วิธีการบำบัดน้ำเสียจากโรงฟอกหนังทั่วไป

วิธีการพื้นฐานในการบำบัดน้ำเสียคือการใช้เทคนิคต่างๆ เพื่อแยก กำจัด และรีไซเคิลสารมลพิษที่มีอยู่ในน้ำเสียและน้ำเสีย หรือแปลงสารมลพิษเหล่านั้นให้เป็นสารที่ไม่เป็นอันตรายเพื่อทำให้น้ำบริสุทธิ์

มีวิธีการบำบัดน้ำเสียอยู่หลายวิธี โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภท คือ การบำบัดทางชีวภาพ การบำบัดทางกายภาพ การบำบัดทางเคมี และการบำบัดทางธรรมชาติ

1. การบำบัดทางชีวภาพ

ในกระบวนการเมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์ สารมลพิษอินทรีย์ในรูปสารละลาย คอลลอยด์ และสารแขวนลอยละเอียดในน้ำเสียจะถูกเปลี่ยนให้เป็นสารที่เสถียรและไม่เป็นอันตราย การบำบัดทางชีวภาพสามารถแบ่งได้เป็นสองประเภทตามจุลินทรีย์แต่ละชนิด ได้แก่ การบำบัดทางชีวภาพแบบใช้อากาศ และการบำบัดทางชีวภาพแบบไม่ใช้อากาศ

วิธีการบำบัดทางชีวภาพแบบใช้อากาศเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในการบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ วิธีการบำบัดทางชีวภาพแบบใช้อากาศแบ่งออกเป็นสองประเภทตามวิธีการที่แตกต่างกัน ได้แก่ วิธีตะกอนเร่ง (activated sludge) และวิธีไบโอฟิล์ม (biofilm) กระบวนการบำบัดแบบตะกอนเร่ง (activated sludge) ถือเป็นหน่วยบำบัดที่มีโหมดการทำงานที่หลากหลาย อุปกรณ์บำบัดของวิธีไบโอฟิล์มประกอบด้วย ไบโอฟิลเตอร์ (biofilter) แท่นหมุนชีวภาพ (bioturntable) ถังออกซิเดชันแบบสัมผัสชีวภาพ (biocontact oxidation tank) และเตียงฟลูอิไดซ์เบดชีวภาพ (biofluidized bed) เป็นต้น วิธีบ่อออกซิเดชันชีวภาพ (biooxidation pond) หรือที่เรียกอีกอย่างว่าวิธีการบำบัดทางชีวภาพตามธรรมชาติ ส่วนการบำบัดทางชีวภาพแบบไร้อากาศ (anaerobic biotherapy treatment) หรือที่รู้จักกันในชื่อ การบำบัดแบบรีดักชันชีวภาพ (bio reduction treatment) ส่วนใหญ่ใช้สำหรับบำบัดน้ำเสียอินทรีย์และตะกอนที่มีความเข้มข้นสูง

2. การรักษาทางกายภาพ

วิธีการแยกและกู้คืนสารมลพิษแขวนลอยที่ไม่ละลายน้ำ (รวมถึงฟิล์มน้ำมันและหยดน้ำมัน) ในน้ำเสียโดยอาศัยการกระทำทางกายภาพ สามารถแบ่งได้เป็น วิธีการแยกโดยแรงโน้มถ่วง วิธีการแยกโดยแรงเหวี่ยง และวิธีการกักเก็บด้วยตะแกรง หน่วยบำบัดที่ใช้ในวิธีการแยกโดยแรงโน้มถ่วงประกอบด้วย การตกตะกอน การลอยตัว (การลอยตัวด้วยอากาศ) เป็นต้น และอุปกรณ์บำบัดที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ ห้องเก็บกรวด ถังตกตะกอน บ่อดักไขมัน ถังลอยตัวด้วยอากาศและอุปกรณ์เสริม เป็นต้น การแยกโดยแรงเหวี่ยงเป็นหน่วยบำบัดชนิดหนึ่ง อุปกรณ์ที่ใช้ ได้แก่ เครื่องเหวี่ยงและไฮโดรไซโคลน เป็นต้น ส่วนวิธีการกักเก็บด้วยตะแกรงประกอบด้วยหน่วยประมวลผลสองหน่วย ได้แก่ การกักเก็บด้วยตะแกรงแบบตะแกรงและการกรอง โดยแบบตะแกรงใช้ตะแกรงและตะแกรงกรอง ส่วนแบบตะแกรงใช้ตัวกรองทรายและตัวกรองแบบรูพรุนขนาดเล็ก เป็นต้น วิธีการบำบัดที่ใช้หลักการแลกเปลี่ยนความร้อนก็เป็นวิธีการบำบัดทางกายภาพเช่นกัน โดยมีหน่วยบำบัดประกอบด้วย การระเหยและการตกผลึก

3. การบำบัดทางเคมี

วิธีการบำบัดน้ำเสียที่แยกและกำจัดสารมลพิษที่ละลายอยู่ในน้ำเสียหรือสารมลพิษคอลลอยด์ หรือเปลี่ยนให้เป็นสารที่ไม่เป็นอันตรายผ่านปฏิกิริยาเคมีและการถ่ายเทมวล ในวิธีการบำบัดทางเคมี หน่วยประมวลผลที่อาศัยปฏิกิริยาเคมีของการเติมสาร ได้แก่ การตกตะกอน การทำให้เป็นกลาง รีดอกซ์ ฯลฯ ในขณะที่หน่วยประมวลผลที่อาศัยการถ่ายเทมวล ได้แก่ การสกัด การสกัดแบบแยกส่วน การดูดซับ การแลกเปลี่ยนไอออน การไดอะไลซิสด้วยไฟฟ้า และการออสโมซิสผันกลับ เป็นต้น หน่วยประมวลผลสองหน่วยหลังนี้เรียกรวมกันว่าเทคโนโลยีการแยกด้วยเมมเบรน หน่วยบำบัดที่ใช้การถ่ายเทมวลมีทั้งปฏิกิริยาทางเคมีและปฏิกิริยาทางกายภาพที่เกี่ยวข้อง จึงสามารถแยกออกจากวิธีการบำบัดทางเคมีและกลายเป็นวิธีการบำบัดอีกประเภทหนึ่งที่เรียกว่า วิธีการทางเคมีเชิงกายภาพ

รูปภาพ

กระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบรวม

1. การล้างไขมันในน้ำเสีย

ตัวบ่งชี้มลพิษ เช่น ปริมาณน้ำมัน CODcr และ BOD5 ในของเหลวเสียจากการกำจัดไขมันมีค่าสูงมาก วิธีการบำบัดประกอบด้วยการสกัดด้วยกรด การปั่นเหวี่ยง หรือการสกัดด้วยตัวทำละลาย วิธีการสกัดด้วยกรดเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยการเติม H2SO4 เพื่อปรับค่า pH ให้อยู่ที่ 3-4 เพื่อทำการแยกตัวของไขมัน นึ่งและกวนด้วยเกลือ จากนั้นนำไปตั้งทิ้งไว้ที่อุณหภูมิ 45-60 ตัน เป็นเวลา 2-4 ชั่วโมง น้ำมันจะค่อยๆ ลอยขึ้นจนกลายเป็นชั้นไขมัน อัตราการคืนตัวของไขมันสามารถสูงถึง 96% และอัตราการกำจัด CODcr ได้มากกว่า 92% โดยทั่วไป ความเข้มข้นโดยมวลของน้ำมันที่ทางเข้าน้ำจะอยู่ที่ 8-10 กรัม/ลิตร และความเข้มข้นโดยมวลของน้ำมันที่ทางออกน้ำจะน้อยกว่า 0.1 กรัม/ลิตร น้ำมันที่ได้จะถูกนำไปผ่านกระบวนการต่อไปและเปลี่ยนเป็นกรดไขมันผสม ซึ่งสามารถนำมาใช้ทำสบู่ได้

2. น้ำเสียจากการขูดหินปูนและกำจัดขน

น้ำเสียจากการขูดหินปูนและกำจัดขนประกอบด้วยโปรตีน ปูนขาว โซเดียมซัลไฟด์ ของแข็งแขวนลอย CODcr 28% S2- 92% และ SS 75% วิธีการบำบัดประกอบด้วยการทำให้เป็นกรด การตกตะกอนทางเคมี และการออกซิเดชัน

