ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) หรือซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) MO Memoir 2559 Nov 22 Tue

งานนี้จะเลือกเอาทางไหนดีล่ะ จะเสี่ยง "หนีเสือ ปะจระเข้" หรือจะทำ "ใจดีสู้เสือ" ดีล่ะ
  

เมื่อวานเห็นมีคนแชร์ข่าวทางหน้า facebook เกี่ยวกับภูเขาแก๊สไข่เน่าที่เกิดจากการสะสมของแก๊สที่เกิดจากบ่อบำบัดน้ำเสียของโรงงานแห่งหนึ่งจนทำให้ผืนพลาสติกขนาดใหญ่ที่ปิดคลุมบ่อบำบัดนั้นโป่งสูงขึ้นมา จนทำให้ทางโรงงานตัดสินใจ "เผา" แก๊สดังกล่าวทิ้ง แต่โดนทางชาวบ้านและอุตสาหกรรมจังหวัดห้ามมิให้ทำการเผาโดยตรง (รูปที่ ๑ ข้างล่าง) เพราะเชื่อว่าการเผาเป็นการทำให้เกิดกลิ่นเหม็นรบกวน

รูปที่ ๑ ภาพข่าวภูเขาแก๊สไข่เน่า (จาก https://www.pptvthailand.com/news/ประเด็นร้อน/39819)

แก๊สไข่เน่าหรือชื่อทางเคมีว่า "ไฮโดรเจนซัลไฟด์ Hydrogen sulphide หรือ Hydrogen sulfide - H₂S) เป็นแก๊สที่มีกลิ่นเหม็นรุนแรงเหมือนไข่เน่า แก๊สตัวนี้เป็นทั้ง แก๊สกรด แก๊สพิษ และติดไฟได้ เมื่อเผาไฟจะกลายเป็นน้ำและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (Sulphur dioxide หรือ Sulfur dioxide - SO₂) ที่มีกลิ่นฉุน ซึ่งเป็น แก๊สกรด และแก๊สพิษ (แก๊สกรดคือแก๊สที่ละลายน้ำแล้วได้สารละลายที่เป็นกรด)
  

วิธีการพื้นฐาน ๒ วิธีสำหรับใช้ในการกำจัดแก๊สที่เป็นอันตรายในปริมาณมากนั้นได้แก่การส่งไปเผาที่ระบบ flare และการผ่านเข้าชะล้างที่ระบบ scrubber ซึ่งอาจใช้เพียงแค่วิธีการใดวิธีการหนึ่งหรือสองวิธีการร่วมกันก็ได้ ในกรณีที่แก๊สที่เป็นอันตรายนั้นสามารถเผาทำลายได้ และผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเผานั้นเป็นสารที่ไม่มีอันตรายหรือมีอันตรายต่ำกว่า การเผาก็มักเป็นทางเลือกที่ดี แต่ถ้าแก๊สนั้นเป็นแก๊สที่ไม่ลุกติดไฟหรือเกรงว่าผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการเผาทำลายที่ไม่สมบูรณ์จะก่อให้เกิดปัญหามากกว่า การให้แก๊สนั้นสัมผัสกับของเหลวที่เหมาะสมในหอชะล้าง (ที่เรียกว่า scrubber) ก็จะเป็นทางเลือกที่เหมาะสมกว่า แต่ทั้งนี้ก็ต้องพิจารณาต่อด้วยว่าแก๊สอันตรายที่ละลายเข้ามาอยู่ในเฟสของเหลวนั้นมันทำปฏิกิริยากับเฟสของเหลวจนกลายเป็นสารที่ไม่มีพิษ หรือเป็นเพียงแค่เปลี่ยนที่อยู่จากแก๊สมาอยู่ในของเหลว ซึ่งต้องหาทางกำจัดมันต่ออีก
  

การใช้การดูดซับด้วยเบดของแข็งนั้นจะเหมาะสมกว่าในกรณีที่แก๊สมีปริมาณไม่มากหรือแก๊สพิษมีความเข้มข้นต่ำ
  

คำว่า "อันตราย" ในที่นี้ไม่ได้หมายความถึงความเป็นพิษเพียงอย่างเดียว สารไฮโดรคาร์บอนหรือสารเชื้อเพลิงต่าง ๆ ที่แม้ว่าจะมีความเป็นพิษต่ำ แต่สามารถเกิดการระเบิดได้ถ้ามีการสะสมในอากาศในความเข้มข้นที่สูงพอ ก็ถือว่าเป็นสารอันตรายได้เช่นกัน (อันตรายจากการระเบิด)
  

