การบำบัดมลพิษทางอากาศในอุตสาหกรรมด้วยไซโคลน (Cyclone Separator) 

     การควบคุมและกำจัดมลพิษทางอากาศชนิดอนุภาคหรือฝุ่นละออง (Particulate Matter: PM) จากกระแสอากาศเสียในกระบวนการอุตสาหกรรม เป็นขั้นตอนสำคัญในการป้องกันผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขอนามัย ไซโคลน (Cyclone Separator) จัดเป็นอุปกรณ์ควบคุมมลพิษอากาศที่อาศัยหลักการทางกลศาสตร์ (Mechanical Collector) โดยใช้กลไกหลักคือแรงหนีศูนย์กลาง หรือแรงเหวี่ยง (Centrifugal Settling) ร่วมกับความเฉื่อย (Inertial Impaction) และแรงโน้มถ่วงของโลก การทำงานเริ่มต้นเมื่อกระแสอากาศเสียไหลเข้าสู่ตัวไซโคลนผ่านท่อทางเข้า (Inlet) ในแนวสัมผัส (Tangential) หรือแนวแกน (Axial) ทำให้เกิดกระแสอากาศหมุนวนภายนอก (Main Vortex) เคลื่อนที่จากบนลงล่าง แรงหนีศูนย์กลางจะเหวี่ยงอนุภาคฝุ่นที่มีความเฉื่อยเข้ากระทบผนังไซโคลนแล้วตกลงสู่ถังพักฝุ่น (Hopper) ด้านล่างด้วยแรงโน้มถ่วง ขณะที่กระแสอากาศสะอาดจะวนกลับเป็นกระแสหมุนวนภายใน (Core Vortex) ไหลขึ้นด้านบนและระบายออกผ่านท่อทางออก (Vortex Finder)

     กระบวนการปรับใช้และสมรรถนะการดักจับของไซโคลนสามารถแบ่งออกเป็นข้อพิจารณาทางวิศวกรรมได้ดังนี้
     1.      การแบ่งประเภทและพารามิเตอร์สมรรถนะ (Classification & Performance Parameters) ไซโคลนแบ่งตามทิศทางการไหลเข้าของอากาศเป็นประเภทไหลเข้าตามแนวสัมผัสและไหลเข้าตามแนวแกน โดยสมรรถนะการดักจับพิจารณาจาก 3 พารามิเตอร์หลัก ได้แก่ ขนาดตัดของอนุภาค (Cut Diameter) ซึ่งเป็นขนาดอนุภาคที่ถูกดักจับได้ร้อยละ 50, ประสิทธิภาพการเก็บกักรวม (Overall Collection Efficiency), และ ค่าความดันสูญเสีย (Pressure Drop)
     2.      ขีดความสามารถและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม (Industrial Application & Multicyclone) ไซโคลนประเภทมาตรฐานเหมาะสำหรับดักจับอนุภาคฝุ่นที่มีขนาดใหญ่กว่า 10 ไมโครเมตรขึ้นไป หากต้องการเพิ่มประสิทธิภาพการดักจับฝุ่นขนาดเล็ก สามารถใช้ไซโคลนประสิทธิภาพสูง (High Efficiency Cyclone) หรือต่อขนานไซโคลนขนาดเล็กหลายชุดเรียกว่า มัลติไซโคลน (Multi-cyclone) ในภาคอุตสาหกรรม นิยมใช้ไซโคลนเป็นอุปกรณ์บำบัดเบื้องต้น (Pre-treatment) เพื่อลดภาระฝุ่นปนเปื้อนก่อนส่งเข้าสู่อุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า เช่น ถุงกรอง (Baghouse) หรือเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิต (ESP) ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานรวม
     3.      ข้อดี ข้อจำกัด และการบำรุงรักษา (Advantages, Limitations & Maintenance) จุดเด่นของไซโคลนคือค่าลงทุนและค่าดำเนินงานต่ำ ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ทำให้ดูแลรักษาง่าย และดักจับฝุ่นในสภาวะแห้งได้ดี อย่างไรก็ตาม ไซโคลนมีประสิทธิภาพต่ำต่ออนุภาคเล็กกว่า 10 ไมโครเมตร และไม่เหมาะกับฝุ่นที่มีลักษณะเหนียวชื้น การเดินระบบจึงต้องควบคุมความเร็วอากาศทางเข้า ป้องกันการรอยรั่วบริเวณถังพักเพื่อไม่ให้เกิดการฟุ้งกระจายกลับ (Re-entrainment) และตรวจสอบการกัดกร่อนสึกหรอของผนังไซโคลนอย่างสม่ำเสมอ 

เอกสารอ้างอิง
     1. สาขาวิชาวิทยาศาสตร์สุขภาพ มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช. (2554). เอกสารการสอนชุดวิชา สุขศาสตร์อุตสาหกรรม: การควบคุม หน่วยที่ 5 อุปกรณ์ควบคุมมลพิษอากาศชนิดอนุภาค. นนทบุรี: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช.
   2. Cooper, C. D., & Alley, F. C. (2011). Air Pollution Control: A Design Approach. 4th ed. Prospect Heights, IL: Waveland Press.
   3. Mycock, J. C., McKenna, J. D., & Theodore, L. (1995). Handbook of Air Pollution Control Engineering and Technology. Boca Raton, FL: CRC Press.
   4. Theodore, L. (2008). Air Pollution Control Equipment Calculations. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons.