การบำบัดน้ำเสียตามพระราชดำริด้วย "กังหันน้ำชัยพัฒนา"
พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้มีพระราชดำริ ให้จัดตั้ง "มูลนิธิชัยพัฒนา"เพื่อสนับสนุน การช่วยเหลือประชาชน ในรูปของการดำเนินการพัฒนาในด้านต่างๆ ในกรณีที่การดำเนินงานนั้นๆถูกจำกัดด้วย เงื่อนไขดังที่ได้กล่าวไว้แล้วหรือดำเนินงาน ในลักษณะอื่นใด ที่จะทำให้ประชาชนได้รับประโยชน์อย่างแท้จริง รวดเร็วและไม่ตกอยู่ภายใต้ข้อจำกัดในเรื่องเงื่อนไขของเวลา
กระทรวงมหาดไทย โดยกรุงเทพมหานครได้รับจดทะเบียนจัดตั้งมูลนิธิชัยพัฒนาให้เป็นนิติบุคคล ตามเลขทะเบียนลำดับที่๓๙๗๕ ตั้งแต่วันที่ ๑๔ มิถุนายน ๒๕๓๑ และได้ประกาศในราชกิจจานุเบกษาเล่มที่๑๐๕ ตอนที่ ๑๐๙ วันที่ ๑๒ กรกฎาคม ๒๕๓๑
วัตถุประสงค์
เพื่อสนับสนุนการดำเนินงานตามโครงการอันเนื่องมาจากพระราชดำริ และโครงการพัฒนาอื่น ๆ
เพื่อส่งเสริมการพัฒนาสงเคราะห์และ ช่วยเหลือประชาชนในด้าน เศรษฐกิจ และสังคม ให้มีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้นและให้สามารถช่วย ตัวเองและพึ่งตนเองได้
ดำเนินการใดๆอันเป็นประโยชน์ต่อประชาชนและประเทศชาติเป็น ส่วนรวม ร่วมมือกับส่วนราชการและ องค์กรการกุศล อื่นๆ เพื่อสาธารณ ประโยชน์หรือดำเนินการเพื่อเน้นในการสนับสนุนสาธารณประโยชน์ไม่ดำเนินการเกี่ยวข้องกับการเมือง
จากการที่สภาพแวดล้อมได้เปลี่ยนแปลงเกิดเป็นภาวะมลพิษอันเกิดจากน้ำเน่าเสียที่มี อัตรา และปริมาณสูงขึ้นจนยากแก่การแก้ไขให้บรรเทาเบาบาง และกลับมีแนวโน้มรุนแรงมากยิ่งขึ้นนั้น พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว จึงพระราชทานพระราชดำริให้ประดิษฐ์เครื่องกลเติมอากาศแบบ ประหยัดค่าใช้จ่าย สามารถผลิตขึ้นได้เองในประเทศ โดยทรงมุ่งหวังที่จะช่วยแบ่งเบาภาระของรัฐบาลในการบรรเทาน้ำเน่าเสียอีกทางหนึ่งด้วย โดยทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้มูลนิธิชัยพัฒนาสนับสนุนงบประมาณ เพื่อศึกษาวิจัยสิ่งประดิษฐ์ใหม่นี้ร่วม กับกรมชลประทาน ซึ่งต่อมาเครื่องมือบำบัดน้ำเสียนี้เป็นที่รู้จักกันแพร่หลาย และเรียกกันว่า"กังหันน้ำชัยพัฒนา"
การทดลองวิจัยเพื่อประดิษฐ์เครื่องกลเติมอากาศในขณะนี้มี 9 รูปแบบ คือ
1.เครื่องกลเติมอากาศระบบเป่าอากาศลงไปใต้น้ำและกระจายฟอง Chaipattana Aerator, Model RX-1
เป็นเครื่องกลเติมอากาศ ที่ออกแบบแผงท่อ ให้เติมอากาศให้กับน้ำเสีย ใช้วิธีอัดอากาศ เข้าไปที่ท่อนำอากาศ แล้วแบ่งแยกออกกระจาย ตามท่อกระจายอากาศ ซึ่งเจาะรูเล็กๆ ไว้ เพื่อปล่อยอากาศออกมาเติม ให้กับน้ำเสีย ขณะเดียวกันจะมีแรงดันให้น้ำเสีย เกิดการปั่น ป่วน ส่งผลให้การเติมอากาศดีขึ้น ได้ทำการทดสอบประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจน แล้วได้เท่ากับ 0.45 กิโลกรัมของออกซิเจน ต่อแรงม้าต่อชั่วโมง
