1. แนวคิดของ COD และ BOD
ก่อนอื่น เพื่อให้เข้าใจถึงผลการกำจัดถ่านกัมมันต์ที่มีต่อ COD ได้ดีขึ้น เราจำเป็นต้องเข้าใจความหมายของ COD และ BOD ซึ่งเป็นตัวชี้วัดการตรวจสอบคุณภาพน้ำสองประการให้ชัดเจน ทั้ง COD และ BOD เป็นตัวบ่งชี้ในการวัดระดับมลพิษอินทรีย์ในน้ำ และสะท้อนถึงความสามารถของน้ำในการใช้ออกซิเจนภายใต้สภาวะบางประการ
COD (ความต้องการออกซิเจนทางเคมี): ระบุปริมาณออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับอินทรียวัตถุที่สามารถออกซิไดซ์ได้ทั้งหมดในน้ำภายใต้การกระทำของสารออกซิแดนท์อย่างแรง กล่าวโดยสรุป COD สะท้อนถึงปริมาณสารมลพิษอินทรีย์ทั้งหมดในน้ำ ยิ่งค่า COD สูง มลพิษอินทรีย์ก็มีมากขึ้นในน้ำและคุณภาพน้ำก็จะยิ่งแย่ลง
BOD (ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี): ระบุปริมาณออกซิเจนที่จำเป็นสำหรับการย่อยสลายอินทรียวัตถุในน้ำโดยจุลินทรีย์ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและเวลาที่แน่นอน BOD สะท้อนถึงปริมาณอินทรียวัตถุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพในน้ำเป็นหลัก ซึ่งโดยปกติจะต่ำกว่าค่า COD
แม้ว่าทั้ง COD และ BOD จะสามารถสะท้อนถึงระดับมลพิษทางน้ำได้ แต่ COD ก็มีความครอบคลุมมากกว่า เนื่องจากมีอินทรียวัตถุที่สามารถออกซิไดซ์ได้ทั้งหมด ไม่ว่าจะย่อยสลายได้ง่ายหรือย่อยสลายยาก ดังนั้นการลดค่าซีโอดีจึงเป็นเป้าหมายสำคัญในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย
2. ผลการกำจัดถ่านกัมมันต์ต่อ COD
ถ่านกัมมันต์เป็นวัสดุคาร์บอนที่มีรูพรุนซึ่งมีความสามารถในการดูดซับสูงเป็นพิเศษ สามารถกำจัดสารอินทรีย์และอนินทรีย์ในน้ำได้โดยการดูดซับทางกายภาพ การดูดซับสารเคมี และวิธีอื่น ๆ ดังนั้นถ่านกัมมันต์จึงมักใช้เพื่อลด COD ในการบำบัดน้ำเสีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องจัดการกับอินทรียวัตถุที่ย่อยสลายยาก ผลกระทบของถ่านกัมมันต์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง
กลไกการดูดซับของถ่านกัมมันต์: หลักการขจัดการปนเปื้อนของถ่านกัมมันต์ส่วนใหญ่คือการดูดซับอินทรียวัตถุในน้ำผ่านไมโครพอร์และเมโซพอร์จำนวนมากบนพื้นผิว เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงระหว่างอินทรียวัตถุและถ่านกัมมันต์ สารอินทรีย์เหล่านี้จะถูกดูดซับไปที่พื้นผิวหรือรูพรุนของถ่านกัมมันต์ ซึ่งจะช่วยลดค่า COD ในน้ำ
ปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการกำจัด COD: ประสิทธิภาพการกำจัดถ่านกัมมันต์สำหรับ COD ได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย ซึ่งส่วนใหญ่ได้แก่:
