การบำบัดน้ำเสียด้วยระบบบ่อบำบัดน้ำเสีย

คู่มือ
เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียตามแนวพระราชดำริ
การบำบัดน้ำเสียด้วยระบบบ่อบำบัดน้ำเสีย

หลักการและเหตุผล

น้ำเสีย หมายถึง น้ำที่มีสิ่งสกปรกปนเปื้อนอยู่ทั้งที่เป็นสารอินทรีย์และอนินทรีย์ มีพิษและไม่มีพิษ ซึ่งมีแหล่งกำเนิดจากหลายแหล่ง เช่น แหล่งชุมชน ตลาด โรงงาน อุตสาหกรรม ฯลฯ สำหรับน้ำเสียจากแหล่งชุมชน โดยส่วนใหญ่เป็นน้ำเสียที่มาจากกิจกรรม การซักล้าง การขับถ่ายจากครัวเรือน ซึ่งองค์ประกอบของเสียในน้ำเสียส่วนมากเป็นพวกสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้และไม่สะสมตกค้าง แหล่งกำเนิดน้ำเสียชุมชนมีมาจากหลายแห่ง เช่น อาคารชุด หมู่บ้านจัดสรร สถานศึกษา ตลาด หอพัก ฯลฯ ลักษณะน้ำเสียในแต่ละแหล่งจะมีความแตกต่างกันออกไป ตามกิจกรรมการใช้ประโยชน์ของพื้นที่ชุมชนนั้นๆ รูปแบบการบำบัดน้ำเสียที่ใช้กันอยู่ทั่วไปมีหลายวิธีแตกต่างกันไปตามสถานที่และขนาดของชุมชน เช่น ระบบสระเติมอากาศ ระบบคูวนเวียน ฯลฯ ซึ่งแต่ละระบบจะมีเทคโนโลยีช่วยเสริมในการเติมอากาศสำหรับกระบวนการบำบัดด้วยวิธีที่แตกต่างกัน

ระบบบ่อบำบัดน้ำเสียเป็นระบบที่อาศัยกระบวนการทางธรรมชาติเป็นตัวช่วย และร่วมในการบำบัด โดยปริมาณของเสียในน้ำเสียจะถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ในน้ำเสีย ขณะที่สาหร่ายจะอาศัยแสงอาทิตย์เป็นพลังงานในกระบวนการสังเคราะห์แสง ปลดปล่อยออกซิเจนให้กับจุลินทรีย์ใช้ในการหายใจ และสาหร่ายใช้สารที่ได้จากกระบวนการย่อยสลายในการเจริญเติบโตอันเป็นกระบวนการพึ่งพาอาศัยกัน (symbiotic relationship process) ระหว่างแบคทีเรียและสาหร่ายในบ่อบำบัด ส่งผลให้สาหร่ายสีเขียวเกิดขึ้นในบ่อมากมาย ประมาณ 100-260 มิลลิกรัมต่อลิตร ทำให้สภาพน้ำมีสีเขียว การระบายน้ำออกจากระบบบำบัดควรกำจัดสาหร่ายออกก่อน เพื่อไม่ให้ก่อปัญหาความสกปรกต่อแหล่งน้ำธรรมชาติ สาหร่ายเหล่านี้เมื่อตายลงจะเป็นซากอินทรีย์และตกตะกอนลงสู่ก้นบ่อ

การประยุกต์หลักการดังกล่าว เพื่อบำบัดน้ำเสีย โดยส่วนใหญ่มักก่อสร้างเป็นบ่อดิน เป็นบ่อกลางแจ้ง ความลึกพอประมาณ 1.7-2.5 เมตร โดยอาศัยกระบวนการทางธรรมชาติในการเติมอากาศและจุลินทรีย์ทำหน้าที่ย่อยสลายของเสียในน้ำเสียจนกระทั่งน้ำมีคุณภาพที่ดี แล้วสามารถระบายลงสู่แม่น้ำธรรมชาติต่อไป

การสำรวจและวางแผน"

