การพัฒนากระบวนการผสมผสาน (กระบวนการเคมีและนาโนฟิลเตรชัน) สำหรับการกำจัด ความกระด้างในน้ำบาดาล

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาประสิทธิภาพในการกำจัดความกระด้าง (Hardness) และซิลิกา (Silica) ในน้ำบาดาล (Groundwater) ด้วยกระบวนการผสมผสานระหว่างกระบวนการทางเคมีและนาโนฟิลเตรชัน (Chemical Treatment Process - Nanofiltration) ของระบบผลิตน้ำทดแทน (Makeup water)
สำหรับระบบหล่อเย็น (Cooling System) เนื่องจากความกระด้างและซิลิกาในน้ำก่อให้เกิดปัญหาตะกรันในระบบดังกล่าว ทั้งนี้จะใช้กระบวนการทางเคมีโคแอกกูเลชัน/ฟลอคคูเลชัน (Coagulation/Flocculation) เป็นกระบวนการบำบัดขั้นต้น (Pre-treatment process) เพื่อลดการอุดตันของนาโนฟิลเตรชันเมมเบรน (Nanofiltration, NF) เนื่องจากการอุดตันของเมมเบรนส่งผลให้มีค่าใช้จ่ายในการทำความสะอาดเมมเบรน และส่งผลให้อายุการใช้งานของเมมเบรนสั้นลง คุณภาพน้ำที่ผ่านกระบวนการดังกล่าวจะถูกนำมาพิจารณาประสิทธิภาพการกำจัดความกระด้างและซิลิกา และจำนวนรอบการใช้น้ำ (Concentration cycle, CC) ซึ่ง
จำนวนรอบการใช้น้ำจะส่งผลต่อปริมาณน้ำทดแทนทั้งหมดที่ต้องใช้ในกระบวนการผลิตน้ำทดแทน
ในการทดลองกระบวนการทางเคมีจะใช้การทดลองด้วยจาร์เทส สารเคมีที่ใช้ในการทดลอง ได้แก่ 1) ปูนขาว 2) สารส้ม 3) PACl 4) ปูนขาวและสารส้ม และ 5) ปูนขาวและ PACl สำหรับกระบวนการนาโนฟิลเตรชันจะใช้ Crossflow cell รุ่น CF042D ของบริษัท Sterlitech Corporation โดยใช้เมมเบรนแบบแผ่นรุ่น DK ของบริษัท GE water and process technologies จำกัด ผลการศึกษาพบว่า ในกระบวนการทางเคมี ที่ปริมาณปูนขาว 360 มก./ล. และโพลิอลูมินัมคลอไรด์ (PACl) 1.2x10-4 โมลอลูมินัม/ล. และนาโน
ฟิลเตรชันเมมเบรนที่ความดันในการผ่านเมมเบรน (TMP) 7 บาร์ มีประสิทธิภาพในการกำจัดความกระด้าง ทั้งหมดและปริมาณซิลิกา 95 และ 64 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ ส่งผลให้รอบการใช้น้ำของน้ำบาดาลเพิ่มขึ้นจาก 0 รอบเป็น 4 รอบ กล่าวคือกระบวนการดังกล่าวสามารถบำบัดน้ำบาดาลที่ไม่สามารถใช้เป็นน้ำทดแทนเนื่องจากมีคุณภาพน้ำต่ำกว่ามาตรฐานคุณภาพน้ำสำหรับระบบหล่อเย็น ของ Japan Refrigeration and Air Conditioning Industry Association (JRA GL02-1994) โดยน้ำหลังผ่านการบำบัดมีคุณภาพน้ำดีขึ้นสามารถใช้เป็นน้ำทดแทนและสามารถเวียนน้ำอยู่ในระบบหล่อเย็นจนกระทั่งน้ำหล่อเย็น มีความเข้มข้นของสารละลายเพิ่มขึ้น 4 เท่า ซึ่งช่วยลดปริมาณน้ำทดแทนที่จะเข้าระบบหล่อเย็นได้กว่า 56 เปอร์เซ็นต์นอกจากนี้กระบวนการทางเคมีซึ่งเป็นกระบวนการบำบัดขั้นต้นยังช่วยลดการเกิดการอุดตันของนาโนฟิลเตรชันเมมเบรนได้กว่า 95 เปอร์เซ็นต์