งานวิจัย ระบบควบคุมแบบอัตโนมัติของระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดีเอเอฟ)

งานวิจัย ระบบควบคุมแบบอัตโนมัติของระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดีเอเอฟ)

งานวิจัย ระบบควบคุมแบบอัตโนมัติของระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดีเอเอฟ)
(Automatic Control of a Dissolved Air Flotation (DAF) Pilot Plant)

MissWarangkana Suttha / นางสาววรางคณา สุทธา
Degree: Master of Engineering (Mechanical Engineering)
(Mechanical Engineering)

อาจารย์ที่ปรึกษา ผศ.ดร.กิตติพงษ์ เยาวาจา หัวหน้ากลุ่มวิจัยวิทยาการหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติขั้นสูง (RAAS)

เสียที่ปนเปื้อนไขมันและน้ำมันจะทำให้เกิดการอุดตันในระบบท่อระบายน้ำเสีย อีกทั้ง ยังส่งผลกระทบถึงประสิทธิภาพการบำบัดของระบบบำบัดขั้นที่สอง คือ ระบบบำบัดน้ำเสียแบบชีวภาพ เนื่องจากจุลินทรีย์ในระบบไม่สามารถย่อยอนุภาคไขมันและน้ำมันในน้ำเสียได้ ดังนั้น จึงมีความจำเป็นที่จะต้องบำบัดน้ำเสียที่มีองค์ประกอบของไขมันออกจากน้ำเสียก่อนในขั้นตอนการบำบัดขั้นต้น
น้ำเสียปนเปื้อนไขมันที่พบส่วนใหญ่เกิดจากกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม และน้ำเสียจากการอุปโภคบริโภค ซึ่งจะมีปริมาณน้ำเสีย และปริมาณของแข็งแขวนลอย (Suspended Solids, SS) และค่าน้ำมันและไขมัน (Fat Oil and Grease, FOG) ปนเปื้อน แตกต่างกันตามแหล่งกำเนิดของน้ำเสีย ดังนั้น ระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (Dissolved Air Floatation, DAF) ที่มีระบบควบคุมแบบอัตโนมัติ จะสามารถปรับการทำงานของระบบให้เหมาะสมกับภาระการบำบัด จึงเป็นการลดปริมาณการใช้สารเคมี และเพิ่มความสะดวกให้กับผู้ใช้งาน

วัตถุประสงค์

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดีเอเอฟ) ที่มีปริมาณของแข็งแขวนลอย (Suspended Solids, SS) และค่าน้ำมันและไขมัน (Fat Oil and Grease, FOG) ที่แตกต่างกัน

การตรวจเอกสาร

ระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดีเอเอฟ) เป็นระบบบำบัดทางกายภาพที่แยกสารแขวนลอยที่ปนเปื้อนในน้ำเสียออกจากน้ำด้วยการใช้ฟองอากาศขนาดเล็กที่ได้จากการอัดอากาศให้ละลายในน้ำภายใต้แรงดัน แล้วถูกส่งไปยังถังตะกอนลอยที่เป็นถังเปิดซึ่งมีแรงดันอากาศปกติ จึงเกิดการแยกตัวของอากาศที่ละลายในน้ำออกเป็นฟองอากาศขนาดเล็ก และยกสารแขวนลอยที่ผ่านการรวมตะกอนด้วยสารเคมีขึ้นด้านบนถัง จากนั้น จึงแยกตะกอนลอยออกจากถังด้วยใบกวาดด้านบนถัง ส่วนน้ำที่ผ่านการบำบัดก็จะถูกแยกออกด้านใต้ถัง และล้นออกไปยังถังน้ำออกเพื่อระบายทิ้ง หรือเข้าสู่ระบบบำบัดขั้นถัดไป โดยขั้นตอนการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดีเอเอฟ) แสดงตาม ภาพที่ 1

ภาพที่ 1 ขั้นตอนการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดีเอเอฟ)
(Morling 2019)

ระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดีเอเอฟ) ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการแยกของแข็งแขวนลอยออกจากน้ำในหลายประเภทอุตสาหกรรม เช่น การแยกตะกอนโลหะหนักออกจากน้ำทิ้งจากอุตสาหกรรมชุบโลหะ (Pooja, Kumar et al. 2021) โรงกลั่นน้ำมัน น้ำเสียจากโรงเชือดสัตว์ การนำมาใช้เป็นระบบบำบัดขั้นต้นของระบบผลิตน้ำประปาจากน้ำทะเล (Cha, Choi et al. 2020) รวมถึงการกำจัดสาหร่ายขนาดเล็กในบ่อพักน้ำ เนื่องจากสาหร่ายจะทำให้เกิดภาวะการขาดออกซิเจนในแหล่งน้ำ (Leite, Dos Santos et al. 2020)

ระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดีเอเอฟ) เป็นระบบบำบัดที่ใช้พลังงานในการบำบัดต่ำ (Zylka, Karolinczak et al. 2021) และมีประสิทธิภาพในการบำบัดค่อนข้างสูง จึงส่งผลให้ระบบบำบัดขั้นสองมีขนาดเล็กลงได้ เนื่องจากมีภาระการบำบัดที่ลดลง ดังนั้น การเพิ่มระบบบำบัดขั้นต้นด้วยระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดีเอเอฟ) จะช่วยลดการใช้พลังงานในการบำบัดต่อหน่วยของระบบรวมลง (Zylka, Dabrowski et al. 2020)
ระบบควบคุมการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดีเอเอฟ) มีหลายประเภทตามความต้องการใช้งานของผู้ใช้งาน เช่น ระบบสกาดา (Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA) การใช้ฟิลเตอร์ข้อมูล รวมถึงโมเดลที่ใช้สำหรับการทำงานแบบไม่เป็นเชิงเส้นของระบบบำบัด เช่น Ethernet, SISO (Fonseca, Jose P. Thompson et al. 2017) อีกทั้ง ยังมีการนำระบบฟัซซี่ลอจิก (Fuzzy logic) มาประยุกต์ใช้แทนระบบควบคุมแบบพีไอดี (Proportional Integral Derivative Control, PID) แบบเดิมอีกด้วย (Fonseca, Franco et al. 2018)

แผนการวิจัย

ในโครงการวิทยานิพนธ์นี้ได้ทำการแบ่งหัวข้อการวิจัยออกเป็น 4 หัวข้อ ดังนี้ สมมุติฐาน (Hypothesis), วัสดุและอุปกรณ์ (Materials and Equipment), วิธีการ (Methodology) และ ตารางแผนงานวิจัย (Timetable) ดังหัวข้อต่อไปนี้

สมมุติฐาน

เมื่อเดินระบบควบคุมระบบบำบัดน้ำเสียแบบอัตโนมัติ ระบบจะสามารถควบคุมคุณภาพน้ำที่ผ่านการบำบัดจากน้ำเสียที่มีความเข้มข้นแตกต่างกัน ให้อยู่ในค่าที่ใกล้เคียงกัน

วัสดุและอุปกรณ์

  1. ถังพักน้ำเสีย
  2. ถังกวนน้ำเสีย
  3. ถังตะกอนลอย
  4. ชุดกวนน้ำเสีย
  5. ชุดเติมสารเคมี
  6. ปั๊มสูบน้ำเสียเข้า
  7. ปั๊มรีไซเคิล
  8. ถังอัดแรงดัน
  9. วาล์วควบคุมแรงดัน
  10. นีดเดิ้ลวาล์ว และชุดควบคุมวาล์ว
  11. เครื่องวัดความขุ่นของน้ำ
  12. ท่อน้ำ และอุปกรณ์ประกอบ
  13. สายไฟ และอุปกรณ์ประกอบ
  14. คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก  
    วิธีการ
  15. ออกแบบขนาดถังบำบัดน้ำเสีย ที่อัตราการบำบัด 1.0 ลบ.ม./ชม.
  16. ออกแบบโมเดลระบบควบคุมการทำงานของระบบบำบัด
  17. ประกอบถังบำบัดน้ำเสีย และอุปกรณ์ต่าง ๆ
  18. ทดลองเดินระบบบำบัดน้ำเสีย
  19. บันทึก และวิเคราะห์ผลการทดลอง
  20. จัดทำเอกสาร

ตารางแผนงานวิจัย

ตารางที่ 1 แผนงานวิจัย
รายละเอียด ระยะเวลา
ปีที่ 1 ปีที่ 2

  1. ออกแบบขนาดถังบำบัด
  2. ออกแบบโมเดลระบบควบคุม
  3. ประกอบถังและอุปกรณ์
  4. ทดลองเดินระบบ
  5. บันทึก และวิเคราะห์ผลการทดลอง
  6. จัดทำเอกสาร

การออกแบบ

Related Posts

Create Account



Log In Your Account