ไฮโดรเจนซัลไฟล์เป็นแก๊สที่หนักกว่าอากาศเล็กน้อย มีกลิ่นเหม็น จมูกคนเรารับกลิ่นแก๊สนี้ได้ไวมากแม้ว่าจะมีความเข้มข้นที่ต่ำมากในอากาศก็ตาม (คือต่ำกว่า 1 ppm) และจะว่าไปแล้วสารประกอบกำมะถันอินทรีย์หลายตัวก็มีกลิ่นเหม็นที่แรงมากจนเราเอามาใช้ประโยชน์ด้วยการผสมกับแก๊สที่ไม่มีกลิ่น (เช่นแก๊สหุงต้ม) เพื่อเป็นตัวบ่งบอกว่ามีแก๊สรั่วหรือเปล่า แต่ถ้าเราสูดดมแก๊สนี้ต่อเนื่องเป็นเวลานานเกินไป เราจะไม่ได้กลิ่นเหม็น เพราะแก๊สนี้มันทำให้ประสาทรับกลิ่นไม่ทำงาน
  

นอกจากนี้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ยังเป็นแก๊สที่ลุกติดไฟได้ถ้ามีความเข้มข้นสูงมากพอ ข้อมูลความเป็นพิษของไฮโดรเจนซัลไฟล์ที่ทำให้คนเสียชีวิตได้ในเวลาอันสั้นที่มีรายงานก็คือ 800 ppm นาน 5 นาที (รูปที่ ๒) ส่วนช่วงความเข้มข้นที่สามารถเกิดการระเบิดได้คือ 4.3-46% (ข้อมูลจาก https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_sulfide) จะเห็นว่าความเข้มข้นต่ำสุดที่ทำให้เกิดการระเบิดได้นั้นคือ 4.3% หรือ 43000 ppm นั้นมีค่าสูงกว่าความเข้มข้นที่ทำให้คนเสียชีวิตจากความเป็นพิษได้ และเนื่องจากแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟล์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติหรือบ่อบำบัดต่าง ๆ นั้นมักมีความเข้มข้นต่ำ เราจึงมักเห็นข่าวผู้เสียชีวิตเนื่องจากความเป็นพิษมากกว่าจากการระเบิด
  

ในภาษาอังกฤษนั้นคำว่า "กลิ่นเหม็น" ใช้คำว่า "foul odor" ส่วนคำว่า "กลิ่นฉุน" ใช้คำว่า "pungent odour" กลิ่นฉุนไม่เหมือนกับกลิ่นเหม็น กลิ่นฉุนมักจะเกี่ยวข้องกับการระคายเคือง ทำให้ไอ จาม (เช่นไอระเหยของกรด ควันที่เกิดจากการคั่วพริก) ในขณะที่กลิ่นเหม็นจะทำให้เกิดความรำคาญ

รูปที่ ๒ ความเป็นพิษของไฮโดรเจนซัลไฟล์ LC_Lo ความเข้มข้นต่ำสุดที่สามารถทำให้คนเสียชีวิตได้ อย่างเช่นในกรอบสีแดงคือบรรยากาศที่มีแก๊สนี้เข้มข้น 800 ppm นาน 5 นาที (ข้อมูลจาก http://www.cdc.gov/niosh/idlh/7783064.html) ค่าการละลายในน้ำ 4 g/l ที่ 20ºC (ข้อมูลจาก https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_sulfide)
  

แก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นแก๊สที่เกิดจากการเผาไหม้กำมะถัน แก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ หรือสารอินทรีย์ที่มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบ แก๊สนี้ไม่ติดไฟ ไม่เป็นตัวออกซิไดซ์ ที่มีกลิ่นฉุน ละลายน้ำได้ดีกว่าไฮโดรเจนซัลไฟด์มาก ทำให้เกิดการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจและดวงตา (เพราะละลายน้ำแล้วกลายเป็นกรดซัลฟิวรัส H₂SO₃) ค่าความเข้มข้นต่ำสุดที่ทำให้คนเสียชีวิตได้เมื่ออยู่ในบรรยากาศที่มีแก๊สนี้นาน 5 นาทีคือ 3000 ppm (รูปที่ ๓ ข้างล่าง)

รูปที่ ๓ ความเป็นพิษของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ LC_Lo ความเข้มข้นต่ำสุดที่สามารถทำให้คนเสียชีวิตได้ อย่างเช่นในกรอบสีแดงคือบรรยากาศที่มีแก๊สนี้เข้มข้น 3000 ppm นาน 5 นาที (ข้อมูลจาก http://www.cdc.gov/niosh/idlh/7446095.html) ค่าการละลายในน้ำ 94 g/l (ข้อมูลจาก https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfur_dioxide)

