การเติมสารเคมีเป็นขั้นตอนสำคัญในระบบผลิตน้ำและระบบบำบัดน้ำเสียของโรงงานอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นการปรับค่า pH การช่วยให้ตะกอนจับตัว การฆ่าเชื้อ หรือการกำจัดสิ่งปนเปื้อน หากเติมสารเคมีน้อยเกินไป อาจทำให้ประสิทธิภาพการบำบัดไม่เป็นไปตามเป้าหมาย แต่หากเติมมากเกินความจำเป็น ก็อาจเพิ่มต้นทุนการดำเนินงาน ทำให้เกิดสารตกค้าง หรือส่งผลต่อกระบวนการบำบัดขั้นต่อไป
ดังนั้น การคำนวณปริมาณสารเคมีที่ต้องใช้ในระบบบำบัดน้ำจึงควรพิจารณาทั้งปริมาณน้ำ คุณภาพน้ำดิบ ชนิดของสารเคมี ความเข้มข้น และผลการทดสอบหาปริมาณสารที่เหมาะสม (Jar Test) ไม่ควรคำนวณจากปริมาณน้ำเพียงอย่างเดียว
1. ข้อมูลที่ต้องทราบก่อนคำนวณ
ก่อนเริ่มคำนวณ ควรเตรียมข้อมูลสำคัญดังนี้ - ปริมาณน้ำที่ต้องบำบัด: เช่น ลูกบาศก์เมตรต่อวัน (m³/day) หรือลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง (m³/h)
- ปริมาณสารเคมีที่เหมาะสม: มักแสดงเป็นมิลลิกรัมต่อลิตร (mg/L) โดยอ้างอิงจากผลทดสอบและเงื่อนไขของระบบ
- ความเข้มข้นของสารเคมี: เช่น สารละลาย 10% หรือ 20% โดยต้องตรวจสอบว่าเป็นเปอร์เซ็นต์โดยมวล โดยปริมาตร หรือรูปแบบอื่น
- คุณสมบัติของสารละลาย: เช่น ความหนาแน่น ซึ่งจำเป็นเมื่อต้องแปลงจากมวลเป็นปริมาตร
- เป้าหมายการบำบัด: เช่น ค่า pH ที่ต้องการ ปริมาณตะกอน หรือระดับการฆ่าเชื้อ
ข้อมูลเหล่านี้ช่วยให้คำนวณปริมาณสารเคมีได้ใกล้เคียงกับการใช้งานจริง และนำไปกำหนดอัตราจ่ายของปั๊มโดสสารเคมีได้เหมาะสมยิ่งขึ้น 2. สูตรคำนวณปริมาณสารเคมีที่ใช้ต่อวัน
หากทราบอัตราการไหลของน้ำและปริมาณสารเคมีที่ต้องใช้ สามารถคำนวณปริมาณสารเคมีออกฤทธิ์ต่อวันได้ด้วยสูตร ปริมาณสารเคมี (kg/day) = ปริมาณสารเคมีที่ต้องใช้ (mg/L) × ปริมาณน้ำ (m³/day) ÷ 1,000 สูตรนี้ใช้คำนวณมวลของสารเคมีตามปริมาณโดสที่กำหนด โดยค่า mg/L ต้องเป็นปริมาณสารเคมีที่ต้องใช้จริงตามนิยามของการทดสอบ ไม่ใช่ค่าความเข้มข้นของสิ่งปนเปื้อนในน้ำโดยอัตโนมัติ ตัวอย่างที่ 1: คำนวณสารเคมีสำหรับระบบบำบัดน้ำเสีย
สมมติโรงงานมีน้ำเสียเข้าสู่ระบบวันละ 500 m³ และผล Jar Test พบว่า ต้องใช้สารเคมีออกฤทธิ์ในปริมาณ 25 mg/L ขั้นตอนที่ 1: ระบุข้อมูล - ปริมาณน้ำเสีย = 500 m³/day
- ปริมาณสารเคมีที่ต้องใช้ = 25 mg/L
ขั้นตอนที่ 2: แทนค่าในสูตร ปริมาณสารเคมีต่อวัน = 25 × 500 ÷ 1,000 คำตอบ = 12.5 kg/day หมายความว่า ระบบต้องใช้สารเคมีออกฤทธิ์ประมาณ 12.5 กิโลกรัมต่อวัน ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด ตัวเลขนี้เป็นตัวอย่างเพื่ออธิบายวิธีคำนวณ ไม่ใช่ปริมาณสารเคมีมาตรฐานสำหรับน้ำเสียทุกประเภท เพราะสารเคมีแต่ละชนิดและคุณภาพน้ำแต่ละแหล่งต้องใช้โดสแตกต่างกัน 3. วิธีคำนวณปริมาณสารละลายที่ต้องจ่ายจริง
