอนิ ทรียจ์ ะเป็นอาหารสาํ หรบั แบคทเี รยี และอาจมเี ชือราจาํ นวน

เกิดขึนในปรมิ าณนอ้ ย แบคทเี รยี บางส่วนจะตายไปและกลายเป็นแหลง่ คารบ์ อนและสารอาหารสาํ หรบั
แบคทีเรยี อืนในการสงั เคราะหเ์ ป็นแบคทเี รยี และเซลลใ์ หมต่ อ่ ไป
การควบคมุ จาํ นวนประชากรจุลนิ ทรยี เ์ ป็นสิงทจี าํ เป็นสาํ หรบั กระบวนการบาํ บดั แบบใชอ้ ากาศ ถา้ นาํ เสีย

ไดร้ บั การเตมิ อากาศแบบปกติ ระยะเวลากกั เกบ็ ของเหลวจะยาวนานมาก เชน่ อาจตอ้ งการระยะเวลา 5 วนั ที
20 OC สาํ หรบั ประสทิ ธภิ าพของการบาํ บดั สารอนิ ทรีย์ 70 % อยา่ งไรกต็ ามการกาํ จดั สารอนิ ทรยี อ์ อกจากนาํ เสยี
สามารถทาํ ไดใ้ นเวลา 2-3 ช.ม. เมอื เตมิ อากาศใหก้ บั นาํ เสยี ทีเราเตมิ จลุ นิ ทรยี ล์ งไปเป็นจาํ นวนมาก ซงึ ในทาง

ปฏิบตั คิ ือการนาํ ตะกอนจลุ ินทรียท์ ีจมตวั แลว้ จากถงั ตกตะกอนสดุ ทา้ ย กลบั เขา้ ส่ถู งั เติมอากาศเพือยอ่ ยสลาย
สารอนิ ทรยี ท์ ีเขา้ มากบั นาํ เสีย อตั ราส่วนระหวา่ งอาหารตอ่ จลุ ินทรยี ์ (F/M) ซงึ ปกติแลว้ แสดงในหน่วยของ
ปรมิ าณของบโี อดตี ่อวนั ตอ่ ปรมิ าณของแขง็ แขวนลอยในถงั เตมิ อากาศ (Mixed Liquor Suspended Solids;
MLSS) การดาํ เนนิ ระบบทีอตั ราส่วน F/Mสงู ๆ จะทาํ ใหอ้ ตั ราการย่อยสลายสารอินทรียเ์ กดิ ขึนไดไ้ มส่ มบูรณ์ มี

การจมตวั ของตะกอนจลุ นิ ทรียต์ าํ และมปี ระสิทธภิ าพการลดค่าบีโอดีตาํ สว่ นที F/M ตาํ มวลชวี ภาพของจลุ นิ ทรีย์
จะอย่ใู นสภาวะทีเกือบขาดแคลนสารอาหารซงึ ยงั ผลใหม้ ีการกาํ จดั สารอินทรยี ใ์ นอตั ราสงู และ Activated
Sludge สามารถจมตวั ไดด้ แี ละสามารถกาํ จดั บีโอดีไดอ้ ย่างมีประสทิ ธิภาพ

ในบ่อขนาดเลก็ จะพบวา่ แบคทเี รียจะย่อยสลายสารอนิ ทรยี ไ์ ดผ้ ลผลิตเป็นสารอนนิ ทรีย์ ไนโตรเจน
ฟอสฟอรสั และคารบ์ อนไดออกไซด์ สาหรา่ ยจะใชส้ ารประกอบอนินทรียเ์ หล่านี ตลอดจนพลงั งานจาก
แสงอาทติ ยใ์ นการสงั เคราะหแ์ สงและปลอ่ ยออกซเิ จนออกส่สู ารละลาย ออกซเิ จนเหล่านีกจ็ ะถกู ใชโ้ ดยแบคทเี รีย

อกี ครงั หมนุ เวยี นกลบั เป็นวฏั จกั รนาํ ทีผา่ นการบาํ บดั ดว้ ย Oxidation Pond ซงึ ประกอบดว้ ยสาหรา่ ยแขวนลอย
ในนาํ และมแี บคทีเรียสว่ นทีเหลอื จากการยอ่ ยสลายเป็นผลติ ภณั ฑส์ ดุ ทา้ ย

60

3.8 ชนิดของถงั ปฏิกิริยา และลกั ษณะการไหล

ในระบบบาํ บดั นาํ เสยี โดยทวั ไปอาจแบง่ ลกั ษณะของถงั ปฏกิ ิรยิ า (Reactor) ไดเ้ ป็น 2 แบบ คอื
1) แบบทีละเทหรอื แบตซ์ (Batch) ไม่มีการไหลของนาํ เขา้ และออกจากถงั ปฏกิ ริ ยิ าอย่างตอ่ เนือง
โดยทวั ไปจะมกี ารกวนผสม (รูปที – ก)
2) แบบมกี ารไหลตอ่ เนอื ง (Continuous Flow) มีการไหลของนาํ เขา้ และออกจากถงั ปฏิกิรยิ า
อยา่ งตอ่ เนือง ทาํ ใหม้ โี อกาศทีจะดาํ เนนิ ระบบจนระบบสามารถเขา้ ส่ภู าวะคงตวั (Steady State) ได้
สาํ หรบั ถงั ปฏกิ ริ ยิ าแบบมีการไหลต่อเนือง มีลกั ษณะการไหลของนาํ (Flow Characteristic) ทสี าํ คญั 2

แบบ คอื
2.1) ถงั ปฏกิ ิรยิ าแบบไหลต่อเนืองตามกนั (Plug Flow Reactor, PFR) จะมลี กั ษณะเป็นถงั ยาว ที

มีอตั ราสว่ นของความกวา้ งตอ่ ความยาวนอ้ ย ถงั ปฏกิ ิรยิ าแบบไหลต่อเนืองตามกนั ในอดุ มคติ มวลของนาํ ทีไหล
เขา้ ส่ถู งั จะไหลผ่านถงั และออกจากถงั ไป (รูปที – ข) โดยไม่มกี ารแพรก่ ระจายไปตามความยาวของถงั ซงึ กค็ อื
ทิศทางการไหลดว้ ย (Longitudinal Dispersion) ลกั ษณะการไหลของนาํ จะเป็นแบบเขา้ ก่อนออกก่อน
ตามลาํ ดบั (First In-First Out) อาจจะมองวา่ ถงั ปฏกิ ริ ยิ าแบบนีคอื ถงั ปฏิกิรยิ าแบบทลี ะเททีมีการกวนผสมตอ่ กนั
เป็นอนกุ รมก็ได้ ดงั นนั ค่าความเขม้ ขน้ ของสารทเี กดิ ปฏิกริ ยิ าได้ เชน่ บีโอดใี นนาํ เสยี จงึ เปลียนแปลงลดลงไป
ตามความยาวของถงั ดงั นนั จงึ ตอ้ งควบคมุ หวั ถงั ใหด้ ี (มีการเตมิ ออกซเิ จนใหเ้ พยี งพอ) มฉิ ะนนั จะเนา่ ได้ ถา้ มี
การแพรก่ ระจาย (Dispersion) เกดิ ขึนมากขึนเรอื ยๆ การไหลในถงั ปฏิกิรยิ าแบบไหลต่อเนืองตามกนั จะยงิ เขา้
ใกลถ้ งั ปฏกิ ิรยิ าแบบไหลต่อเนืองกวนสมบูรณ์

2.2) แบบไหลตอ่ เนืองกวนสมบรู ณ์ (Continuous-flow Stirred-tank Reactor, CSTR) หรอื
เรียกวา่ Complete-mix Reactor จะเกดิ การผสมอยา่ งทวั ถงึ ในถงั (รูปที – ค) ทาํ ใหล้ กั ษณะสมบตั ขิ องนาํ ใน
ถงั เหมอื นกนั ทกุ จดุ (Homogeneous) ถงั ปฏิกิรยิ าแบบนีอาจจะเป็นถงั กลม (Round Tank) หรอื ถงั สีเหลยี ม
จตั รุ สั (Square Tank) อาจจะมองว่าถงั ปฏกิ ิรยิ าแบบนีคือถงั ปฏกิ ริ ยิ าแบบทีละเททีมกี ารกวนผสมทีมกี ารไหล
เขา้ ออกของนาํ อยา่ งต่อเนืองกไ็ ด้ ดงั นนั คา่ ความเขม้ ขน้ ของสารทีเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า เช่น บโี อดีในนาํ เสยี จึงเท่ากนั ทกุ
ทใี นถงั ปฏิกิรยิ าและเทา่ กบั ความเขม้ ขน้ ของบีโอดใี นนาํ ทีออกจากถงั ถา้ นาํ ถงั ปฏกิ ิรยิ า แบบไหลตอ่ เนืองกวน
สมบรู ณม์ าตอ่ เป็นอนกุ รม การไหลของอนกุ รมรวมของถงั ปฏกิ ิรยิ าจะเขา้ ใกลแ้ บบไหลต่อเนืองตามกนั

(ก) (ข)

(ค)
ตวั อยา่ งถงั ปฏิกิรยิ า (ก) แบบทีละเท (ข) แบบไหลต่อเนืองตามกนั (ค) แบบไหล
รูปที –3

ตอ่ เนอื งกวนสมบูรณ์

61

ในการบาํ บดั นาํ เสยี ในถงั ปฏกิ ริ ยิ าทงั สองชนิดขา้ งตน้ อาจจะทาํ ได้ 2 วธิ ี คอื ไม่มกี ารหมนุ เวียนของ
แบคทีเรีย และมกี ารหมนุ เวยี นของแบคทเี รยี ซงึ จะกลา่ วอยา่ งละเอียดตอ่ ไปในเรืองการบาํ บดั นาํ เสียดว้ ยระบบ
ชวี ภาพ

ในการแบง่ ชนดิ ของ ถงั ปฏกิ ิรยิ าในบางตาํ ราอาจแบ่งจะเพมิ ประเภทตามสถานะของสารทีเกดิ ปฏกิ ริ ยิ า
ดว้ ย เช่น Packed-bed Reactor มปี ฏิกริ ยิ าลกั ษณะเป็น Heterogeneous Reaction เป็นตน้

3.9 จลนศาสตรข์ องจลุ ชวี วิทยาในถังปฏิกริ ยิ าแบบแบตซ์

ลกั ษณะโครงสรา้ งการเติบโตของแบคทีเรียสปีชีสเ์ ดยี วในถงั ปฎกิ ริ ยิ าแบบแบตซ์ เป็นดงั รูปที – ที
แสดงอตั ราการเจรญิ เติบโตสมั พนั ธก์ ับเวลา

รูปที – อตั ราการเจรญิ เติบโตสมั พนั ธก์ บั เวลาและปรมิ าณสารอาหารชนดิ ทีเป็นตวั จาํ กดั การเตบิ โต
ในรูปของมวลชวี ภาพและจาํ นวนจลุ นิ ทรยี ใ์ นถงั ปฏิกริ ยิ าแบบ Batch (โดย X และ Xm คอื ความ
เขม้ ขน้ ของมวลชีวภาพเรมิ ตน้ และความเขม้ ขน้ ของมวลชวี ภาพทีมากทีสดุ ตามลาํ ดบั ส่วน S และ
Sm คือปรมิ าณสารอาหารชนิดทีเป็นตวั จาํ กดั การเตบิ โต (Limiting Substrate) ณ เวลาเรมิ ตน้ และ ณ
เวลาทีปรมิ าณมวลชวี ภาพในระบบสงู สดุ ตามลาํ ดบั )
ในรูปที – นนั เรมิ จากนาํ ทีปราศจากเชือทีมสี ารอาหาร (Substrate) ละลายอยู่ จากนนั จงึ เตมิ เชอื
แบคทีเรีย (Inoculums) จาํ นวนนอ้ ย ในชว่ ง Lag Phase ซงึ จลุ นิ ทรียก์ าํ ลงั ปรบั ตวั จงึ จะเห็นการเตบิ โตนอ้ ยมาก
ถงึ แมจ้ ะมีอาหารพอเพียง แบคทีเรยี จะเพมิ จาํ นวนโดยการแบง่ ตวั เป็นสอง (Binary Fission) ทาํ ใหม้ กี ารเพมิ
จาํ นวนเซลลแ์ ละมวลชวี ภาพในนาํ อย่างรวดเรว็ การทมี ีอาหารมากพอทาํ ใหจ้ ลุ ินทรยี ม์ กี ารเพิมจาํ นวนอยา่ ง
62

รวดเรว็ โดยสงิ ทจี ะมากาํ จดั หรอื ควบคมุ การเพมิ จาํ นวนมีเพยี งความสามารถในการย่อยสารอาหารและเพมิ
จาํ นวนของแบคทเี รียเทา่ นนั ระยะนีเรยี กวา่ Exponential Growth Phase
ช่วง Declining Growth Phase ในรูปที – เป็นผลมาจากการทีปรมิ าณสารอาหารลดลงจนกระทงั ไป

