อุปกรณ์ฝึกอบรมด้านวิศวกรรมของเหลวในกระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบตะกอนเร่ง อุปกรณ์การศึกษา อุปกรณ์ฝึกอบรมวิชาชีพ

ZM9105 อุปกรณ์ฝึกอบรมด้านวิศวกรรมของเหลวในกระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบตะกอนเร่ง อุปกรณ์การศึกษา อุปกรณ์ฝึกอบรมวิชาชีพ
โรงงานต้นแบบระบบบำบัดน้ำเสียแบบตะกอนเร่ง (Activated Sludge) 1. ข้อมูลทั่วไป
โรงงานต้นแบบระบบตะกอนเร่งนี้ช่วยให้สามารถศึกษาและทำความเข้าใจกระบวนการบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีตะกอนเร่ง
กระบวนการบำบัดนี้ถือเป็นขั้นตอนกลางระหว่างการบำบัดทางกายภาพ
(เช่น การใช้ตะแกรงดักขยะ การกำจัดเศษวัสดุ และการตกตะกอนขั้นต้น)
กับขั้นตอนสุดท้ายคือการฆ่าเชื้อโรคและการเติมคลอรีนในสถานีบำบัดน้ำเสีย
วัตถุประสงค์คือเพื่อกำจัดสารอินทรีย์ปนเปื้อน
ที่หลงเหลืออยู่ในน้ำเสียภายหลังผ่านกระบวนการบำบัดทางกายภาพที่กล่าวมาข้างต้น
ปริมาณสารอินทรีย์จะถูกวัดในหน่วย BOD (ความต้องการออกซิเจนทางชีวภาพ) และกระบวนการนี้ยังช่วยลดค่า COD
(ความต้องการออกซิเจนทางเคมี) ได้บางส่วนอีกด้วย กระบวนการบำบัดเกิดขึ้นในถังปฏิกรณ์ซึ่งสารอินทรีย์จะถูกกำจัดโดยจุลินทรีย์
(เช่น แบคทีเรีย, โรติเฟอร์, วอร์ติเซลลา ฯลฯ) ที่เพาะเลี้ยงในสภาวะที่มีออกซิเจน (aerobic)
โดยการเป่าอากาศหรือบางครั้งอาจใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์ จุลินทรีย์เหล่านี้จะใช้สารปนเปื้อนเป็นอาหารสำหรับการเจริญเติบโตและการดำรงชีพ
มวลของจุลินทรีย์เหล่านี้มีลักษณะเป็นตะกอน (sludge) ซึ่งเป็นที่มาของชื่อ
กระบวนการนี้ หลังจากขั้นตอนการกำจัดมลพิษ จำเป็นต้องแยก
น้ำที่ใสแล้วออกจากตะกอน ซึ่งขั้นตอนนี้
ดำเนินการในถังตกตะกอน (หรือถังแยกตะกอน)
น้ำใสจะไหลต่อไปยังแหล่งรองรับน้ำหรือเข้าสู่กระบวนการฆ่าเชื้อโรค
ในขณะที่ตะกอนเร่งบางส่วนจะถูกหมุนเวียนกลับเข้าไปในถังเติมอากาศ (oxidation tank)
เพื่อรักษาเสถียรภาพของกระบวนการบำบัด
โรงงานต้นแบบนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้นักศึกษาได้เรียนรู้เกี่ยวกับปัญหาด้านพลศาสตร์ของไหลและคุณสมบัติทางเคมี-ฟิสิกส์
ที่เกิดขึ้นจริงในกระบวนการบำบัดแบบตะกอนเร่ง
ชุดอุปกรณ์นี้มีการติดตั้งเครื่องมือวัดครบครันและพร้อมสำหรับการทดสอบที่ช่วยให้เข้าใจประเด็นขั้นสูง
ซึ่งเกี่ยวข้องกับแนวคิดสมัยใหม่ของระบบบำบัดแบบตะกอนเร่ง เช่น:
1 ผลของการกวนผสมในถังปฏิกรณ์;
การประหยัดพลังงานและความน่าเชื่อถือของระบบหมุนเวียนตะกอนด้วยวิธี "air-lift" (การยกด้วยอากาศ);
ผลของความเข้มข้นของออกซิเจนในระหว่างการทำงานที่มีต่อการกำจัดสารอินทรีย์และการตกตะกอนของตะกอน

2. ส่วนประกอบ
ชุดทดลองนำร่อง (Pilot plant) ประกอบด้วย:
ชุดอุปกรณ์หลัก (รหัส 944500)
เครื่องวัดค่า BOD (Biological Oxygen Demand) แบบ 6 ตำแหน่ง (รหัส 994510); (อุปกรณ์เสริม)
ตู้ควบคุมอุณหภูมิ (Frigothermostat) สำหรับชุดทดสอบ BOD (รหัส 949104); (อุปกรณ์เสริม)
เครื่องทำความร้อนสำหรับวิเคราะห์ค่า COD (Thermo reactor) (รหัส 949103); (อุปกรณ์เสริม)
เครื่องอัดอากาศไฟฟ้าพร้อมถังพักลมขนาด 24 ลิตร (รหัส 971227); (อุปกรณ์เสริม) และระบบเก็บข้อมูลอัตโนมัติ SAD/IC130D ซึ่งประกอบด้วย:
3. รายละเอียดระบบจ่ายอากาศ
ประกอบด้วย:
วาล์วลดแรงดันเพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดัน;
ชุดควบคุมอัตราการไหล 2 ชุด: ชุดหนึ่งสำหรับถังออกซิเดชัน (oxidation tank) และอีกชุดหนึ่งสำหรับการหมุนเวียนตะกอน;
ชุดโซลินอยด์วาล์วสำหรับควบคุมการทำงาน;
อุปกรณ์กระจายอากาศ (air distributor/diffuser) ภายในถังปฏิกรณ์;
ระบบ "air-lift" สำหรับหมุนเวียนตะกอนจากถังตกตะกอน (settling tank) โดยระบบนี้สามารถรับอากาศจากเครื่องอัดอากาศหรือถังออกซิเจนก็ได้
ระบบของเหลว ประกอบด้วย:
ถังเตรียมสารป้อน (feed preparation tank) พร้อมใบกวน;
ปั๊มจ่ายของเหลวแบบควบคุมปริมาตร (volumetric feed pump) เพื่อศึกษาอิทธิพลของอัตราการเจือจาง D (Q/V);
ถังปฏิกรณ์ทรงกระบอกทำจากเพล็กซิกลาส (plexiglass) เพื่อให้เกิดการสัมผัสกันระหว่าง 3 สถานะ คือ ก๊าซ/ของเหลว/ของแข็ง;
ถังตกตะกอนทำจากเพล็กซิกลาสพร้อมระบบ "air-lift"
ระบบควบคุมและปรับค่าการทำงาน
ชุดทดลองนำร่องระบบตะกอนเร่ง (activated sludge) รุ่น IC130D มีคุณสมบัติดังนี้:
การควบคุมความเข้มข้นของออกซิเจนละลายน้ำ (DO) ในถังออกซิเดชัน โดยใช้เซ็นเซอร์ตรวจวัดและเครื่องแสดงผลค่าออกซิเจน;
ตัวควบคุม/อุปกรณ์สั่งการ (regulator/actuator) ที่ทำหน้าที่ปรับอัตราการไหลของอากาศที่ส่งเข้าสู่ถัง;
การควบคุมอุณหภูมิของของผสมที่ป้อนเข้าสู่ระบบ;
การควบคุมปริมาณตะกอนในถังออกซิเดชันผ่านระบบหมุนเวียนตะกอนที่ควบคุมด้วยตัวตั้งเวลา (timer);
แผงแสดงสถานะการทำงานแบบจำลองพร้อมไฟสัญญาณ (luminous mimic panel) เพื่อติดตามกระบวนการทำงานแบบเรียลไทม์
เครื่องมือวัด
ชุดทดลองนำร่องนี้มาพร้อมกับเครื่องมือสำหรับวัดค่าต่างๆ ดังต่อไปนี้: อัตราการไหลของอากาศที่ส่งไปยังถังออกซิเดชันและถังตกตะกอน;
อัตราการไหลและอุณหภูมิของน้ำเสียที่ป้อนเข้าสู่ระบบ;
ค่า pH ในถังปฏิกรณ์;
ปริมาณออกซิเจนละลายน้ำ (DO)
นอกจากนี้ ยังสามารถวัดปริมาณตะกอนที่หมุนเวียนกลับและปริมาณตะกอนที่ระบายทิ้ง (purged sludge) ได้ด้วยวิธีการง่ายๆ อุปกรณ์ที่มาพร้อมกับชุดทดลองมีดังนี้:
กรวยสำหรับวัดปริมาณร้อยละของตะกอน (sludge)
ชุดสารเคมีสำหรับสร้างสภาวะที่เหมาะสมต่อการเพาะเลี้ยงเชื้อแบคทีเรีย
เชื้อแบคทีเรียชนิดแห้งแช่เยือกแข็ง (lyophilized bacteria)
กระดาษทดสอบปริมาณไนเตรต
กระดาษทดสอบค่า pH
4. ขอบเขตการทดลอง
การหาประสิทธิภาพการบำบัดโดยแปรผันระยะเวลาที่ของไหลอยู่ในถังออกซิเดชัน (hydraulic retention time)
การหาประสิทธิภาพการบำบัดโดยแปรผันลักษณะการกวนผสม
การประเมินผลที่ระดับความเข้มข้นของออกซิเจนละลายน้ำ (DO) ต่างๆ
การหาลักษณะการตกตะกอนโดยแปรผันความเข้มข้นของออกซิเจนที่ใช้ในกระบวนการ
อิทธิพลของอายุตะกอน (sludge age)
อิทธิพลของค่า pH
ประสิทธิภาพการบำบัดตามอุณหภูมิ
อิทธิพลของถ่านกัมมันต์ (activated carbon) ต่อกระบวนการบำบัด
การทดสอบโดยใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์แทนอากาศปกติ
5. สาธารณูปโภคที่จำเป็น
ระบบไฟฟ้า: 220V - 50/60 Hz - 3 kW | ระบบอัดอากาศ: 800 ลิตร/ชั่วโมง - 6 บาร์
ระบบน้ำประปา: 200 ลิตร/ชั่วโมง - 2 บาร์
6. ขนาดและน้ำหนัก
ขนาด: รวมถังป้อนของไหล (feed tank) 2450 x 700 x 1700 (สูง) มม. | น้ำหนักสุทธิ: 270 กก.
