แนวคิดพื้นฐานสำหรับการบำบัดน้ำ Principles behind Basics.
เมื่อมีส่วนเกิน โดยทั่วไปเราจึงมี 2 ทางในการบำบัดเพื่อกำจัดส่วนเกิน ดังนี้ กำจัดทิ้ง เอาออก ( Removal Filtration ) คือการนำส่วนเกินที่ว่าออกไปจากระบบเลย ไม่นำกลับเข้ามาใหม่
นำกลับมาใช้ใหม่ โดยเปลี่ยนแปลงให้อยุ่ในรูปที่ดีขึ้น ( Recycle Filtration ) คือการนำส่วนเกินที่เกินมา ไปผ่านกระบวนการบำบัด ( แปรรูป ) เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ ซึ่งโดยปกติ ธรรมชาติ จะเป็นระบบอย่างหลัง เพราะโลกของเรามีทรัพยากรเฉพาะที่โลกเท่านั้น โลกจึงมีการหมุนเวียนให้กลับมาใช้ใหม่ได้เรื่อย ๆ
แนวคิดทั้งสองนี้ มีข้อดีและข้อเสียต่างกัน คือ วิธีการเอาออก จะสามารถทำอะไร ๆ ให้ได้ผลรวดเร็ว แต่วิธีการนำกลับมาใช้ใหม่ เป็นวิธีที่หมุนเวียนและประหยัดต้นทุน รวมถึงสามารถนำเอาส่วนที่เกินแปรรูปมาเสริมเข้ากับส่วนที่ขาดไป แต่ก็มักจะช้ามาก และต้องผ่านกระบวนการหลายขั้นตอน ถ้าหากกระบวนการหรือขั้นตอนนี้ ถูกรบกวน ก็จะทำให้ไม่สามารถหมุนเวียนได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมทั้งอาจมีการคั่งของ ของเสีย หรือ ส่วนที่เกิน ก็ได้
แต่อย่างไรก็ตาม แนวคิดของการหมุนเวียนแร่ธาตุก็เป็นปัจจัยสำคัญที่จะทำให้การเลี้ยงประสบความสำเร็จ ดังนั้นผู้เลี้ยงตู้ทะเลทุกคน จึงควรเข้าใจวงจร การหมุนเวียนของแร่ธาตุ โดยเฉพาะแร่ธาตุที่เป็นสารอาหาร และเป็นตัวหลักที่จะก่อให้เกิดความล้มเหลวของการสร้างระบบได้ ดังนี้
ไนโตรเจน
ฟอสฟอรัส
คาร์บอน
วัฏจักรไนโตรเจน
วัฏจักรฟอสฟอรัส
วัฏจักรคาร์บอนพื้นฐานสำหรับการกรองน้ำ The Basics.เมื่อข้างบน เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับแนวคิดใต้พื้นฐานแล้ว ต่อมาก็เป็นพื้นฐานหรือ ลักษณะความสามารถของการกรองหลาย ๆ แบบ ดังนี้
การกรองด้วยวิธีทางกายภาพ ( Mechanical Filtration )
การกรองประเภทนี้ เน้นการ "นำออก" เป็นหลัก การกรองเชิงกายภาพ หรือ การกรองเชิงกล นี้ จะทำโดยให้มีการตกตะกอนของฝุ่นตะกอน หรือ ใช้วัสดุ ( Media ) มาดักฝุ่นในกระแสน้ำ แล้วจึงนำไปทิ้งอีกที วัสดุเหล่านั้น ได้แก่ แผ่นตาข่าย ใยไนลอน ใยแก้ว หรือแม้กระทั่งเศษหิน เศษก้อนกรวด หรือ ฟองอากาศ ( ในหลักการของโปรตีนสกิมเมอร์ที่จะกล่าวต่อไป ) ข้อดีคือ การกรองด้วยวิธีนี้ ได้ผลเร็ว โดยเฉพาะน้ำที่มีตะกอนขนาดใหญ่ หรือ มีของเสียมาก ขณะเดียวกัน การกรองด้วยวิธีนี้ จะต้องมีการดูแลค่อนข้างบ่อย เนื่องจากว่า หากไม่มีการดูแลเปลี่ยนวัสดุกรองแล้ว จะทำให้เกิดการอุดตัน หรือ ตะกอนนั้นแปรสภาพละลายกลับคืนสู่น้ำทะเลใหม่ แล้วทำให้คุณภาพน้ำทะเลนั้นแย่ลงอีกครั้งหนึ่ง
การกรองด้วยวิธี ชีวภาพ ( Biological Filtration )การกรองด้วยระบบชีวภาพนี้ เน้นการใช้สิ่งมีชีวิต ในการบำบัดน้ำ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ อาจเป็นได้ทั้งสิ่งมีชีวิตที่เราจับต้องได้ และสิ่งมีชีวิตที่เราจับต้องได้ยาก อย่างเช่นพวกแบคทีเรียเป็นต้น สิ่งมีชีวิตที่เราจับต้องได้ส่วนใหญ่ จะมีความสามารถในการเก็บกินเศษซากอาหาร ซึ่งเราเรียกว่าพวก Scavangers ( กินซากศพ ) กับ Detrivores ( กินซากสารอินทรีย์ ) สิ่งมีชีวิตพวกนี้จะเก็บกินซากอาหารเพื่อนำไปใช้เป็นพลังงานของตนเอง และเป็นผู้ย่อยสลายขั้นต้นของระบบนิเวศน์ เพื่อส่งต่อให้กับจุลชีพ ก็คือ ผู้ย่อยสลายขั้นต่อมา แต่ในความหมายเชิงการกรองระบบชีวภาพที่พูดถึงกันในระบบตู้ทะเล จะหมายถึงการบำบัดน้ำโดยอาศัยจุลชีพ มากกว่าที่จะเป็นสิ่งมีชีวิตที่จับต้องได้
กระบวนการบำบัดน้ำด้วยวิธีชีวภาพจึงแบ่งเป็น
1. จุลชีพ( หรือสิ่งมีชีวิต ) นำเอาสารอาหารหรือแร่ธาตุเข้ามาเป็นส่วนประกอบของร่างกายตัวเอง ( Assimilation )
2. จุลชีพ หลั่งสารออกมารอบตัวเพื่อทำการย่อยสลายสารอินทรีย์ขนาดใหญ่ที่อยู่นอกตัวเอง ให้มีขนาดเล็กลงเพื่อดึงสารที่จำเป็นเข้ามาใช้เป็นพลังงานของตัวเอง
3.จุลชีพ ทำการสังเคราะห์สารขึ้นมาเพื่อจุดประสงค์บางอย่าง โดยอาศัยวัตถุดิบจากสารอาหารที่ได้จากข้อที่ 1.
การบำบัดน้ำโดยวิธีชีวภาพ มีข้อดีคือ ค่อนข้างมีความสมบูรณ์มากกว่าระบบทางกายภาพ และสามารถกำจัดสารพิษหลาย ๆ อย่างที่ทางกายภาพไม่สามารถจะกระทำได้ แต่ก็ต้องขึ้นกับจำนวนและปริมาณของจุลชีพเป็นหลัก ดังนั้น หากจะใช้การบำบัดน้ำโดยวิธีชีวภาพ จึงต้องอาศัยเรื่องของเวลา รวมถึงความหลากหลายของจุลชีพ ให้สามารถบำบัดของเสียได้อย่างพอเพียง เป็นที่มาของคำว่า ใช้เวลาในการเดินระบบ ( รันระบบ Run ) ซึ่งอาศัยเวลาประมาณ 1 - 4 สัปดาห์ขณะตั้งตู้ใหม่
หากมองที่การใช้งาน วิธีการบำบัดน้ำชีวภาพแบบใช้จุลินทรีย์ ยังแบ่งย่อยออกเป็น
Aerobic Filtration หรือการกรองโดยใช้ออกซิเจน ตามปกติการสันดาปหรือการทำลายสารอินทรีย์หนึ่ง ๆ จะทำการย่อยสลาย แล้วจะกลายเป็นอาหาร หรือผลผลิตที่เป็นของเสียที่มีความเป็นพิษลดลง การมีออกซิเจนมาก ๆ จะทำให้ทำงานได้ดีขึ้น ข้อดีของการกรองระบบนี้คือ ได้ผลเร็ว แต่ก็มีข้อเสียคือ ของเสียที่มีพิษลดลง ก็ยังเป็นของเสียอยู่ และการกำจัดแบบใช้ออกซิเจนไม่สามารถกำจัดได้อย่างหมดจด จึงมีแนวโน้มที่คุณภาพน้ำที่เลี้ยงจะแย่ลองอย่างช้า ๆ
Anaerobic Filtration หรือการกรองแบบไร้ออกซิเจน การกรองแบบนี้จะอาศัยจุลินทรีย์โดยเฉพาะแบคทีเรียที่ไม่อาศัยอยู่ในที่ๆ มีอากาศหรือออกซิเจนเลย หากแบคทีเรียแบบนี้สัมยัสกับอากาศก็จะตาย การกรองแบบนี้จึงใช้เวลาช้า และพื้นที่สำหรับกรองมาก แต่ก็ประหยัดกว่าและสามารถกำจัดของเสียได้สมบูรณ์กว่า
การกรองด้วยวิธีการทางเคมี ( Chemical Filtration )จริง ๆ หลักการของการกรองด้วยวิธีการทางเคมี มักจะไม่ได้กล่าวถึงการใช้ปฏิกริยาทางเคมีเท่าไหร่ แต่จะหมายถึงการใช้พันธะทางเคมี เพื่อทำการ "ดูดซับ" ของเีสีย หรือ มลพิษส่วนเกินจากน้ำออกมา แล้วนำไปทิ้งเสียมากกว่า แต่กระบวนการกรองทางเคมีจริง ๆ จะรวมไปถึง การเร่งปฏิกริยาทางเคมีด้วยเหมือนกัน เช่นการใช้แคลเซียมปริมาณมากอย่างผงปูนขาว โรยก้นบ่อ เพื่อกำจัดของเสีย ( ฟอสเฟต ) ให้ตกตะกอน กลายเป็น แร่อพาไทต์ ( แคลเซียมไฮดรอกซี่ฟอสเฟต / แคลเซียมอพาไทต์ ) เป็นต้น แต่อย่างหลังจะมีปัญหากับความเปลี่ยนแปลงของระบบที่รวดเร็วเกินไปจนสิ่งมีชีวิตที่เลี้ยงมักจะปรับตัวไม่ทัน ดังนั้น การกรองทางเคมีนี้ จึงหมายถึงแค่การนำตัวดูดซับมาใช้
ตัวดูดซับที่ใช้กันในปัจจุบันนี้ มีดังนี้- ถ่านคาร์บอน หรือ แอคติเวตคาร์บอน Activated Carbon หมายถึงถ่านที่มีรูพรุน ถูกบำบัดด้วยการเผาที่อุณหภูมิ 300 - 700 องศาเซลเซียส ( อาจสูงถึง 1,200 องศาเซลเซียสก็ได้ ) ถ่านจะทำหน้าที่ในการดูดซับสารอินทรีย์ และ แร่ธาตุโลหะหนักอื่น ๆ เข้ามาอยู่ในรูพรุนนั้น เมื่อไหร่ที่รูพรุนของถ่านเต็ม ก็ต้องนำออกมา ไม่เช่นนั้นจะปลดปล่อยของเสียคืนสุ่ระบบได้ อนึ่ง ถ่านเหล่านี้ ทำมาจากไม้ ซึ่งมักมีฟอสเฟตเป็นองค์ประกอบด้วย จะทำให้ฟอสเฟตในตู้เพิ่มขึ้นได้ การเลือกถ่านที่มีคุณภาพสูงจึงจำเป็นเช่นกัน
- ตัวดูดซับไนเตรต แอมโมเนีย ฯลฯ
- ตัวดูดซับฟอสเฟต
- ตัวดูดซับซิลิเกต
- ตัวดูดซับอื่น ๆ
4 ตัวหลังนี้จะรวมกันพูดทีเดียว เนื่องจาก ว่า ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันจะทำออกมาเพื่อลดตะไคร่และสาหร่ายเป็นหลัก ซึ่งมักจะมีฤทธิ์ดูดซับแร่ธาตุอาหารในน้ำทั้ง 3 ตัว อยู่แล้ว ตัวดูดซับเหล่านี้ อาจทำมาจาก ออกไซด์ของอลูมิเนียม ออกไซด์ของเหล็ก ฯลฯ ซึ่งมีความสามารถในการดึงสารอาหารเหล่านี้ออกมาจากน้ำทะเล ได้เป็นอย่างดี และเช่นเดียวกับถ่านActivated Carbon เมื่อถึงระยะเวลาหนึ่ง ที่ผิวหน้าสัมผัสของสารดูดซับนี้เต็ม ก็จำเป็นจะต้องเปลี่ยนตัวดูดซับอีกครั้งหนึ่ง
ทั้งสามอย่างนี้ คือพื้นฐานของการกรองน้ำที่สำคัญสำหรับตู้ทะเล ได้แก่ กรองน้ำเชิงกายภาพหรือเชิงกล / การกรองน้ำทางชีวภาพ / และการกรองน้ำทางเคมี
เมื่อได้ทราบพื้นฐานแล้ว ต่อมาก็มีคนนำพื้นฐานของหลักการกรองน้ำมาประยุกต์ใช้กับการบำบัดน้ำ ทำให้เกิดอุปกรณ์เครื่องมือ สำหรับการบำบัดน้ำมากมาย รวมไปถึง "ระบบ"หรือสูตรสำเร็จสำหรับ การติดตั้ง การบำบัดน้ำให้ได้ผลดีและง่ายต่อการนำไปใช้ ทำไมต้องใช้ สกิมเมอร์?- เพื่อกรองซากพืชซากสัตว์และสิ่งสกปรกในน้ำออกมาเพราะสิ่งสกปรกเหล่านั้นเป็นอาหารอย่างดีของแบคทีเรียซึ่งจะทำให้ น้ำเน่าเสียในเวลาต่อมา
- เพื่อเพิ่มออกซิเจนในน้ำเพราะ สกิมเมอร์จะดูดอากาศเข้าไปในน้ำจำนวนมากทำให้น้ำมีปริมาณออกซิเจนเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน
- ลดค่า BOD/COD ในน้ำ
- ลดก๊าซแอมโมเนีย ไนไตร์ท ซึ่งเป็นอัตรายต่อสัตว์น้ำ
- กรองน้ำได้ย่างรวดเร็ว ราคาถูกเมื่อเทียบกับระบบอื่นๆ
- สามารถเลี้ยงสัตว์น้ำได้ในความหนาแน่นที่สูงขึ้น
- ของเสียที่ได้จากสกิมเมอร์สามารถนำไปทำปุ๋ยได้ทันที
http://www.innovationidea.com/skimmer_th.html