ระบบบำบัดน้ำเสียแบบ AS Activated Sludge ตะกอนเร่ง

ระบบตะกอนเร่ง (Activated Sludge System) เป็นระบบบำบัดน้ำเสียแบบ ใช้อากาศ (Aerobic) ที่ได้รับความนิยมอย่างมากทั้งในระดับชุมชนและโรงงานอุตสาหกรรม เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดสารอินทรีย์ในน้ำเสีย

ระบบบำบัดน้ำเสียแบบตะกอนเร่ง (Activated Sludge System)

1. หลักการทำงานโดยรวม

ระบบตะกอนเร่งเป็นระบบที่ใช้จุลินทรีย์ชนิดใช้ออกซิเจน (Aerobic Microorganisms) ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ที่อยู่ในน้ำเสีย โดยมีการเติมอากาศอย่างต่อเนื่องในถังเติมอากาศ (Aeration Tank) เพื่อให้ออกซิเจนเพียงพอกับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ หลังจากนั้นน้ำเสียจะถูกส่งไปยังถังตกตะกอน (Secondary Clarifier) เพื่อแยกตะกอนจุลินทรีย์ออกจากน้ำใส

2. กระบวนการทำงาน

1. ถังเติมอากาศ (Aeration Tank)

   • รับน้ำเสียดิบที่ผ่านการกรองหยาบและกรองทราย

   • เติมอากาศโดยใช้ blower + diffuser หรือ surface aerator

   • จุลินทรีย์จะจับกลุ่มกันเป็นตะกอนขนาดเล็ก (floc) และย่อยสลายสารอินทรีย์

2. ถังตกตะกอนรอง (Secondary Clarifier)

   • แยกน้ำใสกับตะกอนจุลินทรีย์

   • น้ำใสลอยขึ้นด้านบน → ปล่อยทิ้ง หรือส่งไปกรอง / ฆ่าเชื้อต่อ

   • ตะกอนจุลินทรีย์ที่ตกลงด้านล่างบางส่วนจะถูกสูบกลับ (Return Activated Sludge: RAS)

   • ส่วนเกิน (Waste Activated Sludge: WAS) จะถูกส่งไปบำบัดต่อ (เช่น sludge thickener → digester)

3. ระบบควบคุม (Control System)

   • DO (Dissolved Oxygen) ควบคุมการเติมอากาศ

   • MLSS และ F/M ควบคุมปริมาณตะกอนและจุลินทรีย์ในระบบ

   • pH, BOD, COD, TSS ใช้ในการวิเคราะห์คุณภาพน้ำ

3. แนวทางการออกแบบระบบ Activated Sludge

ข้อมูลพื้นฐานที่ต้องใช้

• ปริมาณน้ำเสีย (Q) เช่น 500 m³/day

• ค่า BOD เข้า (BOD₅ in) เช่น 300 mg/L

• ค่า BOD ออก (BOD₅ out) เช่น ≤ 20 mg/L

• อุณหภูมิ, DO, pH, ค่าการไหล

A. ค่าพารามิเตอร์มาตรฐาน

B. ตัวอย่างการคำนวณออกแบบ (เบื้องต้น)

โจทย์: น้ำเสีย 500 ลบ.ม./วัน, BOD = 300 mg/L, ต้องการลดเหลือ ≤ 20 mg/L

1. BOD Load (kg/day)

   $$500\, \text{m}^3/\text{day} \times 300\, \text{mg/L} = 150\, \text{kg BOD/day}$$

2. กำหนด F/M = 0.3

   $$\text{MLVSS} = \frac{150}{0.3} = 500\, \text{kg VSS}$$

3. ถังเติมอากาศ
   สมมติ MLSS = 3,000 mg/L → V = MLVSS / MLSS

   $$V = \frac{500,000\, \text{g}}{3,000\, \text{mg/L}} = 167\, \text{m}^3$$

4. ถังตกตะกอนรอง
   พื้นที่ผิว = Q / Overflow Rate
   สมมติ OR = 30 m³/m²·day

   $$A = \frac{500}{30} = 16.7\, \text{m}^2 \Rightarrow D = 2.5\, \text{m} \Rightarrow V = 41.75\, \text{m}^3$$

️ 4. อุปกรณ์หลักในระบบ

• Blower + Diffuser หรือ Surface Aerator

• ปั๊ม RAS และ WAS

• DO Sensor, Flow meter

• ถังบำบัด: Aeration Tank, Clarifier

• ตู้ควบคุมไฟฟ้า

• ถังเก็บตะกอน / ถังหมัก (Sludge Treatment)

• ท่อระบายน้ำ, ท่อลม, ท่อส่งตะกอน

5. แบบแปลนระบบ (ภาพจำลอง)

flowchart LR
    A[น้ำเสียจากโรงงาน] --> B[ตะแกรงหยาบ/บ่อดักไขมัน]
    B --> C[ถังเติมอากาศ (Aeration Tank)]
    C --> D[ถังตกตะกอน (Clarifier)]
    D --> E[น้ำใส → ปล่อยออก]
    D --> F[Return Activated Sludge (RAS)]
    D --> G[Sludge to Disposal (WAS)]

✅ ข้อดีของระบบ AS

• ประสิทธิภาพสูง (BOD, COD, SS ต่ำมาก)

• เหมาะกับโรงงาน, อาคารขนาดกลางถึงใหญ่

• ควบคุมคุณภาพน้ำได้แม่นยำ

❌ ข้อจำกัด

• ใช้พลังงานสูง (ระบบเติมอากาศ)

• ต้องมีผู้ดูแลระบบอย่างใกล้ชิด

• มีตะกอนส่วนเกินที่ต้องจัดการ