การแก้ไขปัญหาน้ำเสียของชุมชนหนึ่งๆ นั้น ต้องมีการสำรวจ วางแผนอย่างรัดกุม และต้องออกแบบก่อสร้างให้เหมาะสมกับชุมชนนั้นๆ เพื่อการแก้ไขปัญหาได้อย่างตรงจุดและมีประสิทธิภาพสูงสุด หน่วยงานบริหารส่วนท้องถิ่น เช่น อบต. เทศบาล ควรเป็นผู้ดูแลบริหารจัดการระบบ ซึ่งกระบวนการขั้นตอนในการดำเนินการดังแผนภูมิในภาพที่ 1 และมีรายละเอียดดังนี้

1. การสำรวจข้อมูลพื้นฐาน

การจะนำระบบบ่อบำบัดมาใช้แก้ไขปัญหาน้ำเสียของชุมชฃนหนึ่งจำเป็นต้องทราบข้อมูลพื้นฐานเพื่อใช้สำหรับการออกแบบระบบ ควรสำรวจข้อมูลพื้นฐานที่สำคัญ เพื่อใช้ประกอบการคำนวณ/ออกแบบระบบ ดังนี้

ภาพที่ 1 แผนผังการสำรวจวางแผนในการแก้ไขปัญหาน้ำเสียชุมชน

(1) ลักษณะพื้นที่ ลักษณะพื้นที่/ภูมิประเทศของพื้นที่ชุมชนมีผลต่อลักษณะการออกแบบระบบรวบรวมและระบายน้ำเสีย เพื่อนำไปบำบัดยังระบบบ่อบำบัดที่ออกแบบก่อสร้างไว้ ควรสำรวจความลาดเทของพื้นที่ ลักษณะการระบายน้ำของพื้นที่ ทิศทางลม ลักษณะดิน เป็นต้น

(2) จำนวนประชากร ประชากรในพื้นที่คือที่มาของน้ำเสีย ชุมชนที่มีขนาดใหญ่ มีประชากรมาก กิจกรรมของประชากรก็มีมากตามไปด้วย ปริมาณน้ำเสียมีมากตามและลักษณะของน้ำเสียก็แตกต่างกันออกไป

(3) คุณลักษณะน้ำเสีย ได้แก่ ค่าปริมาณของเสียในรูปบีโอดี ปริมาณของแข็งแขวนลอย ฯลฯ ตามค่ากำหนดของมาตรฐานน้ำทิ้งจากอาคารของคณะกรรมการสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ ที่ออกตามความใน พรบ.ส่เสริมและรักษาคุณภาพสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ พ.ศ.2537 น้ำเสียจากชุมชนมีลักษณะแตกต่างกันในแต่ละทิ้งถิ่น ซึ่งลักษณะเหล่านี้จะนำไปพิจารณาในการออกแบบระบบบำบัดน้ำเสียต่อไป

(4) ข้อมูลทางอุตุนิยมวิทยา ได้แก่ ปริมาณน้ำฝน ลักษณะอากาศ แสงแดด ข้อมูลเหล่านี้มีอิทธพลต่อการบำบัดน้ำเสียโดยตรง

2. การวิเคราะห์ระบบ/ปัญหา

ปัญหาน้ำเสียในชุมชนหนึ่งนั้น มีความรุนแรงแปรไปตามปริมาณและลักษณะของกิจกรรมการใช้น้ำ ตลอดจนความสามารถในการฟอกตัวเองของระบบสิ่งแวดล้อมนั้นๆ การแก้ไขปัญหาจำเป็นต้องวิเคราะห์ถึงลักษณะและระดับความรุนแรงของปัญหา ความสามารถในการฟอกตัวโดยธรรมชาติและสมรรถนะในการรองรับของพื้นที่ วิเคราะห์ถึงจุดเกิดของปัญหา หาสาเหตุของปัญหาได้อย่างตรงจุด เช่น คุณภาพน้ำในแหล่งน้ำที่รองรับน้ำเสียจากชุมชนนั้นๆ

