Upload
kat-env
View
1.372
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
สรุป w/w Design สกัดเดือน
ขั้นตอนการวิเคราะห์และการเลือก
1.กระบวนการ
องค์ประกอบของน ้ าเสียจะถูกก าจดัออกโดย 3 วธีิ คือ กระบวนการทางกายภาพ เคมแีละทางชีวภาพ
1.1 การด าเนินการทางกายภาพ
กระบวนการทางกายภาพมลีกัษณะเดน่คือใชแ้รงทางฟิสิกส์เป็นหลกั แรงลอยตวั
ใชแ้ยก ของแข็งออกจากน ้ า ไมส่ามารถก าจดัมลสารท่ีละลายในน ้ าไดห้มด เน่ืองจาก ไมส่ามารถก าจดัสารท่ีละลายน ้ าได ้
ตวัอยา่งเชน่ screening, mixing, sedimentation, gas transfer, flotation, flocculation, filtration ,adsorption
1.2 การด าเนินการเคมี
การก าจดัสารปนเป้ือนหรือการเปล่ียนรูปของเสียโดยมีสารใหมเ่กดิข้ึน เน่ืองจากการเติมของสารเคมหีรือปฏิกริิยาทางเคม ี
เร็ว ราคาแพง(คา่สารเคม ี คา่ดูแลรักษาระบบ)
E.g. neutralization, oxidation, reduction, coagulation*, precipitation, disinfection
1.3 การด าเนินการทางชีวภาพ
องค์ประกอบของสารอินทรีย์และสารอาหารถูกก าจัดโดยกิจกรรมทางชีวภาพ
ใชเ้วลานาน ราคาถูก ตอนเร่ิมตน้ยากนิดนึง ตอ้งเป็นสารท่ียอ่ยได ้ ประหยดัไมต่อ้งเติมสารเคม ี ดูขอ้ก าหนดตา่งๆให้เหมาะสมเชน่ DO
เชน่ carbonaceous organic, matter removal, nitrfication, denitrfication
2. ระดับการบ าบัด
ระดบั เป้าหมายในการบ าบดั 0 เศษผา้, ไม ้ ช ั้นกรวดไขมนั ตะกอนตา่งๆท่ีอาจท าให้เกดิปัญหาการบ ารุงรักษา
หรือการด าเนินงาน 1 ก าจดัสารแขวนลอยและสารอินทรีย์บางสว่น SS 1 ไมค่อ่ยเจอ [เพิ่ม] สารแขวนลอยและสารอินทรีย์
(โดยการเติมสารเคมหีรือf iltration) 2 ยอ่ยสลายสารอินทรีย์ สารแขวนลอย (รวมถึงฆา่เชื้อโรค) SBOD SCOD 2 ยอ่ยสลายสารอินทรีย์และสารแขวนลอย สารอาหาร (N, P หรือทั้งสอง) 3ไมค่อ่ยเจอ ก าจดัสารแขวนลอยท่ีเหลือ (หลงัจากบ าบดัขั้น 2 ) โดยปกติใชก้ารกรอง
เมด็สารอาหาร (รวมถึงการฆา่เชื้อโรค) บ าบดัเพื่อเอาน ้ ามาใชต้อ่ 3ไมค่อ่ยเจอ ส าหรับก าจดัสารท่ีเหลือ (ส าหรับน ้ าการประยุกต์น ามาใชใ้หม)่
3. ถังปฏิกรณ์ มทีั้งหมด 6 แบบ
3.1 ถังปฏกิรณ์แบบกะ (ทลีะเท)
ท างานป็นรอบๆ (อตัราน ้ าเขา้ บ าบดั ปลอ่ยออก ท าซ ้า)
ไมม่นี ้ าเขา้ ออก ระหวา่งการท างาน (ไมม่fีlowเขา้-ออก ท าเป็นถงัๆไป)
กวนสมบูรณ์
/ ขอ้เสีย มนี ้ าสว่นหน่ึงเขา้มาและออกเลย
3.2 ถังปฏกิรณ์แบบกวนสมบูรณ์ นิยมใช ้
กวนสมบูรณ์เกดิข้ึนทนัที และอยา่งสม า่เสมอ ทัว่ปฏิกรณ์ตั้งแตอ่นุภาคของเหลว(น ้ า)เขา้
