เนื้อหาวันที่ : 2010-11-04 12:05:31 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 8959 views

ระบบบำบัดกลิ่นด้วยกระบวนการทางชีวภาพ

ระบบบำบัดชีวภาพเป็นเทคโนโลยีสำหรับบำบัดสารประกอบอินทรีย์ที่ระเหยง่าย (VOC) หรือควบคุมกลิ่น ซึ่งปัจจุบันเป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขว้างเพราะราคาไม่สูงประสิทธิภาพและเป็นเทคโนโลยีที่ดีต่อสิ่งแวดล้อม

ธนกร ณ พัทลุง

.

.

การบำบัดสารประกอบอินทรีย์ที่ระเหยง่าย (VOC)/ก๊าซไข่เน่าโดยใช้ระบบบำบัดชีวภาพ

           ระบบบำบัดชีวภาพเป็นเทคโนโลยีสำหรับบำบัดสารประกอบอินทรีย์ที่ระเหยง่าย (VOC) หรือควบคุมกลิ่น ซึ่งปัจจุบันเป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขว้างเพราะราคาไม่สูงประสิทธิภาพและเป็นเทคโนโลยีที่ดีต่อสิ่งแวดล้อม

.

           Hydrogensulfide (ก๊าซไข่เน่า) คือกลิ่นเหม็นและเป็นก๊าซพิษที่เกิดจากการสะสมหมักหมมของน้ำเสีย และระบบบำบัดและระบบอื่น ๆ ในโรงงาน ซึ่งเมื่อลอยขึ้นสู่บรรยากาศจะเป็นพาหะ และถ้าสะสมในบริเวณที่มีขอบเขตจำกัดจะสามารถทำให้เสียชีวิตได้ ดังรูปที่ 1-5 เป็น Diagram แสดงการทำงานของระบบบำบัดทางชีวภาพ

.

รูปที่ 1

.

รูปที่ 2

.

รูปที่ 3

.

รูปที่ 4

.

รูปที่ 5

.

           ภายใต้สภาวะระบบแบบใช้อากาศนั่นมีสิ่งมีชีวิตหลายชนิดที่ทำปฎิกิริยา Oxidation เกิดกรดซัลฟูริก การเปลี่ยนรูปของก๊าซไข่เน่าไปเป็นกรดซัลฟูริกแยกออกจากอากาศการละลายกลิ่นเป็นปัญหา ความสามารถในการละลายของก๊าซไข่เน่ามีสูงและอัตราการเปลี่ยนรูปรวดเร็วดังนั้นระบบบำบัดชีวภาพคือกระบวนการที่มีประสิทธิภาพในการบำบัดก๊าซไข่เน่า

.

           เราใช้สิ่งมีชีวิตชนิด Autotrophic คือ Thiobacillus Thioparus ซึ่งจะเพาะไว้ด้วยถ่านกัมมันต์สำหรับสิ่งซึ่งเพาะด้วยถ่านกัมมันต์สำหรับระบบบำบัดชีวภาพเพื่อควบคุมปริมาณก๊าซไข่เน่าที่ปล่อยทิ้งปัจจัยผลกระทบของการดำเนินการประกอบด้วยระยะเวลา อุณหภูมิ ความเข้มข้นในอากาศเสียที่ไหลเข้าประสิทธิภาพในการแยก

.

และความสามารถที่ประเมินขอบข่ายความจำเป็นสำหรับการออกแบบกำจัดของระบบบำบัดชีวภาพเป็นหลักฐานโดยรูปจำลอง จากจำนวน 4 ห้องทดลองระบบบำบัดชีวภาพที่เหมือนกัน โดยทดลองต่อเนื่องโดยสิ่งที่เป็นตัวกลาง ได้แก่ ถ่านกัมมันต์, ใบไม้หมัก, โฟมโพลียูรีเทน และส่วนผสมระหว่างใบไม้หมักกับโฟมโพลียูรีเทนเป็นวัสดุตัวกลาง

.

           สารที่ทำให้เกิดกลิ่นรำคาญมักเป็นสารอินทรีย์ที่ระเหยง่าย กลิ่นที่เกิดจากกระบวนการอุตสาหกรรมแต่ละประเภทจะมีลักษณะเฉพาะแตกต่างกันไป การรับรู้กลิ่นและการตอบสนองของแต่ละบุคคลจะขึ้นอยู่กับความไวต่อการรับรู้กลิ่น

.

