ทางเลือกใหม่ในการกำจัดเชื้อโรคโดยใช้คลอรีนไดออกไซด์ (Chlorine Dioxide, ClO2)

ตอนที่ 1 ระบบฆ่าเชื้อในการผลิตน้ำประปา

            ระบบฆ่าเชื้อในการผลิตน้ำประปาสามารถทำได้หลายวิธี เช่น การใช้ความร้อน การใช้รังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet, UV) และการใช้สารเคมี เป็นต้น ทั้งนี้ในการเลือกจะต้องพิจารณาจากคุณภาพของน้ำที่จะนำมาใช้ ขนาดของระบบผลิต รวมถึงความปลอดภัยในระบบที่ใช้ด้วย การใช้สารเคมีเป็นวิธีที่สะดวกและปลอดภัยกว่าวิธีอื่นๆ ในการเลือกใช้สารเคมีจะต้องคำนึงถึงผลิตผลข้างเคียงที่เกิดจากการใช้สารฆ่าเชื้อ (Disinfection by Product, DBP) และปริมาณสารเคมีที่ตกค้าง (residue) สารเคมีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือกลุ่มของสารเคมีประเภทสารประกอบของคลอรีน เช่น Calcium hypochlorite, Ca(ClO)2 เป็นต้น ซึ่งสารประกอบคลอรีนเหล่านี้เมื่อทำปฏิกิริยากับสารอินทรีย์ที่ละลายอยู่ในน้ำจะเกิด DBP อยู่ในรูปของสารประกอบในกลุ่มของ Trihalomethanes (THMs) และ Dioxin ซึ่งเป็นสารก่อมะเร็งที่รุนแรงชนิดหนึ่ง ระบบการกำจัดเชื้อโรคเป็นระบบที่ต้องการลดปริมาณของจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรค ที่ปนเปื้อนมากับน้ำ ระบบการกำจัดเชื้อโรคเป็นขั้นตอนที่มีความสำคัญที่สุดในกระบวนการผลิตน้ำดื่ม เพราะในน้ำธรรมชาติมีจุลินทรีย์ปนเปื้อนอยู่มาก ทั้งชนิดและปริมาณ ขั้นตอนในการบำบัดน้ำโดยทั่วไป เช่น การกรอง การตกตะกอน ไม่สามารถทำให้ปริมาณจุลินทรีย์ลดลงได้ การกำจัดเชื้อโรคที่ปนเปื้อนมากับน้ำสามารถทำได้หลายวิธี เช่น ใช้สารเคมีประเภทอัลลัม (Allum) ช่วยให้เกิดการรวมตัวของตะกอน จากนั้นทิ้งให้ตะกอนจมตัวและกรอง พบว่าสามารถกำจัดไวรัส Coxsackie ได้ 95-99% แต่ไวรัสจะถูกรวมอยู่ที่กากตะกอน (sludge) ซึ่งอาจก่อให้เกิดการระบาดของโรคต่อไปได้ หรือใช้การปรับสภาพน้ำให้มีค่า pH สูงทำได้โดยการเติมแคลเซียม ไฮดรอกไซด์ (Ca(OH2)) จะทำให้น้ำมีค่า pH ประมาณ 10.5 และจะต้องทิ้งไว้มากกว่า 6 ชั่งโมง จึงจะมีประสิทธิภาพในการกำจัดเชื้อโรค ประสิทธิภาพในการกำจัดเชื้อโรค ยังขึ้นอยู่กับปัจจัยอีกหลายประการ เช่น ระยะเวลาในการดำเนินการ การปรับสภาพของน้ำก่อนการใช้งาน เป็นต้น

ระบบการกำจัดเชื้อโรคที่ดีควรมีลักษณะดังนี้
1. มีประสิทธิภาพในการกำจัดเชื้อโรคได้หลายชนิด
2.
ไม่ทำให้เกิดการปนเปื้อน และเป็นพิษ
3.
คุณภาพของน้ำ เช่น pH และอุณหภูมิ ไม่มีผลต่อประสิทธิภาพในการกำจัดเชื้อโรค
4.
ไม่ทำให้คุณภาพน้ำในด้านอื่นๆเปลี่ยนแปลง เช่น กลิ่น และรส
5.
สะดวก และปลอดภัยในการใช้งาน
6.
บำรุงรักษาง่าย
7.
สามารถคงปริมาณอยู่ในน้ำได้ในระยะเวลาหนึ่ง เพื่อป้องกันการกลับมาปนเปื้อนของเชื้อโรค

วิธีที่ใช้ในการกำจัดเชื้อโรค
วิธีที่ใช้ในการกำจัดเชื้อโรคโดยทั่วไปสามารถทำได้หลายวิธีวิธีที่ใช้โดยทั่วไปมีดังนี้

