Clarifier System ระบบตกตะกอน

Clarifier หรือ Sedimentation

การตกตะกอนเป็นวิธีการแยกตะกอนแขวนลอยออกจากน้ำเสีย โดยอาศัยการจมตัวลงของตะกอนแขวนลอยที่มีค่าความถ่วงจำเพาะ(Specific Gravity : S.G.)ของตะกอนสูงกว่าน้ำ ในระบบบำบัดน้ำเสียมักมีถังตกตะกอน 2 ชนิด คือ ถังตกตะกอนที่ทำหน้าที่แยกตะกอนต่างๆ ออกจากน้ำเสียก่อนที่จะไหลลงถังบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีชีวภาพ นิยมเรียกว่า ถังตกตะกอนแรก (Primary Sedimentation Tank) และ ถังตกตะกอนอีกชนิด คือ ถังตกตะกอนที่ใช้แยกตะกอนชีวภาพ หรือ ตะกอนเคมีออกจากน้ำเพื่อให้ได้น้ำใสสะอาด นิยมเรียกว่า ถังตกตะกอนที่สอง (Secondary Sedimentation Tank)

ปัจจัยที่ควรพิจารณาในการออกแบบเลือกใช้ถังตกตะกอน มีดังนี้

1. อัตราการไหลเข้าของน้ำเสีย

2. อุณหภูมิและความดันของบรรยากาศรอบบริเวณที่ตั้ง

3. ปริมาณและลักษณะของตะกอนในน้ำเสีย

4. ลักษณะน้ำเสีย

5. พื้นที่ผิวบนของถังตกตะกอน

6. ความลึกของถังตกตะกอน

7. คุณภาพน้ำที่ไหลล้นออกจากถัง

8. กระบวนการบำบัดน้ำเสีย

9. ราคาค่าก่อสร้าง

ถังตกตะกอนสามารถแบ่งออกได้เป็นประเภทต่างๆ ดังนี้

1. ถังสี่เหลี่ยมผืนผ้า

2. ถังสี่เหลี่ยมจัตุรัส

3. ถังทรงกลม

4. ถังที่มีแผ่นเอียงติดตั้ง

ถังสี่เหลี่ยมผืนผ้า

มักจะมีพื้นลาดเอียงไปด้านใดด้านหนึ่ง เพื่อให้เครื่องกรวดตะกอนที่ก้นถังทำหน้าที่กวาดตะกอนลงมาที่หลุม หรือบางแบบวิศวกรจะออกแบบให้มีพื้นก้นถังเป็นแบบหลุมๆ ตลอดทั่วทั้งถัง ทำให้ไม่ต้องใช้เครื่องกวาดตะกอน เพราะตะกอนจะตกลงมาทุกๆ หลุมกระจ่ายไปทั่วพื้นก้นถัง ทำให้การสูบตะกอนเป็นได้ง่าย โดยทั่วไป ขนาดความยาว : ความกว้าง ประมาณ 3:1 ของถังหรือมากกว่า ขนาดความกว้าง : ความลึกของถัง ประมาณ 1 - 2.25 : 1 และความลึก ประมาณ 2.4-3 ม. และ 3-3.6 ม. สำหรับถังตกตะกอนแรก และสองตามลำดับ

ถังสี่เหลี่ยมจัตุรัส

มีลักษณะคล้ายกับถังกลม แต่บริเวณมุมถังเป็นข้อด้อยกว่าถังกลม เพราะตะกอนอาจไปตกอยู่ที่มุมขอบถัง แต่มีข้อดีคือ ใช้พื้นที่ในการก่อสร้างน้อยกว่าถังกลม ถ้าขนาดพื้นที่เป็นข้อจำกัดในการออกแบบโดยทั่วไปถังแบบนี้จะมีขนาดความลึกเท่ากับ 3-5ม. กว้าง 3-50 ม.

ถังกลม

เป็นถังที่นิยมใช้กันมาก เพราะจะไม่มีตะกอนตกค้างบริเวณรอบถัง ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางตั้งแต่ 3-60ม. ความลึก 2-3 ม. และ 3-4ม. สำหรับถังตกตะกอนแรก และสอง ตามลำดับ ความลาดเอียงของพื้นก้นถังควรมีประมาณ 1:12 โดยจำเป็นต้องมีเครื่องกวาดตะกอนบริเวณพื้นก้นถัง

แผ่นเอียงช่วยตกตะกอน (Tube Settler)

ถังตกตะกอนสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการตกตะกอนด้วยการติดตั้งแผ่นเอียงช่วยตกตะกอน (Tube Settler) โดยจะทำมุม 60 องศากับแนวนอน เพื่อให้ตะกอนไม่ค้างอยู่ในแผ่น หลักการทำงานของแผ่นเอียงช่วยตกตะกอน ระบบจะทำการป้อนน้ำไหลขึ้นซึ่งจะมีความหนืดสูงขึ้น ส่งผลให้การไหลของน้ำภายในถังสงบกว่าถังตกตะกอนที่ไม่มีการติดตั้งแผ่นเอียงช่วยตกตะกอน และอีกข้อคือ ต้องการลดความลึกของการตกตะกอน ประหยัดค่าก่อสร้าง

โดยถังตกตะกอนเก่าทั้งแบบกลม สี่เหลี่ยมผืนผ้า หรือจัตุรัส สามารถติดตั้ง Tube Settler ได้โดยไม่ทำให้โครงสร้างถังเดิมเสียหาย เนื่องจาก Tube Settler มีน้ำหนักเบา สามารถเพิ่มประสิทธิภาพระบบตกตะกอนเดิมได้กว่า 20% โดยไม่ต้องเสียค่าก่อสร้างถังใหม่ ประหยัดงบประมาณการก่อสร้าง

การออกแบบถังตกตะกอน วิศวกรของเราพร้อมที่จะให้คำปรึกษาฟรี เพื่อให้ท่านได้ถังตกตะกอนที่เหมาะสม ถูกหลักทางวิศวกรรม

พารามิเตอร์ออกแบบสำคัญ (ค่าตั้งต้น)

Surface Overflow Rate, SOR (หรือ HLR):

• Raw/Coagulated water: 0.5–1.5 m3/m2.h

• Secondary clarifier (ชีวภาพ): 0.5–1.0 m3/m2.h

Weir Loading (WL):

• 5–15 m3/m.d (ระวังการดูดอากาศและกระเพื่อมที่ weir)

Detention Time (HRT):

• 1.5–3.0 h (ดิบ/เคมี)

• 2.0–4.0 h (รองชีวภาพ)

Solids Loading (Secondary Clarifier):

• 30–60 kg MLSS/m2.d (เริ่มต้น ปรับตามข้อมูลหน้างาน)

Side Water Depth (SWD):

• 3–5 m (ขึ้นกับ Overflow stability และพื้นที่สลัดตะกอน)

Inlet Energy Dissipation:

• ใช้ Inlet well/Still well และ E-D baffle ลดแรงเฉือน ป้องกันการรบกวนตะกอน

Baffles:

• Inlet baffle และ Outlet baffle ช่วยลด short-circuiting และ scum carryover

สมการเบื้องต้น

1 พื้นที่ผิวน้ำที่ต้องการจาก SOR

2 ตรวจ Weir Loading

ต้องอยู่ในช่วงแนะนำ

3 ปริมาตรถังจาก HRT

4 เส้นผ่านศูนย์กลางถังกลม (จาก Area)

5 Lamella/Tubes (เพิ่มพื้นที่ผิวตก)

หมายเหตุ: เลือกค่า SOR, WL, HRT ตามชนิดน้ำและผล Jar Test/Floc quality

ตัวอย่างคำนวณ (Clarifier ถังกลม)

เงื่อนไข:

• Q_in = 200 m3/h (น้ำดิบหลัง Coag/Floc)

• ตั้ง SOR = 1.0 m3/m2.h

• HRT เป้าหมาย = 2.0 h

• Weir loading ไม่เกิน 10 m3/m.d

ขั้นที่ 1: พื้นที่จาก SOR

ขั้นที่ 2: เส้นผ่านศูนย์กลางถัง

ขั้นที่ 3: ปริมาตรถังจาก HRT

ตรวจ SWD:

จริงมักกำหนดความลึกก่อน แล้วตรวจ HRT ให้ผ่าน

ขั้นที่ 4: ตรวจ Weir Loading
สมมติใช้ Peripheral weir รอบถัง (วงกลม):

แก้ไข: ใช้ Multiple Launders/Double perimeter weir หรือเพิ่ม weir length ด้วย V-notch
เช่น เพิ่ม weir length เป็น 4 เท่า:

ควรตั้งเป้า 5–15 m3/m.d
แนวทาง: เพิ่ม weir length ให้มากขึ้นอีก หรือแบ่งเป็นหลายช่องทาง overflow (launders) รอบถัง รวมถึงกระจาย flow ให้สม่ำเสมอ

สรุป: พื้นที่ 200 m2 ผ่าน SOR/HRT แต่ WL ต้องเพิ่มความยาว weir (เช่น triple launders, deeper V-notches, peripheral + radial launders) ให้ WL <= 15 m3/m.d

Lamella / Tube Settler

เมื่อพื้นที่จำกัด:

• ใช้มุมเอียง 55–60 deg

• ระยะช่อง 50–75 mm (tube) หรือ spacing ตามผู้ผลิต

• SOR อนุญาตสูงกว่า clarifier ปกติ 2–4 เท่า (ขึ้นกับคุณภาพฟลอคและผู้ผลิต)

• ต้องมี Inlet/Outlet distribution ที่สม่ำเสมอ และช่องทางล้างทำความสะอาด

โครงสร้างและอุปกรณ์กลไก

• Inlet well, energy dissipating inlet baffle

• Rake arm หรือ Chain flight scraper (ขึ้นกับรูปทรงถัง)

• Scum baffle และ scum box

• Adjustable weir (notched weir หรือ launder หลายวง)

• Underflow hopper/cone พร้อมปั๊มโคลน

• วัสดุ: คอนกรีต/เหล็กเคลือบ, สแตนเลส/FRP สำหรับชิ้นส่วนเปียก

Instrumentation & Control

• Flow meter ที่ขาเข้า

• Turbidity/SS ที่ Overflow (ควบคู่ ORP/pH ถ้าเป็นเคมี)

• Sludge blanket level meter (ultrasonic/radar) ใน Secondary clarifier

• DO (ถ้าเชื่อมระบบชีวภาพ), pH, Temperature

• Interlock ปั๊มสูบตะกอนและสกิมเมอร์

การบำรุงรักษา

• ตรวจและทำความสะอาด weir/notch, launder, scum box

• ตรวจตลับลูกปืน/ซีล/เกียร์ของ rake/chain

• ตรวจ baffle, inlet well สำหรับการกัดกร่อน/การแตกหัก

• ล้างตะกรัน/ตะกอนสะสมตามรอบ

• Calibrate turbidity/blanket level sensor

Troubleshooting

เช็กลิสต์ก่อนสรุปแบบ

• ยืนยัน SOR/HRT/WL ผ่านช่วงแนะนำสำหรับชนิดน้ำ

• ตรวจความสม่ำเสมอการกระจายไหล (inlet well, baffle)

• ออกแบบ weir ให้ WL <= 15 m3/m.d (น้ำดิบทั่วไป)

• เผื่อพื้นที่ scum และทางเดินบำรุงรักษา

• วางแผนการสูบตะกอน underflow ให้สม่ำเสมอ (bleed) สำหรับหน่วยถัดไป

• ถ้าพื้นที่จำกัด: พิจารณา Lamella/Tube settler พร้อมขั้นตอนล้าง

ภาคผนวก: สูตรสรุป

คำนวณพื้นที่

เส้นผ่านศูนย์กลาง (ถังกลม)

ปริมาตรถัง

Weir loading

Lamella effective area