CEMs : ความสำคัญของระบบวัดมลพิษทางอากาศ

CEMs (Continuous Emission Monitoring System) ระบบตรวจวัดมลพิษทางอากาศจากปล่องแบบอัตโนมัติอย่างต่อเนื่อง

เปิดข้อมูล ปี 2564 คนกรุงเทพฯ ‘สูดฝุ่นพิษ PM2.5’ เท่ากับ ‘การสูบบุหรี่’ 1,261 มวน
ตลอด 2-3 ปีที่ผ่านมา คนกรุงเทพฯ จำนวนไม่น้อยคงคุ้นชินกับภาพควัน ฝุ่น PM2.5 ที่ลอยปกคลุมเหนือน่านฟ้าเมืองไทย จนอาจลืมคิดหรือตั้งคำถามว่า ‘ฝุ่นพิษ’ เหล่านี้ที่เราเผลอสูดลงปอดในทุกๆ วัน กำลังบั่นทอนปัญหาสุขภาพระยะยาวอย่างต่อเนื่อง ซึ่งสะท้อนให้เห็นว่าปัญหาฝุ่นพิษ PM2.5 ในกรุงเทพฯ ยังคงเป็นปัญหาใหญ่ แม้ในปี 2564 จะถูกพูดถึงน้อยลงเนื่องด้วยสถานการณ์การระบาดของโควิด
แต่ถึงอย่างนั้นในปี 2564 กรุงเทพฯ ก็ยังติดอันดับที่ 11 ของโลกจากรายงานคุณภาพอากาศและจัดอันดับเมืองที่มีมลพิษทั่วโลกของเว็บไซต์ IQAir

ปัญหา ‘PM2.5’ และ ‘กรุงเทพฯ’ ปี 2564
Rocket Media Lab เปิดเผยข้อมูลที่อ้างอิงมาจากสถิติบนเว็บไซต์ The World Air Quality Index Project และอ้างอิงค่าระดับคุณภาพอากาศของค่า PM2.5 จากข้อเสนอของกรีนพีซ พบว่าในปีที่ 2564 กรุงเทพฯ มีคุณภาพที่แยกเป็นจำนวนวันได้ ดังนี้
คุณภาพดี (ค่าฝุ่น 0-50 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (มคก./ลบ.ม.)) 90 วัน
คุณภาพปานกลาง (ค่าฝุ่น 51-100 มคก./ลบ.ม.) 202 วัน
มีผลต่อสุขภาพต่อกลุ่มคนที่มีสัมผัสไวต่อมลพิษ (ค่าฝุ่น 101-150 มคก./ลบ.ม.) 61 วัน
มีผลกระทบต่อสุขภาพ (ค่าฝุ่น 151-200 มคก./ลบ.ม.) 12 วัน
นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่อจำแนกเป็น ‘รายเดือน’ ที่กรุงเทพฯ มีสภาพอากาศเลวร้ายเต็มไปด้วยฝุ่นพิษมากที่สุดในปี 2021 ยังคงเป็นเดือน ‘มกราคม’ เช่นเดียวกันกับในปี 2563 โดยวันที่มีค่าฝุ่นเป็นค่ามาตรฐานเฉลี่ย 24 ชั่วโมง สูงสุดแห่งปี คือวันที่ 23 มกราคม 2564 อยู่ในระดับสีแดง สูงถึง 187 มคก./ลบ.ม. ในขณะที่ปี 2020 สูงสุดเพียง 181 มคก./ลบ.ม.
และตลอดทั้งเดือนมกราคม 2564 ไม่มีวันไหนที่อากาศอยู่ในเกณฑ์สีเขียวเลย ส่วนวันที่อากาศอยู่ในเกณฑ์สีเหลือง 11 วัน, วันที่อากาศอยู่ในเกณฑ์สีส้ม 13 วัน และวันที่ค่าอากาศแบบมาตรฐานเฉลี่ย 24 ชั่วโมง ฝุ่น PM2.5 สูงกว่า 150 มคก./ลบ.ม. ในแถบสีแดง 7 วัน
https://thestandard.co/key-messages-bkk-and-pm2-5/

สำหรับการปล่อยมลพิษของโรงงานอุตสาหกรรมนั้น กระทรวงอุตสาหกรรมได้กำหนดให้โรงงานประเภทที่เข้าข่าย ต้องติดตั้งเครื่องมือหรือเครื่องอุปกรณ์พิเศษเพื่อตรวจสอบคุณภาพอากาศจากปล่องแบบอัตโนมัติ โดยค่าต่างๆ ที่ต้องวัดนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของโรงงาน เชื้อเพลิง และมลพิษที่เกิดขึ้นจากโรงงานนั้นๆ โดยแบ่งออกเป็น 13 กลุ่มตามหน่วยผลิตและขนาด และล่าสุดได้มีการยกเลิกประกาศกระทรวงอุตสาหกรรมฉบับเก่า และได้ออก “ประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม เรื่อง กำหนดให้โรงงานต้องติดตั้งเครื่องมือหรือเครื่องอุปกรณ์พิเศษ เพื่อรายงานมลพิษอากาศจากปล่องโรงงาน พ.ศ. ๒๕๖๕”
http://cems.diw.go.th/cemsweb/law.html

เมื่อโรงงานอุตสาหกรรมทำการตรวจวัดคุณภาพอากาศจากปล่องแบบอัตโนมัติแล้ว ค่าการวัดที่ได้จะถูกเชื่อมต่อสัญญานเข้าสู่ระบบเฝ้าระวังและเตือนภัยมลพิษทางไกล (Pollution Online Monitoring System; POMS) ซึ่งในปัจจุบันสามารถเข้าดูข้อมูลมลพิษของโรงงานต่างๆ ทั้งส่วนของมลพิษจากปล่อง และมลพิษทางน้ำ ได้ทั้งผ่าน Website และทาง Mobile Application
https://poms.diw.go.th/

ตารางที่ 1-2 หน่วยวัดของค่าต่างๆ ของเครื่องมือหรือเครื่องอุปกรณ์พิเศษที่ต้องตรวจวัด

ค่าต่างๆ ของเครื่องมือหรือเครื่องอุปกรณ์พิเศษที่ต้องตรวจวัด	หน่วยวัด
1. ความทึบแสง (Opacity)	ร้อยละ (%) และมิลลิกรัมต่อลูกบาศก์เมตร(mg/m)
2. ฝุ่นละออง (Particulate)	มิลลิกรัมต่อลูกบาศก็เมตร (mg/m’)
3. ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (Sulfur Dioxide : SO₂)	ส่วนในล้านส่วน (ppm)
4. ออกไซด์ของไนโตรเจน (Oxides of Nitrogen : NO₂) วัดในรูปในโตรเจนไดออกไซด์	ส่วนในล้านส่วน (ppm)
5. คาร์บอนมอนอกไซด์ (Carbon monoxide : CO)	ส่วนในล้านส่วน (ppm)
6. ก๊าชคาร์บอนมอนนอกไซด์ (Carbon Monoxide: CO)	ร้อยละ โดยปริมาตร (9 by volume)
7. ออกซิเจน (Oxygen : O2)	ส่วนในล้านส่วน (ppm)
8. ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H,S)	ส่วนในล้านส่วน (ppm)
9. ปรอท (Hg)(H,S)	มิลลิกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (mg/m’)
10. ไฮโดรเจนคลอไรด์ (HC)	มิลลิกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (mg/m)
11. อัตราการไหลภายในปล่อง (Flow Rate)	ลูกบาศก็เมตรต่อชั่วโมง (m3/hr)
12. อุณหภูมิภายในปล่อง	องศาเซลเชียส (°C)

ที่มา : ประกาศกระทรวงอุตสาหกรรม เรื่อง กำหนดให้โรงงานต้องติดตั้งเครื่องมือหรือเครื่องอุปกรณ์พิเศษ เพื่อรายงานมลพิษอากาศจากปล่องโรงงาน พ.ศ. 2565 (ใหม่)

