การบำบัดน้ำเสีย และ กระบวนการบำบัดน้ำเสีย

1. การบำบัดน้ำเสีย 

นิยามของน้ำเสีย 

น้ำเสีย คือ น้ำที่มีสิ่งสกปรกเจือปนหรือปนเปื้อนอยู่ในน้ำนั้นๆ ถือว่าเป็นน้ำเสีย 

น้ำเสียทำไมต้องทำการบำบัดให้เป็นน้ำดีก่อนปล่อยทิ้งออกสู่สาธารณะ  น้ำเสียถ้าไม่มีการบำบัดก่อนปล่อยทิ้งจะสร้างปัญหาทั้งมลพิษและมลภาวะ สร้างความเสียหายให้กับระบบนิเวศน์ สิ่งมีชีวิตต่างๆในน้ำเสียทั้งพืชและสัตว์อาจตายได้ทั้งหมด เพราะน้ำเน่าเสียมากๆจะไม่มีออกซิเจนละลายอยู่ในน้ำเสียนั้นๆ สิ่งมีชีวิตในน้ำส่วนใหญ่ต้องใช้ออกซิเจนในการดำรงชีพ 

การบำบัดน้ำเสียคืออะไร?

การบำบัดน้ำเสีย คือ การกำจัดของเสียต่างๆหรือแยกสิ่งที่เจือปนหรือสิ่งที่ปนเปื้อนที่อยู่ในน้ำเสียนั้นๆออกจากน้ำเสีย ซึ่งมีทั้งสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ ทั้งมีขนาดเล็กๆจนไปถึงขนาดใหญ่ การบำบัดน้ำเสียให้เป็นน้ำดี มีตั้งแต่กระบวนการตกตะกอนของเสียต่างๆออกจากน้ำเสีย  การกรองหยาบ การกรองละเอียด การแยกสารด้วยวิธีทางไฟฟ้าและเคมี เป็นต้น ซึ่งมีทั้งการบำบัดแบบทางกายภาพ ทางเคมี ทางชีวภาพหรือ การบำบัดน้ำเสียแบบผสมผสานหลายส่วน ( แบบบูรณาการหลายส่วนหรือหลายๆวิธีการ ) การบำบัดน้ำเสียที่สมบูรณ์แบบและมีประสิทธิภาพมากที่สุดก็คือ มีของเสียเหลือน้อยที่สุด หรือของเสียเป็นศูนย์ได้ยิ่งเป็นการดี ซึ่งถ้าปฏิกิริยาการย่อยสลายเกิดขึ้นในรอบเดียวหรือครั้งเดียวจะค่อนข้างเป็นไปได้ยาก เพราะจะมีของเสียบางส่วนที่จุลินทรีย์ย่อยสลายยังไม่หมด ซึ่งเรียกกันว่า ตะกอนส่วนเกิน ( Excess  Sludge ) ต้องนำส่วนนี้มาทำการบำบัดหรือย่อยสลายซ้ำอีกจนสุดท้ายของเสียต่างๆทั้งหมดแปรสภาพจากสสารกลายไปเป็น น้ำ + พลังงาน + CO2  ตามสมการด้านบน ซึ่งกระบวนการบำบัดน้ำเสียขั้นสุดท้ายต้องอาศัยกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ในการย่อยสลายของเสีย ไม่ว่าจะเป็นกลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลายชนิดที่ใช้ออกซิเจนหรือกลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลายที่ไม่ใช้ออกซิเจน ก็ถือว่าเป็นกลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลายของเสียหรือบำบัดน้ำเสียเหมือนกัน มีประโยชน์ในการบำบัดน้ำเสียทั้งสองกลุ่ม ซึ่งจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ในการย่อยสลายทั้งสองกลุ่มนี้ ( กลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลายที่ใช้ออกซิเจน และ กลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลายที่ไม่ใช้ออกซิเจน ) มีอยู่ในธรรมชาติดิน น้ำ และอากาศ มีอยู่รวมกันทั้งสองกลุ่มนี้ประมาณ 10% เท่านั้นของจุลินทรีย์ทั้งหมดโดยรวมในโลกนี้  ในการบำบัดน้ำเสียด้วยกลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลาย ทุกๆระบบบำบัดน้ำเสียส่วนใหญ่จะนิยมใช้กลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลายที่ใช้ออกซิเจนมากที่สุด เพราะสามารถดึงมาใช้งานย่อยสลายได้ง่ายกว่าการดึงกลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลายที่ไม่ใช้ออกซิเจน เพียงแต่ต้องออกแบบระบบและสิ่งแวดล้อมให้เหมาะสมกับการดำรงชีพและการเจริญเติบโตขยายตัวทำปฏิกิริยาย่อยสลายของเสียของกลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลายที่ใช้ออกซิเจน  ปัจจัยหลายๆอย่างในระบบบำบัดอาจส่งผลกระทบต่อการดำรงชีพของจุลินทรีย์ย่อยสลายกลุ่มนี้ได้ตลอดเวลา ต้องดูแลและควบคุมระบบไม่ให้มีปัญหา จุลินทรีย์ย่อยสลายกลุ่มที่ใช้ออกซิเจนจึงจะดำรงชีพอยู่และเพิ่มจำนวนได้ดี