1.
การใช้รังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet radiation)
การกำจัดเชื้อโรคโดยใช้รังสีอัลตราไวโอเลตได้ถูกนำมาใช้ตั้งแต่ปี 1940 ในการควบคุมการแพร่ระบาดของเชื้อโรค และได้ถูกนำมาใช้ในระบบบำบัดน้ำในเรือบรรทุกผู้โดยสาร ในปัจจุบันการใช้รังสีอัลตราไวโอเลตยังไม่ถูกใช้อย่างกว้างขวาง เนื่องจากยังมีการศึกษาผลของผลผลิตข้างเคียงที่เกิดขึ้นไม่มาก


รูปที่ 1 การใช้รังสีอัลตราไวโอเลตกำจัดเชื้อโรคในระบบผลิตน้ำประปา

รังสีอัลตราไวโอเลตเป็นรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 240-280 นาโนเมตร ความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดเชื้อโรคมากที่สุดคือ 250 นาโนเมตร การใช้รังสีอัลตราไวโอเลตในการกำจัดเชื้อโรค พบว่าไม่ก่อให้เกิดผลผลิตข้างเคียง (by-product) ที่เป็นพิษ และสารก่อมะเร็ง ไม่ทำให้เกิดรสและกลิ่น ไม่ต้องการพื้นที่ในการเก็บสารเคมีที่เป็นพิษ มีความปลอดภัยในการใช้สูง ไม่ทำปฏิกิริยากับแอมโมเนีย แต่การใช้การใช้รังสีอัลตราไวโอเลตยังไม่เป็นที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางเนื่องจากมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการสูงกว่าการใช้วิธีอื่นมาก แหล่งกำเนิดรังสีอัลตราไวโอเลตมีราคาแพง การดูแลรักษามีขั้นตอนมาก ควบคุมขนาดของการใช้ (dose) ที่เหมาะสมยาก และรังสีอัลตราไวโอเลตมีระยะเวลาในการคงตัวอยู่ในน้ำได้น้อย
2.
การใช้โอโซน (Ozone)
           
โอโซนได้ถูกใช้เป็นสารกำจัดเชื้อโรคในน้ำครั้งแรกในปี ค.ศ.1893 ที่เมือง Oudshoorn ประเทศเนเธอแลนด์ และในปี ค.ศ.1906 ได้ถูกใช้ในการควบคุมคุณภาพน้ำโดยใช้ในการกำจัดรสและกลิ่นของน้ำในอ่างเก็บน้ำที่ นิวยอร์ค สหรัฐอเมริกาโอโซนเป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่เสถียรเมื่ออยู่ในรูปก๊าซและสารละลาย สลายตัวได้ง่าย มีครึ่งชีวิตประมาณ 20 นาที จึงจำเป็นที่จะต้องมีการผลิตโอโซนในพื้นที่ ที่อุณหภูมิห้องโอโซนมีครึ่งชีวิตอยู่ในช่วง 20-100 ชั่วโมง ความสามารถในการละลายน้ำเท่ากับ 40 มิลลิกรัม/ลิตร ช่วงความเข้มข้นของโอโซนที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดเชื้อโรคคือ 3-10 มิลลิกรัม/ลิตร โอโซนมีความสามารถในการออกซิไดซ์สูง ปฏิกิริยาการสลายตัวของโอโซนเป็นปฏิกิริยาที่ซับซ้อน

 

รูปที่ 2   การใช้โอโซกำจัดเชื้อโรคในระบบผลิตน้ำประปา


          
ปัจจัยที่ควบคุมการสลายตัวของโอโซน คือ pH, อุณหภูมิ, ปริมาณสารอินทรีย์ และสารประกอบอนินทรีย์ที่มีอยู่ในน้ำ การใช้โอโซนในการกำจัดเชื้อโรคไม่ก่อให้เกิดผลผลิตข้างเคียงที่เป็นอันตรายตกค้าง ไม่ทำปฏิกิริยากับแอมโมเนีย โอโซนยังสามารถใช้ในการบำบัดน้ำเสียได้ โดยจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ในน้ำ ทำให้ค่า BOD5 และค่า COD ลดลง ใช้ในการบำบัดสี และกลิ่นของน้ำเสีย โอโซนมีประสิทธิภาพในการกำจัดเชื้อโรคดีกว่าการใช้วิธีอื่นๆ แต่การใช้โอโซนในการกำจัดเชื้อโรคเป็นเทคนิคที่มีค่าใช้จ่ายสูงมากเมื่อเทียบกับการใช้วิธีอื่นๆ และจะต้องมีการผลิตโอโซนในพื้นที่ทำให้ขาดความสะดวกในการดำเนินการ การบำรุงและดูแลรักษาค่อนข้างยุ่งยากและซับซ้อน ดังนั้นการใช้โอโซนในการกำจัดเชื้อโรคจึงยังไม่ถูกใช้อย่างกว้างขวางนัก


|ประปาไทยดอมคอม|เทคโนโลยี|

 

ที่มา  : น.ต.หญิง นันทพร เถาสุวรรณ
        
 http://www.navy.mi.th/science/Webpage/newdocument/clo
2.htm