การบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพืชกรองน้ำเสีย

คู่มือ เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียตามแนวพระราชดำริ การบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพืชกรองน้ำเสีย

หลักการและเหตุผล

น้ำเสียจากชุมชน เป็นปัญหาหลักประการหนึ่งที่ส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมเป็นอย่างมาก น้ำเสียเหล่านี้สามารถแก้ไขและ/หรือปรับปรุงสภาพให้ดีขึ้นด้วยการนำไปทำการบำบัดเพื่อให้มีคุณภาพที่ดีขึ้น เทคโนโลยีที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสียมีอยู่หลากหลายวิธีการ แต่เทคโนโลยีที่สร้างขึ้นเหล่านี้มักจะต้องใช้การลงทุนที่ค่อนข้างสูงทั้งในด้านเครื่องจักรกลและพลังงาน รวมทั้งความยุ่งยากในการบำรุงรักษา สำหรับเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียตามแนวพระราชดำรินั้น พระองค์ทรงต้องการให้เป็นเทคโนโลยีที่ง่าย สะดวก และเป็นวิธีการที่อาศัยธรรมชาติให้ช่วยเหลือธรรมชาติด้วยกันเอง โดยการอาศัยพืชช่วยในการกรองหรือฟอกน้ำให้สะอาดขึ้น อันเป็นผลมาจากพืชจะดูดซับธาตุอาหารที่มีอยู่ในน้ำเสียนำไปใช้ในการเจริญเติบโต และการย่อยสลายสารอินทรีย์โดยจุลินทรีย์ที่อยู่ในดินช่วยประกอบกัน นอกจากนี้การใช้พืชกรองน้ำเสียประเภทหญ้าเลี้ยงสัตว์ยังจะได้รับผลประโยชน์ในการนำไปใช้ในการจักสาน ทำดอกไม้ประดิษฐ์ เยื่อกระดาษ เชื้อเพลิงเขียว และป้องกันการชะล้างพังทลายของดินอีกทางหนึ่งด้วย และเป็นการประหยัดค่าใช้จ่ายในการดำเนินการบำบัดน้ำเสียที่ต้องลงทุนสูงอย่างในปัจจุบัน เทคโนโลยีตามแนวพระราชดำรินี้ได้รับการศึกษาวิจัยและพัฒนาโดยโครงการศึกษาวิจัยและพัฒนาสิ่งแวดล้อมแหลมผักเบี้ยอันเนื่องมาจากพระราชดำริ ซึ่งได้ทำการพัฒนาใช้พืชทั่วไป 3 ชนิด คือ ธูปฤๅษี กกกลม(จันทบูรณ์) และหญ้าแฝกอินเดีย เป็นพืชที่หาได้ง่ายโดยทั่วไปและมีแพร่หลายอยู่ในปัจจุบัน นอกจากนี้ยังมีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียได้อีกด้วย

วัตถุประสงค์

1) เพื่อส่งเสริมและเผยแพร่เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพืชกรองน้ำเสียให้กับหน่วยงานต่างๆ และประชาชนผู้ที่สนใจนำไปใช้ปฏิบัติได้อย่างเหมาะสมและแพร่หลาย

2) เพื่อลดปัญหาสิ่งแวดล้อมด้านน้ำเสียชุมชน ด้วยเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยการใช้ระบบพืชกรองน้ำเสีย

3) เพื่อพัฒนารูปแบบเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพืชกรองน้ำเสีย ให้สามารถนำไปปฏิบัติโดยประหยัดค่าใช้จ่าย และสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้

ภาพที่ 1 ลักษณะสังเขปรูปแบบเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพืชกรองน้ำเสีย

ลักษณะเทคโนโลยีระบบบำบัดน้ำเสียด้วยหญ้ากรองน้ำเสีย

รูปแบบเทคโนโลยีบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพืชกรองน้ำเสียที่ได้ทำการศึกษาวิจัยและพัฒนาขึ้น ยึดหลักการตามแนวพระราชดำริโดยการทำแปลงและ/หรือบ่อเพื่อกักเก็บน้ำเสียที่ได้จากชุมชน และปลูกพืชที่ผ่านการคัดเลือกว่าเหมาะสม 3 ชนิด คือธูปฤๅษี กกกลม และหญ้าแฝกอินโดนีเซีย ช่วยในการบำบัดน้ำเสียอาศัยการกรองน้ำเสียขณะที่ไหลผ่านแปลงหญ้าและการปลดปล่อยก๊าซออกซิเจนที่ได้จากการสังเคราะห์แสงให้กับน้ำเสียนั้น ร่วมกับการใช้ดินผสมทรายช่วยในการกรองน้ำเสีย และการย่อยสลายสารอินทรีย์ โดยจุลินทรีย์ในดิน เพื่อให้การบำบัดน้ำเสียมีประสิทธิภาพมากขึ้น สำหรับเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นจะมีลักษณะการให้น้ำเสียหรือระบายน้ำเสียเข้าสู่ระบบ คือ ระบบที่ให้น้ำเสียขังไว้ 5 วัน และปล่อยทิ้งไว้ให้แห้ง 2 วัน เพื่อให้จุลินทรีย์ในดินมีโอกาสได้พักตัว และระบายน้ำที่ผ่านการบำบัดออกจากระบบโดยปล่อยระบายน้ำทางระบบท่อใต้ดินสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ เมื่ออายุของหญ้าครบระยะเวลาที่ใช้ในการบำบัดจะตัดหญ้านั้นออกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัดให้กับระบบ หญ้าที่ตัดออกเหล่านี้สามารถนำไปใช้เลี้ยงสัตว์ได้ ซึ่งรูปแบบโดยสังเขปของเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบหญ้ากรองน้ำเสียและลักษณะพืชที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสียดังแสดงในภาพที่ 1 และ 2

วัสดุอุปกรณ์

1. บ่อคอนกรีตขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 1 เมตร ลึก 1.00 เมตร
2. บ่อดินขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 50 เมตร ลึก 1.10 เมตร
3. ทรายหยาบ จำนวน 50 ลูกบาศก์เมตร
4. ดินผสมทราย ในสัดส่วน ดิน 3 ส่วน ทราย 1 ส่วน จำนวน 125 ลูกบาศก์เมตร
5. ต้นกล้าหญ้าอาหารสัตว์ จำนวน 1,250 ต้น
6. กรวดขนาด 1-2 นิ้ว จำนวน 1/4 ลูกบาศก์เมตร
7. ท่อ PVC เส้นผ่านศูนย์กลาง 6 นิ้ว ยาว 3 เมตร

ภาพที่ 2 ลักษณะของชนิดหญ้าและพืชที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพืชกรองน้ำเสีย

การก่อสร้างระบบหญ้ากรองน้ำเสีย

ขั้นที่ 1 การสร้างบ่อดักตะกอน

ก่อสร้างบ่อคอนกรีตขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 1 เมตร ลึก 1.00 เมตร โดยให้อยู่ส่วนหัวของแปลงหญ้ากรองน้ำเสีย มีลักษณะดังภาพที่ 1 และ 3 เพื่อใช้ในการดักตะกอนที่มากับน้ำเสียในระดับหนึ่งก่อน

ภาพที่ 3 ภาพตัดด้านข้างลักษณะบ่อคอนกรีตดักตะกอน

ขั้นที่ 2 การก่อสร้างแปลงพืชกรองน้ำเสีย

1) ก่อสร้างแปลง (บ่อ) ขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 50 เมตร ลึก 1.10 เมตร ทำได้โดยการขุดดินและสร้างคันดินขึ้น ซึ่งคันดินควรมีความลาดชั้น 1:1 ขนาดกว้าง 50 เซนติเมตร จะต้องทำการอัดให้แน่นเพื่อลดการรั่วซึม ความลาดเทของพื้นแปลงทางความยาวเท่ากับ 1:1,000 พร้อมทั้งบดอัดให้แน่น และตอนท้ายของแปลงมีทางระบายน้ำในลักษณะน้ำล้นและการวางท่อใต้ดิน (ภาพที่ 6)

2) ใส่ทรายหยาบรองพื้นในแปลงเกลี่ยให้สม่ำเสมอทั่วทั้งแปลงและอัดให้แน่นหนา 20 เซนติเมตร (ภาพที่ 1 และ 4)

3) จากนั้นใส่ดินผสมทรายที่เตรียมไว้ในสัดส่วน ดิน 3 ส่วน ทราย 1 ส่วน และผสมให้เข้ากันลงในแปลงเกลี่ยให้มีความสม่ำเสมอ และให้มีความสูงจากท้องแปลง 50 เซนติเมตร มีลักษณะเหมือนกับภาพประกอบ

ภาพที่ 4 ขุดดินและสร้างคันดินเพื่อทำแปลงพืชกรองน้ำเสีย

ภาพที่ 5 ลักษณะของคันดินและแปลงระบบพืชกรองน้ำเสีย

ภาพที่ 6 ลักษณะการวางท่อระบายน้ำใต้ดินท้ายแปลงระบบพืชกรองน้ำเสีย

ขั้นที่ 3 การเตรียมต้นพันธุ์และการปลูกพืช

การเตรียมท่อนพันธุ์พืช

การจัดเตรียมท่อนพันธุ์พืชที่จะใช้ปลูกในแปลงระบบพืชกรองน้ำเสียดำเนินการไปพร้อมกับการก่อสร้างระบบฯ ซึ่งแหล่งของท่อนพันธุ์พืชจำพวกธูปฤๅษีสามารถหาได้จากพื้นที่ชุ่มน้ำธรรมชาติทั่วไป เช่น พื้นที่ที่มีการขุดดินออกและปล่อยให้รกร้างมีน้ำท่วมขัง คูระบายน้ำข้างถนนและหน้องน้ำเป็นต้น ซึ่งในการจัดเตรียมท่อนพันธุ์พืชนั้น สามารถกระทำได้เป็นลำดับดังนี้

