Solid waste

ภาควิชาวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม           คณะวิทยาศาสตร์           มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์           


................

 

.........................บทที่ 1บทที่ 2บทที่ 3บทที่ 4บทที่ 5บทที่ 6บทที่ 7

 

 


  ก่อนที่จะเข้าสู่กระบวนการเปลี่ยนรูป (transformation) ของขยะ ซึ่งได้แก่ การหมักทำปุ๋ยและวัสดุปรับปรุงดิน (composting) การเผาแล้วได้พลังงานกลับคืน (incineration with energy recovery) การเผาโดยไม่ได้พลังงานกลับคืน (incineration with no energy recovery) ส่วนการฝังกลบขยะ (land filling) มักจะจัดไว้ในการกำจัดขยะ (waste disposal) กระบวนการเตรียมขยะเพื่อความเหมาะสมของกิจกรรมนั้นๆ รวมเรียกว่าระบบกระบวนการ

              ระบบกระบวนการมีจุดประสงค์เพื่อเตรียมขยะ กากของเสีย เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิง หรือใช้ในกระบวนการชีวภาพ เช่น การหมักทำปุ๋ยและวัสดุปรับปรุงดิน ขั้นตอนของกระบวนการได้แก่ การทำให้ขยะกากของเสียที่มีขนาดใกล้เคียงกัน แยกเอาโลหะที่มีเหล็กนำไปใช้ใหม่ การแยกเอาส่วนที่มีส่วนประกอบอินทรีย์ที่เหมาะสมในกระบวนการที่ใช้ความร้อน หรือกระบวนการทางชีวภาพ  


  แบบจำลองกระบวนการ (process modeling)

            ใช้หลักการของการสมดุลของมวล (mass balance) ซึ่งเป็นการนำเอากฎของการอนุรักษ์ (Law of conservation) มาประยุกต์ใช้ในระบบโดยมีหลักการคือปริมาณทั้งหมดของมวลวัสดุป้อนที่เข้าไปในระบบจะต้องเท่ากับผลรวมของมวลที่ออกมาจากระบบ

ภาพที่ 4-1 กระบวนการของหน่วยแยกขยะ

ที่มา: Rhyner et al. (1995)

                 จากภาพที่ 4-1

               ให้      vector U เป็น input ของขยะใหม่ (raw waste)

                                    vector X และ Y เป็น out put ของขยะสายที่ 1 และ 2 ตามลำดับ

                                    R เป็น ส่วนที่องค์ประกอบของขยะที่เหลืออยู่ในขยะสายหลัก


  หน่วยปฏิบัติการในการแยก

            การแยกเป็นหน่วยที่สำคัญในการนำเอาวัสดุที่สามารถนำมาใช้และนำกลับมาใช้ใหม่ของขยะชุมชน การแยกสามารถทำได้ทั้งที่แหล่งกำเนิดขยะหรือที่โรงงานคัดแยกขยะ (Material Recovery Facilities, MFRs)            

  1. วัตถุประสงค์ของหน่วยปฏิบัติการ

1)      เปลี่ยนคุณลักษณะทางกายภาพ (physical characteristics) ของขยะเพื่อให้แยกส่วนประกอบของขยะได้ง่ายขึ้น

2)      เพื่อแยกเอาส่วนประกอบและสารปนเปื้อนที่จำเพาะออกจากกองขยะ

 

  2. การลดขนาด (size reduction )

      เป็นหน่วยที่ใช้ลดขนาดของวัสดุในขยะชุมชนเพื่อนำวัสดุนั้นไปใช้โดยตรงเช่น ทำเป็นวัสดุคลุมดินหรือเป็นวัสดุในการหมักทำปุ๋ยและวัสดุปรับปรุงดิน หรือเป็นกระบวนการบางส่วนของการนำเอาวัสดุกลับมาใช้ใหม่

 

