721-485 น้ำ ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม ( Industrial Water)

1. 721-485 น้ำใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม (Industrial Water)

2. ประเภทของแหล่งน้ำ แบ่งเป็น 4 ประเภทใหญ่ ๆ คือ • น้ำผิวดิน (Surface Water) น้ำในลำคลอง, ห้วย, หนอง และบึงต่าง ๆ • น้ำประเภทนี้โดยทั่วไปจะมีสารแขวนลอย (Suspended Solids หรือ SS) สูง • สารละลาย (Dissolved Solid) ค่อนข้างต่ำ ยกเว้นน้ำที่อยู่ในแหล่งที่มีเกลือแร่สูง

3. น้ำผิวดิน (Surface Water) คุณภาพของน้ำในแม่น้ำลำคลองที่มีการไหลต่อเนื่องจะมีคุณภาพดีกว่าน้ำในบึง หนอง หรือน้ำในอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ • น้ำในบึงหนอง หรืออ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่อาจมีการทิ้งน้ำเสีย • การระบายน้ำเข้ามาและสะสมอย่างต่อเนื่อง • ทำให้ปริมาณเกลือแร่ต่าง ๆ มีปริมาณสูงขึ้นเรื่อย ๆ • น้ำประปาสำหรับชุมชนจะใช้แหล่งน้ำผิวดินเป็นหลัก

4. ประเภทของแหล่งน้ำ น้ำบาดาล • น้ำใต้ดิน (Ground Water) • ส่วนใหญ่ค่อนข้างใส แทบจะไม่มีสารแขวนลอย • แต่จะมีปริมาณสารละลายสูงกว่าน้ำผิวดิน ขึ้นกับบริเวณของแหล่งน้ำ • บางกรณีปริมาณสารละลายของน้ำบาดาลจะน้อยกว่าน้ำผิวดิน • โรงงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่จะใช้น้ำบาดาลเป็นแหล่งน้ำ • เนื่องจากน้ำประปามีปริมาณไม่เพียงพอ และบริการไม่ทั่วถึงโรงงาน

5. ประเภทของแหล่งน้ำ น้ำบาดาล • น้ำใต้ดิน (Ground Water) • ปัจจุบันระดับน้ำบาดาลในบริเวณภาคกลางมีแนวโน้มลดลงไปมาก • เนื่องจากมีการสูบขึ้นมาใช้กันในปริมาณมาก • การเติมน้ำลงใต้ดินโดยวิธีธรรมชาติมีไม่พียงพอและไม่ทันต่อการใช้งาน ดังนั้นในปัจจุบัน กรมทรัพยากรธรณี กระทรวงอุตสาหกรรมจึงต้องมีการควบคุมการใช้น้ำบาดาล โดยการกำหนดให้ขออนุญาติก่อนการเจาะใช้บ่อบาดาล และมีการเก็บค่าน้ำตามปริมาณที่ใช้

6. ประเภทของแหล่งน้ำ • น้ำกร่อย (Brackish Water) • น้ำประเภทนี้อาจเป็นน้ำผิวดินหรือน้ำใต้ดินก็ได้ • น้ำกร่อยเป็นแหล่งน้ำที่อยู่ใกล้ทะเลตามชายฝั่งและตามเกาะต่าง ๆ • ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นน้ำใต้ดินที่น้ำทะเลได้ไหลเข้ามาผสมกับน้ำจืดใต้ดิน • เป็นแหล่งน้ำที่สำคัญสำหรับเกาะและเมืองชายทะเล • ความกร่อยของน้ำเกิดขึ้นจากมีเกลือคลอไรด์ค่อนข้างสูง

7. ประเภทของแหล่งน้ำ • น้ำทะเล (Sea Water) • เป็นแหล่งน้ำที่ใหญ่ที่สุด แต่นำมาผลิตเป็นน้ำใช้น้อยที่สุด • เนื่องจากมีค่าใช้จ่ายในการผลิตค่อนข้างสูง และต้องใช้เครื่องมือการผลิตที่มีราคาแพง

8. ประเภทของแหล่งน้ำ • น้ำทะเล (Sea Water) • เป็นแหล่งน้ำสำหรับสถานที่ที่ขาดแคลนน้ำจืด เช่น • ประเทศแถวตะวันออกกลาง • ฐานเจาะน้ำมันกลางทะเล • แหล่งท่องเที่ยวตามเกาะต่าง ๆ เรือเดินข้ามมหาสมุทร