ในโรงงาน สารเคมีที่ใช้งานมักอยู่ในรูปสารละลายที่มีความเข้มข้นตามที่ผู้ผลิตกำหนด จึงต้องแปลงปริมาณสารเคมีออกฤทธิ์ให้เป็นปริมาณสารละลายที่ต้องใช้จริงอีกขั้นตอนหนึ่ง หากความเข้มข้นระบุเป็นเปอร์เซ็นต์โดยมวล (% w/w) สามารถคำนวณได้ดังนี้ มวลสารละลายที่ต้องใช้ (kg/day) = มวลสารเคมีออกฤทธิ์ที่ต้องการ (kg/day) ÷ สัดส่วนความเข้มข้น ตัวอย่าง สารละลาย 10% w/w ให้ใช้สัดส่วนความเข้มข้นเท่ากับ 0.10 หากต้องการสารเคมีออกฤทธิ์ 12.5 kg/day มวลสารละลาย = 12.5 ÷ 0.10 คำตอบ = 125 kg/day หากต้องการทราบปริมาตรสารละลายที่ต้องจ่ายต่อวัน ต้องทราบความหนาแน่นของสารละลายด้วย โดยสมมติว่าสารละลายมีความหนาแน่น 1.10 kg/L ปริมาตรสารละลาย (L/day) = มวลสารละลาย (kg/day) ÷ ความหนาแน่น (kg/L) = 125 ÷ 1.10 คำตอบ ≈ 113.6 L/day ดังนั้น ในตัวอย่างนี้ต้องใช้สารละลายประมาณ 113.6 ลิตรต่อวัน ภายใต้สมมติฐานว่าความเข้มข้นเท่ากับ 10% w/w และความหนาแน่นเท่ากับ 1.10 kg/L ทั้งนี้ควรใช้ข้อมูลจริงจากเอกสารผลิตภัณฑ์ของสารเคมีที่เลือกใช้ 4. ตัวอย่างการคำนวณอัตราจ่ายสารเคมีของปั๊มโดส
เมื่อทราบปริมาณสารละลายที่ต้องใช้ต่อวันแล้ว สามารถคำนวณอัตราจ่ายเฉลี่ยของปั๊มโดสสารเคมีได้ อัตราจ่ายเฉลี่ย (L/h) = ปริมาตรสารละลายที่ต้องใช้ต่อวัน (L/day) ÷ ชั่วโมงที่จ่ายสารต่อวัน จากตัวอย่างก่อนหน้า หากต้องจ่ายสารละลาย 113.6 L/day และระบบทำงาน 24 ชั่วโมงต่อวัน อัตราจ่ายเฉลี่ย = 113.6 ÷ 24 คำตอบ ≈ 4.73 L/h จึงต้องตั้งอัตราจ่ายเฉลี่ยประมาณ 4.73 ลิตรต่อชั่วโมง อย่างไรก็ตาม ค่าที่คำนวณได้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นสำหรับกำหนดการทำงานของระบบ ต้องตรวจสอบช่วงอัตราจ่ายของปั๊ม แรงดันใช้งาน ความเข้ากันได้ของวัสดุกับสารเคมี และความแม่นยำในการจ่ายจริงด้วย นอกจากนี้ หากอัตราการไหลของน้ำเปลี่ยนแปลง ควรปรับอัตราจ่ายสารเคมีให้สัมพันธ์กับปริมาณน้ำและผลการตรวจวัด เพื่อป้องกันการจ่ายสารมากหรือน้อยเกินไป สามารถศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Dosing Pump หรือ Metering Pump คืออะไร และ TACMINA DCPW ชุดปั๊มโดสสารเคมีสำหรับระบบน้ำ เพื่อทำความเข้าใจอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมการจ่ายสารเคมี 5. การคำนวณสารเคมีแต่ละประเภทต้องพิจารณาอะไรบ้าง?
