การย่อยสลายสารอินทรีย์ในน้ำเสียโดยอาศัยแบคทีเรียสามารถทำได้ทั้งในสภาวะที่มีอากาศ (aerobic) และไม่มีอากาศ (anaerobic) ซึ่งใช้แบคทีเรียต่างชนิดกัน แบคทีเรียที่ย่อยสลายสารอินทรีย์ได้ในสภาวะที่มีอากาศจะอยู่ไม่ได้ถ้าไม่มีออกซิเจน ส่วนแบคทีเรียที่ย่อยสลายสารอินทรีย์ได้ในสภาวะที่ไม่มีอากาศจะอยู่ไม่ได้ถ้ามีออกซิเจน
การย่อยสลายในสภาวะที่มีอากาศนั้นสามารถทำได้ในระบบเปิดเพราะผลิตภัณฑ์ที่ได้คือน้ำกับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่ระบายออกสู่อากาศได้โดยตรง และยังมีกลิ่นน้อยกว่า แต่จำเป็นต้องมีระบบป้อนอากาศเข้าไปในน้ำทิ้ง (ทำนองเดียวกับกับการให้ออกซิเจนแก่น้ำในตู้เลี้ยงปลา)
การย่อยในสภาวะที่ไม่มีอากาศจะสามารถรองรับน้ำทิ้งที่มีความเข้มข้นสารอินทรีย์ที่สูงกว่า จึงเหมาะกับโรงงานที่มีน้ำทิ้งที่มีความเข้มข้นสารอินทรีย์สูง โดยอาจทำการย่อยสลายในสภาวะที่ไม่มีอากาศก่อนเพื่อลดความเข้มข้นสารอินทรีย์นน้ำให้ต่ำลง จากนั้นจึงค่อยส่งต่อส่วนที่เหลือไปยังระบบย่อยสลายในสภาวะที่มีอากาศ การย่อยแบบนี้จะทำในระบบปิด เพราะแก๊สที่เกิดขึ้นคือมีเทน (CH4) ที่ติดไฟได้ (และยังอาจเกิดแก๊สตัวอื่นที่มีกลิ่นแรงเช่นแก๊สไข่เน่า) ถ้าโรงงานนั้นมีความต้องการใช้เชื้อเพลิงในการผลิตความร้อน ก็สามารถใช้กระบวนการนี้ในการเปลี่ยนของเสียให้กลายเป็นเชื้อเพลิงใช้เองในโรงงานได้
ด้วยการที่การย่อยสลายในสภาวะที่ไม่มีอากาศสามารถรองรับน้ำทิ้งที่มีความเข้มข้นสารอินทรีย์สูงได้ดี พื้นที่ที่ต้องใช้ในการสร้างบ่อบำบัดจึงต่ำกว่า ทำให้มีการนำมาใช้บำบัดน้ำเสียของอาคารขนาดใหญ่โดยมีการออกแบบให้ถังบำบัดนั้นอยู่ใต้อาคาร (เพื่อประหยัดพื้นที่) แต่ทั้งนี้ก็ต้องระวังเรื่องการระบายแก๊สมีเทนที่เกิดขึ้นให้ดี เพราะถ้าเกิดการสะสมก็อาจเป็นต้นตอให้เกิดเพลิงไหม้ได้ เช่นเหตุการณ์เพลิงไหม้ที่ห้างเซ็นทรัลเวิลด์เมื่อวันที่ ๑๐ เมษายน พ.ศ. ๒๕๖๒ ที่มีสมมุติฐานหนึ่งคาดว่าต้นเหตุมาจากการสะสมของแก๊สมีเทนที่เกิดจากบ่อบำบัดน้ำเสียใต้อาคาร
การเกิดแก๊สมีเทนในระหว่างกระบวนการย่อยโดยไม่ใช้อากาศนั้น ผลิตภัณฑ์แรกที่เกิดคือแก๊สไฮโดรเจน (ด้วยเหตุนี้ปัจจุบันจึงมีการศึกษาการใช้กระบวนการนี้มาใช้ผลิตแก๊สไฮโดรเจน) จากนั้นแบคทีเรียจะใช้ไฮโดรเจนที่ละลายอยู่ในน้ำนี้มาเปลี่ยนเป็นมีเทนอีกต่อหนึ่งด้วยการทำปฏิกิริยากับ CO2 (รูปที่ ๑)
เรื่องที่นำมาเล่าในวันนี้ก็เกิดจากแก๊สไฮโดรเจนที่เกิดจากกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ในสภาวะที่ไม่มีอากาศโดยนำมาจากบทความเรื่อง "HSE process safety communicaion - explosion in an anaerobic digester plant" ที่เผยแพร่ในวารสาร Loss Prevention Bulletin, Issue 306, December 2025 โดยเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในเดือนกันยายน ค.ศ. ๒๐๑๗
การระเบิดเกิดที่ Buffer Tank (ถังพักน้ำทิ้ง) แผนผังกระบวนการบำบัดน้ำเสียของโรงงานที่เกิดเหตุแสดงในรูปที่ ๒ ของเสียที่เป็นสารอินทรีย์นั้นมีทั้งส่วนที่เป็นของแข็งและส่วนที่เป็นของเหลว ของเสียที่เป็นของแข็งนั้นจะถูกบดให้ละเอียด (ในขั้นตอน Macerator/Mincer) จากนั้นจะถูกผสมเข้ากับน้ำที่แบ่งออกมาจากน้ำทิ้งของถังบำบัดสารอินทรีย์ (Bio Digester) เพื่อเป็นการประหยัดน้ำและทำให้ของแข็งนั้นกลายเป็น slurry ที่สะดวกในการส่งไปตามระบบท่อ น้ำทิ้งที่ผ่านการผสมรวมจากน้ำทิ้งจากของเสียที่เป็นของแข็งและของเหลวจะถูกนำมาพักไว้ใน Buffer Tank
