น้ำเน่าเสีย วิธีการทางกายภาพ

น้ำเน่าเสีย วิธีการทางกายภาพ ที่เรียกแบบเป็นทางการว่าน้ำเสียชุมชน หรือน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมก็ใช้หลักการเดียวกันคือ การแยกสิ่งปนเปื้อนออกจากน้ำ การแยกนั้นทำได้หลายวิธีตามธรรมชาติของสิ่งปนเปื้อน ส่วนจะเลือกวิธีใดก็ต้องพิจารณาต้นทุนการบำบัดไม่ให้สูงเกินความจำเป็น

กระบวนการทั่วไปที่ใช้บำบัดน้ำเสียมีดังนี้

1. วิธีการทางกายภาพ เป็นการใช้กระบวนการเชิงกลในการแยกสิ่งปนเปื้อนมีขนาดใหญ่และไม่ละลายน้ำออกจากน้ำ เช่น

การกรอง เป็นวิธีการง่ายๆ ใช้ตะแกรงหรือแผ่นกรอง กรองน้ำเสียเพื่อแยกขยะชิ้นใหญ่ไปกำจัดด้วยวิธีอื่นต่อไป

การตกตะกอน น้ำที่มีสิ่งปนเปื้อนขนาดเล็กกรองออกยากและหนักกว่าน้ำมาก เช่น กรวด ทราย การออกแบบให้มีแผ่นกั้นหรือทำทางน้ำไหลให้วกวน ดังภาพที่ 4 เพื่อเพิ่มระยะทางการไหลและทำให้น้ำไหลช้าลงก็จะช่วยให้สิ่งเจือปนตกตะกอน แยกออกจากน้ำได้ง่าย

การดูดซับ ด้วยตัวดูดซับที่เหมาะสม เช่น เรซิน ถ่านกัมมันต์ ก็เป็นวิธีการที่นำมาใช้ในกรณีที่สิ่งปนเปื้อนละลายน้ำ ไม่สามารถกรองด้วยตะแกรงได้และทำให้ตกตะกอนยากแต่กฎหมายกำหนดให้บำบัดเพราะเป็นพิษ เช่น สารเคมีที่ละลายอยู่ในน้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรม

น้ำที่ผ่านกระบวนการบำบัดด้วยวิธีการทางกายภาพหากเหลือความสกปรกน้อยกว่าที่กำหนดในกฎหมายก็ทิ้งลงสู่แหล่งน้ำสาธารณะได้เลย แต่ถ้ายังสกปรกเกินกว่าที่กฎหมายกำหนดก็ต้องนำไปบำบัดด้วยวิธีอื่นต่อไป

2. วิธีทางเคมี น้ำเสียที่มีสารเคมีละลายอยู่ และไม่สามารถบำบัดด้วยวิธีทางกายภาพก็อาจเติมสารเคมีที่เหมาะสม เพื่อเปลี่ยนรูปเป็นเกลือที่มีความเป็นพิษน้อยลง หรือทำให้ตกตะกอนแยกออกจากน้ำได้ง่ายขึ้น วิธีนี้สิ้นเปลืองเพราะต้องซื้อสารเคมีเพิ่มไปเรื่อยๆ

3. วิธีการทางชีววิทยา เป็นวิธีการที่เลียนแบบกระบวนการทางธรรมชาติที่สิ่งมีชีวิตดูดซับเอาสารอาหารจากธรรมชาติมาใช้ในการดำรงชีวิต โดยปรับสภาวะแวดล้อมให้สิ่งมีชีวิตในน้ำทิ้งเจริญอย่างรวดเร็ว สิ่งมีชีวิตเหล่านั้นก็จะดูดซับเอาสิ่งปนเปื้อนในน้ำไปใช้เร็วขึ้น ทำให้น้ำสะอาดจนสามารถทิ้งลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติได้โดยไม่ทำให้แหล่งน้ำที่รับน้ำทิ้งเน่าเสีย เนื่องจากสิ่งมีชีวิตในน้ำมีหลายรูปแบบทำให้สามารถเลือกมาใช้ให้เหมาะสมกับน้ำทิ้งแต่ละประเภทที่สกปรกไม่เท่ากัน โดยทั่วไปสิ่งมีชีวิตที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสียมีสองกลุ่มใหญ่ๆ คือ พืช และจุลินทรีย์

