Thailand Excellence Community
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
เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบบำบัดน้ำเสียด้วยการลอยตะกอนแบบอากาศละลาย (ดีเอเอฟ) ที่มีปริมาณของแข็งแขวนลอย (Suspended Solids, SS) และค่าน้ำมันและไขมัน (Fat Oil and Grease, FOG) ที่แตกต่างกัน
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)
ในโครงการวิทยานิพนธ์นี้ได้ทำการแบ่งหัวข้อการวิจัยออกเป็น 4 หัวข้อ ดังนี้ สมมุติฐาน (Hypothesis), วัสดุและอุปกรณ์ (Materials and Equipment), วิธีการ (Methodology) และ ตารางแผนงานวิจัย (Timetable) ดังหัวข้อต่อไปนี้
เมื่อเดินระบบควบคุมระบบบำบัดน้ำเสียแบบอัตโนมัติ ระบบจะสามารถควบคุมคุณภาพน้ำที่ผ่านการบำบัดจากน้ำเสียที่มีความเข้มข้นแตกต่างกัน ให้อยู่ในค่าที่ใกล้เคียงกัน
ตารางที่ 1 แผนงานวิจัย
รายละเอียด ระยะเวลา
ปีที่ 1 ปีที่ 2