สารที่ทำให้เกิดกลิ่นนั้นมักเป็นประเภทสารประกอบอินทรีย์ที่ระเหยง่าย (Volatile Organic Compounds) ที่ใช้ในอุตสาหกรรม ตัวอย่างของอุตสาหกรรมที่มักจะทำให้เกิดมีกลิ่นได้แก่ โรงงานอุตสาหกรรมพลาสติก โรงงานแก้ว โรงงานปลาป่น โรงงานฟอกหนังโรงงานพ่นสีรถยนต์ โรงงานผลิตเคมีภัณฑ์ ต่าง ๆ

.

           ระบบบำบัดกลิ่นด้วยกระบวนการทางชีวภาพ (Fixed Bed Biofiltration) เป็นระบบที่มีการใช้กันแพร่หลายในประเทศญี่ปุ่น ยุโรป สหรัฐอเมริกา โดยใช้การบำบัดสารอินทรีย์ในอากาศด้วยกระบวนการทางชีววิทยาโดยจุลินทรีย์ในสภาวะใช้ออกซิเจน ซึ่งจะได้เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ เกลือแร่ และตัวจุลินทรีย์                                  

.

กระบวนการนี้ใช้ได้ดีกับสารอินทรีย์ที่มีความเข้มข้นต่ำ ๆ และอุณหภูมิไม่สูงมาก (น้อยกว่า 40°C) เช่น กลิ่นจากโรงงานอาหาร โรงงานปลาป่น โรงบำบัดน้ำเสีย ระบบ มักมีขนาดใหญ่และใช้พื้นที่มาก แต่การดูแลระบบง่ายและไม่ต้องเสียค่าบำรุงรักษามาก

.

จึงเป็นวิธีที่เหมาะสมกับโรงงานในชนบทที่มีขนาดเล็กถึงปานกลางซึ่งจะช่วยลดปัญหาเดือดร้อนรำคาญได้เป็นอย่างดี แต่เนื่องจากวิธีบำบัดกลิ่นด้วยกระบวนการทางชีวภาพมีการใช้กันน้อยมากในประเทศไทยเพราะเป็นของใหม่ 

.

           ระบบบำบัด ตัวกลางตามสูตร กากมะพร้าว (ขนาด 1 นิ้ว) 15 ส่วน ปุ๋ยคอก 4 ส่วน กากตะกอนน้ำเสีย 1 ส่วน โดยปริมาตร และน้ำให้ได้ความชื้นประมาณ 20% ของน้ำหนักรวม

.
หลักการออกแบบ

           ระบบบำบัดกลิ่นแบบชีวภาพ เป็นระบบที่อาศัยจุลินทรีย์ในการย่อยสลายสารปนเปื้อน หรือสารมลพิษในอากาศให้กลายเป็นสารที่มีโมเลกุลขนาดเล็กลงและไม่ก่อให้เกิดอันตราย 

.

           ตัวระบบจะประกอบด้วย ตัวกลางที่มีรูพรุนหรือช่องให้อากาศไหลผ่านได้ดี สามารถใช้วัสดุจากธรรมชาติ เช่น เปลือกไม้ กากมะพร้าว หรือวัสดุสังเคราะห์ เช่น พลาสติก ซึ่งต้องมีการให้แร่ธาตุหรือสารอาหารเพื่อให้จุลินทรีย์เติบโตได้ เมื่อผ่านอากาศที่มีสารปนเปื้อนเข้าสู่ระบบจุลินทรีย์ที่เกาะบนตัวกลาง จะทำหน้าที่ย่อยสลายสารปนเปื้อนให้กลายเป็นสารประกอบขนาดเล็ก ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ เป็นต้น 

.

           สารปนเปื้อนที่จุลินทรีย์สามารถย่อยสลายได้ ตัวอย่างเช่น แอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ อัลดีไฮด์ ฟีนอล โทลูอีน เป็นต้น

.

ข้อมูลที่ต้องพิจารณาในการออกแบบระบบตัวกรองชีวภาพ มีดังนี้ 

           ชั้นตัวกลาง ทำหน้าที่ให้น้ำ อาหาร และเป็นผิวของการแลกเปลี่ยนสารเคมีในอากาศกับน้ำ และรองรับของเสียที่เกิดจากแบคทีเรียอีกด้วย ดังนั้นการเลือกวัสดุที่นำมาทำชั้นตัวกลาง จึงสำคัญมาก โดยทั่วไปที่ใช้กันคือ 
           • ดิน 
           • ปุ๋ยหมัก (Compost) 
           • เปลือกไม้ กากมะพร้าว 
           • ถ่านพีท (Peat) คือ ถ่านไม้โบราณที่ยังไม่เป็นถ่านหิน 
           • ผงคาร์บอน 
           • ส่วนผสมของวัสดุต่าง ๆ ข้างบน 

.

