คือ ทำการชะล7างผวิ บนของชน้ั กรองเสยี ก<อนประมาณ 1 หรือ 2 นาที จากนนั้ จึงทำการลา7 ง สารกรองด7วยวิธปี กติ คอื ใหไ7 หลย7อนผ<านช้นั กรองได7 อัตราการชะลา7 งผวิ บนของสารกรองควรมี ประมาณ 1.2-2.4 m³/m²-ชม.
- ระบบใช7น้ำลา7 งสารกรองพรอ7 มท้ังมรี ะบบพ<นอากาศ เพ่ือชว< ยในการขัดถูให7ตะกอนหลดุ ออกจากสารกรอง พ<นอากาศด7วยอตั ราประมาณ 10 – 16 m³/m²-นาที นาน 3-4 นาที ก<อนการลา7 ง สารกรองด7วยวิธปี กติ
- ระบบน้ำล7างรวมกบั พน< อากาศ ระบบนีไ้ ดใ7 ชน7 ำ้ และอากาศพร7อมกนั เข7าภายในชัน้ กรอง ประมาณ 2-3 นาที หลงั จากเสร็จสน้ิ การลา7 งสารกรองด7วยวิธนี แ้ี ลว7 ตอ7 งทำการล7างสารกรองอกี ครง้ั ประมาณ 2-3 นาทีดว7 ยน้ำ เพ่ือไล<ฟองอากาศทหี่ ลงเหลอื อยู<ภายในชน้ั กรองให7ออกหมด
รูปที่ 5.60 เครื่องล7างผิวหนา7 ชั้นกรองแบบโรตาร่ี
รูปท่ี 6.61เคร่ืองลา7 งผิวช้นั กรองแบบ Fixed Jet
รปู ท่ี 5.62 การใช7ลมช<วยลา7 งเครอ่ื งกรอง รปู ท่ี 5.63เครอื่ งล7างช้นั กรองแบบใชค7 ราด (Mechanical Rakes)
รูปที่ 5.64 ระบบพน< อากาศเขา7 ไปในชัน้ กรอง รูปท่ี 5.65 ระบบพน< อากาศเขา7 ไปในชัน้ กรอง (ตอ< )
รูปที่ 5.66 การติดตัง้ แผ<นกน้ั ขวางสำหรับรางระบายน้ำลา7 งล7นออก
รู รปู ท่ี 5.67 การจดั วางรางระบายนำ้ ลา7 งล7นออกแบบตา< ง ๆ
ตาราง อัตราลา7 งสารกรองตำ่ สดุ ทยี่ อมให7ไดส7 ำหรับชั้นกรองชนดิ ต<าง ๆ
ชนิดของชนั้ กรอง คSาอตั ราลYางสารกรองต่ำสดุ ทีย่ อมใหไY ดY
m3 / m2 - นาที m/ชม.
แบบหนึ่งชนั้ กรอง (ทราย) 1.8 – 2.0 108 – 120 แบบสองชนั้ กรอง (Anthracite และ 0.8 – 1.2 48 -72 ทราย) 0.8 – 1.2 48 -72
แบบสามชั้นกรอง (Anthracite,ทรายและ Garnet หรอื Ilmenite)
ตาราง อัตราการใชน7 ้ำและอากาศเพ่อื ลา7 งสารกรองในชั้นกรอง
ชนั้ กรอง ขนาดของสารกรอง (มม.) Uniformity Coefficient อตั ราลา7 งสารกรอง น้ำ อากาศ ทราย 1.00 1.40 ม³/ม² - นาที ม³/ม² - นาที Anthracite 1.49 1.40 2.19 1.30 0.41 13.1 1.10 1.73 0.61 19.7 1.34 1.49 0.81 26.2 2.00 1.53 0.28 6.6 0.41 13.1 0.61 19.7
รปู ท่ี 5.68 ระบบระบายน้ำแบบทอ<
รปู ที่ 5.69 การจดั วางทอ< ระบายนำ้ ใต7ชน้ั กรองในลกั ษณะต<าง ๆ
ขอ7 กำหนดต<าง ๆ สำหรบั ออกแบบระบบระบายนำ้ ใตช7 น้ั กรอง 1. ความยาวของทอ< ด7านขา7 ง (Lateral) ตอ< ขนาดเสน7 ผา< นศูนยกO ลางของท<อไม<ควรมากกว<า 60 2. ขนาดของรูตา< ง ๆ ตามแนวยาวของทอ< ด7านข7างควรมีประมาณ 6-12.5 มิลลเิ มตร 3. ระยะหา< งระหว<างรูตา< ง ๆ ตามแนวยาวของท<อดา7 นข7างควรมีประมาณ 75 มม. สำหรบั รูที่ มขี นาดเล็ก และ 200 มิลลิเมตร สำหรบั รูทมี่ ีขนาดใหญ< 4. อตั ราสว< นระหว<างพน้ื ทข่ี องรตู า< ง ๆ ทั้งหมดตามแนวยาวของทอ< ดา7 นข7างกับพน้ื ท่ีหนา7 ตดั ของท<อด7านข7างไมค< วรมีมากกวา< 0.5 สำหรับรขู นาดใหญ< และไมค< วรมีมากกวา< 0.25 สำหรบั รขู นาด เล็ก 5. อตั ราสว< นระหว<างพ้ืนที่ของรูตา< ง ๆ ทง้ั หมดตามแนวยาวของท<อด7านข7างกับพื้นทหี่ นา7 ตัด ของเคร่ืองกรอง อาจมีคา< ต่ำถึง 0.002 6. ระยะห<างระหวา< งทอ< ด7านข7าง (Lateral) ของแตล< ะท<ออาจห<างกันมากถงึ 30 เซนตเิ มตร เพ่ือใหม7 ีการระบายน้ำทด่ี ี แตต< อ7 งไม<ให7มที <อมากเกินไป จนมคี า< head loss สูงเกินกวา< ค<าทย่ี อมให7
ระบบระบายนำ้ ทกี่ รองแลYว (Underdrain System) ระบบระบายน้ำทก่ี รองแล7วของเคร่ืองกรองทรายเร็ว มีหนา7 ท่ี 2 ประการคอื
1. รวบรวมน้ำทีก่ รองแล7วและสง< ไปเก็บไวใ7 นบ<อเกบ็ นำ้ ใส
2. กระจายนำ้ เพอื่ ลา7 งเครอื่ งกรอง อัตราการลา7 งชนั้ ทรายกรองมีค<าสงู กว<าอตั รากรองหลายเทา< การออกแบบระบบระบายนำ้
กรองแลว7 จงึ ขน้ึ อย<ูกับการล7างเครือ่ งกรอง
ระบบระบายน้ำของเครอื่ งกรอง ระบบระบายนำ้ ของเครือ่ งกรองแบ<งออกได7เปน' 2 ชนดิ คอื แบบเป'นทอ< และแบบเป'นพนื้
1. ระบบระบายนำ้ แบบเปน' ทอ< การระบายนำ้ เกิดข้ึนภายในระบบทอ< ซึ่งประกอบด7วยท<อประธานทเี่ รียกว<า แมนนิโฟลดO
(Manifold) และท<อแยกทเี่ รยี กวา< แลทเธอรอล (Lateral) ทอ< แยกนีเ้ จาะรเู พื่อให7น้ำเขา7 ออกได7 และ ต<ออยู<กบั ทอ< ประธาน 2. ระบบระบายน้ำแบบเป'นพน้ื (พืน้ ปลอม)
จดุ มุ<งหมายของระบบน้ี เพอ่ื • ใชร7 องรบั วสั ดุกรองโดยไม<ต7องใช7วัสดรุ องรับอย<างอ่นื • เพ่ือทำหน7าท่กี ระจายน้ำขน้ึ ข7างบนได7อยา< งสม่ำเสมอในเวลาล7างเครื่องกรอง และเพอื่
รวบรวมน้ำทก่ี รองแลว7 พน้ื ปลอมอาจอุดตันไดด7 ว7 ย เหลก็ แมงกานีส ผลกึ ต<าง ๆ ที่เกดิ จากสารเคมีทีใ่ ช7ปรุงแตง< สภาพน้ำและสิง่ แขวนลอยตา< ง ๆ ปญä หาการอุดตันจะรุนแรงและเกิดได7งา< ยกบั เคร่ืองกรองท่ใี ชไ7 มถ< ูกตอ7 ง การลา7 งระบบระบาย น้ำดว7 ยสารละลายกรดหรอื ด<าง กอ็ าจช<วยแกไ7 ขการอุดตนั ได7 การออกแบบระบบกรองน้ำ จำเป'นต7องพิจารณาถงึ ปäจจยั ที่สำคญั ไดแ7 ก< คณุ ลกั ษณะของนำ้ ที่ตอ7 งการกรองไดแ7 ก< ความข<นุ ความเข7มข7นของตะกอนแขวนลอย ขนาดของตะกอน ความแขง็ แรง ของตะกอนทต่ี อ7 งทนกบั การกระแทก ประจุของตะกอน อณุ หภูมขิ องนำ้ ซ่งึ มีผลต<อการไหลผา< นชัน้ กรอง ลักษณะท่ัวไปของสารกรองในชน้ั กรอง ขนาดของสารกรองมีความสำคญั มากตอ< การกรอง นำ้ เพราะจะไปเกย่ี วขอ7 งกบั การเพม่ิ ขน้ึ ของคา< head loss ในช้ันกรองระหวา< งการกรองนำ้ และจะมี ผลอ่ืน ๆ อีกด7วย เช<น
รปู ท่ี 5.70 ระบบระบายนำ้ แบบเป'นพื้นชนดิ ตา< ง ๆ รปู ที่ 5.71 ระบบระบายนำ้ แบบเปน' พื้นชนิดต<าง ๆ
รูปที่ 5.72 ระบบระบายนำ้ แบบเปน' พืน้ ชนิดต<าง ๆ รูปท่ี 5.73 ระบบระบายนำ้ ใตช7 ัน้ กรองแบบตา< ง ๆ รูปท่ี 5.74 ระบบระบายนำ้ ใต7ชน้ั กรองแบบตา< ง ๆ