2. กระบวนการบำบัดน้ำเสีย 

สำหรับกระบวนการบำบัดน้ำเสียให้เป็นน้ำดีนั้น มีหลายขั้นตอนและหลายกรรมวิธีบำบัดด้วยกัน ซึ่งขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของน้ำเสีย กระบวนการบำบัดน้ำเสียแต่ละแหล่งอาจจะแตกต่างกันออกไปตามสภาพของน้ำเสีย อาจมีหลายขั้นตอนที่สลับซับซ้อนหรือมีไม่กี่ขั้นตอนดังต่อไปนี้

1. การบำบัดน้ำเสียทางกายภาพ เป็นการบำบัดน้ำเสียขั้นต้น โดยการแยกของเสียต่างๆในน้ำเสียที่มีขนาดใหญ่ออกจากน้ำเสียให้ได้มากที่สุด ซึ่งจะช่วยลดค่า BOD , SS , TDS ได้มากพอสมควร

  1.1 การแยกของเสียต่างๆที่เจือปนอยู่ในน้ำเสีย ที่มีขนาดใหญ่ทั้งของแข็งต่างๆและกรวดทรายโดยเครื่องมือคัดแยกชนิดต่างๆ

  1.2 การตกตะกอนของเสียที่มีขนาดเล็กลงมา 

  1.3 การกรองหยาบและกรองละเอียดด้วยอุปกรณ์กรองของเสีย ( Filter ) เป็นการกรองของเสียต่างๆ ทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ออกจากน้ำเสีย จะช่วยลดค่า BOD , SS , TDS , FOG ลงได้ในระดับหนึ่ง

การบำบัดน้ำเสียทางกายภาพเบื้องต้นนี้ จะช่วยลดของเสียได้ในระดับหนึ่ง ช่วยลดทั้งค่า BOD , SS , TDS , FOG ( กรองละเอียด )

2. การบำบัดน้ำเสียทางเคมี

  2.1 กรณีที่น้ำเสียนั้นมีสารเคมีบางชนิดที่เป็นอันตรายเจือปนอยู่ อาจต้องใช้สารเคมีบางชนิดมาทำการบำบัดทำปฏิกิริยาให้เป็นกลางก่อน

  2.2 การบำบัดน้ำเสียที่มีสารอนินทรีย์ที่เป็นแร่ธาตุหรือก๊าซอันตราย อาจใช้สารเคมีแยกประจุ เพื่อให้แตกตัวเป็นสารอื่นๆที่ไม่มีอันตรายต่อไป

3. การบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ

ด้วยการใช้จุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ในการย่อยสลายของเสียต่างๆ ทั้งชนิดที่ใช้ออกซิเจนและชนิดไม่ใช้ออกซิเจนทำงานย่อยสลายร่วมกัน เป็นกระบวนการบำบัดน้ำเสียขั้นสุดท้ายที่จะแปรสภาพของสสารต่างๆที่เจือปนอยู่ในน้ำเสียกลายไปเป็น  น้ำ + พลังงาน + CO2  ซึ่งต้องพึ่งพาและอาศัยกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ในการย่อยสลสลายสสารที่เป็นของเสียต่างๆในน้ำเสียให้หมดไปจากน้ำเสีย กลุ่มจุลินทรีย์ที่มีบทบาทในการย่อยสลายของเสียต่างๆมีอยู่ด้วยกัน 2 กลุ่มดังต่อไปนี้