ขณะนี้เลิกใช้แล้ว เนื่องจากประสิทธิภาพต่ำ และมีปัญหาการอุดตันของท่อกระจาย ฟองอากาศ
2.เครื่องกลเติมอากาศที่ผิวน้ำแบบหมุนช้า หรือ "กังหันน้ำชัยพัฒนา" Chaipattana Aerator, Model RX-2
เป็นเครื่องกลเติมอากาศ แบบทุ่นลอย มีใบพัด ขับเคลื่อนน้ำหมุนรอบเป็นวงกลม สำหรับขับเคลื่อน น้ำและวิดน้ำขึ้นไป สาดกระจายเป็นฝอย เพื่อให้สัมผัส กับอากาศได้ อย่างทั่วถึงเป็นผลให้ ออกซิเจน ในอากาศ สามารถละลาย ผสมกับน้ำได้เร็วและใน ช่วงที่ น้ำเสียถูกยกขึ้นมากระจายสัมผัส กับอากาศ และตก ลงไปยังผิวน้ำ จะทำให้เกิดฟอง อากาศจมตามลงไป ก่อให้เกิด การถ่ายเท ออกซิเจนอีก ส่วนหนึ่ง ซึ่งกังหัน ชัยพัฒนา นี้จะใช้ประโยชน์ ได้ทั้งการเติมอากาศ การกวนแบบผสม ผสาน และ ทำให้เกิดการ ไหลตามทิศทาง ที่กำหนด กรมชลประทาน ได้ดำเนินการวิจัยและพัฒนากังหัน น้ำชัยพัฒนาเป็น 2 รูปแบบคือ รูปแบบ A และรูปแบบ B ทั้ง 2 รูปแบบมีหลักการทำงาน เหมือนกัน จะต่างกัน อยู่ที่ระบบขับส่งกำลัง และความ มุ่งหมายต่อการนำไป ใช้งาน
3.เครื่องกลเติมอากาศระบบเป่าอากาศหมุนใต้น้ำ หรือ "ชัยพัฒนาซุปเปอร์ฟองแอร์" Chaipattana Aerator, Model RX-3
เป็นเครื่องกลเติมอากาศ แบบทุ่นลอย ใช้วิธีอัดอากาศลงไปใต้น้ำ แล้วแยกกระจาย เป็น 8 ท่อ ตามแนวนอน ท่อกระจายฟองอากาศนี้ จะหมุนเคลื่อนที่ ได้โดยรอบ ทำให้การเติม อากาศเป็นไปอย่างทั่วถึง ...การทดสอบประสิทธิภาพ ในการถ่ายเทออกซิเจน ได้เท่ากับ 0.75 กิโลกรัม ของออกซิเจน ต่อแรงม้าต่อชั่วโมง ได้นำไปทดลองใช้งาน ที่วัดบวรนิเวศวิหาร และ โรงพยาบาลพระมงกุฏ
4.เครื่องกลเติมอากาศแรงดันน้ำ หรือ "ชัยพัฒนาเวนจูรี่" Chaipattana Aerator, Model RX-4
เป็นเครื่องกลเติมอากาศ ที่ใช้ปั๊มแบบจุ่ม (ไดโวร์) เป็นตัวขับเคลื่อนน้ำ ให้ไหลออกไปตาม ท่อจ่ายน้ำ โดยที่ปลายท่อ จะทำเป็นคอคอด เพื่อดูดอากาศ จากข้างบน ผสมกับน้ำที่อัดลง ด้านล่าง
เครื่องนี้ทดสอบประสิทธิภาพ ในการถ่ายเทออกซิเจน ได้เท่ากับ 0.55 กิโลกรัม ของออกซิเจน ต่อแรงม้า ต่อชั่วโมง ได้ติดตั้งใช้อยู่ที่ กรมชลประทาน ปากเกร็ด นนทบุรี
5.เครื่องกลเติมอากาศระบบอัดและดูดอากาศลงใต้น้ำ หรือ "ชัยพัฒนาแอร์เจท' Chaipattana Aerator, Model RX-5