9. สารแขวนลอย สารละลายน้ำ ก๊าซที่ละลายน้ำได้ (Dissolved Gases) สารปนเปื้อนในน้ำ

10. สารปนเปื้อนในน้ำ ไม่ละลายน้ำ สารแขวนลอย สารแขวนลอยและตกตะกอนได้ (Suspended and Settleable Solids) • มีขนาดใหญ่ • สามารถตกตะกอนได้ด้วยน้ำหนักของตัวมันเอง • รวมตัวให้ตกตะกอนได้โดยใช้สารเคมี • สามารถกำจัดออกจากน้ำได้โดยการกรองธรรมดา

11. สารปนเปื้อนในน้ำ สารแขวนลอย สารแขวนลอยและไม่ตกตะกอน (Colloidals) • มีขนาดเล็กมาก บางครั้งเป็นสารที่มีประจุบวก/ลบ • สามารถตกตะกอนได้โดยใช้สารเคมี ทำลายประจุให้เป็นกลาง • สามารถกำจัดออกจากน้ำได้โดยการกรองธรรมดา

12. สารปนเปื้อนในน้ำ ความขุ่น (Turbidity) สารแขวนลอย • เป็นผลมาจากมีสารที่เป็น Colloidalsอยู่ในน้ำ • สามารถกำจัดออกจากน้ำได้โดยการกรองธรรมดา การวัดความขุ่น ใช้วิธีการวัดความหักเห และ การกระจัดกระจายของแสงที่ผ่านน้ำ มีหน่วยเป็น NTU (Nephlo-metric Turbidity Units)

13. สารปนเปื้อนในน้ำ สี (Color) สารแขวนลอย การกำจัด สีที่เกิดขึ้นในน้ำมี 2 ชนิด คือ สีที่เกิดจากการมีสารแขวนลอย กรองธรรมดา สีที่เกิดจากการมีสารละลายในน้ำ การดูดซึมด้วยถ่านกัมมันต์ และวิธีอื่น ๆ เช่นกรองด้วยเมมเบรน

14. สารปนเปื้อนในน้ำ สารละลายน้ำ (Dissolved Solids) บางครั้งจะใช้คำว่า Total Dissolved Solid (TDS) มีหลายชนิด ส่วนมากละลายอยู่ในสภาพเกลือแร่ ในรูปของสารประจุบวกและประจุลบ ตัวอย่าง • ไนเตรต • ฟอสเฟต • คลอไรด์ • แคลเซียม • เหล็ก

15. เหล็กในน้ำ • โลหะที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในหินที่เกิดจากลาวา(igneous rock) และในหินทราย • หากมีเหล็กในน้ำดื่มเกิน 0.3 ppm จะทำให้เกิดสีและรสที่ไม่พึงประสงค์ • นอกจากนั้นยังทำให้เกิดคราบเกาะตามเสื้อผ้าและอ่างล้างอีกด้วย • ในท่อส่งน้ำมักจะมีเหล็กละลายอยู่ในน้ำ เมื่อสัมผัสกับออกซิเจนจะกลายเป็นสารประกอบชนิดใหม่ที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า(visible) หรือที่เราพบเป็นประจำในรูปสนิมเหล็ก

16. ซัลเฟตในน้ำ • ซัลเฟต(หรือสารประกอบซัลเฟต) มักพบในน้ำผิวดินทั่วไปและพบมากในน้ำใต้ดิน • ถ้ารวมตัวกับแคลเซียม เป็น CaSO4ก็จะส่งผลให้เป็นความกระด้างถาวรในน้ำ ซึ่งเมื่อเกิดตะกรันแล้วจะกำจัดได้ยากมาก • ถ้ามีซัลเฟตปนเปื้อนในน้ำมากกว่า 250 ppm เมื่อบริโภคเข้าไปจะส่งผลให้ท้องเสียได้

17. คลอไรด์ในน้ำ • คลอไรด์ในน้ำจะอยู่ในรูป C l-เป็นสารอนินทรีย์ที่พบมาก • ถ้ามีคลอไรด์ในน้ำ 250 ppm จะทำให้น้ำเริ่มมีรสเค็ม • บริเวณชายหาดจะพบคลอไรด์ในบ่อที่มีน้ำชะดินจากแหล่งน้ำกร่อยเข้ามา คลอไรด์ปะปนมาในน้ำประปาโดยเครื่องกรองน้ำ (water softener units) • ถ้าคลอไรด์มีปริมาณมากอาจเป็นอันตรายต่อท่อส่งน้ำ(ที่ทำจากโลหะ)ได้ และทำให้พืชน้ำเจริญ • ในทางการแพทย์ได้กำหนดว่าโภชนาการที่ดีนั้นจะต้องมีปริมาณเกลือโซเดียมคลอไรด์ต่ำ

