1. บทที่ 1
บทนาและภาพรวม

2. 2 หน่วยกระบวนการสาหรับวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
วิชาหน่วยกระบวนการสาหรับงานด้านวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม (Unit processes for environmental
engineering) เป็นการศึกษาแนวคิดและแนวทางการประยุกต์ใช้หน่วยกระบวนการ (Unit process) หรือ
หน่วยปฏิบัติการ (Unit operation) ในแต่ละหน่วย เพื่อเข้าใจถึงกระบวนการต่าง ๆ ซึ่งในทางปฏิบัติมักจะ
ประกอบไปด้วยหน่วยกระบวนการย่อย ๆ ที่เกี่ยวข้องได้ดียิ่งขึ้น รวมถึงสามารถแก้ไขปัญหาของ
กระบวนการโดยรวมและออกแบบกระบวนการด้านวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมได้อย่างเหมาะสม (Optimized
design) โดยทั่วไปหน่วยกระบวนการที่จะทาการศึกษามักเกี่ยวข้องกับกระบวนการแยก (Separation
process) ซึ่งเกิดจากความแตกต่างของสมบัติทางกายภาพมากกว่าคุณสมบัติทางเคมี โดยสามารถแบ่ง
ออกเป็น 3 กลุ่มตามประเภทของแรงขับดัน (Driving force) ที่เกี่ยวข้อง ได้แก่
1. ประเภทการถ่ายเทโมเมนตัม (Momentum transfer) ซึ่งสัมพันธ์กับความหนาแน่น และขนาดของ
อนุภาค
2. ประเภทการถ่ายเทความร้อน (Heat transfer) สัมพันธ์กับความแตกต่างของอุณหภูมิ และพลังงาน
3. ประเภทการถ่ายเทมวล (Mass transfer) ที่เกี่ยวข้องกับความแตกต่างของความเข้มข้น ความดัน
ไอ ค่าการละลาย หรืออัตราการแพร่
โดยในรายวิชานี้ จะมุ่งเน้นในหน่วยกระบวนการที่สัมพันธ์กับกลไกการถ่ายเทโมเมนตัม และการ
ถ่ายเทมวลเป็นหลัก ในการนี้เพื่อให้ผู้อ่านสามารถเข้าใจและศึกษาหน่วยกระบวนการที่ซับซ้อนต่าง ๆ ได้
ง่ายขึ้น แนวคิด 2 ข้อจะถูกประยุกต์ใช้กล่าวคือ 1) หน่วยกระบวนการที่อยู่ในประเภทเดียวกันจะมีพื้นฐาน
บนหลักวิทยาศาสตร์เดียวกัน และ 2) กระบวนการที่ใช้งานจะประกอบด้วยอนุกรมของหน่วยปฏิบัติการ โดย
ที่หน่วยปฏิบัติการดังกล่าวยังสามารถปรากฏอยู่ในหลายกระบวนการได้ ดังนั้น การศึกษาในรายวิชาหน่วย
กระบวนการสาหรับงานด้านวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม จะเป็นพื้นฐานสาคัญที่ทาให้เข้าใจและออกแบบ
กระบวนการทางวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมได้ง่ายขึ้น โดยการจัดการเชื่อมโยงหน่วยกระบวนการที่เกี่ยวข้องให้อยู่
ในลาดับที่เหมาะสม
ความสาคัญของหน่วยกระบวนการสาหรับงานด้านวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมในการจัดการกับของเสีย
หรือปัญหามลพิษในปัจจุบัน เราอาจพิจารณาได้จากภาพรวมองค์ประกอบของกระบวนการพัฒนาโดยรวม
(Overall metabolic process) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการผลิต การสร้างสรรค์ผลิตภัณฑ์ และการบริการสาหรับ
ประชาชนที่อาศัยในสังคม โดยประกอบไปด้วย 4 ส่วนสาคัญ ได้แก่ 1) ส่วนวัตถุดิบ (Raw materials)
2) ส่วนพลังงานที่จาเป็น (Energy consumption) 3) ส่วนผลิตภัณฑ์ (Products) สาธารณูปโภค (Sanitation

3. บทที่ 1 บทนาและภาพรวม 3