รปู ที่ 5.75 ระบบระบายนำ้ ใต7ชั้นกรองแบบตา< ง ๆ
ถา7 ขนาดของสารกรองมขี นาดเล็กเกนิ ไป ระบบกรองน้ำต7องใช7พลงั งานมากในการทีจ่ ะใหน7 ้ำ ไหลผา< นช้ันกรองดังกลา< วไดส7 ะดวก และถ7าขนาดของสารกรองมขี นาดใหญ<เกนิ ไป พวกตะกอนทม่ี ี ขนาดเลก็ จะเคล่ือนผา< นพ7นช้ันกรองออกไปได7
อัตรากรองนำ้ จะเกี่ยวข7องกับการออกแบบขนาดพ้นื ท่รี ับนำ้ ทไี่ หลเข7าส<เู ครอื่ งกรอง อัตรา กรองน้ำมคี วามสัมพันธกO บั ความแขง็ แรงของตะกอนและขนาดของสารกรอง คือ ถ7าตะกอนมคี วาม แข็งแรงไมม< ากพอ เมือ่ ระบบกรองนำ้ ใชอ7 ตั ราการกรองท่ีสูงมาก จะมแี นวโนม7 ทำใหต7 ะกอนน้ัน ๆ แตก กระจายออกเป'นชิน้ เล็ก ๆ ซงึ่ อาจหลุดผา< นชนั้ กรองออกไปได7งา< ย
ตาราง เกณฑอO อกแบบเครื่องกรองเร็ว (Rapid Sand Filter) คาS ออกแบบ
เกณฑกj ารออกแบบ 0.4-0.7 0.3-0.6 ความหนาของชนั้ กรอง : 0.9-1.50 ชัน้ ทราย , ม. (ช้นั บน) 4-6 ช้ันกรวด , (ช้นั ลา< ง) 2.50 ระดบั น้ำเหนือชน้ั ทราย , ม. 6-24 อัตรากรองน้ำ , ม³ / (ม² - ชม.) 5-10 ค<าสูญเสียความดันทคี่ วรหยุดทำงานเพื่อการลา7 งชัน้ กรอง , ม. 800-900 ระยะเวลาที่เคร่ืองกรองทำงานก<อนท่จี ะหยดุ ทำงาน , ชม. 100 ระยะเวลาในการลา7 งชั้นกรอง, นาที อตั ราล7างช้นั กรอง ม³ / (ม² - วัน) พืน้ ที่ผิวของเครอ่ื งกรองแตล< ะชุดมากท่สี ดุ , ม²
ตาราง เกณฑOออกแบบเคร่อื งกรองเรว็ (Rapid Sand Filter)
เกณฑjการออกแบบ คาS ออกแบบ
ทรายกรองมคี <า effective size, mm. 0.4-0.5
คา< uniformity coefficient ไม<ควรเกนิ 1.8
ตาราง เกณฑOการออกแบบเครือ่ งกรองช7า (Slow Sand Filter) คาS ออกแบบ เกณฑjการออกแบบ 0.6-1.2 ความหนาของชน้ั กรอง : 0.30 ชนั้ ทราย , ม. (ชน้ั บน) ช้ันกรวด ,ม. (ชั้นล<าง) 0.9-1.6 ระดับนำ้ เหนอื ช้นั ทราย , ม. 0.13-0.60 อัตรากรองนำ้ , ม³ / (ม² - ชม.) 1.0 คา< สญู เสียความดนั ที่ควรหยดุ ทำงานเพอ่ื การลา7 งชนั้ กรอง , ม. 2-180 ระยะเวลาที่เครอื่ งกรองทำงานก<อนท่จี ะหยดุ ทำงาน , วัน 5-10 การล7างชั้นกรองกระทำดว7 ยการตกั ผิวช้นั ทรายออกหนา, ซม. 0.15-0.35 เม็ดทรายมีค<า effective size , mm. 2.5 คา< uniformity coefficient ไม<ควรเกนิ
ตาราง เกณฑกO ารออกแบบเคร่อื งกรองใช7ความดัน (Pressure Filter)
เกณฑกj ารออกแบบ คSาออกแบบ
ความหนาของช้นั กรอง : 0.45-0.60 ช้ันทราย , ม. (ช้นั บน) ช้ันกรวด , (ชนั้ ลา< ง) 0.40-0.60
อัตรากรองนำ้ , ม³ / (ม² - ชม.) 5-25
ขนาดเสน7 ผ<าศูนยกO ลางของถังทรงกระบอกต้งั ขึน้ ,ม. 0.4-2.5
ขนาดเส7นผา< ศูนยOกลางของถังทรงกระบอกตั้งในแนวนอน,ม. 2-2.5
ความยาวของถงั ,ม. 2.5-7.5
ขนาดความดนั ทใี่ ช7กบั ระบบ ,ม.ของน้ำ 30-70
ระยะเวลาท่ีเครือ่ งกรองทำงานกอ< นท่จี ะหยุดทำงาน, ชม. ตำ่ กวา< 8
รปู ท่ี 5.76 การเกดิ Head lost ในช้นั ทรายกรอง
ปญ† หาท่เี กดิ ในชนั้ ทรายกรอง 1. การเกดิ สญุ ญากาศและชัน้ อากาศภายในชนั้ ทราย (Negative head and air bound) อายกุ ารกรองจะส้นิ สุดลงเมอื่ ความสูญเสยี (Head loss) เพ่มิ ขึน้ จนถงึ 2.5-3 เมตร เมอ่ื ความ
สูญเสียดังกลา< วสงู กวา< ระดับความสูงของน้ำบวกกบั ความหนาของชั้นทราย น้ำจะไหลผา< นช้ันทราย กรองอย<างชา7 มาก แตใ< นขณะเดียวกัน น้ำในชัน้ กรวด ซง่ึ ไหลไดส7 ะดวกกวา< กย็ งั ไหลลงไปท<อกา7 งปลา ในความเร็วปกติ ซงึ่ จะทำให7เกิดช<องว<างข้นึ เปน' บางส<วน (Partial vacuum) ในชน้ั ทราย ลักษณะนี้ เรียกว<าเฮดลบ (Negative head) เม่อื เกดิ สญุ ญากาศหรือความดันตำ่ ขนึ้ เช<นนี้ อากาศที่ละลายอยู<ใน นำ้ (Dissolved air) กจ็ ะถกู ปล<อยออกมา ทง้ั นเี้ นือ่ งจากที่ความดนั บรรยากาศ
นำ้ จะมีอากาศผสมอย<ูราว 3 เปอรเO ซ็นตO ส<วนใหญเ< ปน' O₂ และN₂ ดงั น้ันในระยะเวลาไม<นาน นัก อากาศก็จะเต็มชอ< งวา< งในชั้นทรายและในท<อกา7 งปลา เรียกวา< ตนั อากาศ (Air–bound) อัตราการ กรองของนำ้ กจ็ ะยิง่ ต่ำลงไปอีก เนือ่ งจากอากาศกีดกน้ั การไหลไว7 บางครัง้ จะพบวา< อากาศดังกลา< ว ลอยสูงข้ึน แล7วดนั ผิวหน7าทรายใหเ7 ป'นชอ< งโหว< น้ำซึ่งไหลลงมาตามช<องโหวน< กี้ ็จะไมม< กี ารกรอง ทำให7 ไดน7 ้ำท่ีไมส< ะอาด
2. การแตกทหี่ นา7 ทราย (Filter crack) ปกตทิ ่ผี วิ หนา7 ทรายจะมตี ะกอนจำนวนมากสะสมเป'นชัน้ อยู< แผน< ชัน้ ตะกอนทีเ่ กิดขึ้นน้ชี ว< ยให7
การกรองมปี ระสิทธิภาพข้นึ แตเ< ม่อื สะสมนาน ๆไปความหนาทเ่ี กิดข้นึ อาจไม<เท<ากนั น้ำหนกั ท่ี แตกต<างจะทำให7เกดิ การทรดุ หรือหดตวั เกิดเปน' ช<องวา< งใหน7 ำ้ ไหลผ<านลงไปไดร7 วดเรว็ พดั พาเอา ตะกอนดินโคลนลงไปดว7 ย ดงั น้นั บางคร้ังอาจพบกอ7 นโคลนขนาดใหญ<ฝäงตวั อยใ<ู นช้นั ทรายสว< นล<าง เรยี กวา< กอ7 นโคลน (Mud ball) บางกอ7 นใหญข< นาดถงึ ลกู ฟุตบอลจมอยู<ลึกถึงช้ันกรวด
เอกสารอ2างองิ
ม่ันสนิ ตณั ฑุลเวศมO (2542). วศิ วกรรมการประปา เลEม 2. กรุงเทพมหานคร; จุฬาลงกรณO มหาวทิ ยาลัย 433 หน7า.
Plyatsuk, L. & Chernysh, Yelizaveta & Ablieieva, Iryna & Kozii, I. & Balintova, Magdalena & Matiash, Y. (2018). Sulfur Utilization in the Systems of Biological Wastwater Denitrification, Journal of Engineering Sciences, 5, 7-15. doi:10.21272/jes.2018.5(1).h2
Kiemde, M., Kaluli, J., Mburu, N., & Gahi, N. (2018). Low Cost Filtration of Domestic Wastewater for Irrigation Purpose. World Journal of Engineering and Technology, 6, 585-602. 10.4236/wjet.2018.63036.
