เลือกสารเคมีบำบัดน้ำโดยเปรียบเทียบประสิทธิภาพของสารแต่ละชนิดในตัวอย่างน้ำที่เป็นตัวแทนเดียวกัน ใช้ปริมาณที่เหมาะสมกับการใช้งานจริง และทดสอบภายใต้สภาวะการกวนและการตกตะกอนที่สอดคล้องกับกระบวนการบำบัด การทดสอบแบบจาร์เทสต์ที่มีประโยชน์จะช่วยระบุช่วงปริมาณสารที่ใช้งานได้ ยืนยันคุณภาพน้ำหลังการบำบัด และแสดงผลต่อการปฏิบัติงาน เช่น การเปลี่ยนแปลงค่า pH การเกิดตะกอน และความแข็งแรงของฟล็อก จาร์ที่ใสที่สุดไม่ได้หมายความว่าจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดเสมอไป

กำหนดวัตถุประสงค์ของการบำบัดก่อนเตรียมจาร์ กระบวนการทำให้น้ำดื่มใสอาจให้ความสำคัญกับความขุ่นหลังการตกตะกอนและประสิทธิภาพของตัวกรอง ขณะที่กระบวนการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมอาจต้องลดสี ฟอสฟอรัส น้ำมันอิมัลชัน หรือโลหะบางชนิดด้วย วัตถุประสงค์แต่ละข้อจำเป็นต้องใช้การวัดที่เหมาะสม: ความขุ่นมีประโยชน์ต่อการประเมินอนุภาคแขวนลอย แต่ไม่สามารถยืนยันได้ว่ามีการกำจัดสารปนเปื้อนที่ละลายอยู่หรือไม่

เลือกสารทดสอบและกำหนดการเปรียบเทียบที่มีความหมาย

สารตกตะกอนช่วยทำให้สารแขวนลอยหรือสารคอลลอยด์ไม่เสถียร เพื่อให้อนุภาครวมตัวกัน สารที่นิยมใช้ทดสอบ ได้แก่ เกลือที่มีอะลูมิเนียมหรือเหล็กเป็นองค์ประกอบ และสารตกตะกอนอนินทรีย์ที่ผ่านการไฮโดรไลซ์ล่วงหน้า ประสิทธิภาพของสารเหล่านี้แตกต่างกันไปตามค่า pH ความเป็นด่าง อุณหภูมิ และลักษณะของอนุภาค อาจพิจารณาใช้สารตกตะกอนอินทรีย์ได้หากเหมาะสมกับวัตถุประสงค์ของการบำบัดและข้อกำหนดการระบายน้ำทิ้ง โดยทั่วไปจะทดสอบสารช่วยตกตะกอน ซึ่งมักเป็นพอลิเมอร์ หลังจากการตกตะกอน เพื่อช่วยให้เกิดกลุ่มตะกอนขนาดใหญ่ขึ้นและแยกออกได้ง่ายขึ้น ทั้งนี้ ไม่สามารถใช้แทนสารตกตะกอนที่มีประสิทธิภาพได้โดยอัตโนมัติ

เริ่มต้นด้วยผลิตภัณฑ์ที่เหมาะกับกระบวนการแยกและเคมีของน้ำ เปรียบเทียบผลิตภัณฑ์ในช่วงปริมาณที่หลากหลาย แทนการกำหนดปริมาณเดียวขึ้นมาโดยไม่มีหลักเกณฑ์ สูตรผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์มีความเข้มข้นและความหนาแน่นต่างกัน ดังนั้น การใช้ปริมาตรเท่ากันในหน่วยมิลลิลิตรต่อลิตรไม่ได้หมายความว่าจะมีปริมาณสารออกฤทธิ์เท่ากันหรือให้ผลการบำบัดที่เทียบเท่ากัน บันทึกทั้งปริมาณผลิตภัณฑ์ตามสภาพที่จำหน่าย และเมื่อมีข้อมูลส่วนประกอบที่เชื่อถือได้ ให้บันทึกปริมาณโดยคำนวณเทียบกับสารออกฤทธิ์ในฐานเดียวกันด้วย