18. สารปนเปื้อนในน้ำ ก๊าซที่ละลายน้ำ (Dissolved Gases) ซึ่งมีผลต่อคุณภาพน้ำใช้อุตสาหกรรม ได้แก่ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) ก๊าซออกซิเจน (O2)

19. สารปนเปื้อนในน้ำ ก๊าซที่ละลายน้ำ (Dissolved Gases) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) • เมื่อละลายน้ำจะอยู่ในรูปของก๊าซ CO2 • กรดคาร์บอนิก (H2CO3) หรือเกลือไบคาร์บอเนต (HCO3) • จะมีผลต่อการเกิดสนิมในท่อเหล็ก • หรือมีปัญหาเรื่องโฟม • การ Carry-over ในไอน้ำ

20. สารปนเปื้อนในน้ำ ก๊าซที่ละลายน้ำ (Dissolved Gases) ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) • จะมีอยู๋ในน้ำใต้ดินบางแห่ง ทำให้มีกลิ่นเหม็นเหมือนไข่เน่า • ในระบบไอน้ำจะกลายสภาพเป็นกำมะถัน (H2SO4) • ซึ่งจะกัดกร่อนโลหะต่าง ๆ

21. สารปนเปื้อนในน้ำ ก๊าซที่ละลายน้ำ (Dissolved Gases) ก๊าซออกซิเจน (O2) • เป็นก๊าซที่ละลายน้ำอยู่ตามธรรมชาติ • ซึ่งสัตว์น้ำต้องใช้ในการหายใจ ดำรงชีวิต • แต่จะก่อให้เกิดปัญหาสนิมในโลหะต่าง ๆ

22. หน่วยต่าง ๆ ที่ใช้ในระบบการผลิตน้ำ หน่วยน้ำหนักต่อปริมาตร หน่วยที่ใช้กันมากคือ • มิลลิกรัมต่อลิตร (มก./ล.) • กรัมต่อลูกบาศก์เมตร (ก./ม.3) เป็นหน่วยที่ใช้วัดปริมาณน้ำหนักสารละลายที่มีอยู่ในปริมาตรน้ำหนึ่งหน่วย

23. หน่วยต่าง ๆ ที่ใช้ในระบบการผลิตน้ำ หน่วยน้ำหนักต่อน้ำหนัก หน่วยที่ใช้กันมากคือ • ppm (parts per million) หนึ่งส่วนในล้านส่วน ในสารละลายเจือจาง มีค่าเท่ากับหน่วยน้ำหนักต่อปริมาตร

24. หน่วยน้ำหนักต่อน้ำหนักหน่วยน้ำหนักต่อน้ำหนัก ตัวอย่าง หน่วย ppm 10 ppm = 10 มิลลิกรัม/กิโลกรัม น้ำ 10 ppm = 10 มิลลิกรัม/กิโลกรัม น้ำ 1 ลิตร มีน้ำหนักเท่ากับ 1 กิโลกรัม น้ำทะเล 10 ppm = …………………………มิลลิกรัม/กิโลกรัม

25. น้ำทะเล 1 ลิตร มีน้ำหนักเท่ากับ…………1…………..กิโลกรัม น้ำทะเล 1 ลิตร มีน้ำหนักมากกว่า 1 กิโลกรัม ความถ่วงจำเพาะ คืออัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นของสสารหนึ่งๆ ต่อความหนาแน่นของน้ำ

26. ตัวอย่าง น้ำทะเลมีความเข้มข้น 30,000 ppm มีความถ่วงจำเพาะเท่ากับ 1.05 ให้หาความเข้มข้นในหน่วย มิลลิกรัมต่อลิตร ความถ่วงจำเพาะเท่ากับ 1.05 หมายถึง ความหนาแน่นของน้ำเท่ากับ 1.05 kg/l น้ำทะเลมีความเข้มข้น 30,000 ppm หมายถึง น้ำทะเลมีความเข้มข้น 30,000 mg/kg สิ่งที่ต้องการ คือ ความเข้มข้นในหน่วย มิลลิกรัมต่อลิตร

27. Conductivity ค่าที่ใช้วัดความบริสุทธิ์ของน้ำ • วัดค่าความเป็นตัวนำไฟฟ้าของน้ำ • หน่วยที่นิยมใช้คือ ไมโครโมห์ต่อเซ็นติเมตร (Micromho/cm) • น้ำบริสุทธิ์เป็นตัวนำไฟฟ้าที่เลวมีค่า Conductivity ต่ำ • น้ำที่มีสารละลายมากจะเป็นตัวนำที่ดีขึ้น และมีค่า Conductivity สูงขึ้น

28. Resistivity ค่าที่ใช้วัดความบริสุทธิ์ของน้ำ • คือ การวัดค่าความต้านทานการไหลไฟฟ้าของน้ำ • หน่วยที่นิยมใช้คือ เมกะโอห์มเซ็นติเมตร (Megaohm-cm) • น้ำบริสุทธิ์มีค่าความต้านทานการไหลไฟฟ้าและค่า Resistivityสูง • น้ำที่มีสาระลายมากมีค่าความต้านทานการไหลไฟฟ้าและค่า ต่ำลง

29. ค่าที่ใช้วัดความบริสุทธิ์ของน้ำค่าที่ใช้วัดความบริสุทธิ์ของน้ำ ความสัมพันธ์ระหว่างค่า Conductivity และ Resistivity คือ 1 micromho/cm=1megaohm-cm = 106 ohm-cm ความสัมพันธ์ระหว่างค่า TDS และค่า Conductivity ไม่มีอัตราส่วนมาตรฐาน เพราะขึ้นกับชนิดของสารละลายในน้ำ TDS (มก.-ล.) X (1.5-1.67) = Conductivity ค่า Conductivity และ Resistivity ของน้ำบริสุทธิ์จะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิของน้ำ

30. คุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมีคุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมี • pH แสดงความเป็นกรดหรือเบสของน้ำ • ค่าที่แสดงปริมาณหรือความเข้มข้นของไฮโดรเจนอิออนในน้ำ (Hydrogen or hydronium ion: H+ or H3O+) ซึ่งเกิดจากสารที่สามารถแตกตัวให้อนุมูลกรด(H+)หรือด่าง(OH-)ได้ • ความเป็นกรด-ด่าง (พีเอช) pH มีค่าตั้งแต่ 0 - 14

31. คุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมีคุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมี • pH แสดงความเป็นกรดหรือเบสของน้ำ • สภาพเป็นกรด (Acid) หมายถึง ค่าที่เป็นกรด-ด่าง หรือ พีเอช pH ต่ำกว่า 7 • สภาพเป็นด่าง/เบส (Base) หมายถึง ค่าที่เป็นกรด-ด่าง หรือ พีเอช pH มากกว่า 7 • สภาพเป็นกลาง (Neutral) หมายถึง ค่าที่เป็นกรด-ด่าง หรือ พีเอช pH เท่ากับ 7

32. คุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมีคุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมี • pH • น้ำดื่มควรมีค่า pH ระหว่าง 6.8-7.3 • โดยทั่วไปน้ำที่ปล่อยจากโรงงานอุตสาหกรรมมักจะมีค่า pH ที่ต่ำ (PH < 7) ซึ่งหมายถึงมีความเป็นกรดสูงมีฤทธิ์กัดกร่อน

33. คุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมีคุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมี • pH การวัดค่า pH • อย่างง่าย โดยการใช้กระดาษลิตมัสในการวัดค่าความเป็นกรด – เบส ซึ่งให้สีตามความเข้มข้นของ [H+]

34. คุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมีคุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมี • pH การวัดค่า pH • การวัดโดยใช้ pH meter เมื่อต้องการให้มีความละเอียดมากขึ้น

35. คุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมีคุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมี • pH สภาพเบส (alkalinity) • คือสภาพที่น้ำมีสภาพความเป็นเบสสูงจะประกอบด้วยไอออนของ OH-, CO3- , H2CO3ของธาตุแคลเซียม โซเดียม แมกนีเซียม โพแทสเซียม หรือแอมโมเนีย • สภาพเบสนี้จะช่วยทำหน้าที่คล้ายบัฟเฟอร์ต้านการเปลี่ยนแปลงค่า pH ในน้ำทิ้ง

36. คุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมีคุณสมบัติของของน้ำเชิงเคมี • pH สภาพกรด ( acidity) • โดยทั่วไปน้ำทิ้งจากแหล่งชุมชนจะมีบัฟเฟอร์ในสภาพเบสจึงไม่ทำให้น้ำมีค่า pH ที่ต่ำเกินไป • แต่น้ำทิ้งจากโรงงานอุตสาหกรรมมักจะมีค่า pH ต่ำกว่า 4.5 ซึ่งมาจาก CO2ที่ละลายน้ำ

