การบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

คู่มือ เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียตามแนวพระราชดำริ การบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

หลักการและเหตุผล

น้ำเสียชุมชน เป็นปัญหาหลักประการหนึ่งที่ส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมเป็นอย่างมาก น้ำเสียเหล่านี้สามารถแก้ไขและ/หรือปรับปรุงสภาพให้ดีขึ้นด้วยการนำไปทำการบำบัดเพื่อให้มีคุณภาพที่ดีขึ้น เทคโนโลยีที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสียมีอยู่อย่างหลากหลายวิธีการ แต่เทคโนโลยีที่สร้างขึ้นเหล่านี้มักจะต้องใช้การลงทุนที่ค่อนข้างสูง ทั้งในด้านเครื่องจักรและพลังงาน สำหรับเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียตามแนวพระราชดำรินั้น พระองค์ทรงต้องการให้เป็นเทคโนโลยีที่ง่าย สะดวกและเป็นวิธีการที่อาศัยธรรมชาติให้ช่วยเหลือธรรมชาติด้วยกันเอง โดยการอาศัยพืชช่วยในการกรองหรือฟอกน้ำให้สะอาดขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากการที่พืชดูดซับธาตุอาหารที่มีอยู่ในน้ำเสีย และจากการย่อยสลายสารอินทรีย์โดยจุลินทรีย์ที่อยู่ในดินนำไปใช้ในการเจริญเติบโตประกอบกัน นอกจากนี้การใช้พืชน้ำในการกรองน้ำเสียจะได้รับผลพลอยได้ในการนำพืชน้ำไปใช้ประโยชน์อย่างอื่น และช่วยลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินการบำบัดน้ำเสียที่ต้องลงทุนสูงอย่างในปัจจุบัน เทคโนโลยีตามแนวพระราชดำรินี้ ได้รับการศึกษาวิจัยและพัฒนาโดยโครงการศึกษาวิจัยและพัฒนาสิ่งแวดล้อมแหลมผักเบี้ยอันเนื่องมาจากพระราชดำริ การบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเป็นอีกเทคโนโลยีหนึ่งที่อาศัยหลักการที่ให้ธรรมชาติช่วยเหลือธรรมชาติดังกล่าว โดยการเก็บกักน้ำไว้ช่วงระยะเวลาหนึ่ง อาศัยการปลดปล่อยออกซิเจนของพืชที่ได้จากการสังเคราะห์แสง กระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ต่างๆ จากจุลินทรีย์ในดิน การดูดซึมสารอาหารของพืช เพื่อใช้ในการเจริญเติบโต และการกรองสิ่งปนเปื้อนของดินร่วมกัน

วัตถุประสงค์

1) เพื่อส่งเสริมและเผยแพร่เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียมให้กับหน่วยงานต่างๆ และประชาชนผู้ที่สนใจนำไปใช้ปฏิบัติได้อย่างแพร่หลาย

2) เพื่อลดปัญหามลพิษที่เกิดจากปัญหาน้ำเสียชุมชน โดยใช้เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพื้นที่ชุ่มน้ำตามแนวพระราชดำริ

3) เพื่อพัฒนารูปแบบเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียชุมชนโดยอาศัยหลักการธรรมชาติช่วยธรรมชาติที่เหมาะสม ตามแนวพระราชดำริ ให้เกิดความสะดวกในการนำไปปฏิบัติ ประหยัดค่าใช้จ่าย ง่ายในการนำไปประยุกต์ใช้และการบำรุงรักษาในพื้นที่ต่างๆ และมีผลพลอยได้จากเทคโนโลยี

ลักษณะเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

รูปแบบเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียมของโครงการฯ ที่ศึกษาวิจัยและพัฒนาขึ้น ได้ยึดหลักการตามแนวพระราชดำริ โดยการทำแปลงและ/หรือทำบ่อเพื่อกักเก็บน้ำเสียที่รวบรวมได้จากชุมชน และปลูกพืชน้ำที่ผ่านการคัดเลือกแล้วว่าเหมาะสมที่สุด 2 ชนิด คือ กกกลม (กกจันทบูรณ์) และธูปฤๅษี ช่วยในการบำบัดน้ำเสียอาศัยการปลดปล่อยก๊าซออกซิเจนที่ได้จากการสังเคราะห์แสงให้กับน้ำเสียนั้น ร่วมกับการใช้ดินผสมทรายช่วยในการกรองน้ำเสีย อีกทั้งการย่อยสลายสารอินทรีย์โดยจุลินทรีย์ในดิน และระยะเวลาการกักพักเพื่อให้การบำบัดน้ำเสียมีประสิทธิภาพมากขึ้น สำหรับเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นในการบำบัดน้ำเสียจะมีลักษณะการให้น้ำเสีย หรือระบายน้ำเสีย 2 ระบบ คือ ระบบที่ให้น้ำเสียขังไว้ในระดับหนึ่ง และมีการระบายน้ำเสียลงสู่ระบบบำบัดอย่างต่อเนื่อง (ระบบเปิด) น้ำเสียใหม่เข้าไปดันน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดจากระบบให้ไหลล้นทางระบายน้ำและ/หรือทางระบบท่อใต้ดินสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ ซึ่งมีระยะเวลาในการกักพักน้ำเสีย 1 วัน เมื่ออายุของพืชครบระยะเวลาที่ใช้ในการบำบัดจะตัดพืชนั้นออกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการบำบัดให้กับพืชได้ พืชที่ตัดออกเหล่านี้มาประยุกต์ใช้ประโยชน์เป็นผลพลอยได้อย่างอื่นต่อไปด้วย ซึ่งลักษณะรูปแบบโดยสังเขปของเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยพื้นที่ชุ่มน้ำเทียมดังแสดงในภาพที่ 1

ภาพที่ 1 ลักษณะสังเขปรูปแบบเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

วัสดุอุปกรณ์

1. บ่อคอนกรีตขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 1 เมตร ลึก 1.00 เมตร
2. บ่อดินขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 25 เมตร ลึก 1.10 เมตร
3. ทรายหยาบ จำนวน 7.5 ลูกบาศก์เมตร
4. ดินผสมทรายในสัดส่วน ดิน 3 ส่วน ทราย 1 ส่วน จำนวน 62.5 ลูกบาศก์เมตร
5. ต้นกล้ากกกลมหรือต้นกล้าธูปฤๅษี จำนวน 2,375 ต้น
6. กรวดขนาด 1-2 นิ้ว จำนวน 1/4 ลูกบาศก์เมตร
7. ท่อพีวีซี ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 นิ้ว

การก่อสร้างระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

ขั้นที่ 1 การก่อสร้างบ่อดักตะกอน

ก่อสร้างบ่อคอนกรีตขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 1 เมตร ลึก 1.00 เมตร โดยให้อยู่ส่วนหัวของแปลพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม มีลักษณะดังภาพที่ 1 และ 2 เพื่อ ใช้ในการดักตะกอนที่มากับน้ำเสียในระดับหนึ่งก่อน

ขั้นที่ 2 การก่อสร้างแปลงกักพักน้ำเสียในระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

1) ก่อสร้างแปลง (บ่อ) ขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 25 เมตร ลึก 1.10 เมตร ทำได้โดยการขุดดินและสร้างคันดินขึ้น (ดังภาพที่ 3) ซึ่งคันดินควรมีความลาดชัน 1:1 ขนาดกว้าง 50 เซนติเมตร จะต้องทำการอัดให้แน่นเพื่อลดการรั่วซึม ความลาดเทของพื้นแปลง (บ่อ) ทางความยาวเท่ากับ 1:1,000 ซึ่งจะต้องทำการบดอัดให้แน่นและให้ตอนท้ายของแปลง มีทางระบายน้ำ ในลักษณะน้ำล้นและการวางท่อใต้ดิน (ภาพที่ 4)

ภาพที่ 2 ภาพตัดด้านข้างลักษณะบ่อคอนกรีตดักตะกอน

2) ใส่ทรายหยาบลงรองพื้นในแปลง เกลี่ยให้สม่ำเสมอทั่วทั้งแปล และอัดให้แน่นหนา 20 เซนติเมตร (ภาพที่ 1 และ 4)

3) จากนั้นใส่ดินผสมทรายที่เตรียมไว้ในสัดส่วน ดิน 3 ส่วน ทราย 1 ส่วน และผสมให้เข้ากันลงในแปลงเกลี่ยให้มีความสม่ำเสมอ และให้มีความสูงจากท้องแปลง 50 เซนติเมตร มีลักษณะเหมือนกับภาพที่ 1 และ 4

ภาพที่ 3 ขุดดินและสร้างคันดินเพื่อทำแปลงกักพักน้ำ

ภาพที่ 4 ลักษณะการวางท่อระบายน้ำใต้ดินท้ายแปลงระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

ขั้นที่ 3 การเตรียมท่อนพันธุ์และการปลูกพืช

การเตรียมท่อนพันธุ์พืช

การจัดเตรียมท่อนพันธุ์พืชที่จะใช้ปลูกในแปลงระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม ควรดำเนินการไปพร้อมกับการก่อสร้างระบบฯ แหล่งของท่อนพันธุ์พืชจำพวกต้นธูปฤๅษีสามารถหารได้จากพื้นที่ชุ่มน้ำธรรมชาติทั่วไป เช่น พื้นที่ที่มีการขุดดินออกและปล่อยให้รกร้างมีน้ำท่วมขัง คูระบายน้ำข้างถนน และหนองน้ำ เป็นต้น ซึ่งในการจัดเตรียมท่อนพันธุ์พืชนั้นสามารถกระทำได้เป็นลำดับดังนี้

1) เตรียมพื้นที่สำหรับการเพาะชำและอนุบาลท่อนพันธุ์ ซึ่งอาจใช้แปลงขนาดเล็กๆ ที่สามารถขังน้ำได้หรือใช้ถุงพลาสติกสีดำขนาด 8 นิ้ว พร้อมทั้งใส่ดินเลนหรือค่อนข้างเหลวลงไป

2) ถอนหรือขุดต้นพืชที่จะใช้ทำท่อนพันธุ์จากแหล่งพันธุ์ที่จัดหาไว้

3 ) ตัดแต่งต้นและรากต้นพันธุ์พืชที่สมบูรณ์ให้มีความยาวประมาณ 1 ฟุต (ภาพที่ 5)

4) นำไปปักชำลงในแปลงหรือถุงเพาะชำที่จัดเตรียมไว้

5) ดูแลรักษาด้วยการให้น้ำเสียเป็นเวลา 3 สัปดาห์ เพื่อให้ต้นพืชปรับสภาพตนเองก่อนการนำไปปลูก

ภาพที่ 5 การเตรียมท่อนพันธุ์เพื่อนำไปปักชำก่อนการปลูกลงในแปลงระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

การปลูกพืช

1) เติมน้ำใส่ระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม และขังไว้ระยะเวลาหนึ่ง เพื่อให้เนื้อดินในแปลงเกิดความชุ่มชื้นและนิ่มจะได้ปลูกพืชได้สะดวกมากขึ้น

2) ทำการปลูกกล้ากกกลม (กกจันทบูรณ์) หรือธูปฤๅษีลงในแปลงที่สร้างขึ้น โดยให้มีระยะห่างระหว่างแถวและต้น เท่ากับ 25 เซนติเมตร ดังภาพที่ 6 และ 7

3) ดูแลหรืออนุบาลด้วยน้ำเสีย เพื่อให้พืชสามารถปรับตัวได้ประมาณ 1 สัปดาห์

ภาพที่ 6 ระยะห่างระหว่างแถว และต้น ในการปลูกพืชในแปลงระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