สามารถท าไดถ้า้ของเหลวเขา้ ออกเป็นสม า่เสมอและตอ่เน่ือง Q in = Q out (เขา้ออกตอ่เน่ือง)
/ ขอ้เสีย ตอ้งควบคมุน ้ าเขา้ ให้เทา่กบัน ้ าออก
3.3 ถังปฏกิรณ์แบบ Plug Flow
น ้ าไหลผา่นเคร่ืองปฏิกรณ์ w / o การผสมยาว
FIFO น ้ าเขา้กอ่นออกกอ่น แกปั้ญหาสองถงัท่ีแลว้
น ้ าทุกสว่นใชเ้วลาบ าบดัจนครบ HRT
ความยาวสูงความกวา้งอัตราส่วน
/ ขอ้เสีย มปัีญหาตรงการกวนผสมไมท่ัว่ถึง
3.4 Completely-mix reactors in series ถงัปฏกิรณ์แบบกวนสมบูรณ์ต่อแบบอนุกรม
*ใชเ้ร่ืองสมการตอนทา้ยบทตอ่
ผสมระหวา่ง 3.2 กบั 3.3 เอา CSTR มาตอ่เป็นอนุกรม
ถา้ n = 1 แลว้ การกวนผสมสมบูรณ์เหนือกวา่
ถา้ n = ∞ แลว้ Plug flow เหนือกวา่
3.5 Packed-bed reactor ถังกรองทราย
ในถงับรรจุไปดว้ย เชน่หิน ตะกรัน เซรามกิ พลาสติก มกีารไหลแบบคดเค้ียว
มทีั้งการไหลข้ึนหรือการไหลลง
มทีั้ง ให้อาหารอยา่งตอ่เน่ืองหรือไมส่ม า่เสมอ กไ็ด ้
มทีั้ง ขั้นตอนการจดัแบบเดียวหรือหลายแบบ
/ ขอ้เสีย ไมเ่หมาะกบัน ้ าเสียมากๆ ถา้Bio filmโดนflocสะสมจะกลายเป็นclogได ้ และลกัษณะของน ้ าเสียท่ีออกจะแปรปรวนได ้ เกดิจากม ี Bio Film หลุดออกมาท าให้ควบคุม SS ไดย้าก ควสบคมุดูแลยาก
ขอ้ดี ระบบ Bio film สามารถรับ shock load ไดดี้ เพราะม ีจ านวนจุลินทรีย์เนอะมากๆ T=V/Q
3.6 Fluidized-bed reactor
เหมอืนกบั Packed-bed reactor ในหลาย ๆดา้น
ยกเวน้ วสัดุบรรจุภณัฑ์ท่ีมีการขยายตัวสูงจากการไหลข้ึน
รูพรุนจะมกีารเปล่ียนแปลงโดยการควบคุมอัตราการไหลของของเหลว
การวิเคราะห์สมดุลมวล
หลักการสมดุลมวล
มวลไม ่ สร้าง ก ็ท าลาย (แมว้า่รูปรา่งจะสามารถเปล่ียนแปลงไป เชน่จากของเหลวเป็นกา๊ซ)
วธีิท่ีสะดวกในการก าหนดส่ิงท่ีเกดิข้ึนในการควบคุมปริมาณ เป็นฟังกช์นัของเวลา - f (t)
ควบคมุระดบัเสียงเป็นปริมาณท่ีเกิดข้ึนจริงซ่ึงการเปล่ียนแปลงท่ีเกดิข้ึน
ในกรณีสว่นใหญ ่ระบบปริมาตร(ปฏิกรณ์) = ปริมาณการควบคุม
การบ าบัดทางชีวภาพ
การสลายตัวทางชีวภาพ
มกีารเปล่ียนแปลงทางชีวภาพสารอินทรีย์ (BOD) เพื่อผลิตภณัฑ์ยอ่ยสลายและพลงังานจุลินทรีย์
เกดิข้ึนไดต้ามธรรมชาติ
เง่ือนไข
o สภาวะท่ีมอีากาศ – ม ีO2
o สภาวะท่ีไมม่ ี O2 ละลายในน ้ าให้ Nitrate (NO32- ) ถูกเปล่ียนเป็น N2 โดยแบคทีเรียจ าพวก
Nitrifying (Nitrosoonas Spp. และ Nirtobactor Spp.) o สภาวะท่ีไมม่อีากาศ – ใชส้ารอินทรีย์ ซ่ึงถา้ม ีO2 จะเป็นพิษตอ่สานอินทรีย์
การบ าบัดทางชีวภาพ
เกดิข้ึนเองไมต่อ้งใชส้ารตั้งตน้ ให้แบคทีเรียเจอเยอะๆ โดยให้ส่ิงท่ีแบคทีเรียตอ้งการ เชน่ อาหาร O2
