Floc ในกระบวนการบำบัดน้ำคืออะไร?
เราใช้เวลาทุกวันคิดถึงเรื่องน้ำ น้ำสะอาดเป็นสิ่งจำเป็นต่อการดำรงชีวิต น้ำสกปรกทำลายระบบต่างๆ อย่างรวดเร็ว ดังนั้นเมื่อมีคนถามเราฟล็อกในกระบวนการบำบัดน้ำคืออะไร?เรายิ้มเล็กน้อย มันฟังดูง่าย แต่ซ่อนหลักวิทยาศาสตร์ที่แท้จริงเอาไว้ วันนี้เราจะอธิบายปรากฏการณ์ตะกอนด้วยภาษาที่เข้าใจง่าย โดยอาศัยประสบการณ์จริงและมุมมองจากมนุษย์เล็กน้อย
เข้าใจ Floc ตั้งแต่แรกเห็น
ตะกอนลอยน้ำดูเหมือนจะไม่เป็นอันตราย มันปรากฏเป็นก้อนนุ่มๆ ขุ่นๆ ลอยอยู่ในน้ำ แต่ตะกอนลอยน้ำมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการบำบัดน้ำ เราพบเห็นมันได้ทุกวันภายในโรงบำบัดน้ำและโรงบำบัดน้ำเสีย
การเกิดฟล็อกเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคละเอียดขนาดเล็กหยุดการทำงานเพียงลำพัง อนุภาคเหล่านี้ได้แก่ ดินเหนียว ตะกอน สารอินทรีย์ และจุลินทรีย์ เมื่ออยู่โดดๆ อนุภาคเหล่านี้จะลอยอยู่ในอากาศเนื่องจากประจุไฟฟ้าและการเคลื่อนที่ แต่เมื่อรวมกันแล้วจะกลายเป็นฟล็อกขนาดใหญ่ขึ้นและตกตะกอนลงสู่พื้น
การเปลี่ยนแปลงง่ายๆ นี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพน้ำได้อย่างรวดเร็ว แถมยังช่วยประหยัดเงินอีกด้วย ความสมดุลนี้ทำให้วิศวกรพึงพอใจเสมอ
เหตุใด Floc จึงมีความสำคัญมากกว่าที่คุณคิด
เรามักเปรียบเทียบการเกิดตะกอนกับพฤติกรรมทางสังคม อนุภาคขนาดเล็กไม่ชอบอยู่ลำพัง แต่จะผลักกันเองในตอนแรก อนุภาคส่วนใหญ่มีประจุลบ ประจุนั้นทำให้เกิดการกระจายตัวของคอลลอยด์ที่เสถียร
เมื่อเราทำให้ประจุเป็นกลางแล้ว ทุกอย่างก็จะเปลี่ยนไป อนุภาคจะรวมตัวกันเป็นโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้น มีน้ำหนักมากขึ้น และในที่สุดแรงโน้มถ่วงก็เป็นฝ่ายชนะ การตกตะกอนเริ่มต้นขึ้น และความใสของน้ำก็จะดีขึ้น
กระบวนการตกตะกอนในการบำบัดน้ำ (อธิบายโดยละเอียด)
กระบวนการตกตะกอนในกระบวนการบำบัดน้ำเกิดขึ้นหลังจากกระบวนการจับตัวเป็นก้อน สองขั้นตอนนี้ทำงานร่วมกัน วิศวกรเรียกกระบวนการนี้ว่า การตกตะกอนร่วมกับการจับตัวเป็นก้อน (coagulation flocculation) ด้วยเหตุผลนี้เอง
กระบวนการจับตัวเป็นก้อนจะทำลายความเสถียรของอนุภาค ส่วนกระบวนการรวมตัวเป็นก้อนจะช่วยเสริมสร้างความแข็งแรง เราจึงควบคุมทั้งสองขั้นตอนด้วยความระมัดระวังและกำหนดเวลาที่เหมาะสม
การแข็งตัวของเลือดมาเป็นอันดับแรก
