27 เพียงพิทัย

"กังหันน้ำชัยพัฒนา"

มีชื่อทางวิศวกรรมสิ่งแวดล้อมว่า " เครื่องกลเติมอากาศที่ผิวน้ำหมุนช้าแบบทุ่นลอย ( Low speed surface Aerator )" และมีชื่อในการจดสิทธิบัตรในพระปรมาภิไธยพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช ใช้ภาษาอังกฤษว่า " Chaipattana Low Speed Surface Aerator, Model RX-2) " โดยทั่วไปเรามักเรียกว่า "กังหันน้ำชัยพัฒนา" อันเป็นชื่อที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวพระราชานไว้เมื่อวันที่ 3 พฤษภาคม 2531

ความเป็นมา
          ปัญหาเรื่องน้ำเสียมีประวัติความเป็นมาควบคู่ไปกับความเจริญเติบโตของชุมชน กล่าวคือ เมื่อครั้งประชากรยังน้อยและกระจัดกระจายก็ไม่เป็นปัญหาอะไรมากนัก ต่อมาเมื่อชุมชนเจริญเติบโตประชากรเพิ่มมากขึ้น ปัญหาเรื่องน้ำเสียก็ติดตามมาเป็นเงาตามตัว ทั้งนี้ เพราะว่าน้ำเสียเป็นผลิตผลอย่างหนึ่งในการดำเนินชีวิตประจำวันของคน และนับวันน้ำเสียจะมีปริมาณมากขึ้นเป็นทวีคูณ และมีสารใหม่ๆ แปลกๆ ของผลิตภัณฑ์สมัยใหม่เจือปนอยู่ด้วย ซึ่งจะทำให้น้ำเสียเป็นปัญหายุ่งยากมากขึ้นตามลำดับในอนาคต
          น้ำเสียนอกจากจะโสโครกมีกลิ่นเหม็นสีดำคล้ำ และอาจมีสารเคมีที่มีพิษเจือปนอยู่ด้วย เมื่อน้ำเสียไหลลงสู่แหล่งน้ำ เช่น แม่น้ำ ลำคลอง หนองบึง ก็จะแปรสภาพแหล่งน้ำสะอาดตามธรรมชาติให้กลายเป็นน้ำเสียไป ทำให้ไม่อาจใช้น้ำจากแหล่งน้ำแหล่งนั้นได้อีกต่อไป อีกทั้งยังส่งกลิ่นเหม็นตลบไปทั่วบริเวณ ทำให้อากาศหายใจไม่บริสุทธิ์เป็นอันตรายต่อสุขภาพอนามัยและความเป็นอยู่ของประชาชนอย่างร้ายแรง สัตว์น้ำทั้งหลายที่อาศัยอยู่ในแหล่งน้ำหากไม่ตายก็ต้องต้องอพยพหนีไปอยู่ที่อื่น ส่วนที่ทนอาศัยอยู่ต่อไปได้ย่อมจะมีรสชาติของเนื้อผิดแผกไป ความเสียหายที่เกิดขึ้นไม่เพียงแต่ในด้านอนามัยของประชาชนเท่านั้น หากยังกระทบกระเทือนถึงเศรษฐกิจของประเทศด้วย เพราะเหตุว่ากิจการที่ต้องใช้น้ำเป็นวัตถุดิบ เช่น การประปา และการอุตสาหกรรม ไม่อาจจะใช้น้ำจากแหล่งน้ำธรรมชาติเหล่านี้ได้ เป็นเหตุให้ต้นทุนการผลิตสูง
          ประเทศไทย โดยเฉพาะอย่างยิ่งแหล่งชุมชนแออัดและที่ตั้งบ้านเรือนอยู่ริมแหล่งน้ำกำลังประสบปัญหาภาวะน้ำเน่าเสียเช่นนี้ ซึ่งยิ่งนับวันจะมีความรุนแรงเป็นทวีคูณ และส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมต่อส่วนรวมและเป็นภาระอันยิ่งใหญ่ในปัจจุบัน
          พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ทรงห่วงใยต่อสุขภาพของประชาชนที่อาศัยอยู่ในแหล่งชุมชน ได้เสด็จพระราชดำเนินทอดพระเนตรสภาพน้ำเสียในพื้นที่หลายๆ แห่ง หลายครั้ง ทั้งในกรุงเทพฯ ปริมณฑลและต่างจังหวัด พร้อมทั้งได้พระราชทานพระราชดำริเรื่องการแก้ไขน้ำเน่าเสีย เริ่มด้วยการแก้ไขน้ำเสียรูปแบบง่าย ในช่วงแรกระหว่าง พ.ส. 2527 ถึง พ.ศ.2530 โดยการใช้น้ำที่มีคุณภาพดีช่วยบรรเทาน้ำเสียบ้าง ใช้วิธีกรองน้ำด้วยผักตบชวาบ้าง ซึ่งก็จะได้ผลเพียงระดับหนึ่งเท่านั้น ต่อมาตั้งแต่ พ.ส.2531 เป็นต้นมา สภาพความเน่าเสียของน้ำที่บริเวณต่างๆ มีความรุนแรงยิ่งขึ้น การแก้ไขน้ำเสียรูปแบบดังกล่าวข้างต้นไม่ได้ผลเท่าที่ควร จำเป็นต้องนำเครื่องกลเติมอากาศเข้าช่วยบำบัดน้ำเสียอีกทางหนึ่งด้วย จึงพระราชทานแนวพระราชดำริให้ประดิษฐ์เครื่องกลเติมอากาศแบบไทยทำ ไทยใช้ขึ้นมา เมื่อวันที่ 24 ธันวาคม 2531 โดยมีวัตถุประสงค์ที่จะช่วยเหลือรัฐบาลเพื่อบรรเทาน้ำเน่าเสียแบบใช้ค่าใช้จ่ายน้อย ไปตามที่ต่างๆ