มกีารชะลอตวัเมือ่เทียบกบัการบ าบัดทางเคม ี
คา่ใชจ้า่ยในการด าเนินงานท่ีถูกกวา่การบ าบัดทางเคม ี
บ าบดัไดแ้ค ่ BOD
มคีวามเส่ียงท่ีจะเจอพิษและเกดิภาวะ shock loads
ลักษณะของระบบบ าบัดน ้าเสีย
ระบบบ าบัดแบบจุลินทรีย์แขวนลอย
กระบวนการบ าบดัทางชีวภาพท่ีจุลินทรีย์ท่ีมหีน้าท่ีเปล่ียนแปลงสารอินทรีย์หรือองค์ประกอบอ่ืนๆ ใน
น ้ าเสียเป็นกา๊ซและเน้ือเย่ือเซลล์ มกีารบ ารุงรักษาในการระงับของเหลวภายใน
ระบบบ าบัดแบบจุลินทรีย์ยึดติดตัวกลาง
กระบวนการบ าบดัทางชีวภาพท่ีจุลินทรีย์ท่ีมหีน้าท่ีเปล่ียนแปลงสารอินทรีย์หรือองค์ประกอบอ่ืนๆ ใน
น ้ าเสียเป็นกา๊ซและเน้ือเย่ือเซลล์ท่ีแนบมากบัตวักลางเฉ่ือยเชน่ หิน ตะกรัน พลาสติก เซรามคิ
ระบบบ าบัดแบบจุลินทรีย์แขวนลอย
Activated Sludge Treatment
เป้าหมาย
ลดความเขม้ขน้ BOD ไดม้ากกวา่ 85%
สร้าง sludge ท่ีมคีณุสมบติัดี ตะกอนถูกอดัเป็น pack รีดตะกอนไดง้า่ย
ลดสารอาหารพวกโตรเจนฟอสฟอรัสและสารพิษอ่ืน ๆ (ถา้ม)ี
ค่ามาตรฐานน ้าทิง้ในโรงานอุตสาหกรรม
ค่ามาตรฐานน ้าทิง้ภายในอาคาร
แนวคิด
แปลงคา่ BOD ท่ีละลายน ้ าไดเ้ป็น CO2 และตกตะกอนได,้สามารถเอาตะกอนออกไดโ้ดยการตกตะกอน
(Sedimentation)
ควบคมุการยอ่ยสลายโดยใชส้ภาพท่ีเหมาะสมตอ่ระยะการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และระบบการ
จดัการส่ิงแวดลอ้ม
กระบวนการยอ่ยสลายจะเพิ่มข้ึนโดยเพิ่มความเข้มขน้ของตะกอนจุลินทรีย์ท่ีผา่นการรีไซเคิลในขณะท่ีออกซิเจนมปีริมาณท่ีเพียงพอ
นิยามศัพท์
Activated Sludge
มวลท่ีใชง้านจะถูกรวมเป็นกอ้น จุลินทรีย์ท่ีอยูใ่นรูปแบบท่ีจุลินทรีย์เจริญเติบโตและมกีารกวนผสมของอากาศ (biologic floc)
ค าพอ้ง: กากตะกอน, กากตะกอนชีวภาพ. กากตะกอนส ารอง, มวลแบคทีเรีย, จุลินทรีย์ , สารแขวนลอย, ของแข็ง
Hydraulic Retention Time (HRT)
เวลาท่ีน ้ าอยูใ่นระบบถงัปฏิกรณ์ = Vol./Q
Solid Retention Time (SRT) or Sludge Age
เวลาท่ีเซลล์อยูใ่นถงั (MCRT, θc)
เวลาเฉล่ียท่ีของแข็ง (ตะกอน) ท่ีใชภ้ายในเคร่ืองปฏิกรณ์ (หรืออายุเฉล่ียของจุลินทรีย์)
Conventional AST
MLVSS = Mixed Liquor Volatile Suspended Solids ในถงัเติมอากาศ Vat = ปริมาตรถงัเติมอากาศ Qw = อตัราการไหลน ้ าเสีย Xw = สารของแข็งแขวนลอยระเหยในน ้ าเสีย (VSS) concentration in WAS Qe = อตัราการไหลน ้ าขาออก Xe = สารของแข็งแขวนลอยระเหยในน ้ าขาออก (VSS) concentration
F/M Ratio อตัราสว่นระหวา่งอาหารตอ่ biomass
Q = อตัราการไหลน ้ าขาเขา้ S0 = BOD5 ในน ้ าขาเขา้ (after 1° clarifier) MLVSS = Mixed liquor volatile suspended solids concentration in aeration tank Vat = Volume of aeration tank
Volumetric BOD Loading (VBL)
Q = อตัราการไหลน ้ าขาเขา้ S0 = BOD5 ในน ้ าขาเขา้ (after 1° clarifier) Vat = Volume of aeration tank
Mixed Liquor Volatile Suspended Solids (MLVSS) ความเขม้ขน้ของชีวมวลท่ีใชง้าน
Mixed Liquor Suspended Solids (MLSS) ความเขม้ขน้ของชีวมวลท่ีใชง้าน + ของแข็งเฉ่ือย Return Activated Sludge (RAS) Recycle Ratio อตัราการไหล RAS ตอ่ น ้ าเสียขาเขา้ Qr/Q Waste Activated Sludge (WAS, Excess sludge) ชีวมวลท่ีไดรั้บมาจากกระบวนการยอ่ยสลายในเคร่ืองปฏิกรณ์และตอ้งมกีารเอาออกจากระบบ
กระบวนการก าหนดค่า【ทั่วไป AS 】
1. กวนผสมสมบูรณ์
- กวนถงัปฏิกรณ์สมบูรณ์ (CSTR)
- สามารถกวนน ้ าและสลดัจ์เพื่อให้เป็นเน้ือเดียวกนั น ้ าเสียท่ีเขา้มาถูกกวนผสมทนัที
- ทนตอ่การโหลดSlugมากๆและความเป็นพิษมากๆไมไ่ด ้
- BSOD ในถงั = BSOD น ้ าท้ิง
- ประสิทธิภาพไมสู่งเทา่ Plug flow
- น ้ าบางสว่นเขา้มาแลว้ออกเลย โดยท่ียงัไมไ่ดผ้า่นการบ าบัด บางสว่นบางการบ าบดัแลว้แตก่็ไมไ่ดอ้อกไป
2. Plug flow
CBOD
- ความตอ้งการออกซิเจนมากท่ีสุดกคื็อใน คร้ังแรก 20% ของถงัเน่ืองจากการเกดิออกซิเดชนัสารตั้งตน้ ตอ้งเติมออกซิเจนให้พอ เพราะ BOD+ Bio mass มาก ตอ้งการออกซิเจนชว่ยในการยอ่ยสลาย(กนิ)
- ความตอ้งการออกซิเจนไปตามส่วนท่ีเหลือของถงัเกดิจากการหายใจภายนอก
ความเขม้ขน้ของสารอาหารสูง➠DO จะลดเร็ว ➠ อนัตรายตอ่ประชากรจุลินทรีย์ ➠อาจจะเกดิจากการหมกั
หรือออกซิเดชนับางสว่น➠สารอินทรีย์ผลิตกรด ➠คา่ pH ลดลง
กระบวนการก าจัด N2
กระบวนการ nitrification
NH4 + (ammonium) NO2
- (nitrite) NO3 - (nitrate)
กระบวนการ denitrificationคือในสภาพไร้ออกซิเจน แบคทีเรียบางชนิดสามารถสร้างออกซิเจนไดเ้องจากไนเตรต และไดผ้ลผลิตเป็นกา๊ซไนโตรเจนกลบัคืนสู่บรรยากาศ
NO3 - (nitrate) NO2
- (nitrite) N2 O (nitrorousoxide) N2 (nitrogen)
Modified Ludzack-Ettinger
1. เป็นกระบวนการ preanoxic คือกระบวนการท่ีใชน้ ้ าเสียท่ีม ี NO3- อยูแ่ลว้
2. โดยทัว่ไปใชส้ าหรับ denitrification
3. ไนเตรทมากจะถูกผสมกบัสารละลายจาก aerobic tank และมกีารrecycle ไปยงั anoxic tank เพื่อเปล่ียน
ไนเตรทไปเป็น N2 gas