facilities) และการบริการ (Services) และ 4) ส่วนมลพิษสิ่งแวดล้อมหรือของเสีย (Waste) ที่เกิดขึ้นใน
รูปแบบต่าง ๆ (น้าเสีย มลพิษอากาศ ขยะมูลฝอย ของเสียอันตราย รวมถึงพลังงานสูญเสีย) ดังแสดงในรูปที่
1-1
รูปที่ 1-1 ภาพรวมองค์ประกอบของกระบวนการพัฒนาโดยรวม (Overall metabolic process)
เมื่อพิจารณาภาพรวมของกระบวนการข้างต้นที่ประกอบไปด้วย 4 ส่วน กล่าวได้ว่าเราสามารถ
นามาประยุกต์ใช้เพื่ออธิบายถึงสาเหตุของปัญหามลพิษสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้น รวมถึงเสนอแนะแนวทางการ
แก้ไขปัญหาอย่างยั่งยืน ดังคากล่าวที่ว่า “ไม่มีกระบวนการผลิตใดที่ไม่ก่อให้เกิดของเสีย” ถึงแม้ว่าในปัจจุบัน
จะมีการกล่าวถึงนโยบายการผลิตที่ปราศจากของเสีย (Zero waste policy) แต่การดาเนินการเพื่อให้บรรลุ
เป้าหมายข้างต้นนั้น ความรู้ความเข้าใจและการร่วมมือกันในทุก ๆ ภาคส่วนถือได้ว่ามีความจาเป็นอย่างยิ่ง
ปริมาณของเสียที่เกิดขึ้นนั้นจะสัมพันธ์กับปริมาณสินค้าและผลิตภัณฑ์ การบริการ และความ
ต้องการสาธารณูปโภคที่เพิ่มสูงขึ้น (ซึ่งแปรผันตามจานวนประชากร) รวมถึงรูปแบบการใช้ชีวิตของ
ประชากร นอกจากนี้ด้วยเทคโนโลยีการผลิตที่พัฒนาสูงขึ้นเพื่อรองรับกับความสะดวกสบายของประชาชน
เช่น การพัฒนาเทคโนโลยีระดับอนุภาคนาโน (Nano-Technology) การผลิตภัณฑ์ยา สารเคมี หรือยาฆ่า
แมลงในปัจจุบัน เราอาจกล่าวได้ว่าจะส่งผลต่อชนิดและความอันตรายของของเสียที่เกิดขึ้น รวมถึงข้อจากัด
ประการสาคัญของกระบวนการบาบัดของเสียแบบเดิมในปัจจุบัน (Conventional treatment process) ดังนั้น
ปัจจุบันจึงมีการประยุกต์ใช้งานเทคโนโลยีหรือหน่วยกระบวนการที่หลากหลาย รวมถึงต้องการความรู้และ
ความเข้าใจอย่างสูงของวิศวกรสิ่งแวดล้อมในการจัดการกับปัญหาที่มีความซับซ้อนมากยิ่งขึ้น

4. 4 หน่วยกระบวนการสาหรับวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
งานด้านวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม (Environmental engineering) มักเกี่ยวข้องกับการบาบัด
(Treatment) หรือการแยก (Separation) มลสารที่ปนเปื้อน (Pollutants) อยู่ในลักษณะหรือเฟสต่าง ๆ ออก
จากระบบ ซึ่งอาจอยู่ในลักษณะของเฟสน้า (น้าเสีย หรือจุลมลสารขนาดเล็กที่ปนเปื้อนในแหล่งน้าตาม
ธรรมชาติ) เฟสแก๊ส (ฝุ่นละออง หรือแก๊สพิษ) รวมถึงเฟสของแข็ง (ขยะมูลฝอย หรือของเสียอันตราย) ดังนั้น
เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการบาบัดที่ต้องการ หรือผ่านมาตรฐานที่กาหนดไว้นั้น ความเข้าใจและการเลือกใช้
หน่วยกระบวนการหรือเครื่องมือที่เกี่ยวข้องกับการแยกมลสาร (Treatment technologies) จึงมีความจาเป็น
อย่างยิ่ง โดยในขั้นต้น จาเป็นต้องทราบถึงข้อมูลพื้นฐานที่จาเป็นเกี่ยวกับของเสียดังกล่าว โดยตัวอย่างของ
ข้อมูลพื้นฐานที่จาเป็นดังสรุปในรูปที่ 1-2 ได้แก่ เฟสของมลพิษหรือของเสีย ชนิดของมลพิษ อัตราการไหล