ที่นี้เราลองมาพิจารณากรณีของภูเขาแก๊สตามข่าวกันดูดีไหมครับว่า โดยสมมุติถ้าเราเป็นคนที่ต้องจัดการกับมัน (คือเป็นวิศวกรของโรงงานนั้นหรือเจ้าหน้าที่อุตสาหกรรมจังหวัด) เราจะตัดสินใจอย่างไรดี

แก๊สที่เกิดจากการบำบัดของเสียอินทรีย์ในบ่อน้ำเสียนั้นประกอบด้วยแก๊สหลากหลายชนิดปนกัน เช่น มีเทน (CH₄) ที่เป็นแก๊สที่ติดไฟได้ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) ที่เป็นแก๊สที่ติดไฟได้และมีกลิ่นเหม็นรุนแรง แอมโมเนีย (NH₃) ที่เกิดจากการย่อยสลายสารประกอบโปรตีน คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ที่เกิดจากการย่อยสลายสารประกอบอินทรีย์ เป็นต้น สัดส่วนของแก๊สเหล่านี้ที่เกิดขึ้นขึ้นอยู่กับของเสียที่นำมาบำบัดและวิธีการ บางโรงงานนั้นก็เลือกที่จะบำบัดด้วยการทำให้เกิดแก๊สมีเทนเยอะ ๆ ก่อนเพื่อที่นำเอาแก๊สที่เกิดขึ้นนั้นไปใช้เป็นเชื้อเพลิงต่อในโรงงาน แล้วจึงค่อยย่อยสลายส่วนที่เหลือให้กลายเป็น CO₂ และน้ำ (พวกที่นำมูลสัตว์มาผลิตเป็นแก๊สชีวภาพก็ทำแบบนี้) ในขณะที่บางโรงงานนั้นอาจจะเลือกที่จะย่อยสลายให้กลายเป็น CO₂ และน้ำโดยตรง

ในการพิจารณาอันตรายเนื่องจากการรั่วไหลของแก๊สนั้น ในกรณีนี้จะขอพิจารณา ๓ ประเด็นด้วยกันคือ

๑. ความหนาแน่นของแก๊สเมื่อเทียบกับอากาศ

๒. ความเข้มข้น และ

๓. ค่าการละลายในน้ำ

แก๊สที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าอากาศนั้น (เช่นมีเทนและแอมโมเนีย) จะถูกมองว่ามีโอกาสที่จะก่ออันตรายต่ำเมื่อเกิดการรั่วไหลออกมา เนื่องจากแก๊สนี้จะลอยขึ้นสูงและฟุ้งกระจายออกไปได้ง่าย พวกที่ถูกมองว่ามีโอกาสเกิดอันตรายสูงกว่าถ้าเกิดการรั่วไหลคือพวกที่มีความหนาแน่นสูงและความเข้มข้นสูง (เช่นแก๊สหุงต้มตามบ้านหรือไฮโดรเจนซัลไฟด์)
  

ค่าความสามารถในการละลายน้ำเป็นตัวบ่งบอกว่าเราสามารถใช้การฉีดพ่นน้ำให้เป็นละอองฝอยจะสามารถจัดการกับแก๊สที่รั่วไหลออกมานั้นได้ดีเพียงใด แก๊สที่ละลายน้ำได้ดี ถ้ารั่วไหลออกมาจะสามารถจัดการด้วยใช้การฉีดพ่นน้ำให้เป็นละอองฝอยจัดการได้ดีกว่าแก๊สที่ละลายน้ำได้น้อยกว่า

ในกรณีของโรงงานที่เป็นข่าวนั้นผมเห็นว่ามีประเด็นที่สำคัญ ๒ ประเด็นที่ควรต้องนำมาพิจารณา เพื่อประกอบการตัดสินใจว่าควรที่จะเร่งทำการเผาทิ้งแก๊สที่สะสมอยู่หรือปล่อยให้มันสะสมไปเพื่อรอให้ระบบกำจัดปรกติทำงานได้ทันเวลา คือ
  

๑. แก๊สที่สะสมอยู่นั้นประกอบด้วยแก๊สอะไรบ้าง ในสัดส่วนเท่าใด และ

๒. ผืนพลาสติกที่ปิดคลุมอยู่นั้นจะทนต่อไปอีกได้นานเท่าใด

องค์ประกอบและความเข้มข้นของแก๊สนั้นทางโรงงานน่าจะมีข้อมูลที่ได้จากการตรวจวัด (หรือถ้าไม่มีก็สามารถตรวจวัดได้ไม่ยาก) ที่น่าจะเป็นปัญหามากกว่าก็คือผืนพลาสติกที่ปิดคลุมนั้นจะทนอยู่ได้อีกนานเท่าใด เพราะแม้ว่าจะมีข้อมูลว่าพลาสติกที่ใช้นั้นสามารถรับแรงดึงได้สูงสุดเท่าใด แต่ก็มีปัญหาคือในขณะนี้พลาสติกนั้นรับแรงดึงสูงเท่าใดแล้ว (มันไม่จำเป็นต้องเท่ากันทุกตำแหน่ง) ทำให้ผมคิดว่าคำถามในข้อ ๒. นี้ยากที่จะตอบ
  