บทท่ี 6 นำ้ หนกั กรมั สมมูล ค>าความเปÅนดา> ง การวดั สี การวดั ค>าความขน>ุ การวัดค>า pH
ขนั้ ตอนการทำ Jar-Test
6.1 น้ำหนกั กรมั สมมูล น้ำหนักกรมั สูตร น้ำหนกั กรัมสมมลู ของกรด =
นำ้ หนกั กรมั สมมูลของเบส = จำนวนไฮโดรเจนอะตอมทถี่ ูกแทนทีไ่ ด7ดว7 ยโลหะ นำ้ หนกั กรมั สตู ร จำนวนไฮดรอกซิลอิออนในเบสนนั้ หรือจำนวน
นำ้ หนกั กรมั สมมลู ของเกลอื = ไฮโดรเจนที่เบสนัน้ ทำปฏกิ ริ ยิ าด7วย น้ำหนักกรมั สตู ร วาเลนซีทง้ั หมดของออิ อนบวกหรอื อิออนลบของเกลือนน้ั
เชน< น้ำหนักกรัมสมมูลของ H2SO4 = 2+32+64 = 49 กรมั 2
นำ้ หนักกรัมสมมูลของ NaOH = 23+16+1 = 40 กรัม 1
นำ้ หนักกรมั สมมลู ของ CaCl2 = 40+71 = 55.5 กรัม
2 สำหรบั น้ำหนักกรมั สมมูลของสารออกซไิ ดสแO ละสารรดี ้วิ ซเO ปน' ค<าที่ตอ7 งหาจากปฏกิ ริ ยิ า ออกซิเดชนั รีดกั ชนั ของแต<ละปฏิกิริยา
น้ำหนกั กรมั สมมลู = นำ้ หนกั กรมั สูตร จำนวนออกซิเดชันนมั เบอรOทีเ่ ปลยี่ นไปต<อ 1 โมเลกุล
สมมูลตอ< ลติ ร (eq/l) มลิ ลสิ มมลู ต<อลติ ร(Milliequivalent per litre, meq/l) ใชใ7 นกรณีทีจ่ ะแปลผล ของคา< ทีไ่ ด7ไปยงั สารเคมตี วั อื่นโดยตรง meq/l = mg/l ของธาตุหรืออิออน
นำ้ หนักกรมั สมมูลของมนั สมบัตทิ างเคมขี องน้ำบางอยา< งมคี วามสัมพนั ธกO ันเชน< ความกระด7างและคา< ความเป'นด<าง ซึง่ นิยมทจี่ ะบอกผลของแตล< ะอย<างทีไ่ ด7ในรปู mg/l ซ่งึ สมมลู กับ CaCO3 ค<านีห้ าไดโ7 ดยคณู ค<ามิลลิ
สมมลู ต<อลิตรด7วย 50 ซึ่งเป'นค<าสมมูล ของ CaCO3 เช<น
0.818 mg/l = mg/l CaCO3 162/2 50 mg/l CaCO3 \= 50 × meq/l
การคำนวณหาคาS ความเปนy ดาS งในรูปตSาง ๆ การคำนวณหาคา< ความเป'นดา< งในรูปต<าง ๆ จากการตรวจวัดคา< ความเปน' ด<าง โดยใช7ฟj
นอลOฟธาลีนและเมทธิลออเรนจOเป'นอนิ ดเิ คเตอรO ซง่ึ ให7ค<าP – alkalinity และT–alkalinity (เท<ากบั M - alkalinity) และสามารถคำนวณหาค<าความเปน' ดา< งจาก OH-, CO3= และ HCO3 - ได7 โดยความเปน' จริงว<า OH- และ HCO3 - จะไมร< วมอยใู< นตัวอยา< งเดียวกัน ในตัวอยา< งใด ๆ อาจมคี <า ความเปน' ด<างในรูปตา< ง ๆ ดังนี้
1. Hydroxyl (OH-) เพยี งอยา< งเดยี ว
2. CO3= เพียงอยา< งเดียว
3. HCO3- เพียงอย<างเดียว
4. OH- + CO3=
5. CO3= + HCO3-
ตารางท่ี 6.1 ระดับ pH และชนิดของดา< งในรปู ต<าง ๆ
ระดับ pH ชนิดของดาS ง
มากกวา< 11 OH-
9.4 – 11.0 OH- + CO3=
8.3 – 9.4 CO3= + HCO3-
4.6 – 8.3 HCO-3
น7อยกวา< 4.6 เปน' กรด
OH- , CO3= pH > 8.3 HCO3- pH < 8.3 แต< > 4.5
pH > 8.3 ใช7 Phenolphthalein เปน' indicator ณ จุดยุติ P จะเปล่ียนสีจากสชี มพู (Basic form) เป'นไม<มีสี (Acidic form) การไทเทรต H+(กรดแร<) จะทำปฏิกิริยากบั OH- และ CO3= ได7 H2Oและ HCO3- ทำให7 pH ลดลงจากสงู กว<า 8.3 ลงมาถึง 8.2 ซงึ่ เป'น pH ของ HCO3- ในน้ำ
ตารางที่ 6.2 ความสมั พนั ธรO ะหว<าง Phenolphthalein Alkalinity และ Total Alkalinity กับรูป ต<าง ๆ ของ Alkalinity ในน้ำ
คSาท่ีหาไดY (mg/l as CaCO3) ปรมิ าณ (mg/l as CaCO3)
OH- CO3= HCO3-
P=0 0 0 T
P<½T 0 2P T-2P
P=½T 0 2P 0
P>½ T 2P-T 2(T-P) 0
P=T T 0 0
P = Phenolphthalein alkalinity (mg/l as CaCO3) T = Total alkalinity (mg/l as CaCO3) 6.2 วธิ วี ดั Methyl Orange Alkalinity (M- Alkalinity or Total Alkalinity)
1.ดูดตัวอยา< งนำ้ 100มลิ ลิลติ ร ด7วยปเÆ ปตตO 100 มลิ ลิลิตรใสล< งในขวดเออรOเลนเมเยอรO ขนาด 250 มิลลลิ ิตร
2.หยด Methyl orange indicator solution ลงไป 2-4 หยด ถา7 มี Methyl orange alkalinity สังเกตสีของน้ำ จะเปลีย่ นเป'นสเี หลืองออ< น
3. ไทเทรตด7วย 0.02 N. H2SO4 จนกระทง่ั สขี องสารละลายเปล่ียนเปน' สีสม7 4. จดบนั ทกึ จำนวนปริมาตรของกรด H2SO4 ท่ีใช7 5. นำไปคำนวณหา M –Alkalinity จากสูตร M –Alkalinity (mg/l as CaCO3 ) = T × N × 50 × 1,000
มลิ ลลิ ิตรของตวั อย<างน้ำ เมอ่ื T คือ ml ของ H2SO4 มาตรฐานท่ีใช7
N คือ นอรOมลั ลติ ้ี ของ H2SO4 มาตรฐาน 50 คอื น้ำหนกั กรัมสมมลู ของ CaCO3 ตัวอย<างน้ำ คอื จำนวนมลิ ลลิ ติ รของตวั อยา< งนำ้ ทน่ี ำมาไทเทรต
6.3 การวดั สโี ดยเปรยี บเทยี บกบั แพลทินัมโคบอลตมj าตรฐาน (Platinum Cobalt Standard)
การอ<านผลในกรณที สี่ ขี องนำ้ มคี วามเขม7 มากกว<า 70หน<วยสี ก็จะตอ7 งเจอื จางตวั อย<างนำ้ นัน้ กอ< นนำไปเทยี บสดี 7วยนำ้ กลนั่ จนอยใู< นชว< งสารละลายสมี าตรฐานที่เตรยี มไว7 อา< นคา< สีท่ไี ดแ7 ลว7 ให7 คำนวณตามสตู ร
การคำนวณหน<วยสี Color units = A × 50
A คอื คา< สที อี่ า< นได7จากการเทียบสี B
B คอื ปรมิ าตรของตัวอย<างนำ้ ดิบท่เี จอื จาง (หนว< ย ml)
ตารางที่ 6.3 การเตรยี มสารละลายสีมาตรฐาน หนSวยสีคลอโรแพลทเิ นทมลิ ลิกรัม/ลิตร ของ Pt
มลิ ลลิ ติ รของสารละลายสมี าตรฐานเจอื จาง 5 เปนy 50 มลิ ลิลิตรดYวยนำ้ กลั่น 10 15 0.5 20 1.0 25 1.5 30 2.0 35 2.5 40 3.0 45 3.5 50 4.0 60 4.5 70 5.0 6.0 7.0
6.4 การวัดความขSนุ โดยวิธีเนฟãโลเมตริก (Nephelometric Methods) ชว< งความข<ุนของเครอ่ื งวดั ความขุน< มอี ยู< 3 ช<วงคือ 0.00 - 999, 0.00 - 99.9 และ 0.00 -
9.99 เอ็นทียู การวัดความขน<ุ ทมี่ ีค<าความขนุ< สงู กว<าเคร่ือง จะวดั ไดใ7 ห7เจอื จางตวั อย<างน้ำดว7 ยน้ำทปี่ ราศจาก
ความขุน< จนได7คา< ความข<ุนในชว< งที่เคร่ืองสามารถวดั ได7 การคำนวณ
ความขนุ< (เอน็ ทียู) = A×(B+C) C
A = เอน็ ทยี ูทอี่ <านได7 เม่อื เจือจางตวั อย<างน้ำ B = ปรมิ าตรน้ำท่ปี ราศจากความข<ุนทใี่ ชเ7 จอื จาง (ml) C = ปริมาตรตวั อยา< งนำ้ (ml) การวัดคSา พี เอช (pH value) วิธ:ี Electrometric Method เครอ่ื งมอื : 1. เครอื่ งวัดความเป'นกรด – ด<าง (pH meter) 2. Beaker วธิ ที ดลอง
1.ใชน7 ำ้ กลั่นฉดี ล7างแท<งแกว7 อิเลกโทรด และคาโลเมลอิเลกโทรดใหส7 ะอาด ซับใหแ7 ห7ง 2. ปรับคา< มาตรฐานด7วยสารละลายมาตรฐานทีม่ ีคา< pH ใกล7เคยี งกับตวั อยา< งน้ำท่ีจะวดั 3. ใช7นำ้ กลั่นฉีดล7างอเิ ลกโทรดอกี ครง้ั ซับนำ้ ให7แห7ง 4. วัดคา< pH ของนำ้ ตัวอย<าง
6.5 Coagulation Aid - Activated Silica เปน' Polymer ท่มี ปี ระจลุ บ ถYาเตมิ กSอนการเติมสารสม7 จะทำให7
Coagulation ของน้ำที่มคี วามขุ<นนอ7 ยเกิดข้ึนไดด7 ี เพราะ Activated Silica จะเปน' เปvาสมั ผัสเพ่ิมเตมิ ให7กบั น้ำ ซึง่ มเี ปvาสมั ผัสไม<พอเพียง ถาY เตมิ หลังจากการเกิด coagulationของสารส7มกจ็ ะชว< ยให7 floc มขี นาดใหญม< ากขึน้ และตกตะกอนได7งา< ย - การเติมดนิ เหนียวเพอื่ เป'นเปาv จะทำให7ได7 Floc ท่ีมนี ำ้ หนกั มากขึ้น - สารอนิ ทรียโO พลเี มอรสO ังเคราะหO อาจใช7ทำลายเสถยี รภาพของ Floc สารส7ม ขอY ควรระวัง ต7องไมเ< ตมิ coagulant พร7อม ๆ กบั สารส7มลงในถงั กวนเร็วใบเดียวกัน กรณีนม้ี ัก ต7องการการกวนเรว็ อยา< งน7อย 2 ใบ ตอ< กนั อยา< งอนุกรม
สารท่เี ป'นเปาv ควรเตมิ ก<อนการเติมสารสม7 ส<วน Polymer ท่ใี ช7ทำลายเสถยี รภาพของFloc สารสม7 ควรตอ7 งเตมิ ภายหลังการเติมสารส7ม ในทางทฤษฎี สารสม7 1 mg/l จะทำลายหรอื ลดสภาพ ความเปน' ดา< งได7 0.5 mg/l as CaCO3 แต<ค<าความเปน' ดา< งจะไมเ< ปล่ียนแปลงถ7าเติม 0.39 mg/l ของ ปนู ขาว (hydrated lime)
ดังนนั้ ในทางปฏิบตั คิ วรใหม7 ีค<าความเปน' ด<างเหลอื อยูใ< นนำ้ ปริมาณ 10-15 mg/l ถา7 มเิ ชน< นั้น จะมีปรมิ าณสารสม7 เหลือ ซ่งึ อาจผา< นเครอ่ื งกรองออกไปเปน' สารสม7 ตกคา7 ง (Residual Alum) มีผลทำ ให7นำ้ มีฤทธ์กิ ดั กร<อน
6.6 ขนั้ ตอนการทำ Jar – Test
1. หาค<าสี ความขนุ< pH ความเปน' ด<างของน้ำดบิ 2. ตวงนำ้ ดิบใส<ในบกี เกอรOทงั้ 6 ใบ ใบละ 300 ml วางในเครอื่ งสำหรับคน 3. ปรับ pH ของนำ้ ดิบในบกี เกอรใO ห7เป'นคา< ตา< งๆดังนีต้ ามลำดบั 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8 4. เตมิ อะลมั ปรมิ าณเดยี วกนั (Fixed ปริมาณสารสม7 )คอื 10 mg/l ลงไปในแตล< ะบกี เกอรขO องน้ำ
ดิบทไี่ ดป7 รบั pH แล7ว 5. กวนเร็ว 90 รอบ/นาที (RPM) นาน1 นาที 6. กวนชา7 30 รอบ/นาที นาน 15 นาที 7. สังเกตดเู วลาที่เกดิ Floc ข้ึนเป'นครง้ั แรกของแตล< ะบกี เกอรO ตลอดจนขนาดและปริมาณของ