และความเข้มข้น กฎหมายและข้อบังคับที่เกี่ยวข้อง และการประเมินผลกระทบ
รูปที่ 1-2 ตัวอย่างของข้อมูลพื้นฐานที่จาเป็นเกี่ยวกับของเสีย
ตัวอย่างของชนิดมลพิษหรือสารปนเปื้อน (Constituent types) ในเฟสต่าง ๆ สามารถแสดงได้ดังรูปที่ 1-3

5. บทที่ 1 บทนาและภาพรวม 5
รูปทื่ 1-3 ตัวอย่างของชนิดมลพิษหรือสารปนเปื้อน (Constituent types) ในเฟสต่าง ๆ
รูปที่ 1-4 การจัดกลุ่มของมลพิษตามลักษณะทางกายภาพ
นอกจากนี้ จากตัวอย่างของชนิดมลพิษที่ปนเปื้อนมลพิษทางอากาศ (Air pollution) น้าเสีย
(Wastewater) และขยะหรือของเสียอันตราย (Solid/Hazardous waste) เรายังสามารถจัดกลุ่มของมลพิษ
ดังกล่าวตามลักษณะทางกายภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านขนาดของมลพิษหรืออนุภาคที่เกี่ยวข้อง

6. 6 หน่วยกระบวนการสาหรับวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
(Particle Size) เพื่อให้ง่ายต่อการเลือกใช้หน่วยกระบวนการ (Selection of Suitable Unit Process) ในการ
บาบัดที่เหมาะสม ดังแสดงในรูปที่ 1-4
โดยทั่วไป ลักษณะของอนุภาคต่าง ๆ ที่มีโอกาสปนเปื้อนสู่สิ่งแวดล้อมมักถูกแบ่งออกเป็น 3
ประเภทใหญ่ ๆ กล่าวคือ 1) ของแข็งแขวนลอย (Suspended solids or particles) 2) อนุภาคคอลลอยด์
(Colloidal solids or particles) และ 3) อนุภาคมีลักษณะที่เป็นของแข็งที่ละลายน้า (Dissolved solids or
particles) ดังแสดงในรูปที่ 1-5
รูปที่ 1-5 การแบ่งลักษณะของอนุภาคต่าง ๆ ที่มีโอกาสปนเปื้อนสู่สิ่งแวดล้อม
สาหรับอนุภาคขนาดใหญ่กว่า 10 ไมครอน จะสามารถแยกออกจากเฟสของไหลได้ด้วยการตั้งทิ้ง
ไว้ให้ตกตะกอนหรือแยกได้ด้วยแรงโน้มถ่วงของโลก (Settable by gravity force) ซึ่งนับเป็นกระบวนการที่
ง่ายในการออกแบบและประยุกต์ใช้งาน รวมถึงมีค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างต่า อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่อนุภาคมี
ขนาดใหญ่กว่า 10 ไมครอนไม่มาก อาจต้องการระยะเวลานานเพื่อให้อนุภาคดังกล่าวสามารถแยกออกจาก
เฟสของไหลได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งส่งผลเสียโดยตรงต่อขนาดถังปฏิกิริยา รวมถึงต้นทุนการก่อสร้างและการ
เดินระบบโดยรวมในท้ายที่สุด ดังนั้น จึงมีการคิดค้นแนวทางเพิ่มประสิทธิภาพของการแยกทางกายภาพโดย

7. บทที่ 1 บทนาและภาพรวม 7
การปรับเปลี่ยนตัวแปรต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง อาทิ การเพิ่มขนาดอนุภาค และการเพิ่มค่าความเร่งจากแรงโน้ม
ถ่วง นอกจากนี้ สาหรับอนุภาคที่มีขนาดเล็กอยู่ระหว่าง 1–10 ไมครอนนั้น เราสามารถแยกได้โดย
ประยุกต์ใช้กระบวนการกรอง (Filtration) ซึ่งอาศัยกลไกการเคลื่อนย้ายและดักจับอนุภาคขนาดเล็กที่
แขวนลอยในเฟสของไหลไว้บนผิวหน้าของสารตัวกลาง (Surface filtration) หรือมาไว้ที่ช่องว่างระหว่างหรือ
ภายในสารตัวกลาง (Depth filtration) ในขณะที่อนุภาคที่มีขนาดเล็กมาก (เล็กกว่า 1 ไมครอน) ซึ่งจัดอยู่ใน
กลุ่มคอลลอยด์ (Colloids) หรืออนุภาคขนาดเล็กมากที่เป็นของแข็งที่ละลายน้าหรือเฟสแก๊ส (Dissolved
solid) เช่น ไอออนของโลหะหนัก หรือแร่ธาตุ เราจะพบว่าอนุภาคดังกล่าวมีความคงตัวสูงและแยกออกจาก
เฟสของไหลได้ยาก หรือมีข้อจากัดในการแยกด้วยหน่วยกระบวนการที่กล่าวถึงข้างต้น ในการนี้ การ
ประยุกต์ใช้หน่วยกระบวนการรูปแบบอื่น ๆ หรือขั้นสูง (Alternative or advanced unit processes) รวมถึง
การประยุกต์ใช้หน่วยกระบวนการต่าง ๆ แบบระบบผสมผสาน (Hybrid system of different unit
processes) จึงมีความจาเป็นเพื่อบาบัดมลพิษดังกล่าวให้ได้ประสิทธิภาพที่ต้องการ โดยตัวอย่างของหน่วย
กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการจัดการกับอนุภาคขนาดเล็กที่กล่าวถึงข้างต้นสามารถแสดงได้ดังนี้
 กระบวนการบาบัดหรือเปลี่ยนรูปมลสารด้วยวิธีทางชีวภาพ (Biological treatment Processes) ซึ่ง
อาศัยสิ่งมีชีวิตจาพวกจุลินทรีย์หรือสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กชนิดต่าง ๆ ในการย่อยสลาย ดูดซับ หรือ
เปลี่ยนรูปมลสารที่ปนเปื้อนอยู่ในเฟสของเสียให้มีค่าความสกปรกหรือความเป็นพิษน้อยลง
โดยทั่วไป กระบวนการข้างต้นสามารถเดินระบบได้ทั้งในสภาวะที่มีออกซิเจน (Aerobic system)
และไม่มีออกซิเจน (Anaerobic system) สาหรับระบบที่มีออกซิเจนซึ่งมีการประยุกต์ใช้งานอย่าง
แพร่หลายในปัจจุบันเราอาจกล่าวได้ว่า ประสิทธิภาพของระบบทั้งในด้านการบาบัดและค่าใช้จ่าย
จะสัมพันธ์กับกระบวนการเติมอากาศ (Aeration process) รวมถึงแนวทางในการออกแบบถัง
ปฏิกิริยาและรูปแบบการไหลที่เกิดขึ้น (Reactor design and flow model concept)
 กระบวนการบาบัดหรือเปลี่ยนรูปมลสารด้วยวิธีทางเคมี (Chemical treatment processes) เช่น
กระบวนการสร้างและรวมตะกอน (Coagulation-flocculation process) กระบวนการตกผลึกและ
การปรับพีเอช (Precipitation and pH adjustment processes) ปฏิกิริยารีดอกซ์และกระบวนการ
ไฟฟ้าเคมี (REDOX reaction and electro-chemical process) กระบวนการฆ่าเชื้อโรคและการ
ออกซิเดชันขั้นสูง (Disinfection and Advanced Oxidation Processes, AOPs)
 กระบวนการแยกหรือบาบัดขั้นสูง (Advanced treatment or separation processes) เช่น
กระบวนการดูดซับ (Adsorption process) กระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน (Ion exchange

8. 8 หน่วยกระบวนการสาหรับวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
process) กระบวนการดูดซึมและการไล่แก๊ส (Absorption and desorption/ stripping process)
และกระบวนการแยกด้วยเมมเบรน (Membrane separation processes)
แนวทางการประยุกต์ใช้งานหน่วยกระบวนการสาหรับจัดการกับมลพิษหรือของเสียในเฟสต่าง ๆ ที่พบได้ใน
ปัจจุบัน ทั้งในส่วนของมลพิษทางน้า (Water pollution) มลพิษอากาศ (Air pollution) ขยะ และของเสีย
อันตราย (Solid and hazardous waste) สามารถแสดงได้ดังรูปที่ 1-6 โดยตัวอย่างการเลือกหน่วย
กระบวนการ เช่น กระบวนการดูดซับ (Adsorption) และกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน (Ion exchange)
สามารถใช้ในการจัดการกับมลพิษในเฟสแก๊ส (VOCs หรือกลิ่น) และในเฟสของเหลว (Refractory organic
คอลลอยด์ หรือ Dissolve particle) ในขณะที่กระบวนการดูดซึม (Absorption) สามารถใช้ในการบาบัด
มลพิษอากาศ (VOCs, NOx, SOx) ได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง
รูปที่ 1-6 ตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานหน่วยกระบวนการสาหรับจัดการกับมลพิษ
หรือของเสียในเฟสต่าง ๆ ในปัจจุบัน
เนื้อหาโดยรวมของหนังสือ “หน่วยกระบวนการสาหรับวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม” จะแบ่งออกเป็น 6 ส่วนหลัก ๆ
กล่าวคือ
Application of different Unit processes in Pollution control technologies
Reactor design Absorption Coagulation - Flocculation
Sedimentation Stripping pH adjustment / Precipitation / Redox
Filtration Aeration Electro - Chemistry
Adsorption Flotation/ Coalescer Kinetic/ Chlorine disinfection
Ion Exchange Cyclone / Hydrocyclone Ozone and UV disinfection
Surface filtration Bag Filter / ESP AOP with UV based processes
Membrane separation Wet / Venturi scruber AOP with H2O2 based processes
Finesolid
Organic/
Nutrients
Pathogens
Suspended
solids (SS)
Nutrients(NH3)
Organic Colloid/dissloved
VOCs
SS
Colloids/
Dissolved
Organic
Refractory
VOCs Odor
Nutrients
Organic
Refractory
Colloids/
Dissolved
Suspended
solids (SS)
Nutrients(P)
Suspended
solids (SS)
VOCs Odor NOx+ SOx
VOCs
Organic/
Nutrients
VOCs
Solid(degraded)
Finesolid
Solid(degraded)
Hazardous/Chemical waste
Hazardous/Chemical waste
Solid(pre-posttreatment)
Solid(pre-posttreatment)
Solid(pre-posttreatment)
Solid(pre-posttreatment)
Solid(pre-posttreatment)
Recoverytechnique

9. บทที่ 1 บทนาและภาพรวม 9
1. ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับหน่วยกระบวนการ
 บทที่ 1 บทนาและภาพรวมของหน่วยกระบวนการสาหรับวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
(Introduction and overview of unit processes for environmental engineering)
 บทที่ 2 รูปแบบการไหลและการออกแบบถังปฏิกิริยาเบื้องต้น (Flow model and reactor
design concept)
2. หน่วยกระบวนการแยกทางกายภาพ
 บทที่ 3 กระบวนการแยกด้วยแรงโน้มถ่วงหรือตกตะกอน (Gravity separation
processes)
 บทที่ 4 กระบวนการกรองแบบติดค้างในชั้นกรอง (Depth filtration processes)
 บทที่ 5 กระบวนการกรองแบบติดค้างที่ผิวหน้า (Surface filtration processes)
3. หน่วยกระบวนการแยกหรือบาบัดขั้นสูง
 บทที่ 6 กระบวนการแยกด้วยเมมเบรน (Membrane separation processes)
 บทที่ 7 กระบวนการดูดซับและกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออนทางทฤษฎี (Theory of
adsorption and ion exchange processes)
 บทที่ 8 กระบวนการดูดซับและกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน - การออกแบบและ
ประยุกต์ใช้ (Design and application of adsorption and ion exchange processes)
4. การเพิ่มประสิทธิภาพของหน่วยกระบวนการทางกายภาพ
 บทที่ 9 กระบวนการแยกทางกายภาพแบบอื่น ๆ (Alternative physical separation
processes)
 บทที่ 10 กระบวนการแยกสาหรับอนุภาคขนาดเล็ก (Fine particle separation process)
5. หน่วยกระบวนการทางเคมี
 บทที่ 11 กระบวนการทางเคมี 1 เกี่ยวกับกระบวนการสร้างและรวมตะกอน
(Coagulation-flocculation process) การปรับ pH (pH adjustment) และการตกผลึกหรือ
ตกตะกอนโลหะหนักทางเคมี (Precipitation)

10. 10 หน่วยกระบวนการสาหรับวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
 บทที่ 12 กระบวนการทางเคมี 2 เกี่ยวกับปฏิกิริยารีดอกซ์และกระบวนการไฟฟ้าเคมี
(REDOX reaction and electro-chemical process) รวมถึงกระบวนการฆ่าเชื้อโรคและ
การออกซิเดชันขั้นสูง (Disinfection and Advanced Oxidation Processes, AOPs)
6. หน่วยกระบวนการที่สัมพันธ์กับเฟสแก๊ส
 บทที่ 13 กระบวนการดูดซึมและไล่แก๊ส (Absorption and desorption processes)
 บทที่ 14 กระบวนการเติมอากาศ (Aeration process)
โดยสรุป หน่วยกระบวนการสาหรับงานด้านวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมเป็นพื้นฐานสาคัญที่ทาให้ผู้อ่านเข้าใจและ
สามารถออกแบบกระบวนการทางวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมได้ง่ายขึ้นและมีความเหมาะสมกับมลพิษหรือของเสีย
ที่ต้องการบาบัด โดยการจัดการเชื่อมโยงหน่วยกระบวนการที่เกี่ยวข้องให้อยู่ในลาดับที่เหมาะสม รวมไปถึง
สามารถคิดค้นหรือออกแบบระบบบาบัดแบบผสมผสาน (Hybrid system) ได้อีกทางหนึ่งด้วย โดยท้ายสุดนี้
ประโยชน์ที่คาดว่าผู้อ่านจะได้รับจากหนังสือเล่มนี้ คือ สามารถเข้าใจกลไกการทางาน รวมถึงสามารถ
พิจารณาแต่ละหน่วยกระบวนการ (Unit process) ต่าง ๆ และการประยุกต์ใช้งานอย่างเหมาะสมในการ
บาบัดมลพิษสิ่งแวดล้อมในรูปแบบต่าง ๆ เช่น การปรับปรุงลักษณะน้า การบาบัดน้าเสีย การควบคุม
มลภาวะทางอากาศ การจัดการขยะและของเสียอันตรายเบื้องต้น รวมถึงน่าจะเป็นเครื่องมือชนิดหนึ่งที่ช่วย
ให้ผู้อ่านสามารถเข้าใจหลักการของกระบวนการบาบัดและการแยกทางกายภาพ และทางกายภาพเคมีใน
งานวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม รวมทั้งเข้าใจความเหมาะสมของแต่ละหน่วยกระบวนการในการจัดการกับมลสาร
แต่ละประเภท ซึ่งน่าจะส่งผลดีต่อการเลือกแนวทางและการออกแบบกระบวนการบาบัดและการแยกขั้น
พื้นฐานในทางวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมให้เหมาะสมกับงานที่เกี่ยวข้องในอนาคต