การพัฒนานวัตกรรมตัวกลางจากส่วนผสมของกากกาแฟและเศษวัสดุเหลือใช้เพื่อบำบัดน้ำทิ้งจากโรงงานน้ำตาล และกลุ่มโรงงานอุตสาหกรรมที่ให้มีการนำน้ำทิ้งกลับมาใช้ประโยชน์ในกิจกรรมทางการเกษตรภายใต้หลักการโรงงานไม่ปล่อยน้ำเสีย

บทคัดย่อ

การประสบกับภัยแล้งทำให้ภาคเกษตรกรขาดแคลนแหล่งน้ำเพื่อใช้ในกิจกรรมทางการเกษตร กระทรวงอุตสาหกรรมจึงได้พิจารณาเห็นชอบให้มีการนำน้ำทิ้งของโรงงานไปใช้ประโยชน์ในพื้นที่เกษตรกรรมเป็นการชั่วคราวในช่วงภัยแล้ง นวัตกรรมที่สามารถนำมาต่อยอดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบบำบัดน้ำเสียจากโรงงานที่มีอยู่เดิมคือ ตัวกลางแบบใหม่โดยมส่วนผสมจากเบนโทไนท์ ซีโอไลท์ ดินลูกรังและกากกาแฟ เป็นวิธีการบำบัดทางธรรมชาติวิธีหนึ่งที่ใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียที่เกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ การพัฒนาระบบบำบัดน้ำเสียโดยใช้นวัตกรรมตัวกลางแบบผสมจากวัสดุเหลือใช้ที่เหมาะสมบำบัดน้ำทิ้งจากโรงงานเพื่อให้ได้คุณลักษณะน้ำตามข้อกำหนดในการนำน้ำทิ้งกลับมาใช้ใหม่ โดยมีขั้นตอนดำเนินงานวิจัยทั้งหมด 3 ขั้นตอนได้แก่ 1. การศึกษาความเป็นไปได้และรวบรวมข้อมูลเชิงพื้นที่พร้อมสำรวจปัญหาของผู้ใช้น้ำทิ้งหรือเกษตรกร เพื่อให้ทราบถึงความต้องการของผู้ใช้น้ำที่ผ่านการบำบัดในรูปแบบการสอบถามผ่านแบบสำรวจและการทดสอบในระดับห้องปฏิบัติการ ช่วงที่ 1 โดยปั้นเม็ดตัวกลางขนาด 10 มิลลิเมตรและ 20 มิลลิเมตร จากนั้นนำไปอบและเผาที่อุณหภูมิที่เหมาะสม แล้วนำไปบรรจุในถังอุปกรณ์ทดสอบ (Reactors) ขนาด 24 ลิตร เส้นผ่านศูนย์กลาง 20 เซนติเมตร จำนวน 5 ถัง โดยแต่ละถังกำหนดความสูงของชั้นเม็ดตัวกลางแต่ละขนาด 40 เซนติเมตร และควบคุมอัตราการกรองที่ 0.8-2.0 m3/m2.d รูปแบบการป้อนน้ำทิ้งเข้าสู่ถังอุปกรณ์ทดสอบมี 3 รูปแบบ ได้แก่ การไหลแนวดิ่ง (Vertical flow) การไหลย้อนขึ้น (Up-flow) และแบบอนุกรม (In series) เพื่อให้เหมาะสมกับการนำไปใช้จริงของทางโรงงานในอนาคต โดยมีการติดตั้งถังอุปกรณ์ทดสอบที่โรงงานน้ำตาลและใช้น้ำทิ้งจากระบบบ่อปรับเสถียรบ่อที่ 6 ดำเนินการทดสอบเป็นระยะเวลา 3 เดือน นอกจากนี้ยังมีชุดการทดลองขนาดเล็กเพิ่มเติมจำนวน 4 ถัง ขนาดของถังอุปกรณ์คือ 4 ลิตร และใช้น้ำทิ้งจากระบบบ่อปรับเสถียรบ่อที่ 6 เช่นเดียวกันการทดลองก่อนหน้านี้ เป็นทดสอบแบบการไหลแนวดิ่ง (Vertical flow) โดยควบคุมอัตราการกรองที่ 0.2-2.0 m3/m2.d และได้ทำการเดินระบบที่สถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเชียเป็นเวลา 