5.1 Biological Fundamental
Transcript of 5.1 Biological Fundamental
Biological Treatment Process
โดย
ผศ.ดร.มงคล ดารงคศร
ภาควชาวศวกรรมสงแวดลอม คณะวศวกรรมศาสตร
มหาวทยาลยเกษตรศาสตร
วนท 23 เมษายน 2552
1
สารบญ
1. บทนา 2 2. ประเภทระบบบาบดนาเสยทางชววทยา 3 3. ทฤษฎการบาบดทางชววทยา 11
3.1 Aerobic Process 11 3.1.1 กระบวนการทางาน 11 3.1.2 ขอมลสาคญของระบบ Aerobic Process 12 3.1.3 การควบคมการทางานระบบบาบดนาเสยแบบใชออกซเจน 12 3.2 Anaerobic Process 17 3.2.1 กระบวนการทางาน 17 3.2.2 ขอมลสาคญของระบบ Anaerobic Process 18 3.2.3 การควบคมการทางานระบบบาบดนาเสยแบบไมใชออกซเจน 18 3.3 Nitrification & Denitrification Process 19 3.3.1 Nitrification Process 19 3.3.2 Denitrification Process 20
2
ระบบบาบดนาเสยทางชววทยา (Biological Treatment Process)
1. บทนา
การบาบดน าเสยจากโรงงานอตสาหกรรม ผประกอบกจการโรงงานจะตองดาเนนการบาบดน าเสยใหเปนไปตามประกาศกระทรวงอตสาหกรรมฉบบท 2 (พ.ศ. 2539) เสยกอนจงจะระบายน าทงทบาบดแลวลงแหลงรบน าสาธารณะได เนองจากโรงงานตางๆ อยกระจดกระจาย การควบคมดแลการบาบดน าเสยของโรงงานแตละโรงงาน อาจทาไดยาก ดงนนการตงนคมอตสาหกรรม (Industrial Estate) ซงอาจจะเปนนคมอตสาหกรรมของการนคมอตสาหกรรมแหงประเทศไทย หรอนคมอตสาหกรรมทเกดจากการรวมทนของภาคเอกชนกบการนคมฯ หรอจดตงสวนอตสาหกรรม (Industrial Park) ขนมา ทาใหการบรหารการจดการดานปญหามลพษทาไดสะดวก และมประสทธภาพมากขน การบาบดน าเสยกสามารถควบคมทระบบบาบดน าเสยสวนกลาง (Central Treatment) แทนทจะตองควบคมระบบบาบดของแตละโรงงาน การบาบดนาเสยจากระบบบาบดนาเสยสวนกลางของนคมอตสาหกรรม จะกาหนดคามาตรฐานนาเสยเขาระบบบาบด (Influent Standard) ไวเปนมาตรฐาน ซงทกโรงงานทจะปลอยน าเสยเขาระบบสวนกลางจะตองมลกษณะสมบตของน าเสยไมเกนมาตรฐาน ดงกลาว และเมอผานการบาบดบดจากระบบบาบดน าเสยสวนกลางของนคมอตสาหกรรมแลว น าทงทบาบดแลวจะตองไดมาตรฐาน (Effluent Standard) เปนไปตามประกาศกระทรวงวทยาศาสตร ฉบบท 3 พ.ศ. 2539 เสยกอนจงจะระบายนาทงลงแหลงรบนาสาธารณะได
เนองจากขบวนการบาบดน าเสยแบงออกไดหลายวธ เชน ขบวนการบาบดทางกายภาพ (Physical Treatment) ขบวนการบาบดทางชวภาพ (Biological Treatment) และขบวนการบาบดทางเคม(Chemical Treatment) ซงแตละวธยงสามารถแบงยอยออกไปไดอกหลายขบวนการ ดงนน การเขาใจถงทฤษฎของขบวนการตางๆ (Process) ทาใหสามารถนาขบวนการตางๆ เหลานนมาประยกตใชงานรวมกนเปนระบบบาบดน าเสย (System) ทงนเพอทาหนาทในการบาบดสารมลพษตางๆ ในน าเสย เชน BOD, COD, SS, pH โลหะหนกตางๆ ไดตามวตถประสงคขบวนการทไดคดเลอกมาใชในระบบบาบดนาเสยดงกลาว ดงนนการออกแบบและคดเลอกระบบบาบดนาเสยใหเหมาะสมกบลกษณะสมบตของนาเสยจงมความสาคญอยางยง เมอไดกอสรางระบบบาบดน าเสยเรยบรอยแลวจะตองมการ Start up ระบบบาบด รวมทงมการควบคมการทางานของระบบบาบดนาเสยใหมประสทธภาพอกดวย
3
2. ประเภทระบบบาบดทางชววทยา
ระบบบาบดน าเสยทางชววทยาแบงไดหลายประเภทตามประเภทของจลนทรย (micro organism) ททาหนาทในขบวนการบาบดทางชววทยาดงกลาว ในการยอยสลายสารอนทรย หรอ อนนทรยในระบบบาบดน าเสยดงกลาว ซงสามารถแยกประเภทออกไดเปน Aerobic, Anaerobic, Facultative, Anoxic, Nitrification, Denitrification เปนตน สาหรบคาจากดความของการบาบดทางชววทยาทสาคญ มดงตอไปน
Aerobic Processes คอ ขบวนการบาบดทางชววทยาตางๆ ทอาศยการทางานของ Aerobic microorganism ยอยสลายสารอนทรยในสภาวะทม O2 อสระอยในระบบการทางานจงตองใชเครองเตมอากาศชนดใดชนดหนงในขบวนการน
Anaerobic Processes คอ ขบวนการบาบดทางชววทยา ทอาศยการทางานของ Anaerobic microorganism ยอยสลายสารอนทรย ในสภาวะทไมม O2 อสระอยในระบบ
Anoxic Denitrification เปนขบวนการท Nitrate Nitrogen ถกเปลยนแปลงทางชววทยาใหเปน Nitrogen gas ในสภาวะทไมม O2 อสระ ขบวนการนอาจจะเรยกไดอกอยางหนงวา Anaerobic Denitrification
Biological Nutrient หมายถง ขบวนการบาบดทางชววทยาทมวตถประสงคในการ Removal (BNR) กาจดสารอาหาร (Nutrients) เชน Nitrogen และ Phosphorus
Carbonaceous BOD คอ ปรมาณความตองการ O2 ทจลนทรยในการยอยสลาย (CBOD) Carbonaceous organic matter ในนาเสย ทาใหเกด New cells
gas Ammonia (NH3) เปนตน Nitrification คอ ขบวนการทางชววทยา ทเกดจากจลนทรย Nitrosomonas
Nitorbacter จะเปลยน Ammonia (NH3) ใหไปอยในรปของ Nitrite (NO2) ใน Stage แรก และสดทายได End product เปน Nitrate (NO3)
Nitrification BOD คอ ความตองการ O2 ของจลนทรยทใชไปเฉพาะทเกดขบวนการ (NBOD) Nitrification
Denitrification คอ ขบวนการทางชววทยา ซงจลนทรยจะเปลยน Nitrate ใหอยในรป End product ของ Nitrogen gas (N2)
Waste Stabilization หมายถง ขบวนการบาบดทางชววทยา ทใชระบบบอบาบดนาเสย
4
Pond เชน บอเขยว (Aerobic Pond) บอหมกไรอากาศ (Anaerobic Pond) บอหมกผสม (Facultative Pond) บอปรบสภาพ (Polishing Pond) เปนตน ในทนบอชนด Aerobic Pond จะไมใชเครองจกรกลเตมอากาศ เนองจากอาศยการทางานรวมกนของ Algae และ Aerobic bacteria
Substrate หมายถง สารอาหารหลก ซงเปนสารอนทรย ซงหมายถงนาเสย หรอ สารอาหารเสรม (Nutrients) ซงจลนทรยใชไปในขบวนการยอยสลายทางชววทยา
Nutrients หมายถง สารอาหารเสรม ทมผลตอการทางานของจลนทรยท ชวยทาใหเจรญเตบโตไดด เชน TKN, PO4-P และอาจหมายรวมถง Nitrate (NO3) และ Phosphate (PO4) ซงถอวาเปน Nutrient ททาใหเกด Algae boom ไดอกดวย
Suspended Growth หมายถง ขบวนการบาบดทางชววทยาโดยจลนทรยทยอยสลาย Processes สารอนทรยในน าเสย จะแขวนลอยอยในรปของตะกอนจลนทรย
(Biomass) ในถงปฏกรยา (Reactor) เชน Aeration Tank ของระบบ AS สามารถตรวจวเคราะห Biomass ไดจากคา MLSS และหรอ MLVSS
