นายจีระศักดิ์ ตัวแทนทีมนักศึกษา เล่าว่า การบริหารจัดการคุณภาพน้ำถือเป็นเรื่องสำคัญในประเทศไทย เพราะผู้ปล่อยน้ำเสียลงสู่แม่น้ำลำคลองมีอยู่ทุกระดับ เริ่มตั้งแต่ระดับครัวเรือนจนถึงระดับโรงงานอุตสาหกรรม และแม้ว่าจะมีหลากหลายเทคนิควิธีการในการบำบัดน้ำเสียให้เลือกอย่างหลากหลายวิธี เช่น การใช้ถ่านกัมมันต์ดูดซับสารเคมี กระบวนการเยื่อแผ่นกรอง การสร้างและรวมตะกอนโดยใช้สารส้มหรือปูนขาว ซึ่งจากการศึกษาค้นคว้าของทีมวิจัย พบว่า การใช้ถ่านกัมมันต์ ไม่เหมาะที่จะนำมาใช้ดูดซับสารฟอกสี ในขณะที่การใช้กระบวนการเยื่อแผ่นกรอง ค่อนข้างใช้งบประมาณที่สูง และต้องมีการควบคุมระดับความดันน้ำ อัตราการไหลของน้ำ ค่าความเป็นกรดด่าง และอุณหภูมิให้เหมาะสมอีกด้วย สำหรับวิธีการสร้างและรวมตะกอน มีข้อด้อย คือ จะมีตะกอนเกิดขึ้นในปริมาณมาก ซึ่งจะต้องนำตะกอนมากำจัด และยังต้องมีการควบคุมปัจจัยด้านอื่น ๆ
“ปัจจุบันมีการนำอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ เข้ามาช่วยในการบำบัดสีและกลิ่นของน้ำเสีย โดยอาศัยการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงยูวี ทำให้สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์และอนินทรีย์ที่ปนเปื้อนอยู่ในน้ำ ทำลายเชื้อแบคทีเรีย ย่อยสลายสีของน้ำและลดกลิ่นของน้ำได้ แต่การเกิดปฏิกิริยาด้วยแสง ยังมีข้อจำกัดที่ต้องใช้ระยะเวลานาน และจากการศึกษาของทีมงานพบว่า คลื่นอัลตร้าโซนิคเป็นคลื่นเสียงที่มีความถี่อยู่ในช่วงที่หูมนุษย์ไม่สามารถได้ยินประมาณ 20 กิโลเฮิรตซ์ สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการทำความสะอาด และสามารถกำจัดเชื้อโรคได้บางชนิด ซึ่งคลื่นอัลตร้าโซนิคเมื่อผ่านน้ำจะทำให้เกิดคลื่นน้ำและฟองอากาศขนาดเล็ก ที่เรียกว่า คาวิเตชั่น ซึ่งคลื่นอัลตร้าโซนิคจะช่วยทำให้อนุภาคนาโนไททาเนียมไดออกไซด์สัมผัสกับน้ำเสียได้มากขึ้น จึงเกิดแนวคิดที่จะศึกษาและพัฒนาระบบบำบัดน้ำเสียด้วยเทคนิคคลื่นอัลตร้าโซนิคร่วมกับการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงนี้ขึ้น” ตัวแทนทีมนักศึกษากล่าว
นายมรกต สมาชิกในทีม เล่าว่า เครื่องบำบัดน้ำเสียที่ศึกษาและพัฒนานี้ มี 3 ส่วนหลัก คือ ส่วนที่หนึ่งการออกแบบวงจรควบคุม ประกอบด้วยภาคอินพุต ภาคประมวลผล และภาคเอาต์พุต โดยจะทำงานเชื่อมโยงกันกระบวนการทำงานของเครื่องจะมี 2 โหมด คือ โหมดแสงยูวี และโหมดแสงยูวีทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิค ถ้าผู้ใช้งานเลือกโหมดแสงยูวี จะต้องป้อนข้อมูล โดยข้อมูลที่ผู้ใช้ป้อนให้จะถูกส่งเป็นสัญญาณดิจิตอลไปยังบอร์ดArduino และบอร์ด Arduino จะทำการสั่งงานไปยังวาล์วน้ำให้เปิดพร้อมกับสั่งปั๊มน้ำให้ปั๊มน้ำเข้าในปริมาณเต็มความจุของบ่อบำบัด โดยที่มีสวิตซ์ลูกลอยเป็นตัวเช็คปริมาณน้ำภายในบ่อบำบัดว่ามีปริมาณน้ำถึงปริมาณที่กำหนดไว้แล้วหรือยัง เมื่อน้ำเต็มสวิตซ์ลูกลอยจะสั่งให้วาล์วน้ำปิดพร้อมกับปั๊มน้ำ บอร์ด Arduino จะทำงานสั่งให้หลอดไฟยูวีติด และสั่งให้หลอด LED แสดงสถานะเปลี่ยนแปลงจากสีแดงเป็นสีเขียว โปรแกรมที่ทำงานจะทำการนับถอยหลังเวลาที่ผู้ใช้ได้ป้อนค่าไว้จนหมดเวลาและหยุดการทำงานบอร์ด Arduino จะสั่งให้หลอด LED แสดงสถานะเปลี่ยนแปลงจากสีเขียวเป็นสีแดง พร้อมกับทำการเปิดวาล์วน้ำออกเป็นเวลา 2 นาทีจากนั้นจะทำการปิดวาล์วน้ำ เป็นอันจบกระบวนการการทำงานของเครื่องของโหมดแสงยูวีแต่หากผู้ใช้งานเลือกการทำงานของโหมดแสงยูวี ทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิค ลักษณะการทำงานก็จะคล้ายกันกับโหมดแสงยูวี แต่จะแตกต่างกันที่ เมื่อปริมาณน้ำใบบ่อบำบัดเต็ม สวิตซ์ลูกลอยจะสั่งให้วาล์วน้ำปิดพร้อมกับปั๊มน้ำ บอร์ด Arduino จะทำงานสั่งให้หลอดไฟ UV ทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิค นอกจากนั้นจะเหมือนกับโหมดแสงยูวีทุกอย่าง
“ส่วนที่สอง คือ โปรแกรมควบคุมระบบ โดยใช้บอร์ด Arduino ในการควบคุมการเปิด ปิดของอุปกรณ์ต่าง ๆ เริ่มต้นจากการตั้งค่าของผู้ใช้งาน โดยผู้ใช้เลือกโหมดการทำงาน จากนั้นตั้งค่าระยะเวลาในการบำบัด และค่ากำลังวัตต์คลื่นอัลตร้าโซนิค เมื่อป้อนค่าเรียบร้อยผู้ใช้กดปุ่ม Enter เครื่องจะทำงานอัตโนมัติตามลำดับขั้นตอนคือ การบำบัดน้ำเสียด้วยแสง UV และการบำบัดน้ำเสียด้วยแสง UV ทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิค จากนั้นปล่อยน้ำออกถือว่าจบกระบวนการทำงาน และส่วนสุดท้าย คือ ตัวเครื่องมีลักษณะเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยม ทำจากสแตนเลสมีขนาดกว้างยาวสูง 25 25 และ 30 เซนติเมตรตามลำดับ และติดตั้งอุปกรณ์และการใช้งานอื่น เช่น ปั๊มน้ำ โซลินอยด์วาล์ว หัวทรานสดิวเซอร์เพื่อใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาระหว่างสารนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์กับแสงยูวี หลอดยูวีขนาดกำลัง 11วัตต์ จำนวน 1 หลอด เพื่อใช้ในการบำบัดและฆ่าเชื้อโรคบางชนิดที่มีอยู่ในน้ำ สวิตซ์ลูกลอยรวมถึงจอแสดงกำลังวัตต์ ปุ่มปรับกำลังวัตต์ ซึ่งสามารถปรับกำลังวัตต์สูงสุดได้ 100 วัตต์” นายมรกต กล่าว
“ในการทดลองหาประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องนั้น ทำการศึกษาการลดสีของสารละลาย เมทิลีนบูล พบว่า ประสิทธิภาพของทั้ง 2 ระบบ มีความแตกต่างกัน โดยระบบบำบัดน้ำเสียด้วยโหมดแสง ยูวี สามารถลดสีของเมทิลีนบลูได้สูงสุดเพียง 60.99 % ที่ระยะเวลา 150 นาที ขณะที่โหมดแสงยูวีทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิคสามารถลดสีของเมทิลีนบลูได้สูงสุดถึง 91.31 % ที่ระยะเวลา 150 นาที ซึ่งงานวิจัยชิ้นนี้กำลังอยู่ในขั้นตอนการจดทะเบียนสิทธิบัตรอยู่ ผู้สนใจสามารถสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม โทร. 02 549 4750 หรือ 4193” ดร.วรนุศย์ กล่าว