ระบบบำบัดน้ำเสียแบบ Rotating Biological Contactor RBC ระบบจานหมุนชีวภาพ

ระบบจานหมุนชีวภาพ (Rotating Biological Contactor หรือ RBC)
เป็นหนึ่งในกระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบชีวภาพที่ใช้หลักการ ฟิล์มชีวภาพ (Biofilm) ซึ่งแบคทีเรียที่เกาะอยู่บนพื้นผิวของจานหมุนจะช่วยย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสีย

 หลักการทำงานของระบบจานหมุนชีวภาพ

1. โครงสร้างของระบบ

   • ประกอบด้วยจานพลาสติกขนาดใหญ่ (มักมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2-3 เมตร) วางเรียงต่อกันบนเพลาแนวนอน

   • จานถูกติดตั้งอยู่ในรางน้ำเสีย (ถัง) และหมุนด้วยมอเตอร์ด้วยความเร็วต่ำ (ประมาณ 1-2 รอบต่อนาที)

   • จานจะแช่อยู่ในน้ำเสียประมาณ 40% ของพื้นที่จาน ส่วนอีก 60% อยู่เหนือน้ำ

2. กระบวนการบำบัด

   • เมื่อจานหมุน แบคทีเรียที่เกาะบนพื้นผิวจานจะสัมผัสกับน้ำเสียที่มีสารอินทรีย์

   • จานหมุนพาแบคทีเรียขึ้นสู่อากาศเพื่อให้รับออกซิเจน จากนั้นหมุนลงไปในน้ำเสียอีกครั้ง

   • แบคทีเรียจะย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสีย โดยเปลี่ยนเป็นก๊าซ CO₂, เซลล์ใหม่, และน้ำ

   • สิ่งมีชีวิตอื่น เช่น โปรโตซัว อาจเติบโตร่วมในระบบ ช่วยลดแบคทีเรียส่วนเกิน

ขั้นตอนการออกแบบระบบจานหมุนชีวภาพ

1. วิเคราะห์คุณภาพน้ำเสีย

• BOD, COD, SS, pH, อุณหภูมิ, Q (อัตราการไหลของน้ำเสีย)

• เช่น:

  • BOD เข้า: 250 mg/L

  • BOD ออก (เป้าหมาย): < 20 mg/L

  • Q: 100 ลบ.ม./วัน

2. กำหนดค่าพารามิเตอร์การออกแบบ

• อัตราการกำจัด BOD ต่อพื้นที่จาน (Surface Loading Rate)

  • ค่าออกแบบทั่วไป: 10–25 g BOD/m²/day (ขึ้นกับจำนวนขั้นตอน)

• เวลาในการพัก (Hydraulic Retention Time, HRT)

  • โดยทั่วไป: 2–8 ชั่วโมง

• จำนวนขั้น (Stages)

  • แบ่งเป็นหลายขั้นเพื่อควบคุมการเจริญของจุลินทรีย์และการใช้ O₂

  • ปกติใช้ 4–6 ขั้น

3. คำนวณพื้นที่ผิวจานที่ต้องใช้

$$\text{พื้นที่จานที่ต้องใช้} = \frac{\text{โหลด BOD ทั้งหมด}}{\text{โหลดที่จุลินทรีย์กำจัดได้ (g/m}^2\text{/day)}}$$

เช่น:

• โหลด BOD = 100 m³/day × 250 mg/L = 25,000 g/day

• ใช้อัตราการกำจัด = 15 g/m²/day

$$A = \frac{25,000}{15} = 1,667 \, m^2$$

4. ออกแบบจานหมุน

• ขนาดจาน: เส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เมตร, หนา 5 มม.

• พื้นที่ผิวจาน = π × D × ความหนา × จำนวนจาน

  • คิดแบบแนวตั้งมีซ้อนกันหลายแผ่น (ใช้ค่าที่ผู้ผลิตระบุ)

• หาจำนวนชุดจาน (Modules) ที่ต้องใช้จากพื้นที่รวมที่ต้องการ

ตัวอย่างการออกแบบ

กำหนด

• Q = 100 m³/day

• BOD เข้า = 250 mg/L

• BOD ออกต้องการ ≤ 20 mg/L

• กำจัด BOD 90% → ต้องกำจัด 225 mg/L

• Surface loading = 15 g/m²/day

คำนวณ

1. โหลด BOD

   $$100 \times 250 = 25,000 \text{ g/day}$$

2. พื้นที่จานที่ต้องการ

   $$A = \frac{25,000}{15} = 1,667 \, m²$$

3. ชุดจาน

   • ถ้าชุดจาน 1 ชุด มีพื้นที่ผิวรวม = 250 m²

   • จำนวนชุดจานที่ต้องใช้ = 1,667 / 250 = 6.7 → ปัดเป็น 7 ชุด

4. จัดขั้น (Stages)

   • 7 ชุด แบ่งเป็น 4 ขั้น ขั้นละประมาณ 1-2 ชุด

✅ ข้อดีของระบบ RBC

• ใช้พลังงานต่ำกว่าระบบ Activated Sludge

• ดูแลรักษาง่าย

• ไม่ต้องเติมอากาศด้วย Blower

• มีเสถียรภาพในการทำงาน

⚠️ ข้อจำกัด

• ต้องการพื้นที่ติดตั้งพอสมควร

• ราคาสูงกว่าบางระบบในขั้นเริ่มต้น

• ไม่เหมาะกับน้ำเสียที่มีไขมันสูง หรือโลหะหนัก