การบำบัดน้ำเสีย ตอนที่ 1

การบำบัดน้ำเสีย การกำจัดสิ่งเจือปนออกจากน้ำเสีย  ก่อนที่น้ำจะไหลลงสู่แหล่งน้ำใต้ดินหรือแหล่งน้ำ ธรรมชาติ เช่นแม่น้ำทะเลสาบปากแม่น้ำและมหาสมุทร  จึงขึ้นอยู่กับชนิดและความเข้มข้นของสิ่งเจือปนที่พบในน้ำ รวมถึงการใช้งานตามจุดประสงค์ โดยทั่วไปแล้ว น้ำจะถือว่าปนเปื้อนเมื่อมีสิ่งเจือปนมากพอที่จะไม่เหมาะสำหรับการใช้งานเฉพาะ เช่น การดื่ม การว่ายน้ำ หรือการตกปลา

การปล่อยน้ำเสียโดยตรง
เมืองโบราณหลายแห่งมีระบบระบายน้ำ แต่ระบบระบายน้ำเหล่านี้มีจุดประสงค์หลักเพื่อระบายน้ำฝนจากหลังคาและทางเท้า ตัวอย่างที่โดดเด่นคือระบบระบายน้ำของกรุงโรมโบราณซึ่งรวมถึงท่อ ผิวดินจำนวนมาก ที่เชื่อมต่อกับช่องโค้งขนาดใหญ่ที่เรียก  ซึ่งส่งน้ำที่ระบายลงสู่แม่น้ำไทเบอร์  สร้างขึ้นด้วยหินและมีขนาดใหญ่โต ถือเป็นอนุสรณ์สถานทางวิศวกรรมของโรมันที่เก่าแก่ที่สุดแห่งหนึ่ง

การพัฒนาระบบระบายน้ำในเมืองหรือระบบบำบัดน้ำเสียในยุคกลางมีน้อยมาก มีการใช้ห้องสุขาและบ่อเกรอะ แต่ของเสียส่วนใหญ่จะถูกทิ้งลงในรางน้ำเพื่อระบายลงท่อระบายน้ำเมื่อเกิดน้ำท่วม   สุขา ได้รับการติดตั้งในบ้านในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 แต่โดยปกติแล้วจะเชื่อมต่อกับบ่อเกรอะ ไม่ใช่ท่อระบายน้ำ  สภาพพื้นที่กลายเป็นปัญหาในไม่ช้า เนื่องจากบ่อเกรอะมักไม่ค่อยถูกระบายและน้ำล้นบ่อยครั้ง ภัยคุกคามต่อสุขภาพของประชาชนก็ปรากฏชัดขึ้น ในอังกฤษช่วงกลางศตวรรษที่ 19 การระบาดของโรคอหิวาตกโรคสืบเนื่องมาจากแหล่งน้ำบาดาลที่ปนเปื้อนของเสียจากห้องสุขาและบ่อเกรอะ ในไม่ช้า โถส้วมทุกแห่งในเมืองใหญ่ๆ จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับท่อระบายน้ำโดยตรง วิธีนี้ถ่ายโอนน้ำเสียจากพื้นดินใกล้บ้านไปยังแหล่งน้ำใกล้เคียง ดังนั้น จึงเกิดปัญหาใหม่ขึ้น นั่นคือ มลพิษทางน้ำผิวดิน

 

พัฒนาด้านระบบการบำบัดน้ำเสีย
เคยมีคำกล่าวไว้ว่า “วิธีแก้ไขปัญหามลพิษคือการเจือจาง” เมื่อน้ำเสียจำนวนเล็กน้อยถูกปล่อยลงในแหล่งน้ำที่ไหล กระบวนการตามธรรมชาติของการฟอกน้ำในลำธารก็จะเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม ชุมชน ที่มีประชากรหนาแน่น จะก่อให้เกิดน้ำเสียในปริมาณมาก ดังนั้นการเจือจางเพียงอย่างเดียวจึงไม่สามารถป้องกันมลพิษได้

การก่อสร้างโรงงานบำบัดน้ำเสียเริ่มขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 โดยหลักแล้วในสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกาแทนที่จะปล่อยน้ำเสียลงในแหล่งน้ำใกล้เคียงโดยตรง น้ำเสียจะถูกส่งผ่านกระบวนการทางกายภาพ ชีวภาพ และเคมีร่วมกันเพื่อกำจัดมลพิษบางส่วน  นอกจากนี้ เริ่มตั้งแต่ช่วงปี ค.ศ. 1900 ระบบรวบรวมน้ำเสียแบบใหม่ได้รับการออกแบบเพื่อแยกน้ำฝนออกจากน้ำเสียในครัวเรือน เพื่อไม่ให้ โรง บำบัดน้ำเสียทำงานหนักเกินไปในช่วงที่มีฝนตก