3. การประเมินระบบ

ประเมินในภาพรวมว่าในชุมชนนั้น ปัญหาน้ำเสียที่เกิดขึ้นมีความรุนแรงอยู่ในระดับใด จัดลำดับความสำคัญของปัญหา มีความจำเป็นต้องดำเนินการส่วนใดก่อนส่วนใดหลัง รวมถึงการประเมินผลกระทบที่เกิดขึ้นต่อสิ่งแวดล้อม ในกรณีดำเนินการก่อสร้างและไม่ก่อสร้างระบบบ่อบำบัดน้ำเสีย เปรียบเทียบผลได้ผลเสีย รวมทั้งวางแผนในอนาคตที่จำนวนประชากรหรือการขยายตัวของชุมชนจะเพิ่มขึ้น

4. การวางแผน

กำหนดแนวทางในการแก้ไขที่เหมาะสมสำหรับชุมชนนั้นๆ เลือกระบบบำบัดออกแบบก่อสร้าง และประเมินศักยภาพของชุมชน ความสามารถในการลงทุนสำหรับการแก้ไขปัญหาน้ำเสียของชุมชน การจัดหาที่ดิน และกรณีไม่มีทุนเพียงพอ ควรจัดหาทุนจากแหล่งที่เกียวข้องมารองรับ

5. การกำหนดมาตรการแก้ไขและบำบัดน้ำเสีย

เมื่อทราบถึงลักษณะของปัญหา ระดับความรุนแรง และหาแนวทางในการแก้ไขที่เหมาะสมแล้ว ก็วางมาตรการอย่างเป็นขั้นตอน เช่น จัดแบ่งเขตพื้นที่ออกเป็นเขตๆ การเลือกใช้ระบบบำบัดที่เหมาะสม การออกแบบระบบ การจัดหาที่ดิน การจัดทำรายละเอียด การจัดหาแหล่งเงินทุน เป็นต้น และเริ่มดำเนินการตามมาตรการ/แผนงานที่วางไว้ต่อไป

การเลือกระบบบำบัดน้ำเสีย

วิธีการบำบัดน้ำเสีย มีอยู่ด้วยกันหลายวิธี การเลือกวิธีการนำมาใช้ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมของพื้นที่ เงินทุน และคุณลักษณะของน้ำเสียในชุมชนนั้น สำหรับเทคโนโลยีระบบบ่อบำบัดน้ำเสีย เหมาะสมสำหรับชุมชนที่มีการวางผังเมืองอย่างเป็นระบบ มีราคาที่ดินไม่แพง และพื้นที่การใช้ที่ดินในชุมชนมีกิจกรรมการใช้น้ำเช่น เทศบาลตำบล เทศบาลเมือง เป็นต้น ระบบนี้ไม่เหมาะสำหรับการบำบัดน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม

การออกแบบระบบบ่อบำบัดน้ำเสีย

1. รายการคำนวณ

รายการคำนวณที่สำคัญ ที่ใช้ในการออกแบบระบบเพื่อบำบัดน้ำเสียโดยระบบบ่อบำบัดน้ำเสีย มีข้อมูลที่จำเป็นต้องคำนวณเพื่อใช้ประกอบการออกแบบดังต่อไปนี้

1) จำนวนประชากรปัจจุบัน และในอนาคต 10-20 ปี

สูตร:

อัตราการเพิ่มของประชากร = (จำนวนประชากร 20 ปีย้อนหลัง - จำนวนประชากรปัจจุบัน)/20

หน่วย : อัตราการเพิ่มของประชากร (ร้อยละ), จำนวนประชากร (คน)

2) ปริมาณน้ำเสีย ประเมินจากอัตราการใช้น้ำของประชากร โดยปกติน้ำใช้ร้อยละ 80-85 จะแปรสภาพเป็นน้ำเสีย หลังจากผ่านกิจกรรมการใช้น้ำ

• ชุมชนในเขตเมือง ใช้น้ำ 200 ลิตร/คน/วัน
• ชุมชนในเขตชนบท ใช้น้ำ 50 ลิตร/คน/วัน

สูตร :