แม้จะใช้สูตรพื้นฐานเดียวกันในการคำนวณมวลสารเคมี แต่การหาปริมาณโดสที่เหมาะสมแตกต่างกันตามวัตถุประสงค์ของการบำบัด สารปรับค่า pH
สารเคมี เช่น โซดาไฟหรือกรด ใช้ปรับค่า pH ของน้ำให้เหมาะสมกับกระบวนการถัดไป ปริมาณที่ต้องใช้ขึ้นอยู่กับค่า pH เริ่มต้น ค่า pH เป้าหมาย และความสามารถในการบัฟเฟอร์ของน้ำ จึงไม่สามารถคำนวณจากค่า pH เพียงอย่างเดียวได้อย่างแม่นยำ ควรทดสอบการเติมสารและติดตามค่า pH จริง สารช่วยตกตะกอน
สารส้ม เกลือเหล็ก และสารช่วยรวมตะกอนบางชนิดใช้ในการลดของแข็งแขวนลอยหรือช่วยให้ตะกอนแยกออกจากน้ำได้ดีขึ้น ควรทำ Jar Test เพื่อเปรียบเทียบโดส ค่า pH และคุณภาพน้ำหลังการตกตะกอน สารฆ่าเชื้อ
สารฆ่าเชื้อ เช่น โซเดียมไฮโปคลอไรต์ ต้องพิจารณาความต้องการคลอรีนของน้ำ ความเข้มข้นสารละลาย ระยะเวลาสัมผัส และค่าคลอรีนคงเหลือตามเป้าหมาย ไม่ควรกำหนดโดสจากอัตราการไหลของน้ำเพียงอย่างเดียว สารเคมีสำหรับกระบวนการเฉพาะ
หากต้องกำจัดโลหะหนัก ฟอสฟอรัส หรือสารปนเปื้อนเฉพาะชนิด ต้องพิจารณาปฏิกิริยาเคมี คุณสมบัติของน้ำ และข้อกำหนดของระบบบำบัด รวมถึงตรวจสอบคุณภาพน้ำหลังการบำบัดทุกครั้ง 6. ข้อควรระวังในการคำนวณและจ่ายสารเคมี
เพื่อให้ระบบบำบัดน้ำทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ควรคำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้- ใช้ผลวิเคราะห์คุณภาพน้ำและผลการทดลองเป็นพื้นฐานในการกำหนดโดส
- ตรวจสอบหน่วยให้ตรงกันก่อนคำนวณ เช่น mg/L, m³/day, kg/day และ L/h
- แยกปริมาณสารเคมีออกฤทธิ์ออกจากปริมาณสารละลายที่ใช้จริง
- ตรวจสอบความเข้มข้นและความหนาแน่นจากข้อมูลของผู้ผลิต
- ติดตามคุณภาพน้ำหลังการเติมสาร และปรับโดสเมื่อสภาพน้ำเปลี่ยนแปลง
- เลือกปั๊มจ่ายสารเคมีและวัสดุส่วนที่สัมผัสสารให้เหมาะสมกับชนิดสารเคมีและแรงดันใช้งาน
- ปฏิบัติตามเอกสารข้อมูลความปลอดภัยของสารเคมี (SDS) และข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของโรงงาน
การคำนวณที่ถูกต้องช่วยให้กำหนดอัตราจ่ายได้เหมาะสม แต่ไม่สามารถทดแทนการตรวจวิเคราะห์น้ำ การทดสอบประสิทธิภาพ และการควบคุมระบบโดยผู้รับผิดชอบได้ สรุป: คำนวณสารเคมีอย่างไรให้เหมาะสมและลดต้นทุน?
การคำนวณปริมาณสารเคมีที่ต้องใช้ในระบบบำบัดน้ำ เริ่มจากการทราบปริมาณน้ำและโดสสารเคมีที่เหมาะสม จากนั้นคำนวณมวลสารเคมีต่อวัน แปลงเป็นปริมาณสารละลายตามความเข้มข้น และคำนวณอัตราจ่ายของปั๊มให้สอดคล้องกับเวลาทำงาน
อย่างไรก็ตาม ปริมาณที่เหมาะสมต้องอ้างอิงผลทดสอบและคุณภาพน้ำจริง ไม่ควรใช้ตัวเลขตัวอย่างเป็นค่าตั้งต้นสำหรับทุกโรงงาน การควบคุมอัตราจ่ายและติดตามผลอย่างสม่ำเสมอจะช่วยลดการใช้สารเคมีเกินจำเป็น ควบคุมคุณภาพน้ำ และเพิ่มประสิทธิภาพของระบบบำบัดในระยะยาว
C.M.P. GROUP จำหน่ายอุปกรณ์สำหรับระบบน้ำและระบบบำบัดน้ำ รวมถึงปั๊มจ่ายสารเคมีสำหรับงานอุตสาหกรรม สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ เว็บไซต์ C.M.P. GROUP หรือสอบถามทีมงานเพื่อพิจารณาอุปกรณ์ให้เหมาะกับลักษณะการใช้งานของโรงงาน
** หมายเหตุ ตัวอย่างการคำนวณข้างต้นใช้ตัวเลขสมมติเพื่ออธิบายสูตร ไม่ใช่ค่าโดสมาตรฐานสำหรับโรงงานทุกประเภท
