การบำบัดของเสียที่เป็นของเหลวจากอุตสาหกรรมเกษตร

สภาพแวดล้อมในปัจจุบันมีลักษณะเสื่อมโทรมลงไม่ว่าจะเป็นทางด้าน อากาศ ทรัพยากร ป่าไม้ สัตว์ป่า ต่าง ๆ ล้วนแล้วแต่สร้างปัญหาให้กับมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง น้ำเป็นสิ่งที่นับวันจะทวีความสำคัญขึ้นระบบบำบัดน้ำเสียต่างๆ จึงเป็นสิ่งจำเป็นที่จะต้องมีการใช้ในการบำบัดน้ำเสียเพื่อให้มีคุณภาพที่ไม่ทำให้สภาพแวดล้อมเสื่อมลง

แหล่งของน้ำเสีย ที่มาของน้ำเสียก็มีจากหลายแห่ง เช่น น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม น้ำเสียจากบ้านเรือนของมนุษย์ น้ำเสียจากการเกษตร เป็นต้น แต่น้ำเสียที่ก่อให้เกิดผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุดมาจากโรงงานอุตสาหกรรมที่ไม่มีการบำบัดของเสียก่อนปล่อยสู่แม่น้ำลำคลองหรือมีระบบบำบัดที่ไม่มีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงควรที่จะต้องมีมาตราการที่นำมาใช้ควบคุมการบำบัดน้ำเสียก่อนปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมอย่างเร่งด่วน

แหล่งที่มาของน้ำเสีย ที่มาของน้ำเสียมาจากหลายแห่ง เช่น น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งก่อให้เกิดผลเสียแก่สิ่งแวดล้อมมาก ที่สุด น้ำเสียจากบ้านเรือนของมนุษย์ น้ำเสียจากการเกษตร

แหล่งของน้ำเสียจากอุตสาหกรรม จำแนกออกได้เป็น 3 ประเภท ตามแหล่งกำเนิด 1. น้ำเสียจากมนุษย์ (Domestic wastewater) มาจากน้ำที่ใช้ในการทำความสะอาดโรงงานและการใช้ของคนงาน 2. น้ำเสียจากกระบวนการ (Process wastewater) มาจากการกระเด็นการรั่วซึม และการล้างผลิตภัณฑ์ ซึ่งน้ำเหล่านี้ก็จะมีเศษน้ำมันของเครื่องจักร หรือสารเคมีที่ก่อให้เกิดอันตรายได้

3. น้ำจากการหล่อเย็น (Cooling wastewater) มาจากกระบวนการหล่อเย็นต่างๆ ที่อาจจะมีการหลุดรอดของสารในกระบวนการผลิตหรืออาจมีการสะสมของเกลือตะกรันที่จะเกิดขึ้นหากไม่มีการระบายน้ำเสียเป็นเวลานาน

ลักษณะของน้ำเสียจากอุตสาหกรรมเกษตร 1. สิ่งเจือปนในน้ำเสียจากอุตสาหกรรมเกษตร มาจากวัสดุและสารต่างๆ ที่ใช้ภายในโรงงาน เช่น เศษ วัตถุดิบ ผลิตภัณฑ์ระหว่างกระบวนการผลิต ผลิตภัณฑ์ที่สำเร็จแล้ว สารเคมีที่ใช้ในการปรุงแต่งสิ่งเจือปนพอจะจำแนกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ

1.1 สารอนินทรีย์ ( inorganic matters) ได้แก่ สารเคมี ไอออน ของโลหะต่างๆ เช่น น้ำเสียจากโรงงานชุบโลหะจะมี แมกนีเซียม แคลเซียม โซเดียม และเหล็ก เป็นต้น 1.2 สารอินทรีย์ ( organic matters) มาจากการแปรรูป ผลิตผล ทางการเกษตร เช่น น้ำตาล หรืออนุพันธ์ของน้ำตาล น้ำมัน กรดอินทรีย์ ปิโตรเลียม สารสังเคราะห์อื่นๆ ที่ได้จาก ปิโตรเลียม สี โปรตีน เป็นต้น

2. การเปลี่ยนแปลงอันเนื่องมาจากระบบการผลิต ได้แก่ อัตราการไหล และความเข้มข้นของน้ำเสียจากกระบวน การอุตสาหกรรมเกษตร ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงภายในการ ทำงานวันหนึ่งๆขึ้น เช่น การล้างถังหมักของโรงงานเบียร์ในแต่ ละครั้ง

ขั้นตอนของกระบวนการบำบัดน้ำเสียจาก อุตสาหกรรมเกษตร โดยทั่วไปมีขั้นตอนของการบำบัดน้ำเสีย 4 ขั้นตอน คือ 1. การบัดบัดขั้นแรก (Pretreatment) 2. การบำบัดขั้นต้น (Primary treatment) 3. การบำบัดขั้นที่สอง (Secondary treatment) 4. การบำบัดขั้นที่สาม (Tertiary treatment)

1. การบำบัดขั้นแรก (Pretreatment) น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมหลายชนิดจำต้องมีการบำบัดล่วง หน้าก่อนที่จะเข้าสู่ระบบบำบัดรวม ทั้งนี้เนื่องจากต้องการลดผลเสียที่อาจจะเกิดขึ้นกับระบบบำบัด เนื่องจากน้ำเสียชนิดนั้นอาจจะมี equalization, neutralization, oil and grease removal เป็นต้น

2. การบำบัดขั้นต้น (Primary treatment) เป็นการบำบัดขั้นตอนแรกของกระบวนการซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อที่จะ ลดภาระการบำบัดของระบบด้วยกระบวนการที่ค่อนข้างง่าย ได้แก่ screening, gritchamber, gravity sedimentation เป็นต้น

3. การบำบัดขั้นที่สอง (Secondary treatment) เป็นการบำบัดหลักสารที่ต้องการกำจัดออกส่วนใหญ่จะถูกกำจัด ออกในขั้นตอนนี้ ได้แก่ activated sludge, treckling filter , incineration, precipitation เป็นต้น

4. การบำบัดขั้นที่สาม (Tertiary treatment) เป็นกระบวนการบำบัดขั้นสุดท้ายที่จะแต่งเติมให้บรรลุวัตถุประสงค์ที่ตั้งเอาไว้ เช่น chlorination เพื่อฆ่าเชื้อโรคก่อนที่จะทิ้งลงสู่แหล่งน้ำ carbon adsorption เพื่อจำกัดสารอินทรีย์ที่หลงเหลือ ion exchange กำจัดไอออนที่เหลือเพื่อนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ เป็นต้น

กระบวนการบำบัดน้ำเสีย สามารถแบ่งออกได้เป็น 4 กระบวนการใหญ่ๆ ดังต่อไปนี้ 1. กระบวนการทางกายภาพ (Physical Unit Operations) 2. กระบวนการทางเคมี (Chemical Unit Process) 3. กระบวนการทางชีวภาพ (Biological Unit Process) 4. กระบวนการทางกายภาพ-เคมี (Physiochemical Unit Processes)

1. กระบวนการทางกายภาพ (Physical Unit Operations) เป็นวิธีการบำบัดน้ำเสียที่อาศัยแรงต่างๆ ทางกายภาพ เพื่อการแยก ของแข็งที่ไม่ละลายน้ำออกจากน้ำเสีย ขั้นตอนของระบบบำบัดน้ำเสียโดยมี วิธีการต่างๆ เช่น การดักด้วยตะแกรง (Screening) การตัดย่อย (Comminution) การกวาด (Skimming) การกวน (Mixing) การทำให้ลอย (Floatation) การตกตะกอน (Sedimetation) การแยกตัวด้วยแรงเหวี่ยง (Centrifugation) การกรอง (Filtration) การกำจัดตะกอนหนัก (Grit removal)

2. กระบวนการทางเคมี (Chemical Unit Process) เป็นวิธีการบำบัดน้ำเสียที่ปนเปื้อนสารเคมีผสมกับน้ำเสีย โดยจะมีการเติมสารเคมีบางชนิดเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีแล้ว แยกเอามลสารต่างๆ ออกจากน้ำเสีย เช่น การตกตะกอนผลึก (Precipitation) การทำให้เป็นกลางหรือการสะเทิน(Neutralization) การฆ่าเชื้อโรค (Disinfection)

3. กระบวนการทางชีวภาพ (Biological Unit Process) เป็นวิธีการบำบัดน้ำเสียที่อาศัยจุลินทรีย์ที่จะทำการย่อยสลายแล้วเปลี่ยนสารอินทรีย์ต่างที่ปนเปื้อนน้ำเสียให้เป็นก๊าซคาร์บอนได-ออกไซด์ลอยขึ้นสู่อากาศซึ่งจะได้จุลินทรีย์เซลล์ใหม่เพิ่มจำนวนขึ้น เช่น ระบบบำบัดแบบ Activated sludge, Trickling filter, Aerated lagoon, Anaerobic pond, Stabilization เป็นต้น

4. กระบวนการทางกายภาพ-เคมี (Physiochemical Unit Processes) เป็นวิธีการบำบัดน้ำเสียที่อาศัยทั้งเทคนิคทางกายภาพและทางเคมีร่วมกัน เพื่อใช้ในการกำจัดทั้งสารอนินทรีย์และสารอินทรีย์ที่ละลายอยู่ในน้ำเสีย เช่น ระบบ Ion exchange, Carbonadsorption,Reverse osmosis, Electrodialysis เป็นต้น

ปัจจุบันมีระบบบำบัดน้ำเสียหลายวิธี แต่ละระบบมีความเหมาะสมกับการบำบัดน้ำเสียที่มีคุณสมบัติต่างๆ กันไป ซึ่งระบบ แอ็คติเวตเต๊ดสลัดจ์ (Activated sludge) หรือ ระบบบำบัดแบบเลี้ยงตะกอนหรือตะกอนเร่ง เป็นระบบบำบัดน้ำเสียชนิดหนึ่งที่ได้รับความนิยมอย่างมาก ข้อดี คือ เป็นระบบบำบัดน้ำเสียที่ใช้พื้นที่น้อย ข้อเสีย คือ ต้องใช้เครื่องจักรกลมาก, ค่าใช้จ่ายการควบคุมสูง, ต้องการผู้ควบคุมระบบบำบัดน้ำเสียที่มีความสามารถและ ความชำนาญ

กระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบ Activated sludge เป็นการบำบัดน้ำเสียทางชีววิทยา ซึ่งอาศัยสิ่งมีชีวิตอัน ได้แก่ พวกจุลินทรีย์ทั้งหลาย ในการกิน ทำลาย ย่อยสลาย ดูดซับ หรือเปลี่ยนรูปของมวลสารต่างๆ ที่มีอยู่ในน้ำเสียให้มีค่าความสกปรกน้อยลง

กลไกในการทำงานของกระบวนการ Activated sludge มวลสารอินทรีย์ + จุลินทรีย์ ----> จุลินทรีย์ตัวใหม่ + คาร์บอนไดออกไซด์ +น้ำ+ พลังงาน มวลสาร (POLLUTANTS) ที่อยู่ในน้ำเสียจะถูกจุลินทรีย์ใช้เป็นอาหารและเจริญเติบโตขยายพันธุ์ต่อไป ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะลอยขึ้นไปในอากาศ ส่วนน้ำจะผสมออกไปกับน้ำที่บำบัดแล้ว พลังงานก็จะถูกจุลินทรีย์ใช้ในการดำรงชีวิต

สรุป คือ มวลสารส่วนใหญ่ได้แก่ สารอินทรีย์ต่างๆ ในน้ำเสียจะถูกเปลี่ยนมาเป็นมวลจุลินทรีย์ที่หนักกว่าน้ำ สามารถแยกออกได้ง่ายด้วยการตกตะกอนในถังตกตะกอน น้ำเสียที่ถูกจุลินทรีย์นำสารอินทรีย์ต่างๆ มาใช้ ก็จะเป็นน้ำที่สะอาดพอที่จะปล่อยทิ้งได้โดยไม่เกิดการเน่าเหม็น

จุลินทรีย์ในระบบ Activated Sludge แบ่งออกเป็น 4 ประเภท คือ 1. จุลินทรีย์ที่สร้างฟลอค (Floc Former) จุลินทรีย์ในกลุ่มนี้ส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรียที่สามารถจับตัวกันเป็นกลุ่มฟลอค และตกตะกอนได้ดี 2. Saprophyte จุลินทรีย์ในกลุ่มนี้ส่วนใหญ่จะเป็นแบคทีเรียที่ทำหน้าที่ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ บางชนิดก็จะทำหน้าที่สร้างฟลอคด้วย

3. จุลินทรีย์ทำลาย (Predator) จุลินทรีย์ในกลุ่มนี้ประกอบด้วยโปรโตซัว (Protozoa) อมีบา (Amoeba) โรติเฟอร์ (Rotifer) ทำหน้าที่กินจุลินทรีย์ที่มีขนาดเล็กกว่าเป็นอาหาร 4. จุลินทรีย์ก่อกวน (Nuisance Microorganisms) เป็นพวกที่ก่อกวนการทำงาน ของระบบ เช่น แบคทีเรียที่เป็นเส้นใย (Filamentous Bacteria) ซึ่งทำให้เกิด อาการตะกอนไม่จมตัว (Bulkin Slugde)

การเกิด Activated Sludge เกิดขึ้นต่อเนื่องกัน 3 ขั้นตอนในถังเติมอากาศ คือ 1. ขั้นส่งถ่าย (Transfer Step) 2. ขั้นเปลี่ยนรูป (Convertion Step) 3. ขั้นรวมตะกอน (Flocculation Step)

ขั้นแรก สารอินทรีย์ในน้ำเสียจะถูกจุลินทรีย์ดูดมาติดที่ผนังเซลล์และส่งน้ำย่อยออกมาย่อยสลายจนสารอินทรีย์เปลี่ยนไปอยู่ในรูปของโมเลกุลที่เล็กพอ ที่จะซึมผ่านเข้าข้างในเซลล์เพื่อใช้เป็นสารอาหารได้ ในขั้นตอนนี้จะใช้เวลาประมาณ 15 ถึง 30 นาที น้ำย่อยหรือเอนไซม์ (Enzymes) นี้จุลินทรีย์จะผลิตขึ้นมาไว้ภายในเซลล์และในน้ำที่อยู่รอบตัวของมันสารอินทรีย์แต่ละชนิดต้องใช้เอนไซม์เฉพาะอย่างในการย่อย ดังนั้น จุลินทรีย์จึงต้องปรับตัวและผลิตเอนไซม์ออกมาใช้ให้เหมาะสมกับชนิดของน้ำเสียต่างๆ และต้องให้เวลาแก่จุลินทรีย์ในการปรับตัวที่พอเหมาะ (Acclimatize) โดยเฉพาะในช่วงเริ่มการทำงาน (Start-up) ของระบบบำบัดน้ำเสีย

ขั้นที่สองเมื่อจุลินทรีย์ถูกย่อยให้มีโมเลกุลเล็ก และสามารถละลายน้ำผ่านเข้าไปในเซลล์ได้แล้ว ก็จะถูกจุลินทรีย์ทำการเปลี่ยนรูปโดยกระบวนการสังเคราะห์ (Synthesis) ซึ่งหมายถึง การสร้างเซลล์ใหม่ และกระบวนการออกซิเดชัน (Oxidation) ซึ่งหมายถึง ปฏิกิริยาที่มีการเติมออกซิเจนแล้วได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และพลังงาน กระบวนการทั้งสองนี้รวมกันเป็นกระบวนการทาง ชีวเคมีที่เกิดขึ้นในจุลินทรีย์ (Metabolic Process)

ขั้นที่สาม เป็นการรวมตัวของตะกอนเร่งโดยจุลินทรีย์จะถูกกวนผสมกันอยู่ในถังเติมอากาศเมื่อมาชนกันก็จะจับรวมตัวกันเป็นตะกอนที่ใหญ่ขึ้นเรียกว่า ฟลอค (Floc) หรือตะกอนเร่ง (Activated Sludge) ซึ่งตกตะกอนได้ดีกว่าเซลล์เดี่ยวทำให้สามรถแยกออกจากน้ำที่บำบัดแล้วได้ง่าย เมื่อตะกอนเร่งไปสัมผัสกับน้ำเสียซึ่งมีสารแขวนลอย (Suspended Material) หรือคอลลอยด์ (Colloidal Material) ก็จะจับมวลสารเหล่านั้นเอาไว้ภายในและทำการย่อยสลายเป็นอาหารต่อไป

ส่วนประกอบและการทำงานของระบบ ระบบบำบัดน้ำเสียประกอบด้วยส่วนที่สำคัญอย่างน้อยสองส่วนคือ ถังเติมอากาศ (Aeration Basin) และถังตกตะกอน (Sedimentation Basin) ดังรูปที่ 1

รูปที่ 1 การทำงานของกระบวนการ Activated Sludge

การเริ่มทำงาน โดยน้ำเสียจะถูกส่งมาเข้าถังเติมอากาศซึ่งมีตะกอนเร่งอยู่เป็นจำนวนมาก ภายในถังจะมีสภาวะแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อการเจริญเติบโตของ จุลินทรีย์แบบใช้ออกซิเจน เช่น มีออกซิเจนละลายน้ำ อาหาร pH ฯลฯ ที่พอเหมาะ ตะกอนจุลินทรีย์จะทำการลดค่ามวลสารอินทรีย์ในรูปต่างๆ ด้วยการย่อยสลายให้อยู่ในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ เป็นต้น

น้ำเสียที่ถูกบำบัดแล้วจะไหลต่อไปยังถังตกตะกอนเพื่อแยกตะกอนจุลินทรีย์ออกจากน้ำใสตะกอนที่แยกตัวอยู่ที่ก้นถังตกตะกอนส่วนหนึ่งจะถูกสูบกลับไปเข้ายังถังเติมอากาศเพื่อลดมวลสารที่เข้ามาใหม่ อีกส่วนหนึ่งจะเป็นตะกอนจุลินทรีย์ส่วนเกินที่เป็นผลจากการเจริญเติบโตซึ่งจะต้องนำไปทิ้งสำหรับน้ำใสส่วนบนจะเป็นน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วทิ้งออกจากระบบ

การนำตะกอนจุลินทรีย์เกิน (Excess Sludge) ที่เกิดจากการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ไปทิ้งเป็นสิ่งจำเป็นที่จะต้องกระทำอย่างสม่ำเสมอเพื่อรักษาปริมาณตะกอนจุลินทรีย์ในระบบให้มีค่าพอเหมาะซึ่งเป็นหลักสำคัญในการควบคุมการทำงานของกระบวนการ Activated Sludge ให้มีอัตราส่วนของอาหารต่อจุลินทรีย์ (F/M) ที่สมดุลอันจะยังผลให้อาหารหรือมวลสารที่อยู่ในน้ำเสียสามารถถูกกำจัดให้หมดไปหรือมีค่าเหลืออยู่น้อย เพื่อให้อาหารเป็นตัวจำกัดในการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ (Food Limiting Factor)

วิธีควบคุมการทำงานของระบบบำบัดแบบ Activated Sludge เพื่อให้ระบบบำบัดน้ำเสียสามารถบำบัดได้อย่างต่อเนื่อง และคุณภาพของน้ำที่บำบัดแล้วมีค่าไม่เกินมาตรฐานน้ำเสียตามกฎหมาย ซึ่งการควบคุมสามารถทำได้ 2 วิธี คือ

1.วิธีควบคุมค่าอัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์ (F/M ratio method) ตะกอนจุลินทรีย์ที่มีสมรรถภาพในการทำงาน จะต้องมีปริมาณอาหารที่พอเหมาะ ซึ่งควบคุมได้โดยการรักษาอัตราส่วนของน้ำหนักของสารอินทรีย์ที่ส่งเข้ามาบำบัด ต่อน้ำหนักของตะกอนจุลินทรีย์ซึ่งวัดในรูปของตะกอนแขวนลอย (MLSS) หรือตะกอนแขวนลอยระเหย (MLVSS) ให้มีค่าคงที่ตามที่ต้องการ และเรียกค่าที่ใช้ควบคุมนี้ว่า ค่าอัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์ (Food to Microorganism ratio, F/M)

สามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้ อัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์ = น้ำหนักของสารอินทรีย์ที่เข้าระบบต่อวัน น้ำหนักของจุลินทรีย์ในถังเติมอากาศ = น้ำหนักของ BOD ที่เข้าเป็นกิโลกรัม/วัน น้ำหนักของ MLSS ในถังเติมอากาศ (kg) = อัตราการไหลของน้ำเสีย(m3/day) x BOD (mg/l) ปริมาตรถังเติมอากาศ (m3) x MLVSS (mg/l)

จะเห็นได้ว่า ค่าอาหาร (F) หรือค่า BOD ในน้ำเข้านั้นเราไม่สามารถควบคุมหรือควบคุมได้น้อย ดังนั้น ผู้ควบคุมจึงต้องรักษาค่า F/M โดยการเปลี่ยนแปลงค่าน้ำหนักของจุลินทรีย์ (M) ซึ่งวัดในรูปของ MLSS หรือ MLVSS โดยการเพิ่มหรือลดการนำตะกอนส่วนเกินไปทิ้ง เช่น ถ้า F/M มีค่าสูง แสดงว่า M มีค่าน้อย จะต้องลดการนำตะกอนจุลินทรีย์ไปทิ้งเพื่อให้ M มีค่าสูงขึ้นและในทำงานกลับกันถ้า F/M มี่ค่าต่ำ ก็จะต้องเพิ่มการนำตะกอนจุลินทรีย์ไปทิ้งเพื่อลดค่า M ให้ต่ำลง

ในการทำงานของระบบบำบัดแบบ Activated Sludge ได้มีการแบ่งระบบออกเป็น 3 ประเภทตามอัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์ (F/M) ได้ดังตารางที่ 1

ตารางที่ 1 ค่าอัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์ (F/M) ที่ช่วงการทำงานต่างๆ หมายเหตุ : F คำนวณจากค่า BOD, COD หรือ TOC M คำนวณจากมวลตะกอนจุลินทรีย์ในถังเติมอากาศ (MLSS) * กำหนดให้ค่า BOD/COD สำหรับน้ำเสียมีค่า = 0.60 # กำหนดให้ค่า BOD/TOC สำหรับน้ำเสียมีค่า = 2.50

2. วิธีควบคุมค่าอายุตะกอน อายุตะกอน (Sludge Age) หมายถึงระยะเวลาเฉลี่ยที่ตะกอนจุลินทรีย์หมุนเวียนอยู่ในระบบ (Mean cell residence time) เป็นค่าที่สำคัญในการออกแบบและควบคุมการทำงานของระบบ และมีความสัมพันธ์โดยตรงกับค่าอัตราส่วนอาหารจุลินทรีย์ (F/M) การควบคุมค่าอายุตะกอนให้มีค่าคงที่จะทำให้อัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์หรือค่า Organic Loading มีค่าคงที่ตามไปด้วย ซึ่งค่าที่ควบคุมเหล่านี้จะเป็นตัวกำหนดคุณภาพของน้ำเสีย การควบคุมจะต้องทดลองหาค่าอายุตะกอนที่เหมาะสม โดยหาความสัมพันธ์ระหว่างค่าอายุตะกอนกับคุณภาพของ น้ำเสีย เช่น BOD, COD และตะกอนแขวงลอย แล้วเลือกค่าที่เห็นว่าดีที่สุด

วิธีควบคุมการทำงานโดยใช้ค่าอายุตะกอนเป็นวิธีที่ดีที่สุด เพราะเป็นการควบคุมค่า Organic Loading ไปในตัว และสามารถคำนวณค่าของตะกอนที่นำไปทิ้งได้อย่างถูกต้อง อีกทั้งวิธีการควบคุมก็ง่ายและไม่ต้องใช้การวิเคราะห์ที่ยุ่งยาก

ตารางที่ 2 แสดงค่าอายุตะกอนในช่วงการทำงานแบบต่างๆ ซึ่งหมายถึงการควบคุมค่าอายุตะกอนเป็นการควบคุมอัตราการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และเป็นการคัดเลือกชนิดของจุลินทรีย์ให้อยู่ในระบบด้วย เช่น หากลดอายุตะกอนให้ต่ำกว่า 7 – 10 วัน จะทำให้จุลินทรีย์ที่ทำให้เกิด Nitrification เจริญเติบโตไม่ทัน และหลุดออกไปกับตะกอนส่วนเกินที่นำไปทิ้ง จนทำให้ไม่สามารถเกิด Nitrification ได้

ตารางที่ 2 ค่าอายุตะกอนที่ช่วงการทำงานต่างๆ

การควบคุมหรือเปลี่ยนแปลงค่าอายุตะกอน ทำได้โดย การปรับอัตราการนำตะกอนจุลินทรีย์ส่วนเกินไปทิ้ง หากนำไปทิ้งมากค่าอายุตะกอนก็จะลดลง และหากนำไปทิ้งน้อยลง ค่าอายุตะกอนก็จะเพิ่มมากขึ้น ในการปรับค่าอายุตะกอนแต่ละครั้ง จะต้องใช้เวลาประมาณ 1 – 3 เท่าของค่าอายุตะกอน เพื่อให้ระบบปรับตัวให้อยู่ในสภาวะที่คงที่ และจะต้องติดตามคำนวณค่าน้ำหนักของ MLVSS ที่ใช้บำบัดน้ำเสียและปริมาณตะกอน จุลินทรีย์ที่ต้องนำไปทิ้งทุกวัน จนกว่าจะมีค่าไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก

การเจริญเติบโตของจุลชีพในระบบ มีการเจริญเติบโตของจุลชีพ ซึ่งจะแสดงในรูปของสมการคณิตศาสตร์ คือ

ค่าอายุสลัดจ์ (Mean Cell Residence Time หรือ Sludge Age, ) คือ ระยะเวลาที่น้ำสลัดจ์อยู่ในระบบนานกี่วัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการถ่ายทิ้งสลัดจ์ออกจากระบบ โดยอาจถ่ายจากถังเติมอากาศ หรือจากถังตกตะกอน แล้วแต่ความเหมาะสมของระบบ

สมการหาค่า c ทั่วไป c = X1 (X2 – X1)/t (2) สมการหาค่า c จากการถ่ายทิ้งสลัดจ์ออกจากถังตะกอน c = X1V XrQw + (Q – Qw) Xe (3)

สมการหาค่า c จากการถ่ายทิ้งสลัดจ์ออกจากถังเติมอากาศ c = X1V X2Qw + (Q – Qw) Xe (4)

เมื่อ ; = อายุสลัดจ์, วัน X1 = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ที่ต้องการควบคุมในระบบ (มักจะใช้ค่า Mixed Liquor Volatile Suspended Solids, MLVSS), mg/l MLVSS X2 = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ที่มีในระบบ, mg/1 MLVSS t = ระยะที่มีสลัดจ์จุลชีพเพิ่มขึ้นจาก X1 เป็น X2, วัน V = ปริมาตรถังเติมอากาศ, ลบ.ม. Xr = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ในท่อไหลกลับจากก้นถังตกตะกอนกลับมาสู่ถังเติมอากาศ , mg/l MLVSS Qw = ปริมาณน้ำสลัดจ์ที่ต้องการถ่ายทิ้ง, ลบ.ม./วัน Q = อัตราการไหลเข้าของน้ำเสีย, ลบ.ม./วัน Xe = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ที่หลุดลอยไปกับน้ำทิ้งที่ไหลล้นออกจากถังตกตะกอนที่สอง, mg/l TSS

เมื่อต้องการควบคุมระบบ AS อาจใช้สมการ (5) มาช่วยในการคำนวณได้ 1/ c = Q/V (1+r-(rXR/X)) (5) เมื่อ ; r = QR/Q X = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ที่ควบคุมในระบบ , mg/l MLVSS

สำหรับค่าอายุสลัดจ์ต่ำสุดที่ระบบบำบัดทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพจะแทนด้วยค่า  cm ซึ่งถ้ามีค่าอายุสลัดจ์ต่ำกว่า  cm แสดงว่าจุลชีพถูกถ่ายเททิ้งออกเร็วเกินไปโดยจุลชีพอาจจะยังไม่ทันที่ได้ย่อยสารอินทรีย์เรียบร้อย ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของระบบ AS ตกต่ำลงอย่างมากได้

สำหรับค่า  c ที่นิยมเลือกใช้ในการออกแบบคือ  cd ซึ่งจะมีค่ามากกว่าค่าของ cmโดยปกติค่า  cd ควรมีค่ามากกว่าค่า  cm อย่างน้อยประมาณ 4 เท่า ซึ่งบางครั้งอาจมีค่าถึง 20 เท่า หรือมากกว่า ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความยากง่ายในการย่อยสลายสารอินทรีย์ของน้ำเสียนั้นๆ

ความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนจุลชีพกับการย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียของระบบ X = YQ c (S0 – S) V(1+kd c ) (6) หรือ X = c = Y(S0-S)  (1+kd c ) (7)

เมื่อ ; X = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ที่ควบคุมไว้ในระบบ, mg/l MLVSS Y = อัตราส่วนระหว่างจำนวนจุลชีพที่เพิ่มขึ้นกับปริมาณสารอินทรีย์ที่ถูกย่อยสลาย , mg MLVSS/mg BOD Q = อัตราไหลเข้าของน้ำเสีย, m3/day V = ปริมาตรถังเติมอากาศ, m3 c = อายุสลัดจ์, day S0 = ความเข้มข้นของสารอินทรีย์ในน้ำเสียที่ไหลเข้าระบบ, mg/l BOD S = ความเข้มข้นของสารอินทรีย์ในระบบหรือน้ำทิ้ง, mg/l BOD Kd = ค่า ส.ป.ส. การลดลงของจุลชีพ, mg/(mg-d) = เวลาเก็บกักของน้ำเสียในถังเติมอากาศ, day

จากสมการข้างต้นสามารถคำนวณออกแบบระบบ AS ได้ เมื่อทราบประสิทธิภาพของระบบที่ต้องการและค่าคงที่ต่างๆ ซึ่งสามารถหาได้จากการทดลองสำหรับประเภทน้ำเสียนั้นๆ หรือ จากข้อมูลทางวิชาการที่ได้รับจากเอกสารต่างๆ โดยน้ำเสียจากชุมชน แสดงค่าต่างๆ ในตาราง 3

ตารางที่ 3 ค่าสัมประสิทธ์ต่างๆ ของระบบ AS สำหรับน้ำเสียชุมชน

Sludge Volume Index (SVI) เป็นค่าที่บ่งบอกถึงตะกอนดีหรือไม่ดี ซึ่งเป็นค่าที่ได้รับจากการทดลองหาในห้องปฏิบัติการ หรือในภาคสนามได้ โดยต้องมีขวดตวงหรือกระบอกมาตรฐานขนาด 1 ลิตรให้นำน้ำสลัดจ์ (Mixed Liquor) ที่มาจากถังเติมอากาศมาใส่ลงในขวดตรงนี้ รอให้ตกตะกอนประมาณ 30 นาที แล้วจึงอ่านค่าที่ตะกอนได้ตกลงมา คือ ชั้นตะกอนที่แบ่งแกกันชัดระหว่างชั้นน้ำใสกับชั้นตะกอนที่ตก ซึ่งอ่านค่าเป็น V (มล.ต่อลิตร) แล้วนำตัวอย่างน้ำสลัดจ์นี้มาวิเคราะห์หาค่า MLSS mg/l

สามารถคำนวณหาค่า SVI ได้คือ SVI เท่ากับ (V, มล. /ลิตร)(1000 มก สามารถคำนวณหาค่า SVI ได้คือ SVI เท่ากับ (V, มล./ลิตร)(1000 มก./กรัม) / (MLSS, มก./ลิตร) ซึ่งมีหน่วยเป็น มล.ต่อกรัม โดยปกติ SVI ที่มีการตกตะกอนที่ดีจะมีค่าอยู่ในช่วง 50 – 150 มล/กรัม พบว่าถ้ามีค่า SVI เกิน 200 แสดงว่า การตกตะกอนไม่ดีควรรีบทำการแก้ไข

ในระบบ AS การคำนวณปริมาณออกซิเจนมีความจำเป็น เพื่อสามารถนำมาคำนวณระบบเติมอากาศต่อไป สมการ (8) และ (9) เป็นสมการสำหรับคำนวณหาปริมาณออกซิเจนที่ต้องการและปริมาณอากาศที่ต้องเติม M = 10-3[1.47(S0 – S)Q – 1.14XrQW] (8) A = M/0.2784 (9)

เมื่อ ; M = ปริมาณออกซิเจนที่ต้องการ, กิโลกรัม ออกซิเจน ต่อ วัน A = ปริมาณอากาศที่ต้องเติม ณ สภาวะมาตรฐาน (STP), ลบ.ม/วัน S0 = BOD ของน้ำเสียเข้าระบบ, มก./ลิตร S = BOD ของน้ำทิ้ง, มก./ลิตร Q = อัตราไหลเข้าของน้ำเสีย, ลบ.ม/วัน Xr = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ในท่อน้ำสลัดจ์ไหลกลับ, มก./ลิตร MLVSS Qw = ปริมาณน้ำสลัดจ์ที่ถูกถ่ายทิ้งออกจากระบบAS, ลบ.ม/วัน

กระบวนการ AS (Activated Sludge Processes) กระบวนการ AS มีอยู่หลายกระบวนการ ประกอบด้วยถังเติมอากาศและถังตกตะกอนเป็นหลักทั้งนี้ขึ้นอยู่กับ การจัดวางรูปแบบของถังเติมอากาศ ซึ่งเกิดจากการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยคำนึงถึงการประหยัดพลังงาน ประสิทธิภาพของการบำบัดน้ำเสีย และการควบคุมดูและระบบ โดยกระบวนการ AS สามารถแยกเป็นแบบต่างๆ ได้หลายแบบดังนี้

1. กระบวนการ AS แบบธรรมดา (Conventional Process) 2. กระบวนการเติมอากาศแบบเรียวลง (Tapered Aeration Process) 3. กระบวนการเติมอากาศแบบเป็นชั้น (Step – feed Aeration Process) 4. กระบวนการแบบผสมสมบูรณ์ (Completely Mixed Process) 5. กระบวนการเติมอากาศแบบยึดเวลา (Extended Aeration Process)

6. กระบวนการปรับเสถียรสัมผัส (Contact Stabilization Process) 7. ระบบ SBR (Sequencing Batch Reactor) 8. กระบวนการขาดอากาศ – เติมอากาศ (Anoxic – Aerobic Process) 9. กระบวนการคลองวนเวียน (Oxidation Ditch Process) 10. Deep Shaft Reactor

ระบบเลี้ยงตะกอน 1. แบบ conventional เป็นระบบที่นิยมใช้กันมาแต่เดิม ถังเติมอากาศจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า โดยมีลักษณะทางชลศาสตร์เป็นแบบปลั๊กโฟลว์ การเติมอากาศจะมีอัตราเท่ากันตลอดความยาวของถัง เนื่องจากปฏิกิริยาการย่อยสลายสารอินทรีย์มีมากที่บริเวณหัวถัง ซึ่งเป็นจุดที่น้ำเสียและตะกอนหมุนเวียนไหลเข้า บริเวณดังกล่าวจึงอาจมีปริมาณออกซิเจนที่ละลายน้ำ (dissolved oxygen, DO) ต่ำ ขณะที่ด้านท้ายๆ ของถังเติมอากาศจะมี DO สูงขึ้น จุลินทรีย์ที่อยู่ในระบบจะปรับตัวไปตลอดเวลาที่ไหลไปตามความยาวของถัง แบบ conventional นี้ไม่เหมาะที่จะรับภาระบรรทุกสารอินทรีย์ที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (shock load)

2. แบบ step aeration มีลักษณะเหมือนแบบ conventional แต่จะกระจายน้ำเสียเข้าหลายๆ จุดในถังเติมอากาศ ขณะที่ตะกอนจุลินทรีย์จะเข้าที่หัวถังและการเติมออกซิเจนสม่ำเสมอเท่ากันตลอดความยาวถัง วิธีนี้จะทำให้ความต้องการออกซิเจนบริเวณหัวถังไม่สูงมากนัก

3. แบบ tapered aeration มีลักษณะเหมือนแบบ conventional แต่การเติมออกซิเจนจะแปรผันไปตามความต้องการใช้ นั่นคือบริเวณช่วงต้นๆ ของถังจะมีมาก และลดลงไปจนถึงอัตราการเติมต่ำสุดที่จุดปลายของถังเติมอากาศ

4. แบบ continuous-flow-stirred-tank มีลักษณะทางชลศาสตร์แบบกวนสมบูรณ์ คือทุกจุดในถังเติมอากาศจะมีปริมาณสารอินทรีย์เท่ากัน เพราะเกิดการกวนผสมกันอย่างทั่วถึง ในทางปฏิบัติทำได้โดยการกระจายจุดเข้าและออกของ น้ำเสีย และตะกอนให้มีหลายแห่งตลอดความยาวของถังเติมอากาศถ้าเป็นถังรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ส่วนการเติมออกซิเจนก็กระจายสม่ำเสมอตลอดความยาวถัง ระบบเลี้ยงตะกอนแบบนี้รับ shock load ได้ดี

5. แบบ modified aeration มีหลักการคล้ายแบบ conventional แต่มีเวลาเก็บกักในถังสั้นกว่า ค่า MLSS และประสิทธิภาพของระบบก็ต่ำกว่า

6. แบบ contact stabilization อาศัยหลักการที่ว่า การบำบัดน้ำเสียเกิดขึ้น 2 ขั้นตอน ขั้นแรกคือสารอินทรีย์ซึ่งอยู่ในรูปของคอลลอยด์ (colloid) ของแข็งแขวนลอย (suspended solid) หรือสารละลาย จะถูกดูดซึมเข้าไปในเซลของแบคทีเรียหรือฟลอคอย่างรวดเร็วภายในเวลา 20–40 นาที ขั้นต่อไป สารอินทรีย์เหล่านั้นจะถูกย่อยสลาย ระบบบำบัดแบบเลี้ยงตะกอนทั่วไปจะเกิดปฏิกิริยาทั้ง 2 ร่วมกันในถังเติมอากาศ แต่ระบบเลี้ยงตะกอนแบบ contact stabilization จะแบกปฏิกิริยาให้เกิดในถัง 2 ใบ

ใบแรกเรียกถัง contact โดยจะให้น้ำเสียกับตะกอนมาผสมกันและมีเวลาเก็บกันสั้น เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาขั้นแรกก่อน คือการดูดซึม หลังจากนั้นน้ำเสียกับตะกอนจะไหลเข้าสู่ถังตกตะกอนเพื่อแยกตะกอนกับน้ำ โดยน้ำใสซึ่งมีค่า BOD ต่ำจะล้นทิ้งออกไป แต่ตะกอนซึ่งดูดซึมสารอินทรีย์ไว้จะถูกสูบไปยังถังย่อยสลาย (solid stabilization tank) เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาขั้น 2 ก่อนจะถูกหมุนเวียนเข้าสู่ถัง contact ต่อไป

7. แบบ extended aeration ระบบนี้มีเวลาการเติมอากาศนานมากจนตะกอนจุลินทรีย์เกิดการย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจน (aerobic digestion) ในถังเติมอากาศ ตะกอนส่วนเกินที่ระบายทิ้งจะถูกย่อยถึงระดับที่สามารถจะทำให้แห้ง (dewatering) โดยวิธีใดๆ ได้เลยโดยไม่ส่งกลิ่นรบกวนภายหลัง เช่น ตากในลานตากตะกอน เป็นต้น ระบบแบบนี้เหมาะสำหรับน้ำเสียปริมาณน้อยเพราะค่าก่อสร้างถังเติมอากาศที่ต้องสร้างให้ใหญ่ขึ้น เมื่อเทียบกับระบบอื่นไม่มากเกินไป แต่จะตัดปัญหาเรื่องการสร้างระบบบำบัดตะกอน เช่น ถังหมักตะกอน และการควบคุมไปได้

8. แบบคูน้ำวนเวียน (oxidation ditch) มีหลักการเหมือนแบบ extended aeration แต่สร้างถังเติมอากาศเป็นลักษณะคูน้ำวนเวียนให้น้ำหมุนเวียนอยู่ในนั้น และใช้เครื่องเติมอากาศแบบที่มีเพลาในแนวนอน คล้ายระหัดวิดน้ำ เรียก โรเตอร์ (rotor) เครื่องเติมอากาศจะทำให้น้ำในคูดังกล่าวหมุนเวียนอยู่ในนั้น โดยน้ำไหลเร็วมากพอที่จะป้องกันการตกตะกอนในคูน้ำได้ สภาพทางชลศาสตร์ของระบบจะเป็นแบบกวนสมบูรณ์ แบบคูวนเวียนนี้มีใช้ในประเทศหลายแห่ง โดยกรมอนามัยกระทรวงสาธารณสุขเป็นผู้ออกแบบ เช่น ตามโรงพยาบาลขนาดเล็ก และโรงฆ่าสัตว์ เป็นต้น

ระบบเลี้ยงตะกอนที่กล่าวถึงทั้ง 8 แบบนี้ ที่นิยมใช้แพร่หลายในประเทศส่วนใหญ่จะเป็นแบบ conventional แบบ continuous-flow-stirred-tank และแบบ extended aeration ไดอะแกรมของระบบที่สำคัญได้แสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 แบบต่างๆ ของระบบเลี้ยงตะกอน (1) ถังเติมอากาศ (2) ถังตกตะกอน

นอกจากนี้ยังมีระบบที่อาศัยหลักการเหมือนระบบบำบัดแบบเลี้ยงตะกอนที่ควรทราบอีก 2 แบบคือ - ระบบเลี้ยงตะกอนแบบกึ่งเท (batch process) , ระบบนี้จะรวมถังเติมอากาศและถังตกตะกอนไว้ในถังใบเดียวกัน โดยจะสูบน้ำเสียเข้าเป็นครั้งคราว เมื่อน้ำเสียเต็มถังก็จะหยุดและเติมอากาศไประยะหนึ่ง จากนั้นก็หยุดการเติมอากาศเพื่อให้ตกตะกอนแยกออกจากน้ำและระบายน้ำใสทิ้งก่อนจะสูบน้ำเสียเข้าใหม่ ระบบนี้เหมาะกับโรงงานที่มีน้ำเสียปริมาณไม่มาก

ระบบ aerated lagoon , ระบบนี้อาจถือว่าเป็นระบบเลี้ยงตะกอนที่ไม่มีการหมุนเวียนตะกอนกลับ คือบ่อเติมอากาศจะมีขนาดใหญ่ มีเวลาเก็บกักนานหลายวัน มากพอที่จุลินทรีย์จะขยายตัวและย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียได้ น้ำที่ล้นออกเข้าสู่บ่อถัดไปเรียก บ่อ polishing pond ซึ่งทำหน้าที่เป็นบ่อตกตะกอน ตะกอนจุลินทรีย์ก็จะจมอยู่ก้นบ่อขณะที่น้ำใสล้นทิ้งไป ตะกอนที่ตกอยู่นี้จะเกิดการย่อยสลายที่ก้นบ่อเมื่อใช้งานไประยะหนึ่ง 10-15 ปี ตะกอนก็จะสะสมมากขึ้น ก็ต้องสูบหรือดักออกทิ้งต่อไป

คำจำกัดความบางประการที่ผู้ควบคุมระบบฯ ควรทราบมีดังต่อไปนี้ เวลาเก็บกักน้ำ (hydraulic retention time , HRT) อาจหาได้จากสมการ เวลาเก็บกักน้ำ (ชม.) = อัตราการไหลของน้ำเสีย (ม3/วัน) x 24 ปริมาตรของถัง (ม3)

เวลาเก็บกักตะกอน (solids retention time , SRT) ,

-กรณีสูบตะกอนส่วนเกินทิ้งจากถังเติมอากาศโดยตรงอาจหาได้จากสมการ SRT (วัน) = ปริมาตรถังเติมอากาศ (ม3) อัตราสูบตะกอนส่วนเกิน (ม3/วัน) - กรณีสูบตะกอนส่วนเกินจากท่อตะกอนหมุนเวียนอาจหาได้จากสมการ SRT (วัน) = ปริมาตรถังเติมอากาศ (ม3) x MLSS (มิลลิกรัม/ลิตร) อัตราสูบตะกอนส่วนเกิน (ม3/วัน) x ss ในท่อตะกอนหมุนเวียน (มิลลิกรัม/ลิตร)

อัตราส่วนการหมุนเวียนตะกอน (Qr/Q) , เป็นอัตราส่วนระหว่างอัตราการไหลของตะกอนหมุนเวียน (Qr) กับอัตราการไหลของน้ำเสียเข้าระบบ (Q) ถ้า Qr/Q สูง เช่น 1.5 ก็หมายถึงว่าขณะที่น้ำเสียไหลเข้าระบบสมมติ 100 ม3/วัน เราสูบตะกอนหมุนเวียน 150 ม3/วัน จึงมีน้ำเข้าถังตกตะกอน (ดูรูปที่ 1) ถึง 250 ม3/วัน ดังนั้นอัตราการหมุนเวียนตะกอนจะมีผลต่อถังตกตะกอนมาก ถ้าหมุนเวียนมากเกินไปการตกตะกอนอาจไม่สมบูรณ์เพราะมีน้ำเข้าถังมาก แต่ถ้าหมุนเวียนน้อยเกินไป ตะกอนอาจตกค้างก้นถังตะกอนนานจนเกิดสภาพไร้ออกซิเจน จุลินทรีย์อาจไม่แข็งแรงได้

ภาระบรรทุกสารอินทรีย์ (volumetric loading rate) , เป็นอัตราส่วนระหว่างปริมาณ BOD ที่เข้าสู่ระบบ (กก/วัน) หารด้วยปริมาตรของถังเติมอากาศ (ม3) มีหน่วยเป็น กก BOD/ (ม3xวัน)

ระบบบำบัดแบบเลี้ยงตะกอนแบบต่างๆ มีช่วงของค่า MLSS , SRT , F/M ratio ฯลฯ ดังแสดงในตารางที่ 4 อนึ่งจากตารางนี้สำหรับค่า HRT และ volumetric loading rate เป็นช่วงค่าของระบบบำบัดน้ำเสียจาก ชุมชน กรณีโรงงานอุตสาหกรรมถ้าค่า BOD สูง อาจมี HRT ที่สูงกว่านี้ก็ได้

