กังหันน้ำชัยพัฒนา

[นศท.กิตติพงศ์]

“กังหันน้ำชัยพัฒนา” ปั่นน้ำเสียเติมออกซิเจน
“กังหันน้ำชัยพัฒนา” คือเครื่องกลเติมอากาศที่เป็นกังหันน้ำแบบทุ่นลอยซึ่งใช้ในการบำบัดน้ำเสีย โดยใช้กังหันวิดน้ำไปบนผิวน้ำแล้วปล่อยให้ตกลงผิวน้ำตามเดิม และน้ำจะถูกสาดกระจายสัมผัสอากาศทำให้ออกซิเจนละลายในน้ำ น้ำเสียจึงมีคุณภาพดีขึ้น สามารถนำไปใช้บำบัดน้ำเสียทั้งจากแหล่งชุมชน อุตสาหกรรมและการเกษตร




ทั้งนี้แนวทางของการพัฒนามาจากสภาพเน่าเสียของแหล่งน้ำต่างๆ ที่ทวีความรุนแรงขึ้น พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวจึงทรงมีพระราชดำริว่าจำเป็นต้องบำบัดน้ำเสียด้วยเครื่องกลเติมอากาศ จึงทรงโปรดเกล้าฯ ให้มูลนิธิชัยพัฒนาสนับสนุนงบฯ ศึกษาและวิจัยร่วมกับกรมชลประทานผลิตเครื่องต้นแบบขึ้นในปี ๒๕๓๒ จากนั้นก็มีการพัฒนามาอีกหลายรุ่น และในปี ๒๕๓๖ กังหันน้ำชัยพัฒนาก็ได้รับการพิจารณาและทูลเกล้าฯ ถวายสิทธิบัตรในพระปรมาภิไธย กังหันบำบัดน้ำเสีย “สิทธิบัตรในพระปรมาภิไธย” เพื่อพัฒนาแหล่งน้ำแก่ปวงชน ด้วยการหมุนปั่นเพื่อเติมอากาศให้น้ำเสียกลายเป็นน้ำดี สามารถประยุกต์ใช้บำบัดน้ำเสียจากการอุปโภคของประชาชน น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม รวมทั้งเพิ่มออกซิเจนให้กับบ่อเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำทางการเกษตร
ทั้งนี้ การเพิ่มออกซิเจนให้กับน้ำจะช่วยให้จุลินทรีย์ย่อยสลายสิ่งสกปรกในน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นกระบวนการทางชีวภาพที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสียที่ได้รับความนิยมอย่างมาก เพราะเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและใช้ค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสียน้อย และแหล่งน้ำเสียที่กระจายไปตามแหล่งต่างๆ จึงทำให้ยากแก่การรวบรวมน้ำเสียเพื่อนำไปบำบัดในโรงบำบัดน้ำเสีย และต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง
ตามทฤษฎีเครื่องกลเติมอากาศ นับว่าการเติมอากาศหรือออกซิเจนเป็นหัวใจของระบบบำบัดน้ำเสีย เพราะถ้ามีออกซิเจนอยู่มากจุลินทรีย์ก็สามารถบำบัดน้ำได้ดีและบำบัดน้ำเสียได้มากขึ้น แต่ที่ความดันบรรยากาศซึ่งเป็นความดันที่ค่อนข้างต่ำสำหรับออกซิเจนในการละลายน้ำ จึงต้องมีการเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างอากาศกับน้ำให้ได้มากที่สุด
“กังหัน น้ำชัยพัฒนา” คือสิ่งประดิษฐ์ซึ่งเกิดจากพระปรีชาสามารถและพระราชดำริของพระบาทสมเด็จพระ เจ้าอยู่หัว เพื่อการแก้มลพิษทางน้ำซึ่งทวีความรุนแรงมากขึ้นในหลายพื้นที่ ซึ่งสร้างเครื่องต้นแบบได้ครั้งแรกในปี ๒๕๓๒ การประยุกต์ใช้งานสามารถใช้ประโยชน์เพื่อเติมอากาศให้กับน้ำหรือใช้เพื่อขับ เคลื่อนน้ำได้ โดยการใช้งานทั้งในรูปแบบที่ติดตั้งอยู่กับที่และใช้ในรูปแบบเคลื่อนที่ เพื่อเติมอากาศให้กับแหล่งน้ำขนาดใหญ่ หรือตามคลองส่งน้ำที่มีความยาวมาก ซึ่งดัดแปลงได้ด้วยการใช้พลังงานจากเครื่องยนต์ของกังหัน
กังหัน น้ำชัยพัฒนา ได้รับสิทธิบัตรจากกรมทรัพย์สินทางปัญญา เมื่อวันที่ 2 ก.พ.2536 หลังจากเลขาธิการมูลนิธิชัยพัฒนาซึ่งเป็นหน่วยงานหลักที่สนองพระราชดำริใน การพัฒนากังหันน้ำได้รับพระราชทานพระบรมราชานุญาตให้ยื่นขอรับสิทธิบัตร เมื่อวันที่ 2 มิ.ย.2535 จึงนับว่าเป็นสิทธิบัตรในพระปรมาภิไธยของพระมหากษัตริย์พระองค์แรกของไทย และครั้งแรกของโลก และถือว่าวันที่ 2 ก.พ.ของทุกปีเป็น “วันนักประดิษฐ์” นับแต่นั้นเป็นต้นมา
นอกจากนี้ “กังหันชัยพัฒนา” ยังได้รับรางวัลเหรียญทองจาก The Belgian Chamber of Inventor องค์กรทางด้านนวัตกรรมที่เก่าแก่ของเบลเยียม ภายในงาน “Brussels Eureka 2000” ซึ่งเป็นงานแสดงสิ่งประดิษฐ์ใหม่ของโลกวิทยาศาสตร์ ณ กรุงบรัสเซลส์ ประเทศเบลเยียม