ในขั้นตอนการจับตัวเป็นก้อน เราจะเติมสารจับตัวเป็นก้อน เช่น อะลูมิเนียมซัลเฟตหรือเฟอร์ริกคลอไรด์ สารเคมีเหล่านี้จะทำให้ประจุไฟฟ้าเป็นกลาง ทำให้อนุภาคขนาดเล็กไม่ผลักกันอีกต่อไป
เมื่ออนุภาคถูกทำให้เป็นกลางแล้ว พวกมันจะชนกันบ่อยขึ้น และเริ่มเกาะติดกัน เราเรียกกลุ่มอนุภาคในช่วงแรกนี้ว่า ไมโครฟล็อก
ขั้นตอนนี้จำเป็นต้องผสมอย่างรวดเร็ว ความเร็วจะช่วยให้ส่วนผสมกระจายตัวได้ทั่วถึง หากช้าเกินไปจะทำให้ประสิทธิภาพลดลง หากเร็วเกินไปจะทำให้พันธะแตก
การตกตะกอนช่วยสร้างโครงสร้าง
หลังจากกระบวนการจับตัวเป็นก้อนแล้ว เราจะลดความเร็วลง การผสมอย่างอ่อนโยนจะเข้ามามีบทบาท ขั้นตอนนี้ช่วยให้ไมโครฟล็อกส์ชนกันได้อย่างปลอดภัย
สารตกตะกอนทำงานโดยการเชื่อมอนุภาคเข้าด้วยกัน โพลิเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงจะยืดตัวระหว่างกลุ่มอนุภาค ทำให้เกิดสะพานเชื่อมขนาดใหญ่ขึ้น
เราคอยสังเกตพลังงานในการผสมอยู่เสมอ การผสมอย่างนุ่มนวลจะช่วยปกป้องโครงสร้าง การเคลื่อนไหวที่รุนแรงจะทำให้ตะกอนแตกตัวและทำให้การตกตะกอนไม่สมบูรณ์
วิธีการทำงานของสารตกตะกอนและสารจับตัวเป็นก้อน
ผู้คนมักสับสนระหว่างสองคำนี้ เราเข้าใจเหตุผล เพราะเสียงคล้ายกันแต่การใช้งานแตกต่างกัน
บทบาทของสารทำให้เลือดแข็งตัว
สารตกตะกอนจะแก้ไขปัญหาประจุไฟฟ้า โดยจะบีบอัดชั้นไฟฟ้าคู่ อะลูมิเนียมซัลเฟตและเฟอร์ริกคลอไรด์ใช้ได้ผลดีในกรณีนี้
สารเคมีเหล่านี้ทำปฏิกิริยาเร็วมาก จึงจำเป็นต้องใช้ในปริมาณที่แม่นยำ หากน้อยเกินไปจะไม่ได้ผล หากมากเกินไปจะทำให้ปฏิกิริยากลับสู่สภาวะเดิม
เราทดสอบตัวอย่างในขวดก่อนเสมอ การเดาเป็นการเสียเวลาและสารเคมี
บทบาทของสารตกตะกอน
สารตกตะกอนทำงานโดยอาศัยขนาดและความแข็งแรง โดยปกติจะมีน้ำหนักโมเลกุลสูง และจะยืดตัวคลุมอนุภาคเหมือนแขน
สารตกตะกอนบางชนิดมีประจุลบ บ้างก็มีรูปแบบเชิงบวกหรือเป็นกลาง การเลือกขึ้นอยู่กับสภาพน้ำดิบ
เมื่อสารช่วยตกตะกอนทำงานได้อย่างถูกต้อง ตะกอนจะเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วและแข็งแรง ผู้ปฏิบัติงานต่างยิ้มแย้มในขณะนั้น พวกเราทุกคนก็เช่นกัน
จากอนุภาคขนาดเล็กไปจนถึงกลุ่มก้อนขนาดใหญ่
การเปลี่ยนอนุภาคขนาดเล็กให้กลายเป็นกลุ่มก้อนขนาดใหญ่ดูเหมือนจะเป็นเวทมนตร์ แต่แท้จริงแล้วหลักการทางฟิสิกส์ต่างหากที่เป็นผู้กระทำทั้งหมด
การทำให้ประจุเป็นกลางในทางปฏิบัติ
อนุภาคแขวนลอยส่วนใหญ่มีประจุลบ ประจุนี้ทำให้เกิดความเสถียร การเคลื่อนที่ของน้ำช่วยให้อนุภาคเหล่านั้นลอยอยู่ได้
สารตกตะกอนจะทำให้ประจุเป็นกลาง เมื่อเป็นกลางแล้ว แรงดึงดูดก็เริ่มต้นขึ้น อนุภาคชนกันและเกาะติด
