น้ำบาดาล (Groundwater) คือ ส่วนของน้ำใต้ผิวดินที่อยู่ในเขตอิ่มน้ำ รวมถึงธารน้ำใต้ดิน โดยทั่วไป หมายถึง น้ำใต้ผิวดินทั้งหมด ยกเว้นน้ำภายในโลก ซึ่งเป็นน้ำอยู่ใต้ระดับเขตอิ่มน้ำ แต่น้ำบาดาลตามพระราชบัญญัติน้ำบาดาล พ.ศ. 2520 หมายความว่า น้ำใต้ดินที่เกิดอยู่ในชั้นดิน กรวด ทราย หรือหิน ที่อยู่ลึกจากผิวดินเกินความลึกที่รัฐมนตรีกำหนด โดยประกาศในราชกิจจานุเบกษา แต่จะกำหนดความลึก น้อยกว่า 10 เมตร มิได้ ประเทศไทยมีการพัฒนานำน้ำบาดาลมาใช้ประโยชน์อย่างแพร่หลาย ทั้งด้านการอุปโภคบริโภค เกษตรกรรม และอุตสาหกรรม
ลักษณะทั่วไปของน้ำบาดาลเป็นน้ำที่สะอาด ปราศจากสารแขวนลอย สารอินทรีย์เคมี และเชื้อโรคต่างๆ ไม่มีกลิ่นที่น่ารังเกียจ แต่ขณะที่ไหลผ่านไปตามชั้นดินหรือชั้นหิน อาจจะละลายเอาแร่ธาตุเข้ามาปะปน รวมทั้งถูกปนเปื้อนด้วยน้ำที่มีคุณภาพด้อยกว่า ส่งผลให้คุณภาพของน้ำบาดาลเปลี่ยนไป แต่ละพื้นที่น้ำบาดาลจะมีคุณภาพแตกต่างกัน ซึ่งมีคุณภาพดีตั้งแต่จืดใช้ดื่มได้ จนถึงคุณภาพดีปานกลางเหมาะเป็นน้ำใช้เพื่อการอุปโภค แต่ในบางพื้นที่พบว่าคุณภาพน้ำบาดาลมีความกระด้างและเหล็กสูง หรือบางครั้งอาจจะพบน้ำเค็ม โดยคุณภาพน้ำบาดาลสามารถวิเคราะห์ได้จากคุณลักษณะของน้ำบาดาล 4 ลักษณะ คือ
1. คุณลักษณะทางกายภาพ เป็นลักษณะภายนอกที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า น้ำบาดาลที่ดีจะต้องไม่มีสี ไม่มีกลิ่นและรส น้ำที่เหมาะสำหรับดื่มควรเป็นกรดเล็กน้อย ซึ่งน้ำบาดาลถ้าใช้ดื่มอาจต้องมีค่า pH ใกล้เคียง 7 หรือต่ำกว่า 7 เล็กน้อย น้ำที่ดีควรมีความหนาแน่นเท่ากับ 1 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ส่วนน้ำคุณภาพไม่ดี ค่าความหนาแน่นจะมากกว่า 1 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร แสดงว่าน้ำมีสิ่งเจือปนอยู่มาก โดยความขุ่น (Turbidity) เป็นคุณลักษณะทางกายภาพที่สำคัญจะเป็นตัวบอกลักษณะของสารแขวนลอยอื่นๆ น้ำบาดาลที่ดีควรมีความขุ่นต่ำ ปราศจากสิ่งแขวนลอยต่างๆ
2. คุณลักษณะทางเคมี ส่วนประกอบทางเคมีของน้ำบาดาล ถ้าเป็นน้ำจืด น้ำบาดาลจะมีปริมาณเกลือแร่ต่ำ ต่างกับน้ำบาดาลที่เป็นน้ำเค็ม ซึ่งจะมีปริมาณเกลือแร่สูง เนื่องจากน้ำบาดาลไหลผ่านชั้นดิน ชั้นหิน ไปกักเก็บในชั้นหินอุ้มน้ำ มีตั้งแต่หินร่วนไปจนถึงหินแข็งหลายชนิด จึงทำให้น้ำบาดาลมีปริมาณเกลือแร่ชนิดต่างๆ ละลายอยู่ในปริมาณที่แตกต่างกัน
3. คุณลักษณะที่เป็นพิษ น้ำบาดาลมักมีความสะอาด ปราศจากสิ่งเจือปนที่เป็นพิษ เพราะได้รับการกลั่นกรองตามธรรมชาติโดยชั้นดินและหินต่างๆ ก่อนที่จะถูกกักเก็บไว้ในแหล่งน้ำบาดาลใต้ดิน แต่หากตรวจพบสิ่งที่เป็นพิษก็สามารถเป็นดัชนีบ่งชี้ได้ว่าบ่อน้ำบาดาลถูกปนเปื้อนโดยสิ่งแวดล้อมภายนอก
4. คุณลักษณะทางบักเตรี น้ำบาดาลในธรรมชาติจะปราศจากเชื้อจุลินทรีย์ หากมีการพัฒนาแหล่งน้ำบาดาลโดยการเจาะ การสร้างบ่อที่ไม่ได้มาตรฐาน ตลอดจนการปล่อยน้ำเสียลงในบ่อน้ำบาดาล อาจทำให้เกิดการปนเปื้อนของเชื้อจุลินทรีย์ ยิ่งเมื่อบ่อน้ำบาดาลใช้ไปนานๆ การรั่วซึมของบ่อจากบริเวณข้างๆ มีส่วนทำให้สิ่งปนเปื้อนและจุลินทรีย์ไหลเข้าสู่ชั้นน้ำบาดาล คุณลักษณะทางชีวภาพของน้ำบาดาลสามารถวิเคราะห์จากแบคทีเรียกลุ่มโคลิฟอร์ม (Coliform bacteria) และอีโคไล (E.coli) ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่พบในระบบทางเดินอาหารของคนและสัตว์ หากพบแบคทีเรียเหล่านี้แสดงว่าชั้นน้ำบาดาลมีการปนเปื้อนของอุจจาระ
น้ำบาดาลสำหรับการอุปโภคบริโภค นอกจากความใสและปราศจากเชื้อโรคแล้ว ต้องมีแร่ธาตุและสารละลายต่างๆ ไม่เกินมาตรฐานน้ำดื่มขององค์การอนามัยโลกที่สามารถนำมาใช้ในการอุปโภคบริโภคได้อย่างปลอดภัย
ตารางแสดงมาตรฐานคุณภาพน้ำบาดาลที่ใช้บริโภค
|
มาตรฐานคุณภาพน้ำบาดาลที่ใช้บริโภค
|
|
คุณลักษณะ
|
ดัชนีคุณภาพน้ำ
|
หน่วย
|
ค่ามาตรฐาน
|
|
เกณฑ์กำหนดที่เหมาะสม
|
เกณฑ์อนุโลมสูงสุด
|
|
ทางกายภาพ
|
1. สี (Colour)
|
แพลทินัมโคบอลต์
|
5
|
15
|
|
2. ความขุ่น (Turbidity)
|
หน่วยความขุ่น
|
5
|
20
|
|
3. ความเป็นกรด-ด่าง (pH)
|
-
|
7.0-8.5
|
6.5-9.2
|
|
ทางเคมี
|
4. เหล็ก (Fe)
|
มก./ล.
|
ไม่เกินกว่า 0.5
|
1.0
|
|
5. แมงกานีส (Mn)
|
มก./ล.
|
ไม่เกินกว่า 0.3
|
0.5
|
|
6. ทองแดง (Cu)
|
มก./ล.
|
ไม่เกินกว่า 1.0
|
1.5
|
|
7. สังกะสี (Zn)
|
มก./ล.
|
ไม่เกินกว่า 5.0
|
15.0
|
|
8. ซัลเฟต (SO4)
|
มก./ล.
|
ไม่เกินกว่า 200
|
250
|
|
9. คลอไรด์ (Cl)
|
มก./ล.
|
ไม่เกินกว่า 250
|
600
|
|
10. ฟลูออไรด์ (F)
|
มก./ล.
|
ไม่เกินกว่า 0.7
|
1.0
|
|
11. ไนเตรด (NO3)
|
มก./ล.
|
ไม่เกินกว่า 45
|
45
|
|
12. ความกระด้างทั้งหมด (Total Hardness as CaCO3)
|
มก./ล.
|
ไม่เกินกว่า 300
|
500
|
|
13. ความกระด้างถาวร (Non carbonate hardness as CaCO3)
|
มก./ล.
|
ไม่เกินกว่า 200
|
250
|
|
14. ปริมาณสารทั้งหมดที่ละลายได้ (Total disslved solids)
|
มก./ล.
|
ไม่เกินกว่า 600
|
1,200
|
|
สารพิษ
|
15. สารหนู (As)
|
มก./ล.
|
ต้องไม่มีเลย
|
0.05
|
|
16. ไซยาไนด์ (CN)
|
มก./ล.
|
ต้องไม่มีเลย
|
0.1
|
|
17. ตะกั่ว (Pb)
|
มก./ล.
|
ต้องไม่มีเลย
|
0.05
|
|
18. ปรอท (Hg)
|
มก./ล.
|
ต้องไม่มีเลย
|
0.001
|
|
19. แคดเมียม (Cd)
|
มก./ล.
|
ต้องไม่มีเลย
|
0.01
|
|
20. ซิลิเนียม (Se)
|
มก./ล.
|
ต้องไม่มีเลย
|
0.01
|
|
ทางบักเตรี
|
21. บักเตรีที่ตรวจพบโดยวิธี Standard plate count
|
โคโลนีต่อ ลบ.ซม.
|
ไม่เกินกว่า 500
|
-
|
|
22. บักเตรีที่ตรวจพบโดยวิธี Most Probable Number (MPN)
|
เอ็ม.พี.เอ็น ต่อ 100 ลบ.ซม.
|
น้อยกว่า2.2
|
-
|
|
23. อี.โคไล (E.coli)
|
-
|
ต้องไม่มีเลย
|
-
|
แหล่งที่มา : ประกาศกระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม เรื่อง กำหนดหลักเกณฑ์และมาตรการในทางวิชาการสำหรับการป้องกัน ด้านสาธารณสุขและการป้องกันในเรื่องสิ่งแวดล้อมเป็นพิษ พ.ศ. 2551 ตีพิมพ์ในราชกิจจานุเบกษา เล่ม 125 ตอนพิเศษ 85 ง ลงวันที่ 21 พฤษภาคม 2552
(ที่มา : กรมควบคุมมลพิษ, 2560)
บางพื้นที่ของประเทศไทยประชาชนมีความจำเป็นต้องเจาะน้ำบาดาลขึ้นมาใช้เพื่อการอุปโภคบริโภค แต่ก็มักพบสารปนเปื้อนอยู่ในน้ำ โดยเฉพาะสนิมเหล็กที่นับเป็นสิ่งสกปรกสำคัญที่ก่อปัญหาให้แก่ผู้ใช้น้ำบาดาลคือ ทำให้น้ำมีสีแดงขุ่น และมีกลิ่น รวมทั้ง ก่อให้เกิดคราบสนิมเคลือบตามเครื่องสุขภัณฑ์ เมื่อนำน้ำมาใช้ซักผ้าก็ทำให้เสื้อผ้าเปรอะเปื้อน และมักตกตะกอนอุดตันตามช่องว่างของท่อกรุ ท่อกรอง และภายในเครื่องสูบได้
(ที่มา : https://wastewatertreatments.wordpress.com (ที่มา : https://www.mwa.co.th) 2011/10/03/น้ำบาดาลกับสนิมเหล็ก/)
เหล็กที่ละลายอยู่ในนํ้าบาดาล มีอยู่ 2 แบบ คือ Fe2+ (Ferrous) และ Fe3+ (Ferric) Fe2+ สามารถละลายน้ำได้ และไม่คงที่ เมื่อสัมผัสกับออกซิเจนในอากาศจะเปลี่ยนไปเป็น Fe3+ ซึ่งไม่สามารถละลายนํ้าได้ และจะตกเป็นตะกอน สังเกตได้จากการสูบนํ้าที่มีเหล็กมากๆ ใส่ลงในขวด ตอนแรกนํ้าจะใส แต่เมื่อทิ้งไว้สักครู่นํ้าจะกลายเป็นสีนํ้าตาลขุ่น และมีตะกอนของสนิมเหล็กนอนก้นดังปฏิกิริยา
แหล่งกำเนิดเหล็กที่สำคัญมาจากแร่ที่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบ เช่น แร่ไพรอกซีน แอมฟิโบล แมกนีไทต์ ไพไรต์ ไบโอไทต์ และการ์เนต หรืออาจเกิดจากท่อที่เป็นสนิม หรือแบคทีเรียบางพวกที่เรียกว่า Iron bacteria (Crenothrix หรือ Nuisance bacteria) ดังนั้นก่อนที่จะนำน้ำบาดาลมาใช้เพื่อการอุปโภคบริโภค จำเป็นต้องกรองสนิมเหล็กและสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ ออกจากน้ำก่อนส่งไปยังผู้บริโภค
ส่วนใหญ่การผลิตน้ำอุปโภคบริโภคจากน้ำบาดาลจะใช้วิธีการตกตะกอนสนิมเหล็กโดยการพ่นน้ำผ่านอากาศและกรองสารละลายเหล็ก หรือตะกอนด้วยทรายกรอง หรือสารกรองแมงกานีสไดออกไซด์ แต่ปัญหาที่มักพบคือ น้ำที่ผ่านระบบยังคงมีสารละลายเหล็กเหลืออยู่ ระบบกรองอุดตันเร็ว ทำให้ผลิตน้ำได้ไม่พอใช้กับความต้องการ อีกทั้ง ประชาชนไม่สามารถติดตั้งเครื่องกรองน้ำเพื่อกรองสนิมเหล็กได้ เนื่องจากสารกรองสนิมเหล็กต้องนำเข้ามาจากต่างประเทศ ทำให้มีต้นทุนสูง
(ที่มา : http://202.129.59.73/nana/badan/nunbadan.htm)
กรมวิทยาศาสตร์บริการจึงได้คิดค้นวิจัยสำหรับผลิตสารกรองสนิมเหล็กในน้ำบาดาล เพื่อนำมาใช้กับเครื่องกรองน้ำอุปโภคบริโภค ซึ่งสามารถกรองสนิมเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยหลักการในการปรับปรุงคุณภาพน้ำที่มีสนิมเหล็กมีดังนี้
- ต้องเปลี่ยนสารละลายเหล็กทุกชนิดที่ละลายน้ำให้เป็นเหล็กชนิดเฟอร์ริก (Fe3+) ที่อยู่ในรูปของตะกอน เช่น วิธีการพ่นน้ำผ่านอากาศ กรองน้ำผ่านสารกรองสนิมเหล็ก หรือเติมคลอรีนลงไปในน้ำ ตามความเหมาะสมและความจำเป็น เพราะสนิมเหล็กในแหล่งน้ำต่างๆ เกิดตะกอนได้ยากง่ายต่างกัน
- แยกตะกอนส่วนใหญ่ออกจากน้ำในบ่อตกตะกอนก่อนนำไปผ่านการกรอง
- บ่อตกตะกอนต้องใช้เทคโนโลยีและขนาดที่เหมาะสม เพื่อทำให้ตะกอนแยกออกจากชั้นน้ำใสได้อย่างสมบูรณ์
- สารกรองที่ใช้ต้องเป็นสารกรองแมงกานีสไดออกไซด์ (MnO2)
การผลิตสารกรองสนิมเหล็กมีหลักการคือ ใช้เม็ดทรายเป็นตัวพยุงหรือตัวแกน เคลือบด่างทับทิม หรือโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (Potassium permanganate, KMnO4) ให้ติดเม็ดทราย จากนั้นเผาด่างทับทิมให้สลายตัวกลายเป็นแมงกานีสไดออกไซด์ และใช้สารแมงกานีสไดออกไซด์เคลือบติดเม็ดทรายสำหรับทำสารกรองสนิมเหล็ก
(ที่มา : กรมวิทยาศาสตร์บริการ, 2560)
โดยการผลิตสารกรองสนิมเหล็กมีขั้นตอนดังต่อไปนี้
(1)ใช้ด่างทับทิม 1 กิโลกรัม น้ำ 5 ลิตร เม็ดทรายขนาด 1-2 มิลลิเมตร จำนวน 20 ลิตร ผสมรวมกันในกระทะเหล็กหล่อขนาด 32 นิ้ว
(2) ให้ความร้อนด้วยเตาแก๊สเพื่อให้ด่างทับทิมละลายเคลือบติดเม็ดทราย
(3) คนพลิกส่วนผสมเป็นระยะ จนกระทั่งน้ำระเหยออกไปจนเม็ดทรายเคลือบเริ่มหมาด ให้คนพลิกต่อเนื่องจนเม็ดทรายแห้ง
(4) ใช้ฝาครอบปิดกระทะไว้ และคั่วแห้งขณะไฟแรงต่อเนื่อง โดยคนพลิกทุกๆ 20 นาที จนด่างทับทิมสลายตัวอย่างสมบูรณ์ (สังเกตจากการสุ่มนำเม็ดทรายเคลือบมาใส่ลงไปในน้ำ หากน้ำไม่เปลี่ยนเป็นสีม่วงแสดงว่าด่างทับทิมสลายตัวสมบูรณ์)
(5) ทิ้งไว้ให้เย็น สามารถนำมาใช้เป็นสารกรองได้
(ที่มา : กรมวิทยาศาสตร์บริการ, 2560)
สารกรองสนิมเหล็กที่ผลิตได้นี้แม้จะมีราคาถูก แต่ประสิทธิภาพก็ไม่ได้ด้อยไปกว่าสารกรองที่นำเข้ามาจากต่างประเทศ อีกทั้ง เทคโนโลยีดังกล่าวยังช่วยแก้ไขปัญหาสนิมเหล็กที่มีอยู่ในน้ำบาดาล สามารถกำจัดสนิมเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้คุณภาพน้ำบาดาลเหมาะสำหรับการอุปโภคบริโภค และไม่เป็นอัตรายต่อสุขภาพของประชาชน
เอกสารอ้างอิง
กรมควบคุมมลพิษ กระทรวงทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม. มาตรฐานคุณภาพน้ำบาดาลที่ใช้บริโภค. [ออนไลน์] [อ้างถึงวันที่ 18 เมษายน 2560]
เข้าถึงจาก : http://www.pcd.go.th/info_serv/reg_std_water01.html
ชัยวัฒน์ ธานีรัตน์. การผลิตสารกรองสำหรับกำจัดสนิมเหล็กในน้ำบาดาล. วารสารกรมวิทยาศาสตร์บริการ, กันยายน, 2541, ปีที่ 46, ฉบับที่ 148,
หน้า 10-12. (แฟ้มประมวลสารสนเทศเฉพาะเรื่อง (CF 29), A8)
ชัยวัฒน์ ธานีรัตน์. การปรับปรุงคุณภาพน้ำที่มีสนิมเหล็ก และการผลิตสารกรองสนิมเหล็ก. เอกสารการฝึกอบรมถ่ายทอดเทคโนโลยีเชิงปฏิบัติการ
หลักสูตร “การผลิตสารกรองสนิมเหล็กในน้ำในน้ำและการผลิตเครื่องกรองน้ำ เพื่อการอุปโภคบริโภค”, กรุงเทพฯ : สำนักเทคโนโลยีชุมชน
กรมวิทยาศาสตร์บริการ, 2560.
ภาควิชาธรณีวิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่. คุณภาพของน้ำบาดาล (Groundwater Quality).
[ออนไลน์] [อ้างถึงวันที่ 11 เมษายน 2560]
เข้าถึงจาก : http://it.geol.science.cmu.ac.th/gs/courseware/groundwater/documents/Groundwater_06.pdf
สมาคมอุทกธรณีวิทยาไทย. คุณภาพน้ำบาดาล (กรมทรัพยากรน้ำบาดาล). [ออนไลน์] [อ้างถึงวันที่ 18 เมษายน 2560]
เข้าถึงจาก : http://www.hat.or.th/บทความ-showdetail-25002-74988-คุณภาพน้ำบาดาล_(กรมทรัพยากรน้ำบาดาล).html
สุทธิณี น้อยเหลือ. การผลิตสารกรองสนิมเหล็กในน้ำบาดาล. [ออนไลน์] [อ้างถึงวันที่ 18 เมษายน 2560]
เข้าถึงจาก : http://202.129.59.73/nana/badan/nunbadan.htm