จาํ กดั การเจรญิ เติบโตของแบคทีเรีย อตั ราการเพมิ จาํ นวนจะลดลงและในขณะเดยี วกนั เซลลบ์ างเซลลต์ ายลง ทาํ
ใหม้ วลชวี ภาพทงั หมด (คดิ เป็นปรมิ าณของแขง็ แขวนลอย หรอื ปรมิ าณของแข็งแขวนลอยทีระเหยไดใ้ นนาํ ) มี
มากกวา่ มวลของเซลลท์ ีมีชีวติ (Viable) เมอื สารอาหารหมดไปเมือตอนสินสดุ ของ Declining Growth Phase

มวลชวี ภาพจะมีค่าค่อนขา้ งคงทเี ป็นผลใหเ้ กิดสภาวะ Stationary Phase ในชว่ งสนั ๆ
Endogenous Growth Phase ในรูปที – เป็นช่วงเวลาทมี ีสารอาหารในนาํ เหลอื อยนู่ อ้ ย แบคทเี รยี ที
ยงั มชี วี ติ จะตอ้ งใชส้ ารอาหารทีสะสมอยใู่ นเซลล์ หรอื จากสารอาหารทียอ่ ยสลายออกมาจากเซลลท์ ีตายแลว้
(Endogenous Respiration) การสลายตวั ของเซลลจ์ ะลดทงั จาํ นวนเซลลแ์ ละมวลชวี ภาพทงั หมด

ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งอตั ราการเจรญิ เตบิ โตของแบคทเี รียกบั อตั ราการสลายตวั ของสารอาหาร แสดง
ดงั สมการ
อตั ราการเตบิ โตสทุ ธิ = อตั ราการสรา้ งเซลล์ – อตั ราการตาย

dX = Y dS - k d X (3–11)
dt dt

โดย dX = อตั ราการเตบิ โตสทุ ธิ, มลิ ลิกรมั ตอ่ ลติ รตอ่ วนั
dt ความเขม้ ขน้ ของมวลชวี ภาพ, มลิ ลิกรมั ตอ่ ลิตร

X=
Y = ประสิทธิภาพการผลิตมวลชวี ภาพ (Growth Yield), มลิ ลกิ รมั ของ
ปรมิ าณมวลชีวภาพทีเพิมขึนต่อมิลลิกรมั ของสารอาหารทใี ชไ้ ป

dS = อตั ราการยอ่ ยสลายสารอาหารของจลุ ินทรยี ์ (Substrate Utilization
dt Rate), มิลลิกรมั ตอ่ ลติ รต่อวนั

S = ความเขม้ ขน้ ของสารอาหารทีเป็นตวั จาํ กดั การเติบโตของจลุ นิ ทรีย์
(Growth-Limiting Substrate), มลิ ลิกรมั ต่อลิตร
kd = ค่าสมั ประสิทธิการตายของจลุ นิ ทรยี ,์ ตอ่ วนั
t = เวลา, วนั

สมการ (3-11) นี ใชไ้ ดท้ งั ระบบบาํ บดั นาํ เสียทางชวี ภาพทงั แบบ Aerobic และ Anaerobic แต่สาร
อาหารของแบคทเี รียจะตอ้ งอยใู่ นรูปของสารละลายเทา่ นัน

การเลียงเชอื ในถงั ปฏกิ ิรยิ าทงั แบบ Batch และแบบตอ่ ไหลตอ่ เนือง สารอาหารส่วนหนงึ จะถกู
เปลียนเป็นเซลลใ์ หม่และอกี สว่ นหนึงจะถกู เปลียนไปเป็นสารอนนิ ทรียห์ รือสารอินทรยี ์ สาํ หรบั ในถงั ปฏกิ ริ ยิ า
แบบ Batch ประสทิ ธิภาพการผลิตมวลชวี ภาพสงู สดุ (Maximum Yield) คอื มวลชีวภาพทเี พิมขึนระหวา่ ง
Exponential Growth Phase และ Declining Growth Phase (Xm-Xo) ทสี มั พนั ธก์ บั ปรมิ าณสารอาหารทใี ช้
ตลอดระยะเวลาเดียวกนั (So-Sm) เนอื งจากความเขม้ ขน้ ของสารอาหาร Sm เขา้ ใกล้ 0 (รูปที – ) ดงั นนั

63

Y  Xm  X0 (3–12)
S0

อตั ราการย่อยสลายสารอาหารของจลุ ินทรีย,์ dS , หาไดจ้ าก
dt

dS  μX (3–13)
dt
โดย µ = สมั ประสทิ ธิอตั ราการเตบิ โตจาํ เพาะ, ตอ่ วนั

สมั ประสทิ ธิอตั ราการเติบโตจาํ เพาะจะอธิบายไดโ้ ดย Monod Equation ดงั รูปที – ซงึ แสดงไดด้ ว้ ย
ความสมั พนั ธท์ างคณิตศาสตรด์ งั น.ี

μ  μ m  K S S  (3–14)
s

โดย µm = สมั ประสทิ ธิอตั ราการเตบิ โตจาํ เพาะทีสงู ทสี ดุ , ตอ่ วนั
Ks = ความเขม้ ขน้ ของสารอาหารทีจาํ กดั การเติบโตของจลุ นิ ทรยี ท์ ีสมั พนั ธก์ บั
ครงึ หนงึ ของคา่ สมั ประสทิ ธิอตั ราการเตบิ โตจาํ เพาะทีสงู ทสี ดุ (Half
Velocity Constant), มิลลกิ รมั ตอ่ ลิตร

สัมประสิทธิ ัอตราการเติบโตจําเพาะ,  µm

µ2m

Ks

ความเข้มข้นของสารอาหารทจี าํ กัดการเตบิ โตของจุลนิ ทรีย์, S

รูปที – ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งสมั ประสทิ ธิอตั ราการเตบิ โตจาํ เพาะและความเขม้ ขน้ ของสารอาหารที
จาํ กดั การเติบโตของจลุ นิ ทรีย์ ทอี ธิบายโดย Monod Equation

ถา้ แทนทีคา่ สมั ประสิทธิอตั ราการเติบโตจาํ เพาะทีแสดงโดยสมการ ( – ) ลงในสมการ ( – ) จะได้

dS  μ m XS (3–15)
dt Ks S

64

สงั เกตวุ า่ เมอื ค่า S ในสมการ ( – ) มคี ่าสงู ๆ (Ks + S  S) อตั ราการยอ่ ยสลายสารอาหารของ
จลุ นิ ทรยี จ์ ะอธิบายไดโ้ ดยสมการ ( – ) โดยมีคา่ สมั ประสิทธิอตั ราการเติบโตจาํ เพาะ (µ) เป็นค่าคา่ สมั ประสิทธิ
อตั ราการเตบิ โตจาํ เพาะทีสงู ทสี ดุ (µm) ซงึ สอดคลอ้ งกบั ทีแสดงไวใ้ นรูปที – ซงึ จะเห็นไดว้ า่ เสน้ กราฟของ µ
เขา้ ใกลค้ า่ m และมคี า่ คงที ไมว่ ่าความเขม้ ขน้ ของสารอินทรยี ,์ S, จะมคี า่ มากขึนไปอกี เทา่ ใดก็ตาม

