กระบวนการกำจัดความขุ่นในแหล่งน้ำผิวดิน

กระบวนการโคแอกกูเลชั่น และฟล็อคคูเลชั่น ( Coagulation & Flocculation)
ในการผลิตน้ำประปาจากน้ำผิวดิน ความขุ่นมักเป็นปัญหาที่ต้องกำจัดออกไปเพื่อให้ได้น้ำใส ความขุ่นเกิดจากอนุภาคเล็กมาก เรียกว่า คอลลอยด์ เช่น ดินเหนียวขนาดเล็กมากๆ แขวนลอยอยู่ในน้ำ ซึ่งสารแขวนลอยเหล่านี้ไม่สามารถตกตะกอนได้ด้วยตัวเอง สารพวกคอลลอยด์จะมีประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกันอยู่รอบตัว ทำให้เกิดแรงผลักซึ่งกันและกันตะกอนจึงไม่มีการจับตัวเป็นเม็ดใหญ่ ดังนั้น จึงต้องมีวิธีการทำให้สารแขวนลอยในน้ำที่มีขนาดเล็กเหล่านี้รวมตัวกันให้มีขนาดใหญ่ขึ้น จนกระทั่งหนักพอที่จะตกตะกอนได้ด้วยน้ำหนักของตัวเอง ซึ่งในกระบวนการผลิตน้ำประปาใช้วิธีเติมสารเคมีบางอย่าง เช่น สารส้ม เป็นต้น เพื่อทำให้อนุภาคเล็กๆสามารถรวมตัวกันจนเป้นกลุ่มก้อนที่มีขนาดใหญ่ และสามารถตกตะกอนได้ง่าย สำหรับขั้นตอนการสร้างตะกอนให้มีขนาดใหญ่โดยการเติมสารเคมี มี 2 ขั้น คือ

1. ขั้นตอนการเกิดตะกอน (Coagulation ) เป็นขั้นที่ทำลายประจุของพวกคอลลอยด์โดยใช้สารเคมี เช่น สารส้ม เพื่อช่วยให้เกิดตะกอน ซึ่งจะใช้วิธีกวนเร็วๆ หลังจากใส่สารส้ม เพื่อทำให้เกิดการทำลายประจุของคอลลอยด์
2. ขั้นตอนการรวมตัวของตะกอน (Flocculation) เป็นขั้นที่ทำให้พวกคอลลอย์มีแรงดึงดูดกัน เพื่อให้จับตัวกันใหญ่ขึ้น และมีน้ำหนักมากพอที่จะตกตะกอนโดยแรงโน้มถ่วงของโลกตามธรรมชาติ ซึ่งจะใช้วิธีการกวนน้ำช้าๆ เพื่อให้ตะกอนขนาดเล็กมาชนกันและจับกันเป็นก้อนใหญ่ขึ้น ข้อควรระวัง ก็คือ เมื่อตะกอนจับตัวกันแล้ว ต้องระวังอย่าให้ความเร็วของน้ำสูงเกินไป มิฉะนั้นปุยตะกอนจะแตก
1.1 การกวนเร็ว (Rapid Mixing)
โดยทั่วไปจะใช้เวลาในการกวนประมาณ 1- 3 วินาที วิธีการกวนเร็วเท่าที่มีใช้ในระบบประปาพอจะแบ่งออกได้ดังนี้
ไฮดรอลิคจั๊ม (Hydraullc Jump)
เป็นการอาศัยความปั่นป่วนของน้ำไหลเปลี่ยนความเร็ว เช่น น้ำที่ไหลลงทางลาดเมื่อเปลี่ยนความเร็วจากมากไปน้อยจะมีความปั่นป่วนเกิดขึ้น จะเติมสารเคมีลงตรงบริเวณนั้น โรงประปาขนาดเล็ก เช่น ประปาชนบท มักนิยมใช้วิธีนี้ ดังรูปที่ 1

รูปที่ 1 การกวนเร็วดัวยไฮดรอลิคจั๊ม


 เวียร์ (Weir)
เวียร์เป็นแผ่นหรือผนังที่ใช้กั้นทางไหลของน้ำ อาจทำร่องบากเป็น
มุม 60O หรือ 90 O หรือเป็นแผ่นตรงๆก็ได้ บริเวณที่น้ำล้นผ่านจะเกิดความปั่นป่วนพอที่จะใช้ในการผสมสารเคมีได้ ดังรูปที่ 2
 