ก่อนเกิดเหตุนั้นโรงงานพบปัญหาท่อป้อน slurry จากถัง Pasteuriser ไปยัง Buffer Tank นั้นอุดตัน เนื่องจากท่อป้อน slurry จากถัง Pasteuriser ต่อเข้า Buffer Tank ทางด้านบน (รูปที่ ๓) จึงได้มีการวางแผนที่จะตัดท่อดังกล่าวด้วยการให้ช่างใช้กระเช้าเคลื่อนที่ได้เพื่อยกตัวขึ้นไปยังท่อที่มีปัญหาและตัดท่อดังกล่าว Buffer Tank นี้เดิมเป็นถังสำหรับเก็บเมล็ดธัญพืช จึงไม่มีส่วนแผ่นก้นถัง เป็นแค่โครงสร้างลำตัวที่วางครอบส่วนฐานโดยมี clamp อยู่รอบเพื่อยึดลำตัวของถังให้อยู่กับที่ โดยหลังคาถังมีช่องระบายอากาศที่ยอมให้อากาศภายนอกไหลเข้าไปได้เมื่อระดับของเหลวในถังลดต่ำลง และยอมให้อากาศภายในถังระบายออกมาเมื่อระดับของเหลวในถังเพิ่มสูงขึ้น ตำแหน่งของช่องระบายอากาศนี้ไม่ได้อยู่ ณ จุดที่สูงที่สุดของหลังคาถัง
เมื่อช่างเริ่มทำการเจียรท่อเพื่อตัดท่อ ประกายไฟจากการเจียรทำให้เกิดการระเบิดของแก๊สที่อยู่ใน Buffer tank แรงระเบิดทำให้ฝาครอบช่องระบายอากาศปลิวออกก่อน (รูปที่ ๔) ตามด้วยการที่ถังหลุดจากตัว clamp ที่ยึดถังไว้กับพื้น ทำให้ถังเก็บพุ่งลอยออกไป การระเบิดนี้ส่งผลให้ช่างสองคนที่ทำการเจียรท่อนั้นได้รับบาดเจ็บสาหัส
การสอบสวนคาดว่าสาเหตุเกิดจากแก๊สไฮโดรเจนที่สะสมในถัง โดยน้ำทิ้งที่ไหลเวียนมาจาก Bio digester นั้นมีเชื้อจุลินทรีย์ที่ทำให้สารอินทรีย์ย่อยสลายได้ในสภาวะที่ไม่มีอากาศ ทำให้เกิดแก๊สไฮโดรเจนสะสมในถัง แต่เนื่องจากตำแหน่งของช่องระบายอากาศนั้นอยู่ต่ำกว่าตำแหน่งของท่อป้อน slurry และอยู่ต่ำกว่าจุดสูงสุดของหลังคาถัง แก๊สไฮโดรเจนจึงสามารถสะสมในบริเวณนี้ได้
ในการย่อยสลายโดยไม่ใช้อากาศนั้น เชื้อจุลินทรีย์จะผลิตไฮโดรเจนขึ้นมาก่อน แล้วจึงค่อยดึงเอาไฮโดรเจนที่ละลายอยู่ในน้ำไปทำปฏิกิริยากับ CO2 เพื่อผลิตมีเทนในขั้นตอนต่อไป (ดูรูปที่ ๑) ถ้าหากไม่มีการดึงเอาไฮโดรเจนไปใช้ทำปฏิกิริยาต่อ ไฮโดรเจนก็จะหลุดลอยออกจากของเหลว และด้วยการที่ระดับของเหลวในถังมีการเปลี่ยนแปลง ทำให้มีการไหลของอากาศภายนอกเข้าไปในถังและผสมเข้ากับแก๊สต่าง ๆ ที่อยู่ในถัง
ณ จุดนี้อาจมีคนสงสัยว่าในเมื่อมีอากาศไหลเข้าไปอยู่ในถังแล้วทำไมจึงยังเกิดการย่อยสลายโดยไม่ใช่อากาศได้ คือการที่จะบอกว่าเป็นการย่อยสลายในสภาวะที่มีหรือไม่มีออกซิเจนนั้นจะดูที่ความเข้มข้นออกซิเจนในเฟสของเหลว ไม่ใช่ในเฟสแก๊สที่อยู่เหนือผิวของเหลว แม้แต่ในกระบวนการย่อยสลายที่ต้องใช้ออกซิเจน ก็ยังต้องมีการปั่นกวนและปั๊มอากาศเข้าไปในน้ำ เพื่อให้มีออกซิเจนละลายเข้าไปในน้ำ ในเหตุการณ์นี้มีออกซิเจนอยู่เหนือผิวของเหลว แต่ไม่มีการเติมออกซิเจนให้กับของเหลว ในเฟสของเหลวจึงถือว่าไม่มีออกซิเจน (อาจจะพอมีบ้างเล็กน้อยตรงบริเวณผิวบนของของเหลว)
รูปปิดท้ายวันนี้ก็ไม่มีอะไร เป็นแค่มุมโต๊ะคอมพิวเตอร์ที่นั่งทำงานมาเกือบ ๓๐ ปี เนื่องจากใกล้จะได้เวลาลาจากเนื่องจากเกษียณอายุการทำงาน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น