จาร์เทสต์ใช้ประเมินหน้าที่การบำบัดที่กำหนดไว้ ไม่ใช่สารเคมีทุกชนิดที่ใช้ในระบบน้ำ ตัวอย่างเช่น ไดเมทิลไดซัลไฟด์ CAS#624-92-0 มีความเกี่ยวข้องกับการใช้งาน เช่น การซัลไฟด์ตัวเร่งปฏิกิริยาในโรงกลั่น การใช้งานทางอุตสาหกรรมที่ระบุไว้ไม่ได้ยืนยันว่าเป็นสารตกตะกอนหรือสารช่วยตกตะกอนสำหรับการทำให้น้ำใส ให้นำสารเคมีประเภทนี้ออกจากโครงการคัดกรองเพื่อการทำให้น้ำใส เว้นแต่จะมีวัตถุประสงค์ในการบำบัดที่เฉพาะเจาะจงและมีเอกสารยืนยัน พร้อมการประเมินความปลอดภัยที่เหมาะสม

เก็บตัวอย่างน้ำที่เป็นตัวแทนของปัญหาในการเดินระบบ

ใช้ตัวอย่างสดจากจุดที่จะเติมสารเคมี เก็บน้ำให้เพียงพอสำหรับจาร์ทั้งหมด การทดสอบซ้ำ และการวิเคราะห์ ผสมตัวอย่างรวมให้เข้ากันก่อนแบ่งใส่จาร์ เพื่อไม่ให้ของแข็งที่ตกตะกอนไปกระจุกอยู่เฉพาะในจาร์ชุดแรกหรือชุดสุดท้าย หลีกเลี่ยงการจัดการอย่างรุนแรงที่อาจเปลี่ยนสภาพอิมัลชันหรือทำให้อนุภาคที่เปราะบางแตก หากกระบวนการมีความแปรปรวนอย่างมีนัยสำคัญระหว่างกะ ระหว่างพายุ หรือระหว่างรอบการผลิต ให้ทดสอบสภาวะเหล่านั้นแยกกัน แทนการนำมาหาค่าเฉลี่ยรวมจนได้ตัวอย่างที่ไม่เป็นตัวแทนของสภาวะใดเลย

วัดค่า pH เริ่มต้น อุณหภูมิ ความขุ่น และความเป็นด่างเมื่อเกี่ยวข้อง บันทึกการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการและการเติมสารเคมีที่มีอยู่แล้วตามที่ทราบ ความเป็นด่างมีความสำคัญ เนื่องจากสารตกตะกอนเกลือโลหะบางชนิดจะใช้ความเป็นด่างไป น้ำที่มีความสามารถในการบัฟเฟอร์ต่ำจึงอาจมีค่า pH เปลี่ยนไปสู่ช่วงที่ไม่เหมาะสมเมื่อเพิ่มปริมาณสาร ดังนั้น ตัวอย่างน้ำที่มีค่า pH เริ่มต้นเพียงพอแต่มีความเป็นด่างต่ำ อาจตอบสนองแตกต่างจากน้ำที่มีค่า pH เท่ากันแต่มีความสามารถในการบัฟเฟอร์สูงกว่าอย่างมาก

หากทำได้ ให้ทดสอบโดยเร็ว หากหลีกเลี่ยงการเก็บตัวอย่างไว้ไม่ได้ ให้บันทึกเวลาและสภาวะการเก็บรักษา แล้วประเมินว่าตัวอย่างยังมีลักษณะใกล้เคียงกับน้ำที่เข้าสู่กระบวนการบำบัดหรือไม่ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ กิจกรรมทางชีวภาพ การออกซิเดชัน หรือการตกตะกอนของอนุภาค อาจทำให้ค่าที่เหมาะสมที่สุดเปลี่ยนไป

กำหนดชุดทดสอบปริมาณสารให้สอดคล้องกับกระบวนการ

ใช้ปริมาตรตัวอย่างเท่ากันในจาร์ที่สะอาด และใส่ตัวอย่างควบคุมที่ไม่ผ่านการบำบัดเมื่อมีความจุเพียงพอ สำหรับการคัดกรองเบื้องต้น ให้เลือกช่วงปริมาณที่ครอบคลุมตั้งแต่ปริมาณต่ำ ปริมาณปานกลาง ไปจนถึงปริมาณสูง โดยสอดคล้องกับข้อมูลผลิตภัณฑ์และข้อจำกัดของกระบวนการ การทดสอบชุดที่สองซึ่งใช้ช่วงปริมาณแคบรอบบริเวณที่ให้ผลดีที่สุด จะให้ข้อมูลมากกว่าการสรุปว่ามีปริมาณที่เหมาะสมเพียงค่าเดียวจากการทดสอบที่มีช่วงห่างกันมาก

เตรียมสารเจือจางอย่างสม่ำเสมอโดยใช้น้ำที่ไม่รบกวนการทดสอบ ปฏิบัติตามคำแนะนำเฉพาะของผลิตภัณฑ์เกี่ยวกับการเตรียมและการบ่ม โดยเฉพาะพอลิเมอร์ เนื่องจากความเข้มข้น การทำให้เกิดไฮเดรชัน ความเข้มข้นในการกวน และระยะเวลาการเก็บรักษาอาจเปลี่ยนประสิทธิภาพได้ ใช้อุปกรณ์วัดปริมาตรที่เหมาะสมสำหรับเติมสารปริมาณน้อย และเตรียมสารละลายใช้งานใหม่เมื่อไม่แน่ใจในความคงตัว

สำหรับจาร์ขนาดหนึ่งลิตร ปริมาณสาร 10 mg/L ตามสภาพที่จำหน่าย หมายถึงการเติมผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ 10 mg ลงในจาร์นั้น หากใช้สารละลายใช้งาน ให้คำนวณปริมาตรที่เติมจากความเข้มข้นจริง สารละลายใช้งานความเข้มข้น 1 g/L ต้องใช้ 10 mL เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ 10 mg คำนึงถึงการเจือจางที่ทำไปแล้ว และแยกความแตกต่างระหว่างสารละลายที่คำนวณตามมวลกับการเจือจางที่คำนวณตามปริมาตร สารสูตรของเหลวที่วัดปริมาตรยังต้องใช้ค่าความหนาแน่นเพื่อแปลงปริมาตรเป็นมวลของผลิตภัณฑ์ด้วย

กำหนดเวลาและความเข้มข้นของการกวนเร็ว ช่วงการกวนช้า ระยะเวลาการตกตะกอน จุดเติมสาร และระดับความลึกในการเก็บตัวอย่างให้เหมือนกันตลอดชุดทดสอบ หากทำได้ ให้ใช้การตั้งค่าที่ใกล้เคียงกับลำดับการกวนและการแยกที่โรงงานใช้ ความเร็วของเครื่องกวนในห้องปฏิบัติการไม่สามารถเทียบตรงกับความเข้มข้นของการกวนในระบบเต็มขนาดได้ เพราะรูปทรงภาชนะ ขนาดใบพัด และระดับความลึกของของเหลวล้วนส่งผลต่อพลังงานที่ถ่ายเทสู่น้ำ

ทดสอบค่า pH เป็นตัวแปรแยกต่างหาก

เมื่อประสิทธิภาพเปลี่ยนแปลงอย่างมากตามค่า pH ให้ใช้จาร์อีกชุดเพื่อทดสอบช่วง pH ที่ใช้งานได้จริง โดยเลือกปริมาณสารตกตะกอนบางค่าไว้ บันทึกทั้งค่า pH เริ่มต้นและค่า pH สุดท้าย เพราะค่าเป้าหมายที่กำหนดก่อนเติมสารอาจไม่ใช่ค่า pH ขณะเกิดฟล็อกจริง หากเติมกรดหรือด่าง ให้รวมขั้นตอนการเติมและลำดับการกวนไว้ในวิธีการทดสอบด้วย เนื่องจากความเข้มข้นเฉพาะจุดที่สูงเกินไปและจังหวะเวลาอาจส่งผลต่อผลลัพธ์

ค่าความขุ่นคงเหลือต่ำที่ทำได้เฉพาะเมื่อใช้ค่า pH ซึ่งกระบวนการปลายทางไม่สามารถรองรับได้ ไม่ใช่ผลลัพธ์ที่พร้อมนำไปใช้งาน ควรพิจารณาการกัดกร่อน การบำบัดทางชีวภาพ การกรอง และข้อกำหนดของน้ำทิ้งหรือน้ำผลิตขั้นสุดท้ายในการกำหนดช่วงการเดินระบบที่ยอมรับได้

สังเกตฟล็อก แล้วจึงวัดคุณภาพน้ำ

ระหว่างการกวนเร็ว ให้สังเกตว่าสารเคมีกระจายตัวสม่ำเสมอหรือไม่ ระหว่างการกวนช้า ให้สังเกตระยะเวลาจนเกิดฟล็อกที่มองเห็นได้ ขนาดโดยเปรียบเทียบ และความคงตัว หลังการตกตะกอน ให้ตรวจดูว่ามีชั้นตะกอนที่แยกชัดเจน มีวัสดุลอยอยู่ และมีอนุภาคละเอียดเหลืออยู่เหนือชั้นของแข็งที่ตกตะกอนหรือไม่ ฟล็อกขนาดใหญ่ที่แตกเมื่อกวนเบา ๆ หรือฟุ้งกลับขึ้นมาในระหว่างเก็บตัวอย่าง อาจทำงานได้ไม่ดีเมื่อต้องผ่านปั๊ม ราง หรือเครื่องกรอง

เก็บน้ำใสส่วนบนจากระดับความลึกเดียวกันและเมื่อผ่านเวลาเท่ากันในแต่ละจาร์ โดยไม่รบกวนชั้นตะกอนที่ตกแล้ว วัดความขุ่นด้วยเครื่องมือที่สอบเทียบแล้ว แทนการอาศัยรูปลักษณ์เพียงอย่างเดียว ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการบำบัด ให้วิเคราะห์สี สารอินทรีย์ละลาย ฟอสฟอรัส โลหะ น้ำมัน หรือองค์ประกอบอื่นที่เกี่ยวข้องโดยใช้วิธีที่เหมาะสมกับตัวอย่าง สำหรับการวัดสารละลายและสารทั้งหมด ให้ใช้ขั้นตอนการกรองและการเก็บรักษาตัวอย่างอย่างสม่ำเสมอ มิฉะนั้นจะแยกผลการกำจัดอนุภาคออกจากผลการกำจัดสารละลายได้ไม่ชัดเจน

ข้อสังเกตเหล่านี้ใช้เป็นแนวทางสำหรับการทดลองครั้งถัดไป แต่ไม่ได้ระบุสาเหตุด้วยตัวเอง ตัวอย่างเช่น จาร์ที่ขุ่นอาจเกิดจากการเติมสารน้อยเกินไปหรือมากเกินไป หากไม่มีชุดทดสอบปริมาณสารและการวัดค่า pH หลังการบำบัด การแก้ปัญหาด้วยการเติมสารเคมีเพิ่มเพียงอย่างเดียวอาจทำให้กระบวนการยิ่งห่างจากจุดที่เหมาะสม

เปรียบเทียบชุดการใช้สารตกตะกอนร่วมกับพอลิเมอร์

เมื่อระบุสารตกตะกอนและช่วง pH ที่ใช้งานได้แล้ว ให้ทดสอบปริมาณสารช่วยตกตะกอนในช่วงแคบ ๆ โดยกำหนดสภาวะของสารตกตะกอนให้คงที่ เติมพอลิเมอร์ ณ จุดที่สอดคล้องกับลำดับการทำงานที่โรงงานตั้งใจใช้ ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นหลังจากกระจายสารตกตะกอนในขั้นต้นแล้ว เปรียบเทียบผลกับจาร์ที่ใช้สารตกตะกอนอย่างเดียว หากพอลิเมอร์ช่วยให้ตกตะกอนได้เร็วขึ้นแต่ทำให้ความขุ่นคงเหลือสูงขึ้น ให้พิจารณาว่าถังตกตะกอนและเครื่องกรองจริงสามารถรองรับข้อแลกเปลี่ยนดังกล่าวได้หรือไม่

ชนิดประจุและคุณลักษณะเชิงโมเลกุลของพอลิเมอร์ รวมถึงวิธีเตรียม ล้วนมีผลต่อประสิทธิภาพ การใช้พอลิเมอร์มากเกินไปอาจทำให้เกิดวัสดุเหนียวหรือกระจายตัว รบกวนการแยกในขั้นตอนถัดไป หรือเพิ่มข้อกังวลเกี่ยวกับพอลิเมอร์ตกค้าง การเติมปริมาณน้อยมากในห้องปฏิบัติการยังไวต่อข้อผิดพลาดจากการเจือจางและการใช้ปิเปต ดังนั้น ให้ทำซ้ำผลที่น่าสนใจด้วยสารละลายที่เตรียมใหม่ก่อนสรุปว่าความแตกต่างเล็กน้อยมีนัยสำคัญ

จำกัดขอบเขตการเปรียบเทียบให้ชัดเจน: การเปลี่ยนสารตกตะกอน พอลิเมอร์ ค่า pH และการกวนพร้อมกัน ทำให้ระบุได้ยากว่าการเปลี่ยนแปลงใดเป็นสาเหตุของผลลัพธ์ หลังจากพบชุดการใช้งานที่น่าสนใจแล้ว ให้เปลี่ยนปัจจัยหลักทีละตัว หรือใช้ตารางการทดสอบที่วางแผนไว้ ซึ่งยังคงสามารถแปลความหมายของปฏิสัมพันธ์ระหว่างปัจจัยได้

นำผลจาร์เทสต์มาใช้ตัดสินใจเลือกสภาวะการเดินระบบ

เลือกช่วงปริมาณสารที่เป็นไปตามวัตถุประสงค์การบำบัดอย่างสม่ำเสมอ แทนการเลือกค่าที่ต่ำที่สุดจากจาร์เดียว เปรียบเทียบปริมาณที่ใกล้เคียงกัน ทดสอบสภาวะที่ให้ผลดีที่สุดซ้ำ และรวมตัวอย่างน้ำที่มีสภาวะท้าทายด้วย ค่าคงเหลือที่สูงขึ้นเล็กน้อยในบางจุดอาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่า หากสภาวะนั้นคงที่ได้ในช่วงคุณภาพน้ำดิบที่กว้างกว่า และทำให้เกิดฟล็อกที่เข้ากันได้กับอุปกรณ์แยกที่มีอยู่

พิจารณาผลกระทบอื่นนอกเหนือจากน้ำใสส่วนบน การเพิ่มปริมาณสารตกตะกอนอาจเพิ่มการเกิดตะกอนและเปลี่ยนวิธีจัดการตะกอน ส่วนการปรับค่า pH จะเพิ่มข้อกำหนดในการควบคุมอีกประการหนึ่ง สำหรับสารตกตะกอนเกลือโลหะ ให้ประเมินอะลูมิเนียมหรือเหล็กตกค้างเมื่อเกี่ยวข้องกับข้อกำหนดของน้ำที่ผ่านการบำบัด ปริมาณสารที่ให้ความขุ่นต่ำ แต่มีสารตกค้างที่ยอมรับไม่ได้หรือทำให้จัดการตะกอนได้ยาก ไม่ใช่ตัวเลือกที่ยอมรับได้

บันทึกแหล่งน้ำและเวลาเก็บตัวอย่าง ค่าพื้นฐาน เอกลักษณ์ของผลิตภัณฑ์ วิธีเตรียมสารละลาย ปริมาณสาร ลำดับการกวน ระยะเวลาการตกตะกอน วิธีเก็บตัวอย่าง และผลวิเคราะห์ คงหน่วยให้สม่ำเสมอ โดยแยกปริมาณสารในรูปผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ สารออกฤทธิ์ และปริมาณโลหะเมื่อเกี่ยวข้อง เนื่องจากเป็นปริมาณคนละประเภท บันทึกทั้งข้อสังเกตและสภาวะที่ไม่เลือกใช้ รวมถึงช่วงที่ต้องการ เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบกับการทดสอบเดิมได้เมื่อประสิทธิภาพเปลี่ยนแปลงในภายหลัง

ก่อนนำไปใช้ในระบบเต็มขนาด ให้ยืนยันสภาวะที่เลือกในการทดลองกับโรงงานภายใต้การควบคุม หรือในการทดสอบนำร่องที่เหมาะกับระดับความเสี่ยง จาร์เทสต์ใช้จำลองการตกตะกอนและการตกตะกอนได้ แต่ไม่สามารถจำลองลักษณะทั้งหมดของการไหลต่อเนื่อง การลัดวงจรของไฮดรอลิก พฤติกรรมของชั้นตะกอน หรือการทำงานของตัวกรองได้ ระหว่างการทดลอง ให้ติดตามคุณภาพน้ำที่ผ่านการบำบัด ค่า pH การป้อนสารเคมี และการจัดการของแข็ง แล้วปรับช่วงการเดินระบบตามการตอบสนองของกระบวนการจริง