  3.1  กลุ่มจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ในการย่อยสลายของเสียที่ใช้ออกซิเจน ( Aerobic  Bacteria ) จุลินทรีย์ย่อยสลายกลุ่มนี้ขาดออกซิเจนไม่ได้ ในน้ำเสียต้องมีปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำเสียอย่างเพียงพอต่อการดำรงชีพและการเจิรญเติบโตขยายตัวของจุลินทรีย์กลุ่มนี้ ถ้าในน้ำเสียนั้นมีปริมาณออกซิเจนเบาบางหรือไม่มีเลย จุลินทรีย์กลุ่มนี้ก็ไม่สามารถมีชีวิตอยู่ได้ น้ำเสียก็จะวิกฤตมากยิ่งขึ้น ดังนั้น ในระบบบำบัดน้ำเสียส่วนใหญ่จึงต้องมีการเติมอากาศลงในน้ำเสีย เพื่อเพิ่มออกซิเจนให้กับน้ำเสียและกลุ่มจุลินทรีย์ที่ใช้ออกซิเจนจะได้ดึงไปใช้ในการดำรงชีพและทำปฏิกิริยาในการย่อยสลายของเสียต่างๆ ระบบบำบัดน้ำเสียแบบเติมอากาศจะใช้งานจุลินทรีย์ย่อยสลายกลุ่มนี้เป็นหลัก โดยเฉพาะระบบบำบัดน้ำเสียแบบเติมอากาศ ( Activated  Sludge : AS ) ซึ่งเป็นระบบบำบัดน้ำเสียที่นิยมใช้กันมากที่สุด 

 3.2  กลุ่มจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ในการย่อยสลายของเสียชนิดที่ไม่ใช้ออกซิเจนในการทำปฏิกิริยาย่อยสลาย( Anaerobic  Bacteria )จุลินทรีย์กลุ่มนี้จะทำงานย่อยสลายได้ทั้งในสภาวะไร้ออกซิเจนและมีออกซิเจน แต่ในธรรมชาติค่อนข้างจะดึงมาใช้งานได้ยาก ซึ่งไม่เหมือนกลุ่มที่ใช้ออกซิเจนที่ดึงมาใช้งานได้ง่ายกว่าจึงเป็นที่นิยมใช้กัน  จุลินทรีย์ย่อยสลายกลุ่มที่ไม่ใช้ออกซิเจนนี้สามารถทนทานต่อสภาวะแวดล้อมได้ดี ไม่ว่าค่า pH ในน้ำเสียจะต่ำหรือสูงก็สามารถทนทานได้ จะไม่เหมือนกลุ่มที่ใช้ออกซิเจนที่ไม่สามารถต้านทานค่า pH ที่ต่ำมากหรือสูงมาก จะส่งผลกระทบทันทีตายยกบ่อบำบัดได้ตลอดเวลา รวมทั้งขาดออกซิเจนก็ไม่ได้ ซึ่งจะเป็นจุดที่แตกต่างไปจากกลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลายที่ไม่ใช้ออกซิเจนที่สามารถอยู่ได้ไม่ว่าในน้ำเสียจะมีออกซิเจนหรือไม่มีออกซิเจนเลยก็ตาม ค่า pH จะต่ำหรือสูงก็สามารถต้านทานอยู่ได้ไม่ส่งผลกระทบใดๆต่อการทำงานย่อยสลายของเสียต่างๆในน้ำเสีย  นี่คือความต่างในบางจุดของจุลินทรีย์ย่อยสลายทั้งสองกลุ่มนี้ ซึ่งถือว่าเป็นจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ทั้งคู่

อย่างที่กล่าวมาแล้วว่าในการบำบัดน้ำในขั้นตอนสุดท้ายต้องอาศัยจุลินทรีย์ย่อยสลายเท่านั้นในการแปรสภาพของสสารต่างๆที่เจือปนและปนเปื้อนอยู่ในน้ำเสีย เพื่อแยกสสารเหล่านี้ออกไปจากน้ำเสียและแปรสภาพไปตามสมการด้านล่าง  