คุณสมบัติ
           "กังหันน้ำชัยพัฒนา" มีคุณสมบัติในการเติมออกซิเจนหรืออากาศลงไปในน้ำ สามารถนำไปใช้ในการปรับปรุงคุณภาพน้ำได้อย่างอเนกประสงค์ ติดตั้งง่าย เคลื่อนย้ายง่าย เหมาะสำหรับใช้ในแหล่งน้ำสาธารณะและแหล่งน้ำธรรมชาติ ได้แก่ สระน้ำ หนองน้ำ คลอง บึง ลำห้วย ฯลฯ

ส่วนประกอบ
          ในแผนภูมิกังหันชัยพัฒนา (1) แสดงส่วนประกอบของเครื่องกลเติมอากาศแบบทุ่นลอย สามารถปรับตัวขึ้นลงตามผิวน้ำ ส่วนส่วนประกอบที่สำคัญ ได้แก่ โครงกังหันน้ำรูป 12 เหลี่ยม มีซองตักวิดน้ำติดตั้งโดยรอบจำนวน 6 ซอง เจาะรูที่ซองตักวิดน้ำเป็นรูพรุนเพื่อให้น้ำไหลกระจายเป็นฝอย ซองน้ำนี้จะถูกขับเคลื่อนให้หมุนโดยรอบด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า อุปกรณ์ทั้งหมดประกอบยึดแน่นอยู่บนโครงเหล็กยึดทุ่นลอย และบริเวณใต้ทุ่นลอยจะติดตั้งแผ่นไฮโดรฟอยล์ จำนวน 2 แผ่น เพื่อช่วยลดการโยกตัว และช่วยขับเคลื่อนน้ำ
หลักการทำงาน