1 เดือน ชุดการทดลองเพิ่มเติมนี้เพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมเพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในกลุ่มโรงงานที่สนใจจำนวน 2 โรงงาน โดยนำสภาวะอัตราการกรองที่เหมาะสมมาใช้ในการทดสอบน้ำทิ้งพร้อมเดินระบบเป็นระยะเวลา 2 เดือน ขั้นตอนการดำเนินการทดลองที่ 3 ประกอบไปด้วยการออกแบบต้นแบบ (Prototype) เพื่อให้นำไปพัฒนาต่อยอดของนวัตกรรม โดยประเมินความเป็นไปได้ในการนำไปใช้จริงและเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดให้เหมาะสมกับการนำน้ำที่ผ่านการบำบัดกลับมาใช้ใหม่ได้ ผลการดำเนินงานวิจัยในขั้นที่ 1 พบว่าหากมีวิธีการเพื่อบำบัดน้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมเพื่อนำไปใช้ในการเกษตร ชาวไร่อ้อยมีความต้องการนำน้ำนั้นไปใช้ประมาณ 41.9% คุณลักษณะน้ำที่เกษตรกรชาวไร่อ้อยส่วนใหญ่สามารถยอมรับได้มีความเข้มข้นสีอยู่ในช่วง 74-118 ADMI ที่อัตราการกรอง 0.8 m3/m2.d แสดงให้เห็นว่าเม็ดตัวกลางของ AIT สามารถลดสีของน้ำให้มีความเข้มข้นสีเฉลี่ยเท่ากับ 111 ? 27 ADMI ซึ่งอยู่ในช่วงที่เกษตรกรชาวไร่อ้อยส่วนใหญ่สามารถยอมรับได้ นอกจากนี้จากการทดสอบในระดับห้องปฏิบัติการพบว่าเม็ดตัวกลางของ AIT มีประสิทธิภาพในการบำบัด Color, TDS และ TKN ได้ดีกว่าเม็ดตัวกลางตามท้องตลาด (Popper) เช่นเดียวกับการทดสอบในขั้นตอนที่ 2 ที่ได้ทำการทดสอบการบำบัดน้ำทิ้งจากประเภทโรงงานลำดับที่ 8 ซึ่งประกอบกิจการเกี่ยวกับผัก พืช หรือผลไม้ โดยควบคุมอัตราการกรองที่ 0.8 m3/m2.d ผลปรากฎว่าเม็ดตัวกลางสามารถในการลดความเข้มข้นของ TSS, BOD และ COD ได้เฉลี่ยร้อยละ 60, 53 และ 43 ตามลำดับ ในขณะเดียวกันการทดสอบโดยใช้น้ำทิ้งจากประเภทโรงงานลำดับที่ 10 ประกอบกิจการเกี่ยวกับอาหารจากแป้งโดยได้ควบคุมอัตราการกรองที่ 0.8 m3/m2.d พบว่าเม็ดตัวกลางมีประสิทธิภาพในการลดความเข้มข้นของ TSS อยู่ในช่วงร้อยละ 50-73 และการดำเนินการในขั้นที่ 3 ในการประเมินประสิทธิภาพต้นแบบของนวัตกรรมเม็ดตัวกลางของ AIT ณ โรงบำบัดน้ำเสียแบบตะกอนเร่ง (Activated Sludge) ของโรงงานน้ำตาลพบว่าเม็ดตัวกลาง AIT พบว่าประสิทธิภาพในการบำบัดสอดคล้องกับผลการทดสอบในการดำเนินงานขั้นที่ 1 และ 2 จากการดำเนินงานวิจัยจะเห็นได้ว่านวัตกรรมเม็ดตัวกลางของ AIT มีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมเพื่อให้เหมาะสมกับการนำน้ำกลับไปใช้ในทางการเกษตรต่อไป

คำสำคัญ