มหาวิทยาลัยราชภัฏธนบุรี
มหาวิทยาลัยราชภัฏธนบุรี


กังหันชัยพัฒนา เป็น สิ่งประดิษฐ์เพื่อบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีการเติมอากาศ

กังหันชัยพัฒนา เป็น กังหันบำบัดน้ำเสีย“สิทธิบัตรในพระปรมาภิไธย” เพื่อพัฒนาแหล่งน้ำแก่ปวงชน

ทำงานโดย การหมุนปั่น เพื่อเติมอากาศให้น้ำเสียกลายเป็นน้ำดี สามารถประยุกต์ใช้บำบัดน้ำเสีย จากการอุปโภคของประชาชน น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม รวมทั้งเพิ่มออกซิเจน ให้กับบ่อเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำทางการเกษตร

ส่วนประกอบ

กังหันชัยพัฒนา เป็น เครื่องกลเติมอากาศที่ผิวน้ำหมุนช้าแบบทุ่นลอย ( สามารถลอยขึ้นลงได้เองตามระดับน้ำ )

ประกอบด้วยซองวิดน้ำ มีใบพัดที่ ออกแบบเป็น ซองตักน้ำรูปสี่เหลี่ยมคางหมูจำนวน ๖ ซองแต่ละซองจะถูกแบ่งออกเป็น ๓ ห้องเท่าๆ กัน ทั้งหมดถูกติดตั้งบนโครงเหล็ก ๑๒ โครงใน ๒ ด้าน

มีศูนย์กลางของกังหันที่เรียกว่า " เพลากังหัน " ซึ่งวางตัวอยู่บนตุ๊กตารองรับเพลา ที่ติดตั้งอยู่บนทุ่นลอย และมีระบบขับส่งกำลัง ด้วยเฟืองจานขนาดใหญ่ ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขนาด ๒ แรงม้า สำหรับขับเคลื่อนซองน้ำ ให้หมุนรอบเป็นวงกลม อยู่บนโครงเหล็กที่ยึดทุ่นทั้ง ๒ ด้านเข้าไว้ด้วยกัน

ด้านล่างของกังหันในส่วนที่จมน้ำ จะมีแผ่นไฮโดรฟอยล์ยึดปลายของทุ่นลอยด้านล่าง

การทำงาน

ตามทฤษฎีเครื่องกลเติมอากาศ นับว่าการเติมอากาศหรือออกซิเจนเป็นหัวใจของระบบบำบัดน้ำเสีย เพราะถ้ามีออกซิเจนอยู่มาก จุลินทรีย์ก็สามารถบำบัดน้ำได้ดี และบำบัดน้ำเสียได้มากขึ้น แต่ที่ความดันบรรยากาศซึ่งเป็นความดันที่ค่อนข้างต่ำ สำหรับออกซิเจนในการละลายน้ำ จึงต้องมีการเพิ่มพื้นที่สัมผัส ระหว่างอากาศกับน้ำให้ได้มากที่สุด

กังหันชัยพัฒนา เป็น กังหันน้ำที่มีโครงเป็นรูปเหลี่ยมบนทุ่นลอย และมีซองตักวิดน้ำซึ่งเจาะเป็นรูพรุน เราจึงเห็นสายน้ำพรั่งพรู จากซองวิดน้ำขณะที่กังหันหมุนวนเวียน ซ้ำแล้วซ้ำเล่า

ใช้หลักการวิดน้ำขึ้นไปสาดกระจายให้ เป็นฝอยในอากาศ ทำให้น้ำสัมผัสกับอากาศได้อย่างทั่วถึง ส่งผลให้ปริมาณ ออกซิเจนในอากาศสามารถ ละลายผสมผสาน เข้าไปในน้ำได้อย่างรวดเร็ว ทุกครั้งที่น้ำถูกตักขึ้นมา ออกซิเจนในอากาศจะละลายในน้ำได้ดีขึ้น เพราะพื้นที่ในการทำปฏิกิริยามีมากกว่าเดิม ทำให้น้ำเสีย ซึ่งเป็นปัญหาของแหล่งน้ำในหลายพื้นที่ มีคุณภาพที่ดีขึ้น

การเพิ่มออกซิเจนให้กับน้ำจะช่วยให้จุลินทรีย์ย่อยสลายสิ่งสกปรกในน้ำเสียได้ อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็น กระบวนการทางชีวภาพ ที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสีย ที่ได้รับความนิยมอย่างมาก เพราะเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ และใช้ค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสียน้อย และแหล่งน้ำเสียที่กระจายไปตามแหล่งต่างๆ จึงทำให้ยากแก่การรวบรวมน้ำเสีย เพื่อนำไปบำบัดในโรงบำบัดน้ำเสีย และต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง

การประยุกต์ใช้งานสามารถใช้ประโยชน์เพื่อเติมอากาศให้กับน้ำหรือใช้ เพื่อขับเคลื่อนน้ำได้ โดยการใช้งานทั้งในรูปแบบ ที่ติดตั้งอยู่กับที่ และใช้ในรูปแบบเคลื่อนที่ เพื่อเติมอากาศให้กับแหล่งน้ำขนาดใหญ่ หรือตามคลองส่งน้ำที่มีความยาวมาก ซึ่งดัดแปลงได้ด้วยการใช้พลังงาน จากเครื่องยนต์ของกังหัน

จุดเริ่มต้นของกังหันน้ำชัยพัฒนา

กังหันน้ำชัยพัฒนาสร้างขึ้น เพื่อการแก้มลพิษทางน้ำซึ่งทวีความรุนแรงมากขึ้นในหลายพื้นที่

วิวัฒนาการของกังหันน้ำชัยพัฒนานั้น เริ่มจากการสร้างต้นแบบได้ครั้งแรกในปี ๒๕๓๒ แล้วนำไปติดตั้งยังพื้นที่ทดลองเพื่อแก้ปัญหาไปพร้อมๆ กัน

ทั้งนี้ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้มีพระราชดำริ ให้มูลนิธิชัยพัฒนาดำเนินการวิจัย และพัฒนากังหันน้ำ ซึ่งโครงสร้างและส่วนประกอบ ในส่วนที่เป็นปัญหา ได้รับการแก้ไขมาโดยตลอด นับแต่มีการสร้างเครื่องต้นแบบ

ในด้านโครงสร้างนั้นได้พัฒนาให้กังหันน้ำหมุนด้วยความเร็ว ๑,๔๕๐ รอบต่อนาที โดยที่ซองตักน้ำหมุนด้วยความเร็ว ๕ รอบต่อนาที ขับด้วยมอเตอร์ขนาด ๒ แรงม้า และมีการปรับปรุง โครงสร้างในรูปแบบต่างๆ เช่น ออกแบบตัวเครื่องให้สามารถ ขับเคลื่อนด้วยคนเพื่อใช้ในแหล่งน้ำ ที่ไฟฟ้ายังเข้าไปไม่ถึง เป็นต้น

ด้านประสิทธิภาพสามารถถ่ายเทออกซิเจนลงน้ำได้ ๐.๙ กิโลกรัมต่อแรงม้า - ชั่วโมง และมีการพัฒนาให้ถ่ายเทออกซิเจนได้ ๑.๒ กิโลกรัมต่อแรงม้า - ชั่วโมง

สิทธิบัตรการประดิษฐ์

กังหันน้ำชัยพัฒนา ได้รับสิทธิบัตรจากกรมทรัพย์สินทางปัญญา เมื่อวันที่ ๒ ก.พ. ๒๕๓๖ หลังจากเลขาธิการมูลนิธิชัยพัฒนา ซึ่งเป็นหน่วยงานหลักที่สนองพระราชดำริ ในการพัฒนากังหันน้ำ ได้รับพระราชทานพระบรมราชานุญาตให้ยื่นขอรับสิทธิบัตรเมื่อ วันที่ ๒ มิ.ย. ๒๕๓๕ จึงนับว่าเป็นสิทธิบัตรในพระปรมาภิไธย ของพระมหากษัตริย์พระองค์แรกของไทย และครั้งแรกของโลก และถือว่าวันที่ ๒ ก.พ. ของทุกปีเป็น “วันนักประดิษฐ์” นับแต่นั้นเป็นต้นมา

นอกจากนี้ “กังหันชัยพัฒนา” ยังได้รับรางวัลเหรียญทองจาก The Belgian Chamber of Inventor องค์กรทางด้านนวัตกรรมที่เก่าแก่ของเบลเยียม ภายในงาน “ Brussels Eureka 2000” ซึ่งเป็นงานแสดงสิ่งประดิษฐ์ใหม่ของโลกวิทยาศาสตร์ ณ กรุงบรัสเซลส์ ประเทศเบลเยียม

"กังหันน้ำชัยพัฒนา" คือสิ่งประดิษฐ์ซึ่งเกิดจากพระปรีชาสามารถ และพระราชดำริของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว