ประสิทธิภาพการดูดซับโลหะหนัก น้ำมัน และสีย้อมสีย้อมเมทิลีนบลู ด้วยวัสดุประกอบไคโตซาน-ถ่านกัมมันต์

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ญาณิศา สุขหวาน, ณัฐนันท์ แซ่ฮ่าน

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

กุสุมา เชาวลิต, ปิยดา เกิดด้วยทอง

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย นครศรีธรรมราช

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2563

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ในปัจจุบันมีแหล่งน้ำมากมายที่น้ำในแหล่งน้ำกลายเป็นน้ำเน่าเสียที่เกิดจากฝีมือของมนุษย์จากการใช้อุปโภค บริโภค การเกษตร และอุตสาหกรรมที่เป็นแหล่งเกิดน้ำเน่าเสีย โดยเฉพาะน้ำเน่าเสียที่เกิดจากโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการปล่อยน้ำที่มีการปนเปื้อนของสารเคมีลงสู่แหล่งน้ำ โดยปราศจากการบำบัดน้ำก่อนปล่อยน้ำลงสู่แหล่งน้ำ ได้มีผลกระทบต่อระบบนิเวศในแหล่งน้ำ การนำน้ำในแหล่งน้ำไปใช้ในการอุปโภค บริโภค การเกษตร และยังส่งกลิ่นเหม็นรบกวนผู้ที่อาศัยโดยรอบแหล่งน้ำนั้นๆอีกด้วย

แต่ในปัจจุบันก็มีผู้คิดค้นวิธีการบำบัดน้ำเสียมากมายหลายวิธีโดยวิธีที่รับความนิยมในประเทศไทยในปัจจุบันคือ 1.ระบบเอเอส (Activited Sludge - AS) คือระบบบำบัดน้ำเสียโดยใช้แบคทีเรียที่ใช้ออกซิเจนเป็นตัวหลักในการย่อยสลายสารอินทรีย์ในแหล่งน้ำเสีย โดยวิธีนี้ใช้อย่างแพร่หลายในการบำบัดน้ำเสียตามแหล่งชุมชนและการบำบัดน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม แต่วิธีนี้มีความยุ่งยากและซับซ้อนเนื่องจากเป็นวิธีที่ต้องควบคุมให้สภาวะแวดล้อมและลักษณะทางกายภาพให้เหมาะสมแก่การทำงานและการเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์ เพื่อให้ระบบมีประสิทธิภาพากที่สุดในการบำบัด โดยขันตอนการบำบัดน้ำจะต้องมีส่วนประกอบสำคัญคือถังเติมอากาศและถังตะกน โดยน้ำเสียจะถูกส่งเข้าถังเติมอากาศเป็นอันดับแรกเนื่องจากในถังเติมอากาศมีสภาวะที่เอื้ออำนวยต่อการเจริญและการทำงานของแบคทีเรีย จากนั้นเมื่อแบคทีเรียในถังเติมอากาศย่อยสลายสารอินทรีย์ น้ำในถังเติมอากาศจะถูกส่งต่อไปยังถังตกตะกอนเพื่อแยกแบคทีเรียออกจากน้ำ โดยแบคทีเรียที่ตกตะกอนจะถูกส่งกลับไปยังถังเติมอากาศเพื่อรักษาความเข้มข้นของแบคทีเรีย

