การฝังกลบขยะมูลฝอยตามหลักสุขาภิบาล : ตอนชั้นกันซึม

วันอังคารที่ 05 พฤษภาคม 2009 เวลา 11:04 น. แก้ไขล่าสุด ใน วันพุธที่ 16 มิถุนายน 2010 เวลา 11:37 น. เขียนโดย นางสาวนันทนิตย์ เจริญไธสง

          การจัดการมูลฝอยที่เกิดขึ้นในชุมชนท้องถิ่นที่เหมาะสม จะใช้วิธีการฝังกลบในสถานที่ฝังกลบ มูลฝอยตามหลักสุขาภิบาล  โดยมูลฝอยจะถูกจัดเก็บจากแหล่งกำเนิดเพื่อรวบรวมและลำเลียงไปฝังกลบในสถานที่ที่เตรียมไว้

          ในกองมูลฝอยจะมีจุลินทรีย์ที่ทำหน้าที่ย่อยสลาย  โดยเมื่อน้ำฝนตกลงมาชะมูลฝอยแล้วซึมลงด้านล่างจะทำให้เกิดน้ำชะมูลฝอย ซึ่งน้ำชะมูลฝอยอาจมีการปนเปื้อนของมลสาร เช่น โลหะหนัก สารอินทรีย์ และจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคอยู่ด้วย เป็นต้น หากน้ำชะมูลฝอยซึมลงไปปนเปื้อนในแหล่งน้ำผิวดินหรือแหล่งน้ำใต้ดิน ที่มีการนำน้ำไปใช้เพื่อการอุปโภคบริโภคก็อาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตในแหล่งน้ำได้  ดังนั้นสถานที่ฝังกลบมูลฝอยที่ดีต้องสามารถป้องกันการไหลซึมของน้ำชะมูลฝอยสู่สิ่งแวดล้อมในอัตราที่ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อมนุษย์

            การสารปนเปื้อนของน้ำชะมูลฝอยจากสถานที่ฝังกลบไปสู่น้ำใต้ดิน (นันทนิตย์  เจริญไธสง, 2549)
สถานที่ฝังกลบมูลฝอยตามหลักสุขาภิบาล
           สถานที่ฝังกลบที่สมบูรณ์ตามหลักสุขาภิบาลมีส่วนประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน คือ (1) ชั้นกันซึม  (Liner)  (2) ระบบรวบรวมน้ำชะมูลฝอย (Leachate collection system) และ (3) ระบบปิดทับชั้นสุดท้าย (Final cover system) (ธนิต  เฉลิมยานนท์, 2550) ดังนี้
           (1) ชั้นกันซึม คือ ส่วนที่อยู่ด้านล่างสุดของสถานที่ฝังกลบ ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้น้ำชะมูลฝอยผ่านลงไปปนเปื้อนกับแหล่งน้ำผิวดินหรือน้ำใต้ดินเบื้องล่าง 
          (2) ระบบรวบรวมน้ำชะมูลฝอย ทำหน้าที่เก็บรวบรวมน้ำชะมูลฝอย แล้วสูบขึ้นมาจากสถานที่ฝังกลบเพื่อทำการบำบัดน้ำชะมูลฝอยให้เป็นน้ำดีต่อไป 
         (3) ระบบปิดทับชั้นสุดท้าย ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้น้ำฝนซึมผ่านลงไปในพื้นที่ฝังกลบเพื่อลดโอกาสที่จะเกิดน้ำชะมูลฝอยในสถานที่ฝังกลบ

         ส่วนประกอบต่างๆของสถานที่ฝังกลบมูลฝอย (Qian et al. 2002 อ้างถึงใน ธนิต  เฉลิมยานนท์, 2550)
ชนิดของชั้นกันซึมมีอะไรบ้าง
          ชั้นกันซึมในสถานที่ฝังกลบมูลฝอยจะทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้น้ำชะมูลฝอยที่มีสารปนเปื้อนอยู่ไหลซึมลงไปปนกับแหล่งน้ำผิวดินและแหล่งน้ำใต้ดินด้านล่าง ซึ่งจะก่อให้เกิดอันตรายต่อมนุษย์ โดยชั้นกันซึมสามารถแบ่งตามชนิดของวัสดุที่นำมาก่อสร้างได้ 5 ประเภท (ธนิต  เฉลิมยานนท์, 2550) ดังนี้