Attached Growth หมายถง ขบวนการบาบดทางชววทยา โดยจลนทรยทยอยสลาย Processes สารอนทรยในนาเสย จะยดเกาะอยกบตวกลางท inert เชน หน
เซรามค หรอ plastic media ขบวนการชนดนอาจเรยกไดอกอยางหนงวา Fixed film processes
การแบงประเภทของระบบบาบดทางชววทยาตามทกลาวแลว ขนอยกบสภาวะการทางานของจลนทรยในขบวนการบาบด เชน Aerobic Anaerobic Facultative Anoxic นอกจากนในแตละประเภทอาจแบงไดตามลกษณะของขบวนการบาบดทเปน Suspended growth หรอ Attached growth และสามารถแบงแยกยอยไปตามชนดของขบวนการบาบด และ Modification ของขบวนการบาบดตางๆ อกดวย เชน
Activated Sludge จดอยในประเภท Aerobic Process Suspended growth ซงใน ขบวนการบาบดของ AS ม Modification ในการปรบปรงจากขบวนการมาตรฐาน (Conventional process) ไปเปนอกหลายขบวนการ เชน Complete mix, Step Aeration Contact Stabilization และ Deep shaft เปนตน
5
RBC จดอยในประเภท Aerobic attached growth ซงสามารถแยกยอยออกเปน Bio disk และ Bio drum เปนตน
Anaerobic Digestion จดอยในประเภท Anaerobic Suspended growth ซงแบงยอยได เปน Single state, High rate, Two-stage เปนตน
นอกจากนหากพจารณาถงระบบบาบดน าเสยทสามารถบาบดสารอนทรยในน าเสย และสารอาหาร Nutrient ไดดวยกจะมระบบตางๆ อก เชน A/O, SBR, Phostrip A2/O, Five Stage Bardenpho, UCT และ VIP Process เปนตน
6
ตารางท 1 แสดงการแบงประเภทของขบวนการบาบดนาเสยทางชววทยาทสาคญ
7
รปท 1 แสดง Flow Diagram ของขบวนการบาบดนาเสยของระบบ AS Modification (a) Plug Flow (b) Complete Mix (c) Step Feed Aeration (d) Contact Stabilization (e) Oxidation Ditch (f) Kraus Process
8
รปท 2 แสดงขบวนการบาบดนาเสย Anaerobic Process
9
รปท 3 แสดงขบวนการบาบดแบบ A/O, Phostrip : (a) A/O Process และ (b) Phostrip Process
รปท 4 แสดงขบวนการบาบดแบบ SBR
10
รปท 5 แสดงขบวนการบาบดทง Nitrogen และ Phosphorus (a) A2/O Process (b) Five Stage Bardenpho Process (c) UCT Process (d) VIP Process
11
3. ทฤษฏการบาบดทางชววทยา
การบาบดทางชววทยาตามทไดกลาวแลว สามารถแบงไดตามสภาวะการทางานของระบบทเปน Aerobic, Anaerobic, Anoxic, Nitrification และ Denitrification ในทนจะกลาวถงหลกการทางานแตละประเภทพอสงเขป
3.1 Aerobic Process
3.1.1 กระบวนการทางาน ขบวนการบาบดประเภท Aerobic อาศยจลนทรยทาการยอยสลายสารอนทรยทอยในรป CHONS ในสภาวะทมอากาศจะได New Cells และ End product เชน CO2 และ NH3 การทางานของ Bacteria ในการยอยสลายสามารถแสดงไดตามสมการ
CHONS + O2 + Nutrients bacteria CO2 + NH3 + C5H7NO2 + other end product (Organic matter) (New bact cells)
Endogenous respiration C5H7NO2+ 5O2
bacteria 5CO2 + 2H2O + NH3 + energy (Cell) 113 160 1 1.42
Mechanism การทางานของระบบแสดงตามรปท 6
รปท 6 Mechanism of Aerobic Biological Degradation in Carbonaceous Phase
12
3.1.2 ขอมลสาคญของระบบ Aerobic Process
การทางานจะตองประกอบดวยองคประกอบหลกครบคอ Substrate, Aerobic, bacteria, การเตมอากาศ และNutrients
นอกจากนยงตองพจารณา Factor อนๆ ทมผลตอการทางานของระบบอก เชน pH, อณหภม, ชนดของประชากรจลนทรย เปนตน
การทางานของระบบในทนเปน Carbonaceous Phase การคด O2 – Consumption คดทคา BODL หากมการเกด Nitrification (ซงจะไดกลาวตอไป) จะตองคด O2 Consumption จากการเกด Nitrification ดวย
การเกด New Cells จากขบวนการ Anabolism สามารถแทนดวย Kinetic Coefficient คอคา Y
การเกด Endogenous Respiration ทาใหเกดการตายและสลายตวของ Biomass สามารถแทนดวยคา Kinetic Coefficient, kd
ความสมพนธของอตราการเจรญเตบโตของจลนทรยและการใชสารอาหาร สามารถแสดงดวย Math Model ตางๆ เชน ของ Monod Model เปนตน
ควบคมคา DO ใหมคามากกวา 1 mg/l ในระบบ
3.1.3 การควบคมการทางานของระบบบาบดนาเสยแบบใชออกซเจน (Wastewater Treatment By Aerobic Process)
ระบบบาบดนาเสยสวนกลาง Central Treatment Plant ของนคมอตสาหกรรมสวนใหญจะออกแบบเปนระบบบาบดนาเสยทางชววทยา เชน ระบบ AS ซงหากโรงงานในนคมมสารโลหะหนกในนาเสยจะตองทาการ Pretreatment ของแตละโรงงานจนไดมาตรฐานนาทงเสยกอน จงจะเขาสระบบบาบดสวนกลางดงกลาวได ซงอาจกลาวไดวาโลหะหนกจะไมเปนอนตรายตอจลนทรยของระบบบาบดนาเสยสวนกลาง ในทนจะกลาวถงการควบคมการทางานของระบบ AS โดยแผนภมของระบบแสดงตามรปท 7
13
T Tc
W W W
M M
M Q X
รปท 7 แสดงแผนภมของระบActivated Sludge
การควบคมการทางานของระบบ ผควบคมดแลระบบจะตองทาการศกษารายละเอยดของ Plant ทจะควบคมทงแบบแปลนของระบบอปกรณเครองจกรตางๆ และรายการคานวณเสยกอนเพอทจะไดทราบขอมลการออกแบบของระบบวาไดออกแบบใหรบนาเสยปรมาณเทาใด รองรบคา BOD และ SS MLVSS เทาไร เปนตน จงจะสามารถควบคมการทางานของระบบไดตามเกณฑของการออกแบบทกาหนดไว และจะตองทาการศกษา Characteristics และ Flow Rate ของนาเสยทเขาระบบบาบดสวนกลางวามคาเปนไปตาม Parameters ทใชออกแบบหรอไม ซงผ ควบคมดแลจะตองเขาใจเทคนคในการควบคมการทางานของระบบใหไดตามมาตรฐานนาทง ตามทไดกลาวไวแลว หากพจารณาการควบคมการทางานของระบบ AS ชนด Complete-Mix จะสามารควบคมการทางานของระบบตามทไดสรปไวตามตารางท 2 ตารางท 2 แสดง Parameters ทสาคญทใชในการออกแบบและควบคมการทางานของระบบ โดยไดสรปสตรความสมพนธของ Parameters ตางๆ ไวดวย ตารางท 2 การควบคมการทางานของระบบ AS-Complete-Mix
Parameter
Description
ᶿc
หมายถงคาอายตะกอน(Sludge Age), SRT(Solids Retention Time)
การควบคมᶿc จะควบคมไดโดยการควบคม Sludge Wastage คอ Qw หากเพมคาᶿc จะมผลทาให Biomass ในระบบเพมขน และเพมประสทธภาพการทางานของระบบควรควบคมใหมคา 5 – 15 d.
14
0Q SF
M X V
Parameter
Description
F/M
หมายถงอตราสวนการใชอาหารตอจลนทรย
การควบคม F/M radio ตองอยใน range ทกาหนด ซงตองควบคม Flow rate เขาระบบใหคงท และรกษาคา MLSS ใน Aeration Tank ใหคงท โดยคานวณและนาตะกอนสวนเกนออกจากระบบ คาF/M ration มคาสงจะทาใหประสทธภาพระบบลดลง ควรควบคมใหมคา 0.2 – 0.3 kg-BOD/kg-MLSSˑd
Qw คอปรมาณ Excess Sludge ทเกดขนจากการยอยสลายสารอนทรย(นาเสย) ของ จลนทรย ซงตองนาออกไปกาจดในระบบบาบดตะกอนตอไป
MLSS
รกษาคา MLSS ในระบบใหคงท จากการควบคมคา ᶿc หรอF/M ratio
Return Sludge
R
การควบคม Return Sludge ratio หาคาไดจาก mass balance ทถง Secondary Clarifier ซงจะขนอยกบคา x และ XR ตามสตรจะตองควบคมคา Return Sludge ไมนอยกวาคาทคานวณได เพอปองกนปญหาตะกอนตกคางในถงตกตะกอน
Nutrients ควรควบคม BOD : N : P : Fe ใหมคา 100 : 5 : 1 : 0.3 โดยเทยบจากคา BOD ของนาเสยเขาระบบบาบด
pH
ควบคม pH ใหอยระหวาง 7-8.5
DO
ควบคมคา DO ใน Aeration Tank ใหมคามากกวา 1 mg/1
15
Parameter
Description
SVI
คา SVI ทตรวจวเคราะหจากตะกอนจลนทรยใน Aeration Tank จะชวยบอกรประสทธภาพของการตกตะกอนใน Secondary Clarifier ควรควบคมคา SVI ใหนอยกวา 200 SVI มคาสงจะทาใหตกตะกอนไมด ประสทธภาพของระบบกจะลดลงดวย
Microscopic Observation
นาตะกอนจลนทรยจาก Aeration Tank มาตรวจสอบดวยกลองจลทรรศนวาพบ Rotifer Paramecium Stalk ciliate หรอไมหากพบ และจลนทรยมการเคลอนไหว กแสดงวา Floe อยในสภาวะทด หากพบ Filamentous กจะทาใหเกด Sludge Bulking ได
O/F & Weir loading
ควรควบคมคา O/F rate และ Weir loading ของ Secondary clarifier ใหไมเกนคา 24 m3/m2-d และ 250-375 m3/lin-mˑd ทงนเพอทาใหการตกตะกอนมประสทธภาพ
Equipments
ตองควบคมและบารงรกษาเครองจกร และอปกรณในระบบ เชนเครองสบนา เครองเตมอากาศ เครองเตมสารเคม ใหทางานไดอยางมประสทธภาพ
16
ตารางท 3 คาออกแบบตางๆสาหรบระบบบาบดนาเสยแบบ Activated Sludge
รปท 8 แสดงชนดของจลนทรยในระบบบาบดแบบใชออกซเจน
17
SludgeInsoluble organic material
soluble organic materialSludge
enzymesExtracellular
Acid-producingbacteria
acidsVolatile H22CO ++
Methane former
Bacterialcellsproducts
Other+ +
2COCH4 Bacterial cells+
to end productsmetabolismEndogenous
ขนตอนของระบบในการบาบดแบบไมใชออกซเจน
1.0
0
Varia
bles a
s ind
icated
Detention time, day
ผลของการบาบดแบบไมใชออกซเจน
Volatileacids methane
Primary
Principalmethane
organic acidsfermentation
reduction(Liquafaction)
Volatile solids
pH
(formate, H , CO , methanal)22
fermentation
H S ++2
3.2 Anaerobic Process
3.2.1 กระบวนการทางาน
ขบวนการบาบดประเภท Anaerobic อาศยการทางานของจลนทรยทไมใชอากาศ ทาการยอยสลายสารอนทรยทเปนของแขงใหอยในรปของเหลว (Hydrolysis) หลงจากนน Acid Forming Bacteria จะยอยสลายตอได Organic Acid เชน Propionic, Acetic, Lactic เปนตน จากนน Methane Forming Bacteria จะยอยสลายตอได End Product เปนกาซมเทน (CH4), CO2และกาซไขเนา (H2S) ซง Mechanism ของขบวนการ Anaerobic แสดงตามรปท 9