ตารางที่ 4 ค่าที่ใช้ในการออกแบบระบบเลี้ยงตะกอน หมายเหตุ : (1) ถัง contact (2) ถัง solid stabilization tank

ตารางที่ 4 ค่าที่ใช้ในการออกแบบระบบเลี้ยงตะกอน(ต่อ)

ตารางที่ 4 ค่าที่ใช้ในการออกแบบระบบเลี้ยงตะกอน(ต่อ)

ตารางที่ 4 ค่าที่ใช้ในการออกแบบระบบเลี้ยงตะกอน(ต่อ)

แนวทางการใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือใช้ที่เป็นของเหลวจากอุตสาหกรรม

การใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือใช้ในแง่ต่างๆ ใช้เป็นอาหารสำหรับมนุษย์ ใช้เป็นอาหารเลี้ยงสัตว์ ใช้เพื่อผลิตก๊าชชีวภาพ ใช้เป็นเชื้อเพลิง และเป็นวัสดุก่อสร้าง

ข้อควรพิจารณาเทคนิคในการนำวัสดุเหลือใช้ไปใช้ประโยชน์ 1. การย่อยสลาย สารย่อยสลายยาก เช่น เซลลูโลส สารย่อยสลายได้ปานกลาง เช่น แป้ง สารย่อยสลายได้ง่าย เช่น กากน้ำตาล

ข้อควรพิจารณาเทคนิคในการนำวัสดุเหลือใช้ไปใช้ประโยชน์ (ต่อ) 2. ความเข้มข้น (concentration) ความเข้มข้นสูงในรูปของแข็ง เช่น วัสดุจาการบด ความเข้มข้นสูงในรูปของเหลว เช่นกากน้ำตาล ความเข้มข้นต่ำในรูปของเหลว เช่น แลคโตส

ข้อควรพิจารณาเทคนิคในการนำวัสดุเหลือใช้ไปใช้ประโยชน์ 3. คุณภาพ (quality) คุณภาพดี มีความสะอาด เช่น กากน้ำตาล แลคโทส คุณภาพปานกลาง เช่น ฟางข้าว ซังข้าวโพด คุณภาพต่ำและ มีความสกปรก เช่น ขยะ สิ่งปฏิกูล

ข้อควรพิจารณาเทคนิคในการนำวัสดุเหลือใช้ไปใช้ประโยชน์ (ต่อ) 4. แหล่งที่มาของวัสดุเหลือใช้ (location) แหล่งรวบรวมวัสดุเหลือใช้ในปริมาณมาก เช่นโรงงานอุตสาหกรรม แหล่งรวบรวมวัสดุเหลือใช้เฉพาะตามชนิดของวัตถุดิบ เช่น ผัก ผลไม้ วัสดุเหลือใช้ที่มีอยู่ทั่ว ๆ ไป เช่น พวกฟางข้าว ป่าไม้

ข้อควรพิจารณาเทคนิคในการนำวัสดุเหลือใช้ไปใช้ประโยชน์ (ต่อ) 5. ฤดูกาลของวัตถุดิบและวัสดุเหลือใช้ (seasonality) ระยะเวลานาน เช่น วัสดุเหลือใช้จากโรงงานอุตสาหกรรมทะเล ระยะเวลาสั้นมาก เช่น วัสดุเหลือใช้จากโรงงานผัก ผลไม้ เห็ด ของป่า

ข้อควรพิจารณาเทคนิคในการนำวัสดุเหลือใช้ไปใช้ประโยชน์ (ต่อ) 6. การใช้ประโยชน์ทางอื่น (alternative uses) การนำไปใช้ประโยชน์ทางอื่นได้บ้าง เช่น ฟางข้าวใช้เป็นอาหารสัตว์ การนำไปใช้ประโยชน์ไม่ได้ เช่น ขยะ ซึ่งมักกำจัดโดยการเผาทิ้ง การที่ต้องเสียค่าใช้จ่ายในการบำบัด

ข้อควรพิจารณาเทคนิคในการนำวัสดุเหลือใช้ไปใช้ประโยชน์ (ต่อ) 7. ความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีในประเทศ (local technology potential) ความเป็นไปได้สูง ในประเทศที่พัฒนาแล้ว ความเป็นไปได้ปานกลาง ในประเทศที่มีเทคโนโลยีระดับกลาง ความเป็นไปได้ต่ำ เช่น ประเทศที่กำลังพัฒนา

ตัวอย่างการพัฒนาการเพิ่มมูลค่าวัสดุเหลือใช้ประเภทต่างๆ

การใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือใช้ที่เป็นของเหลวของโรงงานอาหารทะเล

การนำไปใช้ประโยชน์

1.ผลิตสารสกัดจากปลา น้ำนึ่งปลาทูน่า ( 4-5 B0x) ทำให้ร้อน (85-90 0C) ทำให้เย็น เครื่องหมุนเหวี่ยง ย่อยด้วยเอนไซม์โปรติเอส

การผลิตสารสกัดจากปลา (ต่อ) ทำให้ร้อน ผสมสารช่วยกรอง กรองด้วย filter presss ทำให้เข้มข้นขึ้น บรรจุ

2. การผลิตกรดไขมันไม่อิ่มตัวชนิด โอเมก้า-3 และน้ำมันปลา น้ำนึ่งปลาทู เหวี่ยงที่ 4000 rpm , 20 นาที ปรับ pH ให้เป็นกลาง ฟอกสีและดูดกลิ่น น้ำมันปลาบริสุทธิ์

3.อาหารเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์ ใช้เลี้ยงเชื้อ Rhodobacter spp. เพื่อผลิตแคโรทีนอยด์และ แบคเทอริโอคลอโรฟิลล์ ใช้เลี้ยงยีสต์ Candida utilis เพื่อผลิตโปรตีนเซลล์เดียว

6. เก็บเกี่ยวโปรตีนจากน้ำทิ้ง 4. ผลิตปุ๋ย น้ำนึ่งปลาใช้รดต้นข้าวและต้นปาล์มโดยตรง 5. ก๊าซชีวภาพ น้ำนึ่งปลาหมักในระบบไร้อากาศ 6. เก็บเกี่ยวโปรตีนจากน้ำทิ้ง ตกตะกอนโปรตีนด้วย alum sulfate, aluminum hydroxide

7. เอนไซม์ แยกเอนไซม์กรดนิวคลีอิกจากเครื่องในปลาหรือน้ำเสียจากโรงงานแปรรูปอาหารทะเล

การใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือใช้ของโรงงานเนื้อและผลิตภัณฑ์เนื้อ

1. ผลิตอาหารและผลิตภัณฑ์ที่มีค่า 1.1 ไขมัน เนยเทียม ไขมันสำหรับปรุงอาหาร(น้ำมันหมู) 1.2 เลือดส่วนพลาสมา แทนไข่ขาวในอุตสาหกรรมเบเกอรี่ สารอิมัลซิไฟเออร์ในไส้กรอก สารทำให้ใสในการผลิตไวน์

1. ผลิตอาหารและผลิตภัณฑ์ที่มีค่า (ต่อ) 1.3 เลือดส่วนฮีโมโกบิล (ส่วนสีแดง) ทำให้แห้งใช้เป็นส่วนผสมในอาหารสัตว์ 2.ผลิตโปรตีนเซลล์เดียว แยกเอาส่วนไขมันออกนำไปเลี้ยงยีสต์เพื่อผลิตโปรตีนเซลล์เดียว

การใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือใช้ที่ของเหลวจาก โรงงานน้ำมัน

1. อาหาร วุ้นสวรรค์จากโรงงานทำกะทิ โดยใช้เชื้อ Acetobacter aceti subspicies xylinum น้ำส้มสายชูจากน้ำมะพร้าว แซนแทนกัมจากน้ำมะพร้าว ฯลฯ

2. ก๊าซชีวภาพ 3. โปรตีนเซลล์เดียว ใช้การผลิตก๊าซชีวภาพจากน้ำเสียของโรงงานสกัดน้ำมันโดยระบบชีววิทยา 3. โปรตีนเซลล์เดียว น้ำเสียจากโรงงานน้ำมันปาล์ม ใช้เลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์เพื่อผลิตโปรตีนเซลล์เดียว

4. เอนไซม์ สกัดได้เอนไซม์ประเภท เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน 5. ปุ๋ย เรียกว่า supergro ใช้รดผักและต้นปาล์ม

7. สารลดแรงตึงผิวชีวภาพ 6. สารพลาสติก ใช้เลี้ยงเชื้อ Rhodobactor sphaeroids ที่ผลิตสารพอลีไฮดรอกซีแอลคาโนเอด 7. สารลดแรงตึงผิวชีวภาพ ใช้เลี้ยงเชื้อ Pseudomonas aeruginosa ที่ผลิต Rhamnolipids

การใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือใช้ที่ของเหลวจากโรงงานแป้งและผลิตภัณฑ์

1.สาหร่าย 2. โปรตีนเซลล์เดียว 3.ก๊าซชีวภาพ นำน้ำเสียจากโรงงานแป้งเลี้ยงสาหร่ายเกลียวทอง 2. โปรตีนเซลล์เดียว นำน้ำเสียจากโรงงานแป้งมันสำปะหลังหรือน้ำแช่ข้าวโพดเลี้ยงยีสต์เพื่อผลิตโปรตีนเซลล์เดียว 3.ก๊าซชีวภาพ นำน้ำเสียจากโรงงานแป้งมันสำปะหลังใช้ผลิตก๊าซชีวภาพ

4. อาหารสัตว์ ขั้นตอนมีดังนี้ น้ำแช่ข้าวโพด กำจัดกรดแลคติกออก ทำให้แห้ง ผงอาหารสัตว์

5. แหล่งไนโตรเจนสำหรับอุตสาหกรรมหมัก มีขั้นตอนการผลิต คือ น้ำแช่ข้าวหัก แยกกากออก หมุนเหวี่ยง ปรับ pH จนถึงจุด isolectric pH แยกเอาโปรตีนออก

การใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือใช้ที่ของเหลวจากโรงงานน้ำตาล

1. กากน้ำตาลใช้ในอุตสาหกรมหมัก ผลิตแอลกอฮอล์สำหรับบริโภค ผลิตกรดซิตริก ผลิตผงชูรส ผลิตกรดแลคติก ผลิตแซนแทนกัม ฯลฯ

2. เป็นส่วนผสมในอาหารสัตว์ ใช้กากอ้อยผสมในหญ้าสำหรับ โค กระบือ 3. ปุ๋ยหรือสารปรับสภาพดิน ใช้เป็นปุ๋ยอินทรีย์ เติมขณะไถคราดในการปลูกอ้อย

การใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือใช้ที่ของเหลวจากโรงงานผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์

1. อาหารเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์ น้ำกากส่าใช้เลี้ยงเชื้อ actinomycetes, ascomycetes เป็นต้น 2. ก๊าซชีวภาพ ผลิตจากน้ำกากส่าโดยระบบ UASB 3. ปุ๋ย เป็นปุ๋ยเสริมในนาข้าวจากน้ำกากส่า เป็นปุ๋ยหมัก เป็นปุ๋ยสำหรับรดพืชได้โดยตรง

การใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือใช้ที่ของเหลวจากโรงงานผลิตภัณฑ์นม

1. ใช้หางนมเป็นส่วนผสมในอาหาร 2. ผลิตเอทานอลและเครื่องดื่มที่มีแอลกอฮอล์ 3. นำหางนมมาผสมกับน้ำผลไม้เข้มข้น 4. ผลิตแซนแทนกัมโดยเชื้อ Xanthomonas campestris 5. ผลิตโปรตีนเซลล์เดียว

การใช้ประโยชน์จากวัสดุเหลือใช้ที่ของเหลวจากโรงงานยางพารา

ผลิตโปรตีนเซลล์เดียวโดยซีรัมจากยางพารา สามารถใช้เลี้ยงได้ทั้ง ยีสต์แบคทีเรียและสาหร่าย

การบำบัดของเสียที่เป็นของเหลวจาก อุตสาหกรรมเกษตร

สภาพแวดล้อมในปัจจุบันมีลักษณะเสื่อมโทรมลงไม่ว่าจะเป็นทางด้าน อากาศ ทรัพยากร ป่าไม้ สัตว์ป่า ต่าง ๆ ล้วนแล้วแต่สร้างปัญหาให้กับมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง น้ำเป็นสิ่งที่นับวันจะทวีความสำคัญขึ้นระบบบำบัดน้ำเสียต่างๆ จึงเป็นสิ่งจำเป็นที่จะต้องมีการใช้ในการบำบัดน้ำเสียเพื่อให้มีคุณภาพที่ไม่ทำให้สภาพแวดล้อมเสื่อมลง

แหล่งของน้ำเสีย ที่มาของน้ำเสียก็มีจากหลายแห่ง เช่น น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม น้ำเสียจากบ้านเรือนของมนุษย์ น้ำเสียจากการเกษตร เป็นต้น แต่น้ำเสียที่ก่อให้เกิดผลเสียต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุดมาจากโรงงานอุตสาหกรรมที่ไม่มีการบำบัดของเสียก่อนปล่อยสู่แม่น้ำลำคลองหรือมีระบบบำบัดที่ไม่มีประสิทธิภาพ ดังนั้นจึงควรที่จะต้องมีมาตราการที่นำมาใช้ควบคุมการบำบัดน้ำเสียก่อนปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมอย่างเร่งด่วน

แหล่งที่มาของน้ำเสีย ที่มาของน้ำเสียมาจากหลายแห่ง เช่น น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งก่อให้เกิดผลเสียแก่สิ่งแวดล้อมมาก ที่สุด น้ำเสียจากบ้านเรือนของมนุษย์ น้ำเสียจากการเกษตร

แหล่งของน้ำเสียจากอุตสาหกรรม จำแนกออกได้เป็น 3 ประเภท ตามแหล่งกำเนิด 1. น้ำเสียจากมนุษย์ (Domestic wastewater) มาจากน้ำที่ใช้ในการทำความ สะอาดโรงงาน และการใช้ของคนงาน 2. น้ำเสียจากกระบวนการ (Process wastewater) มาจากการกระเด็นการรั่วซึม และการล้างผลิตภัณฑ์ ซึ่งน้ำเหล่านี้ก็จะมีเศษน้ำมันของเครื่องจักร หรือสารเคมี ที่ก่อให้เกิดอันตรายได้

3. น้ำจากการหล่อเย็น (Cooling wastewater) มาจากกระบวนการหล่อเย็นต่างๆ ที่อาจจะมีการหลุดรอดของสารในกระบวนการผลิตหรืออาจมีการสะสมของ เกลือตะกรันที่จะเกิดขึ้นหากไม่มีการระบายน้ำเสียเป็นเวลานาน

ลักษณะของน้ำเสียจากอุตสาหกรรมเกษตร 1. สิ่งเจือปนในน้ำเสียจากอุตสาหกรรมเกษตร มาจากวัสดุและสารต่างๆ ที่ใช้ภายในโรงงาน เช่น เศษ วัตถุดิบ ผลิตภัณฑ์ระหว่างกระบวนการผลิต ผลิตภัณฑ์ที่สำเร็จแล้ว สารเคมีที่ใช้ในการปรุงแต่งสิ่งเจือปนพอจะจำแนกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ

1.1 สารอนินทรีย์ ( inorganic matters) ได้แก่ สารเคมี ไอออน ของโลหะต่างๆ เช่น น้ำเสียจากโรงงานชุบโลหะจะมี แมกนีเซียม แคลเซียม โซเดียม และเหล็ก เป็นต้น 1.2 สารอินทรีย์ ( organic matters) มาจากการแปรรูป ผลิตผล ทางการเกษตร เช่น น้ำตาล หรืออนุพันธ์ของน้ำตาล น้ำมัน กรดอินทรีย์ ปิโตรเลียม สารสังเคราะห์อื่นๆ ที่ได้จาก ปิโตรเลียม สี โปรตีน เป็นต้น

2. การเปลี่ยนแปลงอันเนื่องมาจากระบบการผลิต ได้แก่ อัตราการไหล และความเข้มข้นของน้ำเสียจากกระบวน การอุตสาหกรรมเกษตร ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงภายในการ ทำงานวันหนึ่งๆขึ้น เช่น การล้างถังหมักของโรงงานเบียร์ในแต่ ละครั้ง

ขั้นตอนของกระบวนการบำบัดน้ำเสียจาก อุตสาหกรรมเกษตร โดยทั่วไปมีขั้นตอนของการบำบัดน้ำเสีย 4 ขั้นตอน คือ 1. การบัดบัดขั้นแรก (Pretreatment) 2. การบำบัดขั้นต้น (Primary treatment) 3. การบำบัดขั้นที่สอง (Secondary treatment) 4. การบำบัดขั้นที่สาม (Tertiary treatment)

1. การบำบัดขั้นแรก (Pretreatment) น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมหลายชนิดจำต้องมีการบำบัดล่วง หน้าก่อนที่จะเข้าสู่ระบบบำบัดรวม ทั้งนี้เนื่องจากต้องการลดผลเสียที่อาจจะเกิดขึ้นกับระบบบำบัด เนื่องจากน้ำเสียชนิดนั้นอาจจะมี equalization, neutralization, oil and grease removal เป็นต้น

2. การบำบัดขั้นต้น (Primary treatment) เป็นการบำบัดขั้นตอนแรกของกระบวนการซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อที่จะ ลดภาระการบำบัดของระบบด้วยกระบวนการที่ค่อนข้างง่าย ได้แก่ screening, gritchamber, gravity sedimentation เป็นต้น

3. การบำบัดขั้นที่สอง (Secondary treatment) เป็นการบำบัดหลักสารที่ต้องการกำจัดออกส่วนใหญ่จะถูกกำจัด ออกในขั้นตอนนี้ ได้แก่ activated sludge, treckling filter , incineration, precipitation เป็นต้น

4. การบำบัดขั้นที่สาม (Tertiary treatment) เป็นกระบวนการบำบัดขั้นสุดท้ายที่จะแต่งเติมให้บรรลุวัตถุประสงค์ที่ตั้งเอาไว้ เช่น chlorination เพื่อฆ่าเชื้อโรคก่อนที่จะทิ้งลงสู่แหล่งน้ำ carbon adsorption เพื่อจำกัดสารอินทรีย์ที่หลงเหลือ ion exchange กำจัดไอออนที่เหลือเพื่อนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ เป็นต้น

กระบวนการบำบัดน้ำเสีย สามารถแบ่งออกได้เป็น 4 กระบวนการใหญ่ๆ ดังต่อไปนี้ 1. กระบวนการทางกายภาพ (Physical Unit Operations) 2. กระบวนการทางเคมี (Chemical Unit Process) 3. กระบวนการทางชีวภาพ (Biological Unit Process) 4. กระบวนการทางกายภาพ-เคมี (Physiochemical Unit Processes)

1. กระบวนการทางกายภาพ (Physical Unit Operations) เป็นวิธีการบำบัดน้ำเสียที่อาศัยแรงต่างๆ ทางกายภาพ เพื่อการแยก ของแข็งที่ไม่ละลายน้ำออกจากน้ำเสีย ขั้นตอนของระบบบำบัดน้ำเสียโดยมี วิธีการต่างๆ เช่น การดักด้วยตะแกรง (Screening) การตัดย่อย (Comminution) การกวาด (Skimming) การกวน (Mixing) การทำให้ลอย (Floatation) การตกตะกอน (Sedimetation) การแยกตัวด้วยแรงเหวี่ยง (Centrifugation) การกรอง (Filtration) การกำจัดตะกอนหนัก (Grit removal)

2. กระบวนการทางเคมี (Chemical Unit Process) เป็นวิธีการบำบัดน้ำเสียที่ปนเปื้อนสารเคมีผสมกับน้ำเสีย โดยจะมีการเติมสารเคมีบางชนิดเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีแล้ว แยกเอามลสารต่างๆ ออกจากน้ำเสีย เช่น การตกตะกอนผลึก (Precipitation) การทำให้เป็นกลางหรือการสะเทิน(Neutralization) การฆ่าเชื้อโรค (Disinfection)

3. กระบวนการทางชีวภาพ (Biological Unit Process) เป็นวิธีการบำบัดน้ำเสียที่อาศัยจุลินทรีย์ที่จะทำการย่อยสลายแล้วเปลี่ยนสารอินทรีย์ต่างที่ปนเปื้อนน้ำเสียให้เป็นก๊าซคาร์บอนได-ออกไซด์ลอยขึ้นสู่อากาศซึ่งจะได้จุลินทรีย์เซลล์ใหม่เพิ่มจำนวนขึ้น เช่น ระบบบำบัดแบบ Activated sludge, Trickling filter, Aerated lagoon, Anaerobic pond, Stabilization เป็นต้น

4. กระบวนการทางกายภาพ-เคมี (Physiochemical Unit Processes) เป็นวิธีการบำบัดน้ำเสียที่อาศัยทั้งเทคนิคทางกายภาพและทางเคมีร่วมกัน เพื่อใช้ในการกำจัดทั้งสารอนินทรีย์และสารอินทรีย์ที่ละลายอยู่ในน้ำเสีย เช่น ระบบ Ion exchange, Carbonadsorption,Reverse osmosis, Electrodialysis เป็นต้น

ปัจจุบันมีระบบบำบัดน้ำเสียหลายวิธี แต่ละระบบมีความเหมาะสมกับการบำบัดน้ำเสียที่มีคุณสมบัติต่างๆ กันไป ซึ่งระบบ แอ็คติเวตเต๊ดสลัดจ์ (Activated sludge) หรือ ระบบบำบัดแบบเลี้ยงตะกอนหรือตะกอนเร่ง เป็นระบบบำบัดน้ำเสียชนิดหนึ่งที่ได้รับความนิยมอย่างมาก ข้อดี คือ เป็นระบบบำบัดน้ำเสียที่ใช้พื้นที่น้อย ข้อเสีย คือ ต้องใช้เครื่องจักรกลมาก, ค่าใช้จ่ายการควบคุมสูง, ต้องการผู้ควบคุมระบบบำบัดน้ำเสียที่มีความสามารถและ ความชำนาญ

กระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบ Activated sludge เป็นการบำบัดน้ำเสียทางชีววิทยา ซึ่งอาศัยสิ่งมีชีวิตอัน ได้แก่ พวกจุลินทรีย์ทั้งหลาย ในการกิน ทำลาย ย่อยสลาย ดูดซับ หรือเปลี่ยนรูปของมวลสารต่างๆ ที่มีอยู่ในน้ำเสียให้มีค่าความสกปรกน้อยลง

กลไกในการทำงานของกระบวนการ Activated sludge มวลสารอินทรีย์ + จุลินทรีย์ ----> จุลินทรีย์ตัวใหม่ + คาร์บอนไดออกไซด์ +น้ำ+ พลังงาน มวลสาร (POLLUTANTS) ที่อยู่ในน้ำเสียจะถูกจุลินทรีย์ใช้เป็นอาหารและเจริญเติบโตขยายพันธุ์ต่อไป ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะลอยขึ้นไปในอากาศ ส่วนน้ำจะผสมออกไปกับน้ำที่บำบัดแล้ว พลังงานก็จะถูกจุลินทรีย์ใช้ในการดำรงชีวิต