  1. ระบบจานหมุนชีวภาพ (Rotating Biological Contactors - RBC) คือการอาศัยจุลินทรีย์ที่ใช้อากาศในการย่อยสลายสารอินทรีย์ โดยหลักการคือให้น้ำเสียไหลผ่านตัวกลางซึ่งวางจุ่มอยู่ในถังบำบัด ตัวกลางนี้จะหมุนอย่างช้า ๆ เมื่อหมุนขึ้นพ้นน้ำและสัมผัสอากาศ จุลินทรีย์ที่อาศัยติดอยู่กับตัวกลางจะใช้ออกซิเจนจากอากาศย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียที่สัมผัสติดตัวกลางขึ้นมา และเมื่อหมุนจมลงก็จะนำน้ำเสียขึ้นมาบำบัดใหม่สลับกันเช่นนี้ตลอดเวลา โดยการบำบัดนี้จะอาศัยเครื่องจักรซึ่งเป็นเครื่องจักรที่ทำจากวัสดุจำเพาะจึงมีราคาที่สูงอีกทั้งเพลาแกนหมุนจะต้องรับแรงบีบอัดต่างๆทำให้ตัวเครื่องจักรและเพลาแกนหมุนชำรุดได้ง่าย

3.ระบบบำบัดน้ำเสียแบบบ่อปรับเสถียร (Stabilization Pond) คือ ระบบบำบัดน้ำที่อาศัยธรรมชาติในการบำบัดสารอินทรีย์ในน้ำเสีย โดยมีการแบ่งตามลักษณะการทำงานเป็น 4 บ่อคือ บ่อแอนแอโรบิค (Anaerobic Pond)เป็นระบบที่ใช้กำจัดสารอินทรีย์ที่มีความเข้มข้นสูงโดยไม่ต้องการออกซิเจน บ่อแฟคคัลเททีฟ (Facultative Pond เป็นบ่อที่นิยมใช้กันมากที่สุด ภายในบ่อมีลักษณะการทำงานแบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ ส่วนบนของบ่อเป็นแบบแอโรบิคได้รับออกซิเจนจากการถ่ายเทอากาศที่บริเวณผิวน้ำและจากการสังเคราะห์แสงของสาหร่าย และส่วนล่างของบ่ออยู่ในสภาพแอนแอโรบิค บ่อแอโรบิค (Aerobic Pond) เป็นบ่อที่มีแบคทีเรียและสาหร่ายแขวนลอยอยู่ เป็นบ่อที่มีความลึกไม่มากนัก เพื่อให้ออกซิเจนกระจายทั่วทั้งบ่อและมีสภาพเป็นแอโรบิคตลอดความลึก บ่อบ่ม (Maturation Pond) เป็นแอโรบิคตลอดทั้งบ่อ จึงมีความลึกไม่มากและแสงแดดส่องถึงก้นบ่อใช้รองรับน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้ว เพื่อฟอกน้ำทิ้งให้มีคุณภาพน้ำดีขึ้น

จากวิธีการบำบัดน้ำเสียที่กล่าวมาทั้งหมดนั้นจะเป็นการบำบัดสารอินทรีย์ในน้ำเป็นส่วนใหญ่ แต่สารเคมี เช่นสีย้อม โลหะหนัก และน้ำมัน ล้วนเป็นสารอนินทรีย์ที่ปนเปื้อนที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์หากมนุษย์ได้รับสารเหล่านี้เข้าสู่ร่างกาย ทางคณะผู้จัดทำจึงต้องการหาวิธีการใดที่สามารถกำจัดหรือลดปริมาณสารเหล่านี้ในแหล่งน้ำลงได้ จึงทำการศึกษางานวิจัยต่างๆและได้ทราบว่าไคโตซานและถ่านกัมมันต์มีสมบัติในการดูดซับโลหะหนัก น้ำมัน และสีย้อม โดยทางคณะจัดทำได้ทำการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับการตรึงเพราะการตรึงจะทำให้ไคโตซานและถ่านกัมมันต์มีประสิทธิภาพในการดูดซับมากขึ้น และเมื่อเราต้องการเปลี่ยนตัวตรึงใหม่เราสามารถเอาตัวตรึงออกจากระบบได้ง่าย และการตรึงสามารถรองรับชนิดของน้ำเสียที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันได้ดีทำให้ไคโตซานและถ่านกัมมันต์ที่เราใช้ไม่เกิดการเสียหาย