การดำเนินการบำบัดน้ำเสีย

ภาพที่ 7 การปลูกท่อนพันธุ์ลงแปลงระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม สามารถใช้ระบบการะรบายน้ำเสียเข้าสู่ระบบบำบัดได้ใน 2 ลักษณะ ดังนี้

1) ระบายน้ำเสียเข้าขังในแปลงทุกวัน โดยการเติมน้ำเสียในระดับ 30 เซนติเมตร จากพื้นผิวดินท้องแปลง สำหรับระบบพื้นที่ชุ่มน้ำขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 25 เมตร จะรองรับน้ำเสียได้วันละประมาณ 2-2.5 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน หรือรองรับน้ำเสียกับประชากร 15-20 คน ซึ่งระบบนี้ไม่มีการระบายน้ำออกจากระบบ

2) ระบายน้ำเสียเข้าแปลงทุกวันอย่างต่อเนื่อง ที่ระดับ 30 เซนติเมตร จากพื้นผิดดินท้องแปลง สามารถรองรับน้ำเสียได้ในอัตรา 37.5 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน โดยต้องควบคุมอัตรการไหลของน้ำที่ 26.5 ลิตรต่อวินาที หรือรองรับการใช้น้ำของประชากรได้ 200-300 คนต่อวัน ซึ่งมีระยะเวลากักพักน้ำเสียเป็นเวลา 1 วัน ซึงน้ำเสียใหม่จะผลักดันน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วออกจากระบบในลักษณะการไหลล้นหรือการระบายออกโดยท่อระบายน้ำใต้ดิน

การบำรุงรักษา

ภาพที่ 8 การตัดพืชที่ครบกำหนดเวลาเพื่อบำรุงรักษา และเพิ่มประสิทธิภาพของระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม เป็นกระบวนการที่อาศัยพืชช่วยในการดูสารอาหารจากการย่อยสลายสารอินทรีย์ของจุลินทรีย์ในดินเพื่อนำไปใช้ในการสร้างความเจริญเติบโตของต้นพืช เมื่อพืชเจริญเติบโตเต็มที่การดูดสารอาหารก็จะลดลงตามอายุ (ระยะเวลา) และชนิดของพืชนั้นๆ ดังนั้นการเจริญเติบโตของพืชและชนิดของพืชจึงมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียของระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม เนื่องจากถ้าพืชดูดสารอาหารได้น้อยลงจะทำให้การบำบัดน้ำเสียของระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียมลดลงด้วยเช่นกัน เพื่อเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดน้ำเสียของระบบจึงต้องมีการบำรุงรักษาด้วยการตัดพืชที่มีขนาดโตเต็มที่ออกเพื่อให้มีการเจริญเติบโตขึ้นมาทดแทน อันจะทำให้ประสิทธิภาพของระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียมเพิ่มขึ้นด้วย สำหรับกกกลมและธูปฤๅษีนั้น จะมีการบำรุงรักษาเพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดน้ำเสียดังนี้

1) กกกลม เมื่อมีอายุครบ 45 วัน ต้องทำการตัดออกจากระบบ โดยตัดบริเวณเหนือระดับน้ำเสียประมาณ 10 เซนติเมตร

2) ธูปฤๅษี เมื่ออายุครบ 90 วัน ต้องทำการตัดออกจากระบบ โดยตัดบริเวณเหนือระดับน้ำเสียประมาณ 10 เซนติเมตร เช่นเดียวกัน (ภาพที่ 8)

3) ทุก 1 ปี ต้องทำการถอนต้นพืชที่หนาแน่นบางส่วนออกจากระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม เพื่อให้เกิดช่องว่างมากขึ้น ทำให้แสงอาทิตย์สามารถส่งผ่านลงไปในน้ำได้ ซึ่งเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบได้ดีขึ้น