หลังจากกลางศตวรรษที่ 20  การควบคุมการกำจัดน้ำเสียที่ครอบคลุม  จำเป็นต้องมีการบำบัดในระดับที่สูงขึ้น ตัวอย่างเช่น การบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมล่วงหน้า โรงบำบัดน้ำเสีย กลายเป็นสิ่งจำเป็น ในความเป็นจริงเทคโนโลยี การบำบัดน้ำเสียได้ พัฒนาไปถึงจุดที่สามารถกำจัดมลพิษออกจากน้ำเสียได้เกือบทั้งหมด  แต่เทคโนโลยีดังกล่าวมีราคาสูง จึงมักไม่คุ้ม

 

แหล่งที่มาของมลพิษทางน้ำ
มลพิษทางน้ำอาจมาจากหลายแหล่ง  เช่น ไหลเข้าสู่แหล่งน้ำจากท่อหรือช่องทางเดียว เ ท่อระบายน้ำเสียหรือท่อระบายน้ำทิ้ง แหล่งมลพิษแบบกระจายคือบริเวณกว้างที่ไม่ถูกจำกัดซึ่งสารมลพิษจะไหลเข้าสู่แหล่งน้ำ ตัวอย่างเช่น น้ำผิวดินที่ไหลบ่าจากฟาร์มแหล่งมลพิษแบบกระจายซึ่งพัดพาของเสียจากสัตว์ ปุ๋ยยาฆ่าแมลงและตะกอนเข้าไปในลำธารใกล้เคียง การระบายน้ำฝนในเขตเมือง ซึ่งอาจพัดพาทราย และวัสดุที่มีกรวดอื่นๆ เศษปิโตรเลียมจากรถยนต์ และสารเคมีละลายน้ำแข็งบนถนน ก็ถือเป็นแหล่งมลพิษแบบกระจายเช่นกัน  จากแหล่งจุดเดียวควบคุมได้ง่ายกว่ามลพิษจากแหล่งกระจาย  การควบคุมดังกล่าวไม่สามารถทำได้สำหรับมลพิษจากแหล่งกระจาย ซึ่งเป็นสาเหตุของปัญหามลพิษทางน้ำโดยรวมเป็นส่วนใหญ่

 
ประเภททั่วไปของมลพิษทางน้ำ ได้แก่ สิ่งมีชีวิตที่ก่อโรค ของเสียที่ต้องใช้ออกซิเจน สารอาหารของพืชสารเคมีอินทรีย์สังเคราะห์ สารเคมีอนินทรีย์ ไมโครพลาสติก ตะกอน สารกัมมันตรังสี น้ำมันและความร้อน น้ำเสียเป็นแหล่งที่มาหลักของสามประเภทแรก ฟาร์มและโรงงานอุตสาหกรรมก็เป็นแหล่งที่มาของมลพิษบางชนิด) ถือเป็นมลพิษเนื่องจากส่งผลเสียต่อระดับออกซิเจนที่ละลายน้ำและสิ่งมีชีวิตในน้ำในแม่น้ำ

 

ประเภทของน้ำเสีย
น้ำเสียในครัวเรือน น้ำเสียจากอุตสาหกรรม และน้ำเสียจากภัยธรรมชาติ  น้ำเสียจากครัวเรือนจะนำน้ำที่ใช้แล้วจากบ้านเรือนและอพาร์ตเมนต์มาด้วย เรียกอีกอย่างว่า น้ำเสียจากสุขาภิบาล น้ำเสียจากอุตสาหกรรมคือน้ำที่ใช้แล้วจากกระบวนการผลิตหรือกระบวนการทางเคมี น้ำเสียจากพายุหรือน้ำฝน คือน้ำที่ไหลบ่าจากฝนที่เก็บรวบรวมไว้ในระบบท่อหรือช่องทางเปิด

