Air diffuser
ในระบบบำบัดน้ำเสียแบบชีวภาพ (Biological Wastewater Treatment) กระบวนการเติมอากาศ (Aeration) เป็นหัวใจสำคัญเพื่อส่งออกซิเจนละลายน้ำ (Dissolved Oxygen, DO) ให้จุลินทรีย์ย่อยสลายสารอินทรีย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อุปกรณ์หลักที่ใช้คือ Air Diffuser หรือ หัวพ่นอากาศ ซึ่งมีหลายชนิด เช่น Disc Diffuser, Tube Diffuser และ Coarse Bubble Diffuser แต่ละชนิดมีคุณสมบัติแตกต่างกันทั้งด้านประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจน (Oxygen Transfer Efficiency – OTE), ความสามารถในการกวนผสม (Mixing), และการบำรุงรักษา
หลักการทำงานของ Air Diffuser Air Diffuser ทำหน้าที่กระจายอากาศจาก Blower ให้กลายเป็นฟองอากาศที่เคลื่อนตัวขึ้นสู่ผิวน้ำ Fine Bubble (Disc, Tube): ฟองอากาศเล็ก (1–4 มม.) → มีพื้นที่ผิวสัมผัสน้ำมาก → OTE สูง เหมาะกับถัง Aeration ที่ต้องการรักษา DO Coarse Bubble: ฟองอากาศใหญ่ (2–10 มม.) → OTE ต่ำ แต่ให้แรงกวนสูง เหมาะกับถัง Equalization หรือ Sludge Holding ที่ต้องการ Mixing มากกว่าการละลายออกซิเจน
Aeration tank after improving the fine bubble diffuser system
ประเภทของ Air Diffuser
Disc Air Diffuser
Disc Air Diffuser
ลักษณะ: เป็นแผ่นวงกลม (ขนาดทั่วไป 7–12 นิ้ว)
วัสดุเมมเบรน: EPDM, Silicone หรือ PTFE
Tube Air Diffuser
Tube Air Diffuser
ลักษณะ: ทรงกระบอกยาว (ยาว 300–1000 มม.)
วัสดุเมมเบรน: EPDM หรือ Silicone
Coarse Bubble Diffuser
Coarse Bubble Diffuser
หัวจ่ายอากาศฟองหยาบ (Bubble ขนาด 2–10 มม.)
วัสดุ ABS, EPDM, PVC หรือ Stainless Steel
EPDM rubber for Tube or Disc Air Diffuser
EPDM for Tube or Disc Air Diffuser
เมื่อแผ่น EPDM เสื่อมสภาพ แต่ท่อแกนกลาง หรือ ตัว Disc ยังคงสภาพดีอยู่ วิศวกรสามารถเลือกเปลี่ยนเฉพาะวัสดุ EPDM
บริษัท มี EPDM ทั้งขนาดมาตรฐาน และ Custom made
ปัจจัยในการเลือกใช้งาน
รูปแบบถังบำบัด
ถัง Aeration Tank → Fine Bubble (Disc/Tubular)
ถัง Equalization หรือ Sludge Holding → Coarse Bubble
คุณภาพน้ำเสีย
น้ำเสียใส / TSS ต่ำ → Fine Bubble มีประสิทธิภาพ
น้ำเสียที่มีตะกอนหนา, ไขมันสูง → Coarse Bubble ป้องกันการอุดตัน
การบำรุงรักษา
Fine Bubble → ให้ OTE สูงแต่เสี่ยงต่อการอุดตัน ต้องมีการล้างหรือเปลี่ยนเมมเบรน
Coarse Bubble → โครงสร้างเรียบง่าย แทบไม่อุดตัน บำรุงรักษาง่าย
พลังงานและต้นทุน
Fine Bubble → ประหยัดพลังงานต่อกิโลออกซิเจนที่ละลายได้ (สูงสุด)
Coarse Bubble → ใช้พลังงานมากกว่าเมื่อเป้าหมายคือการเพิ่ม DO แต่เหมาะถ้าต้องการ Mixing
ข้อดีทางวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
Disc Diffuser (Fine Bubble):
ประสิทธิภาพการละลายออกซิเจนสูงสุด
เหมาะสำหรับ Aeration Tank ขนาดใหญ่
Tube Diffuser (Fine Bubble):
กระจายอากาศเป็นแนวยาว ติดตั้งง่าย
เหมาะสำหรับถังทรงยาวหรือถังแคบ
Coarse Bubble Diffuser:
ให้แรงกวนและ Mixing สูง → ป้องกันการตกตะกอนของ Sludge
เหมาะกับ Equalization Tank, Sludge Tank และน้ำเสียที่มีของแข็งหรือไขมันมาก
บำรุงรักษาง่ายและทนทาน
Flow Chart การเลือก Air Diffuser
│
▼
ต้องการใช้งานในถังประเภทใด?
│
├──► ถัง Aeration (บำบัดชีวภาพ → รักษา DO)
│ │
│ ├── พื้นที่ถังใหญ่ ต้องการ OTE สูง
│ │ └── เลือก Disc Diffuser (Fine Bubble)
│ │
│ └── ถังทรงแคบ/ยาว ต้องการติดตั้งง่าย
│ └── เลือก Tube Diffuser (Fine Bubble)
│
├──► ถัง Equalization (EQ Tank → กักเก็บ/ปรับสมดุลน้ำเสีย)
│ └── ต้องการแรงกวน ป้องกันการตกตะกอน
│ └── เลือก Coarse Bubble Diffuser
│
└──► ถัง Sludge Holding / Digester
└── น้ำเสียมีตะกอนเข้มข้น ไขมันสูง
└── เลือก Coarse Bubble Diffuser
ตารางเปรียบเทียบ Disc Air Diffuser, Tube Air Diffuser และ Coarse Bubble Diffuser
คุณสมบัติ | Disc Diffuser (Fine Bubble) | Tube Diffuser (Fine Bubble) | Coarse Bubble Diffuser |
|---|---|---|---|
ขนาดฟองอากาศ | เล็กมาก (1–3 มม.) | เล็ก–ปานกลาง (1–4 มม.) | ใหญ่ (2–10 มม.) |
OTE (kg O₂/kWh) | 6–7 (สูงสุด) | 5–6 (สูง) | 1.5–2.5 (ต่ำ) |
Mixing / Agitation | ปานกลาง | ปานกลาง | สูง |
โอกาสอุดตัน | ปานกลาง (Scaling/Fouling) | ต่ำกว่า Disc | ต่ำมาก |
การบำรุงรักษา | ถอดยากกว่า, ใช้เวลา | ง่ายกว่า Disc | ง่ายที่สุด |
ต้นทุน CapEx | สูงปานกลาง | ปานกลาง | ต่ำ |
เหมาะสำหรับ | Aeration Tank ขนาดใหญ่ ต้องการ OTE สูง | ถังยาว/ถังแคบ ต้องการติดตั้งง่าย | Equalization Tank, Sludge Tank, Wastewater ที่มีตะกอนหนา/ไขมันสูง |
การออกแบบระบบถอดล้าง Air Diffuser: ปัจจัยสำคัญในการบำรุงรักษาระบบบำบัดน้ำเสีย
ความสำคัญของการออกแบบเพื่อการบำรุงรักษา
Air Diffuser (Disc, Tube หรือ Coarse Bubble) เมื่อใช้งานไปนาน ๆ จะมีโอกาสเกิดการอุดตันจาก
ตะกอน (Sludge)
คราบไขมัน (Grease)
การเกิดตะกรัน (Scaling)
หาก ไม่สามารถถอดออกมาล้างหรือเปลี่ยนได้ง่าย จะต้อง ระบายน้ำในถังออก (Empty Tank) เพื่อทำการซ่อมบำรุง → ซึ่งนำไปสู่ Downtime ของระบบ และ ค่าใช้จ่ายสูง
ดังนั้น การออกแบบระบบ Diffuser ที่ ถอดได้โดยไม่ต้องระบายน้ำออกทั้งหมด (Quick Removal System) จึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง
แนวทางการออกแบบระบบถอดล้าง
Quick Release Piping System
ใช้ข้อต่อ (Coupling) แบบ Quick-Connect หรือ Flange ที่สามารถปลดได้จากด้านบนบ่อ
ออกแบบให้สามารถดึงท่อ Diffuser ขึ้นมาบำรุงรักษาโดยไม่ต้อง Empty Tank
Drop Pipe with Guide Rail
ติดตั้ง Diffuser บนท่อหลัก (Drop Pipe) ที่เชื่อมกับระบบรางนำ (Guide Rail)
ทำให้สามารถยก–ลดท่อพร้อม Diffuser ได้จากด้านบนบ่อ
คล้ายกับระบบ Submersible Pump Guide Rail
Modular Manifold Design
แบ่ง Diffuser เป็น “โมดูลย่อย” ที่ต่อกับ Header Pipe ผ่าน Valve
สามารถปิด Valve เฉพาะ Section และถอดโมดูลนั้นขึ้นมาซ่อมได้ โดยไม่กระทบระบบทั้งหมด
ใช้ Coarse Bubble ร่วมในบางจุด
บริเวณที่มีโอกาสอุดตันง่าย → ใช้ Coarse Bubble Diffuser ที่แทบไม่อุดตัน
ลดภาระงานซ่อมบำรุง
ปัจจัยด้านวิศวกรรมที่ต้องคำนึงถึง
ความลึกของถังหรือบ่อ (Tank Depth): ถังลึก > 5 ม. ต้องออกแบบระบบรอกหรือรางนำเพื่อลดภาระงานซ่อม
ตำแหน่ง Manhole: ต้องมีจุดเข้าถึง (Access Hatch) ที่สะดวกและปลอดภัย
การระบายลม (Air Isolation Valve): ต้องติดตั้ง Valve แยกแต่ละ Section เพื่อหยุดลมเฉพาะจุด
ความปลอดภัย (Safety): การทำงานในที่อับอากาศ (Confined Space) ต้องมีแผนการเข้าถึงที่ปลอดภัย
การเลือก Disc Air Diffuser, Tube Air Diffuser หรือ Coarse Bubble Diffuser มีผลต่อประสิทธิภาพการบำบัดน้ำเสียก็จริง แต่สิ่งที่มักสร้างปัญหามากกว่าในระยะยาวคือ การบำรุงรักษาและการถอดล้าง
ถ้าออกแบบให้ ถอดง่าย ซ่อมเร็ว → ลด Downtime ของระบบได้อย่างมาก
ถ้าออกแบบไม่เผื่อไว้ → ต้อง Empty Tank ทุกครั้ง → สิ้นเปลืองพลังงาน เวลา และค่าใช้จ่าย
ดังนั้น วิศวกรผู้ออกแบบระบบควรให้ความสำคัญกับ การออกแบบโครงสร้างและระบบท่อ สำหรับการถอดล้างตั้งแต่แรก มากกว่ามาแก้ปัญหาเมื่อระบบใช้งานไปแล้ว