สรุป คือ มวลสารส่วนใหญ่ได้แก่ สารอินทรีย์ต่างๆ ในน้ำเสียจะถูกเปลี่ยนมาเป็นมวลจุลินทรีย์ที่หนักกว่าน้ำ สามารถแยกออกได้ง่ายด้วยการตกตะกอนในถังตกตะกอน น้ำเสียที่ถูกจุลินทรีย์นำสารอินทรีย์ต่างๆ มาใช้ ก็จะเป็นน้ำที่สะอาดพอที่จะปล่อยทิ้งได้โดยไม่เกิดการเน่าเหม็น

จุลินทรีย์ในระบบ Activated Sludge แบ่งออกเป็น 4 ประเภท คือ 1. จุลินทรีย์ที่สร้างฟลอค (Floc Former) จุลินทรีย์ในกลุ่มนี้ส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรียที่สามารถจับตัวกันเป็นกลุ่มฟลอค และตกตะกอนได้ดี 2. Saprophyte จุลินทรีย์ในกลุ่มนี้ส่วนใหญ่จะเป็นแบคทีเรียที่ทำหน้าที่ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ บางชนิดก็จะทำหน้าที่สร้างฟลอคด้วย

3. จุลินทรีย์ทำลาย (Predator) จุลินทรีย์ในกลุ่มนี้ประกอบด้วยโปรโตซัว (Protozoa) อมีบา (Amoeba) โรติเฟอร์ (Rotifer) ทำหน้าที่กินจุลินทรีย์ที่มีขนาดเล็กกว่าเป็นอาหาร 4. จุลินทรีย์ก่อกวน (Nuisance Microorganisms) เป็นพวกที่ก่อกวนการทำงาน ของระบบ เช่น แบคทีเรียที่เป็นเส้นใย (Filamentous Bacteria) ซึ่งทำให้เกิด อาการตะกอนไม่จมตัว (Bulkin Slugde)

การเกิด Activated Sludge เกิดขึ้นต่อเนื่องกัน 3 ขั้นตอนในถังเติมอากาศ คือ 1. ขั้นส่งถ่าย (Transfer Step) 2. ขั้นเปลี่ยนรูป (Convertion Step) 3. ขั้นรวมตะกอน (Flocculation Step)

ขั้นแรก สารอินทรีย์ในน้ำเสียจะถูกจุลินทรีย์ดูดมาติดที่ผนังเซลล์และส่งน้ำย่อยออกมาย่อยสลายจนสารอินทรีย์เปลี่ยนไปอยู่ในรูปของโมเลกุลที่เล็กพอ ที่จะซึมผ่านเข้าข้างในเซลล์เพื่อใช้เป็นสารอาหารได้ ในขั้นตอนนี้จะใช้เวลาประมาณ 15 ถึง 30 นาที น้ำย่อยหรือเอนไซม์ (Enzymes) นี้จุลินทรีย์จะผลิตขึ้นมาไว้ภายในเซลล์และในน้ำที่อยู่รอบตัวของมันสารอินทรีย์แต่ละชนิดต้องใช้เอนไซม์เฉพาะอย่างในการย่อย ดังนั้น จุลินทรีย์จึงต้องปรับตัวและผลิตเอนไซม์ออกมาใช้ให้เหมาะสมกับชนิดของน้ำเสียต่างๆ และต้องให้เวลาแก่จุลินทรีย์ในการปรับตัวที่พอเหมาะ (Acclimatize) โดยเฉพาะในช่วงเริ่มการทำงาน (Start-up) ของระบบบำบัดน้ำเสีย

ขั้นที่สองเมื่อจุลินทรีย์ถูกย่อยให้มีโมเลกุลเล็ก และสามารถละลายน้ำผ่านเข้าไปในเซลล์ได้แล้ว ก็จะถูกจุลินทรีย์ทำการเปลี่ยนรูปโดยกระบวนการสังเคราะห์ (Synthesis) ซึ่งหมายถึง การสร้างเซลล์ใหม่ และกระบวนการออกซิเดชัน (Oxidation) ซึ่งหมายถึง ปฏิกิริยาที่มีการเติมออกซิเจนแล้วได้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และพลังงาน กระบวนการทั้งสองนี้รวมกันเป็นกระบวนการทาง ชีวเคมีที่เกิดขึ้นในจุลินทรีย์ (Metabolic Process)

ขั้นที่สาม เป็นการรวมตัวของตะกอนเร่งโดยจุลินทรีย์จะถูกกวนผสมกันอยู่ในถังเติมอากาศเมื่อมาชนกันก็จะจับรวมตัวกันเป็นตะกอนที่ใหญ่ขึ้นเรียกว่า ฟลอค (Floc) หรือตะกอนเร่ง (Activated Sludge) ซึ่งตกตะกอนได้ดีกว่าเซลล์เดี่ยวทำให้สามรถแยกออกจากน้ำที่บำบัดแล้วได้ง่าย เมื่อตะกอนเร่งไปสัมผัสกับน้ำเสียซึ่งมีสารแขวนลอย (Suspended Material) หรือคอลลอยด์ (Colloidal Material) ก็จะจับมวลสารเหล่านั้นเอาไว้ภายในและทำการย่อยสลายเป็นอาหารต่อไป

ส่วนประกอบและการทำงานของระบบ ระบบบำบัดน้ำเสียประกอบด้วยส่วนที่สำคัญอย่างน้อยสองส่วนคือ ถังเติมอากาศ (Aeration Basin) และถังตกตะกอน (Sedimentation Basin) ดังรูปที่ 1

รูปที่ 1 การทำงานของกระบวนการ Activated Sludge

การเริ่มทำงาน โดยน้ำเสียจะถูกส่งมาเข้าถังเติมอากาศซึ่งมีตะกอนเร่งอยู่เป็นจำนวนมาก ภายในถังจะมีสภาวะแวดล้อมที่เอื้ออำนวยต่อการเจริญเติบโตของ จุลินทรีย์แบบใช้ออกซิเจน เช่น มีออกซิเจนละลายน้ำ อาหาร pH ฯลฯ ที่พอเหมาะ ตะกอนจุลินทรีย์จะทำการลดค่ามวลสารอินทรีย์ในรูปต่างๆ ด้วยการย่อยสลายให้อยู่ในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ เป็นต้น

น้ำเสียที่ถูกบำบัดแล้วจะไหลต่อไปยังถังตกตะกอนเพื่อแยกตะกอนจุลินทรีย์ออกจากน้ำใสตะกอนที่แยกตัวอยู่ที่ก้นถังตกตะกอนส่วนหนึ่งจะถูกสูบกลับไปเข้ายังถังเติมอากาศเพื่อลดมวลสารที่เข้ามาใหม่ อีกส่วนหนึ่งจะเป็นตะกอนจุลินทรีย์ส่วนเกินที่เป็นผลจากการเจริญเติบโตซึ่งจะต้องนำไปทิ้งสำหรับน้ำใสส่วนบนจะเป็นน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วทิ้งออกจากระบบ

การนำตะกอนจุลินทรีย์เกิน (Excess Sludge) ที่เกิดจากการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ไปทิ้งเป็นสิ่งจำเป็นที่จะต้องกระทำอย่างสม่ำเสมอเพื่อรักษาปริมาณตะกอนจุลินทรีย์ในระบบให้มีค่าพอเหมาะซึ่งเป็นหลักสำคัญในการควบคุมการทำงานของกระบวนการ Activated Sludge ให้มีอัตราส่วนของอาหารต่อจุลินทรีย์ (F/M) ที่สมดุลอันจะยังผลให้อาหารหรือมวลสารที่อยู่ในน้ำเสียสามารถถูกกำจัดให้หมดไปหรือมีค่าเหลืออยู่น้อย เพื่อให้อาหารเป็นตัวจำกัดในการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ (Food Limiting Factor)

วิธีควบคุมการทำงานของระบบบำบัดแบบ Activated Sludge เพื่อให้ระบบบำบัดน้ำเสียสามารถบำบัดได้อย่างต่อเนื่อง และคุณภาพของน้ำที่บำบัดแล้วมีค่าไม่เกินมาตรฐานน้ำเสียตามกฎหมาย ซึ่งการควบคุมสามารถทำได้ 2 วิธี คือ

1.วิธีควบคุมค่าอัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์ (F/M ratio method) ตะกอนจุลินทรีย์ที่มีสมรรถภาพในการทำงาน จะต้องมีปริมาณอาหารที่พอเหมาะ ซึ่งควบคุมได้โดยการรักษาอัตราส่วนของน้ำหนักของสารอินทรีย์ที่ส่งเข้ามาบำบัด ต่อน้ำหนักของตะกอนจุลินทรีย์ซึ่งวัดในรูปของตะกอนแขวนลอย (MLSS) หรือตะกอนแขวนลอยระเหย (MLVSS) ให้มีค่าคงที่ตามที่ต้องการ และเรียกค่าที่ใช้ควบคุมนี้ว่า ค่าอัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์ (Food to Microorganism ratio, F/M)

สามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้ อัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์ = น้ำหนักของสารอินทรีย์ที่เข้าระบบต่อวัน น้ำหนักของจุลินทรีย์ในถังเติมอากาศ = น้ำหนักของ BOD ที่เข้าเป็นกิโลกรัม/วัน น้ำหนักของ MLSS ในถังเติมอากาศ (kg) = อัตราการไหลของน้ำเสีย(m3/day) x BOD (mg/l) ปริมาตรถังเติมอากาศ (m3) x MLVSS (mg/l)

จะเห็นได้ว่า ค่าอาหาร (F) หรือค่า BOD ในน้ำเข้านั้นเราไม่สามารถควบคุมหรือควบคุมได้น้อย ดังนั้น ผู้ควบคุมจึงต้องรักษาค่า F/M โดยการเปลี่ยนแปลงค่าน้ำหนักของจุลินทรีย์ (M) ซึ่งวัดในรูปของ MLSS หรือ MLVSS โดยการเพิ่มหรือลดการนำตะกอนส่วนเกินไปทิ้ง เช่น ถ้า F/M มีค่าสูง แสดงว่า M มีค่าน้อย จะต้องลดการนำตะกอนจุลินทรีย์ไปทิ้งเพื่อให้ M มีค่าสูงขึ้นและในทำงานกลับกันถ้า F/M มี่ค่าต่ำ ก็จะต้องเพิ่มการนำตะกอนจุลินทรีย์ไปทิ้งเพื่อลดค่า M ให้ต่ำลง

ในการทำงานของระบบบำบัดแบบ Activated Sludge ได้มีการแบ่งระบบออกเป็น 3 ประเภทตามอัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์ (F/M) ได้ดังตารางที่ 1

ตารางที่ 1 ค่าอัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์ (F/M) ที่ช่วงการทำงานต่างๆ หมายเหตุ : F คำนวณจากค่า BOD, COD หรือ TOC M คำนวณจากมวลตะกอนจุลินทรีย์ในถังเติมอากาศ (MLSS) * กำหนดให้ค่า BOD/COD สำหรับน้ำเสียมีค่า = 0.60 # กำหนดให้ค่า BOD/TOC สำหรับน้ำเสียมีค่า = 2.50

2. วิธีควบคุมค่าอายุตะกอน อายุตะกอน (Sludge Age) หมายถึงระยะเวลาเฉลี่ยที่ตะกอนจุลินทรีย์หมุนเวียนอยู่ในระบบ (Mean cell residence time) เป็นค่าที่สำคัญในการออกแบบและควบคุมการทำงานของระบบ และมีความสัมพันธ์โดยตรงกับค่าอัตราส่วนอาหารจุลินทรีย์ (F/M) การควบคุมค่าอายุตะกอนให้มีค่าคงที่จะทำให้อัตราส่วนอาหารต่อจุลินทรีย์หรือค่า Organic Loading มีค่าคงที่ตามไปด้วย ซึ่งค่าที่ควบคุมเหล่านี้จะเป็นตัวกำหนดคุณภาพของน้ำเสีย การควบคุมจะต้องทดลองหาค่าอายุตะกอนที่เหมาะสม โดยหาความสัมพันธ์ระหว่างค่าอายุตะกอนกับคุณภาพของ น้ำเสีย เช่น BOD, COD และตะกอนแขวงลอย แล้วเลือกค่าที่เห็นว่าดีที่สุด

วิธีควบคุมการทำงานโดยใช้ค่าอายุตะกอนเป็นวิธีที่ดีที่สุด เพราะเป็นการควบคุมค่า Organic Loading ไปในตัว และสามารถคำนวณค่าของตะกอนที่นำไปทิ้งได้อย่างถูกต้อง อีกทั้งวิธีการควบคุมก็ง่ายและไม่ต้องใช้การวิเคราะห์ที่ยุ่งยาก

ตารางที่ 2 แสดงค่าอายุตะกอนในช่วงการทำงานแบบต่างๆ ซึ่งหมายถึงการควบคุมค่าอายุตะกอนเป็นการควบคุมอัตราการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และเป็นการคัดเลือกชนิดของจุลินทรีย์ให้อยู่ในระบบด้วย เช่น หากลดอายุตะกอนให้ต่ำกว่า 7 – 10 วัน จะทำให้จุลินทรีย์ที่ทำให้เกิด Nitrification เจริญเติบโตไม่ทัน และหลุดออกไปกับตะกอนส่วนเกินที่นำไปทิ้ง จนทำให้ไม่สามารถเกิด Nitrification ได้

ตารางที่ 2 ค่าอายุตะกอนที่ช่วงการทำงานต่างๆ

การควบคุมหรือเปลี่ยนแปลงค่าอายุตะกอน ทำได้โดย การปรับอัตราการนำตะกอนจุลินทรีย์ส่วนเกินไปทิ้ง หากนำไปทิ้งมากค่าอายุตะกอนก็จะลดลง และหากนำไปทิ้งน้อยลง ค่าอายุตะกอนก็จะเพิ่มมากขึ้น ในการปรับค่าอายุตะกอนแต่ละครั้ง จะต้องใช้เวลาประมาณ 1 – 3 เท่าของค่าอายุตะกอน เพื่อให้ระบบปรับตัวให้อยู่ในสภาวะที่คงที่ และจะต้องติดตามคำนวณค่าน้ำหนักของ MLVSS ที่ใช้บำบัดน้ำเสียและปริมาณตะกอน จุลินทรีย์ที่ต้องนำไปทิ้งทุกวัน จนกว่าจะมีค่าไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก

การเจริญเติบโตของจุลชีพในระบบ มีการเจริญเติบโตของจุลชีพ ซึ่งจะแสดงในรูปของสมการคณิตศาสตร์ คือ

ค่าอายุสลัดจ์ (Mean Cell Residence Time หรือ Sludge Age, ) คือ ระยะเวลาที่น้ำสลัดจ์อยู่ในระบบนานกี่วัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการถ่ายทิ้งสลัดจ์ออกจากระบบ โดยอาจถ่ายจากถังเติมอากาศ หรือจากถังตกตะกอน แล้วแต่ความเหมาะสมของระบบ

สมการหาค่า c ทั่วไป c = X1 (X2 – X1)/t (2) สมการหาค่า c จากการถ่ายทิ้งสลัดจ์ออกจากถังตะกอน c = X1V XrQw + (Q – Qw) Xe (3)

สมการหาค่า c จากการถ่ายทิ้งสลัดจ์ออกจากถังเติมอากาศ c = X1V X2Qw + (Q – Qw) Xe (4)

เมื่อ ; = อายุสลัดจ์, วัน X1 = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ที่ต้องการควบคุมในระบบ (มักจะใช้ค่า Mixed Liquor Volatile Suspended Solids, MLVSS), mg/l MLVSS X2 = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ที่มีในระบบ, mg/1 MLVSS t = ระยะที่มีสลัดจ์จุลชีพเพิ่มขึ้นจาก X1 เป็น X2, วัน V = ปริมาตรถังเติมอากาศ, ลบ.ม. Xr = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ในท่อไหลกลับจากก้นถังตกตะกอนกลับมาสู่ถังเติมอากาศ , mg/l MLVSS Qw = ปริมาณน้ำสลัดจ์ที่ต้องการถ่ายทิ้ง, ลบ.ม./วัน Q = อัตราการไหลเข้าของน้ำเสีย, ลบ.ม./วัน Xe = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ที่หลุดลอยไปกับน้ำทิ้งที่ไหลล้นออกจากถังตกตะกอนที่สอง, mg/l TSS

เมื่อต้องการควบคุมระบบ AS อาจใช้สมการ (5) มาช่วยในการคำนวณได้ 1/ c = Q/V (1+r-(rXR/X)) (5) เมื่อ ; r = QR/Q X = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ที่ควบคุมในระบบ , mg/l MLVSS

สำหรับค่าอายุสลัดจ์ต่ำสุดที่ระบบบำบัดทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพจะแทนด้วยค่า  cm ซึ่งถ้ามีค่าอายุสลัดจ์ต่ำกว่า  cm แสดงว่าจุลชีพถูกถ่ายเททิ้งออกเร็วเกินไปโดยจุลชีพอาจจะยังไม่ทันที่ได้ย่อยสารอินทรีย์เรียบร้อย ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของระบบ AS ตกต่ำลงอย่างมากได้

สำหรับค่า  c ที่นิยมเลือกใช้ในการออกแบบคือ  cd ซึ่งจะมีค่ามากกว่าค่าของ cmโดยปกติค่า  cd ควรมีค่ามากกว่าค่า  cm อย่างน้อยประมาณ 4 เท่า ซึ่งบางครั้งอาจมีค่าถึง 20 เท่า หรือมากกว่า ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความยากง่ายในการย่อยสลายสารอินทรีย์ของน้ำเสียนั้นๆ

ความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนจุลชีพกับการย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียของระบบ X = YQ c (S0 – S) V(1+kd c ) (6) หรือ X = c = Y(S0-S)  (1+kd c ) (7)

เมื่อ ; X = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ที่ควบคุมไว้ในระบบ, mg/l MLVSS Y = อัตราส่วนระหว่างจำนวนจุลชีพที่เพิ่มขึ้นกับปริมาณสารอินทรีย์ที่ถูกย่อยสลาย , mg MLVSS/mg BOD Q = อัตราไหลเข้าของน้ำเสีย, m3/day V = ปริมาตรถังเติมอากาศ, m3 c = อายุสลัดจ์, day S0 = ความเข้มข้นของสารอินทรีย์ในน้ำเสียที่ไหลเข้าระบบ, mg/l BOD S = ความเข้มข้นของสารอินทรีย์ในระบบหรือน้ำทิ้ง, mg/l BOD Kd = ค่า ส.ป.ส. การลดลงของจุลชีพ, mg/(mg-d) = เวลาเก็บกักของน้ำเสียในถังเติมอากาศ, day

จากสมการข้างต้นสามารถคำนวณออกแบบระบบ AS ได้ เมื่อทราบประสิทธิภาพของระบบที่ต้องการและค่าคงที่ต่างๆ ซึ่งสามารถหาได้จากการทดลองสำหรับประเภทน้ำเสียนั้นๆ หรือ จากข้อมูลทางวิชาการที่ได้รับจากเอกสารต่างๆ โดยน้ำเสียจากชุมชน แสดงค่าต่างๆ ในตาราง 3

ตารางที่ 3 ค่าสัมประสิทธ์ต่างๆ ของระบบ AS สำหรับน้ำเสียชุมชน

Sludge Volume Index (SVI) เป็นค่าที่บ่งบอกถึงตะกอนดีหรือไม่ดี ซึ่งเป็นค่าที่ได้รับจากการทดลองหาในห้องปฏิบัติการ หรือในภาคสนามได้ โดยต้องมีขวดตวงหรือกระบอกมาตรฐานขนาด 1 ลิตรให้นำน้ำสลัดจ์ (Mixed Liquor) ที่มาจากถังเติมอากาศมาใส่ลงในขวดตรงนี้ รอให้ตกตะกอนประมาณ 30 นาที แล้วจึงอ่านค่าที่ตะกอนได้ตกลงมา คือ ชั้นตะกอนที่แบ่งแกกันชัดระหว่างชั้นน้ำใสกับชั้นตะกอนที่ตก ซึ่งอ่านค่าเป็น V (มล.ต่อลิตร) แล้วนำตัวอย่างน้ำสลัดจ์นี้มาวิเคราะห์หาค่า MLSS mg/l

สามารถคำนวณหาค่า SVI ได้คือ SVI เท่ากับ (V, มล. /ลิตร)(1000 มก สามารถคำนวณหาค่า SVI ได้คือ SVI เท่ากับ (V, มล./ลิตร)(1000 มก./กรัม) / (MLSS, มก./ลิตร) ซึ่งมีหน่วยเป็น มล.ต่อกรัม โดยปกติ SVI ที่มีการตกตะกอนที่ดีจะมีค่าอยู่ในช่วง 50 – 150 มล/กรัม พบว่าถ้ามีค่า SVI เกิน 200 แสดงว่า การตกตะกอนไม่ดีควรรีบทำการแก้ไข

ในระบบ AS การคำนวณปริมาณออกซิเจนมีความจำเป็น เพื่อสามารถนำมาคำนวณระบบเติมอากาศต่อไป สมการ (8) และ (9) เป็นสมการสำหรับคำนวณหาปริมาณออกซิเจนที่ต้องการและปริมาณอากาศที่ต้องเติม M = 10-3[1.47(S0 – S)Q – 1.14XrQW] (8) A = M/0.2784 (9)

เมื่อ ; M = ปริมาณออกซิเจนที่ต้องการ, กิโลกรัม ออกซิเจน ต่อ วัน A = ปริมาณอากาศที่ต้องเติม ณ สภาวะมาตรฐาน (STP), ลบ.ม/วัน S0 = BOD ของน้ำเสียเข้าระบบ, มก./ลิตร S = BOD ของน้ำทิ้ง, มก./ลิตร Q = อัตราไหลเข้าของน้ำเสีย, ลบ.ม/วัน Xr = ความเข้มข้นของน้ำสลัดจ์ในท่อน้ำสลัดจ์ไหลกลับ, มก./ลิตร MLVSS Qw = ปริมาณน้ำสลัดจ์ที่ถูกถ่ายทิ้งออกจากระบบAS, ลบ.ม/วัน

กระบวนการ AS (Activated Sludge Processes) กระบวนการ AS มีอยู่หลายกระบวนการ ประกอบด้วยถังเติมอากาศและถังตกตะกอนเป็นหลักทั้งนี้ขึ้นอยู่กับ การจัดวางรูปแบบของถังเติมอากาศ ซึ่งเกิดจากการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยคำนึงถึงการประหยัดพลังงาน ประสิทธิภาพของการบำบัดน้ำเสีย และการควบคุมดูและระบบ โดยกระบวนการ AS สามารถแยกเป็นแบบต่างๆ ได้หลายแบบดังนี้

1. กระบวนการ AS แบบธรรมดา (Conventional Process) 2. กระบวนการเติมอากาศแบบเรียวลง (Tapered Aeration Process) 3. กระบวนการเติมอากาศแบบเป็นชั้น (Step – feed Aeration Process) 4. กระบวนการแบบผสมสมบูรณ์ (Completely Mixed Process) 5. กระบวนการเติมอากาศแบบยึดเวลา (Extended Aeration Process)

6. กระบวนการปรับเสถียรสัมผัส (Contact Stabilization Process) 7. ระบบ SBR (Sequencing Batch Reactor) 8. กระบวนการขาดอากาศ – เติมอากาศ (Anoxic – Aerobic Process) 9. กระบวนการคลองวนเวียน (Oxidation Ditch Process) 10. Deep Shaft Reactor

ระบบเลี้ยงตะกอน 1. แบบ conventional เป็นระบบที่นิยมใช้กันมาแต่เดิม ถังเติมอากาศจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า โดยมีลักษณะทางชลศาสตร์เป็นแบบปลั๊กโฟลว์ การเติมอากาศจะมีอัตราเท่ากันตลอดความยาวของถัง เนื่องจากปฏิกิริยาการย่อยสลายสารอินทรีย์มีมากที่บริเวณหัวถัง ซึ่งเป็นจุดที่น้ำเสียและตะกอนหมุนเวียนไหลเข้า บริเวณดังกล่าวจึงอาจมีปริมาณออกซิเจนที่ละลายน้ำ (dissolved oxygen, DO) ต่ำ ขณะที่ด้านท้ายๆ ของถังเติมอากาศจะมี DO สูงขึ้น จุลินทรีย์ที่อยู่ในระบบจะปรับตัวไปตลอดเวลาที่ไหลไปตามความยาวของถัง แบบ conventional นี้ไม่เหมาะที่จะรับภาระบรรทุกสารอินทรีย์ที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (shock load)

2. แบบ step aeration มีลักษณะเหมือนแบบ conventional แต่จะกระจายน้ำเสียเข้าหลายๆ จุดในถังเติมอากาศ ขณะที่ตะกอนจุลินทรีย์จะเข้าที่หัวถังและการเติมออกซิเจนสม่ำเสมอเท่ากันตลอดความยาวถัง วิธีนี้จะทำให้ความต้องการออกซิเจนบริเวณหัวถังไม่สูงมากนัก

3. แบบ tapered aeration มีลักษณะเหมือนแบบ conventional แต่การเติมออกซิเจนจะแปรผันไปตามความต้องการใช้ นั่นคือบริเวณช่วงต้นๆ ของถังจะมีมาก และลดลงไปจนถึงอัตราการเติมต่ำสุดที่จุดปลายของถังเติมอากาศ

4. แบบ continuous-flow-stirred-tank มีลักษณะทางชลศาสตร์แบบกวนสมบูรณ์ คือทุกจุดในถังเติมอากาศจะมีปริมาณสารอินทรีย์เท่ากัน เพราะเกิดการกวนผสมกันอย่างทั่วถึง ในทางปฏิบัติทำได้โดยการกระจายจุดเข้าและออกของ น้ำเสีย และตะกอนให้มีหลายแห่งตลอดความยาวของถังเติมอากาศถ้าเป็นถังรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ส่วนการเติมออกซิเจนก็กระจายสม่ำเสมอตลอดความยาวถัง ระบบเลี้ยงตะกอนแบบนี้รับ shock load ได้ดี

5. แบบ modified aeration มีหลักการคล้ายแบบ conventional แต่มีเวลาเก็บกักในถังสั้นกว่า ค่า MLSS และประสิทธิภาพของระบบก็ต่ำกว่า

6. แบบ contact stabilization อาศัยหลักการที่ว่า การบำบัดน้ำเสียเกิดขึ้น 2 ขั้นตอน ขั้นแรกคือสารอินทรีย์ซึ่งอยู่ในรูปของคอลลอยด์ (colloid) ของแข็งแขวนลอย (suspended solid) หรือสารละลาย จะถูกดูดซึมเข้าไปในเซลของแบคทีเรียหรือฟลอคอย่างรวดเร็วภายในเวลา 20–40 นาที ขั้นต่อไป สารอินทรีย์เหล่านั้นจะถูกย่อยสลาย ระบบบำบัดแบบเลี้ยงตะกอนทั่วไปจะเกิดปฏิกิริยาทั้ง 2 ร่วมกันในถังเติมอากาศ แต่ระบบเลี้ยงตะกอนแบบ contact stabilization จะแบกปฏิกิริยาให้เกิดในถัง 2 ใบ

ใบแรกเรียกถัง contact โดยจะให้น้ำเสียกับตะกอนมาผสมกันและมีเวลาเก็บกันสั้น เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาขั้นแรกก่อน คือการดูดซึม หลังจากนั้นน้ำเสียกับตะกอนจะไหลเข้าสู่ถังตกตะกอนเพื่อแยกตะกอนกับน้ำ โดยน้ำใสซึ่งมีค่า BOD ต่ำจะล้นทิ้งออกไป แต่ตะกอนซึ่งดูดซึมสารอินทรีย์ไว้จะถูกสูบไปยังถังย่อยสลาย (solid stabilization tank) เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาขั้น 2 ก่อนจะถูกหมุนเวียนเข้าสู่ถัง contact ต่อไป

7. แบบ extended aeration ระบบนี้มีเวลาการเติมอากาศนานมากจนตะกอนจุลินทรีย์เกิดการย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจน (aerobic digestion) ในถังเติมอากาศ ตะกอนส่วนเกินที่ระบายทิ้งจะถูกย่อยถึงระดับที่สามารถจะทำให้แห้ง (dewatering) โดยวิธีใดๆ ได้เลยโดยไม่ส่งกลิ่นรบกวนภายหลัง เช่น ตากในลานตากตะกอน เป็นต้น ระบบแบบนี้เหมาะสำหรับน้ำเสียปริมาณน้อยเพราะค่าก่อสร้างถังเติมอากาศที่ต้องสร้างให้ใหญ่ขึ้น เมื่อเทียบกับระบบอื่นไม่มากเกินไป แต่จะตัดปัญหาเรื่องการสร้างระบบบำบัดตะกอน เช่น ถังหมักตะกอน และการควบคุมไปได้

8. แบบคูน้ำวนเวียน (oxidation ditch) มีหลักการเหมือนแบบ extended aeration แต่สร้างถังเติมอากาศเป็นลักษณะคูน้ำวนเวียนให้น้ำหมุนเวียนอยู่ในนั้น และใช้เครื่องเติมอากาศแบบที่มีเพลาในแนวนอน คล้ายระหัดวิดน้ำ เรียก โรเตอร์ (rotor) เครื่องเติมอากาศจะทำให้น้ำในคูดังกล่าวหมุนเวียนอยู่ในนั้น โดยน้ำไหลเร็วมากพอที่จะป้องกันการตกตะกอนในคูน้ำได้ สภาพทางชลศาสตร์ของระบบจะเป็นแบบกวนสมบูรณ์ แบบคูวนเวียนนี้มีใช้ในประเทศหลายแห่ง โดยกรมอนามัยกระทรวงสาธารณสุขเป็นผู้ออกแบบ เช่น ตามโรงพยาบาลขนาดเล็ก และโรงฆ่าสัตว์ เป็นต้น

ระบบเลี้ยงตะกอนที่กล่าวถึงทั้ง 8 แบบนี้ ที่นิยมใช้แพร่หลายในประเทศส่วนใหญ่จะเป็นแบบ conventional แบบ continuous-flow-stirred-tank และแบบ extended aeration ไดอะแกรมของระบบที่สำคัญได้แสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 แบบต่างๆ ของระบบเลี้ยงตะกอน (1) ถังเติมอากาศ (2) ถังตกตะกอน

นอกจากนี้ยังมีระบบที่อาศัยหลักการเหมือนระบบบำบัดแบบเลี้ยงตะกอนที่ควรทราบอีก 2 แบบคือ - ระบบเลี้ยงตะกอนแบบกึ่งเท (batch process) , ระบบนี้จะรวมถังเติมอากาศและถังตกตะกอนไว้ในถังใบเดียวกัน โดยจะสูบน้ำเสียเข้าเป็นครั้งคราว เมื่อน้ำเสียเต็มถังก็จะหยุดและเติมอากาศไประยะหนึ่ง จากนั้นก็หยุดการเติมอากาศเพื่อให้ตกตะกอนแยกออกจากน้ำและระบายน้ำใสทิ้งก่อนจะสูบน้ำเสียเข้าใหม่ ระบบนี้เหมาะกับโรงงานที่มีน้ำเสียปริมาณไม่มาก

ระบบ aerated lagoon , ระบบนี้อาจถือว่าเป็นระบบเลี้ยงตะกอนที่ไม่มีการหมุนเวียนตะกอนกลับ คือบ่อเติมอากาศจะมีขนาดใหญ่ มีเวลาเก็บกักนานหลายวัน มากพอที่จุลินทรีย์จะขยายตัวและย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียได้ น้ำที่ล้นออกเข้าสู่บ่อถัดไปเรียก บ่อ polishing pond ซึ่งทำหน้าที่เป็นบ่อตกตะกอน ตะกอนจุลินทรีย์ก็จะจมอยู่ก้นบ่อขณะที่น้ำใสล้นทิ้งไป ตะกอนที่ตกอยู่นี้จะเกิดการย่อยสลายที่ก้นบ่อเมื่อใช้งานไประยะหนึ่ง 10-15 ปี ตะกอนก็จะสะสมมากขึ้น ก็ต้องสูบหรือดักออกทิ้งต่อไป

คำจำกัดความบางประการที่ผู้ควบคุมระบบฯ ควรทราบมีดังต่อไปนี้ เวลาเก็บกักน้ำ (hydraulic retention time , HRT) อาจหาได้จากสมการ เวลาเก็บกักน้ำ (ชม.) = อัตราการไหลของน้ำเสีย (ม3/วัน) x 24 ปริมาตรของถัง (ม3)

เวลาเก็บกักตะกอน (solids retention time , SRT) ,

- กรณีสูบตะกอนส่วนเกินทิ้งจากถังเติมอากาศโดยตรงอาจหาได้จากสมการ SRT (วัน) = ปริมาตรถังเติมอากาศ (ม3) อัตราสูบตะกอนส่วนเกิน (ม3/วัน) - กรณีสูบตะกอนส่วนเกินจากท่อตะกอนหมุนเวียนอาจหาได้จากสมการ SRT (วัน) = ปริมาตรถังเติมอากาศ (ม3) x MLSS (มิลลิกรัม/ลิตร) อัตราสูบตะกอนส่วนเกิน (ม3/วัน) x ss ในท่อตะกอนหมุนเวียน (มิลลิกรัม/ลิตร)

อัตราส่วนการหมุนเวียนตะกอน (Qr/Q) , เป็นอัตราส่วนระหว่างอัตราการไหลของตะกอนหมุนเวียน (Qr) กับอัตราการไหลของน้ำเสียเข้าระบบ (Q) ถ้า Qr/Q สูง เช่น 1.5 ก็หมายถึงว่าขณะที่น้ำเสียไหลเข้าระบบสมมติ 100 ม3/วัน เราสูบตะกอนหมุนเวียน 150 ม3/วัน จึงมีน้ำเข้าถังตกตะกอน (ดูรูปที่ 1) ถึง 250 ม3/วัน ดังนั้นอัตราการหมุนเวียนตะกอนจะมีผลต่อถังตกตะกอนมาก ถ้าหมุนเวียนมากเกินไปการตกตะกอนอาจไม่สมบูรณ์เพราะมีน้ำเข้าถังมาก แต่ถ้าหมุนเวียนน้อยเกินไป ตะกอนอาจตกค้างก้นถังตะกอนนานจนเกิดสภาพไร้ออกซิเจน จุลินทรีย์อาจไม่แข็งแรงได้

ภาระบรรทุกสารอินทรีย์ (volumetric loading rate) , เป็นอัตราส่วนระหว่างปริมาณ BOD ที่เข้าสู่ระบบ (กก/วัน) หารด้วยปริมาตรของถังเติมอากาศ (ม3) มีหน่วยเป็น กก BOD/ (ม3xวัน)

ระบบบำบัดแบบเลี้ยงตะกอนแบบต่างๆ มีช่วงของค่า MLSS , SRT , F/M ratio ฯลฯ ดังแสดงในตารางที่ 4 อนึ่งจากตารางนี้สำหรับค่า HRT และ volumetric loading rate เป็นช่วงค่าของระบบบำบัดน้ำเสียจาก ชุมชน กรณีโรงงานอุตสาหกรรมถ้าค่า BOD สูง อาจมี HRT ที่สูงกว่านี้ก็ได้

ตารางที่ 4 ค่าที่ใช้ในการออกแบบระบบเลี้ยงตะกอน หมายเหตุ : (1) ถัง contact (2) ถัง solid stabilization tank

ตารางที่ 4 ค่าที่ใช้ในการออกแบบระบบเลี้ยงตะกอน(ต่อ)

ตารางที่ 4 ค่าที่ใช้ในการออกแบบระบบเลี้ยงตะกอน(ต่อ)

ตารางที่ 4 ค่าที่ใช้ในการออกแบบระบบเลี้ยงตะกอน(ต่อ)

ปุ๋ยชีวภาพ หมายถึง การนำเอาจุลินทรีย์มาใช้ปรับปรุงดินทางชีวภาพ/ กายภาพ/ เคมี และย่อยสลายอินทรียวัตถุและมีการปลดปล่อยธาตุอาหารจากพืช/ สารอินทรีย์/ สารอนินทรีย์ ซึ่งมีประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของพืช

ประโยชน์จากการใช้ปุ๋ยชีวภาพ -มีส่วนช่วยเพิ่มธาตุอาหารพืชและดิน -มีส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ปุ๋ยเคมี ทำให้ เกษตรกรลดปริมาณการใช้ปุ๋ยเคมี -ช่วยลดการเกิดมลภาวะในดินจากการใช้สารเคมี -ปรับสภาพแวดล้อมให้อยู่ในสมดุล -เพิ่มศักยภาพในการเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร

ชนิดของวัสดุที่ใช้ในการหมักปุ๋ยชีวภาพ 1.เศษพืชพวกที่สลายตัวได้ง่าย เช่น ผักตบชวา ต้นกล้วย ใบตอง เศษหญ้าสด เศษพืชที่อวบน้ำ เศษผัก กากเมล็ดข้าวฟ่าง พืชตระกูลถั่ว โสน ประเทือง

2. เศษพวกสลายตัวได้ยาก เช่น ฟางข้าว แกลบ กากอ้อย ขี้เลื่อย ขุยมะพร้าว ต้นข้าวโพด ซังข้าวโพด ต้นข้าวฟ่าง

ชนิดของผลิตภัณฑ์ปุ๋ยชีวภาพ 1. ผลิตภัณฑ์ไรโซเบียม 2. ผลิตภัณฑ์ไมโคไรซ่า 3. ผลิตภัณฑ์หัวเชื้อจุลินทรีย์ ย่อยสลายวัสดุอินทรีย์ทำปุ๋ยหมัก 4. ผลิตภัณฑ์พีจีพีอาร์ 1

1. ผลิตภัณฑ์ไรโซเบียม ประกอบด้วยเชื้อไรโซเบียมสายพันธุ์ต่างๆที่มีประสิทธิภาพสูงในการตรึงไนโตรเจนร่วมกับพืชตระกูลถั่ว โดยลักษณะการอยู่ร่วมกันแบบพึ่งพาอาศัยกันและกัน การตรึงไนโตรเจนร่วมกับพืชตระกูลถั่วเป็นไปอย่างจำเพาะเจาะจง ดังนั้นการใช้ผลิตภัณฑ์ไรโซเบียมร่วมกับการปลูกพืชตระกูลถั่วอย่างถูกวิธีจะสามารถช่วยลดปริมาณการใช้ปุ๋ยเคมีไนโตรเจน

วิธีใช้ ใช้สำหรับพืชตระกูลถั่วเท่านั้น โดยใช้เชื้อผง 1 ถุง ขนาด 200 กรัม หรือเชื้อเหลว 1 ขวด ใช้คลุกเมล็ดก่อนปลูกได้ในพื้นที่ 1 ไร่

ประโยชน์จากการใช้ปุ๋ย - ช่วยลดการใช้ปุ๋ยเคมีไนโตรเจน - เพิ่มผลผลิตพืชตระกูลถั่ว เช่น ถั่วเหลือง ถั่ว ลิสง ถั่วเขียว หรือพืชอาหารสัตว์ - เพิ่มความสมบูรณ์ให้แก่ดิน

2. ผลิตภัณฑ์ไมโคไรซ่า ประกอบด้วยเชื้อราไมโคไรซ่าสายพันธุ์ไทยมีจำนวนเชื้อมากกว่า 25 สปอร์ต่อกรัม ลักษณะการอยู่ร่วมกันของเชื้อรากับพืชต่างฝ่ายต่างได้รับประโยชน์ ไมโคไรซ่าช่วยในการย่อยสลายวัตถุอินทรีย์และช่วยทำให้รากพืชเพิ่มเนื้อที่ในการดูดธาตุอาหารโดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุฟอสฟอรัส

วิธีใช้ เหมาะสำหรับพืชตระกูลส้ม ไม้ผลทุกชนิด พืชผักต่างๆ ยกเว้นพืชตระกูลกะหล่ำ โดยใส่เชื้อไมโคไรซ่าผง 1 ช้อนโต๊ะต่อต้น หลังใส่เชื้อ 2 อาทิตย์จึงใส่ปุ๋ยได้ตามความเหมาะสม

ประโยชน์จากการใช้ปุ๋ย ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ปุ๋ยทำให้ลดปริมาณการใช้ปุ๋ยเคมีลงได้ครึ่งหนึ่งของอัตราแนะนำ เมื่อใช้ร่วมกับเชื้อวี-เอ ไมโคไรซ่า ช่วยดูดซับธาตุฟอสฟอรัส ป้องกันโรคในระบบราก รักษาความสมดุลให้แก่สภาพแวดล้อม

3.ผลิตภัณฑ์หัวเชื้อจุลินทรีย์ ย่อยสลายวัสดุอินทรีย์ทำปุ๋ยหมัก ประกอบด้วยจุลินทรีย์ย่อยสลายวัสดุอินทรีย์ประเภท แบคทีเรีย เชื้อรา และแอกติโนมัยซิส จำนวนประมาณ 1010 เซลล์ต่อถุง ซึ่งถ้าการย่อยสลายเกิดขึ้นสมบูรณ์จะได้เป็นวัสดุผสมมีสีน้ำตาลดำ ไม่มีกลิ่นเหม็นเน่าและปราศจากเชื้อโรค นำมาใช้ปรับปรุงโครงสร้างดิน

วิธีใช้ คลุกหรือโรยหัวเชื้อ 1 ถุงหรือ ผสมน้ำ 20 ลิตรร่วมกับวัสดุทำปุ๋ยหมัก 1000 กก. ผสมกับมูลสัตว์ 100-200 กก.และปุ๋ยไนโตรเจน 2-4 กก.

ประโยชน์จากการใช้ปุ๋ย เร่งการย่อยสลายวัสดุอินทรีย์ในการทำปุ๋ยหมัก

4. ผลิตภัณฑ์พีจีพีอาร์ 1 มีส่วนประกอบของเชื้อแบคทีเรีย Azetobacter Beijerinckia และ Azospirillium จำนวนมากกว่า 108 เซลล์ต่อกรัม ซึ่งเป็นสายพันธ์ไทยที่มีประสิทธิภาพสูงในการตรึงไนโตรเจนอิสระ และมีความสามารถในการผลิตสารกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชกลุ่ม IAA และ GA

วิธีใช้ ใช้หัวเชื้อจำนวน 1 ถุงละลายกับน้ำ 20 ลิตร แล้วราดบนกองปุ๋ยหมักจำนวน 500 กก. สำหรับพืชที่ปลูกในดินร่วนทรายและดินเหนียวควรใช้อัตรา 800-1000 กก.ต่อไร่ และ 250-500 กก.ต่อไร่ ตามลำดับ

ประโยชน์จากการใช้ปุ๋ย ทำให้ลดการใช้ปุ๋ยเคมี ช่วยเพิ่มปริมาณไนโตรเจนให้กับปุ๋ยหมัก และดินบริเวณรอบๆ รากพืชและช่วยกระตุ้นการเกิดรากชนอ่อน ช่วยในการงอกเมล็ดและเพิ่มการดูดน้ำและ ธาตุอาหารพืช

มาตรฐานปุ๋ยชีวภาพ แบ่งตามประเภทเชื้อ ได้แก่ ไรโซเบียม ไมโคไรซ่า สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน และจุลินทรีย์อื่นๆ

1. สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน มีคุณสมบัติดังนี้ ประกอบด้วยสาหร่ายสีน้ำเงินที่ตรึงไนโตรเจนได้ จำนวนสาหร่ายไม่ต่ำกว่า 105 เซลล์ต่อกรัม มีลักษณะเป็นเม็ด ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2-6 มม. ความชื้นไม่เกินร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก

ต้องปลอดภัยจากสารพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม ต้องปลอดภัยจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช

2. เชื้อไรโซเบียม 2.1 เชื้อไรโซเบียมชนิดผง วัสดุรองรับไม่ผ่านการฆ่าเชื้อ มีคุณสมบัติดังนี้ ประกอบด้วยเชื้อไรโซบียมถั่วไม่ต่ำกว่า 107 เซลล์ต่อกรัม มีวัสดุรองรับที่ผ่านตะแกรงขนาด 80 เมชขึ้นไป มีระดับ pH อยู่ในช่วง 6.5-7.0

มีความชื้นร้อยละ 40-50 โดยน้ำหนัก ต้องปลอดภัยจากสารพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม ต้องปลอดภัยจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช ควรใช้ไม่น้อยกว่า 200 กรัมต่อการคลุกเมล็ดถั่วในพื้นที่ 1 ไร่

2.2 เชื้อไรโซเบียมชนิดผง วัสดุรองรับผ่านการฆ่าเชื้อ มีคุณสมบัติดังนี้ ประกอบด้วยเชื้อไรโซบียมถั่วไม่ต่ำกว่า 108 เซลล์ต่อกรัม มีวัสดุรองรับที่ผ่านตะแกรงขนาด 80 เมชขึ้นไป มีระดับ pH อยู่ในช่วง 6.5-7.0 บรรจุในภาชนะป้องกันความชื้นซึ่งอากาศถ่ายเทได้สะดวก

มีความชื้นร้อยละ 40-50 โดยน้ำหนัก ต้องปลอดภัยจากสารพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม ต้องปลอดภัยจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช

2.3 เชื้อไรโซเบียมชนิดน้ำ ประกอบด้วยเชื้อไรโซบียมถั่วไม่ต่ำกว่า 108 เซลล์ต่อ มล. บรรจุในภาชนะไม่แตกหรือเสียหายง่าย มีระดับ pH อยู่ในช่วง 6.5-7.0 บรรจุในภาชนะป้องกันความชื้นซึ่งอากาศถ่ายเทได้สะดวก

ต้องปลอดภัยจากสารพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม ต้องปลอดภัยจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช ควรใช้ไม่น้อยกว่า 50ลบ.ซม.ต่อการคลุกเมล็ดถั่วในพื้นที่ 1 ไร่