เป็นเครื่องกลเติมอากาศ ที่ใช้ใบพัดหมุนอยู่ใต้น้ำ สำหรับขับเคลื่อนน้ำ ให้เกิดการ ปั่นป่วน และมีความเร็ว สูงสามารถ ดึงอากาศจากด้านบน ลงมาสัมผัส กับน้ำด้านล่าง ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ได้ทรงออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ และพระราชทานรูป แบบทางโทรสาร ให้กรมชลประทาน เมื่อวันที่ 3 พฤษภาคม เป็นเครื่องกลเติมอากาศ Chaipattana Aerator Model RX-5 ซึ่งหมายถึง Royal Experiment แบบที่ 5 ได้มีการติดตั้ง อยู่ที่วัดประยุรวงศาวาสวรวิหาร สถานสงเคราะห์คนชรา บ้านบางแค วัดเทพศิรินทราวาส ฯลฯ
6.เครื่องกลเติมอากาศแบบตีน้ำสัมผัสอากาศ หรือ "เครื่องตีน้ำชัยพัฒนา" Chaipattana Aerator, Model RX-6
เป็นเครื่องกลเติมอากาศ ที่ใช้ใบพัดตีน้ำ ให้กระจายเป็นฝอย เพื่อให้น้ำสัมผัสกับอากาศ ด้านบน ขณะนี้ได้มีการติดตั้ง ไว้อยู่ที่บึงมักกะสัน
7.เครื่องกลเติมอากาศแบบดูดและอัดน้ำลงไปที่ใต้ผิวน้ำ หรือ "ชัยพัฒนาไฮโดรแอร์" Chaipattana Aerator, Model RX-7
เป็นเครื่องกลเติมอากาศ ที่ใช้ปั๊มดูดน้ำจาก ข้างใต้น้ำขึ้นมา สัมผัสอากาศ แล้วขับดันน้ำ ดังกล่าวลงสู่ใต้ผิวน้ำ อีกครั้ง ซึ่งจะทำให้น้ำด้านล่างเกิดการปั่นป่วน
ปัจจุบันกำลังศึกษา ทดลอง และปรับปรุงประสิทธิภาพ ของเครื่อง
8.เครื่องมือจับเกาะจุลินทรีย์ หรือ "ชัยพัฒนาไบโอ" Chaipattana Bio-Filter, Model RX-8
เป็นเครื่องที่ใช้ร่วม ในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย โดยใช้เส้นเชือก เป็นวัสดุตัวกลาง สำหรับให้จุลินทรีย์ ใช้เป็นที่อยู่อาศัย เพื่อการย่อยสลาย ความสกปรกในน้ำเสีย ...ปัจจุบันกำลังศึกษา ทดลอง และปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่อง
9.เครื่องกลเติมอากาศแบบกระจายน้ำสัมผัสอากาศ หรือ "น้ำพุชัยพัฒนา" Chaipattana Aerator, Model RX-9
เป็นเครื่องกลเติมอากาศ ที่ติดตั้งมอเตอร์ไว้ด้านบน แล้วต่อเพลาขับเคลื่อน เพื่อไปหมุน ปั๊มน้ำที่อยู่ใต้น้ำ เมื่อเครื่อง ทำงานปั๊มน้ำจะดูดน้ำ แล้วอัดเข้าท่อ ส่งไปยังหัวกระจายน้ำ ซึ่งมีลักษณะเป็นวงกลม เจาะรูไว้โดยรอบ โดยแรงดันของน้ำที่สูงนี้เอง ที่ทำให้น้ำ สามารถพุ่งออกผ่านรูเจาะ ด้วยความเร็วสูง ขึ้นไปสาดกระจาย สัมผัสกับอากาศ ด้านบนได้ เป็นอย่างดี... ปัจจุบันกำลังศึกษา ทดลอง และปรับปรุงประสิทธิภาพ ของเครื่อง
เครื่องกลเติมอากาศต่างๆนี้ ได้นำมาติดตั้งใช้งานกับระบบบำบัดน้ำเสียตามสถานที่ต่างๆ ตั้งแต่เดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2532 และได้มีการปรับปรุงตลอดเวลา เพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่จะให้มีการบำบัดน้ำเสียอย่างมีประสิทธิภาพ สะดวกในการใช้งาน ประหยัดค่าใช้จ่าย และบำรุงรักษาได้ง่าย ตลอดจนมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน การดำเนินงานในขณะนี้ได้ผลดีเป็นที่น่าพอใจ ทำให้น้ำใสสะอาดขึ้น ลดกลิ่นเหม็นลงได้มากและมีปริมาณออกซิเจนในน้ำเพิ่มขึ้น บรรดาสัตว์น้ำ อาทิเต่า ตะพาบน้ำ และปลา สามารถอยู่อาศัยได้อย่างปลอดภัย ตลอดจนสามารถบำบัดความสกปรกในรูปของมลสารต่าง ๆ ให้ลดต่ำลง ได้ตามเกณฑ์มาตรฐานที่กำหนด ปัจจุบันมีหน่วยงานต่าง ๆ ทั้งภาครัฐและเอกชน ได้ร้องขอให้มูลนิธิชัยพัฒนาเข้าไปช่วยเหลือในการบำบัด น้ำเสียอย่างเร่งด่วนเป็นจำนวนมากเมื่อวันที่ 2 กรกฎาคม พ.ศ. 2536 เครื่องกลเติมอากาศ "กังหันน้ำชัยพัฒนา" ได้รับการพิจารณาและทูลเกล้า ฯ ถวายสิทธิบัตรในพระปรมาภิไธย นับเป็นสิ่งประดิษฐ์เครื่องกลเติมอากาศเครื่องที่ 9 ของโลกที่ได้รับสิทธิบัตร และเป็นครั้งแรกที่ได้มีการรับจดทะเบียนและออกสิทธิบัตรให้แก่พระบรมราชวงศ์ด้วย จึงนับได้ว่าเป็น "สิทธิบัตรในพระปรมาภิไธยของพระมหากษัตริย์พระองค์แรกในประวัติศาสตร์ชาติไทยและเป็นครั้งแรกของโลก" นอกจากนี้ สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติได้ประกาศให้กังหันน้ำชัยพัฒนาได้รับรางวัลที่ 1 ประเภทรางวัลผลงานคิดค้นหรือสิ่งประดิษฐ์ซึ่งเป็นประโยชน์แก่ประเทศชาติ ประจำปี 2536 และทูลเกล้า ฯ ถวายรางวัลนี้แด่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวอีกวาระหนึ่ง
หลักการและวิธีการทำงานของกังหันน้ำชัยพัฒนา
กังหันน้ำชัยพัฒนาเป็นเครื่องกลเติมอากาศแบบทุ่นลอย สามารถปรับตัวขึ้นลงได้ ตามระดับขึ้นลงของผิวน้ำ ในแหล่งน้ำเสีย มีส่วนประกอบสำคัญคือ
1.โครงกังหันน้ำรูป 12 เหลี่ยม
2.ซองบรรจุน้ำติดตั้งโดยรอบ จำนวน 6 ซอง รูซองน้ำพรุนเพื่อให้น้ำไหลกระจายเป็นฝอย
3.ซองน้ำจะถูกขับเคลื่อนให้หมุนโดยรอบด้วยเกียร์มอเตอร์ ซึ่งทำให้การหมุนเคลื่อนที่ของซองน้ำ วิดตักน้ำด้วย ความเร็ว สามารถวิดน้ำลึกลงไปจากใต้ผิวน้ำประมาณ 0.50 เมตร ยกน้ำสาดขึ้นไปกระจายเป็นฝอยเหนือผิวน้ำ ได้สูงถึง 1 เมตร ทำให้มีพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างน้ำกับอากาศมากและส่งผลให้ออกซิเจนสามารถละลายเข้าไปในน้ำ ได้อย่างรวดเร็ว
4.ในขณะที่น้ำเสียถูกยกขึ้นไปสาดกระจายสัมผัสกับอากาศแล้วตกลงไปยังผิวน้ำนั้น จะก่อให้เกิดฟองอากาศ จมตามลงไปใต้ผิวน้ำด้วย ในขณะที่ซองน้ำกำลังเคลื่อนที่ลงสู่ผิวน้ำแล้วกดลงไปใต้ผิวน้ำนั้น จะเกิดการอัดอากาศภายในซองน้ำ ภายใต้ผิวน้ำ จนกระทั่งซองน้ำจมน้ำเต็มที่ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจนได้สูงขึ้น หลังจากนั้นน้ำที่ได้รับการเติมอากาศแล้วจะเกิดการถ่ายเทของน้ำเคลื่อนที่ออกไปด้วยการผลักดันของซองน้ำ รวมทั้งการโยกตัวของทุ่นลอยในขณะทำงานสามารถผลักดันน้ำให้เคลื่อนที่ผสมผสานออกซิเจนเข้ากับน้ำในระดับ ความลึกใต้ผิวน้ำได้เป็นอย่างดีอีกด้วย จึงก่อให้เกิดกระบวนการทั้งการเติมอากาศ การกวนแบบผสมผสาน และการทำให้เกิดการไหลของน้ำเสียไปตามทิศทางที่กำหนดโดยพร้อมกัน เครื่องกลนี้สามารถที่จะบำบัดน้ำเสียที่มีความสกปรก (BOD) 250 มิลลิกรัมต่อลิตร ได้วันละ 600 ลูกบาศก์เมตร ทำให้มีประสิทธิภาพในการลดค่า BOD ได้สูงกว่า 90 เปอร์เซนต์ และสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายน้อยมาก โดยเสียค่าใช้จ่ายเพียงลูกบาศก์เมตรละ 96 สตางค์คิดเป็นจำนวนความสกปรกในหน่วยกิโลกรัม BOD เสียค่าใช้จ่าย 3.84 บาทเท่านั้น
การดำเนินงานของมูลนิธิชัยพัฒนา จะเน้นกิจกรรม เพื่อการพัฒนาที่ไม่ซ้ำซ้อน กับแผนงาน โครงการของรัฐที่มีอยู่แล้วแต่จะพยายาม สนับสนุน ส่งเสริม และ ประสานการดำเนินงานเพื่อให้โครงการต่างๆ เกิดความสมบูรณ์และสามารถดำเนินการได้อย่างรวดเร็วและสอดคล้องกับสถานการณ์โดยเฉพาะ ในกรณีที่โครงการของรัฐ ถูกจำกัดด้วยเงื่อนไข ของกฏระเบียบต่างๆอันเป็นผลทำให้โครงการนั้นๆ ไม่สามารถดำเนินการได้อย่างทันท่วงทีเช่นในกรณีที่อาจต้องจัดซื้อที่ดินจากราษฎรบางส่วน เพื่อดำเนินงานตามโครงการหนึ่งแต่รัฐมีปัญหา ด้านงบประมาณไม่เพียงพอในการจัดซื้อหรือมิได้ตั้งงบประมาณไว้ หรือ ถูกจำกัดด้วยเงื่อนไขของระเบียบต่างๆทำให้ดำเนินการจัดซื้อไม่ได้ หรือต้องตั้งงบประมาณจัดซื้อ ใน ๑-๒ ปีข้างหน้าซึ่งจะทำให้โครงการล่าช้าไป เป็นต้นในกรณีเช่นนี้มูลนิธิชัยพัฒนา จะได้ช่วยเหลือตามความเหมาะสมเพื่อให้โครงการนั้นๆ ดำเนินการได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพสูงสุด
วิธีการดังตัวอย่างข้างต้นอาจนับได้ว่าเป็นวิวัฒนาการใหม่ ของแนวทางการพัฒนาประเทศที่มีมูลนิธิชัยพัฒนา ในฐานะเป็นนิติบุคคลสาธารณประโยชน์ที่จะเข้ามาประสานงานร่วมมือสนับสนุน โครงการพัฒนาของรัฐ อย่างสอดคล้องเป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน เพื่อให้โครงการที่มีปัญหานั้นๆสามารถดำเนินงานไปได้ โดยก่อประโยชน์สูงสุดแก่ประชาชน และประเทศชาติ อย่างเต็มที่
งบประมาณในการดำเนินงาน พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว พระราชทานพระราชทรัพย์ส่วนพระองค์เป็นทุนเริ่มแรก ในการจัดตั้ง มูลนิธิชัยพัฒนาและผู้มีจิตศรัทธาได้ทูลเกล้าฯ ถวายสมทบมูลนิธิชัยพัฒนาเพื่อเป็นกองทุน ในการนำผลประโยชน์มาเป็นค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน โครงการต่างๆ
|