Floc 8. ต้งั ทิ้งไว7ประมาณ20 นาที เพือ่ ใหต7 กตะกอน 9. สงั เกตดตู ะกอนท่เี กิดตลอดจน Floc ท่เี หลอื ซึ่งไมน< อนก7นในบกี เกอรOทงั้ 6 10. ถา7 ไม<มี floc เกิดขน้ึ ที่ Beaker ใดเลย ให7ปรับเพ่มิ ปริมาณของ Alum ทใี่ ช(7 อย<างนอ7 ยตอ7 งมี
floc เกิดขึ้น 2-3 Beaker เพ่อื เปรียบเทียบกนั ได)7 11. ดูดเอานำ้ ใสข7างบนมาหาคา< สี ความข<ุน pH และความเปน' ดา< ง 12. บีกเกอรOใดทใ่ี หค7 <าสแี ละความขนุ< น7อยทส่ี ดุ ใหน7 ำคา< pH นัน้ ไปหาปรมิ าณสารสม7 ท่เี หมาะสม
ตอ< ไป 13. ปรบั pH ของน้ำดบิ ในแตล< ะบีกเกอรใO หเ7 ท<ากับคา< pH ทเี่ หมาะสมทไ่ี ด7จากขอ7 12 แลว7 เติม
Alum ลงไปในบกี เกอรตO ามปริมาณตอ< ไปนีต้ ามลำดับ 10, 20, 30, 40, 50, 60 mg/l จากนัน้ ทำการทดลองตามข7อ 5 – 11 14. ถา7 ปรากฎว<าไมม< ีบกี เกอรOใดเลยทม่ี คี า< สีต่ำกว<า 10-20 หน<วย หรือความขุ<นตำ่ กวา< 5-10 หนว< ยให7ท้ิงนำ้ ทง้ั 6 บีกเกอรO และทำใหม<โดยเปลี่ยนปริมาณของอะลมั (สารสม7 )ท่ีใช7 แต< ยังคง fix คา< pH ท่ีเหมาะสมไว7 15. ทำการทดลองต<อไป จนได7ค<าปรมิ าณทีต่ ่ำท่ีสดุ ของอะลมั (สารสม7 ) ทท่ี ำให7เกิดการ ตกตะกอนได7ดที ่ีสดุ
รปู ท่ี 6.1 ข้นั ตอนการทำ Jar-test
บทที่ 7 ระบบการผลติ น้ำประปา
7.1 ระบบประปา (Treatment Plant) แหล<งนำ้ ดบิ ที่ใช7ในการผลิตนำ้ ประปามอี ยู< 2 ประเภทคอื 1. นำ้ ใต7ดิน 2. น้ำผิวดิน (คลอง และแมน< ้ำ)
7.2 ชนดิ ของระบบผลติ น้ำประปา การออกแบบผลติ น้ำประปาชนดิ ตา< ง ๆ ข้นึ อยกู< บั คณุ สมบตั ิของนำ้ ดบิ ปรมิ าณการใชน7 ำ้ เงนิ
ลงทุนมาตรฐานน้ำประปา ผ7ูควบคมุ เป'นต7น ระบบผลิตนำ้ ประปา ระบบผลิตนำ้ ประปาแบ<งออกได7เปน' 3 แบบใหญ< ๆ คือ
- ระบบถงั กรองชYา (Slow sand filter) เหมาะสำหรบั ชุมชนเล็ก ๆ และน้ำดิบท่เี ขา7 สู<ระบบกรองไม<ควรมีความขุน< เกนิ 30-50 NTU
- ระบบถังกรองเร็ว (Rapid sand filter) ใช7ได7ทั่วไปโดยเฉพาะในชมุ ชนใหญๆ< และนำ้ ดิบทีม่ ีความข<นุ มาก แต<ต7องใชผ7 คู7 วบคมุ ที่มี
ความรู7 ความชำนาญสูง ระบบผลิตน้ำประปาแบง< ออกได7เป'น 3 แบบใหญ< ๆ คอื (ตอ< )
- ระบบกำจัดนำ้ กระดาY ง (Water softening plants) ใช7เมือ่ น้ำดิบมีความกระด7างสงู กว<ามาตรฐาน ซ่ึงแยกได7เป'น • Zeolite softening plant • Lime soda softening plant • Combined lime and zeolite softening plant โดยท่ัว ๆ ไป ระบบปรับปรงุ คุณภาพน้ำทีม่ าจากน้ำผวิ ดนิ จะประกอบดว7 ยการเตมิ สารเคมี (Coagulants) ทำใหต7 ะกอนรวมตัว การตกตะกอน (Sedimentation) การกรอง (Filtration)
รปู ท่ี 7.1 ระบบปรับปรงุ คณุ ภาพน้ำท่มี าจากนำ้ ผวิ ดนิ
7.3 ความตYองการนำ้ ประปาของชมุ ชนและอุตสาหกรรม กลุม< ทต่ี 7องการใช7นำ้ ประปามี 6 กลม<ุ ดงั นี้
- ความต7องการของพลเมอื งในชุมชน เช<น ใชใ7 นการอาบน้ำ การปรงุ อาหาร การดื่มนำ้ การ
ลา7 งสิ่งของต<าง ๆ การซักผา7 เปน' ต7น
- ความต7องการของหนว< ยงานตา< ง ๆ อาคารธุรกจิ สถาบันต<าง ๆ โรงเรยี น ฯลฯ
- ความตอ7 งการของโรงงานอตุ สาหกรรม โรงงานอตุ สาหกรรมบางประเภทไมต< 7องการ
นำ้ ประปามากนกั ในกระบวนการผลติ เพยี งแตใ< ชส7 ำหรบั ห7องนำ้ เท<านัน้ แตบ< างประเภทจะตอ7 งการ น้ำประปามากในกระบวนการผลติ เช<น กล<มุ ทีต่ 7องการใชน7 ำ้ ประปามี 6 กล<มุ ดงั นี้
- ความตอ7 งการของสถานที่สาธารณะทัว่ ไป สถานท่สี าธารณะทั่วไปในทีน่ ี้ หมายถงึ ใชใ7 น การรดนำ้ ตน7 ไมต7 ามท7องถนนหลวง สวนสาธารณะ การลา7 งถนน การล7างท<อระบายนำ้ ฯลฯ
- ความตอ7 งการน้ำประปาเพ่อื การดบั เพลงิ นำ้ ประปาสำหรบั ดบั เพลิง จำเป'นตอ7 งทราบ เพอ่ื จะไดจ7 ัดเตรยี มนำ้ ประปาใหเ7 พียงพอ เมอื่ เกิดอัคคภี ยั ขึน้ ในชมุ ชนตา< ง ๆ ในการคำนวณหาปริมาณน้ำ สำหรบั ดับเพลงิ สามารถคำนวณได7ด7วยสมการดงั น้ี ซง่ึ เปน' ของ American Insurance Association
Q = (3860√P- 38.6 P) ในเม่ือ Q = ปรมิ าณน้ำสำหรับดับเพลิง,ลิตรตอ< นาที
P = จำนวนพลเมือง, พนั คน • ชมุ ชนท่ีอยู<รวมกันเป'นกลม<ุ เชน< หมู<บ7านมีพลเมอื งนอ7 ยกว<า 2,500 คน ควรมีการเก็บกัก
นำ้ ประปาใหม7 เี พียงพอสำหรับการดับเพลิงติดตอ< กันเป'นเวลาไมน< อ7 ยกว<า 5 ชม. • ชมุ ชนที่มขี นาดใหญ< ควรมีการเก็บกกั นำ้ ประปาใหม7 เี พียงพอสำหรับการดบั เพลิงติดตอ< กัน
เปน' เวลาไมน< 7อยกวา< 10 ชม. • การสญู เสียนำ้ ประปา เน่ืองจากการรว่ั ไหล และสาเหตอุ ืน่ ๆ การสญู เสียน้ำประปา เนื่องจาก
การรัว่ ไหลของนำ้ ประปาออกจากทอ< ประปาต<าง ๆ ทัง้ ท่เี ปน' ของท<อประปาประธาน ท<อ ประปายอ< ย และ ท<อประปาภายในอาคาร ปรมิ าณน้ำทีป่ ระชาชนตอ7 งการใช7ต<อวนั (Water demand) = อัตราการใชน7 ้ำตอ< คนต<อวัน (Lpcd) × จำนวนประชากรทง้ั หมด ซงึ่ ทำให7สามารถรถ7ู ึงปรมิ าณการผลิตนำ้ ได7 อยา< งไรก็ตามในการคำนวณหาปรมิ าณการผลิต ยังตอ7 งนำเอาองคOประกอบอื่น ๆ มาพิจารณา ดว7 ย ซึ่งจะมผี ลทำใหค7 <าปริมาณการผลติ นเ้ี พ่มิ ข้นึ หรอื ลดลง แล7วแตก< รณี องคOประกอบนไ้ี ด7แก< ก) นำ้ ใช7ในอตุ สาหกรรมน้ำใชใ7 นโรงแรม
ข) แหลง< นำ้ สว< นตัว
ค) ราคาน้ำ ง) การรวั่ ไหล อตั ราการรว่ั ไหลของระบบท<อประปาทเี่ กา< มาก ๆ อาจมคี า< สูงถึง 30-40% ของ
ปรมิ าณการผลติ ปรมิ าณของนำ้ รัว่ ไหลจะต7องถูกนำมาเพิ่มรวมไวใ7 นอตั ราการผลติ ดว7 ย จ) น้ำซงึ่ ใชใ7 นการดบั เพลิง ฉ) นำ้ ประปาส<วนหนงึ่ ถกู ใช7ในบริเวณโรงประปา เชน< นำ้ ลา7 งถงั ทรายกรอง (backwash water)
7.4 ปริมาณการใชYน้ำทผี่ นั แปรกบั เวลา (Variation in Water demand) ปริมาณน้ำใชต7 อ< คนตอ< วนั (Lpcd) เปน' คา< เฉล่ียของการใชน7 ้ำตลอดปj แต<ตามความเป'นจริง
การใชน7 ำ้ อาจจะมากหรอื นอ7 ยกวา< คา< นี้ โดยข้ึนอยก<ู บั สภาพดนิ ฟาv อากาศ
สภาพดนิ ฟåาอากาศ
ฤดูหนาว ฤดูฝน อัตราการใช7 ฤดูแล7ง ฤดรู อ7 น อัตราการใช7 น้ำจะต่ำกว<าค<าเฉลี่ย นำ้ จะสงู กว<าคา< เฉลี่ยมาก
การผลิตนำ้ เท<ากับความตอ7 งการเฉล่ยี ทงั้ ปjจงึ ไมพ< อเพียง จะตอ7 งนำเอาคา< การใช7น้ำในวันท่ีมี การใชน7 ้ำมากที่สุด (Maximum daily consumption) มาคดิ คำนวณขนาดอัตราการผลติ ของระบบ ประปา
รปู ที่ 7.2 ปริมาณการใชน7 ้ำเฉลย่ี และการใช7น้ำสูงสดุ ต<อวนั
อัตราสว< นระหว<างปริมาณนำ้ ใชส7 งู สดุ ตอ< ปรมิ าณน้ำใชเ7 ฉลี่ย สำหรบั ประเทศไทยจะอย<ู ระหวา< ง 1.25 – 2:1
รูปที่ 7.3 ปรมิ าณการใชน7 ้ำเฉลีย่ และชั่วโมงใชน7 ำ้ สงู สดุ • อัตราการใชน7 ำ้ ในช่วั โมงสงู สุด (Maximum hourly consumption) มคี วามสำคัญในการ
ออกแบบระบบทอ< จา< ยนำ้ โดยท<อจา< ยนำ้ ต7องมีขนาดใหญพ< อสำหรบั อตั ราการไหลสงู สุดได7 • อตั ราการใช7นำ้ ในชว่ั โมงสูงสดุ ตอ< ปรมิ าณการใชน7 ้ำเฉล่ีย(Average hourly consumption)
อาจมีค<าได7ตั้งแต< 1.6 – 4.0 : 1 นอกจากปริมาณน้ำใชใ7 นหนึง่ วนั จะแตกตา< งกนั แลว7 ปรมิ าณการใช7น้ำในแตล< ะช่ัวโมงของวัน หนึง่ ๆ ยังไมเ< ทา< กันอีกดว7 ย เชน< การใช7นำ้ ของบา7 นพกั อาศยั การใชน7 ้ำจะมอี ย<เู ฉพาะช<วงเช7าตร<แู ละ หวั คำ่ อาคารท่ที ำธุรกิจ ร7านคา7 สถานที่ราชการ หรือสถานศึกษาจะมีการใช7นำ้ เฉพาะช<วงเวลาทำงาน จากเช7าถึงเย็น การใช7น้ำจะคอ< นข7างมปี รมิ าณสมำ่ เสมอ และนอกเวลาทำงานจะไม<มกี ารใชน7 ำ้ เลย 7.5 ตัวอยSางการออกแบบขนาดระบบประปา ชุมชนแห<งหนง่ึ ตอ7 งการสร7างระบบประปา เพ่อื บรกิ ารน้ำให7พอเพียงสำหรับอกี 10 ปขj า7 งหนา7 ซง่ึ คาดว<าจะมผี ใ7ู ช7บรกิ าร 10,000 คน อัตราการใช7น้ำ 200 ลติ รต<อคนต<อวนั นำ้ ใชใ7 นอตุ สาหกรรม ประมาณวนั ละ 1,000 ลบ.ม. อตั ราการรั่วไหลในเสน7 ทอ< จ<ายนำ้ ประมาณ 15% ของน้ำทจี่ <ายทง้ั หมด อัตราการใชน7 ำ้ ในวันสูงสดุ เป'น 1.5 เท<าของอัตราการใช7นำ้ ตอ< วันเฉลี่ยตลอดปj และอัตราการใช7น้ำใน ชัว่ โมงการใชส7 งู สดุ เป'น 2 เทา< ของอัตราการใช7เฉลี่ย 24 ชั่วโมง ระบบประปาสำหรบั ชมุ ชนนค้ี วรมี ขนาดเทา< ใด (เปน' ระบบทรายกรองเร็ว)
การคำนวณ ปริมาณการใชน7 ำ้ สำหรับครัวเรอื นโดยเฉลี่ย
\= 10,000 × 0.2 ลบ.ม.ต<อวนั \= 2,000 ลบ.ม.ต<อวัน รวมน้ำใชใ7 นอตุ สาหกรรม 1,000 + 2,000 = 3,000 ลบ.ม.ต<อวนั
รวมการรั่วไหล (0.15) 1.15 × 3,000 = 3,450 ลบ.ม.ตอ< วัน ดงั น้ันอัตราการใชน7 ้ำเฉลย่ี = 3,450 ลบ.ม.ตอ< วนั อตั ราการใชน7 ้ำต<อวันสูงสุด = 1.5 × 3,450 ลบ.ม.
เพราะฉะนั้นระบบกำลงั ผลิตจะมขี นาด =5,175 หรอื 5,200 ลบ.ม.ตอ< วนั การคำนวณ ถา7 กำหนดให7การผลิตเป'นไปตลอด 24 ชม. ในแตล< ะวนั ∴ แตล< ะหน<วยของระบบผลติ จะมีขนาดรบั อตั ราการไหล
\= 5,200/24 = 220 m3/hr ซงึ่ หนว< ยเหล<านี้ ไดแ7 ก< ก. ระบบชักนำ้ ดิบประกอบดว7 ย ทอ< ดดู เครอื่ งสูบนำ้ ทอ< ส<งนำ้ ดิบ ข. ระบบผลิตประกอบด7วยถังผสมเร็วถงั ทำตะกอนถังตกตะกอน
ถงั กรองการฆา< เชื้อโรค ทุกหน<วยเบ้อื งต7นนจ้ี ะมขี นาดอัตราผลิต 220 m3 /hr แต<โรงงานประปาบางแห<งซง่ึ มีขนาด เล็ก และบุคลากรไม<เพียงพอทจ่ี ะดแู ลระบบตลอด 24 ชม. อาจกำหนดใหม7 กี ารผลิตเฉพาะใน
ช<วงเวลาเชา7 ถงึ เยน็ หรอื วนั ละ 8 – 10 ชม. เช<น ถา7 กำหนดให7ผลติ น้ำประปาวันละ 10 ชม. ดงั นั้นแต< ละหนว< ยการผลติ (ดังใน ก. และ ข.) จะมขี นาด 5,200/10 หรอื 520 m3 /hr - ขนาดความจุของถงั น้ำใส กำหนดใหค7 วามจมุ ีคา< 60% ของปรมิ าณการใช7เฉลีย่ ตอ< วันคือ 0.60 ×
3,450 = 2,070 m3 หรือกำหนดใหร7 ะยะเวลาเก็บกกั เทา< กับ 12 ชม. ของปริมาณการผลติ ต<อวัน
สงู สุด คือ 12/24 × 5,200 = 2,600 m3
- ขนาดความจขุ องถังสงู กำหนดให7ความจุเท<ากบั 15–30 % ของปริมาณการใชเ7 ฉล่ียต<อวนั คอื ขนาด
ความจุของถงั สูงจะอยร<ู ะหวา< ง 0.15–0.30 เท<า ของ 3,450 = 500-1,000 m3
ปจä จยั ที่ตอ7 งให7ความสำคัญอกี ปäจจยั คือการกำหนดอายุของระบบประปา โดยมีรายละเอยี ดดังน้ี 1. อายุของระบบ
การกำหนดอายขุ องระบบ หมายถงึ การออกแบบระบบประปาให7สามารถรองรับความ ต7องการใช7น้ำไดพ7 อดใี นปjสุดท7ายของโครงการ การกำหนดอายุ อาจเป'นแบบระยะส้ันหรือระยะยาว โดยพจิ ารณาจากองคOประกอบต<าง ๆ คือ - ความทนทานของวัสดุอปุ กรณO - ความยากง<ายของการขยายระบบ - อัตราความต7องการที่เพิ่มข้นึ - อตั ราค<าดอกเบี้ย สำหรับการกำหนดอายกุ ารใชง7 านโดยทัว่ ไปนิยมใช7คา< ดังนี้
สำหรับประเทศไทย - การประปาขนาดเลก็ ในชนบท ซ่งึ มอี ตั ราการผลติ 10–50 ลบ.ม./ชม. จะมีอายกุ ารใช7งาน 10–15 ปj - การประปาของจงั หวัดขนาดใหญ< และมีการขยายตวั สงู เชน< เชียงใหม< จะวางแผนการก<อสร7างใหใ7 ช7 งานได7ในระยะยาวถงึ 20 ปj แต<แบ<งชว< งการก<อสรา7 งใชง7 านเป'น 2 ระยะ ระยะเวลา 10 ปj - กรงุ เทพมหานครซงึ่ การวางอุโมงคOสง< น้ำเปน' ส่ิงย<ุงยาก เพราะความแออัดของสง่ิ กอ< สรา7 งใต7ดินจะวาง อายกุ ารใช7งานไวน7 านถงึ 30 ปj 2. การเพิ่มของประชากรในอนาคต (Future Population Growth)
การกำหนดอายกุ ารใชง7 านของระบบประปาทจ่ี ะสรา7 งนน้ั มคี วามสมั พันธกO บั การคาดคะเน จำนวนประชากรในอนาคตจนถงึ ปj ซ่งึ ส้นิ สดุ อายุการใช7งาน
การคาดคะเนประชากร (Population Projection) นยิ มใช7หลกั การทางสถติ ิ โดยอาศัย ข7อมูลประกอบต<าง ๆ เชน<
o อัตราการเพิ่มของประชากรในปทj ่ีแลว7 ๆมา o การเปรยี บเทยี บกบั ประชากรของชุมชนอนื่ ซงึ่ ในอดีตมีลกั ษณะคล7ายคลงึ กบั สภาพปäจจุบนั
ของชุมชนท่จี ะจดั สร7างระบบประปา o การพจิ ารณาแนวโน7มของความเตบิ โตในดา7 นอุตสาหกรรม o การควบคุมอตั ราการเพ่มิ ประชากร ฯลฯ o การคาดคะเนประชากรนน้ั บางคร้งั ก็อาจผิดพลาดไดอ7 ันเนือ่ งมาจากสาเหตุ ซง่ึ มิไดค7 ดิ ว<าจะ
เกดิ ข้นึ เช<น o การประสบผลสำเรจ็ ในด7านงานวางแผนครอบครวั o ชมุ ชนซง่ึ ประสบภยั พิบตั ิธรรมชาติ หรอื เกิดโรคระบาด ผคู7 นในชุมชนน้นั กอ็ าจจะอพยพ
โยกย7ายไปอยทู< ่ีอ่นื ในสภาวะปกตแิ ล7ว การคาดคะเนจำนวนประชากรจะอาศัยหลักทางสถติ ิ ซึ่งมีสตู รต<าง ๆ ดังตอ< ไปน้ี 2.1 แบบเลขคณติ (Arithmetic Method) เป'นวธิ งี <าย ๆ วธิ หี น่ึง โดยสมมติวา< การเพิม่ หรือการลดของประชากรแตล< ะปjเท<ากนั ตลอด ระยะทีค่ ำนึงถึง วธิ นี ้เี หมาะสำหรบั การหาในอนาคตใกล7 ๆ
Pn = Po+ n(Po-Pm) m
ให7 Pn = ประชากรในปjทn่ี n = ช<วงระยะจาก Po ถึง Pn Po = ประชากรท่สี ำรวจไดใ7 นครง้ั หลงั Pm = ประชากรสำรวจไดใ7 นคร้งั แรก m = ช<วงระยะเวลาจาก Po ถงึ Pm การคาดคะเนประชากรด7วยวธิ เี ลขคณติ นยิ มใช7กบั ชมุ ชนเก<าขนาดใหญท< ผ่ี <านการพัฒนา
มาแลว7 เชน< จงั หวดั สพุ รรณบรุ ี จงั หวัดอุบลราชธานี
2.2 แบบเรขาคณติ (Geometric Method) Pn = Po(1+r)n
Pn = ประชากรในปjท่ตี อ7 งการทราบ Po = ประชากรทส่ี ำรวจไดใ7 นคร้ังหลงั r = สัดส<วนการเพิม่ ของประชากรใน 1 ปj n = ชว< งระยะเวลาจาก Po ถงึ Pn ถา7 มีขอ7 มูลประชากรใน 2 ช<วงระยะเวลาหา< งกัน m ปj เราสามารถหาสัดสว< นการเพิม่ ของ ประชากรไดจ7 าก
r = Po 1/m - 1 Pm
Pm = จำนวนประชากรท่สี ำรวจได7ในครั้งแรก Po = จำนวนประชากรที่สำรวจไดใ7 นครง้ั หลัง m = ชว< งระยะเวลาจาก Pm ถงึ Po การคาดคะเนประชากรด7วยวิธเี รขาคณติ นยิ มใชก7 บั ชุมชนใหมซ< ึง่ ยังมี พ.ท.เพอื่ การ พัฒนาอกี มาก มีสาธารณปู โภค และการคมนาคมทีส่ มบูรณO การเตบิ โตของชุมชนเปน' ไปอย<างรวดเรว็ 2.3 วธิ ีของลสี สแควรO ( Method of Least square) วธิ ีนี้คาดว<าประชากรที่เพมิ่ ขึ้น สามารถเขียนได7ในรปู ของสมการเสน7 ตรง
Y = a + bX ถา7 กำหนดให7 Z = ( X – X ) โดยท่ี ∑ Zi = 0 จะได7วา<
a = ∑ Yi = Y n
b = ∑ Zi Yi ∑ Zi 2
7.6 การปรับปรงุ คณุ ภาพชน้ั ตนY (Pretreatment) 1. อา< งเก็บน้ำ (Raw water storage) แหลง< นำ้ ทเ่ี ป'นน้ำผวิ ดนิ มกั จะมีอ<างเก็บกักน้ำ เพ่อื ใหเ7 กดิ การฟอกตวั เองตามธรรมชาติ จะทำ
ใหป7 รมิ าณสารแขวนลอย (Suspended solid) และความกระด7างลดลง ตะกอนหนักกต็ กตะกอนลง แบคทเี รียท่ีทำให7เกิดสีจะถกู แสงแดดเผา ทำใหป7 รมิ าณลดน7อยลง พวกโปรโตซวั ซ่ึงกินแบคทีเรยี เป'น อาหารจะเจริญเติบโตและเป'นตัวช<วยให7การฟอกตัวเองของนำ้ ดีข้ึน
2. ตะแกรง 2.1 ตะแกรงหยาบ (Bar Screen) (รูปที่ 5.4) ใชเ7 หล็กกลมหรอื เหลี่ยมขนาด 25 มลิ ลิเมตร วางห<างกันประมาณ 1–2 น้ิว เอียงทำมุม 45° กบั แนวดง่ิ หากเป'นโรงงานผลติ น้ำขนาดใหญม< ักจะมี Mechanical screen แบบชนดิ แผน< แบน ชนิดจาน ชนิดถังกลม ในการออกแบบต7องให7น้ำมคี วามเร็ว สงู สุดทผ่ี า< นตะแกรงไมเ< กิน 3 ฟตุ ต<อวินาที