รปท 9 Mechanism in Anaerobic Process
18
3.2.2 ขอมลสาคญของระบบ Anaerobic Process
การทางานของระบบตองประกอบดวยองคประกอบหลก คอ Substrate, Anaerobic Bacteria, Nutrients และไมม O2 อสระในระบบ
ตามทฤษฎหากพจารณาการเกดกาซ Methane (CH4) จากการยอยสลาย Glucose (C6H12O6) คดจากคา BODL จะพบวา 1 lb ของ BODL จะใหกาซ Methane 0.25 lb และมปรมาตร 5.62 ft3 ท Standard Condition ( 32 F และ 1 atm)
การเกด New Cells ในขบวนการ Anaerobic มคา Y นอยกวาในขบวนการ Aerobic มาก ซงเปน Characteristic ของขบวนการดงกลาว
กาซ Methane เปนกาซชวภาพ (Biogas) ใชเปนเชอเพลงได แตการนาไปใชจะตองทาการ Purify เพอกาจดกาซชนดอนและ Moisture Content ในสวนผสมของกาซทเกดขนดวย
การเกดกาซ H2S ทาใหเกดกลนเหมน และหากทาปฏกรยากบสารโลหะตางๆ จะใหตะกอนสดา
ระบบ Anaerobic มขอดทประหยดพลงงานเมอเทยบกบระบบ Aerobic
3.2.3 การควบคมการทางานของระบบบาบดนาเสยแบบไมใชออกซเจน (Wastewater Treatment By Anaerobic Process)
ระบบบาบดแบบไมใชออกซเจนจะทางานไดอยางมประสทธภาพ ขนอยกบปจจยตาง ๆ ดงตอไปน
1) อาหารเสรมสราง ในระบบบาบดนาเสยแบบไมใชออกซเจนใชอาหารเสรมนอยกวาระบบบาบดแบบใช
ออกซเจน อตราสวน BOD : N : P ทเหมาะสมคอ 100 : 1.1 : 0.2 หากมอาหารเสรมเพยงพอในระบบกจะทาใหแบคทเรยทางานไดด ทาใหประสทธภาพของแบบสงขนดวย
2) พเอช เนองจากการบาบดในขบวนการไมใชออกซเจนน อาศยการทางานของแบคทเรยชนด
methane former ในการยอยสลายสารอนทรยในขนสดทายของการทางาน ซงแบคทเรยกลมนจะไดรบผลกระทบอยางรวดเรวตอการเปลยนแปลงพเอช จงจาเปนตองควบคม พเอช ใหอยในชวง 6.6-7.6 เพอใหปฏกรยาชวเคม เปนไปไดอยางสมบรณ และมประสทธภาพ การควบคมพเอชในระบบบอหมกไรอากาศนอกจากจะชวยเพมประสทธภาพของระบบแลวยงชวยแกปญหาเรองกลนเหมนจากกาซไฮโดรเจนซลไฟดไดอกดวย นยมเตมปนขาวในการปรบพเอชเพราะมราคาถกกวาสารเคมชนดอน
19
3) กรดอนทรย กรดอนทรยเปนตวการทาใหพเอชลดตาลง จงควรควบคมความเขมขนของกรดอนทรยไม
เกน 200 มก/ลตร ทงนตองควบคมคา alkalanity ใหอยในชวง 1000-5000 มก/ลตร 4) ปรมาณอออนและโลหะหนก ถามปรมาณอออนตาง ๆ หรอโลหะหนกมากเกนไป จะเปนพษหรอลดประสทธภาพในการ
ทางานของแบคทเรย อออนทสาคญไดแก โปรแตสเซยม แคลเซยม โซเดยมคลอไรด ซลเฟต สาหรบโลหะหนกไดแก ทองแดง สงกะส นเกล ปรอท โครเมยม เปนตน โดยปกตแลวถามโลหะหนกปรมาณมากในนาเสยกไมควรเลอกบาบดดวยขบวนการทางชววทยา (Biological treatment)
5) การควบคมอณหภมของถงหมก (Digester) อาจจะแบงไดเปน 2 ระดบ คอระดบปานกลาง (Mesophilic) อยในชวง 27-38C และ
ระดบสง (Thermophilic) 43-60C การทางานของ digester สวนมากจะควบคมใหอยในชวงระดบอณหภมปานกลางซงปกตควบคมไวท 35C ผควบคมควรทดลองดวาในชวงระดบอณหภมปานกลาง ดงกลาวทอณหภมใดใหผลการทางานดทสด
6) อตราการเตมสารอนทรย หากอตราการเตมสารอนทรยทเขาระบบบาบดนาเสย หรออตราการเตมตะกอนอนทรยเขา
digester มากกวาทระบบดงกลาวจะรบได กจะทาใหประสทธภาพในการบาบดลดตาลง จงตองควบคมดแลใหอยในคาทเหมาะสม
7) เครองมอและอปกรณตางๆ การดแลเครองมอและอปกรณตาง ๆ ทตดตงอยในระบบ เชน pump, heat exchanger,
pressure relief, vacuum relief มาตราวดตาง ๆ ใหอยในสภาพทด กจะเปนการปองกนการขดของในการทางานของระบบไวอกทางหนงดวย
3.3 Nitrification & Denitrification Process
3.3.1 Nitrification Process
ขบวนการ Nitrification จะอาศยการทางานของ Bacteria โดยใช Substrate ทอยในรปของ Organic Nitrogen (Proteins, Urea) ทาการยอยสลายใหอยในรปของ Ammonia Nitrogen (NH3) จากนน Bacteria ประเภท Nitrosomonas จะยอยสลายโดยทาการ Oxidize ได Nitrite (NO2
-) และจะถก Nitrobacter ทาการ Oxidize ตอได End Procuct เปน NO3
- (Nitrate), H2O และเกด New Cells ในขบวนการยอยสลาย
20
ขอมลสาคญของระบบ Nitrification Process
ใชในการเปลยนรปสารอาหาร Nutrients ซงวเคราะหในรป TKN ไปเปน NO3-
ตามทฤษฎจะใช O2 4.3 mg ตอ 1 mg ของ Ammonia Nitrogen ทถก Oxidize ไปเปน Nitrate
ตองการสารเคมเพอปรบคา Alkalinity โดยใช 8.64 mg HCO3- ตอ 1 mg ของ
Ammonia Nitrogen ทถก Oxidize Nitrifying Bacteria เปนจลนทรยท Sensitive ตอสาร Inhibitors ตางๆ ซงขนอยกบ
ชนดของสารอนทรย และอนนทรยตางๆ ดวย ความเขมขนสงของ Ammonia และ Nitrous Acid จะทาใหเกดการ Inhibit ได pH มผลตอการทางานของระบบการควบคมใหมคาระหวาง 7.5 – 8.6 การควบคมคา DO ใหมคามากกวา 1 mg/l ในระบบ
3.3.2 Denitrification Process
ขบวนการ Denitrification เปนขบวนการบาบดทางชววทยาทตองการกาจด Nutrient ทอยในรป Nitrate nitrogen ใหเปลยนเปน Nitrogen Gas ซงขบวนการนอาจเรยกวาเปน Anoxic Denitrification อยางไรกตามขบวนการบาบดใน Anaerobic Process และ Denitrification Process ม Path Ways ทแตกตางกน จงเกดคาจากดความ Anoxic ขนมาเพอความเหมาะสม การทางานของ Bacteria ในขบวนการนเกดจาก bacteria หลายประเภท เชน Achromobacter, Aerobacter , Alcaligenes, Bacillus เปนตน ซง bacteria ทงหลายเปนประเภท Heterotrophs จงตองการ Carbon Sources ทใชในการยอยสลายดวย แสดงตามสมการ
NO-
3 NO-2 NO N2O N2
ในขนตอนแรก Nitrate จะถก Bacteria ทาการ Reduce ได Nitrite ในขนตอนตอไปจะได Product คอ Nitric Oxide, Nitrous Oxide และ Nitrogen Gas จากสมการจะเหนวาสารประกอบทง 3 ตวสดทายเปน Gas ซงสามารถแพรกระจายออกสบรรยากาศได
21
ขอมลสาคญของระบบ Denitrification Process ใชในการกาจดสารอาหารในรป Nitrate Nitrogen หากในขบวนการม DO อยจะมผลเสยตอการทางานของระบบ จากปฏกรยาในการทางานของระบบจะใหคา pH สงขน ควรควบคมคา pH ของระบบอยระหวาง 7-8 Methanol อาจใชเปน Carbon source ในขบวนการบาบด
(proteins : urea)
Ammonia nitrogen (bacterial cells)Organic nitrogenAssimilation Organic nitrogen
(net growth)
decompositionBacterial
andhydrolysis
Nitrite (NO )_2
3_
Nitrate (NO ) Nitrogen gas (N )2
2O
O2
Denitrification
Organic carbon
Nitri
ficati
on
Lysis and autooxidation
Organic nitrogen
รปท 10 แสดง Mechanism ในขบวนการ Nitrification และ Denitrification