รูปที่ 2 การกวนเร็วหลังเวียร์

 เวนจูรีฟลุม (Venturi Flume)
เป็นรางเปิดที่มีช่องแคบเข้าและขยายออก ทำให้น้ำไหลผ่านมี
ความเร็วที่เปลี่ยนแปลง จึงเกิดความปั่นป่วนในช่วงที่แคบเข้าและขยายออก พอที่จะใช้ในการผสมสารเคมีได้
ผสมในเส้นท่อ (Static Mixer)
การกวนเร็วอาจเกิดขึ้นได้ในท่อที่เลือกขนาดให้พอเหมาะจนมีความปั่นป่วน สูงเพียงพอ อาจมีการติดตั้งใบพัดเกลียวแบบยืดแน่น ซึ่งความปั่นป่วนจะเกิดขึ้นในขณะน้ำไหลผ่าน อุปกรณ์แบบนี้เรียกว่า Static Mixer ดังรูปที่ 3



รูปที่ 3 การกวนเร็วแบบ Static Mixer

 เครื่องมือกล
โดยการให้น้ำไหลผ่านถังที่มีใบพัดกวนหมุนด้วยความเร็วสูงๆ
เพื่อให้เกิดการปั่นป่วนในถัง เมื่อเติมสารเคมีลงไปก็จะเกิดการผสมผสานกับน้ำได้อย่างทั่วถึง วิธีนี้ใช้มากในระบบประปาขนาดใหญ่เพราะได้ผลดี มีลักษณะ ดังรูปที่ 4

 


รูปที่ 4 ถังกวนเร็วแบบใช้ใบพัด
 

1.2 การกวนช้า (Slow Mixing)
จะต้องประกอบด้วยถังกวนช้าหรือที่นิยมเรียกว่า ถังฟล็อคคูเลชั่น
(Flocculation Tank) ซึ่งจะต้องมีปริมาตรใหญ่พอ โดยน้ำจะใช้เวลาในการไหลผ่านถังนี้ประมาณ 20 นาที วิธีการกวนช้าที่ใช้แบ่งออกเป็น 2 แบบ ดังนี้

 แบบใช้แผ่นกั้นน้ำ (Baffle Type)
วิธีนี้จะอาศัยการไหลของน้ำเป็นหลัก โดยกั้นถังเป็นช่องให้น้ำไหลกวนไปมา เมื่อน้ำ
ไหลไปชนผนังหรือขอบถังก็จะเกิดการเปลี่ยนทิศทางและความเร็ว ทำให้อนุภาคคอลลอยด์เกิดการชนกัน และรวมตัวกันเป็นตะกอนใหญ่ขึ้นได้ วิธีนี้แบ่งย่อยเป็น 2 แบบ ตามลักษณะการไหลดังนี้
-แบบไหลแนวนอน
มีลักษณะการไหลแนวนอนอ้อมไปรอบๆ แผ่นกั้น โดยแผ่นกั้นจะกั้นตลอดความลึกของถังเมื่อมองจากด้านบนของถังจะมีลักษณะและทิศทางการไหลของน้ำดังรูปที่ 5 ปัจจุบันระบบประปาหลายแห่งยังใช้วิธีการแบบนี้อยู่
-แบบไหลแนวตั้ง
มีลักษณะการไหลในแนวตั้ง ขึ้น-ลง ตามแผ่นกั้น เมื่อมองทางด้านข้างของถัง จะเห็นทิศทางการไหลของน้ำดังรูปที่ 6

 



รูปที่ 5 ถังกวนช้าแบบไหลแนวนอน
รูปที่ 6 ถังกวนช้าแบบไหลแนวตั้ง



แบบใช้เครื่องมือกล
วิธีนี้จะติดใบพัดกวนหมุนด้วยความเร็วรอบต่างๆ เพื่อกวนน้ำในถังเบาๆ ในการ
วางตำแหน่งถัง อาจทำเป็นหลายๆ ถังต่อเนื่องกันไปหรือถังเดียวก็ได้ และใบพัดกวนก็มีชนิดต่างๆ กันทั้งแบบที่แกนใบพัดอยู่ในแนวตั้งหรือแกนนอน ใบพัดกวนช้า เรียกว่า ฟล็อคคูเลเตอร์ (Flocculator) ในบางครั้งอาจมีการใช้ลมกวนแทนใบพัดก็ได้ รูปที่ 7 แสดงตังอย่างของถังกวนช้าที่ใช้ใบพัดเทอร์ไบน์
 

รูปที่ 7 ถังกวนช้าที่ใช้ใบพัดเทอร์ไบน์


ถังตกตะกอน NEXT>>>>>
 


|เทคโนโลยี|ประปาไทย|