รายงานวิจัย
วิทยาศาสตร์
ทุนสนับสนุนงานพื้นฐาน (Fundamental Fund)
2569
การประเมินวัฏจักรชีวิตเพื่อลดผลกระทบสิ่งแวดล้อมจากการใช้เทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับกระบวนการบำบัดน้ำเสีย
Life cycle assessment to reduce the environmental impact of advanced technology in wastewater treatment processes
การบำบัดน้ำเสียเป็นกระบวนการที่ใช้ในการกำจัดสิ่งปนเปื้อนออกจากน้ำเสียและแปลงเป็นน้ำทิ้งที่สามารถกลับคืนสู่วัฏจักรของน้ำโดยมีปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุดหรือนำกลับมาใช้ใหม่ได้ กระบวนการบำบัดเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางกายภาพ เคมี และชีวภาพต่างๆ เพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อนทางกายภาพ เคมี และชีวภาพ วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อผลิตน้ำทิ้งที่ผ่านการบำบัดและขยะมูลฝอย (ตะกอน) ที่เหมาะสมสำหรับการกำจัดหรือนำกลับมาใช้ใหม่ น้ำเสียมีต้นกำเนิดมาจากหลายแหล่ง: น้ำเสียจากครัวเรือน ที่มาจากครัวเรือนและรวมถึงน้ำจากห้องน้ำ อ่างล้างหน้า ฝักบัว และเครื่องซักผ้า น้ำเสียอุตสาหกรรม ผลิตโดยกิจกรรมทางอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ โดยมีสารมลพิษต่างๆ ขึ้นอยู่กับอุตสาหกรรม (เช่น โลหะหนัก สารเคมี) น้ำที่ไหลจากพายุ น้ำจากฝนหรือหิมะที่ไหลผ่านพื้นดินและพื้นผิวที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ มักกักเก็บมลพิษ เช่น น้ำมัน ยาฆ่าแมลง และตะกอน การบำบัดน้ำเสียเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอนที่ออกแบบมาเพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อนและรับรองว่าน้ำทิ้งที่ผ่านการบำบัดจะตรงตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อม ระยะเริ่มแรก การบำบัดเบื้องต้นและเบื้องต้น มุ่งเน้นไปที่การกำจัดของแข็งขนาดใหญ่และอนุภาคอนินทรีย์ที่หนักกว่าผ่านการคัดกรอง การกำจัดกรวด และการตกตะกอน กระบวนการเหล่านี้ช่วยลดภาระอินทรีย์และเตรียมน้ำเสียสำหรับการบำบัดขั้นที่สอง การบำบัดขั้นที่สองอาศัยกระบวนการทางชีวภาพ โดยที่จุลินทรีย์จะย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์ในระบบ เช่น ถังตะกอนเร่งและตัวกรองแบบหยด ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการลดปริมาณสารอินทรีย์และระดับสารอาหารในน้ำเสียลงอย่างมาก การบำบัดระดับตติยภูมิหรือการบำบัดขั้นสูง (Tripathi et al., 2023) จะทำให้น้ำทิ้งบริสุทธิ์ยิ่งขึ้นโดยการกำจัดอนุภาคละเอียดและเชื้อโรค ผ่านการกรองและฆ่าเชื้อโรค เช่น คลอรีนและแสงยูวี กระบวนการขั้นสูง เช่น การดูดซับถ่านกัมมันต์และการแลกเปลี่ยนไอออนมุ่งเป้าไปที่สารปนเปื้อนเฉพาะที่ไม่ได้ถูกกำจัดออกในขั้นตอนก่อนหน้านี้ ขั้นตอนสุดท้ายเกี่ยวข้องกับการบำบัดตะกอน โดยที่ตะกอนจะข้นขึ้น ทำให้เสถียร และแยกน้ำออก เพื่อลดปริมาณและปริมาณเชื้อโรค ทำให้ปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับการกำจัดหรือนำกลับมาใช้ใหม่ วิธีการที่ครอบคลุมนี้ช่วยให้แน่ใจว่าโรงบำบัดน้ำเสียสามารถผลิตน้ำทิ้งคุณภาพสูงที่เหมาะสมสำหรับการระบายออกหรือการนำกลับมาใช้ใหม่อย่างเป็นประโยชน์ จึงเป็นการปกป้องสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของประชาชน ซึ่งสามารถใช้หลักการประเมินวัฏจักรชีวิตทำการประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อมกระบวนการบำบัดน้ำเสียได้ (Borges et al., 2023; Kumari et al., 2023)
การประเมินวัฏจักรชีวิต (Life Cycle Assessment: LCA) เป็นเครื่องมือที่ครอบคลุมที่ใช้ในการประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับทุกขั้นตอนของวงจรชีวิต ตั้งแต่การสกัดวัตถุดิบไปจนถึงการผลิต การใช้ และการกำจัด (Curran, 2017) เมื่อนำไปใช้กับกระบวนการบำบัดน้ำเสีย การประเมินวัฏจักรชีวิตจะให้ความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับภาระด้านสิ่งแวดล้อมและคุณประโยชน์ที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีและแนวทางปฏิบัติในการบำบัดที่แตกต่างกัน ความสำคัญของการประเมินวัฏจักรชีวิตในการบำบัดน้ำเสีย (Patel et al., 2022; Rashid, et al., 2023; Sabet, et al.,2023) ประกอบด้วย การประเมินสิ่งแวดล้อมแบบองค์รวม การประเมินวัฏจักรชีวิต ประเมินผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมสะสมตลอดวงจรชีวิตของกระบวนการบำบัดน้ำเสีย การประเมินวัฏจักรชีวิตช่วยระบุขั้นตอนหรือส่วนประกอบสำคัญภายในกระบวนการบำบัดที่มีส่วนทำให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุด ดังนั้นจึงสามารถสร้างแนวทางในการปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพ การตัดสินใจจากข้อมูลได้อย่างครบถ้วน นอกจากนี้การประเมินวัฏจักรชีวิตสนับสนุนการตัดสินใจในการเลือกและใช้เทคโนโลยีและแนวปฏิบัติด้านการบำบัดน้ำเสียที่ยั่งยืนมากขึ้น ด้วยการจัดทำรูปแบบด้านสิ่งแวดล้อมที่ครอบคลุม ส่งเสริมการแก้ปัญหาที่สมดุลและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น กระบวนการบำบัดน้ำเสียขั้นสูงเพื่อความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมของเทคโนโลยีการบำบัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเริ่มต้นในระดับห้องปฏิบัติการ ใช้การประเมินแบบองค์รวมของผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการบำบัดน้ำเสียด้วยแสง ครอบคลุมขั้นตอนต่าง ๆ ตั้งแต่การผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงไปจนถึงการบำบัดน้ำเสีย และการกำจัดหรือการนำน้ำทิ้งที่ผ่านการบำบัดและตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้แล้วกลับมาใช้ใหม่ โดยผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมจากการใช้พลังงานระหว่างกระบวนการ รังสีอัลตราไวโอเลต การใช้สารเคมีในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและผลกระทบอื่น ๆ จากการกระบวนการ ซึ่งเป็นแนวทางในการปรับปรุงเพื่อลดภาระด้านสิ่งแวดล้อมโดยรวม นอกจากนี้ยังช่วยในการประเมินเชิงเปรียบเทียบกับวิธีการบำบัดทางเลือกอื่น ๆ วิธีเกี่ยวข้องกับการกำหนดเป้าหมายและขอบเขตการศึกษา การประเมินผลกระทบวงจรชีวิตในหมวดหมู่ต่างๆ เช่น ศักยภาพของภาวะโลกร้อนและความเป็นพิษของมนุษย์ และการตีความผลลัพธ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบเพื่อเพิ่มความยั่งยืนและประสิทธิภาพในการทำงานของระบบ
งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อใช้วิธีการประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อมที่เกิดการใช้เทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับกระบวนการบำบัดน้ำเสีย พร้อมทั้งหาแนวทางในการลดผลกระทบสิ่งแวดล้อมในระดับห้องปฏิบัติการ เพื่อเตรียมแนวทางก่อนที่จะพัฒนาระบบเพื่อนำไปใช้ในระดับอุตสาหกรรม ซึ่งมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะประเมินผลกระทบสิ่งแวดล้อมอย่างแม่นยำ การวิจัยจึงใช้หลักการดังกล่าวประเมินกระบวนการที่มีอยู่อย่างละเอียด การระบุตัวแปรสำคัญที่สำคัญที่เกี่ยวข้องและการพัฒนากรอบการทำงานที่ได้มาตรฐาน พร้อมทั้งเปรียบเทียบและเสนอแนวทางที่ครอบคลุมสำหรับการดำเนินการบำบัดน้ำเสียเพื่อลดผลกระทบสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะช่วยสนับสนุนนวัตกรรมด้านทรัพยากรน้ำที่สะอาดและการดูแลสิ่งแวดล้อมที่อย่างยั่งยืนต่อไป
การบำบัดน้ำเสีย ,การประเมินวัฏจักรชีวิต,การลดผลกระทบสิ่งแวดล้อม,เทคโนโลยีขั้นสูง,การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