ในการบำบัดน้ำเสีย กระบวนการบำบัดน้ำเสียจะเกิดขั้นตามที่กล่าวมาข้างต้น การที่จะใช้กรรมวิธีใดวิธีหนึ่งนั้น จะคำนึงถึงที่มาของน้ำเสียและสิ่งที่เจือปนอยู่ในน้ำเสียเป็นหลัก การตกตะกอน การกรองหยาบและกรองละเอียดก็เป็นสิ่งจำเป็น เพราะถ้าไม่มีการตกตะกอนและกรองในชั้นต้น จะเป็นภาระหนักให้กับจุลินทรีย์ย่อยสลายทันที ซึ่งจุลินทรีย์ย่อยสลายมีขนาดเล็กมาก การย่อยสลายของเสียแต่ละชนิดใช้ระยะเวลาในการย่อยสลายไม่เท่ากัน ของเสียที่มีขนาดใหญ่ต้องใช้เวลานานขึ้น อาจจะหลายๆเดือนหรือหลายปีกว่าจะย่อยสลายได้หมด ดังนั้น จึงต้องมีการบำบัดขั้นต้นด้วยการตกตะกอน การกรองของเสียที่มีขนาดใหญ่ออกไปจากระบบ เอาเฉพาะของเสียที่มีขนาดเล็กเข้าไปในระบบบำบัด เพื่อให้จุลินทรีย์ย่อยสลายได้ง่ายขึ้นและเร็วขึ้น ของเสียต่างๆที่ปนเปื้อนและเจือปนอยู่ในน้ำเสียจะถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์และแปรสภาพไปตามสมการด้านบน น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดขั้นสุดท้ายนี้จึงกลายไปเป็นน้ำดีดังกล่าว

จุดที่ยากที่สุดในการบำบัดน้ำเสียก็คือ การควบคุมหรือการคอนโทรลกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ในการย่อยสลาย ในระบบบำบัดจะขาดจุลินทรีย์ย่อยสลายไม่ได้ หรือถ้าในระบบบำบัดมีปริมาณจุลินทรีย์ย่อยสลายน้อยก็มีปัญหา ของเสียต่างๆในน้ำเสียก็จะถูกย่อยสลายได้น้อยตามไปด้วย ส่งผลให้ค่ามาตรฐานน้ำทิ้งไม่ผ่านได้ง่ายๆ ยิ่งในน้ำเสียนั้นๆมีสารอินทรีย์เจือปนมาก จะยิ่งสิ่งผลให้ค่า BOD สูง การบำบัดน้ำเสียจะมีประสิทธิภาพหรือไม่มีประสิทธิภาพจึงขึ้นอยู่กับจุลินทรีย์ย่อยสลายในระบบเป็นหลัก

จุลินทรีย์หอมคาซาม่า ( จุลินทรีย์หอม kasama ) เป็นกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ในการย่อยสลายของเสียและดับกลิ่นชนิดไม่ใช้ออกซิเจนในการทำปฏิกิริยาย่อยสลาย  จัดอยู่ในกลุ่มจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ในการย่อยสลายกลุ่มที่ไม่ใช้ออกซิเจน เหมาะสำหรับนำไปใช้ประโยชน์ในการบำบัดน้ำเสียเป็นการเสริมและเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดน้ำเสียให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะน้ำเสียที่มีออกซิเจนน้อยหรือกรณีที่น้ำเสียที่ไม่มีออกซิเจนเลย กลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลายที่ใช้ออกซิเจนทำงานย่อยสลายไม่ได้ หรือกรณีที่ในน้ำเสียค่า pH ต่ำหรือสูงมากๆ กลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลายที่ใช้ออกซิเจนไม่สามารถอยู่ในสภาวะแวดล้อมนี้ได้  กลุ่มจุลินทรีย์หอมคาซาม่าก็สามารถทำงานย่อยสลายของเสียได้อย่างต่อเนื่อง จึงเหมาะสำหรับนำไปใช้เสริมจุดอ่อนของกลุ่มจุลินทรีย์ย่อยสลายที่ใช้ออกซิเจน อีกทั้งจุลินทรีย์หอมคาซาม่ามีคุณสมบัติเด่นๆในการดับกลิ่นไม่พึงประสงค์ต่างๆในบ่อบำบัดน้ำเสีย ซึ่งจะได้รับประโยชน์ทั้งการบำบัดน้ำเสียและการดับกลิ่นในเวลาเดียวกัน