พารามิเตอร์คุณภาพน้ำ

หน้าแรก » แหล่งข้อมูล » พารามิเตอร์คุณภาพน้ำ

ทุกโครงการ RO เริ่มต้นด้วยผลวิเคราะห์น้ำดิบ คู่มือนี้อธิบายพารามิเตอร์ที่สำคัญต่อการออกแบบระบบ วิธีวัดค่าเหล่านั้น และช่วงค่าที่พบตามปกติของแหล่งน้ำแต่ละชนิด ควรอ่านควบคู่กับ พื้นฐานรีเวิร์สออสโมซิส และ คู่มือการออกแบบระบบ SWRO เมื่อทำงานกับโครงการจริง

TDS — ของแข็งละลายน้ำทั้งหมด

มวลของสารอนินทรีย์และสารอินทรีย์ที่ละลายอยู่ในน้ำ (ผ่านตัวกรอง 0.45 µm ได้) รายงานเป็น mg/L หาค่าโดยวิธีชั่งน้ำหนักจากการอบตัวอย่างที่กรองแล้วที่ 180 °C (APHA 2540C) หรือประมาณจากค่าการนำไฟฟ้า ช่วงค่าที่พบตามปกติ:

• น้ำกลั่น / น้ำผลิตจาก RO: 1–50 mg/L
• น้ำประปา: 100–500 mg/L
• น้ำบาดาลกร่อย: 1,000–10,000 mg/L
• น้ำทะเล (มหาสมุทรเปิด): 32,000–38,000 mg/L
• อ่าวอาหรับ / ทะเลแดง: 38,000–45,000 mg/L
• น้ำเกลือเข้มข้น: 60,000–90,000+ mg/L

ค่าการนำไฟฟ้า (µS/cm)

เป็นการวัด TDS ทางอ้อมผ่านการนำไฟฟ้า ตัวคูณแปลงค่าขึ้นกับองค์ประกอบของไอออน หลักเกณฑ์คร่าว ๆ ที่ใช้กันทั่วไป:

TDS [mg/L] ≈ 0.5 to 0.7 × Conductivity [µS/cm]

น้ำที่มีโซเดียมคลอไรด์เป็นหลักใช้ตัวคูณสูงกว่า (~0.65) ส่วนน้ำที่มีไบคาร์บอเนตสูงใช้ค่าต่ำกว่า (~0.50) สำหรับน้ำทะเล ตัวคูณเข้าใกล้ 0.70 (35,000 mg/L ตรงกับราว 50,000 µS/cm) สำหรับน้ำผลิตที่มี TDS ต่ำ (< 50 mg/L) ตัวคูณเข้าใกล้ 0.50

การชดเชยอุณหภูมิให้เป็น 25 °C เป็นสิ่งจำเป็น — ค่าการนำไฟฟ้าเปลี่ยนราว 2% ต่อ °C

pH

ค่าลอการิทึมติดลบของแอกทิวิตีของไฮโดรเจนไอออน มีผลต่อสมดุลคาร์บอเนต แนวโน้มการเกิดตะกรัน ความเข้ากันได้กับวัสดุเมมเบรน และประสิทธิผลของสารฆ่าเชื้อ ค่าโดยทั่วไป:

• น้ำทะเล: 7.8–8.3
• น้ำบาดาลกร่อย: 6.5–8.0
• น้ำผิวดิน: 6.5–9.0 (ตามวงจรของสาหร่าย)
• น้ำผลิตจาก RO: 5.5–6.5 (เพราะ CO₂ ผ่านไปได้)

เมมเบรนโพลีเอไมด์ทนค่า pH 2–11 ระหว่างเดินระบบ และ pH 1–13 ระหว่างการล้าง บางครั้งมีการปรับ pH เพื่อกดการเกิดตะกรันคาร์บอเนต (ทำให้น้ำดิบเป็นกรด) หรือเพื่อเพิ่มอัตราการกำจัดโบรอน (ทำให้น้ำดิบเป็นด่างในขั้นที่สอง)