ขั้นตอนนี้ช่วยลดความขุ่นได้อย่างรวดเร็ว และยังช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการกรองในขั้นตอนถัดไปอีกด้วย
น้ำหนักและขนาดอาคาร
กระบวนการจับตัวเป็นก้อนทำให้มวลเพิ่มขึ้น เมื่อก้อนตะกอนมีขนาดใหญ่ขึ้น ความเร็วในการตกตะกอนก็จะเพิ่มขึ้น ในที่สุดแรงโน้มถ่วงก็จะเอาชนะการเคลื่อนที่ของน้ำได้
ตะกอนขนาดใหญ่จะตกตะกอนได้เร็วกว่า เครื่องกรองน้ำชอบตะกอนแบบนี้ และตัวกรองก็ใช้งานได้นานขึ้นด้วย
เรามักพูดว่า ตะกอนที่แข็งแรงหมายถึงผู้ปฏิบัติงานที่มีความสุข
การตกตะกอนและการแยกตะกอน
เมื่อเกิดตะกอนแล้ว กระบวนการแยกตะกอนก็จะเริ่มต้นขึ้น ขั้นตอนนี้เป็นตัวกำหนดความสำเร็จของการบำบัด
หลักการพื้นฐานของการตกตะกอน
การตกตะกอนของฟล็อกเกิดขึ้นภายในถังตกตะกอนหรือถังปรับสภาพน้ำ โดยน้ำจะไหลช้าลงในบริเวณนี้
ตะกอนขนาดใหญ่จะจมลง น้ำใสจะลอยขึ้น ตะกอนโคลนจะสะสมอยู่ที่ก้นภาชนะ
การออกแบบมีความสำคัญมาก ระบบไฮดรอลิกที่ไม่ดีจะทำให้ตะกอนแตกตัว การออกแบบที่ดีจะช่วยปกป้องตะกอนเหล่านั้น
เทคโนโลยีที่รองรับ
บางระบบใช้แผ่นลามิเนลลา ในขณะที่บางระบบใช้ตัวตกตะกอนแบบท่อ ทั้งสองวิธีช่วยเพิ่มพื้นที่ผิว
เครื่องมือเหล่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการถอดชิ้นส่วนโดยไม่ต้องใช้พื้นที่เพิ่มเติม วิศวกรชื่นชอบประสิทธิภาพดังกล่าว
ขั้นตอนนี้ช่วยปกป้องขั้นตอนการฆ่าเชื้อในภายหลัง น้ำสะอาดฆ่าเชื้อได้ดีกว่าเสมอ
การตกตะกอนในน้ำและน้ำเสีย
กระบวนการตกตะกอนในการบำบัดน้ำแตกต่างจากกระบวนการตกตะกอนในการบำบัดน้ำเสียเล็กน้อย เป้าหมายอาจเปลี่ยนแปลงไป แต่หลักการยังคงเหมือนเดิม
การใช้งานน้ำดื่ม
น้ำดื่มเน้นความใสและความปลอดภัย ผู้ปฏิบัติงานจะกำจัดของแข็งแขวนลอย สาหร่าย และเชื้อโรคออกไป
อะลูมิเนียมซัลเฟตเป็นสารที่ใช้ได้ผลดีที่สุดในกรณีนี้ เฟอร์ริกคลอไรด์ก็ใช้ได้เช่นกันในน้ำเย็น
ตะกอนที่ดีช่วยปรับปรุงรสชาติและควบคุมกลิ่นได้โดยอ้อม
การใช้ประโยชน์จากการบำบัดน้ำเสีย
น้ำเสียมีสารอินทรีย์ น้ำมัน และจุลินทรีย์ สารตกตะกอนสามารถดักจับสิ่งเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การเลือกใช้พอลิเมอร์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในขั้นตอนนี้ น้ำหนักโมเลกุลและความหนาแน่นของประจุจะเป็นตัวกำหนดการเลือกใช้
การตกตะกอนที่ดีช่วยปรับปรุงการจัดการตะกอนและการแยกน้ำในภายหลัง
การปรับปรุงคุณภาพน้ำอย่างคุ้มค่า