รูปที่ 7.4 ตัวอยา< งตะแกรงหยาบวางอยใู< นท<อน้ำเพ่อื ดกั ตะกอนพร7อมเครือ่ งกวาดตะกอน (ท่ีมา: //www.chishun.com.tw/mechanical-bar-screen-4c.html)
2.2 Microstrainer เปน' ตะแกรงละเอยี ดชนิดถังกลม (drum screen) (รูปท่ี 5.5) ทำดว7 ย เหลก็ สแตนเลส มีขนาดของรูตะแกรง (Aperture) ตั้งแต< 23, 35, 65 µ หมนุ ด7วยความเรว็ แบบ หมุนรอบตัว 1.5 เมตร/วินาที เกิด head loss 40 – 140 มม. อตั ราการกรองส<วนมากอย<ูในชว< ง 600 – 2,000 แกลลอน/ตารางฟุต/ช่วั โมง
นยิ มออกแบบใชก7 ับกิจการประปาทใ่ี ช7นำ้ ผวิ ดนิ ซึ่งมีการเจรญิ เติบโตของสาหร<าย ตดิ ปะปน มากบั น้ำในปรมิ าณค<อนข7างสงู ถา7 ปลอ< ยให7สาหรา< ยผ<านติดไปกับนำ้ ดิบแล7ว นอกจากจะส้นิ เปลอื ง สารส7มแลว7 ยงั จะทำให7เกิดปญä หาในระบบถังกรองอีกดว7 ย
รปู ท่ี 7.5 ตวั อย<างตะแกรงละเอยี ด (ทมี่ า: //www.suezwaterhandbook.com/processes-and-technologies/pre-
treatments/barscreening-straining-comminution/strainer-Straining)
7.7 การสราY งตะกอน (Coagulation) และการรวมตัวของตะกอน (Flocculation) Coagulation หมายถึงการเตมิ สารเคมีลงไปทำให7เกดิ การไมอ< ย<ตู ัวดว7 ยการไปลดแรงที่ผลักกันระหว<างอณู
ตา< ง ๆ ในน้ำลง หรือ คือการทำให7อณเู ลก็ ๆ จบั ตัวกันเกิดเปน' มวลรวมท่ใี หญข< น้ึ การสร7างตะกอนจะ เกดิ ข้นึ เม่อื เราเติมสารเคมลี งไปแลว7 ใชก7 ารกวนอย<างเร็ว (Rapid mixing) เพื่อช<วยใหส7 ารเคมกี ระจาย อยา< งทั่วถึง
ทำใหโ7 อกาสที่อณูเลก็ ๆ ในนำ้ รวมตวั กันไดม7 าก สารละลายของสารเคมีจะเตมิ ลง ณ จุดซ่งึ น้ำดบิ มกี ารไหลด7วยความเรว็ สูง เชน< ท่ีทอ< ดูดของเคร่อื งสูบ หรือตรงตำแหน<งท่ีนำ้ มคี วามปน≤ä ปวY น เชน< จดุ ท่สี ร7างไฮดรอลคิ จมั้ ป◊ (hydraulic jump)หรอื แผน< กน้ั วกวน(baffle) สำหรับการประปาขนาดใหญ< หรอื สามารถลงทุนสงู มกั นยิ มใชเ7 ครื่องมอื กลเช<น เครอ่ื งยนตหO มุนใบพัดกวนน้ำ
Flocculation เป'นข้นั ตอนถัดจากการสรา7 งตะกอนคอื การเกิดตะกอน (Floc) (รปู ท่ี 5.6) ซ่ึงทำใหม7 วลรวม รวมตัวกลายเปน' กล<มุ พรอ7 มทจ่ี ะตกตะกอนได7 ขัน้ ตอนนตี้ 7องอาศัยการกวนอย<างชา7 ๆ
รปู ท่ี 7.6 การเกิดตะกอน (Floc) (ทม่ี า: //www.suezwaterhandbook.com/processes-and-technologies/pre-
treatments/barscreening-straining-comminution/strainer-Straining) องคjประกอบท่ีมผี ลตSอการรวมตัวกนั ตกตะกอน ก. pH
การเตมิ สารสร7างตะกอนต7องเติมลงในน้ำท่ีน้ำมคี า< pH อย<ูในชว< งท่ีเหมาะสม ข. เกลอื ของสาร
นำ้ ตามธรรมชาตมิ ักจะมีเกลอื อนินทรียลO ะลายอย<ู ซง่ึ ทำให7เปลี่ยนแปลงส่งิ เหล<าน้ี • ชว< งของ pH ทเ่ี หมาะสม
• ระยะเวลาทีจ่ ับตัวเปน' ตะกอน
• ปริมาณทีพ่ อเหมาะของสารเคมีสรา7 งตะกอน
• ปริมาณของสารเคมสี ร7างตะกอนในน้ำท่ีจ<ายออกเพม่ิ ข้นึ
ค. ความข<ุน
ส<วนมากเน่อื งจากดนิ เหนยี ว และแรธ< าตตุ า< ง ๆ ซ่งึ มีขนาดท่อี าจตกตะกอนได7งา< ยจนถงึ ขนาด เล็กมาก 0.2–5.0 µ
ง. สารสร7างตะกอน (Coagulant)
สำหรับสารส7ม ช<วงทีท่ ำให7เกดิ การสร7างตะกอนไดด7 ีอยู<ในช<วง pH 5–7 จ. สภาวะทางดา7 นกายภาพ อณุ หภมู ิตำ่ จะทำให7ปฏิกริ ยิ าเคมีชา7 ลง
ฉ. การกวน (mixing) การกวนช7าใชเ7 วลา 10–60 นาที อตั รา 30 รอบ / นาที การกวนเรว็ ใชเ7 วลา 30–60 วินาที อัตรา 80–100 รอบ / นาที
• การกวนเรว็ ทำให7สารเคมีกระจายไปทว่ั ถงึ
• การกวนชา7 ทำใหม7 วลรวมจบั ตัวกนั เป'นตะกอน
ประโยชนjของการกำจดั สงิ่ ปะปนโดยกระบวนการรวมตะกอน
ประโยชนOของการกำจัดส่งิ ปะปนโดยกระบวนการรวมตะกอน ผลของการรวมตะกอนจะชว< ย ในการกำจัดความขน<ุ ทัง้ ท่เี กิดจากสารอินทรียOและอนนิ ทรยี O สี ทั้งสแี ทแ7 ละสปี รากฏ แบคทีเรียท่ีเป'น อนั ตรายตอ< มนุษยOรวมทัง้ เชอ้ื โรคอนื่ ๆ ตะไคร<นำ้ สาหร<าย และพืชนำ้ เล็ก ๆ สารที่ทำให7เกดิ กลนิ่ และ
รส และฟอสเฟต สารแขวนลอยในนำ้ (Suspended matter) สว< นใหญม< ลี ักษณะเป'นวุ7น หรือ Colloid ซงึ่ มี ประจไุ ฟฟvาลบ เราใช7เกลือของโลหะซง่ึ มีประจบุ วกสงู เชน< Fe Al เป'นสารทำตะกอน สารคอลลอยดOที่
มปี ระจลุ บเหมอื นกนั จะผลักออกจากกนั ทำให7คงสภาพเปน' สารละเอียดไร7นำ้ หนกั ไมอ< าจตกตะกอนได7 ง<าย เมือ่ เติมสารซ่ึงมปี ระจุบวกสูงลงไป จะทำใหส7 ารคอลลอยดมO ีความเป'นกลาง และสามารถรวมตัว เปน' ก7อนใหญ<มนี ้ำหนักซ่งึ ตกตะกอนไดง7 า< ย
สารเคมีทนี่ ยิ มใช7ไดแ7 ก< สารส7ม Al2 (SO4)3 . 14H2O เม่ือผสมกับน้ำจะแตกตัวเปน' ion ของ SO4= และ Al+++ และให7 สารประกอบ Al อ่นื ๆ เช<น
Al (OH)++ , Al(OH)3 และ Al(OH)4- ประจุบวกดังกล<าวจะรวมตวั กบั ประจุลบของ colloidal ดังนี้ Al3+ + colloid-8 Al (colloid)-5 จะลดศกั ยO (Zeta potential) ของสารคอลลอยดจO นสารคอลลอยดสO ามารถรวมตวั กันได7 (รปู ที่ 5.7)
รปู ท่ี 7.7 การตกตะกอน (Floc) สารแขวนลอยด7วย Aluminium sulfate (Cui et al., 2020)
เอกสารอา2 งองิ
Cui, H., Huang, X., Yu, Z., Chen, P., & Cao, X. (2020). Application progress of enhanced coagulation in water treatment. RSC Advances, 10(34), 20231– 20244. doi:10.1039/D0RA02979C
//www.suezwaterhandbook.com/processes-and-technologies/pre- treatments/barscreening-straining-comminution/strainer-Straining
//www.suezwaterhandbook.com/processes-and-technologies/pre- treatments/barscreening-straining-comminution/strainer-Straining
//www.chishun.com.tw/mechanical-bar-screen-4c.html
บทที่ 8 ระบบการจา> ยนำ้ และปมÜr
8.1 ระบบสSงน้ำ (Delivery System) ระบบสง< น้ำที่ใช7โดยทัว่ ไป ได7แก<
1. การไหลอสิ ระจากระดบั สงู ตามธรรมชาติ (Gravity Flow) 2. การสบู ส<งโดยตรง (Direct Pumping)
นอกจากสบู ส<งทจี่ ุดต้งั ตน7 แล7วก็ยังอาจตดิ ตง้ั เครอ่ื งสูบยกระดับ (Booster pumps) ไวต7 ามจดุ ท่มี ี ความดันตำ่ เพือ่ ส<งนำ้ ตอ< ไปเป'นทอดๆได7 3. การสูบสง< และหอถงั สูง (Pumping and elevated storage) 4. การสูบสง< และถงั ยืน (Pumping and stand pipe)
รปู ท่ี 8.1 ระบบสง< น้ำแบบตา< ง ๆ ก.การไหลอสิ ระจากระดับสงู ตามธรรมชาติ ข.การสูบส<งโดยตรง
รูปท่ี 8.1 ระบบสง< น้ำแบบต<าง ๆ ค.การสบู สง< และหอถงั สูง ง.การสบู ส<งและถังยนื (Stand Pipe)
8.2 การสูญเสยี พลังงาน การสูญเสยี พลังงานเน่อื งจากน้ำไหลในทอ< ชนดิ ต<าง ๆ จะประกอบด7วย ค<าสูญเสียสว< นมาก
(Major Losses) และคา< สญู เสยี ส<วนน7อย (Minor Losses) 1. ค<าสญู เสยี สว< นมาก หมายถงึ คา< สูญเสยี พลงั งาน เนื่องจากนำ้ ได7ไหลผา< นผิวภายในท<อที่
ขรขุ ระ ทำใหเ7 กดิ ความเสียดทานขึ้นระหว<างน้ำท่ไี หลภายในทอ< กบั ผวิ ภายในทอ< ดังน้นั คา< สูญเสีย พลงั งานประเภทนจ้ี ะขน้ึ อยูก< ับ
- ความขรุขระภายในทอ< - ชนิดของของเหลว - ความยาวของท<อ 2. ค<าสูญเสยี ส<วนน7อย หมายถงึ ค<าสูญเสียพลงั งานเน่ืองจากการเพิม่ ลดขนาดของทอ< การมี ประตูน้ำหรอื วาลOวต<าง ๆ การมขี 7อโคง7 ข7องอตา< ง ๆ ของท<อ การมีช<องทางเขา7 ออกสำหรบั การไหล ความดนั (Pressure) คอื ค<าของแรง (force) ที่กระทำบนพน้ื ที่ หนง่ึ หน<วย ความดันของนำ้ ทีก่ 7นถงั ซึง่ บรรจนุ ้ำหนง่ึ ลกู บาศกOเมตร (1×1×1 m3) จะมีค<า 9.79 กโิ ลปาสคาล (K Pa หรอื กโิ ลนิวตันต<อหนงึ่ ตารางเมตร) ในงานออกแบบ ทอ< นน้ั มักนิยมคดิ คา< ความดันเปน' ค<าความสงู ของนำ้ (m) โดยความสงู ของน้ำ 1 m จะมีความดนั เทียบเทา< กับ 9.79 กโิ ลปาสคาล
8.3 สูตรทนี่ ยิ มใชYในการคำนวณออกแบบระบบทSอจาS ยนำ้ ได7แก< สูตรของเฮเซน – วิลเลียมสO (Hazen- Williams) V = 0.849 CR0.63S0.54 เม่ือ V = ความเรว็ (m/sec) C = สัมประสทิ ธ์ิความเสยี ดทานซ่ึงขน้ึ อยูก< ับชนิดของท<อ R = ไฮดรอลิคเรเดียส (m) ไดแ7 ก< ค<าพน้ื ทีต่ ดั ขวางของทอ< หารด7วยเส7นรอบวงเปยj ก
(Wetted perimeter) R = ไฮดรอลิคเรเดียส (m) ได7แกค< า< พนื้ ท่ีตดั ขวางของทอ< หารด7วยเส7นรอ S = ความลาดเอียง หรอื ความสญู เสียความดนั (m/m) ซงึ่ Q = AV และเมอื่ แทนทค่ี <า R ดว7 ย D/4 (สำหรับน้ำไหลเตม็ ทอ< ) จะได7 Q = 0.278 CD2.63S0.54 โดย Q = อตั ราการไหล ( m3/sec) D = Ø ของทอ< (m)
ตารางท่ี 8.1 คา< สัมประสทิ ธิค์ วามหยาบ (C) สำหรบั สตู รของ เฮเซน – วลิ เลยี มสO
ชนิดและลกั ษณะทอS C
ท<อซเี มนตOใยหนิ (AC) 140 ทอ< เหล็กหลอ< (CI) เคลอื บซเี มนตO 130-150 ใหม<,ไม<เคลอื บ 130 เก<า 5 ป,j ไม<เคลอื บ 120 เก<า 20 ป,j ไม<เคลือบ 100 ท<อคอนกรีต 130 ทอ< ทองแดง 130-140 ท<อพลาสติก 140-150 ท<อเหลก็ เชือ่ ม (Welded Steel), ใหม< 120 ท<อเหล็กย้ำหมดุ (Riveted steel) , ใหม< 110
รปู ท่ี 8.2 โนโมกราฟของเฮเซน วลิ เลยี มสO (คา< C =100)
การใชส7 ูตรคำนวณโดยการแทนคา< ต<าง ๆ นนั้ ยุ<งยากและเสยี เวลาเพราะการคำนวณจะเปน' แบบ trial and error คือสมมตุ คิ า< D ของท<อ เมอื่ มีคา< Q และ C อยู<แลว7 ก็จะได7ค<า S หรือความดนั ท่ี
สญู เสยี ถา7 หากคา< S น7อยหรอื มากเกินไปจนไม<เหมาะสม กจ็ ะลดหรอื เพ่ิมขนาดของทอ< (D) จนกว<าจะ ได7ค<าความสญู เสียทพ่ี อใจ
ดงั นนั้ เพื่อความสะดวกในการคำนวณ จึงนิยมใช7เส7นแผงคำนวณ (Nomograph) ซง่ึ แสดง ความสัมพนั ธOระหวา< งคา< Q, D, S และ V ตัวอยาS งท่ี 8.1 ถา7 Q = 30 l/sec สมมุติค<า D = 200 mm. จะได7คา< ความสญู เสีย 8.1 m /1,000 m และ V = 0.96 m/sec ถา7 หากทอ< เสน7 น้ันมคี วามยาว 2,000 m.
ดงั นนั้ คา< ความสูญเสียของท<อเสน7 น้นั ก็คือ 8.1× 2000 = 16.2 m 1,000
แตใ< นกรณที ใ่ี ช7คา< C ทีแ่ ตกตา< งจากนี้ ก็สามารถกระทำได7 โดยการปรับคา< ความสูญเสยี ที่ อ<านไดจ7 ากกราฟด7วยการคณู ค<าคงท่ี (K) จากตารางท่ี 12.2
ตารางท่ี 8.2 ค<าคงท่สี ำหรับปรับค<าความสญู เสยี เม่อื C ไม<เท<ากับ 100
C 80 100 110 120 130 140
K 1.50 1.00 0.84 0.71 0.62 0.54
เช<น ถ7าความสูญเสยี เมื่อ C เป'น 100 มคี า< 8.1 m/ 1,000 m ดังนั้นคา< ความสูญเสียเมือ่ C เป'น 130 จะมคี <าเทา< กบั 0.62 × 8.1 \= 5.0 m /1,000 m
8.4 การออกแบบระบบทSอจาS ยนำ้ แบบแยกแขนง (Branching System) การคำนวณขนาดของท<อในระบบแยกแขนงจึงใชว7 ิธี ประมาณค<า Q ในแต<ละช<วงทอ< แลว7 หา
ค<าความสูญเสียจากกราฟ ความสูญเสียนจี้ ะสะสมเพ่มิ ข้นึ และมากทสี่ ดุ ที่ปลายท<อ ถา7 หากความดันท่ี เหลอื อย<ู ณ จดุ ปลายท<อไม<ตำ่ กว<าเกณฑกO ำหนดกถ็ อื ว<าขนาดของทอ< ทส่ี มมุตไิ วใ7 ชไ7 ด7
รูปที่ 8.3 Hazen-Williams Diagram (C1= 100) USE OF CHART
(1) Given D = 24" , S = 1.0ft/1,000ft, C1 =120; find flow Q.
Chart gives Q100 = 4.2 mgd. For C1 =120, Q = (120/100) (4.2) = 5.0 mgd. (2) Given Q= 3.6 mgd D = 24" , C1 = 120,find Lost Head.
Change Q120 to Q100 : Q100 = (100/120)(3.6) = 3.0 mgd. Chart gives S= 0.55 ft/1,000ft.
8.5 การคำนวณหาคาS สญู เสียสSวนนอY ย (Minor Losses)
ท<อความดัน hm = 2
เมอื่ hm = ค<าสญู เสียสว< นน7อย, ม. KV 2g
K = คา< สัมประสิทธขิ์ องการสญู เสยี สว< นนอ7 ย V = ความเรว็ ของการไหล, ม/ วนิ าที
g = ความเรง< เนอื่ งจากแรงดึงดูดของโลก, 9.81 ม. /วินาที2
8.6 การคำนวณหาคSาความสญู เสียสวS นมาก (Major Losses) ทอ< ความดัน (Pressure Pipe) ทอ< ความดนั หมายถึง การไหลของของเหลวท่อี ยภ<ู ายในท<อเป'นแบบไหลเตม็ ทอ< และมีความ
ดนั ภายในท<อดว7 ยสมการ Hazen –Williams เป'นสมการทน่ี ยิ มใช7กันมากที่สดุ สำหรับการคำนวณ ออกแบบท<อความดัน
V = 0.849 CR0.63 S0.54 Q = 0.278 CD2.63 S0.54 ตัวอย<างที่ 12.2 ทอ< เหล็กหล<อขนาด 150 มม. มคี วามยาวของท<อเท<ากบั 250 ม. สง< น้ำประปาจา< ยจากหอถังสงู ไปสู<ชมุ ชน โดยมอี ัตราการไหลของน้ำประปาเท<ากับ 1,700ลบ.ม. ต<อวนั กำหนดให7 C เทา< กบั 110 จงคำนวณหาค<าสูญเสยี ความดนั เน่ืองจากความยาวของทอ< เท<านั้น วธิ ที ำ Q = 0.278 CD2.63 S0.54
1700 = 0.278 (110) (0.15)2.63S0.54
S = 0.0127 ม. /ม คา< สญู เสียความดันเนื่องจากความยาวของท<อ = hL
\= 0.0127 ×250 = 3.175 ม.