1) เตรียมพื้นที่สำหรับการเพาะชำและอนุบาลท่อนพันธุ์พืช ซึ่งอาจใช้แปลงขนาดเล็กๆ หรือใช้ถุงพลาสติกสีดำขนาด 8 นิ้ว พร้อมทั้งใส่ดินที่ค่อนข้างเหลวลงไป

2) ถอนหรือขุดต้นพืชที่จะใช้ชำท่อนพันธุ์จากแหล่งพันธุ์ที่จัดหาไว้

3) ตัดแต่งต้นและรากต้นพันธุ์ที่สมบูรณ์ให้มีความยาวประมาณ 1 ฟุต (ภาพที่ 7)

4) นำไปปักชำลงในแปลงหรือถุงเพาะชำที่จัดเตรียมไว้

5) ดูแลรักษาด้วยการให้น้ำเสียเป็นเวลา 3 สัปดาห์ เพื่อให้ต้นพืชปรับสภาพตนเองก่อนการนำไปปลูก

ภาพที่ 7 การเตรียมท่อนพันธุ์เพื่อนำไปปักชำก่อนการปลูกลงในแปลงระบบพืชกรองน้ำเสีย

ภาพที่ 8 ระยะห่างระหว่างแถว และต้น ในการปลูกพืชในแปลงระบบพืชกรองน้ำเสีย

การปลูกพืช

1) เติมน้ำใส่แปลงเพื่อให้เนื้อดินในแปลงเกิดความชุ่มชื้นและนิ่มจะได้ปลูกหญ้าและพืชได้สะดวก

2) ทำการปลูกหญ้าและพืชที่เตรียมไว้ลงแปลง โดยให้มีระยะห่างระหว่างแถวและต้น เท่ากับ 50 เซนติเมตร ดังภาพที่ 8

3) ดูแลหรืออนุบาลด้วยการใช้น้ำเสียเพื่อให้หญ้าที่ปลูกไว้ปรับตัว 1 สัปดาห์ ก่อนการบำบัดน้ำเสีย

การดำเนินการบำบัดน้ำเสีย

เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพืชกรองน้ำเสียสามารถใช้ระบบการระบายน้ำเสียเข้าสู่ระบบบำบัด โดยระบายน้ำเสียเข้าสู่ระบบให้ได้ระดับ 30 เซนติเมตร จากระดับพื้นผิวดินบริเวณตอนท้ายแปลง ปล่อยน้ำเสียขังไว้ 5 วัน (ภาพที่ 9) จากนั้นจึงระบายน้ำที่ผ่านการบำบัดออกทางระบบระบายน้ำใต้ดินสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ แล้วปล่อยทิ้งไว้ให้แห้ง 2 วัน จึงเติมน้ำเสียใหม่ ลงสู่แปลงบำบัดต่อไป ซึ่งระบบมีประสิทธิภาพในการกรองบำบัดน้ำเสียได้ดีเพียงพอ และสามารถรองรับน้ำเสียได้วันละประมาณ 75 ลูกบาศก์เมตรต่อสัปดาห์ หรือสามารถรองรับน้ำเสียจำนวนประชากร 375 คนต่อสัปดาห์

ภาพที่ 9 ลักษณะการให้น้ำหรือการระบายน้ำเสียเข้าแปลงบำบัดำน้ำเสียด้วยระบบหญ้ากรองน้ำเสีย