          (1) ชั้นกันซึมธรรมชาติ (Natural Liners)
                ชั้นดินธรรมชาติที่เป็นชั้นดินเหนียวที่มีความหนามากพอจะสามารถใช้เป็นชั้นกันซึมธรรมชาติได้ โดยดินเหนียวมีขนาดเม็ดดินที่เล็กมากและมีค่าสัมประสิทธิ์การยอมให้น้ำซึมผ่าน (Hydraulic conductivity) ต่ำกว่า 1x10-7 เซนติมเมตรต่อวินาที (cm/s)
     ข้อดีของชั้นกันซึมธรรมชาติ คือ ไม่ต้องลงทุนก่อสร้าง แต่ดินธรรมชาติส่วนใหญ่จะมีชั้นดินหลายๆ ชนิดปนกันเป็นช่วงๆ บางชนิดเป็นดินเม็ดหยาบหรือเป็นทรายที่มีค่าสัมประสิทธิ์การยอมให้น้ำซึมผ่านได้สูง ซึ่งสารปนเปื้อนจะสามารถเคลื่อนที่ผ่านชั้นดินดังกล่าวและก่อให้เกิดปัญหาต่อน้ำใต้ดินได้
          (2) ชั้นกันซึมดินเหนียวบดอัด (Compacted Clay Liners)
                ดินเหนียวสามารถใช้ในการก่อสร้างชั้นกันซึมได้อย่างดี ถ้ามีการบดอัดที่เหมาะสม เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การยอมให้น้ำซึมผ่านต่ำกว่า 1x10-7 cm/s และสามารถป้องกันการเคลื่อนที่ของสารปนเปื้อนอย่างมีประสิทธิภาพ โดยความหนาที่เหมาะสมของชั้นกันซึมดินเหนียวบดอัดอยู่ระหว่าง 60 -120 เซนติเมตร
     ข้อดีของชั้นกันซึมแบบดินเหนียวบดอัด คือ น้ำชะมูลฝอย จะไหลซึมผ่านได้ช้ามาก, สามารถคงทนอยู่ได้อย่างยาวนาน และมีความสามารถในการหน่วง  เนื่องจากประจุลบในอนุภาคดินเหนียวสามารถหน่วงประจุบวกของสารอนินทรีย์ได้
     ข้อเสียของชั้นกันซึมแบบดินเหนียวบดอัด คือ ต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง ซึ่งเป็นค่าแรงและและค่าเครื่องจักร อาจเกิดรอยแตกถ้าบดอัดไม่ดีหรือเกิดรูรั่วเป็นช่องให้สารปนเปื้อนเคลื่อนที่ผ่านไปได้
          (3) ชั้นกันซึมแบบจีโอเมมเบรน (Geomembrane Liners)
                วัสดุสังเคราะห์ (Synthetic materials) ที่เป็นโพลีเมอร์บางชนิดถูกนำมาใช้ในชั้นกันซึมในที่ฝังกลบมูลฝอย เพราะมีคุณสมบัติทึบน้ำ (Impervious) โพลีเมอร์ที่ใช้ในการทำชั้นกันซึม ได้แก่   High density polyetheylene (HDPE), Polypropylene (PP) และ Polyvinylchloride  (PVC) มีลักษณะเป็นแผ่นบางๆ คล้ายเมมเบรน เรียกว่า “Geomembrane (จีโอเมมเบรน)” โดย HDPE  เป็นวัสดุที่นิยมมากที่สุด เพราะทนทานและทนการเกิดปฏิกริยาเคมีได้ดีมาก
     ข้อดีของการใช้ชั้นกันซึมจีโอเมมเบรน คือ ง่ายในการก่อสร้าง, มีความหนาเพียง 1-2 มิลลิเมตร จึงใช้พื้นที่น้อย  ทำให้พื้นที่ในการฝังกลบมูลฝอยมากขึ้น  และมีความทึบน้ำจึงเหมาะสมในการใช้เป็นชั้นกันซึม
