การบำบัดน้ำเสียที่มีสารอินทรีย์ย่อยสลายยาก ด้วยกระบวนการไฟฟ้าเคมี

   ปัจจุบันมีการผลิตสารอินทรียสังเคราะห์หลากหลายประเภทมากขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการใช้งาน ซึ่งมักเป็นสารโมเลกุลใหญ่ หรือมีโครงสร้างแตกต่างจากสารอินทรีย์ธรรมชาติ สารอินทรีย์สังเคราะห์หลายชนิดจึงย่อยสลายได้ยากด้วยกระบวนการทางชีวภาพ  ของเสียและน้ำเสียจากน้ำชะมูลฝอยที่มีการปนเปื้อนของสารกลุ่มนี้ จึงต้องคำนึงถึงการจัดการที่เหมาะสม

ถังปฏิกรณ์กระบวนการไฟฟ้าเคมี

ก) แผนภูมิการต่อขั้วไฟฟ้าและขนาดถัง  ข) ระบบที่ใช้ในการทดลองบำบัดน้ำชะมูลฝอย

  รศ.ดร.ภัชราภรณ์ สุวรรณวิทยา อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ จึงได้ทำการศึกษาวิจัยหาวิธีการบำบัดน้ำเสียที่มีองค์ประกอบของสารอินทรีย์ย่อยสลายยากด้วยกระบวนการไฟฟ้าเคมี โดยใช้รูปแบบของปฏิกิริยาอ๊อกซิเดชั่นด้วยไฟฟ้า  ดำเนินการออกแบบ จัดทำถังปฏิกรณ์เซลไฟฟ้เคมีสำหรับปฏิกิริยาอิเล็กโตรอ๊อกซิเดชั่น ใช้ขั้วแกรไฟต์เป็นแอโนด ขั้วเหล็กเป็นแคโทด  สามารถปรับระยะห่างระหว่างขั้ว ปรับจำนวนขั้ว ปรับระยะเวลาเก็บกักน้ำเสียได้  ในงานวิจัยนี้ใช้ฟีนอลเป็นตัวแทนของสารอินทรียย่อยสลายยากในน้ำเสียสังเคราะห์ ส่วนน้ำเสียจริงที่ใช้ทดสอบเป็นน้ำชะมูลฝอยจากหลุมขยะจากอำเภอไทรน้อย และน้ำเสียจากโรงงานสุราซึ่งมีการปนเปื้อนสารอินทรีย์ย่อยสลายยากรวมทั้งมีสีเข้มที่เกิดจากสารอินทรีย์ ใช้สภาวะการทดลองที่ความต่างศักย์ 5-15 โวลต์ ค่า pH 4-10 ได้ค่าความเข้มข้นของอิเล็กโตรไลท์ (NaCl) และเวลาในการทำปฏิกิริยา

  ผลการทดสอบพบว่า ปฏิกิริยาอิเล็กโตรอ๊อกซิเดชั่นสามารถกำจัดสารอินทรีย์ย่อยสลายยากได้  เป็นการเกิดปฏิกิริยาที่ต้องการอิเล็กโตรไลท์ จึงเป็นปฏิกิริยาอ๊อกซิเดชั่นโดยอ้อม (Indirect oxidation) เนื่องจากเกิดได้ดีในสภาวะที่มีอิเลกโตรไลท์ แต่ในสภาวะที่ไม่มี NaCl ทั้งฟีนอล และ COD ของน้ำเสียโรงงานสุราลดลงเพียงเล็กน้อย  แต่ในสภาวะที่มี NaCl  ฟีนอลถูกกำจัด ไป 32 – 55% และ COD ของน้ำเสียโรงงานสุราลดไป 40 – 50%

  ปฏิกิริยาอิเลกโตรอ๊อกซิเดชั่นของสารอินทรีย์ภายใต้สภาวะที่ศึกษา เป็นปฏิกิริยาย่อยสลายที่เกิดโดยไม่สมบูรณ์ โดยสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายยากถูกเปลี่ยนไปอยู่ในรูปอื่น  น้ำชะมูลฝอยหลังการบำบัดมีสัดส่วน BOD : COD สูงขึ้น  ในขณะที่น้ำเสียโรงงานสุราหลังการบำบัดมีค่า COD ลดลงได้ถึง 59% แต่ TOC ลดลงเพียง 13 – 28%

    ปฏิกิริยาอิเลกโตรอ๊อกซิเดชั่นสามารถลดสีทั้งในน้ำชะมูลฝอยซึ่งมีสาเหตุหลักจากสารอินทรีย์กลุ่มฮิวมัส และ ในน้ำชะมูลฝอยซึ่งมีสาเหตุหลักจากผลิตภัณฑ์ของกรดอมิโนกับน้ำตาล  โดยลดสีได้ 65%  ในน้ำชะมูลฝอย และ  95% ในน้ำเสียโรงงานสุรา  ทั้งนี้การกำจัดสีในน้ำทั้ง 2 แหล่งเกิดในสภาวะที่มี NaCl จึงสรุปได้ว่าปฏิกิริยาการกำจัดสีเป็น indirect oxidation

    การบำบัดน้ำเสียด้วยกระบวนการไฟฟ้าเคมี จึงเป็นการเพิ่มทางเลือกในการบำบัดน้ำเสียที่มีลักษณะการปนเปื้อนสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายยากที่ไม่สามารถบำบัดด้วยวิธีการทางชีวภาพ

	ที่มาข้อมูล : โครงการวิจัยทุนอุดหนุนวิจัย มก. หัวหน้าโครงการ : รศ.ดร.ภัชราภรณ์ สุวรรณวิทยา ภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์   เรื่องโดย : ฝ่ายเผยแพร่งานวิจัย สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่ง มก. โทร. 02 561 1474 e-mail : rdiwan@ku.ac.th
รศ.ดร.ภัชราภรณ์ สุวรรณวิทยา