การบำรุงรักษา

ภาพที่ 10 แปลงระบบพืชกรองน้ำเสีย (ธูปฤๅษี) ขณะตัดออกภายหลังครบเวลา 90 วัน

เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม เป็นกระบวนการที่อาศัยพืชช่วยในการดูสารอาหารจากการย่อยสลายสารอินทรีย์ของจุลินทรีย์ในดิน เพื่อนำไปใช้ในการสร้างความเจริญเติบโตของต้นพืช เมื่อพืชเจริญเติบโตเต็มที่การดูดสารอาหารก็จะลดลงตามระยะเวลา และชนิดของพืชนั้นๆ ดังนั้นการเจริญเติบโตของพืชและชนิดของพืช จึงมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียของระบบ รวมถึงความเหมาะสมในการนำไปใช้ประโยชน์ของพืชแต่ละชนิดจะแตกต่างกันไป คือ ธูปฤๅษี เวลา 90 วัน กกกลมและแฝกอินโดสีเซีย เวลา 45 วัน (ภาพที่ 10) ดังนั้นเมื่อถึงระยะเวลาจึงต้องทำการตัดออกไปใช้ประโยชน์ต่อไป ซึ่งเท่ากับเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียของระบบพืชกรองน้ำเสีย นอกจากนี้ทุก 1 ปี ต้องทำการถอนต้นพืชที่หนาแน่นบางส่วนออกจากระบบ เพื่อให้เกิดช่องว่างมากขึ้น ทำให้แสงอาทิตย์สามารถส่องผ่านลงไปในน้ำได้ ซึ่งเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบให้ดีขึ้น

ระยะเวลาการใช้งานระบบหญ้ากรองน้ำเสีย

ระบบพืชกรองน้ำเสีย สามารถรองรับการใช้งานได้ในระยะยาว จึงไม่จำเป็นต้องมีการปรับปรุงระบบ เพียงแต่ปล่อยให้ระบบได้มีการพักตัวประมาณ 1 สัปดาห์ หลังจากการปล่อยน้ำแห้งแล้ว

ค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างระบบหญ้ากรองน้ำเสีย

1) ค่าก่อสร้างบ่อคอนกรีตขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 1.00 เมตร ลึก 1.00 เมตร เป็นเงิน 5,000 บาท

2) ค่าก่อสร้างบ่อดินขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 50 เมตร ลึก 1.10 เมตร เป็นเงิน 40,000 บาท

3) ทรายหยาบ จำนวน 50 ลูกบาศก์เมตร เป็นเงิน 12,500 บาท

4) ดินผสมทราย ในสัดส่วน 3:1 จำนวน 125 ลูกบาศก์เมตร เป็นเงิน 27,000 บาท

5) ต้นกล้าพันธุ์หญ้า จำนวน 1,250 ต้น เป็นเงิน 2,500 บาท

6) กรวดขนาด 1-2 นิ้ว จำนวน 1/4 ลูกบาศก์เมตร เป็นเงิน 300 บาท

7) ท่อ PVC เส้นผ่านศูนย์กลาง 6 นิ้ว ยาว 3.00 เมตร เป็นเงิน 550 บาท

รวมเป็นเงินทั้งสิ้น 87,850 บาท

ความเหมาะสมในการใช้เทคโนโลยี

ในการนำเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพืชกรองน้ำเสียสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ทั่วไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบและจำนวนหน่วยของระบบเพื่อใช้ในการรองรับจำนวนประชากรในชุมชน หากมีประชากรน้อยกว่าหรือมากกว่าสามารถทำได้โดยการขยายหรือลดขนาดความกว้างของแปลงได้ สำหรับระยะความยาวของแปลงจะต้องมีขนาดความยาวอย่างน้อย 50 เมตร เนื่องจากเป็นระยะทางที่มีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียได้ดี

การนำไปใช้ประโยชน์

ภาพที่ 11 ผลิตภัณฑ์เครื่องจักสานต่างๆ ที่ได้พัฒนาประดิษฐ์ขึ้นจากหญ้าแฝก

1) กกกลม (กกจันบูรณ์) ที่ได้ทำการตัดออกเมื่ออายุครบ 45 วัน สามารถนำไปใช้ประโยชน์ต่างๆ ดังนี้

- ลำต้นนำไปใช้ในการทำเครื่องจักสานต่างๆ เช่น เสื่อ หมวก และกระเป๋าเป็นต้น

- ดอกและผล นำไปใช้ทำเยื่อกระดาษได้

2) ธูปฤๅษี ที่ทำการตัดออกเมื่ออายุครบ 90 วัน สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ ดังนี้

- ลำต้น นำไปใช้ทำเยื่อกระดาษ หรือ บดอัดทำเชื้อเพลิงเขียว

- ดอก นำไปใช้ทำดอกไม้ประดิษฐ์

- ปุยของดอกแก่ นำไปใช้ในการกรองไขมัน

3) หญ้าแฝก สามารถนำไปทำเครื่องจักสานต่างๆ ได้ ดังภาพที่ 11

ติดต่อคณะวิจัย

โครงการฯ วิทยาลัยสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ โทรศัพท์ 0-2561-4754, 0-2942-8727 และ 0-2579-2116

โครงการฯ ตำบลแหลมผักเบี้ย อำเภอบ้านแหลม จังหวัดเพชรบุรี โทรศัพท์ 0-3244-1264 และ 0-3244-1265

ได้ในเวลาราชการ