หลักการทำงาน
          ในแผนภูมิกังหันชัยพัฒนา (2) แสดงให้เห็นถึงการทำงานเมื่อมอเตอร์ไฟฟ้าหมุนด้วยความเร็ว 1,450 รอบ/นาที ย่องจะส่งกำลังขับผ่านระบบเฟืองเกียร์ทดรอบหรือระบบเฟืองจานโซ่ไปยังซองตักวิดน้ำให้หมุนเคลื่อนตัวโดยรอบด้วยความเร็วที่ช้าลงเหลือ 5 รอบ/นาที สามารถวิดตักน้ำลึกลงไปจากใต้ผิวน้ำ 0.50 เมตร ยกขึ้นไปสาดกระจายเป็นฝอยเหนือผิวน้ำด้วยความสูง 1.0 เมตร ทำให้มีพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างน้ำกับอากาศกว้างขวางมากขึ้น เป็นผลทำให้ออกซิเจนในอากาศละลายเข้าไปในน้ำได้อย่างรวดเร็ว และในขณะที่น้ำเสียถูกยกขึ้นไปสาดกระจายสัมผัสกับอากาศแล้วตกลงไปยังผิวน้ำจนสิ้นสุดของการสาดน้ำดังแสดงในแผนภูมิกังหันน้ำชัยพัฒนา (3) นั้น จะก่อให้เกิดฟองอากาศจมตามลงไปใต้ผิวน้ำด้วย อีกทั้งในขณะที่ซองตักวิดน้ำกำลังเคลื่อนที่ลงสู่ผิวน้ำแล้วกดลงไปใต้ผิวน้ำนั้น จะเกิดการอัดอากาศภายในซองน้ำน้ำภายใต้ผิวน้ำจนกระทั่งซองน้ำจมน้ำเต็มที่ ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจนได้สูงขึ้นตามไปด้วย
          หลังจากนั้นน้ำที่ได้รับการเติมอากาศแล้ว จะเกิดการถ่ายเทของน้ำเคลื่อนที่ออกไปด้วยการผลักดันของซองน้ำ ด้วยความเร็วของการไหล 0.20 เมตร/วินาที จึงสามารถผลักดันน้ำออกไปจากเครื่องมีระยะทางประมาณ 10.0 เมตร และผลพลอยได้อีกประการหนึ่ง ได้แก่ การโยกตัวของทุ่นลอยในขณะทำงาน จะส่งผลให้แผ่นไฮโดรฟอยล์ที่ติดตั้งไว้ในส่วนใต้น้ำ สามารถผลักดันน้ำให้เคลื่อนที่ผสมผสานออกซิเจนเข้ากับน้ำในระดับความลึกใต้ผิวน้ำเป็นอย่างดีอีกด้วย จึงก่อให้เกิดกระบวนการทั้งการเติมอากาศ การกวนแบบผสมผสาน และทำให้เกิดการไหลของน้ำเสียไปตามทิศทางที่กำหนดโดยพร้อมกัน

 ทฤษฎีเครื่องกลเติมอากาศ
          การเติมออกซิเจน (oxygenation) หรือการเติมอากาศ หรือการเติมอากาศ (Aeration) เป็นหัวใจของการทำงานของระบบบำบัดน้ำเสีย เพราะหากระบบบำบัดน้ำเสียขาดออกซิเจน จุลินทรีย์ทั้งหลายก็ไม่สามารถทำงานได้ ถ้ามีปริมาณออกซิเจนละลายน้ำอยู่สูง ระบบก็สามารถบำบัดน้ำได้ดีหรือสามารถรับน้ำเสียได้มากขึ้น แต่เนื่องจากค่าการละลายน้ำของออกซิเจนที่ความดันบรรยากาศมีค่าต่ำย่อมจะทำให้มีแรงขับ (Driving Force) ต่ำตามไปด้วย
          ดังนั้น การเพิ่มอัตราการละลายน้ำของออกซิเจนที่ความดันบรรยากาศ จึงได้แก่การเพิ่มผิวสัมผัส (Interfacia Area) ระหว่างอากาศกับน้ำให้มีค่ามากที่สุด
  
    สภาพการทำงานโดยทั่วไปของระบบบำบัดน้ำเสีย จะมีค่าความต้องการออกซิเจนเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาตามปริมาณการไหลของน้ำเสียและความเข้มข้นของมวลสารอินทรีย์ ซึ่งในการออกแบบจะต้องให้ออกซิเจนแก่ระบบที่ความต้องการสูงสุดได้เพียงพอ แต่ถ้าไม่มีการควบคุมที่ดีและระบบเติมอากาศก็ไม่สามารถลดการใช้พลังงานลงได้ ก็จะเกิดการสูญเสียพลังงานไปโดยเปล่าประโยชน์
          เครื่องกลเติมอากาศจะต้องมีหน้าที่อยู่ 2 ประการ คือ หน้าที่ในการให้ออกซิเจนแก่น้ำในระบบบำบัดน้ำเสียได้อย่างพอเพียง และหน้าที่ในการกวนน้ำเพื่อ
  
 
   กระจายออกซิเจนให้มีค่าความเข้มข้นของออกซิเจนละลายน้ำอยู่เสมอทั่วทั้งบริเวณบ่อเติมอากาศ
          พลังงานที่ใช้ในการกวนนี้จะต้องมีค่าพอเหมาะสำหรับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ เพราะถ้ากวนน้อยเกินไป ตะกอนจุลินทรีย์ (Floc) จะมีขนาดใหญ่เกินไป แต่ถ้ากวนแรงเกินไปก็จะเกิดแรงเฉือน (Shearing Force) สูง จนทำให้จุลินทรีย์แตกกระจาย เป็นผลให้ระบบไม่สามารถทำงานได้ดีเท่าที่ควร
          เครื่องกลเติมอากาศแต่ละชนิดมีทั้งข้อดีและข้อเสียในด้านต่างๆ ดังนั้นการออกแบบและประดิษฐ์เครื่องกลเติมอากาศ จะต้องเข้าใจหลักการทำงาน วิธีคำนวณ ตลอดจนเข้าใจถึงวิธีการทดสอบสมรรถนะในการถ่ายเทออกซิเจนลงไปในน้ำ (Performance of Oxygen Transfer in Water) หน่วยเป็นกิโลกรัมของออกซิเจน/แรงม้า-ชั่วโมง

สรุป  :  กังหันน้ำชัยพัฒนาเป็นเครื่องกลเติมอากาศที่สร้างขึ้นมาภายในประเทศไทย แบบไทยทำ ไทยใช้ ซึ่งพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว พระราชทานรูปแบบในการประดิษฐ์ จนกระทั่งสามารถนำมาใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและเกิดประโยชน์แก่ส่วนรวมเป็นอย่างยิ่ง
          กรมทรัพย์สินทางปัญญา กระทรวงพาณิชย์ ทูลเกล้าฯ ถวายสิทธิบัตรเลขที่ 3127  แด่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ 2536
          คณะรัฐมนตรีมีมติให้กำหนดวันที่ 2 กุมภาพันธ์ ของทุกปีเป็น "วันนักประดิษฐ์" เพื่อเทิดพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ซึ่งเป็นการสืบเนื่องจากการที่ได้รับสิทธิบัตรในพระปรมาภิไธย เมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ 2536 นั่นเอง
          อนึ่ง ย่อมเป็นที่ประจักษ์แล้วว่า สิ่งประดิษฐ์ดังกล่าวข้างต้น เป็นผลงานที่เกิดจากความห่วงใยของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวที่ทรงมีต่อคุณภาพชีวิตและความเป็นอยู่ของพสกนิกรไทยทุกหมู่เหล่า ซึ่งพระองค์ทรงมีประราชปณิธานแน่วแน่ในการแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นต่างๆ ที่มีผลกระทบต่อชีวิตและความเป็นอยู่ของพสกนิกร จนเป็นที่เลื่องลือไปถึงต่างประเทศถึงพระราชกรณียกิจของพระองค์ ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงพระอัจฉริยภาพและพระวิริยะอันสูงส่ง ในการคิดค้นสิ่งประดิษฐ์เพื่อแก้ไขปัญหาน้ำเน่าเสียที่มีผลกระทบต่อคุณภาพชีวิตโดยส่วนรวม นับเป็นพระมหากรุณาธิคุณต่อพสกนิกรชาวไทยเป็นล้นพ้นและทรงเป็นแบบอย่างให้กับนักประดิษฐ์เจริญรอยจามเบื้องพระยุคลบาทในการคิดประดิษฐ์สิ่งใหม่ๆ ก่อให้เกิดการพัฒนาอันจะนำไปสู่การพึ่งตนเองในอนาคต

ก้อเปงไปตามหัวข้ออ่านะ

ถ้าเราตั้งใจที่จาทามอารายสักอย่าง

เราก้อจาประสบความสำเร็จอย่างที่ตั้งใจไว้

อย่างเช่นกรนณีของช้าน

ช้านตั้งใจที่จาสอบเทอมนี้ให้ดีกว่าเทอมที่แล้ว

ตั้งใจอ่านหนังสือ  ตั้งใจสอบ

แล้วผลที่ออกมาก้อม่ะทสมให้ช้านต้องผิดหวัง

เพราะคะแนนที่ออกมาเถงมันจาน้อย

แต่มันก้อดีกว่าเทอมที่แล้วมาก

มันทามให้ช้านมีกะลังใจในการเรียนมากขึ้น

แระที่สำคันที่สุดก้อคือ  ช้านตกน้อยกว่าครั้งที่แล้วมาก

เถึงตอนนี้จารุแค่ม่ะกี่วิชา  แต่มันก้อทามให้ช้านรุสึกดี

แระช้านก้อเชื่อว่าถ้าช้านรุคะแนนในวิชาอื่นๆเพิ่มมากขึ้น

ช้านก้อคงจามีแต่ความสุขเพราะช้านคิว่าช้านคงม่ะตกอีกแล้ว

ปล.ตกฟิสิกส์  กะ  ชีวะคร๊าฟแต่เคมีอ่าจิ๊ฟๆ ^^