8.7 การคำนวณหาคSาสูญเสียพลงั งานทั้งหมด ค<าสูญเสียพลงั งานทงั้ หมดเทา< กับคา< สญู เสยี สว< นมากบวกกบั ค<าสูญเสียสว< นน7อย วธิ ีน้ีจะใชส7 มการ Hazen –Williams เพือ่ คำนวณหาค<าสญู เสียพลังงานท้ังหมด โดยจะตอ7 ง
เปล่ยี นอปุ กรณOต<างๆของท<อ เชน< ท<องอ วาลวO ฯลฯ เปน' ขนาดความยาวท<อทนี่ ยิ มเรียกวา< ความยาว สมมลู ของท<อ (Equivalent length)
ตารางที่ 8.3 ความยาวสมมลู ของอปุ กรณตO า< ง ๆ ของท<อ 80 100 150 อุปกรณOต<าง ๆของท<อ ความยาวสมมลู ของท<อขนาดต<าง ๆ (เมตร)
ขนาดของท<อ (มิลลเิ มตร) 15 20 25 32 40 50 65
ขอ7 งอ 45° ขนาดของทอ< (นวิ้ ) 34 6 ข7องอ 90° ½ ¾ 1 1¼ 1½ 2 2½ 1.8 2.4 3.6 ขอ7 งอ 90° รศั มยี าว 0.4 0.5 0.6 0.7 0.9 1.2 1.5 2.6 3.3 5.6 ข7องอ 180° 0.5 0.6 0.8 0.9 1.2 1.7 2.1 0.9 1.2 1.8 สามตา 90° (90° 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 6.0 7.5 11 Tee) 1.1 1.5 1.9 2.4 3.0 3.8 4.9 นำ้ ไหลตรง 0.9 1.2 1.8 น้ำไหลแยกออก 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 4.5 6.4 9.0 Gate Valve 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 3.0 3.6 0.6 0.8 1.2 Globe Valve 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 24 38 50 Check Valve 4.5 6.0 7.5 11 14 17 20 5.7 7.6 12 Angle Valve 1.2 1.6 2.0 2.5 3.1 4.0 4.6 12 17 24 เพมิ่ ขนาดท<อทันใด 2.4 3.6 4.5 5.4 6.6 8.4 10 d/D = ¼ 2.6 3.3 5.6 d/D = ½ 0.5 0.6 0.8 0.9 1.2 1.7 2.1 1.9 2.6 4.0 อปุ กรณOตา< งๆของทอ< 0.4 0.5 0.6 0.9 1.0 1.4 1.7 ความยาวสมมลู ของท<อขนาดตา< ง ๆ (เมตร)
ขนาดของทอ< (มลิ ลิเมตร) 50 65 80 100 150 15 20 25 32 40 2 2½ 3 46 ขนาดของทอ< (นิว้ ) ½ ¾ 1 1¼ 1½
เพิ่มขนาดท<อทนั ใด 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.2 d/D =3/4 0.4 0.5 0.6 0.7 0.9 1.2 1.5 1.8 2.4 3.6 ลดขนาดทอ< ทันใด 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 0.9 1.2 1.6 2.2 d/D = 1/4 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.2 d/D = 1/2 d/D = 3/4
รปู ที่ 8.4 ความยาวสมมลู ของอปุ กรณตO <าง ๆ ของทอ<
ตวั อยาS งที่ 8.3 จงคำนวณหาคา< Minor Losses ของระบบท<อดงั แสดงในภาพที่ กำหนดใหท7 อ< มคี วาม ยาวไมม< าก เม่ือเปรียบเทียบกบั จำนวนของวาลOวตา< ง ๆ ในระบบท<อ
รปู ที่ 8.5 ระบบท<อสำหรบั ตวั อยา< งท่ี 8.3
วธิ ีทำ ระบบท<อประกอบดว7 ย 1. นำ้ ไหลจากถงั เก็บนำ้ เข7าสท<ู อ< K = 0.83 หาค<า hm1 2. ประตูน้ำเปÆดคร่ึงหนง่ึ K = 5.60 หาคา< hm2 3. Venturi Meter 4. Check Valve K = 0.20 หาคา< hm3 K = 2.50 หาคา< hm4
จากสูตร hm = KV2 2g Q = AV
ทอ< Ø 100 มม. V= 400×4 p (0.10)2(86400) \= 0.59 เมตรตอ< วนิ าที
ทอ< Ø 50 มม. V = 400 ×4 p(0.05)2(86400)
\= 2.36 เมตรต<อวินาที hm1 = 0.83 (0.59)2/ 19.62 =0.0147 ม. hm2 = 5.60 (0.59)2 / 19.62 =0.0994 เมตร hm3 = 0.20(2.36)2 / 19.62 =0.0568 เมตร
hm4 = 2.50 (2.36)2/ 19.62 =0.7097 เมตร ∑ hm = 0.0147+0.0994+0.0568+0.7097
\= 0.8806 เมตร ตัวอยSางท่ี 8.4 จงคำนวณหาค<าสญู เสียพลงั งานท้ังหมด (Major Losses, Minor Losses) ของระบบ ท<อดังแสดงในภาพ
รูปท่ี 12.6 ระบบทอ< สำหรับตวั อย<างที่ 12. 4 วิธีทำ คำนวณหาคา< Minor Losses จากตารางท่ี 8.4 คำนวณหาความยาวสมมูลของอุปกรณOทอ< ไดด7 ังตารางที่ 8.5
ตารางท่ี 8.5 ความยาวสมมลู ของอุปกรณทO อ< ในตัวอย<างท่ี 8.4
อุปกรณO จำนวน ความยาวสมมลู ,ม.
Gate Valve Ø 50 มลิ ลิเมตร 1 0.40
ขอ7 งอ 90 ° ปกติ Ø 50 มลิ ลเิ มตร 1 1.70
ข7องอ 90 ° ปกติ Ø 100 มิลลิเมตร 1 3.30
ข7องอ 90 ° รศั มียาว Ø 50 มม. 1 0.60
Check Valve Ø 50 มม. 1 4.00
เพ่ิมขนาดท<อ d/D = 1/ 2 1 1.40
รวม 11.40
คำนวณหาคา< สญู เสียพลังงานทงั้ หมด
Q = 5 ลิตรตอ< วนิ าที = 0.005 ลูกบาศกOเมตรต<อวนิ าที ความยาวของท<อ Ø 50 มลิ ลเิ มตร = 1.0+5.0+200 =206 เมตร ความยาวสมมลู ของทอ< Ø 50 มลิ ลิเมตร = 206+(0.4+1.7+0.6+4.0+1.4)= 214.10 เมตร
จากสมการ Hazen-Williams Q = 0.278 CD2.63 S0.54
0.005 = 0.278 (100)(0.05)2.63 S0.54
S = 0.2519 เมตรต<อเมตร hL1 = 0.2519 × 214.10=53.9 เมตร ความยาวของท<อ Ø 100 มลิ ลิเมตร = 10 เมตร
ความยาวสมมลู ของท<อ Ø 100 มลิ ลเิ มตร = .30+10.0 =13.3 เมตร จากสมการ Hazen-Williams 0.005 = 0.278 (100)(0.1)2.63 S0.54
S = 0.0086 ม./ม. hL2 = 0.0086 ×13.3 =0.11 ม. ค<าสูญสียพลงั งานท้ังหมด = hL1 + hL2 = 53.9+0.11 =54.01 ม.
รปู ท่ี 8.7 แนวทอ< ประปาในตวั อย<างท่ี 12.5 ตวั อยSางท่ี 8.5 ระบบประปาของชมุ ชนแห<งหนงึ่ มีแนวการวางทอ< ดงั ปรากฏในรปู ท่ี 8.7 นำ้ ประปาถกู จ<ายจากหอถงั เก็บนำ้ ซึ่งมคี วามสงู 20 เมตร ในช่ัวโมงการใช7น้ำสงู สุด (maximum hourly demand) จะมีอัตราการไหล (Q) 30 ลติ รต<อวินาที โดยการใช7น้ำจะมีความสมำ่ เสมอตลอด ความยาวของเส7นทอ< ให7ออกแบบขนาดของท<อแต<ละเสน7 โดยมีข7อกำหนดว<าความดันต่ำสุดของนำ้ ใน ท<อท่ีจุดใด ๆ กต็ ามจะต7องไม<นอ7 ยกวา< 97.9 KPa (เทียบเทา< กับความสงู ของน้ำ 10 เมตร) และใหค7 า< C เทา< กับ 100
ความยาวทั้งหมดของท<อ = AB+BC+CD+DE+BF+BG+CH \= 500+500+400+250+300+300+250 \= 2,500 m.
อัตราการใชน7 ้ำต<อความยาวทอ< 100 m. = 30×100 = 1. 2 l /s 2500
อัตราการใชน7 ำ้ ในเส7นท<อ AB, BC = 1.2×5=6 l /s
อตั ราการใช7นำ้ ในเส7นท<อ CD = 1.2×4=4.8 l /s อตั ราการใช7น้ำในเส7นท<อ BF, BG = 1.2×3=3.6 l /s อตั ราการใชน7 ำ้ ในเสน7 ท<อ CH, DE = 1.2×2.5=3.0 l /s
การไหลจากจุดตั้งตน7 ในช<วง AB สมมตุ ใิ หม7 คี <าเทา< กันตลอดทัง้ เสน7 และเท<ากบั อัตราการไหล สงู สุดคอื 30 l /s จากจดุ B ถงึ C จะมอี ัตราการไหลเทา< กบั ปรมิ าณทัง้ หมดหกั ออกด7วยอตั ราการใช7 น้ำในเส7นท<อ AB, BF, BG
\= 30-6-3.6-3.6 = 16.8 l /sec การคิดอตั ราการไหลในท<อชว< งต<อ ๆ ไปก็คำนวณจากหลักการเดยี วกนั นี้
ตารางท่ี 8.6 รายการคำนวณสำหรบั ตัวอย<างท่ี 8.5
เสนt ทอb ขนาด ความยาว, อัตราการ อัตราสญู เสยี ความสญู เสยี ความสูญเสยี ความดนั , (L), ม. สะสม,ม. ม. (D), มม. ม. ไหล (Q) (HL) 4.0 4.0 16.0 ลติ ร/วนิ าที ม. /1000ม. 1.5 5.5 14.5 1.2 6.7 13.3 AB 200 500 30.0 8 0.75 7.45 12.55 4.2 8.2 11.8 BC 200 500 16.8 3 2.5 8.0 12.0
CD 150 400 7.8 3
DE 100 250 3.0 3
BF,BG 80 300 3.6 14
CH 80 250 3.0 10
อน่ึง ตัวอยา< งท่ียกมาน้ไี ด7ยกเวน7 ข7อมลู ท่ีตอ7 งนำมาใชพ7 ิจารณาดว7 ยสองประการ ประการแรก ได7แก<ระดบั ความสงู ตำ่ (Ground Level) ของพื้นท่ี ซึ่งในการคำนวณจรงิ ตอ7 ง
นำมาใชใ7 นการพจิ ารณาค<าความดนั จากตัวอยา< งนั้นไดก7 ำหนดใหพ7 น้ื ที่แนวทอ< มีระดบั เทา< กนั ท้งั หมด แต<ในสภาพภูมิประเทศอาจไมเ< ปน' เช<นนน้ั เชน< สมมตุ วิ า< ที่จุด A มรี ะดับพนื้ ดิน = 0+00 ม. และ B กับ E มีคา< ระดบั เปน' -1+00ม.และ 3+00 ม. ดงั นน้ั ความดันของน้ำในท<อ ณ จดุ B ก็จะมีค<าสงู ขน้ึ (เน่ืองจากระดับพื้นดินอยูต< ำ่ ) คือเทา< กับ 16+1.00 = 17.00ม. แต<ที่จุด E ค<าความดนั จะเป'น 12.55-