           คุณสมบัติที่ต้องพิจารณา คือ อัตราส่วนระหว่าง คาร์บอนกับไนโตรเจน (C/N Ratio) ที่เหมาะสมกับแบคทีเรียและความสามารถในการดูดซับน้ำ ควรอยู่ระหว่าง 40-60 % โดยน้ำหนัก มีรูพรุนเพื่อให้มีความดันลดน้อย และมีกระบวนการควบคุมความเป็นกรดด่าง (pH) ไม่ให้เปลี่ยนแปลงรวดเร็วเกินไป 

.

           อุณหภูมิ เป็นปัจจัยสำคัญมากในระบบแบบนี้ ควรรักษาอุณหภูมิและความชื้นของชั้นตัวกลางซึ่งมีชั้นบาง ๆ  (Biofilm) เคลือบบนผิวตัวกลาง ใช้เป็นที่แลกเปลี่ยนอากาศให้ละลายในน้ำ ให้กลิ่นที่เป็นอาหารแก่แบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ คงชีวิตและเจริญเติบโตได้ 

.

           C/N Ratio ควรอยู่ระหว่าง 1:20 ถึง 1:50 สำหรับแบคทีเรียทั่วไป (โดยส่งให้ส่วนราชการที่เกี่ยวข้องกับการเกษตรตรวจสอบได้) 

.

           น้ำ เนื่องจากน้ำจะอยู่ด้านนอกของวัสดุ ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนสารที่อยู่ในอากาศให้เข้ามาในชั้นตัวกลาง การควบคุมให้ความชื้นอยู่ในระดับ 40-60 % เป็นเรื่องยากเพราะอากาศจะพาความชื้นออกไปตลอดเวลา และหากใช้วิธีการเติมน้ำโดยตรงก็จะทำให้ความชื้นขึ้นสูงในทันที และประสิทธิภาพก็จะเปลี่ยนแปลงไป ดังนั้น การออกแบบจึงมักเผื่อให้ระบบมีขนาดใหญ่กว่าที่ต้องการ เพราะต้องเผื่อว่าในบางจุดความชื้นอาจไม่ได้ตามที่ต้องการ 

.

วิธีการแก้ไขตรงนี้ มักเปลี่ยนจากระบบที่เคยเปิดสู่อากาศ เป็นระบบปิดแบบถังแนวตั้ง (Closed System) ซึ่งควบคุมความชื้นได้ง่ายกว่า 

.

           แบคทีเรีย มักจะเกิดขึ้นและเจริญเติบโตขึ้นจากที่เราให้กากตะกอนน้ำเสีย หรือแบคทีเรียชุดตั้งต้น น้ำเสียมีแบคทีเรียมากมายและจะมีบางชนิดที่ชอบสารที่มีกลิ่น โดยเฉพาะหากก๊าซที่มีกลิ่นมีหลายชนิด แบคทีเรียที่เจริญเติบโตก็จะมีได้หลายชนิดเช่นกัน

.

แต่หากก๊าซที่มีกลิ่นมีเพียงชนิดเดียว เช่น แอมโมเนีย ก็อาจใช้แบคทีเรียที่ชอบเพียงอย่างเดียวเท่านั้น โดยการเพาะเลี้ยงเชื้อไว้ เมื่อมีการเปลี่ยนชั้นตัวกลาง เมื่อใดก็สามารถให้แบคทีเรียได้ทันที ไม่ต้องรอให้เชื้อเจริญเติบโตเอง ซึ่งใช้เวลาหลายวัน

.

สิ่งที่สำคัญในการออกแบบ คือ

• Gas Load ซึ่งหมายถึงอัตราการไหลหรือปริมาณก๊าซที่เข้าระบบ
• และมีความสัมพันธ์กับเวลาที่ก๊าซอยู่ในระบบ (Retention Time)
• โดยปัจจัยก็คือการแพร่และการดูดซึมของก๊าซเข้าไปในชั้นตัวกลาง และปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในนั้น (Henry's Law และ Enzymatic Capacity ของน้ำและแบคทีเรียตามลำดับ)

.

เอกสารอ้างอิง

1) Treatment of volatile organic compounds using biological method Jae Hong Lim, Thesis of Master (1999), POSTECH, KOREA
2) Treatment of hydrogen sulfide using biofilter systems Jeong-Jin Park, Thesis of Master (2001), POSTECH, KOREA
3) กรมควบคุมมลพิษ กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม&สถาบันวิจัยสภาพแวดล้อม จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด