Sand–Anthracite Filter (Multi-media Filtration System)

ระบบกรองน้ำแบบชั้นผสม (Sand–Anthracite Filter)

1) หลักการกรองแบบชั้นผสม

ระบบกรองน้ำแบบชั้นผสม (Multi-media Filter) ใช้หลักการแยกของแข็งแขวนลอย (Suspended solids) และตะกอนละเอียดออกจากน้ำ โดยอาศัย “ความแตกต่างของขนาดและความหนาแน่นของสารกรอง (filter media)” ทำให้สามารถกรองได้ลึกกว่าและมีประสิทธิภาพสูงกว่าถังกรองที่ใช้สารกรองชนิดเดียว เช่น ทรายและกรวดกรองน้ำ (Selected Sand and Gravel filtration) โดยที่มีเพียงชั้นทรายละเอียดซึ่งอยู่ด้านบนทำหน้าที่เป็น Effective bed เท่านั้น

โครงสร้างทั่วไปของถังกรองชั้นผสมประกอบด้วย

• ชั้นบน: Anthracite (ถ่านแอนทราไซต์)

• ชั้นกลาง: Silica Sand (ทรายกรองละเอียด)

• ชั้นล่าง: Gravel (กรวดรองพื้น)

น้ำไหลจากด้านบนลงด้านล่าง ผ่านสารกรองแต่ละชั้นโดยมีการลดขนาดช่องว่างของเม็ดกรองตามลำดับ → ตะกอนขนาดใหญ่จะถูกดักในชั้นบน และตะกอนละเอียดจะถูกดักในชั้นล่าง

2) บทบาทของ Anthracite (ชั้นบน)

Anthracite เป็นถ่านหินคุณภาพสูง มีโครงสร้างรูพรุน น้ำหนักเบา (density ประมาณ 1.5–1.6 g/cm³) และมีรูปทรงแหลม ทำให้สามารถดักจับตะกอนแขวนลอยขนาดใหญ่และฟิล์มจุลินทรีย์ได้ดี

คุณสมบัติทางกายภาพ

หน้าที่หลัก:

• ดักจับตะกอนขนาดใหญ่, ฟิล์มชีวภาพ และสารอินทรีย์

• ลดภาระการอุดตันในชั้นทราย

• ปรับปรุงอัตราการกรองรวมของระบบ

3) บทบาทของ Sand (ชั้นล่าง)

ทรายกรอง (Silica Sand) ทำหน้าที่ดักจับตะกอนขนาดเล็ก (fine suspended solids) และลดความขุ่นของน้ำจนถึงระดับ < 5 NTU หรือดีกว่านั้น

คุณสมบัติทางกายภาพ

หน้าที่หลัก:

• กรองละเอียด ทำให้น้ำใส

• เพิ่มพื้นที่สัมผัสรวม (filtration depth)

• ทำงานร่วมกับ Anthracite เพื่อยืดรอบการ Backwash

4) การออกแบบและอัตราการกรอง

หลักการออกแบบสำคัญ:

• Anthracite ต้องวางบนทรายได้โดยไม่ผสมกัน (density ต่ำกว่า)

• Expansion rate ของ Anthracite และ Sand ต้องใกล้เคียงกัน เพื่อให้ชั้นไม่สลับระหว่าง backwash

• ใช้ underdrain แนะนำท่อรับน้ำชนิดก้างปลา ที่กระจายรับน้ำได้สม่ำเสมอ ถ่ายแรงน้ำหนักสารกรองได้ดี ไม่แนะนำให้ใช้ Plate-with-Strainers เนื่องจากเมื่อใช้งานนานไปบริเวณรอยต่อระหว่าง Plate และตัวถัง จะไม่สามารถทนรับแรงกดน้ำหนักได้ ทำให้เกิดการรั่วไหลของสารกรอง

5) ตัวอย่างการคำนวณเบื้องต้น

เงื่อนไข:

• Flow rate = 20 m³/h

• อัตราการกรอง = 10 m/h

พื้นที่กรองที่ต้องการ:

เส้นผ่านศูนย์กลางถัง (D):

ความสูงของสารกรองรวม:

Backwash flow rate:

ดังนั้น ปั๊มล้างย้อนควรมีอัตราการจ่าย ~70 m³/h ที่แรงดัน 0.5–0.8 bar

6) การบำรุงรักษา

• Backwash ทุกวัน หรือเมื่อความดันตกคร่อม (ΔP) > 0.8 bar

• ตรวจระดับสารกรองทุก 6 เดือน หากสูญหายเกิน 10% ให้เติมใหม่

• เปลี่ยนสารกรองทุก 3–5 ปี (Sand) และ 5–7 ปี (Anthracite)

• ตรวจสอบการระบบท่อรับน้ำ อย่างน้อยปีละ 1 ครั้ง

7) ข้อดีของระบบชั้นผสม

• ลดความขุ่นได้ดีกว่าระบบทรายเดี่ยว (Single-media)

• ระยะเวลาระหว่างการ Backwash นานขึ้น 30–50%

• เหมาะกับน้ำผิวดิน / น้ำบาดาลที่มีตะกอนละเอียด

• สามารถเป็น Pretreatment ก่อน RO, Softener, UF หรือระบบผลิตน้ำดื่ม

8) การใช้งานในโรงงานอุตสาหกรรมไทย

• ระบบผลิตน้ำประปาภายในโรงงาน – ใช้หลังถังตกตะกอน (Clarifier)

• ระบบบำบัดน้ำเสียรีไซเคิล (Recycle) – ใช้ก่อน UF/RO เพื่อขจัด TSS

• ระบบ Cooling Tower Make-up – ลดตะกอนและสารอินทรีย์ก่อนจ่ายน้ำเข้า Tower

9) ข้อสรุป

• ระบบ Sand–Anthracite Filter หรือ Multi-media Filter เป็นหน่วยกรองหลักที่มีในแทบทุกระบบผลิตน้ำในโรงงาน

• ใช้ความแตกต่างของขนาดและความหนาแน่นของสารกรองเพื่อให้กรองได้ลึกและมีประสิทธิภาพ

• ออกแบบที่ดีจะต้องควบคุมอัตราการกรอง (10–15 m/h) และการขยายตัวของสารกรองระหว่าง Backwash ให้สัมพันธ์กัน เพื่อป้องกันการผสมของชั้นกรอง