ตั้งแต่ช่วงปี 2520 เป็นต้นมา ประเทศไทยมีการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในชุมชนเมือง ทำให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม นำไปสู่ปัญหาน้ำเสีย ไม่สามารถใช้ประโยชน์จากแหล่งน้ำได้ ส่งกลิ่นเน่าเหม็นไปทั่วบริเวณ เป็นอันตรายต่อสุขภาพอนามัยและความเป็นอยู่ของคนในชุมชน พระบาทสมเด็จพระบรมชนกาธิเบศร มหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร ทรงห่วงใยในความเดือดร้อนเหล่านี้ และได้เสด็จพระราชดำเนินไปทอดพระเนตรพื้นที่ที่เกิดปัญหาน้ำเน่าเสียหลายแห่ง เพื่อหาแนวทางในการแก้ไขปัญหามลพิษทางน้ำอย่างเข้าใจแหล่งที่มาและระบบนิเวศโดยรอบ
ทรงเริ่มจากวิธีการง่าย ๆ โดยใช้หลักเกณฑ์ตามธรรมชาติด้วยการแนะนำให้ใช้น้ำที่มีคุณภาพดีช่วยผลักดันและเจือจางน้ำเสีย ผลักดันน้ำเสียให้ออกจากแหล่งน้ำชุมชนและลำคลองต่าง ๆ เช่น คลองบางเขน คลองแสนแสบ คลองเทเวศร์ คลองบางลำพู เป็นต้น นอกจากนี้ ยังทรงใช้วิธีการกรองน้ำเสียด้วยพืชน้ำ เช่น ผักตบชวา ตามแนวพระราชดําริ “ไตธรรมชาติ” ที่บึงมักกะสัน
ทว่าปัญหาทวีความรุนแรงมากขึ้น ทำให้การใช้วิธีทางธรรมชาติอย่างเดียวเริ่มไม่เพียงพอ จึงพระราชทานแนวพระราชดำริให้ประดิษฐ์เครื่องมือบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีการเติมออกซิเจนเข้าไปในน้ำ ที่ประหยัดค่าใช้จ่ายสามารถผลิตได้เองในประเทศ โดยพระราชทานแนวทางไว้ 2 วิธีได้แก่
หลักการทำงาน คือ การเติมออกซิเจนลงไปในน้ำ เพื่อช่วยให้จุลินทรีย์ชนิดดีแพร่พันธุ์ได้เร็วขึ้น จุลินทรีย์เหล่านี้จะช่วยทำการย่อยสลายสารอินทรีย์ซึ่งเป็นสาเหตุแห่งการเน่าเสีย และเมื่อยิ่งเติมออกซิเจนได้ มากจุลินทรีย์ยิ่งแพร่พันธุ์ได้ดี ความเน่าเสียของน้ำก็จะยิ่งลดลง แสดงให้เห็นถึงพระอัจฉริยภาพว่า ทรงมีความเข้าใจธรรมชาติและหลักการทางวิทยาศาสตร์ได้อย่างลึกซึ้งและสามารถนำมาปรับใช้ได้อย่างชาญฉลาด
ทรงให้มูลนิธิชัยพัฒนาพิจารณางบประมาณเพื่อการศึกษาวิจัยและจัดสร้างสิ่งประดิษฐ์ใหม่นี้ร่วมกับกรมชลประทาน ใช้เวลาทำการวิจัยวิธีบำบัดน้ำเสียทั้ง 2 วิธีประมาณ 10 เดือนและได้สร้างเครื่องต้นแบบขึ้นมาประมาณ 9 แบบ คือ RX1-RX9 (Royal Experiment 1-9) ได้แก่
หลังการศึกษาวิจัยขั้นต้น ได้มีการนำเครื่องกลเหล่านี้ไปติดตั้งทดลองใช้งานบำบัดน้ำเสียตามสถานที่ต่าง ๆ เพื่อพัฒนาและปรับปรุงแก้ไขข้อบกพร่องอย่างต่อเนื่อง หลังการทดลองพบว่าแบบที่ 2 และแบบที่ 5 มีประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจนได้สูงสุด กรมชลประทานจึงได้นำแบบที่ 2 เครื่องต้นแบบไปติดตั้งเพื่อทดลองใช้งานที่โรงพยาบาลพระมงกุฎเกล้าฯ และที่วัดบวรนิเวศวิหาร หลังจากนั้นได้ปรับปรุงแก้ไขตามราชวินิจฉัยอย่างต่อเนื่องอีกเป็นระยะเวลาประมาณ 4-5 ปี
“กังหันน้ำชัยพัฒนา” ประกอบด้วยโครงกังหันรูป 12 เหลี่ยม หมุนรอบเป็นวงกลม มีซองน้ำเจาะรูพรุนติดตั้งโดยรอบจำนวน 6 ซอง สำหรับวิดตักน้ำขึ้นไปให้สาดกระจายเป็นฝอย เพื่อให้น้ำได้สัมผัสอากาศได้อย่างทั่วถึง เป็นผลให้ออกซิเจนในอากาศละลายเข้าไปในน้ำได้อย่างรวดเร็ว ในช่วงที่น้ำตกกลับลงไปทำให้เกิดฟองอากาศจมตามลงไปในน้ำด้วย ทำให้เกิดการถ่ายเทออกซิเจนขึ้นอีกส่วนหนึ่ง และเมื่อซองน้ำจุ่มลงไปในน้ำจะเกิดการอัดอากาศภายในซองน้ำ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจนได้สูงขึ้น สามารถบำบัดน้ำเสียได้ถึง 600 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน เหมาะสำหรับแหล่งน้ำที่มีความลึกมากกว่า 1 เมตรและมีความกว้างมากกว่า 3 เมตร
โดยเมื่อวันที่ 24 ธันวาคม 2531 ได้พระราชทานพระราชดำริในการแก้ไขปัญหาน้ำเสีย ด้วยการใช้เครื่องกลเติมอากาศดังกล่าว และนำมาใช้ในการปรับปรุงคุณภาพน้ำตามสถานที่ต่าง ๆ ทั่วทุกภูมิภาค เริ่มจากโครงการแก้ไขปัญหาน้ำเสียที่โครงการบำบัดน้ำเสียบึงพระราม 9 เมื่อ 17 กุมภาพันธ์ 2531 สู่หนองสนม จังหวัดสกลนครเมื่อ 26 พฤศจิกายน 2532 กลายเป็นนวัตกรรมกังหันน้ำชัยพัฒนา ที่สามารถช่วยการแก้ไขปัญหาน้ำเสียด้วยการใช้เครื่องกลเติมอากาศ โดยพระราชทานรูปแบบสิ่งประดิษฐ์ที่เรียบง่าย แต่มีประสิทธิภาพสูงสุด
กังหันน้ำชัยพัฒนา เป็นกังหันบำบัดน้ำเสีย “สิทธิบัตรในพระปรมาภิไธย” เพื่อพัฒนาแหล่งน้ำแก่ปวงชนทำงานโดย การหมุนปั่น เพื่อเติมอากาศให้น้ำเสียกลายเป็นน้ำดี สามารถประยุกต์ใช้บำบัดน้ำเสีย จากการอุปโภคของประชาชน น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม รวมทั้งเพิ่มออกซิเจน ให้กับบ่อเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำทางการเกษตร ได้รับสิทธิบัตรจากกรมทรัพย์สินทางปัญญา เมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์2536 หลังจากเลขาธิการมูลนิธิชัยพัฒนาซึ่งเป็นหน่วยงานหลักที่สนองพระราชดำริใน การพัฒนากังหันน้ำได้รับพระราชทานพระบรมราชานุญาต ให้ยื่นขอรับสิทธิบัตร เมื่อวันที่ 2 มิถุนายน 2535 จึงนับว่าเป็นสิทธิบัตรในพระปรมาภิไธยของพระมหากษัตริย์พระองค์แรกของไทย และครั้งแรกของโลก และถือว่าวันที่ 2 กุมภาพันธ์ของทุกปีเป็น “วันนักประดิษฐ์” นับแต่นั้นเป็นต้นมา นอกจากนี้ ยังได้รับรางวัลเหรียญทองจาก The Belgian Chamber of Inventor องค์กรทางด้านนวัตกรรมที่เก่าแก่ของเบลเยียม ภายในงาน “Brussels Eureka 2000” ซึ่งเป็นงานแสดงสิ่งประดิษฐ์ใหม่ของโลกวิทยาศาสตร์ ณ กรุงบรัสเซลส์ ประเทศเบลเยียมอีกด้วย
“…ภายใน 10 ปีที่ผ่านมาได้สังเกต เพราะว่าบางทีก็ขึ้นเฮลิคอปเตอร์วนกรุงเทพฯ หลายครั้ง ตรงไหนที่คลอง โดยเฉพาะคลองพระโขนงแล้วก็คลองตรงปลายคลองผดุงกรุงเกษมมันออกมาเป็นสีดำ เดี๋ยวนี้แม่น้ำเจ้าพระยาทั้งอัน คือไม่เป็นบางแห่งเพราะว่า สิ่งโสโครกออกมาก็ลงไปในทะเล ลงไปในทะเลก็ไปทำให้ทะเลโสโครก ปลาก็ตายเมื่อปลาตายก็ประกอบตัวขึ้นเป็นสิ่งโสโครกโดยการเน่ามันไม่สามารถที่จะทำให้ได้วงจรที่ว่าสิ่งโสโครกกลายเป็นสิ่งที่ดี เช่นเป็นปุ๋ย แล้วก็ไม่สามารถที่จะทำให้สลาย อันนี้เป็นต้นเหตุของสิ่งโสโครก…“
พระราชดำรัสของพระบาทสมเด็จพระบรมชนกาธิเบศร มหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร
พระราชทานแก่คณะเอกอัครราชทูตและกงสุลใหญ่ ประจำภูมิภาคเอเชีย – แปซิฟิก ณ พระตำหนักจิตรลดารโหฐาน
วันที่ 26 กรกฎาคม 2532
The Chaipattana Aerator is a low speed surface aerator researched according to King Rama IX’s royal initiative. His Royal Highness holds its patent in Thailand. Over a decade, a number of different models have been developed in the years after its invention, to improve its capacity. Such devices serve to improve the water quality of lakes and ponds which have no natural source of air and oxygen. The aerator is used in combination with water hyacinth. The aerator adds oxygen to the polluted water and the hyacinth filters and treats the water. Water is a habitat not only for fish, but also for a lot of bacteria and plants. Similar to organisms on land, oxygen is necessary for them to survive. Fish and crustaceans have gills to absorb the oxygen for respiration. The capability of water to dissolve oxygen is 9.1 mg/l @ 20 °C (maximum, lower at higher temperature). The actual value is lower, because of other substances dissolved in water or because fish absorb the oxygen. On the other hand, it is increased by introducing oxygen through various mechanism. The amount of dissolved oxygen is therefore a balance between absorber and donator, temperature and other substances dissolved. If this balance is seriously disturbed, one would speak of waste water. To avoid (or cure) that, it is possible to enrich the water with air. This is very advantageous for still waters like lakes or ponds, where there is barely a natural flow. Thus, the aerator produces some waterflow to enrich the water with air (which consists of approx. 21 % of oxygen).
The model RX-2 consists of two wheels where in between are six baskets mounted. The baskets are open on top and have a lot of small holes at the walls and at the bottom. This ensures, that, when the wheels turn, the baskets are filled quickly when diving into the water and empty slowly in a lot of thin water jets, maximizing its efficiency by creating turbulence in the water.
Water wheel low speed surface aerator Chaipattana Model RX-2-2 was the 9th patented aerator in the world. The patent was granted to the late king of Thailand, King Bhumibol Adulyadej, with Patent No. 3127 February 2nd, 1993, Water wheel low speed surface aerator Chaipattana Model RX-2-2. This model powered by induction motor 2 HP (1.5 kW) 380 VAC 50 Hz 1,450 RPM with warm gear and sprockets. Water wheel low speed surface aerator Chaipattana Model RX-2-2 widely used in Kingdom of Thailand with standard aeration efficiencies (SAE) of 0.7-1.2 kgO2.kWh-1. Water wheel low speed surface aerator Chaipattana Model RX-2-3 was later developed, capable of transferring oxygen at SAE up to 1.5-2.1 kgO2.kWh-1. This new design was developed a solar controller that match motor with solar cell for optimum performance.
กังหันน้ำชัยพัฒนา. มูลนิธิชัยพัฒนา. เมื่อ 19 พฤษภาคม 2565, จากhttps://www.chaipat.or.th/site_content/item/18-chaipattana-water-turbine-development.html
สำนักงานคณะกรรมการพิเศษเพื่อประสานงานโครงการอันเนื่องมาจากพระราชดำริ. (2553). ๓ ทศวรรษ ศูนย์การศึกษา ประโยชน์สุขสู่ปวงประชา.
สำนักงานคณะกรรมการพิเศษเพื่อประสานงานโครงการอันเนื่องมาจากพระราชดำริ (สำนักงาน กปร.). (2556). ดิน น้ำ ลม ไฟ สมดุลสิ่งแวดล้อมอันเนื่องมาจากพระราชดำริ.
สำนักงานคณะกรรมการพิเศษเพื่อประสานงานโครงการอันเนื่องมาจากพระราชดำริ (สำนักงาน กปร.). (2560). จากนภา ผ่านภูผา สู่มหานที.
สำนักงานคณะกรรมการพิเศษเพื่อประสานงานโครงการอันเนื่องมาจากพระราชดำริ. (2553). ผลสำเร็จโครงการอันเนื่องมาจากพระราชดำริ ๘๔ พรรษา ประโยชน์สุขสู่ปวงประชา.
Suravut, S., Hirunlabh, J., Khedari, J., & Kiddee, K. (2017). Stand alone water wheel low speed surface aerator Chaipattana RX-2-3, controller system. Energy Procedia, 138, 751-755. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.10.214
©2022 Institute of Sufficiency Economy. All rights reserved.