ผู้จัดการโรงงานทุกคนต่างถามถึงเรื่องต้นทุน เราได้ยินเรื่องนี้ทุกวัน กระบวนการตกตะกอนช่วยแก้ปัญหาข้อกังวลนี้ได้เป็นอย่างดี
ประสิทธิภาพทางเคมี
การให้ยาในปริมาณที่ถูกต้องช่วยลดการสิ้นเปลือง การทดสอบในภาชนะบรรจุช่วยในการตัดสินใจ ข้อมูลดีกว่าการเดาเสมอ
กระบวนการตกตะกอนที่มีประสิทธิภาพช่วยลดความถี่ในการล้างย้อนของตัวกรอง ซึ่งช่วยประหยัดน้ำและพลังงาน
เงินออมเหล่านี้สะสมเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
บูรณาการอุปกรณ์
โรงงานหลายแห่งใช้กระบวนการตกตะกอนร่วมกับระบบฆ่าเชื้อโรค เรามักจะติดตั้งเครื่องกำเนิดโซเดียมไฮโปคลอไรต์ในขั้นตอนต่อมา
น้ำสะอาดช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของคลอรีน นั่นหมายถึงการใช้คลอรีนในปริมาณที่น้อยลงและปลอดภัยยิ่งขึ้น
เรามุ่งเน้นให้ระบบต่างๆ ทำงานร่วมกัน ไม่ใช่ทำงานแยกกัน
ข้อผิดพลาดทั่วไปในการตกตะกอนที่เราพบเห็น
หลังจากทำงานในภาคสนามมาหลายปี เราก็เริ่มสังเกตเห็นรูปแบบบางอย่าง ความผิดพลาดบางอย่างเกิดขึ้นซ้ำๆ บ่อยครั้ง
ปัญหาการผสมมากเกินไป
แรงเฉือนสูงทำลายตะกอน ผู้ปฏิบัติงานคิดว่ากำลังไฟฟ้าที่มากขึ้นจะช่วยได้ แต่ความจริงแล้วไม่ใช่
การผสมอย่างเบามือช่วยเสริมความแข็งแรง แรงที่มากเกินไปจะทำให้พันธะแตกหัก
การเลือกสารเคมีที่ไม่ถูกต้อง
สารตกตะกอนไม่ได้ผลในทุกที่เสมอไป องค์ประกอบทางเคมีของน้ำเปลี่ยนแปลงทุกวัน
การละเลยการทดสอบน้ำดิบนำไปสู่ความล้มเหลว การปรับตัวนำไปสู่ความสำเร็จ
เราสนับสนุนกลยุทธ์การดำเนินงานที่ยืดหยุ่นเสมอ
เหตุใด Floc จึงยังคงมีความสำคัญในปัจจุบัน
เทคโนโลยีพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว แต่สารตกตะกอนยังคงมีความสำคัญอยู่เสมอ
เมมเบรนขั้นสูงยังคงต้องการการปรับสภาพเบื้องต้นอยู่ดี สารตกตะกอนช่วยปกป้องระบบที่มีราคาแพง
ธรรมชาติก็ใช้กระบวนการตกตะกอนเช่นกัน แม่น้ำสามารถทำความสะอาดตัวเองได้ด้วยกลไกที่คล้ายคลึงกัน
นั่นทำให้เราเข้าใจว่าทำไมกระบวนการนี้จึงดูเหมือนไม่มีวันหมดอายุ
ข้อคิดส่งท้ายจากทีมงานของเรา
เราสร้างระบบ เราทดสอบคุณภาพน้ำ เราเฝ้าดูการก่อตัวของตะกอนทุกวัน มันไม่เคยน่าเบื่อเลย
การเข้าใจถึงกระบวนการตกตะกอน (floc) ในกระบวนการบำบัดน้ำจะช่วยให้สามารถตัดสินใจได้ดียิ่งขึ้น ปรับปรุงคุณภาพน้ำได้อย่างคุ้มค่า และสนับสนุนระบบน้ำดื่มและน้ำเสียที่ปลอดภัยทั่วโลก
เมื่อตะกอนทำงานได้ดี ทุกอย่างในขั้นตอนถัดไปก็จะทำงานได้ดียิ่งขึ้น ความจริงง่ายๆ ข้อนี้เป็นแนวทางในการทำงานของเราทุกวัน