SDI — ดัชนีความหนาแน่นตะกอน (ASTM D4189)

เป็นดัชนีการอุดตันมาตรฐานสำหรับน้ำดิบของ RO โดยป้อนน้ำผ่านตัวกรอง 0.45 µm ที่ความดัน 30 psi แล้ววัดเวลาที่ใช้กรองน้ำ 500 mL ที่ t = 0 จากนั้นวัดซ้ำหลังกรองต่อเนื่อง 5, 10 หรือ 15 นาที ค่า SDI คำนวณได้จาก:

SDI₁₅ = 100 × (1 − t₀ / t₁₅) / 15

ค่าเป้าหมายตามที่ผู้ผลิตเมมเบรนกำหนด:

• น้ำดิบของ SWRO: SDI₁₅ < 3 (บางรายแนะนำ < 4)
• น้ำดิบของ BWRO: SDI₁₅ < 5
• น้ำออกจาก UF ที่ปรับสภาพมาดี: SDI₁₅ < 2

ค่า SDI เป็นค่าเชิงประสบการณ์และขึ้นกับผู้ทดสอบอยู่บ้าง ดัชนีการอุดตันแบบปรับปรุง (MFI) เป็นอีกทางเลือกหนึ่ง

ความขุ่น (NTU)

วัดการกระเจิงแสงจากอนุภาคแขวนลอย น้ำดิบของ RO ที่ยอมรับได้: < 0.2 NTU หลังการปรับสภาพน้ำก่อนระบบ (ค่า 1 NTU ทำได้กับน้ำบาดาลโดยไม่ต้องกรอง แต่ไม่เพียงพอสำหรับจุดรับน้ำแบบเปิด) น้ำผิวดินอาจเกิน 100 NTU ในช่วงพายุ จึงต้องใช้การสร้างตะกอนร่วมกับถังกรองมัลติมีเดียหรือ UF

ความกระด้าง (เทียบเท่า CaCO₃)

ผลรวมของแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออน แสดงเป็น mg/L ในรูป CaCO₃ การจำแนก:

• อ่อน: 0–60 mg/L
• ค่อนข้างกระด้าง: 61–120 mg/L
• กระด้าง: 121–180 mg/L
• กระด้างมาก: > 180 mg/L

เป็นตัวขับความเสี่ยงการเกิดตะกรัน CaCO₃ ใน BWRO และ RO น้ำประปา ให้คำนวณดัชนีความอิ่มตัวแลงเจลิเยร์ (LSI) และดัชนีเสถียรภาพสติฟฟ์แอนด์เดวิส (S&DSI สำหรับน้ำ TDS สูง) เพื่อคาดการณ์การเกิดตะกรัน หากดัชนีชี้ว่าจะเกิดตะกรัน ต้องจ่ายสารป้องกันตะกรันหรือทำน้ำอ่อนก่อนเข้าระบบ

คลอรีนอิสระ

เมมเบรนโพลีเอไมด์ถูกออกซิไดซ์เมื่อสัมผัสคลอรีน ความทนทานเป็นแบบสะสม: ราว 1,000 ppm-ชั่วโมงของการสัมผัสรวม ก่อนที่สมรรถนะจะลดลงจนวัดได้ ขีดจำกัดในทางปฏิบัติ: < 0.1 ppm อย่างต่อเนื่อง กำจัดคลอรีนได้โดย:

• การจ่าย SMBS — SMBS 3 ppm สะเทิน Cl₂ อิสระได้ 1 ppm ทำปฏิกิริยาทันที เคมีเรียบง่าย
• ถ่านกัมมันต์ — ได้ผลดี แต่เป็นแหล่งเติบโตของไบโอฟิล์ม และต้องเปลี่ยนเป็นระยะ

คลอรามีน (NH₂Cl) สร้างความเสียหายมากกว่าคลอรีนอิสระ และกำจัดด้วย SMBS ได้ไม่ง่ายเท่า — ต้องออกแบบอย่างระมัดระวังเมื่อน้ำดิบเป็นน้ำประปาที่เติมคลอรามีน

โบรอน

เป็นสารปนเปื้อนที่ท้าทายสำหรับ SWRO น้ำทะเลมีโบรอน 4–5 ppm ในรูปกรดบอริก (pKa = 9.2) ที่ pH ตามธรรมชาติของน้ำทะเล (~8.0) โบรอนอยู่ในรูป H₃BO₃ ที่ไม่มีประจุ ซึ่งโพลีเอไมด์กำจัดได้เพียง 50–90% — โบรอนในน้ำผลิตอาจอยู่ที่ 0.5–2 mg/L เมื่อผ่านเพียงขั้นเดียว ค่าเป้าหมาย:

• แนวทางน้ำดื่มขององค์การอนามัยโลก: 2.4 mg/L
• น้ำดื่มของสหภาพยุโรป: 1.0 mg/L
• การให้น้ำพืชที่ไวต่อโบรอน: < 0.5 mg/L

วิธีลดผลกระทบ: ใช้เมมเบรนที่กำจัดโบรอนได้สูง (FilmTec SW30HRLE, Toray TM820) ใช้ RO ขั้นที่สองที่ pH สูงขึ้น (10–10.5) ซึ่งโบรอนสูญเสียโปรตอนและถูกกำจัดได้ดี หรือปรับคุณภาพขั้นสุดท้ายด้วยเรซินแลกเปลี่ยนไอออนที่จำเพาะต่อโบรอน (Purolite S108, Lewatit MK51)

ปริมาณสารอินทรีย์ (TOC, COD, BOD)

คาร์บอนอินทรีย์ทั้งหมด (TOC) เป็นดัชนีเดี่ยวที่มีประโยชน์ที่สุด ค่า TOC > 2 mg/L บ่งชี้ว่าจำเป็นต้องเสริมการปรับสภาพน้ำก่อนระบบ (การสร้างตะกอน DAF UF หรือถ่านกัมมันต์) สารฮิวมิกที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงทำให้เมมเบรนอุดตัน และซ้ำเติมการอุดตันทางชีวภาพด้วยการเป็นอาหารของไบโอฟิล์ม

ไอออนเฉพาะตัว

ไอออน	น้ำทะเล (mg/L)	ความสำคัญต่อ RO
โซเดียม (Na⁺)	10,800	เป็นแคตไอออนหลัก สมดุลกับ Cl⁻ เพื่อความสมดุลของประจุ
คลอไรด์ (Cl⁻)	19,400	กำหนดภาระการกัดกร่อน จึงต้องใช้ Super Duplex 2507 สำหรับ SWRO
ซัลเฟต (SO₄²⁻)	2,700	ความเสี่ยงตะกรัน BaSO₄ / SrSO₄ / CaSO₄ ต้องใช้สารป้องกันตะกรัน
แมกนีเซียม (Mg²⁺)	1,290	ความกระด้าง และเกิด Mg(OH)₂ ที่ pH สูงมาก
แคลเซียม (Ca²⁺)	410	ตะกรัน CaCO₃ / CaSO₄ ต้องตรวจสอบด้วย LSI / S&DSI
โพแทสเซียม (K⁺)	390	มีน้อย และถูกกำจัดได้ในระดับใกล้เคียงกับ Na
ไบคาร์บอเนต (HCO₃⁻)	140	กำหนดความเป็นด่างและแนวโน้มการเกิดตะกรัน CaCO₃
โบรไมด์ (Br⁻)	67	เกิดโบรเมตหากผ่านการออกซิไดซ์ล่วงหน้าด้วยโอโซน
สตรอนเชียม (Sr²⁺)	8	ตะกรัน SrSO₄ ใน BWRO ที่อัตราการนำกลับสูง
แบเรียม (Ba²⁺)	0.02	มีปริมาณน้อยมาก แต่ BaSO₄ ละลายน้ำได้ต่ำมาก
ซิลิกา (SiO₂)	0.1–10	ล้างออกยาก และเป็นตัวจำกัดอัตราการนำกลับของ BWRO
ฟลูออไรด์ (F⁻)	1.3	บ่อน้ำกร่อยอาจมีเกินเกณฑ์ และเกิดตะกรัน CaF₂
ไนเตรต (NO₃⁻)	0.5	เป็นข้อกังวลด้านน้ำดื่มในบ่อน้ำพื้นที่เกษตร (> 10 mg/L NO₃-N)

ด้านจุลชีววิทยา

ค่า HPC (จำนวนแบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟบนจานเพาะเชื้อ) โคลิฟอร์มทั้งหมด และ ATP (ชีวมวลที่มีชีวิต) บ่งชี้ความเสี่ยงการอุดตันทางชีวภาพ จุดรับน้ำแบบเปิด (โดยเฉพาะในน้ำอุ่น) ต้องมีกลยุทธ์การใช้สารฆ่าเชื้อ — เช่น การเติมคลอรีนเป็นช่วง ๆ ร่วมกับการกำจัดคลอรีน หรือการจ่าย DBNPA แบบช็อก ตัวถังไส้กรองคาร์ทริดจ์และท่อที่น้ำนิ่งเป็นจุดสะสมไบโอฟิล์ม

คู่มืออ่านตัวอย่างผลวิเคราะห์น้ำ

เมื่อได้รับรายงานจากห้องปฏิบัติการ ให้ไล่อ่านตามลำดับนี้:

1. สมดุลไอออน รวมแคตไอออนและแอนไอออนในหน่วย meq/L ทั้งสองควรตรงกันภายใน 5% หากไม่สมดุลมาก แปลว่าขาดการวิเคราะห์สารบางตัวหรือมีความคลาดเคลื่อนในการวัด
2. ตรวจความสมเหตุสมผลของ TDS ผลรวมของไอออนหลักในหน่วย mg/L ควรใกล้เคียงกับค่า TDS ที่ได้จากการชั่งน้ำหนักภายใน 10–15%
3. ตรวจความสมเหตุสมผลของค่าการนำไฟฟ้า ใช้ตัวคูณ 0.55–0.70 ผลที่ได้ควรตรงกับ TDS
4. ดัชนีการเกิดตะกรัน คำนวณ LSI (สำหรับ TDS ต่ำ) หรือ S&DSI (สำหรับ TDS สูง) และอัตราส่วนผลคูณไอออนต่อ Ksp ของ CaSO₄, BaSO₄, SrSO₄, SiO₂, CaF₂ ที่อัตราการนำกลับตามการออกแบบ
5. ตัวบ่งชี้การอุดตัน ค่า SDI ความขุ่น TOC น้ำมันและไขมัน เหล็ก แมงกานีส และปริมาณสาหร่าย
6. ปริมาณสารออกซิไดซ์ Cl₂ อิสระ คลอรามีน และ ORP — เป็นตัวกำหนดขนาดของระบบกำจัดคลอรีน
7. สารที่ต้องวิเคราะห์เป็นพิเศษ โบรอน ซิลิกา ฟลูออไรด์ ไนเตรต และสารหนู ขึ้นกับแหล่งน้ำ

นำข้อมูลนี้ป้อนเข้าซอฟต์แวร์คำนวณคาดการณ์ (DuPont WAVE, Hydranautics IMSDesign, Toray DS2, LG Q+) เพื่อเลือกเมมเบรนและจัดวางชุดเมมเบรน

ตารางแปลงหน่วย

mg/L ÷ น้ำหนักสมมูล = meq/L
เช่น Ca²⁺: 40.08 / 2 = 20.04 g/eq ดังนั้น Ca²⁺ 100 mg/L = 5.0 meq/L

mg/L ÷ น้ำหนักโมเลกุล = mmol/L
เช่น Ca²⁺ 100 mg/L = 100 / 40.08 = 2.49 mmol/L

1 NTU ≈ ของแข็งแขวนลอย 0.5–2.4 mg/L (ขึ้นกับแหล่งน้ำอย่างมาก)
ความกระด้าง 1 เกรน/แกลลอน = 17.1 mg/L ในรูป CaCO₃