     ข้อเสียของการใช้ชั้นกันซึมจีโอเมมเบรน คือ น้ำไหลซึมผ่านได้ ถ้ามีรูรั่วที่อาจเกิดจากการผลิตจากโรงงานหรือการติดตั้งในสนาม, มีผิวเรียบ จึงลื่นทำให้อาจเกิดปัญหาในการก่อสร้างแนวลาดเอียง (Slope) ด้านข้างของบ่อฝังกลบได้, อาจมีการไหลของน้ำชะมูลฝอยผ่านรอยเชื่อมระหว่างม้วนที่ไม่ดี และไม่สามารถป้องกันการแพร่ (Diffusion) ของสารอินทรีย์ในน้ำชะมูลฝอยได้ เพราะจีโอเมม-เบรนก็เป็นสารพวกไฮโดรคาร์บอนเหมือนกับสารอินทรีย์ในน้ำชะมูลฝอย
          (4) ชั้นกันซึมดินเหนียวจีโอซินธีติก (Geosynthetic Clay Liners, GCLs)
                GCLs เป็นวัสดุที่สร้างขึ้นเฉพาะเพื่อใช้เป็นชั้นกันซึมในสถานที่ฝังกลบมูลฝอยโดยจะประกอบไปด้วย เบนโทไนท์ (Bentonite) ซึ่งเป็นดินเหนียวชนิดพิเศษที่มีค่าสัมประสิทธิ์ การยอมให้น้ำซึมผ่านที่ต่ำมาก (ประมาณ 1x10-8 ถึง 1x10-10 cm/s)
     ข้อดีของ GCL คือ ติดตั้งง่าย, ใช้พื้นที่น้อยทำให้มีพื้นที่ในการฝังกลบมูลฝอยมากขึ้น, คุณสมบัติคงที่เป็นเนื้อเดียวกันเพราะมีการควบคุมการผลิตจากโรงงานและไม่ต้องมีการเชื่อมแค่นำมาซ้อนทับกันก็ใช้ได้เพราะเบนโทไนท์จะเชื่อมประสานกัน
     ข้อเสีย GCL คือ มีราคาแพงและเนื่องจากเบนโทไนท์มีความแข็งแรงน้อยอาจมีปัญหาต่อเสถียรภาพของ Slope
          (5) ชั้นกันซึมแบบผสม (Composite Liners)
                การใช้ชั้นกันซึมแบบผสม คือ ใช้ดินเหนียวบดอัดวางไว้ใต้จีโอเมมเบรน เพื่อให้สามารถป้องกันการเคลื่อนที่แบบการแพร่ที่ผ่านชั้นจีโอเมมเบรนได้  ชั้นกันซึมแบบผสมมีได้ทั้งชั้นกันซึมแบบผสมแบบชั้นเดียว (Single composite liner) และชั้นกันซึมแบบผสมแบบสองชั้น (Double composite liner)
     ข้อดีของชั้นกันซึมแบบผสมแบบสองชั้น คือ มีชั้นกันซึมถึง 2 ชั้น จึงสามารถรวบรวมสารที่อาจจะรั่วมาจากชั้นกันซึมด้านบนได้ 
     ข้อเสีย คือ มีราคาแพง เนื่องจากประกอบด้วยชั้นกันซึมทั้งจีโอเมมเบรนและดินเหนียวบดอัด
ทำไมดินเหนียวสามารถใช้เป็นชั้นกันซึมได้
          ในดินเหนียวจะมีคุณสมบัติบางประการที่มีความเหมาะสมสำหรับการนำมาใช้เป็นชั้นกันซึม ดังนี้
ข้อที่ 1: อนุภาคดินเหนียวจะมีค่าประจุลบของแร่ดินเหนียวโดยธรรมชาติ ทำให้มีความสามารถดูดประจุบวกที่อยู่ในน้ำมาติดอยู่ที่ผิวของอนุภาคดินเหนียวได้ สังเกตเห็นได้ว่าที่ผิวของดินเหนียวจะมีน้ำเคลือบอยู่ด้วย ทำให้ดินเหนียวสามารถดูดติดผิวประจุบวกของสารอนินทรีย์ที่ปนเปื้อนอยู่ในน้ำชะมูลฝอยได้
ข้อที่ 2: ดินเหนียวมีความสามารถในการแลกเปลี่ยนประจุบวก (Cation Exchange Capacity, CEC) ซึ่งในดินเหนียวจะมีค่าไม่เท่ากันตามชนิดของแร่ดินเหนียวที่อยู่ในดิน โดยดินเหนียวที่มี CEC มากกว่าจะสามารถดึงประจุบวกมาเคลือบที่ผิวได้มากกว่า ค่า CEC มีหน่วยเป็น meq/100g (มิลลิอิควิวาเลนท์ของประจุบวกต่อน้ำหนักของดินเหนียว 100 กรัม)
ผลการศึกษาการนำดินเหนียวท้องถิ่นมาใช้เป็นชั้นกันซึมในสถานที่ฝังกลบมูลฝอย โดยการศึกษาของนันทนิตย์ เจริญไธสง (2549)  ได้นำดิน 3 ชนิด มาทดลองใช้เป็นชั้นกันซึมในระดับห้องปฏิบัติการ ได้แก่ ทรายผสมเบนโทไนต์ ดินเหนียวเกาะยอและดินลูกรังคอหงส์ ทำการทดสอบกับโลหะหนัก 5 ชนิด ได้แก่ แคดเมียม ตะกั่ว  สังกะสี  โครเมียมและนิกเกิล  พบว่า ความสามารถในการแลกเปลี่ยนประจุของเบนโทไนต์สูงกว่าดินเหนียวเกาะยอและดินลูกรังคอหงส์ ตามลำดับ  โดยทรายที่ผสมเบนโทไนต์ 3% เพียงพอที่จะให้ค่าสัมประสิทธิ์การยอมให้น้ำซึมผ่านน้อยกว่า 1 x 10-7 cm/s ในขณะที่ค่าสัมประสิทธิ์การยอมให้น้ำซึมผ่านของทรายผสมเบนโทไนต์ที่ 5% ดินลูกรังคอหงส์ และดินเหนียวเกาะยอ มีค่าเท่ากับ 5.15 x 10-9, 3.39 x 10-8 และ 5.67 x 10-8 cm/s ตามลำดับ
          ค่าสัมประสิทธิ์การยอมให้น้ำซึมผ่านของทรายผสมเบนโทไนต์  ดินลูกรังคอหงส์ และดินเหนียวเกาะยอ  จากการทดลอง 500 วัน ยังคงมีค่าคงที่ตลอด  ถ้าความเข้มข้นของสารละลายโครเมียมไม่สูงกว่า 0.001 โมล  สำหรับทรายผสมเบนโทไนต์และดินลูกรังคอหงส์ และไม่เกิน 0.01 โมล สำหรับดินเหนียวเกาะยอ
          ผลการหาความหนาของชั้นกันซึม  พบว่า การใช้ทรายผสมเบนโทไนต์ที่ 5 เปอร์เซ็นต์ และดินลูกรังคอหงส์ สำหรับเป็นชั้นกันซึมหนา 60 เซนติเมตร ไม่สามารถลดการปนเปื้อนของสารปนเปื้อนในน้ำชะมูลฝอยลงน้ำใต้ดินในระยะเวลา 100 ปีได้ แต่สำหรับการใช้ดินเหนียวเกาะยอเพื่อเป็นชั้นกันซึม ที่มีความหนาประมาณ 30 เซนติเมตร จะสามารถลดการปนเปื้อนของสารปนเปื้อนลงสู่สิ่งแวดล้อมในระยะเวลา 100 ปีได้
          เนื่องจากในน้ำชะมูลฝอยที่เป็นมูลฝอยชุมชน จะมีสารอินทรีย์และอนินทรีย์ปนเปื้อนอยู่  ดังนั้นชั้นกันซึมที่เหมาะสม  จะต้องสามารถป้องกันการเคลื่อนที่ของสารอินทรีย์และอนินทรีย์ในน้ำชะมูลฝอยได้  โดยชั้นกันซึมแบบผสมที่ประกอบด้วยชั้นจีโอเมมเบรนและชั้นดินเหนียวบดอัดจะมีคุณสมบัติที่สอดคล้องกับสภาพของงานมากกว่าชั้นกันซึมชนิดอื่น  จึงเป็นที่นิยมในการใช้สร้างสถานที่ฝังกลบมูลฝอยชุมชน (ธนิต  เฉลิมยานนท์, 2550)

เอกสารอ้างอิง
นันทนิตย์  เจริญไธสง. 2549. “ศักยภาพของการใช้ทรายผสมเบนโทไนต์และดินเหนียวสงขลาเพื่อใช้เป็นชั้นกันซึมในสถานที่ฝังกลบมูลฝอย” , วิทยานิพนธ์ วิทยาศาสตรมหาบัณฑิตสาขาวิชาการจัดการสิ่งแวดล้อม คณะการจัดการสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์.
ธนิต  เฉลิมยานนท์. 2550. ธรณีเทคนิคของของเสีย. สงขลา : ภาควิชาวิศวกรรมโยธา มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์.