ปริมาณน้ำเสียทั้งหมด = (จำนวนประชากร x อัตราการเกิดน้ำเสียต่อคน)/1000

หน่วย : ปริมาณน้ำเสีย (ลูกบาศก์เมตร/วัน), จำนวนประชากร (คน), อัตราการเกิดน้ำเสียต่อคน (ลิตร/คน)

3) ประเมินปริมาณน้ำเสียในอนาคต 10-20 ปี โดยใช้ข้อมูลย้อนหลังอย่างน้อย 20 ปี

4) ปริมาณของเสียในรูปสมมูลประชากร คือ ค่าความสกปรกหรือมลสารในรูปสารอินทรีย์ที่วัดได้โดยหน่วยวัดบีโอดี ที่เกิดจากกิจกรรมการใช้น้ำของประชากร

สูตร :

ปริมาณของเสียสมมูลประชากร = ค่าบีโอดี x ปริมาณน้ำเสีย

หน่วย : ปริมาณของเสียสมมูลประชากร (กิโลกรัมบีโอดี/วัน), ค่าบีโอดี (มิลลิกรัม/ลิตร), ปริมาณน้ำเสีย (ลูกบาศก์เมตร)

5) ดัชนีคุณภาพน้ำก่อนการบำบัด การออกแบบจะต้องให้ระบบสามารถรองรับน้ำเสียได้ในช่วงเวลา 20 ปี มีรายละเอียดดังนี้

ก. น้ำเสียเข้าระบบดัชนีที่มีความสำคัญในการบำบัดน้ำเสียทีจำเป็นได้แก่

• Minimum Flow Rate (ลูกบาศก์เมตร/วัน) ใช้ปริมาณน้ำเสียในปัจจุบัน

• Maximum Flow Rate (ลูกบาศก์เมตร/วัน) ใช้ปริมาณน้ำเสียที่คาดการณ์ในอนาคต 20 ปี

สูตร :

Maximum Flow Rate = Minimum Flow Rate x อัตราการเพิ่มของประชากร

หน่วย : Maximum Flow Rate (ลูกบาศก์เมตร/วัน), Minimum Flow Rate (ลูกบาศก์เมตร/วัน), อัตราการเพิ่มของประชากร (ร้อยละ)

• บีโอดี (BOD) ในน้ำเสีย คือ ปริมาณออกซิเจนที่จุลินทรีย์ใช้ในกระบวนการทางชีวเคมี มีหน่วยเป็นมิลลิกรัม/ลิตร
• ซีโอดี (COD) ในน้ำเสีย คือ ปริมาณออกซิเจนที่ใช้ในกระบวนการทางเคมี มีหน่วยเป็นมิลลิกรัม/ลิตร
• ปริมาณของแข็งทั้งหมด (Total Solids) ในน้ำเสีย มีหน่วยเป็น มิลลิกรัม/ลิตร
• ปริมาณของแข็งแขวนลอย (Suspended Solid) ในน้ำเสีย มีหน่วยเป็นมิลลิกรัม/ลิตร
• ปริมาณไนโตรเจนในรูป TKN มีหน่วยเป็นมิลลิกรัม/ลิตร
• ปริมาณฟอสเฟต มีหน่วยเป็นมิลลิกรัม/ลิตร
• ความเป็นกรด-ด่าง (pH)

หมายเหตุ - พื้นที่คำนวณได้ ไม่รวมพื้นที่ก่อสร้างคันบ่อและสิ่งอำนวยความสะดวกอื่นๆ

ข. น้ำที่บำบัดผ่านออกจากระบบ น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้ว จะต้องมีค่าลักษณะน้ำทิ้งที่ได้มาตรฐานน้ำทิ้งจากอาคารบางประเภทและบางขนาด ตามประกาศคณะกรรมการสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ (2537) ดังนี้

• บีโอดี (BOD) ไม่เกิน 20 มิลลิกรัม/ลิตร
• ปริมาณของแข็งแขวนลอย (Suspended Solid) ไม่เกิน 30 มิลลิกรัม/ลิตร