3.10 จลนศาสตรข์ องจุลชีววิทยาในถังปฏิกริ ยิ าไหลต่อเนืองกวนสมบูรณท์ ไี มม่ กี าร
หมุนเวยี นของแบคทเี รยี

ถงั ปฏิกริ ยิ าแบบไหลต่อเนืองกวนสมบรู ณห์ นึงใชใ้ นการเลียงจลุ ชีพ มรี ายละเอยี ดดงั แสดงในรูปที –
โดยสมมตุ วิ า่ เรมิ ตน้ มคี วามเขม้ ขน้ ของจลุ ชีพในนาํ เขา้ ส่รู ะบบ, Xi, นอ้ ยมาก เขา้ ใกล้

รูปที –6 ถงั ปฏกิ ิรยิ าแบบไหลตอ่ เนืองกวนสมบูรณท์ ีใชใ้ นการเลียงจลุ ชพี

โดย Q = อตั ราไหลของนาํ ในระบบ, ลกู บาศกเ์ มตรตอ่ วนั (ลบ.ม.ต่อ วนั )
= ความเขม้ ขน้ ของสารอาหารในนาํ ทเี ขา้ ส่รู ะบบ, กโิ ลกรมั ตอ่ ลบ.ม.
Si = ความเขม้ ขน้ ของสารอาหารในถงั ปฏิกริ ยิ า และในนาํ ทีออกจากระบบ,
กโิ ลกรมั ต่อ ลบ.ม.
S ความเขม้ ขน้ ของจลุ ชพี ในนาํ เขา้ ส่รู ะบบ, กิโลกรมั ต่อ ลบ.ม.
ความเขม้ ขน้ ของจลุ ชีพในถงั ปฏกิ ริ ยิ า และในนาํ ทีออกจากระบบ,
Xi = กิโลกรมั ตอ่ ลบ.ม.
X= ปรมิ าตรของถงั ปฏกิ ริ ยิ า ลบ.ม.

V=

สาํ หรบั ระบบนี ระยะเวลากกั เก็บนาํ (Hydraulic Retention Time, H หรอื HRT) เฉลียคือ

H = V (3–16)
Q

โดย H = ระยะเวลากกั เก็บนาํ เฉลีย, วนั

จากสมมตุ ฐิ านทวี า่ เรมิ ตน้ มคี วามเขม้ ขน้ ของจลุ ชพี ในนาํ เขา้ ส่รู ะบบ, Xi, นอ้ ยมากหรือไม่มเี ลย ดงั นนั
อตั ราการไหลของจลุ ชีพทีออกจากถังปฏกิ ิรยิ ามคี ่าเป็น QX และปรมิ าณของจลุ ชพี ในถงั ปฏิกิรยิ าทงั หมดมคี ่า
เป็น VX ดงั นนั ระยะเวลากกั เกบ็ เฉลียของจลุ ชีพในระบบ (Mean Cell Residence Time, θC หรอื Sludge
Retention time, SRT) กาํ หนดไดเ้ ป็น

65

C = VX = V (3–17)
QX Q

โดย C = ระยะเวลากกั เกบ็ เฉลียของจลุ ชีพ, วนั

ดงั นนั ในกรณีนี เวลาเฉลียทีจลุ ชพี จะอยใู่ นถงั ปฏกิ ริ ยิ าจงึ มคี ่าเทา่ กบั เวลาเฉลียทนี าํ ทงิ จะอยใู่ น ถัง
ปฏิกริ ยิ า หรือ H = C นนั เอง

ในกรณีนี (Xi = 0) สมดุลมวลสารของจลุ ินทรียส์ ามารถเขยี นไดด้ งั นี

อตั ราการเปลียนแปลงของ = อตั ราการเกดิ สทุ ธิ – อตั รามวลจลุ ชพี (3–18)
มวลจลุ ชีพในถงั ปฏกิ ิรยิ า ทอี อกจากระบบ

V dX =  Y dS  k d X  V – QX (3–19)
dt  dt 

ทสี ภาวะคงตวั (Steady State); dX = 0 (ความเขม้ ขน้ ของแบคทเี รยี ในถงั ปฏกิ ิรยิ ามีคา่ คงที ดงั นนั
dt

อตั ราการเกดิ สทุ ธิ จะตอ้ งเท่ากบั อตั ราของจลุ นิ ทรยี ท์ ีออกจากระบบ) สมการ ( – ) จะเขยี นไดเ้ ป็น

Q = Y dS  kd (3–20)
V X dt (3–21)
(3–22)
แทน Q ดว้ ยสมการ ( –17) (3–23)
V

1 = Y dS  kd
θC X dt

แทน dS ดว้ ยสมการ ( –15)
dt

1 = Y μmS  k d
θC KS +S

จดั รูปสมการ ( – ) ใหม่

S= KS(1+kdθC )
θC (Yμm  kd ) 1

สาํ หรบั นาํ เสยี ใดๆ คา่ Y, µm, Ks และ kd สามารถหาได้ ดงั นนั S จงึ ขึนกบั C
ถา้ ประสทิ ธิภาพของระบบ, E, แสดงไดโ้ ดย

E = 100(Si -S) (3–24)
Si

ความสมั พนั ธร์ ะหว่างความเขม้ ขน้ ของสารอาหารในนาํ ออก, S, และ ประสิทธิภาพของระบบ, E, กบั
ระยะเวลาเฉลียของจลุ ชีพในระบบ,C , สาํ หรบั ระบบเอเอสทีใชถ้ งั ปฏกิ ริ ยิ าแบบกวนสมบรู ณท์ ไี ม่มีการนาํ จลุ ชีพ

66

กลบั มาในระบบ ณ สภาวะคงตวั คาํ นวณจากสมการ ( – ) และ( –24)แสดงไดด้ งั รูปที – โดยมีคา่ ตวั แปร
ต่างๆ ดงั นี คือ
0.6 5 ตอ่ วนั
Y= µm =

Ks = 60 มก. ตอ่ ลติ ร kd = 0.10 ต่อวนั

Si = 500 มก. ต่อลิตร

รูปที –7 ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งความเขม้ ขน้ ของสารอาหารในนาํ ออกและประสทิ ธิภาพของ

ระบบ กบั ระยะเวลาเฉลียของจลุ ชีพในระบบ

จากรูปที 3.7 กราฟเสน้ บนจะแสดงถงึ ประสิทธิภาพของระบบ ส่วนกราฟเสน้ ล่างจะแสดงถงึ ความ
เขม้ ขน้ ของสารอาหารในนาํ ทอี อกจากระบบ รูปที – แสดงว่าถา้ คา่ C มีคา่ ตาํ กว่าคา่ หนึงแลว้ จะไม่มกี าร
บาํ บดั เกดิ ขึนเลย คา่ C ดงั กล่าวนีเรยี กวา่ ระยะเวลาเฉลียของจลุ ชีพในระบบทีนอ้ ยทีสดุ (Minimum Mean

Cell Residence Time, Cm) ซงึ ทีคา่ ตาํ กว่าค่าทีกล่าวมา เซลลข์ องจลุ ชีพจะไหลผ่านระบบไปโดยไม่
เกดิ ปฏกิ ิรยิ า (Wash Out) เนอื งจากเวลาทีอยใู่ นระบบสนั กว่าอตั ราการเตบิ โต ทาํ ใหไ้ มม่ กี ารใชส้ ารอาหารและ
ความเขม้ ขน้ ของสารอาหารในนาํ ออกจะมีคา่ เทา่ กบั ความเขม้ ขน้ ของสารอาหารในนาํ ทเี ขา้ สรู่ ะบบ ดงั นนั จงึ ไม่
เกิดการบาํ บดั

เพอื ใหป้ ระสิทธิภาพของระบบสงู ขึน C ตอ้ งนานซงึ กห็ มายถงึ วา่ H ตอ้ งนานดว้ ยเช่นกนั หมายความ
ว่าถงั ปฏกิ ริ ยิ าตอ้ งมขี นาดใหญ่ขนึ ดว้ ย ปัญหานีสามารถแกไ้ ขไดด้ ว้ ยการนาํ จลุ ชีพวนกลบั มาใชใ้ นระบบใหม่ทาํ
ใหค้ า่ C สงู กวา่ H ซงึ จะไดก้ ล่าวต่อไปในเรืองระบบแอกทิเวเตด็ สลดั จ์ (Activated Sludge) อย่างไรกต็ ามจะ
เหน็ ไดว้ ่าการเพิมของประสิทธิภาพจะเรมิ ลดลงเรือยๆ จนเขา้ ส่คู ่าสงู สดุ ดงั นนั จากรูปที 3.7 การเพมิ C จาก
วันเป็น วนั จะทาํ ใหป้ ระสทิ ธภิ าพเพิมขึนเพยี งเลก็ นอ้ ยเทา่ นนั เมอื เทยี บกบั การเพมิ C จาก วนั เป็น วนั

67

คาํ ถามทา้ ยบท

1. อธิบายพรอ้ มทงั ยกตวั อยา่ งกระบวนการเมแทบอลซิ มึ ของแบคทีเรยี ทีอาจพบในนาํ เสยี ทีมสี ารอนิ ทรีย์
โดยจาํ แนกแหล่งพลงั งาน แหลง่ อาหาร และผลติ ภณั ฑท์ ีเกิดขึนอย่างชดั เจน

2. ถงั รบั นาํ เสยี ใบหนงึ ซงึ ปิดสนิทและปราศจากอากาศบรรจนุ าํ ทมี อี งคป์ ระกอบของ บีโอด,ี nitrate ions,
sulfate ions และ dissolved oxygen จงอธิบายปฏิกริ ยิ าตามลาํ ดบั ทียอ่ ยสลายโดย bacteria และที
ในสดุ จะเกิดกลินเหมน็ หรอื ไม่

3. จงอธิบาย Monod Equation ของปฏิกิรยิ าทางชีววทิ ยาในการยอ่ ยสลายสารอนิ ทรยี โ์ ดยจลุ ชพี พรอ้ ม
ทงั วาดกราฟแสดงการเปลียนแปลงของอตั ราการเกิดปฏิกิรยิ าและความเขม้ ขน้ ของสารอาหาร

4. ปฏกิ ิรยิ าชวี ภาพดงั ต่อไปนีเกดิ ในถงั ปฏิกิรยิ าแบบ Batch
2NO2– + O2  2NO3–

ถา้ อตั ราการเกิดปฏกิ ริ ยิ าของ NO2– อธิบายไดด้ ว้ ยสมการต่อไปนี

r   Kk CCNO2
NO2 NO2

NO2 NO2

โดย kNO2 = 7.0 g/m3-d
=
K NO2 0.1 g/m3

ใหว้ าดกราฟความสมั พนั ธร์ ะหวา่ ง CNO2 กบั เวลา (t) และ CNO3 กบั เวลา (t) บนแกนเดียวกนั โดยทเี วลา

เรมิ ตน้ (t = 0), [ CNO2 ] และ [ CNO3 ] = 3.0 และ g/m3 ตามลาํ ดบั ใหว้ าดกราฟจนกระทงั เวลาที

[ CNO2 ] ~ พรอ้ มทงั อภปิ รายผลทีไดว้ า่ การเกิดปฏิกิรยิ าสามารถอธิบายดว้ ยอตั ราการเกิดปฏิกิริยาแบบ

อนื ไดห้ รอื ไม่ อยา่ งไร
5. อธิบายผลกระทบทีอาจจะเกดิ กบั ระบบนิเวศของแหล่งนาํ เปิดทมี กี ารไหลเวียนนอ้ ย เช่น ทะเลสาบ

บงึ เป็นตน้ ทีรบั นาํ ทงิ จากการบาํ บดั ขนั ทตุ ยิ ภมู ิ โดยระบสุ มมตุ ฐิ านประกอบการอธิบายดว้ ย
6. อธิบายเปรยี บเทยี บคา่ H และ C ในถงั ปฏกิ ริ ยิ าในถงั ปฏิกิรยิ าแบบไหลตอ่ เนืองกวนสมบรู ณท์ ีไม่

มีการหมนุ เวยี นของแบคทีเรยี
7. อธิบายการเกดิ Wash Out ในถงั ปฏกิ ิรยิ าในถงั ปฏิกิรยิ าแบบไหลต่อเนืองทใี ชเ้ ลียงแบคทีเรยี
8. การทาํ ใหร้ ะบบมีคา่ C มากกว่า H ในถงั ปฏกิ ริ ยิ าทาํ ไดอ้ ยา่ งไรบา้ ง และจะมผี ลดตี อ่ ระบบบาํ บดั

นาํ เสยี หรอื ไม่ อยา่ งไร

68

บทที
ชลศาสตรแ์ ละอทุ กศาสตร์

4.1 ความดนั นาํ

ความหนาแนน่ (Density) หมายถงึ มวลต่อหนึงหน่วยปรมิ าตร ความหนาแนน่ ของนาํ ที ความดนั
บรรยากาศ อณุ หภมู ิ 15C มีคา่ 999 กโิ ลกรมั ต่อลกู บาศกเ์ มตร

นําหนักจาํ เพาะ (Specific Weight) หรอื ความหนาแน่นนาํ หนกั (Weight Density) หมายถงึ นาํ หนกั
ตอ่ หนึงหน่วยปรมิ าตร มคี า่ เทา่ กบั ความหนาแนน่ คณู ดว้ ยความเรง่ จากแรงโนม้ ถว่ ง (g) = 999 กก./ลบ.ม. x
9.81 ม./วินาที 2 = 9,800 กก.-ม./วินาที -ลบ.ม.= 9.8 กิโลนิวตนั /ลบ.ม. (kN/m2)

ความดนั (Pressure) หมายถึง แรงทีเกดิ จากนาํ หนกั ตอ่ หน่วยพนื ทที ตี งั ฉากกบั แนวแรง จากรูปที -1
ถงั นาํ 1 ลกู บาศกเ์ มตร พืนทกี น้ ถงั 1 ตารางเมตร ความสงู นาํ 1 เมตร มีความดนั ทีกน้ ถงั 9.80 กิโลนวิ ตนั /
ตร.ม. หนว่ ยของความดนั นาํ มกั จะใชห้ น่วยความสงู ของนาํ เช่น เมตรหรือฟตุ เป็นตน้ ดงั นนั ทกี น้ ถงั ในรูปที -1
(ก) มคี วามดนั 1 เมตรนาํ (9.80 กิโลนิวตนั /ตร.ม.) ความดนั แปรผนั ตามความลึกนาํ ดงั แสดงในรูปที -1 (ข)

1.0 ม. = H ผวิ นาํ

นาํ 1 ลบ.ม.

9.80 kN H

1.0 ตร.ม. 1.0 ม. กน้ ถงั

1.0 ม. แรงดนั ตามความลกึ (kN/m2) = 9.80*H (m)
แรงดนั . kN/m2 = นาํ สงู . ม.
แรงดนั นาํ ทกี น้ ถงั = 9.80 kN/m2
แรงดนั นาํ สงู . เมตร = 9.80 kN/m2

รูปที 4-1 ความสมั พนั ธร์ ะหว่างความดนั นาํ ในหน่วย กโิ ลนวิ ตนั / ตร.ม. (หรอื กิโลปาสคาล,

kPa) กบั หนว่ ยความสงู นาํ (เมตร)

69

การวดั ความดนั มมี าตรฐานทีนิยมใชท้ วั ไป คือ
1) ความดนั ศนู ยส์ ัมบรู ณ์ (Absolute Zero Pressure) เป็นสภาพไรค้ วามดนั อยา่ งสนิ เชงิ หรอื
เรียกวา่ สญุ ญากาศ (Vacuum) การบอกคา่ ความดนั เทียบจากมาตรฐานนี เรยี กวา่ ความดนั สมั บรู ณ์ (Absolute
Pressure) มคี า่ เป็นบวกเทา่ นนั ความดนั ในบรรยากาศปกติสามารถวดั ไดด้ ว้ ยบารอมิเตอรม์ คี ่า 101 กโิ ลนวิ ตนั
ต่อตารางเมตร ทีระดบั ทะเลปานกลาง เรยี กวา่ ความดนั 1 บรรยากาศ (1 atm)
2) ความดนั บรรยากาศเฉพาะพนื ที (Local Atmospheric Pressure) คา่ ความดนั ทีเทียบ
จากมาตรฐานนี เรยี กวา่ ความดนั มาตร (Gauge Pressure) มคี วามสมั พนั ธด์ งั นี

ความดนั สมั บูรณ์ = ความดนั บรรยากาศเฉพาะพืนที + ความดนั มาตร (4-1)

ดงั นนั หากความดนั มาตรอา่ นคา่ เป็นศนู ยแ์ สดงวา่ ความดนั สมั บรู ณม์ ีค่าเทา่ กบั ความดนั บรรยากาศ
เฉพาะพนื ที

มาตรวดั ความดนั ทงี า่ ยทสี ดุ เรยี กวา่ มานอมเิ ตอร์ (Manometer) เป็นหลอดแกว้ ทนี าํ ไปปักยงั จดุ ที
ตอ้ งการวดั ความดนั ดงั รูปที 4-2 (ก) Piezometer ซงึ เป็นมานอมิเตอรท์ ีงา่ ยทสี ดุ ทใี ชว้ ดั ความดนั ของนาํ ภายใน
ทอ่ แรงดนั โดยต่อเชือมกบั ท่อทางแนวดงิ คา่ ความดนั วดั จากจดุ ศนู ยก์ ลางทอ่ ถงึ ระดบั ผวิ นาํ ทีสงู ขึนมาภายใน
หลอด ความดนั ในหนว่ ยของความสงู นาํ นเี รยี กวา่ Pressure Head แต่การใช้ Piezometer มีขอ้ จาํ กดั เมอื
ความดนั มากขึนตอ้ งใชห้ ลอดยาวขึนจงึ ประยุกตโ์ ดยใชห้ ลอดตวั ยบู รรจขุ องเหลวทมี ีนาํ หนกั จาํ เพาะมากกวา่ นาํ
เช่น ปรอทซงึ มีนาํ หนกั 13.6 เทา่ ของนาํ หนกั นาํ ดงั นนั ความดนั 1 เมตรปรอท มคี ่า 13.6 x 9.8 = 133 กิโลนวิ
ตนั ต่อตารางเมตร เรยี กมาตรชนิดนีวา่ Mercury Manometer ดงั รูปที -2(ข) คา่ ความดนั สามารถอา่ นไดจ้ าก
คา่ ความแตกต่างของขดี แสดงระดบั ปรอทในหลอดรูปตวั ยู

PrHesHesaudre ปรอท
H

นาํ ในภาชนะปิด
ภายใตค้ วามดนั

(ก) Piezometer (ข) Mercury Manometer (ค) Bourdon Gauge

รูปที -2 เครืองมือวดั ความดนั แบบต่างๆ

70

มาตรวดั ความดนั ไดถ้ กู พฒั นาตอ่ มาเป็น Bourdon Gauge ดงั รูปที -2 (ค)โดยใชห้ ลอดโลหะกลวง
หนา้ ตดั วงรีซงึ ยดื หย่นุ ไดข้ ดเป็นวงโคง้ ทีปลายดา้ นหนงึ ปิดเชอื มตอ่ กบั กา้ นทีต่อกบั เข็มชี บนหนา้ ปัดวดั อีกดา้ น
ปลายเปิดจะต่อกบั ทอ่ ทีตอ้ งการวดั ความดนั เมือมีความดนั เพิมขนึ พืนทหี นา้ ตดั ของหลอดจะถดู ดนั จากวงรใี หม้ ี
รูปทรงเป็นวงกลมมากขึนทาํ ใหป้ ลายหลอดดา้ นเขม็ ชขี ยบั พรอ้ มกบั ดนั เข็มชใี หข้ ยบั ไปดว้ ย

4.2 ความสมั พันธข์ อง ความดัน อัตราการไหล และความดนั ในหนว่ ยความสูงของนํา

ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งอตั ราการไหล ความเรว็ และพืนทหี นา้ ตดั ของนาํ ภายในทอ่ (รูปที - ) สามารถ
คาํ นวณไดจ้ ากสมการตอ่ เนือง (Continuity Equation) ดงั นี

โดย Q Q = V1A1 = V2A2 (4-2)
V = อตั ราการไหล, ลกู บาศกเ์ มตรตอ่ วนิ าที
A = ความเร็วการไหล, เมตรตอ่ วินาที
= พืนทหี นา้ ตดั ของการไหล (หนา้ ตดั ภายในท่อ), ตารางเมตร

ความเรว็ นาํ ไม่เกิน . เมตร/วินาที เพือป้องกนั การกดั กรอ่ นภายในทอ่ และไม่นอ้ ยกวา่ . เมตร/
วินาที เพือไมใ่ หต้ ะกอนตกคา้ งในท่อ ความเรว็ เหมาะสม . – . เมตร/วินาที

รูปที - สมการต่อเนืองของอตั ราการไหลของเหลวภายในทอ่

พลงั งานความดนั รวม (Total Energy Head) ณ จดุ ตา่ งๆ ในทอ่ นาํ ทีมคี วามดนั คาํ นวณจากผลรวม
ของสมการพลงั งานในรูปตา่ งๆดงั นี

Total Energy = Elevation Head + Pressure Head + Velocity Head
E = Z + P + V2 (4-3)

โดย E  2g
Z
P = พลงั งานความดนั รวม, เมตร
V = ความสงู จากระดบั อา้ งองิ , เมตร
= ความดนั ภายในทอ่ , กิโลนวิ ตนั /ตร.ม.
 = ความเรว็ ของนาํ ในทอ่ , เมตร/วินาที

g = นาํ หนกั จาํ เพาะของนาํ , กิโลนิวตนั /ลบ.ม.
= ความเร่งจากแรงโนม้ ถว่ ง, เมตร/วินาที

71

รูปที - ความสมั พนั ธข์ องพลงั งานความดนั ของนาํ ทไี หลในทอ่ ความดนั ในรูปต่างๆ

จากรูปที -4 แสดงการไหลของนาํ ในท่อความดนั โดยตดิ ตงั หลอดวดั ความดนั Piezometer Tube
เพอื วดั ความดนั ภายในท่อ (Pressure Head) ณ จดุ ที 1 และ 2 ความดนั ภายในทอ่ มคี ่าเทา่ กบั ความสงู ของนาํ
ภายในหลอดวดั ความดนั พิจารณาแกนแนวดิงทางดา้ นซา้ ย ณ จดุ ที 1 ผลรวมของ Elevation Head (Z1) กบั

Pressure Head (P1/) เรียกว่า ความดนั ชลศาสตร์ (Hydraulic Head) สาํ หรบั Velocity Head (V12/2g)
คือพลงั งานจลยจ์ ากการไหลของนาํ ซึงเมอื รวมกบั Hydraulic Head เรยี กวา่ Total Energy (E1) เมอื พจิ ารณา
ณ จดุ ที 2 Total Energy มคี ่าลดลง (E1>E2) พลงั งานทีสญู เสีย ในหนว่ ยความสงู เรยี กวา่ Head Loss (hL) เกดิ
จากความเสยี ดทานของผนงั ท่อกบั นาํ เมอื เกดิ การไหลเรียกวา่ Major Loss หรือ Friction Head Loss และ
จากอปุ สรรคทีขดั ขวางการไหลตา่ งๆ เช่น ขอ้ ต่อ ขอ้ งอ วาลว์ เป็นตน้ เรียกว่า พลงั งานทีสญู เสยี หรอื ความดนั
สญู เสียยอ่ ย (Minor Loss)

เสน้ ทเี ชือมระหวา่ งระดบั Hydraulic Head จดุ ที 1 และ 2 เรยี กวา่ เสน้ ระดบั ชลศาสตร์ (Hydraulic
Grade Line หรือ Hydraulic Gradient) และเสน้ ทเี ชอื มระหว่างระดบั Total Energy จดุ ที 1 และ 2 เรยี กวา่
เสน้ ระดบั พลงั งาน (Energy Grade Line) ซงึ ลาดเอยี งลงตามทิศทางการไหลของนาํ แสดงถงึ พลงั งานทีลดลง
ยกเวน้ มพี ลงั งานทีเพมิ มาจากภายนอก เช่น พลงั งานจากเครืองสบู นาํ เป็นตน้ ความสมั พนั ธข์ องพลงั งานการ
ไหล ณ จดุ ตา่ งๆ แสดงไดด้ งั นี

E1 = E2 + hL

Z1 + P1 + V12 = Z2 + P2 + V22 + hL (4-4)

โดย Z  2g  2g
= ความสงู ระดบั อา้ งองิ , เมตร

72

P = ความดนั , กโิ ลนิวตนั ต่อตารางเมตร
V = ความเรว็ การไหล, เมตรต่อวนิ าที
hL = ความดนั ทสี ญู เสยี , เมตร
 = นาํ หนกั จาํ เพาะของนาํ = 9.80 กโิ ลนิวตนั ต่อลกู บาศกเ์ มตร
g = อตั ราเรง่ เนืองจากแรงโนม้ ถว่ งของโลก = 9.81 เมตร/วินาที2

ดงั นี ความดนั สญู เสียจากความเสยี ดทาน (Friction Head Loss) คาํ นวณโดยสมการ Darcy Weisbach

hL = f LV2 (4-5)
D 2g
โดย hL = ความดนั สญู เสียเนืองจากความเสยี ดทาน, เมตร

f = สมั ประสิทธิความฝืดท่อ

L = ความยาวทอ่ , เมตร

D = เสน้ ผา่ ศูนยก์ ลางของทอ่ , เมตร

V = ความเรว็ นาํ ในท่อ , เมตรต่อวินาที

g = 9.81 เมตร/วินาที2

สมั ประสทิ ธิความฝืดทอ่ (f) ขึนอยกู่ บั ความขรุขระผวิ ทอ่ (Roughness) ชนดิ ทอ่ และลกั ษณะการไหล
ของนาํ รูปที -5 แสดงการหาค่า f สาํ หรบั การไหลแบบปันป่วน (Turbulent Flow) เมอื ทราบขนาด
เสน้ ผ่าศูนยก์ ลางและคา่ ความขรขุ ระทอ่

ความดนั สญู เสียยอ่ ย (Minor Loss)มคี า่ นอ้ ยมากเมือเปรียบเทียบกบั Friction Loss สามารถคาํ นวณ
จากสมการดงั นี

HML = KV2/2g (4-6)

โดย HML = ความดนั สญู เสยี ยอ่ ย, เมตร
K = สมั ประสทิ ธิการสญู เสยี ความดนั
V = ความเรว็ การไหล, เมตรตอ่ วินาที
g = 9.81 เมตร/วินาที2

ค่าสมั ประสิทธิการสญู เสียความดนั แสดงในตาราง -1

73

รูปที - ความสมั พนั ธข์ องความขรุขระของท่อชนิดต่างๆกบั สมั ประสิทธิความฝืดของทอ่

ในการไหลแบบปันป่วน (ทมี า: Hammer, 1977)

74

ตาราง -1 คา่ สมั ประสิทธิการสญู เสยี ความดนั ย่อย

ชนดิ ของขอ้ ต่อหรือวาลว์ สมั ประสิทธิการสญู เสียพลงั งาน ความยาวสมมลู ต่อ

Tee(Run) K ขนาดเสน้ ผ่าศูนยก์ ลางท่อ
Tee(Branch) 0.60 20
90 Bend- 1.80 60

Short Radius 0.90 32
Medium Radius 0.75 27
Long Radius 0.60 20
45 Bend 0.42 15
Gate Valve (Open) 0.48 17
Swing Check Valve (Open) 3.7 135
Butterfly Valve (Open) 1.2 40
ทีมา: Hammer, 1977

ตวั อย่าง 4-1 คาํ นวณความดนั สญู เสียของนาํ ในทอ่ คอนกรีตผิวเรยี บ( = 0.001) เสน้ ผา่ ศนู ยก์ ลาง 500 มิลลเิ มตร
ยาว 1,000 เมตร อตั ราการไหล 0.2 ลกู บาศกเ์ มตรต่อวนิ าที

จากสมการ V = Q
A

= 0.2 ลบ.ม./วนิ าที = 1.02 ม./วนิ าที

(0.25 ม.)2

จากรูปที -5 เมอื d = 500 มม.  = 0.001 จะได้ f = 0.0175 แทนค่าลงในสมการ
hL = f LV2
D 2g
= 0.0175 x 1,000 ม. x ( 1.02 ม./วินาที)2 = 1.86 ม.
0.50 ม. x 2 x 9.81 ม./วนิ าที2

ตัวอย่าง 4-2 เครอื งสบู นาํ เขา้ ท่อเหล็กหลอ่ (Cast - Iron) สภาพใหม่ เสน้ ผ่าศนู ยก์ ลาง 250 มลิ ลิเมตร ยาว 50 เมตร

ประกอบดว้ ย ขอ้ โคง้ 90 รศั มีโคง้ ปานกลาง 4 ชดุ เกทวาลว์ 2 ชดุ และวาลว์ ปีกผเี สือ 1 ชดุ คาํ นวณ ความดนั
สญู เสียในท่อทีความเร็วการไหล 1.2 เมตรต่อวินาที

คาํ นวณความยาวท่อรวมกบั ความยาวสมมลู ของขอ้ ตอ่ และวาลว์ จากตารางที -1 ดงั นี
50 ม. + 0.25 ม. x (4 ชดุ x 27 ม. + 2 ชดุ x 17 ม. + 1 ชดุ x 40 ม.) = 95.5 ม.

75

จากรูปที -5 อ่านค่า f = 0.0195 แทนค่าลงในสมการ

hL = f LV2
D 2g

= 0.0195 x 95.5 ม. x ( 1.2 ม./วินาที)2 = 0.55 ม.
0.25 ม. x 2 x 9.81 ม./วนิ าที2

ตัวอย่าง 4-3 คาํ นวณ Head Loss ในเสน้ ท่อในรูปที -4 เมอื Z1 = 3 ม. , P1 = 200 กโิ ลนิวตนั /ตร.ม. , V1 = 1
ม./วินาที , Z2 = 8.5 ม. , P2 = 100 กิโลนิวตัน/ตร.ม. , V2 = 1 ม./วนิ าที

จากสมการ Z1 + P1 + V12 = Z2 + P2 + V22 + hL

 2g  2g
3 + 200 + (1)2 = 8.5 + 100 + (1)2 + hL

9.80 2x9.81 9.80 2x9.81
hL = 4.7 ม.
= 46.1 กโิ ลนิวตนั /ตร.ม.

4.3 การไหลในทอ่ ภายใตค้ วามดัน

การคาํ นวณการไหลของนาํ ในทอ่ ภายใตค้ วามดนั (Pressure Flow) โดยสมการ Hazen Williams ดงั นี

V = 0.849CR0.63S0.54 (4-7)
โดย V = ความเรว็ การไหล, เมตรตอ่ วนิ าที

C = สมั ประสทิ ธิการไหล (แสดงในตารางที -2)
R = รศั มชี ลศาสตร,์ เมตร

= A/P
A = พืนทหี นา้ ตดั การไหล, เมตร
P = ความยาวเสน้ ขอบเปียก, เมตร
S = ความลาดเทของเสน้ ระดบั ชลศาสตร,์ เมตร

การคาํ นวณอตั ราการไหลในทอ่ กลมแทนคา่ R เทา่ กับ D/4 ลงในสมการ Hazen Williams แทนคา่
ความเรว็ การไหลทีคาํ นวณไดล้ งในสมการความต่อเนืองของการไหล ไดส้ มการดงั นี

Q = 0.278CD2.63S0.54 (4-8)
โดย Q = อตั ราการไหล, ลกู บาศกเ์ มตรตอ่ วินาที

C = สมั ประสิทธิการไหล (แสดงในตารางที - )
D = เสน้ ผา่ ศูนยก์ ลางภายในทอ่ , เมตร
S = ความลาดเทของเสน้ ระดบั ชลศาสตร,์ เมตร

76