ระยะเวลาการใช้งานระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

ระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม สามารถรองรับการใช้งานได้ประมาณ 5 ปี ซึ่งจะต้องมีการปรับปรุงระบบด้วยการรื้อถอนพืชในแปลงทั้งหมดออก และปล่อยทิ้งให้ดินแห้งประมาณ 1 สัปดาห์ จึงทำการปลูกพืชชุดใหม่ลงในแปลง และดำเนินการบำบัดน้ำเสียได้ต่อไป

ค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

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

2) ค่าก่อสร้างบ่อดินขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 25 เมตร ลึก 1.10 เมตร เป็นเงิน 20,000 บาท 3) ทรายหยาบ จำนวน 7.5 ลูกบาศก์เมตร เป็นเงิน 1,900 บาท 4) ดินผสมทราย ในสัดส่วน 3:1 จำนวน 62.5 ลูกบาศก์เมตร เป็นเงิน 9,100 บาท 5) ต้นกล้ากกกลม หรือต้นกล้าธูปฤๅษี จำนวน 2,375 ต้น เป็นเงิน 4,750 บาท 6) กรวดขนาด 1-2 นิ้ว จำนวน 1/4 ลูกบาศก์เมตร เป็นเงิน 300 บาท 7) ท่อพีวีซีเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 นิ้ว ยาว 3.00 เมตรเป็นเงิน 450 บาท

รวมเป็นเงินทั้งสิ้น 41,500 บาท

ความเหมาะสมในการใช้เทคโนโลยี

ในการนำเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยพื้นที่ชุ่มน้ำเทียมสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้ทั่วไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบและจำนวนหน่วยของระบบ เพื่อใช้ในการรองรับจำนวนประชากรในชุมชน เช่น ระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม (ระบบเปิด) ขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 25 เมตร ลึก 0.3 เมตร จะรองรับประชากรได้ตั้งแต่ 200-230 คน เป็นต้น หากมีประชากรน้ำกว่าหรือมากกว่าสามารถที่จะขยายหรือลดขนาดความกว้างได้ตามความเหมาะสม ซึ่งการเพิ่มจำนวนหน่วยของระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียมโดยพิจารณาจากตารางที่ 1

ตารางที่ 1 จำนวนประชากรต่อจำนวนหน่วยของระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม ขนาดกว้าง 5 เมตร ยาว 25 เมตร

การนำไปใช้ประโยชน์

1) กกกลม (กกจันทบูรณ์) ที่ได้ทำการตัดออกเมื่ออายุครบ 45 วัน สามารถนำไปใช้ประโยชน์ต่างๆ ได้ดังนี้

• ลำต้น นำไปใช้ในการทำเครื่องจักรสานต่างๆ เช่น เสื่อ หมวก และกระเป๋า เป็นต้น
• ดอกและยอด นำไปใช้ทำเยื่อกระดาษได้

2) ธูปฤๅษี ที่ได้ทำการตัดออกเมื่ออายุครบ 90 วัน สามารถนำไปใช้ประโยชน์ต่างๆ ได้ดังนี้

• ลำต้น นำไปใช้ทำเยื่อกระดาษ หรือ บดอัดทำเชื้อเพลิงเขียว
• ดอก นำไปใช้ทำดอกไม้ประดิษฐ์
• ปุยของดอกแก่ นำไปใช้ในการกรองไขมัน

3) รูปร่างของพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม อาจใช้พื้นที่ที่เกิดจากการขุดหน้าดินไปใช้ประโยชน์และปล่อยทิ้งร้างไว้มาปรับปรุงเพื่อใช้เป็นระบบพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม ได้ดังภาพที่ 9

ภาพที่ 9 แนวคิดในการปรับปรุงพื้นที่ใช้เป็นระบบบำบัดน้ำเสียด้วยพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

ข้อจำกัดของระบบบำบัดน้ำเสียด้วยพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม

ระบบบำบัดน้ำเสียด้วยพื้นที่ชุ่มน้ำเทียม สามารถใช้ได้กับการบำบัดน้ำเสียที่มีองค์ประกอบน้ำเสียที่เป็นสารอินทรีย์ ไม่เหมาะสมสำหรับการบำบัดน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม

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