3. เชื้อไมโคไรซ่า มีคุณสมบัติดังนี้ ระบุชนิดของเชื้อไมโคไรซ่า ปริมาณเชื้อไม่น้อยกว่า 25 สปอร์ต่อวัสดุรองรับ 1 กรัม ระบุชนิดของวัสดุรองรับ ในรูปผงให้มีขนาดไม่ต่ำกว่า 60 เมช และในรูปเม็ดมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2-6 มม. ระดับ pH อยู่ในช่วง 5.5-8.5

มีความชื้นร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก ต้องปลอดภัยจากสารพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม ต้องปลอดภัยจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช

4. ปุ๋ยจุลินทรีย์ย่อยสลายฟอสเฟต มีคุณสมบัติดังนี้ ระบุชนิดของจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายฟอสเฟต ระบุจำนวนสปอร์หรือปริมาฯเชื้อจุลินทรีย์ที่มีชีวิตต่อกรัม หรือซีซีของปุ๋ย ไม่น้อยกว่า 105 เซลล์ ระบุชนิดของวัสดุรองรับ

มีความชื้นร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก ต้องปลอดภัยจากสารพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม ต้องปลอดภัยจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช

วิธีการหมักที่ใช้ในปัจจุบัน การหมักที่เปิด 1. Window โดยการนำขยะมากองไว้และพลิกในเวลาที่เหมาะสมเพื่อเติมอากาศให้ปฏิกิริยาเป็นแบบแอโรบิกเป็นไปอย่างสมบูรณ์

การทำปุ๋ยโดยทั่วไปที่นิยมทำกัน ได้แก่ แบบใช้เศษพืชอย่างเดียว โดยนำพืชมากองเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้ากว้าง 2-3 ม.ยาว 1-1.5 ม. แล้วนำดินมาทับด้านบนหนาประมาณ 1 นิ้ว แบบใช้เศษพืชผสมตัวเร่งประเภทมูลสัตว์ ใช้อัตราส่วนระหว่างเศษพืชและมูลสัตว์ 100:10 ส่วนโดยน้ำหนัก

แบบผสมสารตัวเร่งประเภทปุ๋ยเคมี อัตราส่วนผสมของเศษพืช มูลสัตว์ และปุ๋ยเคมี ในอัตราส่วน 100:10:1 โดยน้ำหนัก แบบใช้เชื้อจุลินทรีย์เป็นสารเร่ง สามารถช่วยย่นระยะเวลาหมักเหลือเพียง 1-2 เดือน อัตราส่วนผสมของวัสดุต่าง เศษซากพืช 1000 กก. มูลสัตว์ 200 กก. ปุ๋ยยูเรีย 2 กก. สารเร่งเชื้อจุลินทรีย์ พด.-1 หรือเชื้อเอฟคิลโอเดอร์ แอคโทรแมค (บี2) 150 กรัม

แบบต่อเชื้อ หมายถึงการหมักโดยใช้ปุ๋ยหมักที่ย่อยสลายแล้วมาเป็นต้นตอของเชื้อจุลินทรีย์ หรือสารตัวเร่งสำหรับการทำปุ๋ยหมักครั้งใหม่ โดยไม่จำเป็นต้องใช้สารเร่งประเภทจุลินทรีย์ทุกครั้งที่ทำการหมัก แต่ต้องไม่ทิ้งตากแดดตากฝน และควรมีความชื้นอยู่ในระดับที่เหมาะสมสำหรับการเจริญของจุลินทรีย์ในกองปุ๋ยหมัก

ก. แบบต่อเชื้อโดยใช้ปุ๋ยหมักช่วงอายุ 10-15 วันเป็นต้น เชื้อมีส่วนผสมในการทำ คือ เศษพืช 1000 กก. ปุ๋ยหมักอายุ 10-15 วัน 200 กก. และปุ๋ยเคมีที่มีธาตุไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ 2 กก. ข. แบบต่อเชื้อโดยใช้ปุ๋ยหมักที่ใช้ได้แล้วเป็นต้นเชื้อ มีส่วนประกอบคือ เศษพืช 1000 กก.ปุ๋ยหมักที่ใช้ได้แล้ว 200 กก.

2. Forced Aeration กองขยะแต่ละกองจะมีเครื่องเติมอากาศ โยปกติมักใช้ท่อพลาสติกผ่านเข้าไปในกองขยะโดยต่อเข้ากับเครื่องเป่าลม อากาศที่เติมเข้าไปนอกจากจะทำให้เกิดการย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจนแล้วยังเป็นการควบคุมอุณหภูมิด้วย

การหมักในที่ปิด เป็นการนำขยะมาใส่ในคอนเทนเนอร์ปิดอาจเป็นท่อขนาดใหญ่ แล้วให้อากาศผ่านทางท่อ แบ่งย่อยเป็น Vertical และ horizontal system อาจเป็นถังขนาดใหญ่ วางในแนวตั้ง แนวนอน แบ่งได้ 2 ประเภท คือ Plug flow Dynamic

Plug flow : ขยะที่ถูกหมักจะถูกนำไปใส่ในท่อ และจะเคลื่อนที่ไปในท่อโดยมีการเตอมอากาศระหว่างนั้น เมื่อขยะเคลื่อนที่ไปจนถึงปลายท่อจะใช้เวลาเท่ากับเวลาที่ต้องใช้ในการหมัก โดยการหมักจะเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์

Dynamic : ภายในท่อจะมีอุปกรณ์ทำให้ขยะมีการผสมกันอย่างทั่วถึงไปพร้อมๆกับการเติมอากาศ ทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างทั่วถึงยิ่งขึ้น

การประยุกต์ใช้ EM-T EM-T เป็นจุลินทรีย์สิ่งมีชีวิตในธรรมชาติ ซึ่งคัดเลือกสายพันธุ์เฉพาะกลุ่มสร้างสรรค์ หรือกลุ่มที่มีประโยชน์การใช้ในการเกษตร, การประมง, ปศุสัตว์, สิ่งแวดล้อม

การประยุกต์ใช้เพื่อให้เกิดประโยชน์และวิธีใช้มี 2 แบบ คือ 1. การใช้ EM-T แบบน้ำ 2. การใช้ EM-T แบบแห้ง

1. การใช้ EM-T แบบน้ำ EM-T 1 ส่วน กากน้ำตาล 1 ส่วน น้ำสะอาด 20 ส่วน กากน้ำตาล 1 ส่วน น้ำสะอาด 20 ส่วน

อัตราส่วนและวิธีการใช้ EM-T 1 ส่วน : น้ำ 1000-10000 ส่วน ผสมน้ำให้สัตว์กิน EM-T 1 ส่วน : น้ำ 100 ส่วนล้าง/รด/พ่น /ราดคอกสัตว์บำบัดน้ำเสียในฟาร์ม ใช้กับสัตว์เลี้ยง การปศุสัตว์ ประมง EM-T 1 ส่วน : น้ำ 1000 ส่วน ฉีดพ่นทุกวัน สัปดาห์ 2-3 ครั้ง หรือใช้ผสมกับปุ๋ยคอก ใช้กับพืช, ดิน, ปุ๋ย อัตราส่วนและวิธีการใช้ การประยุกต์ใช้ EM-T

อัตราส่วนและวิธีการใช้ EM-T 1 ส่วน : น้ำ 1000 ราดส้วมหรือท่อน้ำทิ้งทุกๆ 7-15 วัน จะช่วยกำจัดดกลิ่นและลดปัญหาส้วมเต็ม ใช้กำจัดกลิ่นในส้วม, ขจัดคราบไขมันเกาะติดหรือราดในท่อน้ำทิ้งดับกลิ่น EM-T 1 ส่วน : น้ำ 1000 ส่วน ฉีดพ่นให้ทั่วทุกๆ 7 วัน จะลดกลิ่นเหม็นได้ภายใน 24 ชั่วโมง ใช้บำบัดน้ำเสีย, บำบัดกลิ่นเหม็นและกำจัดแมลงวันจากขยะ อัตราส่วนและวิธีการใช้ การประยุกต์ใช้ EM-T

การใช้ EM-T แบบแห้ง เป็นการนำเอาอินทรียวัตถุต่างๆ เช่น หญ้า ฟาง ใบไม้ ผักตบชวา ขี้เลื่อย มูลสัตว์ต่างๆ ที่แห้งแล้วมาหมักกับEM-T โดยมีส่วนผสมของกากน้ำตาลและรำละเอียด โดยมีแกลบที่เป็นแกลบดินหรือถ่านแกลบแล้วแต่วัตถุประสงค์มาผสมด้วย นำไปใช้ในลักษณะคล้ายปุ๋ย เป็นการหมักเพื่อให้เพิ่มจำนวนจุลินทรีย์ในอินทรียวัตถุซึ่งมี 4 ประเภท

ชนิดของปุ๋ย 4 ประเภท 1. ปุ๋ยชีวภาพฟาง 2. ปุ๋ยคอกหมัก 3. ปุ๋ยหมักดิน 4. ปุ๋ย 24 ชั่วโมง

ปุ๋ยชีวภาพ แบ่งเป็น 3 ชนิด 1. ปุ๋ยชีวภาพฟาง 2. ปุ๋ยชีวภาพมูลสัตว์ 3. ปุ๋ยชีวภาพชนิดพิเศษ

1. ปุ๋ยชีวภาพฟาง จะใช้ฟางหรืออื่นๆ เช่น หญ้า ผักตบชวา ใบไม้ ชานอ้อย เปลือกถั่ว มาผสมกับแกลบดินและรำละเอียดเป็นวัสดุหลัก ผสมด้วย EM-T กับกากน้ำตาลและน้ำ มีส่วนผสมดังนี้ ฟางแห้ง 1 ส่วน แกลบดิน 1 ส่วน รำละเอียด1 ส่วน

EM-T + กากน้ำตาล + น้ำ อัตราส่วน 1: 1:500 ความชื้น 50%

ใช้ฟางที่ตัดสั้นๆมาผสมกับแกลบที่เตรียมไว้ นำ EM-T +กากน้ำตาล+น้ำรดให้ชุ่ม นำรำละเอียดมาผสมคลุกให้ทั่ว ทดสอบความชื้นให้พอดีประมาณ 50%

วิธีการหมัก ใช้ฟาง/หญ้าแห้งรองพื้นสูง15 ซม.คลุมด้วยกระสอบ นำปุ๋ยชีวภาพฟางวางบนกระสอบ สูงประมาณ 30ซม.คลุมด้วยกระสอบป่าน หลังหมักได้ 5 ชั่วโมงต้องตรวจสอบอุณหภูมิ ไม่ให้สูงเกิน 45 0C

ประโยชน์ของปุ๋ยชีวภาพฟาง มีคุณภาพในการปรับปรุงดินสูง และเหมาะกับพืชใบ นำไปผสมเป็นอาหารเห็ดในกระบวนการหมักก่อนการนำขึ้นชั้น

ปุ๋ยชีวภาพมูลสัตว์ มูลสัตว์ที่นิยม คือ มูลไก่ สุกร นกกระทา ค้างคาว ส่วนสัตว์กินหญ้า เช่น วัว ควาย ม้า จะนำมูลไปทำปุ๋ยคอกหมัก แต่ต้องหมักที่อุณหภูมิสูง เช่น การกองกับพื้น

ส่วนผสม มูลสัตว์ 1 ส่วน แกลบ 1 ส่วน รำละเอียด 1 ส่วน EM-T + กากน้ำตาล + น้ำ เหมือนในปุ๋ยชีวภาพฟาง

วิธีทำ นำมูลสัตว์ผสมแกลบ +Em-T +กากน้ำตาล+น้ำ รดให้ทั่ว คลุกเคล้าให้ทั่ว ตรวจสอบความชื้น นำรำละเอียดมาผสม ตรวจสอบความชื้นและทำการหมัก

วิธีหมัก 1. กองกับพื้น-กระสอบรอง คลุมด้วยกระสอบป่านและวัดอุณหภูมิหากเกิน 50 C ให้กลับกอง 2. กองกับพื้นคอนกรีต/ดินแข็งในร่มเงา กันแดดฝนได้ กลับกองวันละ 1-2 ครั้ง 3. ภาชนะหมัก เช่น ตะกร้า เข่ง 4. ถุง หรือกระสอบ บรรจุครึ่งเดียว วางตั้ง เปิดปากทิ้งไว้เฉยๆ

นำแป้งเปียกมาผสมให้ทั่ว นำเข้าเครื่องอัดเม็ด การทำปุ๋ยเมล็ด บดให้ละเอียด นำแป้งเปียกมาผสมให้ทั่ว นำเข้าเครื่องอัดเม็ด ผึ่งลมให้แห้ง เก็บใส่ถุงเก็บ

ประโยชน์ของปุ๋ยชีวภาพมูลสัตว์ ใช้กับพืช ทั้งรองก้นหลุมละคลุมดิน ใช้กับการเลี้ยงสัตว์น้ำ เพื่อบำบัดบ่อเลี้ยงก่อนการปล่อยน้ำ เพื่อบำบัดน้ำเสียในบ่อเลี้ยง ใช้กับสิ่งแวดล้อม บำบัดกลิ่น/บำบัดน้ำเสียร่วมกับ EM-T ผลิตเป็นสินค้าเพื่อใช้ในการเกษตรกรรม

ปุ๋ยชีวภาพสูตรพิเศษ มีเป้าหมายเพื่อนำไปผสมอาหารสัตว์ หรือจะใช้กับการเพาะปลูกก็ได้ ส่วนผสมดังนี้ เปลือกหอย, กระดองปู, กระดูกป่น และถ่านแกลบ อย่างละ 0.2 กก. ปลาป่น กากถั่ว อย่างละ 6 กก. รำอ่อน 20 กก. EM-T +กากน้ำตาล+น้ำ (1:1:500)

วิธีทำ ผสมวัสดุทั้งหมดเข้าด้วยกัน นำ EM-T +กากน้ำตาล + ผสมกับน้ำ ฉีดพ่น ฝอย คลุกให้เข้ากันความชื้น 40 %

วิธีการหมัก 1. หมักในกระสอบ นำปุ๋ยบรรจุกระสอบป่าน มัดปากให้แน่น แล้วนำถุงพลาสติกดำทึบแสงอีกครั้ง มัดปากถุงดำให้แน่น ไม่ให้อากาศเข้าได้หมักไว้ 3 วัน นำออกจากถุงดำ วางไว้ในร่มอีก 3 วัน โดยกลับกระสอบทุกวัน จะมีความร้อนและเย็นลง

2. หมักในถังพลาสติก ปิดฝาให้แน่นไม่ให้อากาศเข้าออก 3 วัน แล้วนำมาหมักนอกถัง เหมือนหมักปุ๋ยชีวภาพ กลับเสมอๆ 3 วัน นำไปใช้ได้

ประโยชน์ของปุ๋ยชีวภาพสูตรพิเศษ 1. ใช้ผสมอาหารสัตว์ 1-2 % เพื่อเลี้ยงสุกร ไก่ ปลา กุ้ง กบ ตะพาบ ปลาดุก 2. ใช้กับแปลงผัก 50-100 กรัมต่อพื้นที่ 1 ตร.ม. 3. ใส่ถุงแช่น้ำ 1 กก.ต่อน้ำ 200 ลิตร หมักไว้ 12-24 ชั่วโมง 4.ใช้ในการบำบัดน้ำเสีย

การทำน้ำสกัดชีวภาพ เกิดจากการหมักเศษพืชกับน้ำตาลในสภาพที่ไม่มีอากาศ/ไม่ใช้ออกซิเจน น้ำสกัดชีวภาพจึงประกอบด้วย จุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ติดมากับเศษพืชและน้ำตาลที่ใช้หมัก และสารอินทรีย์ต่างๆ ที่เป็นธาตุอาหารของต้นไม้ที่จุลินทรีย์ย่อยสลายออกมามาจากน้ำเลี้ยงในเซลล์ของเศษพืชจุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นในสภาพไม่มีออกซิเจนนี้เป็นจุลินทรีย์ชนิดไม่สร้างก๊าซบูดเน่าที่มีกลิ่นเหม็น

วัสดุและอุปกรณ์ 1. เศษพืชอวบน้ำ ได้แก่ ผักผลไม้สดทุกชนิด หรือเปลือกผลไม้สดที่ไม่เน่าเปื่อย เช่น เปลือกแตงโม เปลือกสับปะรด เปลือกขนุน และเปลือกมะม่วง 2. น้ำตาลทุกชนิด ถ้าเป็นกากน้ำตาลจะมีราคาถูกและมีธาตุอาหารของจุลินทรีย์ปะปนอยู่

3. ถังหมักที่มีฝาปิดได้สนิท อาจเป็นถังพลาสติก โลหะ กระเบื้องเคลือบ หรือถุงพลาสติกก็ได้ ขนาดใช้บรรจุหมักเศษพืชและน้ำตาลได้พอดี 4. ก้อนหิน อิฐบล็อก หรือของมีน้ำหนักสำหรับใช้วางทับกองเศษพืช

วิธีทำ เศษพืชอวบน้ำคลุกกับน้ำตาล อัตราส่วน 1:3 นำก้อนหินวางทับบนกองเศษพืชในถังหมัก กดไล่อากาศออก ปิดฝาถังหมักให้สนิท หมักทิ้งไว้ 3-5 วัน จะเริ่มมีของเหลวสีน้ำตาลเกิดขึ้นเป็นอาหารของจุลินทรีย์

เมื่อผ่านไป 10-14 วัน ให้ถ่ายน้ำสกัดชีวภาพออก ลงในภาชนะอื่น เก็บถังหมักและน้ำสกัดไว้ในที่ร่ม อย่าให้ถูกฝนและแสงแดดจัด สามารถเก็บน้ำสกัดชีวภาพไว้ได้นานหลายเดือน กากที่เหลือจากการหมักนำไปฝังดินเป็นปุ๋ย/ คลุกกับดินแล้วหมักเอาไว้ใช้เป็นดินปลูกต้นไม้ได้

การใช้ประโยชน์กับพืช 1. ผสมน้ำสกัดชีวภาพกับน้ำในอัตราส่วน 1 ส่วนต่อน้ำ 50-1000 ส่วน ใช้รด/พ่นให้กับต้นไม้ได้ทุกชนิด 2. ฉีดพ่นน้ำสกัดชีวภาพที่ผสมกับน้ำแล้วกับต้นไม้ที่งอกใหม่ ก่อนระยะที่โรคและแมลงจะมารบกวนพืช ควรทำการฉีด

3. ควรมีอินทรีย์วัตถุมากเพียงพออยู่ในดินที่ปลูกพืชที่ใช้น้ำสกัดชีวภาพ เช่น ปุ๋ยหมัก ปุ๋ยคอก หญ้าแห้ง ใบไม้แห้ง หรือฟาง 4. น้ำสกัดชีวภาพเจือจางสามารถใช้แช่เมล็ดพืชก่อนนำไปเพาะ จะช่วยให้เมล็ดงอกเร็วขึ้นและได้ต้นกล้าที่แข็งแรงสมบูรณ์ 5. สารอินทรีย์บางชนิดที่จุลินทรีย์สร้างขึ้นในน้ำสกัดชีวภาพเป็นสารเพิ่มความต้านทานต่อโรคและแมลงให้แก่พืช ทำให้พืชทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงกะทันหัน

ก๊าซชีวภาพ

ก๊าซชีวภาพคืออะไร?

ก๊าซชีวภาพ คือ ก๊าซที่เกิดจากการหมักของมูลสัตว์ หรือ สารอินทรีย์ต่างๆ ที่ถูกย่อยสลายโดยเชื้อจุลินทรีย์ในสภาพไม่มีอากาศเป็นก๊าซผสมระหว่างก๊าซชนิดต่างๆได้แก่ มีเทน (CH4) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก๊าซไนโตรเจน (N2) และก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ส่วนใหญ่แล้วจะประกอบด้วย ก๊าซมีเทน เป็นหลักมีคุณสมบัติติดไฟได้

   ก๊าซชีวภาพ เป็นก๊าซที่ได้จากการบำบัดน้ำเสียของโรงงานแปรรูป สินค้าทางการเกษตรและเลี้ยงสัตว์ โดยวิธีไร้อากาศ (Anaerobic digestion) เช่น โรงงานแป้งมันสำปะหลัง โรงงานสกัดน้ำมันปาล์มดิบ โรงงานผลไม้กระป๋องโรงงานผลิตแอลกอฮอล์และฟาร์มเลี้ยงหมู เป็นต้น

Anaerobic Digestion Biological Process Bio-gas Undigested Solids & Water Acetogenesis Methanogenesis Hydrolysis Organic Waste Organic Matter CH4 + CO2

Laboratory results on high solids digestion before after Laboratory results on high solids digestion

คุณสมบัติและการให้ค่าความร้อน สมบัติของก๊าซชีวภาพในด้านเชื้อเพลิงขึ้นอยู่กับปริมาณ ก๊าซมีเทน (CH4) ซึ่งเป็นก๊าซที่จุดไฟติดในบรรยากาศ ให้ค่าความร้อนประมาณ 600 B.T.U./ลูกบาศก์ฟุต (สำหรับ ก๊าซมีเทนให้ค่าความร้อน 1000 B.T.U./ลูกบาศก์ฟุต )

ก๊าซมีเทนบริสุทธิ์จะไม่มีสี กลิ่น รส เมื่อเผาไหม้จะได้ก๊าซ CO2 น้ำ และพลังงาน 5,000-6,000 Kcal/M3 ที่ 15 oc . ความดัน 735 เซนติเมตรของปรอท ส่วน H2S ที่ปะปนอยู่ ทำให้เกิดการสึกกร่อนและ ส่งกลิ่นเหม็น แต่เมื่อถูกเผาไหม้จะมีกลิ่นน้อยลง มีจุดควบแน่น –164.4 oc.

ทำไมก๊าซมีเทนจึงเหมาะแก่การ นำมาใช้เป็น แหล่งพลังงานทดแทน?

การใช้ก๊าซมีเทนเป็นแหล่งพลังงาน 1. ไม่ระเบิด 2. มีกลิ่นเล็กน้อยซึ่งถ้ารั่วจะทราบทันที 3. ไม่เป็นพิษต่อร่างกาย 4. ความร้อนที่ได้สามารถต้มน้ำ 18 ลิตร ให้เดือดในเวลา 9-10 นาที

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อ การผลิตแก๊สชีวภาพ

1. อุณหภูมิ (Temperature) 2. ความเป็นกรด-ด่าง (pH) 3. อัลคาลินิตี้ (Alkalinity) 4. สารอาหาร (Nutrients) 5. สารยับยั้งและสารพิษ (Inhibiting and Toxiic Materials) 6. สารอินทรีย์และลักษณะของสารอินทรีย์ 7. ชนิดและแบบของบ่อแก๊สชีวภาพ (Biogas Plant)

ข้อดี-ข้อเสียในการบำบัดน้ำเสีย โดยวิธีไร้อากาศ

ข้อดี ได้ก๊าซชีวภาพ  ค่าก่อสร้างถูกกว่า ค่าใช้จ่ายประจำวันต่ำกว่า สารเคมี ขจัดปัญหากลิ่นเหม็นได้อย่างน้อย 90 เปอร์เซ็นต์ การนำก๊าซชีวภาพมาใช้ เป็นการลดการปล่อย ก๊าซเรือนกระจกได้ส่วนหนึ่ง

ข้อเสีย ใช้พื้นที่มากกว่า ถ้ารวมพื้นที่ของระบบบำบัดน้ำ ขั้นหลัง (Wet land) ไม่เหมาะกับโรงงานที่มีพื้นที่จำกัด

จุลินทรีย์กับการหมักเพื่อให้ได้ก๊าซชีวภาพ ในกระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพ วัสดุอินทรีย์ที่มีโมเลกุลสูง จะถูกย่อยสลายให้มีโมเลกุลเล็กลงจนกลายเป็น อนินทรีย์สาร และก๊าซในที่สุดโดยแบคทีเรียทำการย่อยสลายแบบไร้ออกซิเจน

ขบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ ในสภาวปราศจากออกซิเจน

แบ่งเป็นสองขั้นตอน ขั้นตอนแรก การย่อยสลายสารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่ให้อยู่ในรูปสารละลายจนกลายเป็นกรดอินทรีย์ระเหยง่าย (volatile acids)

ขั้นตอนที่สอง การเปลี่ยนกรดอินทรีย์ให้เป็นก๊าซมีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดย จุลินทรีย์กลุ่มสร้างมีเทน (methane-producing bacteria)

ขั้นตอนการเปลี่ยนกรดอินทรีย์ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ให้เป็นก๊าซมีเทนและ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

1. Liquefaction stage

1.1 Hydrolysis Carbohydradtes Simple sugar + Alcohol Proteins Peptide + Amino acid Fats Glycerol + Fatty acid จุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้อง : Fat-decomposing microorganism, Cellulose-decomposing microorganism และ Protein-decomposing organism เป็นต้น

1.2 Acid formation stage Complex organics Organic acid + CO2 แบคทีเรียที่เกี่ยวข้อง :Acid formers

2. Gasification stage Methane formers Organic acid CO2 + CH4 แบคทีเรียที่เกี่ยวข้อง : Methanogenic bacteria

ความสัมพันธ์ของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น วัตถุดิบ Carbohydrate Protein Fat Propionic acid Acetic acid Acetica acid+inert organic residue (digested sludge) Butyric acid CH4 + CO2

ก๊าซมีเทนสามารถเกิดจาก 1. Production from methyl group CH4 ได้จาก CH3-group ส่วน CO2 ได้จาก –C-OH group ดังนี้ CH3-COOH CH4 + CO2 CH3-14COOH CH4 + 14CO2

2. Reduction CO2 to methane CH4 มาจาก CO2 CH3 CH3 2 CH2OH + 14CO2 2 COOH + 14CH4 แอลกอฮอล์ acetic acid methane 4H2 + CO2 CH4 +2H2O

ปฏิกิริยาทั้ง 2 แบบนี้ต้องใช้ CO2 เป็น electron acceptor ดังนั้นในการ ferment เพื่อให้ได้ organic molecule เปลี่ยนไปเป็น CH4 และ CO2 นั้น เกิดจาก 1. Complete oxidation ของ organic compound ไปเป็น CO2 2. Simultaneous reduction ส่วนหนึ่งของ CO2 ไปเป็น CH4

Methanogenic Reactions

รูปที่ 1 การเปลี่ยนแปลงของสารอินทรีย์ด้วยปฏิกิริยาแบบไม่ใช้ออกซิเจน PROPINIC AOID COMPLEX WASTE OTHER INTERTMEDIATES ACETIC ACID CH4 15% 20% 65% 17% 13% 35% 72% METHANE FERMANTATION ACID FORMATION รูปที่ 1 การเปลี่ยนแปลงของสารอินทรีย์ด้วยปฏิกิริยาแบบไม่ใช้ออกซิเจน

องค์ประกอบ ร้อยละโดยปริมาตรแห้ง องค์ประกอบ ร้อยละโดยปริมาตรแห้ง มีเทน 45-60 คาร์บอนไดออกไซด์ 40-60 ไนโตรเจน 2-5 ออกซิเจน 2-5 ซัลไฟด์,ไดซัลไฟด์,เมอร์แคปเทน,อื่นๆ 0-1.0 แอมโมเนีย 0.1-1.0 ไฮโดรเจน 0-0.2 คาร์บอนมอนออกไซค์ 0-0.2 ก๊าซอื่นๆ 0.01-0.6 อุณหภูมิ,◦F 100-120 ความถ่วงจำเพาะ 1.02-1.06 ความชื้น Saturated ค่าความร้อนสูง,บีทียู/ลบ.ม 400-555

Anaerobic digestion Complex polymers Monomers Acetate CO2 + H2 CH4 + CO2 CH4 Fermentative B. Acidogenic B. Acetogenic B. Homoacetogenic B. Acetoclastic B. Hydrogenophilic B. HYDROLYSIS and ACIDOGENESIS ACETOGENESIS METHANOGENESIS Volatils fatty acids (VFA), alcohols, ...

More Details on the Digestion Process Odor Acid forming bacteria Volatile Solids (VS) Volatile organic acids Methane forming bacteria Methane, carbon dioxide, water, trace gases

                                        <>

ปริมาณและชนิดของก๊าซที่พบจะขึ้นกับ ระยะเวลาของการฝังกลบ

ระยะที่ 1 ระยะเริ่มแรก สารอินทรีย์จะถูกย่อยสลายในสภาวะที่มีออกซิเจน อันเนื่องมาจากอากาศที่อยู่ในชั้นมูลฝอย ระยะที่ 2 ระยะเปลี่ยนแปลง ก๊าซออกซิเจนจะลดลง และ การย่อยสลายอยู่ในสภาวะไร้ออกซิเจน ไนเตรตและซัลเฟต

ระยะที่ 3 ระยะการเกิดกรด ระยะจะเกิดการย่อยสลายทำให้เกิดกรดอินทรีย์และก๊าซไฮโดรเจน ระยะที่ 4 ระยะเกิดมีเทน ระยะนี้จุลินทรีย์ประเภท Methaane forming microorganism จะเปลี่ยนกรดอินทรีย์และ ก๊าซไนโตรเจนเป็น ก๊าซมีเทนและคาร์บอนไดออกไซค์

ระยะที่ 5 ระยะสุดท้าย สารอินทรีย์ในชั้นมูลฝอย ส่วนใหญ่ถูกย่อยสลายไปแล้ว คงเหลือแต่สารอินทรีย์ที่ย่อยสลายยากก๊าซที่เกิดขึ้นในช่วงนี้มีน้อย ช่วงระยะเวลาของระยะดังกล่าวข้างต้นจะขึ้นอยู่กับ องค์ประกอบที่เป็นสารอินทรีย์ในพื้นที่ฝังกลบความชื้น ความหนาแน่นของมูลฝอยในพื้นที่ฝังกลบ

Mixing and Temperature effect on Digestion

รูปที่ 2 แสดงระยะเวลาของการเกิดก๊าซในพื้นที่ฝังกลบ

Anaerobic respiration Relative energy of final electron acceptors used in respiration and the products of their reduction during respiration. Anaerobic respirers are mainly organotrophic. Facultative or obligate anaerobes Aerobic respiration

ATP is produced only by substrate-level phosphorylation Fermentation ATP is produced only by substrate-level phosphorylation NAD+ is regenerated by formation of fermentation products

ATP from substrate-level phosphorylation Glycolysis and fermentation

Many organic compounds in addition to sugars can be metabolized by fermentation under anaerobic conditions. See Table 17.7 for overall reactions of selected fermentations.

Growth on organic compounds other than sugars or amino acids. Hydrocarbon oxidation.

oxidation of fatty acids Acetyl CoA enters central metabolism (citric acid cycle)

Hydrolysis of lipids. Lipases are extracellular enzymes glycerol and fatty acids can be transported into the cell.

Methanogenesis and acetogenesis Methanogens may be autotrophic or organotrophic obligate anaerobic archaea

แบคทีเรียพวก methanogenic bacteria แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มด้วยกันตามรูปร่าง

แบคทีเรียพวก Methanogen ที่มีรูปร่างเป็นท่อน 1.1 ชนิดไม่สร้างสปอร์ (non sporulating rod-shaped cells) Methanobacterium solmgenii Methanobacterium formicicum Methanobacterium propionicum

1.2 ชนิดสร้างสปอร์ (sporulating rod-shaped cells) Methanobacterium omelianskii

2. แบคทีเรียพวก Methanogen ที่มีรูปร่างกลม 2.1 Cell not sarcina arrangement ได้แก่ Methanococcus vaniellii Methanococcus mazei

2. 2 Cell in sarcina arrangement ได้แก่. Methanosarcina methanica 2.2 Cell in sarcina arrangement ได้แก่ Methanosarcina methanica Methabosarcina barkerii

Anaerobic Sludge Granules (SEM) Acetate as Substrate (Methanosaeta) Sucrose as Substrate (mixed culture)

บ่อก๊าซชีวภาพ แบ่งได้เป็น 2 ชนิดใหญ่

1. บ่อหมักช้า หรือบ่อหมักของแข็ง บ่อหมักช้าที่มี การสร้างโดยทั่วไป มี 3 แบบหลักคือ 1.1 แบบยอดโดม (fined dome digester) 1.2 แบบฝาครอบลอย (floating drum digester) หรือแบบอินเดีย (Indian digester) 1.3 แบบพลาสติกคลุมราง (plastic covered ditch) หรือแบบปลั๊กโฟลว์ (plug flow digester)

2. บ่อหมักเร็ว หรือบ่อบำบัดน้ำเสีย แบ่งได้เป็น 2 แบบหลัก คือ 2.1 แบบบรรจุตัวกลางในสภาพไร้ออกซิเจน (Anaerobic Filter) หรืออาจเรียกตามชื่อย่อว่า แบบเอเอฟ (AF) 2.2 แบบยูเอเอสบี (UASB หรือ Upflow Anaerobic Sludge Blanker)

การแบ่งตามชนิดของระบบและสภาพและปริมาณน้ำเสีย เช่น ถังปฏิกรณ์ (Closed anaerobic tank system) เป็นระบบบำบัดไร้อากาศโดยมีการติดตั้ง Scraper เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัด ระบบนี้ก๊าซชีวภาพที่ได้ลอยจะสู่เบื้องบน เหมาะกับน้ำเสียที่มีสารแขวนลอยสูง

UASB (Up flow Anaerobic Sludge Blanket) หลักการใช้จุลินทรีย์เป็นตัวย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะไร้ออกซิเจนจนจับตัวเป็นก้อน และลอยขึ้นสู่เบื้องบนพร้อมก๊าซชีวภาพ เมื่อปะทะกับสิ่งกีดขวาง ก๊าซชีวภาพจะลอยขึ้นไปส่วนจุลินทรีย์ จะตกลงสู่เบื้องล่าง เหมาะกับน้ำเสียที่มีสารแขวนลอยต่ำ

Upward-flow Anaerobic Sludge Blanket influent effluent biogas sludge bed gas cap settler baffles sludge granule gas bubble weir 3 phase separator

Fixed film (ระบบตรึงฟิล์ม) อาศัยการทำงานของจุลินทรีย์ในการย่อยสลายสารอินทรีย์บนผิววัสดุตัวกลางในรูปฟิล์มชีวะ (Biofilm) เช่นตาข่ายจะได้ก๊าซชีวภาพเหมาะกับน้ำเสียที่มีสารแขวนลอยต่ำ

Expanded Granular Sludge Bed Influent Effluent Recycle Sludge Bed settler gas cap biogas bubble sludge granule Expanded Granular Sludge Bed

Immobilization of Active Biomass biogas effluent influent Anaerobic Filter Dilution Rate (1/HRT) Time > Growth Rate sludge retention time uncoupled from hydraulic retention time biofilm Support (pumice)

Cover lagoon หลักการการนำผ้ายาง มาคลุมบ่อ เพื่อป้องกันไม่ให้กลิ่นแพร่กระจายออกไป และช่วยให้ จุลินทรีย์สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียในสภาพไร้ออกซิเจนได้ ใช้เวลาอย่างน้อย 20 วัน เงินลงทุนต่ำ แต่ปริมาณการเกิดก๊าซชีวภาพเมื่อเทียบต่อพื้นที่ที่ใช้ต่ำกว่าระบบอื่น

ตัวอย่าง จากรูปที่ 3 บ่อหมักที่มีลักษณะปิด แก๊สที่เกิดขึ้นจะถูกดักไว้ด้วยถังที่ครอบไว้ที่พื้นผิวของของเหลวในบ่อ ขณะที่เกิดแก๊ส ถังที่ครอบอยู่จะลอยตัวสูงขึ้นทำหน้าที่เป็นที่เก็บแก๊ส

รูปที่ 3 แสดงลักษณะของบ่อผลิตแก๊สชีวภาพ รูปที่ 3 แสดงลักษณะของบ่อผลิตแก๊สชีวภาพ

ชาวเนปาลได้ออกแบบที่ผลิตแก๊สที่เคลื่อนไหวได้ตามลักษณะแตกต่างกัน ซึ่งมีท่อนำแก๊สอยู่ตรงกลาง ทำให้มีความ คงตัวมากขึ้น และสะดวกที่จะถ่ายแก๊สจากบ่อหมักขึ้นมา (รูปที่ 4)

รูปที่ 4 แสดงลักษะบ่อกมักย่อยที่ส่วนบนสามารถเคลื่อนที่ได้และมีท่อนำแก๊สอยู่ตรงกลาง

จากรูปที่ 5 และ 6 ถังหมักซึ่งตรึงด้านบนเอาไว้ และก๊าซจะออกมาโดยใช้แรงดัน hydrostatic pressure ในบริเวณเก็บก๊าซวัสดุที่นำมาหมักบางส่วนจะถูกดันเข้าไปในถังตรงบริเวณที่สูง ระดับนี้จะสูงขึ้นเมื่อมีการผลิตก๊าซ และลดลงเมื่อปล่อยแก๊ส ออกมา ความกว้าหน้าของถังหมักแบบตรึงก็คือ มีส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยที่สุดและเป็นการกำจัดที่เก็บแก็สแบบโลหะที่สึกกร่อนได้ง่ายออกไป

รูปที่ 5 ถังแบบแก๊สแบบตรึงด้านบน

รูปที่ 6 ถังแก๊สแบบตรึงด้านบนและมีพื้นที่ด้านล่างเป็นรูปจาน

การออกแบบและตกแต่งบ่อหมักที่ได้รับการปรับปรุงแล้ว บ่อหมักจะมีลักษณะทรงกลมที่ตรึงด้านบนแสดงในรูปที่ 7 โดยสร้างเปลือกของทรงกลมในหลุมใกล้กับพื้นดินแล้วกลิ้ง ให้ลอยลงไปในหลุมที่ลึกกว่าจนทรงกลมจมลงไปสู่พื้นดิน วิธีนี้จะได้ผลเมื่อระดับน้ำสูงกว่าความลึกของหลุมที่ 2

รูปที่ 7 แสดงการออกแบบและสร้างบ่อหมักแก๊สทรงกลมที่ตรึงด้านบน

จากรูปที่ 8 เป็นเครื่องผลิตแก๊สชีวภาพแบบถุงที่สร้างโดย จากรูปที่ 8 เป็นเครื่องผลิตแก๊สชีวภาพแบบถุงที่สร้างโดย บริษัทแห่งหนึ่งในอังกฤษเป็นเครื่องผลิตแก๊สแบบนี้ไม่ต้องใช้หลุม การติดตั้งจึงง่ายสามารถนำฐานความร้อนมาใช้เพื่อรักษาอุณหภูมิของการหมักให้ดี

รูปที่ 8 การออกแบบก๊าซชีวภาพแบบเข้าระบบ

Completely mixte reactor Output Biogas Input

Anaerobic contact Biogas I

Sludge bed Baffled digestor I Biogas O Sludges

Multiplate anaerobic reactor anaerobic lagune Biogas O

UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket Upflow anaerobic filter Down flow anaerobic filter B I O R Biogas

Down flow fluidised bed Up flow fluidised bed Down flow fluidised bed B O I R

Mixte (slugdge bed and filter) IC reactor (Internal Circulation) (3) (4) (2) (1) IC reactor (Internal Circulation) Biogaz Anaerobic turbuled bed R

UASB - Internal Circulation Brewery (Switzerland), 20 m height

UASB - Internal Circulation Kraft Paper Mill Foul Condensates, Alabama

EGSB Gist Brocades (yeast, pharmaceuticals) The Netherlands

Contact Process Food-Processing, Virginia

Organic loads of anaerobic digesters Anaerobic lagune 0.1 to 2 kilo COD/m3/d Anaerobic contact 1 to 5.5 kilo COD/m3/d Anaerobic filter 10 to 15 kilo COD/m3/d Fluidized bed 30 to 40 kilo COD/m3/d UASB 15 to 25 kilo COD/m3/d Multiplate digestor 9 to 15 kilo COD/m3/d IC reactor 30 to 40 kilo COD/m3/d

การออกแบบบ่อก๊าซชีวภาพ

ส่วนของระบบก๊าซชีวภาพประกอบด้วย ถังกักเก็บ (ซึ่งเป็นตัวรับ) ถังหมัก หรือถังปฏิกิริยา ถังพิเศษ ถังเก็บกาก หรือปุ๋ย ที่เก็บก๊าซ เตาเผาก๊าซ

จากรูปที่ 9 แสดงการออกแบบบ่อก๊าซชีวภาพในกรณีที่เป็นบ่อเชื่อมต่อกับแบบ ซึ่งจะมีหน่วยรับของเสียหรือขยะอินทรีย์จากที่ต่างๆที่แยกออกไป หน่วยรับจะรับข้อมูลหรือกากของเสียจากฟาร์มต่างๆจะถูกส่งไปที่ถังกักเก็บ ในขณะที่ส่วนอื่นๆของระบบนั้น จะเป็นไปในหลักการเดียวกัน

รูปที่ 9 แผนภาพแสดงหลักการของเครื่องผลิตพลังงานไฟฟ้า และความร้อนร่วมในโรงงานผลิตความร้อนร่วม จากเครื่องยนต์ที่เดินเครื่องด้วยก๊าซ

รูปที่ 10 การนำก๊าซมีเทนมาใช้ประโยชน์โดย Vertical Wells

Advanced Engineering Design Testing Digester pilot plant expansion project

วิธีการนำก๊าซมีเทนจาก พื้นที่ฝังกลบมาใช้ประโยชน์

Vertical gas extraction wells ผิวบนของพื้นที่ฝังกลบจะปูด้วย geomenbrane ท่อที่จะใช้ดึงก๊าซมาใช้ประโยชน์จะอยู่ห่างกันประมาณ 45-60 เมตร ในขณะที่พื้นที่ฝังกลบที่กลบผิวบนด้วยดิน ระยะห่างของท่อควรจะอยู่ในช่วง 30 เมตร เพื่อลดปัญหาการดูดก๊าซออกซิเจนจากบรรยากาศเข้าสู่ท่อ อันอาจจะก่อให้เกิดอันตรายจากการติดไฟของก๊าซมีเทนในพื้นที่ฝังกลบได้ ดังแสดงในรูปที่10

รูปที่ 11 การนำก๊าซมีเทนมาใช้ประโยชน์โดย Horizontal wells

Horizontal gas extraction wells

ปุ๋ยชีวภาพ

ปุ๋ยชีวภาพ หมายถึง การนำเอาจุลินทรีย์มาใช้ปรับปรุงดินทางชีวภาพ/ กายภาพ/ เคมี และย่อยสลายอินทรียวัตถุและมีการปลดปล่อยธาตุอาหารจากพืช/ สารอินทรีย์/ สารอนินทรีย์ ซึ่งมีประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของพืช

ประโยชน์จากการใช้ปุ๋ย - ช่วยลดการใช้ปุ๋ยเคมีไนโตรเจน - เพิ่มผลผลิตพืชตระกูลถั่ว เช่น ถั่วเหลือง ถั่ว ลิสง ถั่วเขียว หรือพืชอาหารสัตว์ - เพิ่มความสมบูรณ์ให้แก่ดิน

2. ผลิตภัณฑ์ไมโคไรซ่า ประกอบด้วยเชื้อราไมโคไรซ่าสายพันธุ์ไทยมีจำนวนเชื้อมากกว่า 25 สปอร์ต่อกรัม ลักษณะการอยู่ร่วมกันของเชื้อรากับพืชต่างฝ่ายต่างได้รับประโยชน์ ไมโคไรซ่าช่วยในการย่อยสลายวัตถุอินทรีย์และช่วยทำให้รากพืชเพิ่มเนื้อที่ในการดูดธาตุอาหารโดยเฉพาะอย่างยิ่งธาตุฟอสฟอรัส

วิธีใช้ เหมาะสำหรับพืชตระกูลส้ม ไม้ผลทุกชนิด พืชผักต่างๆ ยกเว้นพืชตระกูลกะหล่ำ โดยใส่เชื้อไมโคไรซ่าผง 1 ช้อนโต๊ะต่อต้น หลังใส่เชื้อ 2 อาทิตย์จึงใส่ปุ๋ยได้ตามความเหมาะสม

ประโยชน์จากการใช้ปุ๋ย ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ปุ๋ยทำให้ลดปริมาณการใช้ปุ๋ยเคมีลงได้ครึ่งหนึ่งของอัตราแนะนำ เมื่อใช้ร่วมกับเชื้อวี-เอ ไมโคไรซ่า ช่วยดูดซับธาตุฟอสฟอรัส ป้องกันโรคในระบบราก รักษาความสมดุลให้แก่สภาพแวดล้อม

3.ผลิตภัณฑ์หัวเชื้อจุลินทรีย์ ย่อยสลายวัสดุอินทรีย์ทำปุ๋ยหมัก ประกอบด้วยจุลินทรีย์ย่อยสลายวัสดุอินทรีย์ประเภท แบคทีเรีย เชื้อรา และแอกติโนมัยซิส จำนวนประมาณ 1010 เซลล์ต่อถุง ซึ่งถ้าการย่อยสลายเกิดขึ้นสมบูรณ์จะได้เป็นวัสดุผสมมีสีน้ำตาลดำ ไม่มีกลิ่นเหม็นเน่าและปราศจากเชื้อโรค นำมาใช้ปรับปรุงโครงสร้างดิน

วิธีใช้ คลุกหรือโรยหัวเชื้อ 1 ถุงหรือ ผสมน้ำ 20 ลิตรร่วมกับวัสดุทำปุ๋ยหมัก 1000 กก. ผสมกับมูลสัตว์ 100-200 กก.และปุ๋ยไนโตรเจน 2-4 กก.