ประเภทของถ่านกัมมันต์: ถ่านกัมมันต์ที่มีรูปร่างแตกต่างกัน (เช่น ถ่านกัมมันต์แบบเรียงเป็นแนว ถ่านกัมมันต์แบบเม็ด ถ่านกัมมันต์แบบผง) มีการกระจายขนาดรูพรุนและคุณสมบัติการดูดซับที่แตกต่างกัน ดังนั้นผลการกำจัด COD ของมันจึงแตกต่างกัน โดยถ่านกัมมันต์แบบผงมีคุณสมบัติ อัตราการกำจัดที่ดีที่สุด
เวลาในการดูดซับ: การดูดซับของถ่านกัมมันต์เป็นกระบวนการแบบไดนามิก โดยปกติแล้ว เมื่อขยายเวลาการดูดซับออกไป ผลการกำจัดจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น แต่หลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่ง ก็มีแนวโน้มที่จะอิ่มตัวและไม่สามารถกำจัด COD ได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกต่อไป
ค่าพีเอช: ค่า pH ของน้ำมีอิทธิพลสำคัญต่อผลการดูดซับของถ่านกัมมันต์ โดยทั่วไป ผลการดูดซับของถ่านกัมมันต์จะดีกว่าในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดอ่อนถึงเป็นกลาง
อุณหภูมิปฏิกิริยา: การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิมักจะเพิ่มอัตราการดูดซับของถ่านกัมมันต์ แต่อุณหภูมิที่สูงเกินไปอาจทำลายโครงสร้างของถ่านกัมมันต์และลดความสามารถในการดูดซับ
ปริมาณถ่านกัมมันต์: ปริมาณถ่านกัมมันต์จะกำหนดผลโดยตรงในการกำจัด COD ในกรณีที่มีค่า COD สูง จะต้องเพิ่มปริมาณถ่านกัมมันต์เพื่อปรับปรุงอัตราการกำจัด
เวลาในการกวน: การกวนช่วยให้สารมลพิษในน้ำสัมผัสกับถ่านกัมมันต์ได้เต็มที่ จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับ
3. การบังคับใช้ถ่านกัมมันต์ในระดับ COD ที่แตกต่างกัน
แม้ว่าถ่านกัมมันต์จะสามารถลด COD ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ขอบเขตการใช้งานก็ไม่จำกัด ในความเป็นจริง ผลการกำจัดถ่านกัมมันต์ต่อซีโอดีมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความเข้มข้นของซีโอดีในน้ำ เมื่อบำบัดน้ำเสียที่มีค่า COD สูง การใช้ถ่านกัมมันต์เพียงอย่างเดียวอาจส่งผลให้เกิดค่าใช้จ่ายมากเกินไป ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาถึงระดับ COD เฉพาะเมื่อเลือกใช้ถ่านกัมมันต์
เมื่อค่า COD ต่ำ (50-500 มก./ลิตร): สำหรับสิ่งปฏิกูลที่มีค่า COD ต่ำ ถ่านกัมมันต์เป็นวิธีการบำบัดที่เหมาะสมกว่า ในเวลานี้อินทรียวัตถุในน้ำมีความยากในการย่อยสลายในระดับหนึ่ง และจะไม่ทำให้การใช้ถ่านกัมมันต์มีราคาแพงเกินไป ดังนั้นการใช้ถ่านกัมมันต์ในกรณีนี้สามารถลด COD ได้อย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่ยังคงต้นทุนการรักษาที่ค่อนข้างประหยัด
When the COD value is high (>500 มก./ลิตร): เมื่อค่า COD ในน้ำสูง ผลกระทบของการกำจัด COD ด้วยถ่านกัมมันต์เพียงอย่างเดียวจะลดลงอย่างมาก ในเวลานี้ ความสามารถในการดูดซับของถ่านกัมมันต์จะค่อยๆ เข้าใกล้ความอิ่มตัว และต้นทุนการบำบัดก็จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน ดังนั้น สำหรับน้ำเสียที่มีค่า COD มากกว่า 500 มก./ลิตร โดยปกติจำเป็นต้องใช้ถ่านกัมมันต์ร่วมกับวิธีการบำบัดอื่น ๆ (เช่น การบำบัดด้วยออกซิเดชัน การกรองเมมเบรน การบำบัดทางชีวภาพ ฯลฯ) เพื่อปรับปรุงผลการบำบัดโดยรวมและ ลดต้นทุน
4. เวลาที่ดีที่สุดในการใช้ถ่านกัมมันต์ในการกำจัดซีโอดี
ตามลักษณะการย่อยสลายของอินทรียวัตถุในน้ำ ถ่านกัมมันต์หลายลูกบาศก์เมตรมักจะถูกนำมาใช้ในส่วนท้ายของการบำบัดน้ำเสีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการบำบัดระยะหลัง เพื่อกำจัดอินทรียวัตถุที่ย่อยสลายยากในน้ำออกไปอีก ต่อไปนี้เป็นประเด็นสำคัญหลายประการสำหรับการใช้ถ่านกัมมันต์ในการบำบัดน้ำเสีย:
ขั้นตอนการปรับสภาพ: เมื่อค่า COD สูง มักจะจำเป็นต้องใช้วิธีการทางกายภาพและเคมีก่อน (เช่น การแข็งตัว การตกตะกอน การกรองเมมเบรน ฯลฯ) สำหรับการปรับสภาพล่วงหน้าเพื่อลดความเข้มข้นของ COD และลดภาระของถ่านกัมมันต์ที่ตามมา
ขั้นตอนหลังการบำบัด: เมื่ออินทรียวัตถุที่ย่อยสลายได้ง่ายในน้ำถูกย่อยสลายทางชีวภาพหรือกำจัดออกโดยวิธีอื่น สามารถใช้ถ่านกัมมันต์เพื่อกำจัดอินทรียวัตถุที่ย่อยสลายยากเพิ่มเติม เพิ่มคุณภาพน้ำ และลดค่า COD ให้อยู่ในขอบเขตที่เหมาะสม
ขั้นตอนการบำบัดแบบลึก: ในบางอุตสาหกรรมหรือภูมิภาคที่ต้องปฏิบัติตามมาตรฐานการปล่อย COD ที่ต่ำมาก ถ่านกัมมันต์สามารถใช้เป็นส่วนหนึ่งของการบำบัดแบบลึกเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพน้ำที่ปล่อยออกมาเป็นไปตามข้อกำหนดการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวด
5. ข้อแนะนำในการใช้ถ่านกัมมันต์ในการกำจัดซีโอดี
ลักษณะการดูดซับของถ่านกัมมันต์ทำให้มีบทบาทสำคัญในการบำบัดน้ำเสีย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการบำบัดอินทรียวัตถุที่ย่อยสลายยาก อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าจะเลือกถ่านกัมมันต์หรือไม่และเมื่อใดควรใช้ถ่านกัมมันต์ จำเป็นต้องตัดสินใจอย่างสมเหตุสมผลโดยพิจารณาจากความเข้มข้นของ COD ในแหล่งน้ำ สำหรับสิ่งปฏิกูลที่มีค่า COD เท่ากับ 50-500 มก./ลิตร ถ่านกัมมันต์จะมีประสิทธิภาพมากกว่าในฐานะวิธีการบำบัดส่วนหลัง แต่ในกรณีที่มีค่า COD สูงมาก ผลการบำบัดของการอาศัยถ่านกัมมันต์เพียงอย่างเดียวนั้นมีจำกัด และควรใช้ร่วมกับวิธีการรักษาอื่นๆ
ดังนั้นเมื่อใช้ถ่านกัมมันต์ ควรพิจารณาความเข้มข้นของ COD ประเภทของถ่านกัมมันต์ สภาพแวดล้อมการใช้งาน และเงื่อนไขกระบวนการอื่นๆ อย่างครอบคลุมเพื่อให้เกิดความคุ้มค่าสูงสุด