ส่วนประกอบของชุดทดลอง (Pilot plant)
อ้างอิงตามรูปที่ 1 ชุดทดลองระบบบำบัดน้ำเสียแบบตะกอนเร่ง (activated sludge) รุ่น IC130D ประกอบด้วย:
1.- ถังป้อนของไหล (feed tank) ความจุ 150 ลิตร
2.- เครื่องกวนผสมความเร็วคงที่ - 100 รอบต่อนาที, 90 วัตต์
3.- อุปกรณ์ตรวจจับระดับของเหลวต่ำ (low level indicator)
4.- วาล์วตัดการป้อนของไหล
5.- วาล์วระบายของไหลที่ป้อนเข้า
6.- ตัวกรองของไหลที่ป้อนเข้า
7.- ปั๊มจ่ายสาร (metering pump) - ความสามารถในการจ่าย 0-20 ลิตร/ชั่วโมง
8.- อุปกรณ์ลดแรงกระแทก (damper) ขนาด 1.5 ลิตร
9.- วาล์วระบายอากาศ (breather valve)
10.- มิเตอร์วัดอัตราการไหลของของไหลที่ป้อนเข้า (ช่วงวัดสูงสุด 60 ลิตร/ชั่วโมง) 11.- วาล์วสั่งการทำงานของโฟลว์มิเตอร์ (flowmeter)
12.- วาล์วสำหรับล้างทำความสะอาดโฟลว์มิเตอร์
13.- วาล์วบายพาส (by-pass valve)
14.- ระบบล้างทำความสะอาดโฟลว์มิเตอร์
15.- วาล์วสั่งการทำงานของโฟลว์มิเตอร์
16.- อุปกรณ์แปลงสัญญาณอัตราการไหลของสารป้อน (*)
17.- อุปกรณ์แสดงผลรวมแบบดิจิทัล (*)
18.- เครื่องทำความร้อนสำหรับสารป้อน ขนาด 2000 วัตต์
19.- ถังปฏิกิริยาออกซิเดชัน - ความจุประมาณ 35 ลิตร
20.- เครื่องกวนแบบปรับความเร็วรอบได้ ขนาด 200 วัตต์
21.- อุปกรณ์วัดค่า pH
22.- วาล์วระบายของเหลวออกจากถังปฏิกรณ์
23.- อุปกรณ์แสดงผลและควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิทัล
24.- อุปกรณ์แสดงผลและควบคุมค่าออกซิเจนละลายน้ำแบบดิจิทัล
25.- โฟลว์มิเตอร์สำหรับระบบเติมออกซิเจน (ย่านวัดสูงสุด 500 ลิตร/ชั่วโมง)
26.- วาล์วควบคุมการเติมออกซิเจน
27.- วาล์วสำหรับระบบ "air-lift"
28.- โฟลว์มิเตอร์สำหรับระบบ "air-lift" (ย่านวัดสูงสุด 500 ลิตร/ชั่วโมง)
29.- ตัวตั้งเวลาแบบดิจิทัลสำหรับระบบ "air-lift"
30.- อุปกรณ์ลดความดันอากาศ/ออกซิเจน
31.- วาล์วระบายตะกอนที่หมดสภาพ (deactivated sludge)
32.- ตัวตั้งเวลาแบบดิจิทัลสำหรับการระบายตะกอนที่หมดสภาพ
33.- ระบบนำตะกอนกลับมาใช้ใหม่ด้วยหลักการ "air-lift"
34.- จุดระบายของเหลวออกจากถังปฏิกรณ์
35.- ถังตกตะกอน
36.- ถังรวบรวมตะกอนที่หมดสภาพ
37.- จุดระบายน้ำใส
38.- ส่วนประกอบสำหรับรุ่นที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์
39.- แผงควบคุมและตู้ควบคุมระบบไฟฟ้า