น้ำเสียในครัวเรือนประกอบด้วย น้ำมากกว่า 99.9 เปอร์เซ็นต์  ส่วนที่เหลือซึ่งมีน้อยกว่า 0.1 เปอร์เซ็นต์ประกอบด้วยสิ่งเจือปนที่ละลายและแขวนลอยอยู่หลากหลายชนิด แม้ว่าจะมีสัดส่วนเพียงเล็กน้อยมากเมื่อเทียบกับน้ำเสียตามน้ำหนัก แต่ลักษณะของสิ่งเจือปนเหล่านี้และปริมาณน้ำเสียที่มากซึ่งถูกพัดพาไปทำให้การกำจัดน้ำเสียในครัวเรือนกลายเป็นปัญหาที่สำคัญ สิ่ งเจือปนหลักคือสารอินทรีย์ที่เน่าเปื่อยและสารอาหารจากพืช  น้ำเสียในครัวเรือนจะมีจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค น้ำเสียจากอุตสาหกรรมมักมีสารเคมีเฉพาะ ขึ้นอยู่กับลักษณะของกระบวนการอุตสาหกรรม น้ำเสียจากภัยธรรมชาติ จะพาเอาสารอินทรีย์ ของแข็งที่แขวนลอยและละลายอยู่ และสารอื่นๆ ที่ถูกพัดพามาขณะที่ไหลไปบนพื้นดิน

 
สารมลพิษหลัก
วัสดุอินทรีย์
ปริมาณของสารอินทรีย์ที่เน่าเปื่อยในน้ำเสียถูกระบุโดย ทางชีวเคมีหรือ BOD ยิ่งมีสารอินทรีย์ในน้ำเสียมากเท่าไร BOD ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ซึ่งเป็นปริมาณออกซิเจนที่จุลินทรีย์ต้องการเพื่อย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสีย ถือเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ ที่สำคัญที่สุด ในการออกแบบและการดำเนินการของโรงบำบัดน้ำเสีย น้ำเสียจากอุตสาหกรรมอาจมีระดับ BOD มากกว่าน้ำเสียในครัวเรือนหลายเท่า BOD ของน้ำเสียจากพายุฝนจะน่ากังวลเป็นพิเศษเมื่อผสมกับน้ำเสียในครัวเรือน

ออกซิเจนเป็นปัจจัยสำคัญต่อคุณภาพน้ำ  ออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำสูงขึ้น คุณภาพน้ำก็จะดีขึ้น เมื่อน้ำเสียไหลลงสู่ทะเลสาบหรือลำธาร สารอินทรีย์ก็จะสลายตัว ออกซิเจนจะถูกใช้ไปเมื่อจุลินทรีย์นำไปใช้ในกระบวนการเผาผลาญ ซึ่งจะทำให้ปริมาณออกซิเจนที่มีอยู่ในน้ำลดลงอย่างรวดเร็ว เมื่อระดับออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำลดลงต่ำเกินไป ปลาและสัตว์น้ำอื่นๆ ก็จะตายในไม่ช้า  หากระดับออกซิเจนลดลงเหลือศูนย์ น้ำก็จะเน่าเสีย การสลายตัวของสารอินทรีย์โดยไม่มีออกซิเจนจะทำให้เกิดกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับสภาวะเน่าเสีย

 
สารแขวนลอย
ลักษณะสำคัญอีกแบบหนึ่ง ของน้ำเสีย คือของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในน้ำ  ตะกอนที่เกิดขึ้นในโรงบำบัดน้ำเสียเกี่ยวข้องกับปริมาณของแข็งแขวนลอยทั้งหมดที่มีอยู่ในน้ำเสีย น้ำเสียจากอุตสาหกรรมและน้ำฝนอาจมีความเข้มข้นของของแข็งแขวนลอยสูงกว่าน้ำเสียในครัวเรือน ระดับที่โรงบำบัดน้ำเสียสามารถกำจัดของแข็งแขวนลอย รวมถึงค่า BOD ได้ จะกำหนดประสิทธิภาพของกระบวนการบำบัดน้ำเสีย

 
ธาตุอาหารพืช
น้ำเสียในครัวเรือนประกอบด้วย  สารประกอบ  ไนโตรเจนและฟอสฟอรัสซึ่ง เป็นธาตุอาหารพื้นฐานที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช ในทะเลสาบมีปริมาณไนโตรเจนและฟอสฟอรัสมากเกินไป ไนเตรตและฟอสเฟตสามารถทำให้สาหร่าย เติบโตอย่างรวดเร็ว การบานของสาหร่ายซึ่งมักเกิดจากการระบายน้ำเสีย เร่งการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติของทะเลสาบในกระบวนการที่เรียกว่ายูโทรฟิเคชั่น

 

จุลินทรีย์
น้ำเสียในครัวเรือนมีจุลินทรีย์หลายล้านตัวต่อแกลลอน ส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรียโคลิฟอร์มจากลำไส้ของมนุษย์และน้ำเสียในครัวเรือนก็มีแนวโน้มที่จะมีจุลินทรีย์อื่นๆ เช่นกัน โคลิฟอร์มใช้เป็นตัวบ่งชี้มลพิษ จากน้ำเสีย

ขอบคุณข้อมูล britannica