Activated Carbon Filtration System

ระบบกรองคาร์บอน (Activated Carbon Filter)

1) วัตถุประสงค์ของระบบกรองคาร์บอน

ระบบกรองคาร์บอน (Activated Carbon Filter) ใช้หลักการ การดูดซับทางกายภาพและเคมี (Adsorption process) เพื่อกำจัดสารอินทรีย์ (Organic compounds), คลอรีน, สี, กลิ่น, และสารตกค้างจากสารเคมีในน้ำ

โดยทั่วไป Activated Carbon Filter จะติดตั้ง ถัดจาก Sand Filter เพื่อขจัดสารที่ไม่ถูกกำจัดด้วยการกรองเชิงกล เช่น คลอรีน สารอินทรีย์ระเหย (VOC) และสารอินทรีย์ที่ก่อให้เกิดกลิ่นไม่พึงประสงค์

2) หลักการทำงาน

Activated Carbon มีโครงสร้างรูพรุน (microporous structure) ที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูง (500–1200 m²/g)
กลไกการกำจัดสารปนเปื้อนในน้ำเกิดจาก

1. Physical adsorption – โมเลกุลอินทรีย์เกาะบนผิวคาร์บอนโดยแรง Van der Waals

2. Chemical adsorption – การเกิดพันธะทางเคมีกับ functional group บนผิวคาร์บอน

3. Catalytic reaction – คาร์บอนทำหน้าที่เป็นตัวเร่ง (Catalyst) สำหรับปฏิกิริยา เช่น

    

   Cl₂ + H₂O → HCl + HClO HClO + C → CO₂ + HCl

   ทำให้คลอรีนถูกกำจัดเป็น Cl⁻ ที่ไม่เป็นอันตราย

3) ประเภทของ Activated Carbon

ในงานอุตสาหกรรมระบบน้ำ แนะนำให้ใช้ GAC ที่ได้มาตรฐาน International Food Grade เพราะมีระบบตรวจสอบคุณภาพระดับสากล

4) คุณสมบัติทางเทคนิคของสารกรองคาร์บอน

5) การออกแบบระบบกรองคาร์บอน

5.1 การคำนวณขนาดถังกรอง

โดย

• A = พื้นที่หน้าตัด (m²)

• Q = อัตราการไหล (m³/h)

• V = ความเร็วการกรอง (m/h)

5.2 ตัวอย่าง

Flow = 15 m³/h
V = 10 m/h

ความลึกคาร์บอน: 1.0 m
Backwash flow rate: 1.5 × 25 = 37.5 m³/h

6) การติดตั้งและลำดับการกรอง

ลำดับทั่วไปในระบบผลิตน้ำ

หน้าที่ของ Activated Carbon คือกำจัด คลอรีนและสารอินทรีย์ตกค้าง ก่อนเข้าสู่ RO หรือเรซินแลกเปลี่ยนไอออน (DI resin) เพื่อป้องกันการเสื่อมของเมมเบรนและเรซิน

7) การล้างย้อนและบำรุงรักษา

Backwash Operation:

• ความเร็ว: 20–30 m/h

• ระยะเวลา: 10–15 นาที

• Expansion: 40–50%

• ควรล้างทุก 24 ชม. หรือเมื่อ ΔP > 0.8 bar

การบำรุงรักษา:

• ตรวจกลิ่นและสีของน้ำออกอย่างน้อยทุกสัปดาห์

• เปลี่ยนคาร์บอนเมื่อ:

  • ค่าคลอรีนตกค้าง (Residual Cl₂) หลังกรอง > 0.1 mg/L

  • สี/กลิ่นน้ำออกไม่ลดลง

  • อายุคาร์บอน > 12–24 เดือน

• ห้ามปล่อยให้คาร์บอนแห้ง (จะเกิดการแตกร้าวและลดพื้นที่ผิว)

8) การทดสอบประสิทธิภาพ

9) ปัญหาที่พบบ่อย

10) ตัวอย่างการใช้งานในโรงงาน

• ระบบผลิตน้ำสำหรับ RO / EDI / DI

• ระบบน้ำดื่มและน้ำกระบวนการ (Process Water)

• ระบบรีไซเคิลน้ำ Cooling tower / Boiler make-up

• โรงงานอุตสาหกรรมอาหาร, เครื่องดื่ม, เคมี และอิเล็กทรอนิกส์

11) ข้อดีและข้อจำกัด

12) สรุป

• Activated Carbon Filter เป็นหน่วยกรองสำคัญที่ช่วยปรับคุณภาพน้ำให้เหมาะสมกับระบบกรองละเอียด (RO/DI)

• ช่วยกำจัดคลอรีน, สี, กลิ่น, และสารอินทรีย์ก่อนเข้าสู่หน่วยกรองต่อไป

• ต้องควบคุมอัตราการกรอง 8–12 m/h และ Backwash 25–30 m/h เพื่อยืดอายุสารกรอง

• ควรเปลี่ยนคาร์บอนใหม่ทุก 1–2 ปี หรือเมื่อประสิทธิภาพลดลง