มักใช้วิธีการทำให้เป็นกรดในการผลิต ภายใต้สภาวะความดันลบ เติม H2SO4 เพื่อปรับค่า pH ให้อยู่ที่ 4-4.5 สร้างก๊าซ H2S ดูดซับด้วยสารละลาย NaOH และผลิตด่างซัลเฟอร์เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ โปรตีนที่ละลายน้ำได้ซึ่งตกตะกอนในน้ำเสียจะถูกกรอง ล้าง และทำให้แห้ง กลายเป็นผลิตภัณฑ์ อัตราการกำจัดซัลไฟด์สามารถสูงถึง 90% และลด CODcr และ SS ลง 85% และ 95% ตามลำดับ ต้นทุนต่ำ กระบวนการผลิตง่าย ควบคุมง่าย และวงจรการผลิตสั้นลง

3. น้ำเสียจากการฟอกหนังโครเมียม

สารมลพิษหลักของน้ำเสียจากการฟอกหนังโครเมียมคือโลหะหนัก Cr3+ มีความเข้มข้นของมวลประมาณ 3-4 กรัมต่อลิตร และค่า pH ค่อนข้างเป็นกรด วิธีการบำบัดประกอบด้วยการตกตะกอนด้วยด่างและการรีไซเคิลโดยตรง โรงฟอกหนังในครัวเรือน 90% ใช้วิธีการตกตะกอนด้วยด่าง โดยเติมปูนขาว โซเดียมไฮดรอกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ ฯลฯ ลงในของเหลวโครเมียมเสีย จากนั้นทำปฏิกิริยาและคายน้ำเพื่อให้ได้ตะกอนที่มีโครเมียมเป็นองค์ประกอบ ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในกระบวนการฟอกหนังได้หลังจากละลายในกรดซัลฟิวริกแล้ว

ในระหว่างปฏิกิริยา ค่า pH อยู่ที่ 8.2-8.5 และการตกตะกอนจะดีที่สุดที่อุณหภูมิ 40°C สารตกตะกอนที่เป็นด่างคือแมกนีเซียมออกไซด์ อัตราการกู้คืนโครเมียมอยู่ที่ 99% และความเข้มข้นเชิงมวลของโครเมียมในน้ำทิ้งน้อยกว่า 1 มิลลิกรัมต่อลิตร อย่างไรก็ตาม วิธีนี้เหมาะสำหรับโรงฟอกหนังขนาดใหญ่ และสิ่งเจือปนต่างๆ เช่น น้ำมันที่ละลายน้ำได้และโปรตีนในโคลนโครเมียมรีไซเคิลจะส่งผลต่อผลการฟอกหนัง

4. น้ำเสียแบบครบวงจร

4.1 ระบบบำบัดเบื้องต้น: ประกอบด้วยอุปกรณ์บำบัดหลักๆ เช่น ตะแกรง ถังควบคุม ถังตกตะกอน และถังลอยอากาศ ความเข้มข้นของสารอินทรีย์และของแข็งแขวนลอยในน้ำเสียจากโรงฟอกหนังอยู่ในระดับสูง ระบบบำบัดเบื้องต้นนี้ใช้เพื่อปรับปริมาณน้ำและคุณภาพน้ำ กำจัดสาร SS และของแข็งแขวนลอย ลดปริมาณมลพิษบางส่วน และสร้างสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการบำบัดทางชีวภาพต่อไป

4.2 ระบบบำบัดทางชีวภาพ: ค่า ρ(CODcr) ของน้ำเสียจากโรงฟอกหนังโดยทั่วไปอยู่ที่ 3,000-4,000 มก./ลิตร ค่า ρ(BOD5) อยู่ที่ 1,000-2,000 มก./ลิตร ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มน้ำเสียอินทรีย์ที่มีความเข้มข้นสูง ค่า m(BOD5)/m(CODcr) อยู่ที่ 0.3-0.6 ซึ่งเหมาะสำหรับการบำบัดทางชีวภาพ ปัจจุบันมีการใช้คูน้ำออกซิเดชัน SBR และการออกซิเดชันแบบสัมผัสทางชีวภาพอย่างแพร่หลายในประเทศจีน ในขณะที่การเติมอากาศแบบเจ็ต (jet aeration) เครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มแบบแบตช์ (batch biofilm reactor: SBBR) ชั้นฟลูอิไดซ์เบด และชั้นตะกอนแบบไร้อากาศไหลขึ้น (upflow anaerobic sludge bed: UASB)