การใช้พืชบำบัดน้ำเสีย จัดเป็นรูปแบบหนึ่งของกระบวนการที่เรียกว่า Phytoremediation ซึ่ง Phytoremediation ครอบคลุมไปถึงการใช้พืชดูดซับสารพิษในดิน4 แต่ในกรณีนี้เป็นการทำพื้นที่ชุ่มน้ำ (wetland) โดยปลูกพืชที่ชอบพื้นที่ชุ่มน้ำ เช่น ธูปฤาษี กก พุทธรักษา เป็นต้น แล้วให้น้ำเสียไหลผ่าน พืชจะดูดซับสารปนเปื้อนจากน้ำรวมทั้งกรองตะกอนที่มีในน้ำ ทำให้น้ำสะอาดขึ้น ปัจจุบันมีแปลงสาธิตเพื่อแสดงการใช้พื้นที่ชุ่มน้ำบำบัดน้ำเสียที่โครงการพระราชดำริแหลมผักเบี้ย จังหวัดเพชรบุรี

การใช้จุลินทรีย์บำบัดน้ำเสีย เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปทั้งในการบำบัดน้ำเสียชุมชนและน้ำเสียอุตสาหกรรม เพราะเป็นวิธีที่บำบัดน้ำให้สะอาดได้เร็ว ควบคุมง่าย ต้นทุนไม่สูงนัก หลักการคือปรับสภาวะในถังบำบัดน้ำเสียให้เหมาะกับการเจริญของจุลินทรีย์ ทำให้จุลินทรีย์แบ่งตัวเพิ่มจำนวนและดูดซับสารเข้าไปในเซลล์ น้ำจึงสะอาดขึ้น หลังจากนั้นแยกจุลินทรีย์ออกจากน้ำเพื่อให้น้ำสะอาด มีลักษณะสมบัติตามกฎหมายกำหนด เนื่องจากจุลินทรีย์มีทั้งแบบที่ใช้ออกซิเจนและแบบที่ไม่จำเป็นต้องใช้ออกซิเจนในการหายใจ ระบบบำบัดน้ำเสียด้วยจุลินทรีย์จึงมีทั้งแบบที่ต้องเติมอากาศ และแบบที่ไม่ต้องเติมอากาศ

แบบที่ต้องเติมอากาศ สามารถบำบัดน้ำเสียได้เร็วเหมาะกับที่ๆ มีน้ำเสียมากพอที่จะไหลเข้าสู่ระบบทั้งวัน เช่น โรงงานอุตสาหกรรมอาหารที่มีการผลิตต่อเนื่องตลอดวัน หรือแม้กระทั่งชุมชนขนาดใหญ่ เช่น กรุงเทพฯ ซึ่งมีน้ำเสียที่ต้องบำบัดถึงวันละกว่า 703,000 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน3 แต่การเติมอากาศ ทำให้ต้องเสียค่าไฟฟ้าและทำให้มีตะกอนจุลินทรีย์เกิดขึ้นมาก จึงต้องมีกระบวนการกำจัดตะกอนจุลินทรีย์ต่อไปอีก ต้นทุนการบำบัดจึงค่อนข้างสูง

แบบที่ไม่เติมอากาศ บำบัดน้ำเสียได้ช้ากว่าแบบเติมอากาศ จุลินทรีย์แบบนี้ต้องการสารอาหารมากจึงเหมาะกับน้ำเสียที่มีสารปนเปื้อนเข้มข้น เช่น โรงงานอุตสาหกรรมอาหารกระป๋อง อุตสาหกรรมแป้งและน้ำตาลเป็นต้น เมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์แบบนี้เป็นการหมัก (fermentation) เป็นส่วนใหญ่ ทำให้เกิดแก๊สมีเทนซึ่งสามารถเก็บรวบรวมเพื่อนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ (ภาพที่ 6) ในต่างประเทศมีการนำแก๊สมีเทนไปใช้เดินเครื่องผลิตไฟฟ้า ข้อด้อยของการบำบัดน้ำเสียแบบนี้คือน้ำที่ผ่านการบำบัดยังคงมีความสกปรกเหลืออยู่มาก ต้องนำไปบำบัดแบบเติมอากาศอีกครั้งจึงจะสะอาดพอที่จะทิ้งลงแหล่งน้ำสาธารณะได้

ปัจจุบันประชากรโลกมีมากขึ้น จึงจำเป็นต้องเพาะปลูกธัญพืชเพื่อใช้เป็นอาหาร เช่น ข้าว ข้าวสาลี ข้าวโพด รวมทั้งต้องเพาะปลูกพืชเพื่อใช้เป็นพลังงาน เช่น ปาล์ม สบู่ดำ ให้มากขึ้น ความต้องการใช้น้ำในการเกษตรจึงสูงขึ้นไปด้วย ในภาวะแห้งแล้งที่ประเทศไทยกำลังประสบอยู่ในปัจจุบัน การนำน้ำที่บำบัดสะอาดดีแล้วมาใช้ในการเกษตรจะช่วยให้เราใช้น้ำได้คุ้มค่ากับการลงทุนบำบัดน้ำ และยังเป็นการช่วยลดปัญหาการแย่งชิงน้ำระหว่างการอุปโภคและการเกษตรไปพร้อมกันด้วย