เครื่องมือที่ใช้ในการลดขนาด

      1) hammermill shredders สามารถออกแบบให้มีการหมุนทั้งชนิดที่มีใบพัดอยู่ในแนวนอนและแนวตั้ง (horizontal-shaft หรือ vertical-shaft) นิยมใช้ชนิดที่เป็นแนวนอนมากกว่า

2) shear shreddersลักษณะการทำงานเหมือนการตัดด้วยกรรไกร (scissors like action) โดยมีใบมีดตัดหรือบดขยะที่ความเร็ว 60-190 รอบ/นาที ซึ่งช้ากว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ hammermill มอเตอร์ที่ใช้ส่วนมากเป็น hydraulic motor

3) tub grinders เป็น hammermill shredder ที่สามารถเคลื่อนย้ายนำไปใช้ยังแหล่งกำเนิดขยะได้ สามารถใช้ได้กับวัสดุหลายชนิด เช่น ตัดแต่งกิ่งและตอไม้ ซากเศษสิ่งก่อสร้าง  

ภาพที่ 4-2 ชนิดของ shredder (a) hammermill (b) fail mill (c) shear shredder (d) vertical

                hammermill

ที่มา: Tchobanoglous et al. (1993), Rhyner et al. (1995)

 

  3. การแยก (separation)

แบ่งแยกออกเป็น 

3.1 การแยกตามขนาด (size separation)

บางครั้งเรียกการแยกตามขนาดว่า screening ใช้แยกวัสดุออกจากขยะผสมเป็น 2 ส่วนหรือมากกว่า โดยใช้ ชั้นตะแกรง 1 ชั้นหรือมากว่า การแยกนี้ทำได้ทั้งในสภาพเปียกและแห้ง แต่นิยมใช้สภาพแห้งมากกว่า มักใช้ก่อนหรือหลัง shredding ใช้หลังจากกระบวนการ air classification ของการทำเชื้อเพลิงขยะอนุพัทธ์ (refuse-derived fuel; RDF) เพื่อใช้เป็นวัสดุในการทำปุ๋ยหมักและวัสดุคลุมดินที่มีขนาดและรูปร่างคงที่

            เครื่องมือแยกขนาด

1) vibrating screen (reciprocating screen)

ใช้มากที่สุดในการแยกวัสดุแห้ง เช่น แก้ว และโลหะ ใช้แยก เศษไม้ออกจากปุ๋ยหมัก (เศษไม้ใช้เป็น bulking agent ในการทำปุ๋ยหมักที่ทำจากกากตะกอน) และยังใช้แยกเศษแตกหักของซีเมนต์ออกจากเศษสิ่งก่อสร้าง

2) trommel screens (rotary drum screen)

เป็นเครื่องมือที่นิยมแพร่หลาย ในการแยกขนาดขยะ โดยเอาตะแกรงมาม้วนเป็นรูปทรงกระบอกให้หมุนตามแนวราบ ใช้ในแยกขยะที่ขนาดใหญ่เกินไปก่อนเข้า shredder ในการผลิต RDF ซึ่งเป็นการรักษา shredder ได้อีกแนวทางหนึ่ง และยังใช้แยก การ์ดบอร์ดและกระดาษใน MRFs

3) disc screens

เป็นเครื่องมือที่เป็นทางเลือกนอกเหนือจากการใช้ reciprocating screens ประกอบด้วยจานหมุน (disc) วางขนานกัน วัสดุที่แยกได้ตกไปตามช่องว่างของ disc ข้อดีของ disc screens เมื่อเทียบกับ reciprocating screen คือสามารถทำความสะอาดเองได้ (self-cleaning) และสามารถปรับขนาดของช่องว่างระหว่าง disc ได้

 

3.2 การแยกตามความหนาแน่นและความเฉื่อย (density and inertia separation)

เป็นเทคนิคใช้แยกวัสดุออกจากกันโดยใช้หลักการของความแตกต่างของความหนาแน่น (density) และคุณลักษณะของการเคลื่อนที่ในอากาศ (aerodynamic characteristics) การแยกนี้จะแยกวัสดุออกเป็น 2 ส่วน คือ

