ทำไมอาคารและโรงงานอุตสาหกรรม ควรติดตั้งระบบบำบัดน้ำสำหรับคูลลิ่งทาวเวอร์ ด้วย High Concentration Singlet Oxygen

ในช่วงหลายปีมานี้แวดวงอุตสาหกรรมต่างพยายามแสวงหาแนวทางใหม่ๆ ในการเพิ่มศักยภาพการทำงานให้กับระบบคูลลิ่งทาวเวอร์ ระบบทำความเย็น ระบบ HVAC และการบำบัดน้ำเสีย เพราะไม่เพียงที่จะช่วยลดต้นทุนให้กับงานบริหารอาคารและอุตสาหกรรมได้จำนวนมากแล้ว ยังช่วยลดการใช้ทรัพยากรและลดมลภาวะทางสิ่งแวดล้อมได้ในอีกทางหนึ่ง

แต่ที่ผ่านมาในประเทศไทยคุ้นเคยกับการใช้สารเคมีในกระบวนการเหล่านี้ ซึ่งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงการใช้เทคโนโลยีโอโซนที่แม้จะช่วยให้ประสิทธิภาพการทำงานของระบบดีขึ้น

แต่ก็ยังมีข้อจำกัดในการทำงานหลายประการ

เพราะเราเล็งเห็นถึงความจำเป็นและเข้าใจถึงข้อจำกัดในการใช้เทคโนโลยีเหล่านี้ดี อควาตรอน (AQQUATRON®) ซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการบำบัดน้ำด้วยเทคโนโลยีรักษ์โลก ได้ร่วมกับนักวิทยาศาสตร์ผู้เชี่ยวชาญด้านการบำบัดน้ำ ในการพัฒนาเทคโนโลยีที่จะเข้ามาปฏิวัติพลิกโฉมการบำบัดน้ำที่จะสามารถนำมาใช้ในระบบคูลลิ่งทาวเวอร์ ระบบทำความเย็น ระบบ HVAC และการบำบัดน้ำเสีย ด้วย High Concentration Singlet Oxygen (HC Singlet Oxygen)

ความพิเศษของ HC Singlet Oxygen จากการพัฒนาของ อควาตรอน (AQQUATRON®) เป็นโมเลกุลที่มีความว่องไวต่อปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่อง จนได้สาร Reactive Oxidation Species (ROS : สารอนุมูลอิสระ) ที่มีความสามารถสูงในการใช้งานในรูปแบบต่างๆ เช่น ฆ่าเชื้อโรค บําบัดน้ำเสีย กําจัดตะกรัน กำจัดไบโอฟิลม์

อควาตรอน (AQQUATRON®) ได้นำ Oxygen แบบปกติทั่วไป มาผ่านกระบวนการพิเศษซึ่งเป็นลิขสิทธิเฉพาะของอควาตรอน เปลี่ยนรูปแบบการ Spin ของอิเล็กตรอนในโมเลกุลออกซิเจน กลายเป็น High Concentration Singlet Oxygen (HC Singlet Oxygen) ที่ทำให้มี Oxidation Potential เพิ่มมากขึ้น ส่งผลให้สามารถทำปฎิกิริยากับโมเลกุลต่างๆ ในกระบวนการ AOP (Advanced Oxidation Process) ได้มากกว่าออกซิเจนทั่วไปหลายเท่า

จุดเด่นของการนำ HC Singlet Oxygen มาใช้ในบำบัดน้ำในระบบคูลลิ่งทาวเวอร์ ทำความเย็นแบบรวมศูนย์นั้น คือ สามารถกำจัดตะกรันและไบโอฟิลม์ได้เป็นอย่างดี เมื่อไม่มีตะกรันและไบโอฟิลม์ในระบบจึงส่งผลให้การทำงานของระบบนั้นทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ลดการสูญเสียพลังงานโดยเปล่าประโยชน์ และลดการหยุดการทำงานของระบบเนื่องจากไม่จำเป็นต้องซ่อมแซมบ่อย อีกทั้งยังลดการสูญเสียพลังงานและลดการใช้ทรัพยากรน้ำได้อย่างเห็นผล เนื่องจากการใช้สารเคมีในคูลลิ่งทาวเวอร์ก่อให้เกิดการทิ้งน้ำออกจากระบบบ่อยครั้ง (Blowdown) และต้องทำการเติมน้ำใหม่ (Makeup Water) เพื่อให้ค่าของน้ำในระบบกลับมาอยู่ในสภาวะปกติ การทำเช่นนั้นทำให้น้ำที่ถูกทิ้งออกสู่สาธารณะมีสภาวะปนเปื้อน อีกทั้งยังเกิดการสูญเสียน้ำในปริมาณมากอีกด้วย

จากผลการวิจัยจาก Department of Energy ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยความร่วมมือของ GSA และ NREL ซึ่งได้ทำโครงการวิจัยการใช้กระบวนการ Advanced Oxidation Process (AOP) เป็น Alternative Water Treatment Technology (AWT) โดยทำการทดลองกับระบบบำบัดน้ำในคูลลิ่งทาวเวอร์แต่ละประเภท ในอาคารต่างๆ ของรัฐบาลกลางสหรัฐอเมริกา เมื่อนำเทคโนโลยี AWT ที่ใช้ Singlet Oxygen มาทดลองใช้พบว่าสามารถประหยัดการใช้น้ำลงได้ถึง 26% เมื่อเทียบกับการใช้ระบบเดิม 

ทั้งนี้ก่อนการใช้ AWT การหมุนเวียนน้ำในระบบบำบัดน้ำในคูลลิ่งทาวเวอร์นั้นมีค่า Cycles of Concentration (CoC) อยู่ที่ 3-6 ทำให้มีการ Blowdown น้ำบ่อยครั้ง สูญเสียน้ำไปในปริมาณมาก แต่หลังจากการติดตั้ง AWT พบว่าระบบที่ใช้ Singlet Oxygen สามารถทำงานได้ดี มีค่า Cycle of Concentration เพิ่มขึ้นเป็น 10 ลดอัตราการ Blowdown น้ำได้อย่างมากเมื่อเทียบกับการใช้ระบบเดิม   

เช่นเดียวกับการลดลงของไบโอฟิลม์ ซึ่งเป็นสิ่งไม่พึงประสงค์ในระบบ เพราะเมื่อเกิดไบโอฟิลม์หนาบริเวณท่อนำส่งจำนวนมาก ไบโอฟิล์มเหล่านี้จะกลายเป็นอุปสรรคในการแลกเปลี่ยนความร้อนในระบบทำความเย็น ส่งผลให้ระบบต้องทำงานหนักขึ้นและใช้พลังงานมากขึ้น ซึ่งในการทดลองเดียวกันนี้ ก่อนการใช้ Singlet Oxygen พบว่ามีไบโอฟิลม์เกิดขึ้นในระบบคูลลิ่งทาวเวอร์ค่อนข้างมาก แต่หลังจากติดตั้งระบบบำบัดน้ำ AWT ที่ใช้ Singlet Oxygen แล้วนั้น ก็ไม่พบการเกิดไบโอฟิลม์ในระบบ

ซึ่งเป็นไปในทิศทางเดียวกันกับค่าบำรุงรักษาและระบบปฎิบัติการ (Operations and Maintenance: O&M ) หลังจากติดตั้งระบบบำบัดน้ำ AWT ที่ใช้ Singlet Oxygen แล้วนั้น สามารถลดค่าบำรุงรักษาลงได้ถึง 50% โดยไม่ต้องมีการใช้สารเคมี สอดคล้องกับมาตรฐานอาคารของ General Services Agency (GSA) ซึ่งเป็นหน่วยงานผู้ดูแลอาคารต่างๆ ของรัฐบาลกลางสหรัฐฯ เช่น อาคารกระทรวงกลาโหม หรือที่เรียกว่า เพนตากอน ทำให้ GSA แนะนำให้นำระบบเหล่านี้มาใช้ในอาคารต่างๆ ของรัฐบาลสหรัฐที่อยู่ในความดูแลของ GSA แทนการใช้ระบบบำบัดน้ำ

แบบเดิม

Singlet Oxygen ที่ใช้อยู่ในสหรัฐอเมริกาหรือในยุโรปที่มีการใช้มานานกว่า 10 ปีนั้น เป็นรุ่นต้นแบบที่นักวิทยาศาสตร์ผู้คิดค้น Singlet Oxygen ประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรก แม้ว่าจะสามารถบำบัดน้ำในระบบคูลลิ่งทาวเวอร์และระบบ HVAC ได้จริง แต่ก็พบว่ายังมีความเข้มข้นของ Singlet Oxygen ต่ำ ทำให้การใช้งานยังมีปัญหาในหลายส่วน ทำให้ทีมผู้คิดค้นอควาตรอน (AQQUATRON®) ได้ทำการวิจัยค้นคว้าและพัฒนาจนได้ High Concentration Singlet Oxygen โดยใช้ชื่อว่า AQQUATRON ซึ่งสามารถใช้งานในเชิงอุตสาหกรรมได้หลากหลายประเภท และมีความสามารถอยู่ในระบบได้นานเพียงพอที่จะบำบัดน้ำได้ทั้งระบบอย่างแท้จริง

ดังนั้นการนำเทคโนโลยี HC Singlet Oxygen มาใช้แทนการใช้สารเคมีในระบบคูลลิ่งทาวเวอร์ ระบบ HVAC และระบบบำบัดน้ำ นอกจากจะช่วยลดสารเคมีปนเปื้อนในน้ำทิ้ง และมีประสิทธิภาพในการกำจัดตะกรันและไบโอฟิลม์แล้ว ยังช่วยทำให้ค่าน้ำในระบบเหมาะสมต่อการใช้งานเป็นระยะเวลานาน ช่วยเพิ่ม Cycle of Concentration จึงสามารถประหยัดการใช้น้ำและพลังงานในระบบ การนำเทคโนโลยี HC Singlet Oxygen มาใช้ จึงเป็นการลดต้นทุนการบริหารจัดการน้ำอย่างยั่งยืน อีกทั้งเป็นการลดการใช้ทรัพยากรน้ำและพลังงานได้อย่างมากอีกด้วย

Credit References :

https://www.gsa.gov/cdnstatic/039-GPG-Findings_AWT-_Advanced_Oxidation_Process_for_Cooling_Towers.pdf

https://www.researchgate.net/publication/330857952_Demonstration_and_Evaluation_of_an_Advanced_Oxidation_Technology_for_Cooling_Tower_Water_Treatment

https://cfpub.epa.gov/ols/catalog/advanced_brief_record.cfm?&FIELD1=SUBJECT&INPUT1=Cooling&TYPE1=EXACT&LOGIC1=AND&COLL=&SORT_TYPE=MTIC&item_count=102&item_accn=65541

https://www.osti.gov/biblio/1489490