จากปัญหาของมลภาวะในแหล่งน้ำที่เพิ่มขึ้น จากการปล่อยของเสียชุมชน และโรงงานอุตสาหกรรม ทำให้รัฐบาลต้องออกกฎเกณฑ์มาตรฐานน้ำทิ้งที่ปล่อยออกสู่ภายนอก โดยทั่วไปมาตรฐานน้ำทิ้งกำหนดค่าบีโอดี โดยเฉลี่ยต้องไม่เกินกว่า 20 มิลลิกรัมต่อลิตร ด้วยเหตุดังกล่าวโรงงานอุตสาหกรรม และแหล่งนิคมอุตสาหกรรมหลายแห่งที่มีน้ำเสียที่มีค่าบีโอดีสูง ต้องสร้างระบบบำบัดน้ำเสีย เพื่อบำบัดน้ำเสียให้มีคุณภาพเพียงพอ ก่อนปล่อยออกสู่แหล่งน้ำภายนอก
จากการสำรวจระบบบำบัดน้ำเสียต่างๆ ที่ได้ก่อสร้างและดำเนินการมาแล้ว พบว่าระบบทำงานได้ไม่เต็มที่ และบางระบบไม่มีการใช้งาน อันเนื่องมาจากปัจจัยหลายประการ เป็นต้นว่า บุคลากรขาดความเข้าใจในการเดินระบบ หรือการออกแบบระบบที่ไม่ถูกต้อง ทำให้ประสิทธิภาพของระบบต่ำ นอกจากนี้ ระบบส่วนใหญ่ถูกออกแบบให้เป็นระบบใช้อากาศ ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าสูง ทำให้ผู้ประกอบการไม่ต้องการเดินระบบ ปัญหาต่างๆ เหล่านี้ ทำให้ประเทศ ประสบปัญหามลภาวะทางน้ำ รวมทั้งทำให้เกิดความไม่คุ้มค่าในการลงทุนสร้างระบบ
ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ ร่วมมือกับ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี จัดตั้งหน่วยปฏิบัติการวิจัยและพัฒนาวิศวกรรมชีวเคมีและโรงงานต้นแบบ ขึ้นมาตั้งแต่ พ.ศ. 2529 โดยนำความเชี่ยวชาญของวิศวกรในด้านการออกแบบและการเดินระบบ มาผนวกเข้ากับความสามารถของนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษากลไกการทำงานของจุลินทรีย์ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ในระบบ ทำให้มีความเข้าใจในกระบวนการย่อยสลายอย่างลึกซึ้ง จากผลการทำงานร่วมกัน ทำให้กลุ่มวิจัยการจัดการและใช้ประโยชน์จากของเสียอุตสาหกรรมเกษตร สามารถพัฒนาเทคโนโลยีการบำบัดของเสียโดย เทคโนโลยีตรึงฟิล์ม (จุลินทรีย์เกาะยึดกับตาข่ายไนล่อน ทำให้รักษาจุลินทรีย์ไว้ในระบบบำบัดได้นาน) และได้นำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในการก่อสร้างระบบบำบัดใหม่ ให้กับโรงงานแป้งมันสำปะหลังหลายแห่ง ระบบบำบัดดังกล่าว นอกจากบำบัดน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพแล้ว ยังให้พลังงานในรูปก๊าซชีวภาพกลับไปใช้ในโรงงานด้วย
ผลการวิจัยการปรับปรุงระบบบำบัดของเสีย
จากการที่กลุ่มวิจัยได้ทำการศึกษาและพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง จึงมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในเรื่องของระบบบำบัด รวมทั้งมีประสบการณ์ที่ยาวนานในการเดินระบบ นอกเหนือจากการให้บริการการออกแบบ และเดินระบบใหม่แล้ว กลุ่มผู้วิจัยยังได้ถ่ายทอดความรู้ต่างๆ ไปให้บุคลากรที่ดูแลระบบบำบัดที่มีอยู่เดิม รวมทั้งให้คำปรึกษาในการแก้ไขปัญหาของระบบที่มีการลงทุนไปแล้ว แต่ทำงานไม่ได้ ซึ่งจากการดำเนินงานที่ผ่านมา กลุ่มวิจัยได้ให้บริการถ่ายทอดเทคโนโลยี และให้คำปรึกษาในการปรับปรุงและแก้ไขระบบบำบัดน้ำเสียที่มีปัญหาให้กับโรงงานอุตสาหกรรมอาหารกว่า 20 โรงงาน ทำให้ระบบบำบัดเหล่านี้มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น ลดค่าใช้จ่ายในการบำบัด และในหลายกรณี ยังมีผลพลอยได้ในรูปของพลังงานด้วย ดังตัวอย่างต่อไปนี้