(1)       ส่วนที่เบา (light fraction) ได้แก่ กระดาษ พลาสติก และสารอินทรีย์

(2)       ส่วนที่หนัก (heavy fraction) ได้แก่ โลหะ ไม้ และวัสดุอนินทรีย์ ที่มีน้ำหนักค่อนข้างมาก

เครื่องมือใช้แยกโดยใช้ความหนาแน่นและความเฉื่อย

1) air classifiers นิยมใช้มากที่สุดในการแยกขยะ ขยะที่ถูกลดขนาด (shredded solid wastes) มาแล้วจะตกลงสู่ท่อแนวดิ่ง (vertical chute) ลมเคลื่อนที่จากส่วนล่างของ chute ขึ้นสู่บ้างบน พาเอาวัสดุที่มีน้ำหนักเบากว่าตามขึ้นไปสู่ส่วนบนของ chute เนื่องจากแรงลมนี้ไม่สามารถจะพาวัสดุที่มีน้ำหนักมากขึ้นไปจึงตกลงสู่ส่วนล่างของ chute ควบคุมสัดส่วนระหว่างวัตถุที่มีน้ำหนักเบาและหนัก โดยการปรับเปลี่ยนอัตราการป้อนขยะ (waste loading rate), อัตราการไหลของอากาศ และพื้นที่หน้าตัดของ chute

 

ภาพที่ 4-3 ระบบ air classifier

ที่มา: Tchobanoglous et al. (1993

 

2) stoners or vibrating table

ใช้แยกก้อนหินหรือวัตถุที่มีน้ำหนักมากออกจากขยะ เดิมทำขึ้นเพื่อใช้ในกิจการเหมืองแร่ ประกอบด้วยโต๊ะแคบ ยาววางระดับเอียง ให้ความสั่นสะเทือนในทิศทางตัดขวางของการเคลื่อนที่ของวัตถุ ขยะจะถูกแยกตามความหนาแน่น ส่วนที่เบากว่าจะอยู่ในด้านที่มีความสั่นสะเทือนมากกว่า เรียงไปตามลำดับ ต่อการได้มีการพัฒนารูปแบบของเครื่องมือให้มีการสั่นสะเทือนเป็น reciprocating motion ( ภาพที่ 4-4) 

 

ภาพที่ 4-4 โต๊ะสั่น (vibrating table)

ที่มา: Rhyner et al. (1995)

 

3) ballistic separator

เป็นเครื่องมือที่ใช้ใบพัด (rotor) พัดเอาขยะเข้าไปในกระแสลม วัสดุที่มีความหนาแน่นมากซึ่งจะมีความเฉื่อยสูงด้วยจะถูกพัดไปได้ไกลกว่า วัสดุที่มีความหนาแน่นน้อยซึ่งจะมีความเฉื่อยต่ำ จึงแยกขยะออกได้ดังภาพที่ 4-5

ภาพที่ 4-5 ballistic separator

ที่มา: Rhyner et al. (1995)

 

4) liquid floatation:

ใช้แยกวัตถุที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า (ส่วนที่ลอย) ของเหลวที่นำมาใช้ออกจากวัตถุที่มีความหนาแน่นมากกว่า (ส่วนที่จม) ของเหลวที่นำมาใช้ นิยมนำ liquid floatation มาใช้แยกขวดพลาสติก

 

3.3 แยกโดยอาศัยคุณสมบัติการเป็นแม่เหล็ก (magnetic and electric field separation, electrostatic charge and magnetic permeability)

อาศัยคุณสมบัติของแรงดึงดูดแม่เหล็กของวัสดุที่เป็นส่วนประกอบของขยะ

- magnetic separation: เป็นเทคนิคที่นิยมมากในการนำมาแยก ferrous ออกจาก nonferrous metals.