สิ่งที่เห็นว่าควรนำมาพิจารณาคือถ้าสมมุติว่าพลาสติกดังกล่าวฉีกขาดออก ทำให้แก๊สที่กักเก็บเอาไว้ทั้งหมดนั้นรั่วไหลออกมาทันที จะก่อให้เกิดอันตรายใดขึ้นได้ (พิจารณาเฉพาะอันตรายจากพิษของแก๊ส ไม่นับเอาแรงระเบิดนะ) ตรงนี้ก็ต้องกลับไปดูองค์ประกอบแก๊สส่วนที่เป็นพิษที่หนักกว่าอากาศว่ามีความเข้มข้นเท่าใด ถ้าความเข้มข้นที่กักเก็บอยู่นั้นไม่สูงพอจะทำอันตรายจนเสียชีวิตได้ เมื่อมันรั่วออกมาแล้วก็จะเจือจางลงไปอีกจากการผสมกับอากาศ ดังนั้นโอกาสที่จะทำให้ผู้ที่อยู่โดยรอบที่ห่างออกมาเกิดการเสียชีวิตก็น่าจะต่ำ (เว้นแต่เด็กกับผู้ที่มีร่างกายไม่แข็งแรง) ในกรณีนี้ทางเลือกที่จะเสี่ยงไม่ทำการเผา แต่ขอรอเวลาให้ระบบกำจัดปรกตินั้นเร่งทำงานจนสามารถกำจัดได้หมดก็จะยังคงอยู่ (จะเรียกว่าทำใจดีสู้เสือก็น่าจะได้)
  

แต่ถ้าพบว่าความเข้มข้นของแก๊สที่เป็นพิษนั้นสูงมาก ซึ่งถ้าเกิดการรั่วออกมาอย่างทันทีทันใดจะเกิดพื้นที่โดยรอบกว้างขนาดหนึ่งที่มีแก๊สดังกล่าวเข้มข้นสูงมากจนทำให้ผู้คนที่อยู่ในบริเวณนั้นเสียชีวิตได้ในเวลาอันสั้น ในกรณีนี้ผมเห็นว่าการเลือกที่จะเผาแก๊สนั้นทิ้งจะเป็นทางเลือกที่มีความเสี่ยงต่ำกว่า เพราะแม้ว่าซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่เกิดจากการเผาไฮโดรเจนซัลไฟด์นั้นจะยังคงมีความเป็นพิษอยู่ก็ตาม แต่ก็ต่ำกว่าไฮโดรเจนซัลไฟด์ (3000 ppm สำหรับ SO₂ ต่อ 800 ppm สำหรับ H₂S) นอกจากนี้ซัลเฟอร์ไดออกไซด์นั้นยังละลายน้ำได้ดีกว่าไฮโดรเจนซัลไฟด์มาก (94 g/l สำหรับ SO₂ ต่อ 4 g/l สำหรับ H₂S) การผ่านแก๊สที่เกิดจากการเผาเข้าสู่หอชะล้าง (scrubber) ก็จะช่วยลดปัญหาการปลดปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ออกสู่บรรยากาศได้ หรือถ้ามีการหลุดรอดออกมา ก็จะเป็นการหลุดรอดในปริมาณต่ำ ๆ อย่างต่อเนื่องที่สามารถฟุ้งกระจายออกไปได้โดยเร็ว นอกจากนี้ยังช่วยลดความเสี่ยงที่พลาสติกปิดคลุมจะฉีกขาดกระทันหันด้วย (แบบว่าหนีเสือปะจระเข้ไง)

ความเห็นตามหลักวิชาการของผมก็ขอยุติลงตรงนี้ ส่วนที่ว่าทางเลือกไหนน่าจะเหมาะสมกว่านั้นคงขึ้นอยู่กับข้อมูลที่แท้จริงที่ได้กล่าวมาข้างต้น และกลิ่นที่ตามข่าวบอกว่าเป็น "กลิ่นเหม็น" นั้น อันที่จริงเป็นกลิ่นของอะไร เพราะถ้าเป็นกลิ่นของไฮโดรเจนซัลไฟด์จริง มันไม่น่าจะมาจากการเผา