        หลักการและวิธีการทำงานของกังหันน้ำชัยพัฒนา
          กังหันน้ำชัยพัฒนาเป็นเครื่องกลเติมอากาศแบบทุ่นลอย สามารถปรับตัวขึ้นลงได้ ตามระดับขึ้นลงของผิวน้ำ ในแหล่งน้ำเสีย มีส่วนประกอบสำคัญคือ
๑.    โครงกังหันน้ำรูป ๑๒ เหลี่ยม
๒.    ซองบรรจุน้ำติดตั้งโดยรอบ จำนวน ๖ ซอง รูซองน้ำพรุนเพื่อให้น้ำไหลกระจายเป็นฝอย
๓.    ซองน้ำจะถูกขับเคลื่อนให้หมุนโดยรอบด้วยเกียร์มอเตอร์ ซึ่งทำให้การหมุนเคลื่อนที่ของซองน้ำ วิดตักน้ำด้วย ความเร็ว สามารถวิดน้ำลึกลงไปจากใต้ผิวน้ำประมาณ ๐.๕๐ เมตร ยกน้ำสาดขึ้นไปกระจายเป็นฝอยเหนือผิวน้ำ ได้สูงถึง ๑ เมตร ทำให้มีพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างน้ำกับอากาศมากและส่งผลให้ออกซิเจนสามารถละลายเข้าไปในน้ำได้อย่างรวดเร็ว
๔.    ในขณะที่น้ำเสียถูกยกขึ้นไปสาดกระจายสัมผัสกับอากาศแล้วตกลงไปยังผิวน้ำนั้น จะก่อให้เกิดฟองอากาศ จมตามลงไปใต้ผิวน้ำด้วย ในขณะที่ซองน้ำกำลังเคลื่อนที่ลงสู่ผิวน้ำแล้วกดลงไปใต้ผิวน้ำนั้น จะเกิดการอัดอากาศภายในซองน้ำ ภายใต้ผิวน้ำ จนกระทั่งซองน้ำจมน้ำเต็มที่ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจนได้สูงขึ้น หลังจากนั้นน้ำที่ได้รับการเติมอากาศแล้วจะเกิดการถ่ายเทของน้ำเคลื่อนที่ออกไปด้วยการผลักดันของซองน้ำ