การตรวจวัดมลพิษทางอากาศจากปล่องแบบอัตโนมัติอย่างต่อเนื่อง (Continuous Emission Monitoring Systems)
หรือที่นิยมเรียกกันสั้นๆ ว่า CEMS ในปัจจุบันมีอยู่ 2 ประเภทหลักๆ ที่เป็นที่นิยม คือ
1. ระบบดึงก๊าซไปวิเคราะห์ (Extractive System) จะทำการดึงตัวอย่างออกจากปล่องเพื่อทำการวิเคราะห์
2. ระบบวิเคราะห์ที่จุดเก็บตัวอย่าง (In-Situ System) จะทำการวิเคราะห์ตัวอย่างที่ปล่องโดยตรง

ตารางที่ 2-1 เปรียบเทียบระบบ CEMS แบบดึงก๊าซไปวิเคราะห์ (Extractive System) และแบบวิเคราะห์ที่จุดเก็บตัวอย่าง (In-Situ System)

ข้อเปรียบเทียบ	ระบบดึงก๊าชไปวิเคราะห์ (Extractive System)	ระบบวิเคราะห์ที่จุดเก็บตัวอย่าง (In-Situ System)
1. ความเข้มข้น	ความเข้มข้นเป็นจุดๆ ของความเข้มข้นเฉลี่ย	ความเข้มข้นเฉลี่ยแบบเส้นตรงหรือความเข้มข้นเป็นจุดจากความเข้มข้นเฉลี่ย
2. ส่วนวิเคราะห์ที่ใช้ร่วมกันได้ สำหรับหลายปล่อง	สามารถใช้เครื่องวิเคราะห์ร่วมกันได้ มากกว่า 1 ปล่อง (Sharing)	ไม่สามารถใช้เครื่องมือวิเคราะห์ร่วมกันได้
3. ส่วนวิเคราะห์	เครื่องมืออยู่ในห้องที่สามารถควบคุม อุณหภูมิและความชื้น ทำให้เครื่องมือมี อายุการใช้งานนาน	เครื่องมืออยู่ในสภาพบรรยากาศทั่วไปซึ่งอาจจะเกิดการเสียหายได้ง่าย
4. การบำรุงรักษา	มีส่วนประกอบของระบบหลายส่วน ทำให้ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสูง	มีส่วนประกอบของระบบน้อยกว่า ทำให้การบำรุงรักษาได้ง่ายและค่าใช้จ่ายไม่สูง
5. การซ่อมแชม	อุปกรณ์หากเกิดการเสียหาย ส่วนใหญ่ เป็นอุปกรณ์ภายนอก เช่น ปั๊ม วาล์ว ทำให้ซ่อมแชมได้ง่าย	หากเกิดการเสียหายของอุปกรณ์ จะซ่อมแซมค่อนข้างยาก เนื่องจากอุปกรณ์ส่วนใหญ่เป็นอิเล็คโทรนิค และแหล่งกำเนิดแสง และติดตั้งภายในปล่อง
6. การปรับเทียบ(Calibration)	ใช้ก๊าชมาตรฐานแบบแยกถัง	ใช้ก๊าซภายในเซลของเครื่องมือ
7. ข้อจำกัด	ในการวิเคราะห์ก๊าชตัวอย่างจะต้องถูก ปรับสภาพก่อนเข้าเครื่องวิเคราะห์	ในการวิเคราะห์ก๊าชที่มีอุณหภูมิสูงระดับความเข้มข้นฝุ่นละอองสูง และอนุภาคเหนียว อาจมีผลต่อการบำรุงรักษาระบบ
9. การเปลี่ยนสภาพก๊าชตัวอย่าง	อาจจะเกิดได้ขณะดึงตัวอย่าง	ไม่เปลี่ยนสภาพ
10. เวลาในการตอบสนอง	ขึ้นอยู่กับความยาวของท่อส่งตัวอย่าง	ขึ้นอยู่กับความไวในการตอบสนองของส่วนวิเคราะห์ไม่ใช่ส่วนเก็บตัวอย่าง

ที่มา : คู่มือผู้ควบคุมระบบบำบัดมลพิษอากาศ

ระบบดึงก๊าซไปวิเคราะห์ (Extractive System) ระบบนี้เป็นเครื่องมือตรวจวัดประเภทแรกที่ได้รับการพัฒนาขึ้นในสหรัฐอเมริกาและยุโรปเป็นระบบที่ยังได้รับความนิยมสูงสุดจากโรงงานต่างๆ ในระบบนี้ก๊าซจากปล่องจะถูกดึงจากปล่องและส่งไปสู่เครื่องมือวิเคราะห์เพื่อวัดความเข้มข้นของมลพิษ หลักการสำคัญของระบบนี้ คือ สภาพของก๊าซตัวอย่างก่อนถูกส่งเข้าเครื่องวิเคราะห์ เครื่องวิเคราะห์จะทำการวิเคราะห์ได้ถูกต้องแม่นยำเพียงใดขึ้นอยู่กับสภาพของก๊าซตัวอย่างที่ต้องไม่มีฝุ่นละอองรบกวนการวิเคราะห์ ความชื้นในก๊าซจะต้องถูกกำจัดออกและอุณหภูมิของก๊าซจะต้องลดลงให้เหมาะสมกับเครื่องมือวิเคราะห์ ดังนั้น ควรเลือกใช้อุปกรณ์สำหรับการ Sampling ก๊าซตัวอย่างที่มีคุณภาพและมีประสิทธิภาพสูงสุดรวมทั้งควรเลือกใช้เครื่องวัดก๊าซ ฝุ่น และอัตราการไหลที่มีคุณภาพตามมาตรฐานสากลจากผู้ผลิตที่มีความน่าเชื่อถือ โดยส่วนประกอบหลักของระบบ CEMs มีดังนี้

1. Sampling System

1.1 Heated Sampling Probe :

โพรบสำหรับดูดก๊าซออกจากปล่อง จุดสำคัญของอุปกรณ์นี้ คือ ควรเป็นโพรบที่สามารถทำความร้อนได้ 180°C เพื่อป้องกันการควบแน่นของก๊าซตัวอย่าง โดยที่ต้องไม่มีจุด Cold spots เกิดขึ้นบริเวณนี้ และควรต้องมีฟิลเตอร์สำหรับกรองฝุ่นที่มีพื้นที่ในการกรองฝุ่นมากและมีประสิทธิภาพสูง นอกจากนี้ยังควรจะสามารถต่อ air purge ได้สำหรับหน้างานที่มีปริมาณฝุ่นสูง และตัวโพรบทำจากวัสดุที่มีคุณภาพ เหมาะกับสภาวะของปล่องและอุณหภูมิของก๊าซตัวอย่าง เช่น Stainless steel SS316Ti, Hastelloy C4, Ceramic, etc.

Gas sampling probe PSG Basic

1.2 Heated Sampling Line :

ท่อนำก๊าซเข้าสู่ระบบทำความเย็นเพื่อนำก๊าซที่ได้รับการปรับอุณหภูมิแล้วเข้าสู่เครื่องวิเคราะห์ก๊าซต่อไป ท่อนำก๊าซนี้เป็นท่อที่สามารถทำอุณหภูมิได้ถึง 180°C ควรมีผนังหนา มีความทนทานต่อสภาวะอากาศ ในการติดตั้งควรหลีกเลี่ยงการม้วนงอท่อ หลีกเลี่ยงลักษณะท้องช้าง เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการควบแน่นเกิดขึ้นภายในท่อ

Heated sample line PSG extruded

1.3 Sampling Gas Cooler :

ระบบทำความเย็นเพื่อดึงน้ำออกจากก๊าซตัวอย่างอย่างรวดเร็วและนำก๊าซตัวอย่างส่งเข้าเครื่องวิเคราะห์ก๊าซเพื่อให้ได้ค่าการวัดที่ถูกต้องแม่นยำ ระบบนี้ควรมีการทำความเย็นที่สม่ำเสมอ สามารถใช้งานได้ต่อเนื่อง ใช้ Heat Exchanger ที่มีประสิทธิภาพสูงและทนต่อการกัดกร่อนของก๊าซตัวอย่าง
โดยในปัจจุบันได้มีเทคโนโลยีที่ใช้การทำความเย็น 2 รอบ (2-Stage Gas Cooler) เพื่อช่วยให้มั่นใจได้ว่าก๊าซที่ผ่านจาก Cooler นี้จะมีความแห้งเพียงพอ และไม่มีไอน้ำที่จะทำให้ Gas Analyzer เสียหายได้

Sample gas conditioning systems MAK 10-2

1.4 อุปกรณ์อื่นๆ :

ควรต้องเลือกใช้อุปกรณ์ประกอบอื่นๆ เช่น Pre-separator, Gas sample pump, Particle Filter, Adsorption Filter, Condensate detector, Flow meter, etc. ที่มีคุณภาพเนื่องจากระบบ CEMs เป็นระบบที่ต้องทำงานต่อเนื่อง 24 ชั่วโมง ดังนั้นชิ้นส่วนที่เลือกใช้จึงต้องเลือกให้มีคุณภาพดีและมีประสิทธิภาพสูง ดูแลรักษาง่าย เพื่อช่วยลดปัญหาในการใช้งาน และให้ได้ค่าการวัดที่ถูกต้องแม่นยำ

2. Gas Analyzer

2.1 NDIR Gas Analyzer

ผลิตภัณฑ์ Siemens ประเทศเยอรมนี รุ่น ULTRAMAT 23
เครื่องวิเคราะห์ก๊าซคุณภาพสูงสำหรับระบบ CEMs แบบ Extractive ด้วยหลักการที่ได้รับมาตรฐานสากลทั้ง UV และ NDIR ที่มีความถูกต้องแม่นยำสูงและมีความทนทาน เลือกวัดก๊าซได้สูงสุดถึง 4 ชนิด ได้แก่ CO, NO, SO2, O2 หรือเลือกวัดก๊าซอื่นๆ เช่น CO2, CH4, H2S ได้ มีช่วงการวัดให้เลือกตั้งแต่ต่ำถึงสูงเพื่อให้เหมาะกับการใช้งาน สามารถเลือกติดตั้งเซนเซอร์ออกซิเจนที่เป็นหลักการ Paramagnetic ซึ่งเหมาะกับการวัดออกซิเจนในปล่องระบาย

2.2 Laser Diode Gas Analyzer รุ่น LDS 6

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซสำหรับการติดตั้งกับปล่องระบาย ด้วยหลักการที่ Laser Diode ที่สามารถเลือกวัดก๊าซได้สูงสุด 2 ชนิด ได้แก่ O2, NH3, HF, H2O, CO2, CO หรือ HCl มีช่วงการวัดให้เลือกตั้งแต่ต่ำถึงสูงเพื่อให้เหมาะกับการใช้งาน มีความทนทานสูง ติดตั้งและดูแลรักษาง่าย

3. Dust Analyzer

3.1 Opacity Dust Analyzer

ผลิตภัณฑ์ ENVEA ประเทศอังกฤษ รุ่น PCME STACK 710
เซนเซอร์ใช้หลักการ Opacity ที่เป็นไปตามข้อกำหนดของ US EPA 40CFR60 Sections 13, 17 และ App. B PS-1 สามารถวัดค่า Opacity และแสดงค่าฝุ่นในปล่องได้แบบต่อเนื่อง ค่าที่ได้ถูกต้องแม่นยำเนื่องจากมีการตรวจเช็ค zero และ span แบบอัตโนมัติ เซนเซอร์มีความเสถียร ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ทำให้การดูแลรักษาน้อยและทำได้ง่าย และไม่มีชิ้นส่วนที่ต้องเปลี่ยน

3.2 Wet Stack Dust Analyzer

Wet Stack Dust Analyzer รุ่น PCME QAL 182 WS เป็นระบบตรวจวัดปริมาณฝุ่นละอองจากปล่องระบายที่ใช้ระบบการกำจัดฝุ่นแบบ Wet Scrubber ที่มีก๊าซไอเสียต่ำกว่าจุดน้ำค้าง เซนเซอร์ใช้หลักการ ProScatter™ ซึ่งได้รับการรับรองโดย TUV และ MCERTS ตามมาตรฐาน QAL1 จึงเหมาะสำหรับการตรวจสอบการปล่อยมลพิษจากปล่องระบายที่ใช้ระบบการกำจัดฝุ่นแบบWet Scrubber

4. Flue Gas Velocity

4.1 Flue Gas Velocity

ผลิตภัณฑ์ ENVEA ประเทศอังกฤษ รุ่น PCME STACKFLOW 200
สามารถตรวจวัดทั้งความเร็ว อุณหภูมิ ความดันของก๊าซจากปล่องระบายได้แบบต่อเนื่อง เพื่อคำนวณอัตราการไหลเชิงปริมาตร และการปลดปล่อยมลพิษให้เป็นไปตามมาตรฐานอ้างอิง มีระบบ Self-check แบบ Manual ในตัว และสอดคล้องกับ European monitoring standards EN 16911-2 และ EN 15267-3 สำหรับ QAL1 และ US EPA PS-6 สามารถต่อเชื่อมและแสดงค่าผ่าน ProController ร่วมกับค่าฝุ่นในปล่องระบายได้

5. ระบบ POMS

ระบบ POMS (Pollution Online Monitoring System) ระบบเฝ้าระวังและเตือนภัยมลพิษระยะไกล เป็นระบบใหม่ที่มาใช้แทนระบบ CEMS/OPMS เดิม เพื่อให้ทางโรงงานแต่ละแห่งต่อเชื่อมข้อมูลเข้าระบบ POMS สำหรับดูข้อมูลผลการตรวจวัดจากแหล่งข้อมูลต่างๆ เช่น CEMs, COD/BOD โดยที่ระบบนี้สามารถใช้งานได้ทั้ง Website และ Mobile Application

ระบบ CEMS ที่เลือกใช้อุปกรณ์คุณภาพสูง และมีการออกแบบระบบที่ดี จะช่วยให้ผู้ใช้งานไม่เจอกับปัญหาในการใช้งาน ได้ค่าการวัดที่เชื่อถือได้ ทั้งยังช่วยประหยัดค่าซ่อมบำรุงและดูแลรักษา ปัจจุบันระบบ CEMS ยังมีความทันสมัย สามารถออกแบบเป็น Industrial IoT ซึ่งจะช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถเข้าถึงข้อมูลได้ทุกที่ ทุกเวลา ผ่านทางคอมพิวเตอร์ มือถือ ฯลฯ สามารถวิเคราะห์ได้ง่ายเมื่อพบปัญหาในระบบ ช่วยประหยัดค่าใช้จ่าย ค่าพนักงาน และค่าดูแลรักษาได้

ทางบริษัท เอ็นเทคฯ ให้บริการติดตั้งและดูแลรักษาระบบ CEMs แบบครบวงจร โดยการเลือกใช้อุปกรณ์ที่มีคุณภาพสูงจากประเทศเยอรมนีและ UK รวมถึงการออกแบบอย่างเหมาะสม เพื่อให้ผู้ใช้งานได้ใช้งานระบบ CEMs ที่ให้ค่าการวัดที่ถูกต้องแม่นยำ ทนทาน ดูแลรักษาง่าย และสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด รวมถึงยังให้บริการเข้าไปตรวจสอบ วิเคราะห์ เพื่อปรับปรุงหรืออับเกรดระบบ CEMs เดิมของลูกค้า เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วย