การบำบัดน้ำเสียด้วยระบบแปลงพืชป่าชายเลน

 

คู่มือ เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียตามแนวพระราชดำริ การบำบัดน้ำเสียด้วยระบบแปลงพืชป่าชายเลน

ป่าชายเลน

หลักการและเหตุผล

น้ำเสียชุมชน เป็นปัญหาหลักประการหนึ่งที่ส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมเป็นอย่างมาก น้ำเสียเหล่านี้สามารถแก้ไขและ/หรือปรับปรุงสภาพให้ดีขึ้นด้วยการนำไปทำการบำบัดเพื่อให้มีคุณภาพที่ดีขึ้น เทคโนโลยีที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสียมีอยู่อย่างหลากหลายวิธีการ แต่เทคโนโลยีที่สร้างขึ้นเหล่านี้มักจะต้องใช้การลงทุนที่ค่อนข้างสูง ทั้งในด้านเครื่องจักรและพลังงาน สำหรับเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียตามแนวพระราชดำรินั้น พระองค์ทรงต้องการให้เป็นเทคโนโลยีที่ง่าย สะดวกและเป็นวิธีการที่อาศัยธรรมชาติให้ช่วยเหลือธรรมชาติด้วยกันเอง โดยอาศัยการเจือจางน้ำเสียด้วยน้ำทะเล การผสมน้ำเร่งการตกตะกอน การกักน้ำเสียที่ผสมกับน้ำทะเล ระบบรากของพืชป่าชายเลนช่วยในการเติมออกซิเจนให้กับน้ำเสีย กรองหรือฟอกน้ำให้สะอาดขึ้น นอกจากนี้พืชป่าชายเลนจะดูดซับอาหารและสิ่งปนเปื้อนที่มีอยู่ในน้ำเสีย ทั้งยังช่วยการทำงานของจุลินทรีย์ในการย่อยสลายสารอินทรีย์ อันเป็นการใช้ประโยชน์จากพืชป่าชายเลนอีกทางหนึ่ง นอกเหนือจากการเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยที่หลบภัย แหล่งอาหาร แหล่งอนุบาลตัวอ่อนของสัตว์น้ำ เป็นการลดค่าใช้จ่าย ในการดำเนินงานบำบัดน้ำเสียที่ไม่ต้องลงทุนสูงเหมือนที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน เทคโนโลยีตามแนวพระราชดำริด้วยการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบแปลงพืชป่าชายเลน เป็นอีกเทคโนโลยีหนึ่งที่อาศัยหลักการ ที่ให้ธรรมชาติช่วยเหลือธรรมชาติ ด้วยการเก็บกักน้ำเสียในแปลงป่าชายเลน และการเจือจางด้วยน้ำทะเลในระยะเวลาที่น้ำทะเลขึ้น อาศัยการปลดปล่อยออกซิเจนของพืชที่ได้จากการสังเคราะห์แสง กระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ของจุลินทรีย์ในดิน การดูดซึมสารอาหารของพืชเพื่อใช้ในการเจริญเติบโต และการกรองสิ่งปนเปื้อนของพืชป่าชายเลนและดินร่วมกัน

วัตถุประสงค์

1) เพื่อส่งเสริมและเผยแพร่เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบแปลพืชป่าชายเลนให้กับหน่วยงานต่างๆ ที่มีพื้นที่ใกล้เคียงติดกับป่าชายเลนเสื่อมโทรมหรือถูกทำลายได้นำไปใช้ปฏิบัติได้อย่างแพร่หลาย

2) เพื่อพัฒนารูปแบบเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียชุมชนตามแนวพระราชดำริ โดยอาศัยหลักการธรรมชาติช่วยธรรมชาติที่เหมาะสม ให้มีความสะดวกในการนำไปปฏิบัติ ประหยัดค่าใช้จ่าย ง่ายในการนำไปประยุกต์ใช้กับพื้นที่ที่ติดทะเล และมีป่าชายเลน

3) เพื่อลดปัญหาสิ่งแวดล้อมด้านน้ำเสียชุมชน โดยใช้เทคโนโลยีบำบัดน้ำเสียด้วยระบบแปลงพืชป่าชายเลนตามแนวพระราชดำริ

4) เพื่อฟื้นฟูและปรับปรุงพื้นที่ป่าชายเลนให้มีสภาพที่ดีขึ้น

ต้นโกงกางและต้นแสม

ลักษณะเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบระบบแปลงพืชป่าชายเลน

รูปแบบเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบแปลงพืชป่าชายเลน ที่ศึกษาวิจัยและพัฒนาขึ้น ยึดหลักการตามแนวพระราชดำริ โดยการทำแปลงเพื่อกักเก็บน้ำทะเลและน้ำเสียที่รวบรวมได้จากชุมชน และปลูกป่าชายเลนด้วยพันธุ์ไม้ 2 ชนิด คือ ต้นโกงกาง และต้นแสม ช่วยในการบำบัดน้ำเสีย อาศัยการเจือจางระหว่างน้ำทะเลกับน้ำเสีย การเร่งตกตะกอนของสารอินทรีย์ในน้ำเสีย ระยะเวลาการกักพักของน้ำ ระบบรากของพืชป่าชายเลนช่วยการปลดปล่อยก๊าซออกซิเจนให้กับน้ำเสีย และช่วยในการย่อยสลายสารอินทรีย์ โดยจุลินทรีย์ในดิน เพื่อให้การบำบัดน้ำเสียมีประสิทธิภาพมากขึ้น สำหรับเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นจะมีการกักน้ำทะเลที่เข้าสู่แปลงในช่วงเวลาที่น้ำขึ้นสูงสุดในรอบวัน (การขึ้นลง ปกติของน้ำทะเลจะมีการขึ้นลงวันละ 2 ครั้ง) ทำการเก็บกักและเพื่อหาสัดส่วน ปริมาณการให้น้ำเสียในการบำบัด เมื่อเติมน้ำเสียตามสัดส่วนแล้วปล่อยให้น้ำผสมมีการกักพักไว้ระยะเวลาหนึ่ง (ตั้งแต่ช่วงเวลาที่น้ำขึ้นครั้งแรก จนกระทั่งถึงเวลาน้ำลงครั้งที่สองในรอบวัน) จึงระบายน้ำฝนที่ผ่านการผสม (น้ำที่ผ่านการบำบัด) ออกสู่แหล่งน้ำธรรมชาติต่อไป

ลักษณะสังเขปรูปแบบเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยด้วยแปลงพืชป่าชายเลน

ภาพที่ 1 ลักษณะสังเขปรูปแบบเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยด้วยแปลงพืชป่าชายเลน

วัสดุอุปกรณ์

1. คันดินขนาดกว้าง 1.5 เมตร
2. ระบบประตูระบายน้ำแสตนเลส หรือใช้วัสดุทนความเค็ม
3. ท่อระบายน้ำเสีย (HDPE) ขนาด 10 นิ้ว
4. วาวล์ปิด-เปิด ต้องมีมาตรวัดปริมาณน้ำ
5. ต้นกล้าไม้แสม และไม้โกงกาง
6. มาตรวัดระดับน้ำ

การเลือกพื้นที่

1. ควรเป็นพื้นที่ที่ติดชายทะเล หรือใกล้ทะเลมากที่สุด
2. มีน้ำทะเลท่วมถึงในเดือนที่มีน้ำทะเลขึ้น-ลงต่ำสุด
3. ทิศทางการขึ้นลงของน้ำควรเป็นแนวตั้งฉากกับชายฝั่งทะเลมากที่สุด
4. เป็นพื้นที่ป่าชายเลนเสื่อมโทรม หรือถูกทำลาย (อาจเป็นบ่อกุ้งที่ไม่ใช้ประโยชน์แล้ว)

การก่อสร้างระบบแปลงพืชป่าชายเลน

ขั้นที่ 1 การก่อสร้างแปลงกักพักน้ำทะเล-น้ำเสีย

1) สำรวจพื้นที่ที่เหมาะสมในการก่อสร้างแปลงโดยคำนึงถึงข้อพิจารณาในการเลือกพื้นที่ และระดับการขึ้น-ลงต่ำสุดและสูงสุดของน้ำทะเล จากนั้นวางแผนการก่อสร้างแปลง โดยให้แปลงมีทิศทางต้องขนานกับทิศทางการขึ้น-ลงของน้ำทะเลเป็นสำคัญ ส่วนความกว้างและความยาวของแปลงพืชป่าชายเลนขึ้นอยู่กับสภาพพื้นที่และปริมาณน้ำเสียที่ต้องการบำบัด

2) ก่อสร้างคันดินรอบแปลงที่กำหนดไว้ให้มีลักษณะดังภาพที่ 1 มีความกว้าง 1.5 เมตร ความลาดเทของคันดิน เท่ากับ 1:1 (ภาพที่ 2) ความสูงของคันดินขึ้นอยู่กับความลาดเทของพื้นที่ ซึ่งจะต้องสูงจากระดับเก็บกักน้ำบริเวณท้ายแปลง 50 เซนติเมตร

ลักษณะของคันดิน

ภาพที่ 2 ลักษณะภาพตัดของคันดินแปลงระบบบำบัดน้ำเสียด้วยแปลงพืชป่าชายเลน

3) ก่อสร้างและติดตั้งประตูระบายน้ำเข้า-ออก บริเวณท้ายแปลง ต้องใช้วัสดุที่ทนความเค็ม จำนวนประตูระบายน้ำต้องให้เหมาะสมกับขนาดความกว้างของแปลงดังภาพที่ 1

4) ก่อสร้างและติดตั้งวาวล์ปิด-เปิด ควบคุมระบบการระบายน้ำเสียเข้าสู่ระบบ บริเวณส่วนหัวของแปลง ดังภาพที่ 1

5) วางท่อระบายน้ำเสีย (HDPE) ขนาด 10 นิ้ว ให้อยู่บริเวณกลางแปลง และจากส่วนหัวของแปลงถึงบริเวณกลางแปลง ซึ่งมีลักษณะดังภาพที่ 1 และ 3

การวางท่อระบายน้ำเสียเข้าสู่ระบบ

ภาพที่ 3 ลักษณะการวางท่อระบายน้ำเสียเข้าสู่ระบบแปลงพืชป่าชายเลน

ขั้นที่ 2 การเตรียมกล้าไม้และการปลูกพืชป่าชายเลน

การเตรียมกล้าไม้

การจัดเตรียมกล้าพันธุ์พืชป่าชายเลนที่จะใช้ปลูกในแปลงระบบแปลงพืชป่าชายเลน กระทำได้พร้อมกับการดำเนินการก่อสร้างระบบแปลงฯ แหล่งของกล้าไม้สามารถติดต่อได้ที่ทำการศูนย์เพาะชำกล้าไม้ป่าชายเลน สำนักงานป่าไม้จังหวัดหรือสำนักงานป่าไม้เขตใกล้เคียงพื้นที่ หรือเก็บจากพื้นที่ป่าชายเลนบริเวณใกล้เคียง ซึ่งในการจัดเตรียมกล้าไม้นั้นสามารถกระทำได้เป็นลำดับดังนี้

1) เตรียมพื้นที่สำหรับการเพาะชำและอนุบาลท่อนกล้าไม้ ซึ่งอาจกระทำโรงเรือนชั่วคราวบริเวณพื้นที่ก่อสร้างระบบบำบัดน้ำเสียด้วยแปลงพืชป่าชายเลน

2) ขนกล้าไม้จากแห่ลที่จัดหามาไว้ยังเรือนเพาะชำ

3) หากเป็นต้นกล้าไม้ที่เก็บมาจากป่าชายเลน ต้องเตรียมถุงเพาะชำขนาด 3 นิ้ว พร้อมทั้งใส่ดิน

4) นำไปปักชำลงในแปลงหรือถุงเพาะชำที่จัดเตรียมไว้

5) ดูแลรักษาจนต้นกล้ามีสภาพดี แข็งแรงและสมบูรณ์ สามารถดำเนินการได้จนกระทั่งนำไปปลูก

การปลูก

1) ระบายน้ำทะเลเข้าสู่ระบบแปลงพืชป่าชายเลน ให้มีลักษณะเป็นตามธรรมชาติของการขึ้น-ลงของน้ำทะเล

2) เมื่อน้ำลงทำการปลูกกล้าไม้ โดยให้มีระยะห่างระหว่างแถว 1.50 เมตร และระหว่างต้น 1.00 เมตร ดังภาพที่ 4

3) ในระยะแรกภายหลังการปลูกควรปักไม้เพื่อใช้ผูกยึดต้นกล้าไม้ที่ปลูกใหม่ ดังภาพที่ 5

4) ใช้น้ำทะเลที่ขึ้น-ลงตามธรรมชาติ สลับกับการใช้น้ำเสีย เพื่อให้ต้นไม้เจริญเติบโตแข็งแรงและปรับสภาพตนเองได้เพียงพอ นอกจากนี้จะต้องมีการปลูกซ่อมแซมต้นกล้าส่วนที่ตาย

ระยะห่างระหว่างแถว 1.5 เมตร

ภาพที่ 4 ระยะห่างระหว่างแถว และต้น ในการปลูกกล้าไม้ในแปลงพืชป่าชายเลน

ปักไม้เพื่อยึดต้นกล้า

ภาพที่ 5 การปักไม้เพื่อยึดต้นกล้าภายหลังการปลูก

การดำเนินการบำบัดน้ำเสีย

เทคโนโลยีบำบัดน้ำเสียด้วยระบบแปลงพืชป่าชายเลน มีวิธีการและขั้นตอนการดำเนินการบำบัดน้ำเสีย ดังนี้

1) ระบายน้ำทะเลเข้าสู่แปลงพืชป่าชายเลนในช่วงที่น้ำขึ้นสูงสุดในรอบวัน เมื่อระดับการขึ้น-ลงของน้ำทะเลอยู่ในระดับทรงตัว (น้ำนิ่ง) ทำการปิดประตูระบายน้ำเพื่อขังน้ำทะเลไว้

2) ระบายน้ำเสียเข้าแปลงในปริมาณ 2,450 ลูกบาศก์เมตร

3) กักพักน้ำที่ผสมระหว่างน้ำทะเลและน้ำเสียไว้ เพื่อให้เกิดกระบวนการบำบัดตามหลักการดังกล่าวไว้ตอนต้น จนกระทั่งถึงเวลาที่น้ำทะเลเริ่มลงจึงทำการปล่อยน้ำที่ผ่านการบำบัดออก

4) อ่านค่าความสูงที่มาตรวัดระดับน้ำบริเวณหัวแปลง และท้ายแปลงของระบบแปลงพืชป่าชายเลน เพื่อคำนวณปริมาณน้ำทะเลที่เข้าสู่ระบบฯ ซึ่งสามารถคำนวณได้ดังนี้

ปริมาณน้ำทะเล = 0.5 x ความยาวแปลง x ความกว้างแปลง x (ระดับน้ำหัวแปลง+ระดับน้ำท้ายแปลง)

5) คำนวณปริมาณน้ำเสียที่ต้องระบายเข้าสู่ระบบแปลงพืชป่าชายเลน โดยตรวจสอบจากสัดส่วนระหว่างน้ำเสียและน้ำทะเลที่เหมาะสมในการบำบัดน้ำเสียตารางที่ 1 หากน้ำทะเลมีปริมาณ 9,750 ลูกบาศก์เมตร ค่าภาระ BOD ของน้ำเสียอยู่ระหว่าง 50-100 มิลลิกรัมต่อลิตร จากตารางจะต้องใช้สัดส่วนที่เหมาะสมของน้ำเสีย : น้ำทะเล เท่ากับ 20 : 80 ดังนั้นปริมาณน้ำเสียที่เหมาะสมในการบำบัดประมาณ 2,450 ลูกบาศก์เมตร ดังวิธีการต่อไปนี้

ปริมาณน้ำเสีย = (ปริมาณน้ำทะเล x สัดส่วน้ำเสีย)/สัดส่วนน้ำทะเล

= (9,750 x 20)/80

= 2,437 ลูกบาศก์เมตร

ตารางที่ 1 สัดส่วนน้ำเสียและน้ำทะเลที่เหมาะสมในการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบแปลงพืชป่าชายเลน

ตารางแสดงสัดส่วนน้ำกับน้ำเสียในระบบ

การบำรุงรักษา

เทคโนโลยีบำบัดน้ำเสียด้วยระบบแปลงพืชป่าชายเลน เป็นกระบวนการที่อาศัยการขึ้น-ลงของน้ำทะเลตามธรรมชาติ การเจือจาง การเร่งการตกตะกอน นอกจากนี้อาศัยพืชช่วยในการดูดสารอาหารจากการย่อยสลายสารอินทรีย์ของจุลินทรีย์ในดิน เพื่อนำไปใช้ในการสร้างความเจริญเติบโตของต้นพืชป่าชายเลน ดังนั้นการดูแลรักษาจึงไม่มีความจำเป็นมากนัก เนื่องจากพืชจะเจริญเติบโตและมีสภาพเป็นป่าชายเลนต่อไป

ความเหมาะสมในการใช้เทคโนโลยี

ในการนำเทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสียด้วยระบบพืชป่าชายเลนสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับพื้นที่ ที่ติดอยู่กับชายฝั่งทะเล ทั้งนี้การออกแบบและการก่อสร้างจำเป็นต้องมีการลงทุน จึงเหมาะสมสำหรับหน่วยงานที่รับผิดชอบ จะรับไปดำเนินการมากกว่าประชาชนทั่วไป

ผลประโยชน์ที่ได้รับ

1) การบำบัดน้ำเสียที่ใช้วิธีการธรรมชาติ

2) การฟื้นฟูสภาพป่าชายเลนให้กับสิ่งแวดล้อม

3) เป็นแหล่งอนุบาลตัวอ่อนของสัตว์น้ำในธรรมชาติ

การประยุกต์ใช้

จากหลัการและกระบวนการของเทคโนโลยีบำบัดน้ำเสียด้วยระบบแปลงพืชป่าชายเลน สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับชุมชน หรือกิจการเพาะเลี้ยงกุ้งที่มีพื้นที่ติดอยู่กับป่าชายเลนได้โดยไม่จำเป็นต้องมีการก่อสร้างแปลงพืชป่าชายเลน แต่จะต้องมีบ่อพักน้ำเสียหรือน้ำที่ผ่านการใช้ประโยชน์ไว้ระยะหนึ่งและทำการระบายน้ำเสียเหล่านั้นสู่พื้นที่ป่าชายเลนที่มีอยู่ในขณะที่น้ำทะเลขึ้นสูงสุด ซึ่งจะเป็นการบำบัดน้ำเสียได้ในระดับหนึ่ง

การระบายน้ำเสียจากบ่อพักน้ำเสียสู่ป่าชายเลนในขณะที่น้ำทะเลขึ้นสูงสุด

ภาพที่ 6 การประยุกต์ใช้ในการระบายน้ำเสียจากบ่อพักน้ำเสียสู่ป่าชายเลนในขณะที่น้ำทะเลขึ้นสูงสุด

ข้อจำกัด

1) สามารถใช้ได้กับพื้นที่ที่มีสภาพติดกับพื้นที่ป่าชายเลนเท่านั้น

2) การลงทุนค่อนข้างสูง

3) ต้องมีความรู้เกี่ยวกับการขึ้น-ลงของน้ำทะเลเป็นอย่างดี

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