ประโยชน์จากการใช้ปุ๋ย เร่งการย่อยสลายวัสดุอินทรีย์ในการทำปุ๋ยหมัก

4. ผลิตภัณฑ์พีจีพีอาร์ 1 มีส่วนประกอบของเชื้อแบคทีเรีย Azetobacter Beijerinckia และ Azospirillium จำนวนมากกว่า 108 เซลล์ต่อกรัม ซึ่งเป็นสายพันธ์ไทยที่มีประสิทธิภาพสูงในการตรึงไนโตรเจนอิสระ และมีความสามารถในการผลิตสารกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชกลุ่ม IAA และ GA

วิธีใช้ ใช้หัวเชื้อจำนวน 1 ถุงละลายกับน้ำ 20 ลิตร แล้วราดบนกองปุ๋ยหมักจำนวน 500 กก. สำหรับพืชที่ปลูกในดินร่วนทรายและดินเหนียวควรใช้อัตรา 800-1000 กก.ต่อไร่ และ 250-500 กก.ต่อไร่ ตามลำดับ

ประโยชน์จากการใช้ปุ๋ย ทำให้ลดการใช้ปุ๋ยเคมี ช่วยเพิ่มปริมาณไนโตรเจนให้กับปุ๋ยหมัก และดินบริเวณรอบๆ รากพืชและช่วยกระตุ้นการเกิดรากชนอ่อน ช่วยในการงอกเมล็ดและเพิ่มการดูดน้ำและ ธาตุอาหารพืช

มาตรฐานปุ๋ยชีวภาพ แบ่งตามประเภทเชื้อ ได้แก่ ไรโซเบียม ไมโคไรซ่า สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน และจุลินทรีย์อื่นๆ

1. สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน มีคุณสมบัติดังนี้ ประกอบด้วยสาหร่ายสีน้ำเงินที่ตรึงไนโตรเจนได้ จำนวนสาหร่ายไม่ต่ำกว่า 105 เซลล์ต่อกรัม มีลักษณะเป็นเม็ด ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2-6 มม. ความชื้นไม่เกินร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก

ต้องปลอดภัยจากสารพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม ต้องปลอดภัยจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช

2. เชื้อไรโซเบียม 2.1 เชื้อไรโซเบียมชนิดผง วัสดุรองรับไม่ผ่านการฆ่าเชื้อ มีคุณสมบัติดังนี้ ประกอบด้วยเชื้อไรโซบียมถั่วไม่ต่ำกว่า 107 เซลล์ต่อกรัม มีวัสดุรองรับที่ผ่านตะแกรงขนาด 80 เมชขึ้นไป มีระดับ pH อยู่ในช่วง 6.5-7.0

มีความชื้นร้อยละ 40-50 โดยน้ำหนัก ต้องปลอดภัยจากสารพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม ต้องปลอดภัยจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช ควรใช้ไม่น้อยกว่า 200 กรัมต่อการคลุกเมล็ดถั่วในพื้นที่ 1 ไร่

2.2 เชื้อไรโซเบียมชนิดผง วัสดุรองรับผ่านการฆ่าเชื้อ มีคุณสมบัติดังนี้ ประกอบด้วยเชื้อไรโซบียมถั่วไม่ต่ำกว่า 108 เซลล์ต่อกรัม มีวัสดุรองรับที่ผ่านตะแกรงขนาด 80 เมชขึ้นไป มีระดับ pH อยู่ในช่วง 6.5-7.0 บรรจุในภาชนะป้องกันความชื้นซึ่งอากาศถ่ายเทได้สะดวก

มีความชื้นร้อยละ 40-50 โดยน้ำหนัก ต้องปลอดภัยจากสารพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม ต้องปลอดภัยจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช

2.3 เชื้อไรโซเบียมชนิดน้ำ ประกอบด้วยเชื้อไรโซบียมถั่วไม่ต่ำกว่า 108 เซลล์ต่อ มล. บรรจุในภาชนะไม่แตกหรือเสียหายง่าย มีระดับ pH อยู่ในช่วง 6.5-7.0 บรรจุในภาชนะป้องกันความชื้นซึ่งอากาศถ่ายเทได้สะดวก

ต้องปลอดภัยจากสารพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม ต้องปลอดภัยจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช ควรใช้ไม่น้อยกว่า 50ลบ.ซม.ต่อการคลุกเมล็ดถั่วในพื้นที่ 1 ไร่

3. เชื้อไมโคไรซ่า มีคุณสมบัติดังนี้ ระบุชนิดของเชื้อไมโคไรซ่า ปริมาณเชื้อไม่น้อยกว่า 25 สปอร์ต่อวัสดุรองรับ 1 กรัม ระบุชนิดของวัสดุรองรับ ในรูปผงให้มีขนาดไม่ต่ำกว่า 60 เมช และในรูปเม็ดมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 2-6 มม. ระดับ pH อยู่ในช่วง 5.5-8.5

มีความชื้นร้อยละ 20 โดยน้ำหนัก ต้องปลอดภัยจากสารพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม ต้องปลอดภัยจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช

4. ปุ๋ยจุลินทรีย์ย่อยสลายฟอสเฟต มีคุณสมบัติดังนี้ ระบุชนิดของจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายฟอสเฟต ระบุจำนวนสปอร์หรือปริมาฯเชื้อจุลินทรีย์ที่มีชีวิตต่อกรัม หรือซีซีของปุ๋ย ไม่น้อยกว่า 105 เซลล์ ระบุชนิดของวัสดุรองรับ

มีความชื้นร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก ต้องปลอดภัยจากสารพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ สัตว์ และสิ่งแวดล้อม ต้องปลอดภัยจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่อมนุษย์ สัตว์ และพืช

วิธีการหมักที่ใช้ในปัจจุบัน การหมักที่เปิด 1. Window โดยการนำขยะมากองไว้และพลิกในเวลาที่เหมาะสมเพื่อเติมอากาศให้ปฏิกิริยาเป็นแบบแอโรบิกเป็นไปอย่างสมบูรณ์

การทำปุ๋ยโดยทั่วไปที่นิยมทำกัน ได้แก่ แบบใช้เศษพืชอย่างเดียว โดยนำพืชมากองเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้ากว้าง 2-3 ม.ยาว 1-1.5 ม. แล้วนำดินมาทับด้านบนหนาประมาณ 1 นิ้ว แบบใช้เศษพืชผสมตัวเร่งประเภทมูลสัตว์ ใช้อัตราส่วนระหว่างเศษพืชและมูลสัตว์ 100:10 ส่วนโดยน้ำหนัก

แบบผสมสารตัวเร่งประเภทปุ๋ยเคมี อัตราส่วนผสมของเศษพืช มูลสัตว์ และปุ๋ยเคมี ในอัตราส่วน 100:10:1 โดยน้ำหนัก แบบใช้เชื้อจุลินทรีย์เป็นสารเร่ง สามารถช่วยย่นระยะเวลาหมักเหลือเพียง 1-2 เดือน อัตราส่วนผสมของวัสดุต่าง เศษซากพืช 1000 กก. มูลสัตว์ 200 กก. ปุ๋ยยูเรีย 2 กก. สารเร่งเชื้อจุลินทรีย์ พด.-1 หรือเชื้อเอฟคิลโอเดอร์ แอคโทรแมค (บี2) 150 กรัม

แบบต่อเชื้อ หมายถึงการหมักโดยใช้ปุ๋ยหมักที่ย่อยสลายแล้วมาเป็นต้นตอของเชื้อจุลินทรีย์ หรือสารตัวเร่งสำหรับการทำปุ๋ยหมักครั้งใหม่ โดยไม่จำเป็นต้องใช้สารเร่งประเภทจุลินทรีย์ทุกครั้งที่ทำการหมัก แต่ต้องไม่ทิ้งตากแดดตากฝน และควรมีความชื้นอยู่ในระดับที่เหมาะสมสำหรับการเจริญของจุลินทรีย์ในกองปุ๋ยหมัก

ก. แบบต่อเชื้อโดยใช้ปุ๋ยหมักช่วงอายุ 10-15 วันเป็นต้น เชื้อมีส่วนผสมในการทำ คือ เศษพืช 1000 กก. ปุ๋ยหมักอายุ 10-15 วัน 200 กก. และปุ๋ยเคมีที่มีธาตุไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ 2 กก. ข. แบบต่อเชื้อโดยใช้ปุ๋ยหมักที่ใช้ได้แล้วเป็นต้นเชื้อ มีส่วนประกอบคือ เศษพืช 1000 กก.ปุ๋ยหมักที่ใช้ได้แล้ว 200 กก.

2. Forced Aeration กองขยะแต่ละกองจะมีเครื่องเติมอากาศ โยปกติมักใช้ท่อพลาสติกผ่านเข้าไปในกองขยะโดยต่อเข้ากับเครื่องเป่าลม อากาศที่เติมเข้าไปนอกจากจะทำให้เกิดการย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจนแล้วยังเป็นการควบคุมอุณหภูมิด้วย

การหมักในที่ปิด เป็นการนำขยะมาใส่ในคอนเทนเนอร์ปิดอาจเป็นท่อขนาดใหญ่ แล้วให้อากาศผ่านทางท่อ แบ่งย่อยเป็น Vertical และ horizontal system อาจเป็นถังขนาดใหญ่ วางในแนวตั้ง แนวนอน แบ่งได้ 2 ประเภท คือ Plug flow Dynamic

Plug flow : ขยะที่ถูกหมักจะถูกนำไปใส่ในท่อ และจะเคลื่อนที่ไปในท่อโดยมีการเตอมอากาศระหว่างนั้น เมื่อขยะเคลื่อนที่ไปจนถึงปลายท่อจะใช้เวลาเท่ากับเวลาที่ต้องใช้ในการหมัก โดยการหมักจะเกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์

Dynamic : ภายในท่อจะมีอุปกรณ์ทำให้ขยะมีการผสมกันอย่างทั่วถึงไปพร้อมๆกับการเติมอากาศ ทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างทั่วถึงยิ่งขึ้น

การประยุกต์ใช้ EM-T EM-T เป็นจุลินทรีย์สิ่งมีชีวิตในธรรมชาติ ซึ่งคัดเลือกสายพันธุ์เฉพาะกลุ่มสร้างสรรค์ หรือกลุ่มที่มีประโยชน์การใช้ในการเกษตร, การประมง, ปศุสัตว์, สิ่งแวดล้อม

การประยุกต์ใช้เพื่อให้เกิดประโยชน์และวิธีใช้มี 2 แบบ คือ 1. การใช้ EM-T แบบน้ำ 2. การใช้ EM-T แบบแห้ง

1. การใช้ EM-T แบบน้ำ EM-T 1 ส่วน กากน้ำตาล 1 ส่วน น้ำสะอาด 20 ส่วน กากน้ำตาล 1 ส่วน น้ำสะอาด 20 ส่วน

อัตราส่วนและวิธีการใช้ EM-T 1 ส่วน : น้ำ 1000-10000 ส่วน ผสมน้ำให้สัตว์กิน EM-T 1 ส่วน : น้ำ 100 ส่วนล้าง/รด/พ่น /ราดคอกสัตว์บำบัดน้ำเสียในฟาร์ม ใช้กับสัตว์เลี้ยง การปศุสัตว์ ประมง EM-T 1 ส่วน : น้ำ 1000 ส่วน ฉีดพ่นทุกวัน สัปดาห์ 2-3 ครั้ง หรือใช้ผสมกับปุ๋ยคอก ใช้กับพืช, ดิน, ปุ๋ย อัตราส่วนและวิธีการใช้ การประยุกต์ใช้ EM-T

อัตราส่วนและวิธีการใช้ EM-T 1 ส่วน : น้ำ 1000 ราดส้วมหรือท่อน้ำทิ้งทุกๆ 7-15 วัน จะช่วยกำจัดดกลิ่นและลดปัญหาส้วมเต็ม ใช้กำจัดกลิ่นในส้วม, ขจัดคราบไขมันเกาะติดหรือราดในท่อน้ำทิ้งดับกลิ่น EM-T 1 ส่วน : น้ำ 1000 ส่วน ฉีดพ่นให้ทั่วทุกๆ 7 วัน จะลดกลิ่นเหม็นได้ภายใน 24 ชั่วโมง ใช้บำบัดน้ำเสีย, บำบัดกลิ่นเหม็นและกำจัดแมลงวันจากขยะ อัตราส่วนและวิธีการใช้ การประยุกต์ใช้ EM-T

การใช้ EM-T แบบแห้ง เป็นการนำเอาอินทรียวัตถุต่างๆ เช่น หญ้า ฟาง ใบไม้ ผักตบชวา ขี้เลื่อย มูลสัตว์ต่างๆ ที่แห้งแล้วมาหมักกับEM-T โดยมีส่วนผสมของกากน้ำตาลและรำละเอียด โดยมีแกลบที่เป็นแกลบดินหรือถ่านแกลบแล้วแต่วัตถุประสงค์มาผสมด้วย นำไปใช้ในลักษณะคล้ายปุ๋ย เป็นการหมักเพื่อให้เพิ่มจำนวนจุลินทรีย์ในอินทรียวัตถุซึ่งมี 4 ประเภท

ชนิดของปุ๋ย 4 ประเภท 1. ปุ๋ยชีวภาพฟาง 2. ปุ๋ยคอกหมัก 3. ปุ๋ยหมักดิน 4. ปุ๋ย 24 ชั่วโมง

ปุ๋ยชีวภาพ แบ่งเป็น 3 ชนิด 1. ปุ๋ยชีวภาพฟาง 2. ปุ๋ยชีวภาพมูลสัตว์ 3. ปุ๋ยชีวภาพชนิดพิเศษ

1. ปุ๋ยชีวภาพฟาง จะใช้ฟางหรืออื่นๆ เช่น หญ้า ผักตบชวา ใบไม้ ชานอ้อย เปลือกถั่ว มาผสมกับแกลบดินและรำละเอียดเป็นวัสดุหลัก ผสมด้วย EM-T กับกากน้ำตาลและน้ำ มีส่วนผสมดังนี้ ฟางแห้ง 1 ส่วน แกลบดิน 1 ส่วน รำละเอียด1 ส่วน

EM-T + กากน้ำตาล + น้ำ อัตราส่วน 1: 1:500 ความชื้น 50%

ใช้ฟางที่ตัดสั้นๆมาผสมกับแกลบที่เตรียมไว้ นำ EM-T +กากน้ำตาล+น้ำรดให้ชุ่ม นำรำละเอียดมาผสมคลุกให้ทั่ว ทดสอบความชื้นให้พอดีประมาณ 50%

วิธีการหมัก ใช้ฟาง/หญ้าแห้งรองพื้นสูง15 ซม.คลุมด้วยกระสอบ นำปุ๋ยชีวภาพฟางวางบนกระสอบ สูงประมาณ 30ซม.คลุมด้วยกระสอบป่าน หลังหมักได้ 5 ชั่วโมงต้องตรวจสอบอุณหภูมิ ไม่ให้สูงเกิน 45 0C

ประโยชน์ของปุ๋ยชีวภาพฟาง มีคุณภาพในการปรับปรุงดินสูง และเหมาะกับพืชใบ นำไปผสมเป็นอาหารเห็ดในกระบวนการหมักก่อนการนำขึ้นชั้น

ปุ๋ยชีวภาพมูลสัตว์ มูลสัตว์ที่นิยม คือ มูลไก่ สุกร นกกระทา ค้างคาว ส่วนสัตว์กินหญ้า เช่น วัว ควาย ม้า จะนำมูลไปทำปุ๋ยคอกหมัก แต่ต้องหมักที่อุณหภูมิสูง เช่น การกองกับพื้น

ส่วนผสม มูลสัตว์ 1 ส่วน แกลบ 1 ส่วน รำละเอียด 1 ส่วน EM-T + กากน้ำตาล + น้ำ เหมือนในปุ๋ยชีวภาพฟาง

วิธีทำ นำมูลสัตว์ผสมแกลบ +Em-T +กากน้ำตาล+น้ำ รดให้ทั่ว คลุกเคล้าให้ทั่ว ตรวจสอบความชื้น นำรำละเอียดมาผสม ตรวจสอบความชื้นและทำการหมัก

วิธีหมัก 1. กองกับพื้น-กระสอบรอง คลุมด้วยกระสอบป่านและวัดอุณหภูมิหากเกิน 50 C ให้กลับกอง 2. กองกับพื้นคอนกรีต/ดินแข็งในร่มเงา กันแดดฝนได้ กลับกองวันละ 1-2 ครั้ง 3. ภาชนะหมัก เช่น ตะกร้า เข่ง 4. ถุง หรือกระสอบ บรรจุครึ่งเดียว วางตั้ง เปิดปากทิ้งไว้เฉยๆ

นำแป้งเปียกมาผสมให้ทั่ว นำเข้าเครื่องอัดเม็ด การทำปุ๋ยเมล็ด บดให้ละเอียด นำแป้งเปียกมาผสมให้ทั่ว นำเข้าเครื่องอัดเม็ด ผึ่งลมให้แห้ง เก็บใส่ถุงเก็บ

ประโยชน์ของปุ๋ยชีวภาพมูลสัตว์ ใช้กับพืช ทั้งรองก้นหลุมละคลุมดิน ใช้กับการเลี้ยงสัตว์น้ำ เพื่อบำบัดบ่อเลี้ยงก่อนการปล่อยน้ำ เพื่อบำบัดน้ำเสียในบ่อเลี้ยง ใช้กับสิ่งแวดล้อม บำบัดกลิ่น/บำบัดน้ำเสียร่วมกับ EM-T ผลิตเป็นสินค้าเพื่อใช้ในการเกษตรกรรม

ปุ๋ยชีวภาพสูตรพิเศษ มีเป้าหมายเพื่อนำไปผสมอาหารสัตว์ หรือจะใช้กับการเพาะปลูกก็ได้ ส่วนผสมดังนี้ เปลือกหอย, กระดองปู, กระดูกป่น และถ่านแกลบ อย่างละ 0.2 กก. ปลาป่น กากถั่ว อย่างละ 6 กก. รำอ่อน 20 กก. EM-T +กากน้ำตาล+น้ำ (1:1:500)

วิธีทำ ผสมวัสดุทั้งหมดเข้าด้วยกัน นำ EM-T +กากน้ำตาล + ผสมกับน้ำ ฉีดพ่น ฝอย คลุกให้เข้ากันความชื้น 40 %

วิธีการหมัก 1. หมักในกระสอบ นำปุ๋ยบรรจุกระสอบป่าน มัดปากให้แน่น แล้วนำถุงพลาสติกดำทึบแสงอีกครั้ง มัดปากถุงดำให้แน่น ไม่ให้อากาศเข้าได้หมักไว้ 3 วัน นำออกจากถุงดำ วางไว้ในร่มอีก 3 วัน โดยกลับกระสอบทุกวัน จะมีความร้อนและเย็นลง

2. หมักในถังพลาสติก ปิดฝาให้แน่นไม่ให้อากาศเข้าออก 3 วัน แล้วนำมาหมักนอกถัง เหมือนหมักปุ๋ยชีวภาพ กลับเสมอๆ 3 วัน นำไปใช้ได้

ประโยชน์ของปุ๋ยชีวภาพสูตรพิเศษ 1. ใช้ผสมอาหารสัตว์ 1-2 % เพื่อเลี้ยงสุกร ไก่ ปลา กุ้ง กบ ตะพาบ ปลาดุก 2. ใช้กับแปลงผัก 50-100 กรัมต่อพื้นที่ 1 ตร.ม. 3. ใส่ถุงแช่น้ำ 1 กก.ต่อน้ำ 200 ลิตร หมักไว้ 12-24 ชั่วโมง 4.ใช้ในการบำบัดน้ำเสีย

การทำน้ำสกัดชีวภาพ เกิดจากการหมักเศษพืชกับน้ำตาลในสภาพที่ไม่มีอากาศ/ไม่ใช้ออกซิเจน น้ำสกัดชีวภาพจึงประกอบด้วย จุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ติดมากับเศษพืชและน้ำตาลที่ใช้หมัก และสารอินทรีย์ต่างๆ ที่เป็นธาตุอาหารของต้นไม้ที่จุลินทรีย์ย่อยสลายออกมามาจากน้ำเลี้ยงในเซลล์ของเศษพืชจุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นในสภาพไม่มีออกซิเจนนี้เป็นจุลินทรีย์ชนิดไม่สร้างก๊าซบูดเน่าที่มีกลิ่นเหม็น

วัสดุและอุปกรณ์ 1. เศษพืชอวบน้ำ ได้แก่ ผักผลไม้สดทุกชนิด หรือเปลือกผลไม้สดที่ไม่เน่าเปื่อย เช่น เปลือกแตงโม เปลือกสับปะรด เปลือกขนุน และเปลือกมะม่วง 2. น้ำตาลทุกชนิด ถ้าเป็นกากน้ำตาลจะมีราคาถูกและมีธาตุอาหารของจุลินทรีย์ปะปนอยู่

3. ถังหมักที่มีฝาปิดได้สนิท อาจเป็นถังพลาสติก โลหะ กระเบื้องเคลือบ หรือถุงพลาสติกก็ได้ ขนาดใช้บรรจุหมักเศษพืชและน้ำตาลได้พอดี 4. ก้อนหิน อิฐบล็อก หรือของมีน้ำหนักสำหรับใช้วางทับกองเศษพืช

วิธีทำ เศษพืชอวบน้ำคลุกกับน้ำตาล อัตราส่วน 1:3 นำก้อนหินวางทับบนกองเศษพืชในถังหมัก กดไล่อากาศออก ปิดฝาถังหมักให้สนิท หมักทิ้งไว้ 3-5 วัน จะเริ่มมีของเหลวสีน้ำตาลเกิดขึ้นเป็นอาหารของจุลินทรีย์

เมื่อผ่านไป 10-14 วัน ให้ถ่ายน้ำสกัดชีวภาพออก ลงในภาชนะอื่น เก็บถังหมักและน้ำสกัดไว้ในที่ร่ม อย่าให้ถูกฝนและแสงแดดจัด สามารถเก็บน้ำสกัดชีวภาพไว้ได้นานหลายเดือน กากที่เหลือจากการหมักนำไปฝังดินเป็นปุ๋ย/ คลุกกับดินแล้วหมักเอาไว้ใช้เป็นดินปลูกต้นไม้ได้

การใช้ประโยชน์กับพืช 1. ผสมน้ำสกัดชีวภาพกับน้ำในอัตราส่วน 1 ส่วนต่อน้ำ 50-1000 ส่วน ใช้รด/พ่นให้กับต้นไม้ได้ทุกชนิด 2. ฉีดพ่นน้ำสกัดชีวภาพที่ผสมกับน้ำแล้วกับต้นไม้ที่งอกใหม่ ก่อนระยะที่โรคและแมลงจะมารบกวนพืช ควรทำการฉีด

3. ควรมีอินทรีย์วัตถุมากเพียงพออยู่ในดินที่ปลูกพืชที่ใช้น้ำสกัดชีวภาพ เช่น ปุ๋ยหมัก ปุ๋ยคอก หญ้าแห้ง ใบไม้แห้ง หรือฟาง 4. น้ำสกัดชีวภาพเจือจางสามารถใช้แช่เมล็ดพืชก่อนนำไปเพาะ จะช่วยให้เมล็ดงอกเร็วขึ้นและได้ต้นกล้าที่แข็งแรงสมบูรณ์ 5. สารอินทรีย์บางชนิดที่จุลินทรีย์สร้างขึ้นในน้ำสกัดชีวภาพเป็นสารเพิ่มความต้านทานต่อโรคและแมลงให้แก่พืช ทำให้พืชทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงกะทันหัน