ตั้งแต่ช่วงปี 2520 เป็นต้นมา
ประเทศไทยมีการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะในชุมชนเมือง ทำให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม นำไปสู่ปัญหาน้ำเสีย ไม่สามารถใช้ประโยชน์จากแหล่งน้ำได้ ส่งกลิ่นเน่าเหม็นไปทั่วบริเวณ เป็นอันตรายต่อสุขภาพอนามัยและความเป็นอยู่ของคนในชุมชน พระบาทสมเด็จพระบรมชนกาธิเบศร มหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร ทรงห่วงใยในความเดือดร้อนเหล่านี้ และได้เสด็จพระราชดำเนินไปทอดพระเนตรพื้นที่ที่เกิดปัญหาน้ำเน่าเสียหลายแห่ง เพื่อหาแนวทางในการแก้ไขปัญหามลพิษทางน้ำอย่างเข้าใจแหล่งที่มาและระบบนิเวศโดยรอ
ใช้ธรรมชาติช่วยธรรมชาติ
ทรงเริ่มจากวิธีการง่าย ๆ โดยใช้หลักเกณฑ์ตามธรรมชาติด้วยการแนะนำให้ใช้น้ำที่มีคุณภาพดีช่วยผลักดันและเจือจางน้ำเสีย ผลักดันน้ำเสียให้ออกจากแหล่งน้ำชุมชนและลำคลองต่าง ๆ เช่น คลองบางเขน คลองแสนแสบ คลองเทเวศร์ คลองบางลำพู เป็นต้น นอกจากนี้ ยังทรงใช้วิธีการกรองน้ำเสียด้วยพืชน้ำ เช่น ผักตบชวา ตามแนวพระราชดําริไตธรรมชาติ ที่บึงมักกะสัน
สู่การประดิษฐ์เครื่องกลแบบเรียบง่าย
ทว่าปัญหาทวีความรุนแรงมากขึ้น ทำให้การใช้วิธีทางธรรมชาติอย่างเดียวเริ่มไม่เพียงพอ จึงพระราชทานแนวพระราชดำริให้ประดิษฐ์เครื่องมือบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีการเติมออกซิเจนเข้าไปในน้ำ ที่ประหยัดค่าใช้จ่ายสามารถผลิตได้เองในประเทศ โดยพระราชทานแนวทางไว้ 2 วิธีได้แก่ – ใช้อากาศอัดเข้าไปตามท่อ เป่าลงไปใต้ผิวน้ำแบบกระจายฟอง – ทำกังหันวิดน้ำ วิดตักน้ำขึ้นไปบนผิวน้ำแล้วปล่อยให้ตกลงเหมือนเดิม ซึ่งทรงได้รับแรงบันดาลพระราชหฤทัยจากกังหันวิดน้ำของชาวบ้านที่เป็นภูมิปัญญาทางภาคเหนือ หลักการทำงาน คือ การเติมออกซิเจนลงไปในน้ำ เพื่อช่วยให้จุลินทรีย์ชนิดดีแพร่พันธุ์ได้เร็วขึ้น จุลินทรีย์เหล่านี้จะช่วยทำการย่อยสลายสารอินทรีย์ซึ่งเป็นสาเหตุแห่งการเน่าเสีย และเมื่อยิ่งเติมออกซิเจนได้ มากจุลินทรีย์ยิ่งแพร่พันธุ์ได้ดี ความเน่าเสียของน้ำก็จะยิ่งลดลง แสดงให้เห็นถึงพระอัจฉริยภาพว่า ทรงมีความเข้าใจธรรมชาติและหลักการทางวิทยาศาสตร์ได้อย่างลึกซึ้งและสามารถนำมาปรับใช้ได้อย่างชาญฉลาด
ได้กังหันน้ำชัยพัฒนา
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
ก้ไขปัญหาน้ำเน่าเสีย
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
อินโฟกราฟิก :กังหันน้ำชัยพัฒนา
แหล่งอ้างอิง :
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