4. แตร่ะบบน้ียงัมไีนเตรทหลุดออกมาขา้งนอกบา้ง
Step feed
1. เป็นกระบวนการ preanoxic คือกระบวนการท่ีใชน้ ้ าเสียท่ีม ี NO3- อยูแ่ลว้
2. มกีาร feed น ้ าเสียเขา้สภาวะ anoxic เป็นชว่งๆดงัรูป ท าแบบน้ีเพื่อก าจดั N2
3. สามารใชถ้งัท่ีเป็น Plug Flow ได ้
anoxic aerobic aerobic aerobic aerobic anoxic anoxic anoxic
Feed
Return AS
SBR
1. เป็นกระบวนการ preanoxic คือกระบวนการท่ีใชน้ ้ าเสียท่ีม ี NO3- อยูแ่ลว้
2. เป็นกระบวนการท่ีท างานเป็บกะ โดยประกอบไปดว้ย4ขั้นตอนคือ Fill, React, Settle และ Decent
ก าจดั P เกดิ NO3- ก าจดั N2 ท้ิงไวใ้นตกตะกอน
Single Sludge
เป็นกระบวนการPostanoxic
ปัญหาคือ
1. นานวา่จะเกดิปฎิกริิยา Nitrification
2. N2 ท่ีเกดิจะละลายในน ้ ารวมกบัอากาศกลายเป็นฟองเล็กๆไปจับกบัFloc ท าให้ไมต่กตะกอน
3. ถงั aerobic มขีนาดใหญท่ าให้ใชเ้วลานานและใช ้Substrate หมดซ่ึงจะไปกระทบในกระบวนการ
Denitrification เมือ่ไมม่ ี Substrate จะท าให้การท างานไดไ้มดี่ ไมเ่ร็ว
Berdenpho 4 ขั้นตอน
1. ม ีการใช2้กระบวนการผสมกนั คือ Preanoxic กบั Postanoxic
2. มกีารก าจดัฟอสฟอรัสเกิดข้ึน โดย ฟอสฟอรัสจะถูกก าจดัในถงั Anaerobic
anaerobic aerobic anoxic settle
Oxidation ditch
1. ท าการเพิ่มความยาวของคลองวนเวียนเพื่อท าให้เกดิ anoxic กอ่น aerobic zone
2. BOD จะถูกก าจดัใน aerobic zone
3. ซ่ึงใน anoxic zone NO3- จะถูกแบคทีเรีย endogenous เอาไปใชง้าน
การก าจัด ฟอสฟอรัส
กระบวนการเบ้ืองตน้ในการก าจดัฟอสฟอรัสคือ ตอ้งม ีAnaerobic tank และ Aerobic tank โดยในการก าจดั
ฟอสฟอรัสจะใชจุ้ลินทรีย์กลุม่ PAO มาชว่ยในการก าจดัโดย เมือ่ตวัมนัอยูใ่น Anaerobic tank มนัจะท าการคาย
P ออกมากนิจะท าให้ P ใน Anaerobic tank มสูีง และเมือ่ตวัมนัถูกยา้ยมาใน Aerobic tank มนัจะท าการดูด P เขา้สูร่า่งกายในปริมาณมากกวา่ท่ีมนัคายออกมา 1-2 เทา่ของท่ีคาย
Phoredox จะใชก้บัน ้ าเสียท่ีมปีริมาณ NO3- น้อยๆ ก าจดัแต ่ ฟอสฟอรัส อยา่งเดียว
A2O เป็นการประยุกต์ Phoredox ซ่ึงในกระบวนการน้ีจะมทีั้ง Anaerobic tank, Anoxic tank และ Aerobic
tank มกีารก าจดั ฟอสฟอรัสและไนโตเจน
Benderpho 5 ขั้นตอน
กคื็อการน า 4 ขั้นตอนมาดดัแปลง โดยท าการ return aerobic tank ไป anoxic tank เพื่อก าจดั ไนเตรท
ซ่ึงกระบวนการน้ีมกีารก าจัด ฟอสฟอรัสเกดิข้ึนดว้ย
ไมม่ ีNO3- เลย
UCT
จะมกีาร return ปลายๆถงั anoxic เพราะ ไนเตรทเร่ิมหมด
ไมม่ ีNO3- เลย