การพัฒนาถังกรองทรายร่วมกับการเติมอากาศของระบบการผลิตน้ำประปา

Abstract

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาการรวมกระบวนการเติมอากาศเข้ากับการกรองโดยตรง (Direct Filtration) โดยใช้น้ำดิบสังเคราะห์ที่มีความขุ่นประมาณ 50 เอ็นทียู เพื่อช่วยให้ชั้นกรองขยายตัว และช่วยให้เกิดการกรองได้ตลอดทั้งความหนาชั้นกรอง จากผลการทดลองพบว่าน้ำที่กรองผ่านถังกรองทรายแบบเติมอากาศมีคุณภาพได้มาตรฐานการผลิตน้ำประปา (ไม่เกิน 5 เอ็นทียู) โดยการเติมอากาศช่วยลดการสะสมของอนุภาคความขุ่นบริเวณผิวหน้าชั้นกรอง ทำให้มีระยะเวลาการทำงานยาวนานกว่าถังกรองทรายแบบกรองเร็ว (270 เปอร์เซ็นต์) แต่อัตราการกรองจะมีค่าลดลงเล็กน้อย (5 เปอร์เซ็นต์) นอกจากนี้การเติมอากาศยังง่ายต่อการล้างย้อนด้วยน้ำและอากาศพร้อมกันและทำให้เวลาในการล้างย้อนลดลงได้ โดยแนวทางการเติมอากาศที่เหมาะสมด้วยอุปกรณ์เติมอากาศรูปวงแหวนและแบบยืดหยุ่นที่ตำแหน่งด้านบนและตรงกลางของชั้นกรองที่อัตราการเติมอากาศ 0.2 ลิตรต่อนาที มีระยะเวลาการทำงาน 570 และ 390 นาที ตามลำดับ ทั้งนี้ จากการศึกษาทดลองการเติมอากาศแบบกะเพื่อประหยัดพลังงานด้วยอุปกรณ์เติมอากาศรูปวงแหวนที่ตำแหน่งด้านบนของชั้นกรองที่เวลาการเติมอากาศ 10 นาที อัตราการเติมอากาศ 0.75 ลิตรต่อนาที ทำให้ระยะเวลาการทำงานยาวนาน 720 นาที (มากกว่าถังกรองทรายแบบกรองเร็ว 4 เท่า) เมื่อเปรียบเทียบค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานผลิตน้ำประปาปริมาตร 5,000 ลูกบาศก์เมตร ระบบประปาต้องเสียค่าใช้จ่าย (โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้านสารเคมี) 1,630 บาทต่อวัน ในขณะที่ระบบผลิตน้ำประปาโดยถังกรองทรายแบบเติมอากาศแบบกะ จะมีค่าใช้จ่ายเพียง 337 บาทต่อวัน

The objective of this work is to study the process of direct filtration of 50 NTU synthetic water combined with aeration in order to prolong the operation time and filtration depth. The result has shown that the effluents obtained with the different types of aerated sand filter were passed the standard of water supply quality (Less than 5 NTU). The aeration can reduce the accumulation of particle on filter bed surface and the operation time were longer than conventional direct sand filter (270%) with slightly lower value of filter rate (5%). Moreover, the aeration can facilitate the backwash process with water and air: backwash time can be thus reduced. For the suitable operating conditions, the using of ring-type rigid and the flexible aerator at the top and middle position with 0.2 LPM of air flow rate can provide 570 and 390 minutes operation time, respectively. Due to the issue of aeration energy cutback, the batch aeration experiment was studied. The ring-type rigid aerator at top position with 0.75 LPM air flow rate and 10 minutes aeration time was chosen and provided 720 minutes operation time, which longer than the conventional filter about 4 times: more energy saving due to the short-period aeration time can be obtained. Finally, the daily operation cost of the aerated direct filtration system (337 Baht) are significant lower than that of the conventional one (1,630 Baht) for producing 5,000 m3 of water.

KEYWORDS
Aerated Sand Filter, Classical Sand Filter, Piezometer, Air Backwash