37. ความสำคัญของความเป็นด่างความสำคัญของความเป็นด่าง ใช้เป็นสารเคมีในการรวมตะกอน • Chemical Coagulation • Water Softening • Corrosion Control • Buffer Capacity การกำจัดความกระด้าง ควบคุมการกัดกร่อน จํานวนโมลของกรดแกหรือเบสแกที่ทําใหบัฟเฟอรจํานวน 1 ลิตร มีคาพีเอชเปลี่ยนแปลงไป 1 หนวย (unit)

38. Buffer Solution • หมายถึง  สารละลายที่มีความสามารถในการต่อต้านการเปลี่ยนแปลงค่า pH เมื่อเติมสารละลายกรดแก่หรือเบสแก่ลงไป

39. Buffer Solution หน้าที่ของสารละลายบัฟเฟอร์ • เป็นสารละลายที่ใช้ควบคุมความเป็นกรดและเบสของสารละลาย  เพื่อไม่ให้เปลี่ยนแปลงมาก  เมื่อเติมกรดหรือเบสลงไปเล็กน้อย  • นั่นคือ การรักษาระดับ pH ของสารละลายไว้ให้คงที่เสมอ  แม้ว่าจะเติมน้ำหรือเติมกรดหรือเบสลงไป  ก็ไม่ทำให้ pH ของสารละลายเปลี่ยนแปลงไป  • เราเรียกความสามารถในการต้านทานการเปลี่ยนแปลง pH นี้ว่า  buffer capacity

40. ความกระด้าง (Hardness) เกิดจากอะไร??? ทำไมต้องกระด้าง??? เกิดปัญหาอะไรบ้าง???

41. ความกระด้าง (Hardness) • ความกระด้างเกิดขึ้นจากโลหะที่สามารถตกตะกอนทำให้เกิดตะกรันใน boiler, ท่อน้ำร้อน และอุปกรณ์ให้ต่างร้อนต่าง ๆ • เช่น Ca2+, Mg2+, Fe2+, Mn2+ etc. • มักเกิดตะกรันกับ CO32- ,SO42- Ca2+ + CO32- CaCO3 (s) Mg2+ + CO32-  MgCO3 (s)

43. การวิเคราะห์ความกระด้างการวิเคราะห์ความกระด้าง • M2+สามารถเกิดสารประกอบเชิงซ้อนกับ EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid) EDTA

44. ใช้Eriochrome Black T เป็นอินดิเคเตอร์ เนื่องจากสามารถเกิดสารประกอบเชิงซ้อนอ่อน ๆ กับ M2+ ได้ • M2+ + EBT (Blue)  (M –EBT)complex (Wine Red) • เมื่อไทเทรตด้วย EDTA โลหะจะเกิด complex กับEDTA ทำให้เกิดสีน้ำเงินของ EBT

45. Sample (M2+) (M - EBT)complex (Wine Red) (M – EDTA)stronger complex + EBT (Blue) + Eriochrome Black T + Titrate with EDTA

46. ได้จุดยุติสีน้ำเงิน ซึ่ง mol eq. EDTA = mol eq. M2+ • หน่วยความกระด้าง เป็น mg/L as CaCO3 • 1 mol eq. = 50 g CaCO3 ปริมาณตะกรันที่เกิดขึ้นทั้งหมด CaCO3 1 mol = 2 mol eq. = 100 g/mol

47. Note: All units in mg/L Carbonate Hardness • ความกระด้างทั้งหมดเป็นการวัดปริมาณ M2+ที่สามารถเกิดตะกรันได้ โดยตะกรันส่วนมากเป็นเกลือคาร์บอเนต • Alkalinity เป็นปริมาณของคาร์บอเนต (HCO3- + CO32-) • ถ้า Total hardness < Alkalinity  ถือว่าความกระด้างทั้งหมดเป็นความกระด้างคาร์บอเนต

48. Note: All units in mg/L • ถ้า Total hardness > Alkalinity  ถือว่าความกระด้างทั้งหมดมีทั้งความกระด้างคาร์บอเนตและ Non-carbonate Hardness • โดยที่ Non-carbonate Hardness = Total hardness - Alkalinity • Non-carbonate Hardness บางครั้งเรียกว่าความกระด้างถาวรเนื่องจากไม่สามารถกำจัดได้โดยการต้ม