- electrostatic separation  ใช้แยกพลาสติก กระดาษ โดยอาศัยลักษณะความแตกต่างประจุที่ผิว ของวัสดุ

- eddy current separation เป็นเทคนิคที่ใช้การปรับเปลี่ยนสนามแม่เหล็กเพื่อเหนี่ยวนำให้เกิด eddy currents ใน nonferrous metals such as aluminum ผลที่ได้เรียกว่า an “aluminum magnet”

ชนิดของเครื่องมือ

1. magnetic separation สามารถแยกได้ทั้งประเภทแม่เหล็กถาวรและแม่เหล็กไฟฟ้า

(permanents or electromagnets)

2. electrostatic separation ใช้ high-voltage electrostatic fields ในการแยกวัสดุประเภท nonconductors of electricity เช่น แก้ว พลาสติก และกระดาษ ออกจากวัสดุประเภท conductors เช่นโลหะ และยังใช้แยกวัสดุที่เป็น nonconductors ด้วยกันแต่มีความแตกต่างในคุณสมบัติด้าน electrical permittivity (e) หรือความสามารถในการรักษาประจุไฟฟ้าซึ่งนำมาใช้แยกกระดาษจากพลาสติก ทั้งนี้ยังสามารถแยกพลาสติกต่างชนิดออกจากกันได้ด้วย

3. eddy current separation สามารถแยก nonferrous metals ออกจาก อโลหะ โดยเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในโลหะด้วย alternating magnetic field เรียกกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้ว่า eddy currents ซึ่งจะให้สนามแม่เหล็กในทิศตรงกันข้ามกับสนามแม่เหล็กที่ให้ eddy currents จะไม่ดูดกับอโลหะ จึงเกิดการแยกชนิดขึ้น

ภาพที่ 4-6 ระบบ magnetic separation (a) schematic overhead magnet (b) pulley magnet (c)

                  belt-type magnetic separator and (d) two-drum magnetic separator

ที่มา: Tchobanoglous et al. (1993)

 

3.4 แยกโดยอาศัย Optical/infrared/X-ray sorting

            ใช้เทคนิคด้าน spectroscopic ร่วมกับเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ แยกแก้วโดยสี และแยกพลาสติกโดยสีและชนิดของเรซิ่นที่ใช้ทำพลาสติก

            อาศัยคุณสมบัติในการดูดกลืนแสงที่ต่างกันของสีของวัตถุที่นำมาทำแก้ว ส่วนของพลาสติกใช้แสง near IR หรือ x-ray radiation เพื่อแยกชนิดของเรซิ่น และใช้ visible light ในการแยกสีของพลาสติก 

 

  4. การอัดแน่นขยะ (densification, compaction)

เป็นหน่วยปฏิบัติการในการเพิ่มความหนาแน่นของขยะ กากของเสียเพื่อให้การเก็บกักและการขนย้ายมีประสิทธิภาพมากขึ้น รวมถึงการลดการเก็บกักเครื่องมือที่ใช้ในนำกลับมาใช้ใหม่ ลดปริมาตรของการขนย้ายและเป็นการเตรียมการของการทำ densified refused-derived fuels (dRDF).

ชนิดของเครื่องมือ

1) baling equipment เป็นเครื่องอัดแท่งขยะเพื่อนำไปใช้กับหลุมฝังกลบขยะประเภท balefill landfill แท่งขยะที่อัดเป็นก้อนนี้สะดวกต่อการขนย้ายด้วยรถ standard forklifts และประหยัดในการขนส่งเนื่องจากมีความหนาแน่นทั้งก้อน (bulk density) สูง   

 

ภาพที่ 4-7เครื่องอัดแท่ง (baler)

ที่มา: Rhyner et al. (1995)

 

2) cubing and pelleting equipment เป็นเทคนิคที่ใช้ทำ densified refused-derived fuels (dRDF) สำหรับเป็นเชื้อเพลิงใน incineration, gasification, or pyrolysis systems system) 

 

ภาพที่ 4-8 แผนภาพของระบบการทำ cubing ที่สมบูรณ์สำหรับขยะเทศบาล

ที่มา: Tchobanoglous et al. (1993)


 
 CopyRight @ 2004 Environmental Science Kasetsart University. All rights Reserved. :•: Contact Webmaster :  TheGarg