• การให้คำปรึกษาด้านระบบบำบัดน้ำเสียโรงงานผลิตผลไม้แช่อิ่มอบแห้ง โรงงานดังกล่าวมีปริมาณน้ำเสียวันละ 400-450 ลูกบาศก์เมตร น้ำเสียมีปริมาณสารอินทรีย์ในรูปของซีโอดี สูงถึง 12,000 มิลลิกรัมต่อลิตร และมีค่าซัลเฟต 850-1,000 มิลลิกรัมต่อลิตร ระบบบำบัดเดิมของโรงงานเป็นแบบบ่อเปิด 7 บ่อ จากระบบบำบัดเดิมที่เป็นบ่อเปิดและน้ำเสียมีซีโอดีและซัลเฟตสูง ทำให้โรงงานประสบกับปัญหากลิ่นอย่างมาก
เพื่อแก้ไขให้บ่อบำบัดเดิมที่มีอยู่ ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ กลุ่มนักวิจัยเสนอให้มีการปรับปรุงระบบบำบัด โดยการใส่แผ่นไนล่อน (ตัวกลาง) ลงไปในบ่อบำบัด เพื่อเพิ่มจำนวนจุลินทรีย์ รวมทั้งมีผ้าคลุมบ่อเพื่อเก็บก๊าซที่เกิดขึ้น เข้าเครื่องปั่นไฟเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า โดยมีค่าใช้จ่ายในการปรับปรุงระบบทั้งสิ้น 4 ล้านบาท (รวมค่าเครื่องปั่นไฟ) จากการปรับปรุงระบบ ทำให้ปริมาณซีโอดีลดลงจาก 12,000 มิลลิกรัมต่อลิตร เหลือ 3,000 มิลลิกรัมต่อลิตร (ประสิทธิภาพร้อยละ 75 %) ค่าพีเอชเพิ่มขึ้นจาก 4 เป็น 6.8 (จากกรดเป็นใกล้สภาพเป็นกลาง) ทั้งยังลดค่าสารเคมีที่เคยใช้ในระบบบำบัดน้ำเสียได้ถึงเดือนละ 300,000 บาท ประหยัดค่าไฟฟ้าเดือนละ 300,000 บาท ทั้งนี้คิดเป็นเงินที่ประหยัดได้มากกว่าปีละ 7.2 ล้านบาท
• การปรับปรุงประสิทธิภาพระบบบำบัดน้ำเสียโรงงานผลิตแป้งมันสำปะหลัง โรงงานผลิตแป้งมันสำปะหลังโรงงานนี้ มีระบบบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้อากาศ ขนาด 6,000 ลูกบาศก์เมตรอยู่แล้ว ระบบมีประสิทธิภาพในการกำจัดสารอินทรีย์ร้อยละ 80 แต่เมื่อเดินระบบไปนานขึ้น บริษัทพบว่า ปริมาณก๊าซชีวภาพลดน้อยลง และเสียเงินในการดูแลระบบเพิ่มขึ้น กลุ่มนักวิจัยจึงทำการศึกษาข้อมูลระบบบำบัดของโรงงาน เพื่อระบุสาเหตุของปัญหาและดำเนินการแก้ไขปรับปรุงระบบ พบว่าปัญหาที่เกิดขึ้น เกิดจากตะกอนจุลินทรีย์หลุดออกจากระบบมากเกินไป จึงมีการปรับปรุงระบบดักตะกอนจุลินทรีย์ รวมทั้งระบบการวนกลับตะกอนจุลินทรีย์ เพื่อรักษาจุลินทรีย์ให้อยู่ในระบบ จัดฝึกอบรมเจ้าหน้าที่ภายในโรงงาน ให้มีความรู้ความเข้าใจในระบบบำบัดน้ำเสีย ผลจากการปรับปรุงระบบและการฝึกอบรมบุคลากร ทำให้ลดการหลุดของตะกอนจุลินทรีย์ลงไปได้ถึงร้อยละ 40 ลดค่าใช้จ่ายในการใช้โซดาไฟเดือนละ 200,000 บาท และประสิทธิภาพการกำจัดซีโอดีเพิ่มขึ้น
• การปรับปรุงประสิทธิภาพระบบบำบัดน้ำเสียโรงงานผลิตเครื่องดื่ม เดิมบริษัทใช้ระบบบำบัดน้ำเสียแบบเติมอากาศ ซึ่งเสียค่าใช้จ่ายในการเติมอากาศให้กับระบบต่อปีสูง บริษัทจึงทดลองใช้ระบบบำบัดน้ำเสียแบบไร้อากาศ แต่ไม่ประสบความสำเร็จเท่าที่ควร เนื่องจากเกิดปัญหาเรื่องกลิ่นเหม็นรบกวนชุมชนข้างเคียง และประสิทธิภาพของระบบไม่ดีพอ กลุ่มนักวิจัยจึงฝึกอบรมให้พนักงานและปรับปรุงระบบบำบัดน้ำเสียแบบไร้อากาศให้ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ จากการดำเนินงานพบว่า ช่วยให้ระบบมีประสิทธิภาพการบำบัดสารอินทรีย์ได้ร้อยละ 80 ผลิตก๊าซชีวภาพได้ประมาณ 3,000 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน ลดปัญหาเรื่องกลิ่นเหม็นในระดับหนึ่ง และประหยัดค่าไฟในเบื้องต้นได้เดือนละไม่ต่ำกว่า 160,000 บาท
ขอขอบคุณข้อมูลจาก ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค)
