โตชิบา คิดค้นนวัตกรรมการบำบัดน้ำเสียเพื่อน้ำสะอาด

“น้ำ”มีอยู่ทุกหนทุกแห่ง แต่ทว่ามันก็ยังไม่พอสำหรับการใช้งานอยู่ดี และน้ำส่วนใหญ่เป็นน้ำเสีย ที่ปล่อยทิ้งบนโลกของเรามีน้ำอยู่ถึง 70% มีน้ำแค่ 1% เท่านั้นเป็นน้ำจืดที่เราสามารถใช้ได้  ปริมาณที่เหลือก็คือทรัพยากรน้ำที่เราใช้กันในชีวิตประจำวัน เพื่อการอุปโภคบริโภค ชำระล้างร่างกาย หรือกระทั่งเพื่อปรุงอาหาร รวมถึงการใช้น้ำเพื่อการเกษตร และในโรงงานอุตสาหกรรม

ตั้งแต่ใช้ในกังหันน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ไปจนถึงใช้เพื่อทำความสะอาดอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์(ตัวนำหรือสื่อไฟฟ้า)  น้ำเป็นสิ่งสำคัญแทบจะสำหรับทุกๆ กิจกรรมที่เราทำในแต่ละวัน ถ้าหากไม่มีน้ำ ก็คงไม่สามารถมีชีวิตอยู่บนโลกนี้ได้เลย ถึงกระนั้น เราก็ยังปล่อยน้ำทิ้ง ปล่อยให้น้ำดีๆ ก็กลายเป็นน้ำเสียละนี่คือจุดเริ่มต้นใหม่

ใต้เมืองที่เราอยู่นั้น คือ เครือข่ายของท่อน้ำทิ้งที่นำพาของเสียและน้ำทิ้งไปยังโรงบำบัดน้ำเสีย  ที่โรงงานบำบัด น้ำเสียจะถูกผ่านหลายขั้นตอนเพื่อการบำบัด ไม่ว่าจะเป็นการกรองตะกอน, การเพิ่มแบคทีเรีย, และผ่านระบบฆ่าเชื้อโรค 

 

น้ำเสียผ่านหลายกระบวนการเพื่อการบำบัดแบคทีเรียเป็นส่วนสำคัญมากในกระบวนการบำบัดน้ำเสีย มันจะทำหน้าที่ในการจับของแข็งแขวนลอยและสารอินทรีย์ที่เหลือค้างอยู่ในน้ำหลังจากผ่านขั้นตอนการกรองตะกอนเบื้องต้น   กระบวนการนี้จำเป็นต้องมีการเติมอากาศที่คงที่ เพื่อเพิ่มออกซิเจนให้กับน้ำ เพื่อให้แบคทีเรียสามารถขยายตัว  และการกวนผสมของน้ำทำให้แบคทีเรียกับสารอินทรีย์จับตัวเป็นก้อน  ซึ่งในปัจจุบันกระบวนการดังกล่าวกินไฟค่อนข้างมาก นั่นก็หมายถึง ค่าสาธารณูประโภคที่พวกเราต้องจ่ายเพิ่มขึ้นนั่นเอง  แต่จะเป็นไปได้ไหมที่จะประหยัดต้นทุนมากกว่านี้ ?

เป็นการบำบัดน้ำเสียโดยการใช้แบคทีเรีย เพื่อย่อยสารอินทรีย์ที่อยู่ในน้ำเสีย โดยการเพิ่มออกซิเจนให้กับน้ำ เพื่อให้แบคทีเรียสามารถขยายตัวและย่อยสารอินทรีย์ได้เร็วยิ่งขึ้น โดยแบคทีเรียจะจับตัวเป็นก้อนและเมื่อมีจำนวนมากก็จะตกตะกอน ทำให้ได้น้ำที่มีคุณภาพดีขึ้น

น้ำสะอาดแถมใช้พลังงานต่ำ

คุณยูกิโอะ ฮิราโอกะ หัวหน้าผู้เชี่ยวชาญฝ่ายจัดการน้ำและสิ่งแวดล้อม บริษัทพัฒนาระบบโครงสร้างพื้นฐานและโซลูชั่น โตชิบา  ทราบดีถึงความจำเป็นในการลดการใช้พลังงานในการบำบัดน้ำ “อุปกรณ์สำหรับการบำบัดน้ำเสียกินไฟค่อนข้างสูง – คิดเป็น 0.7% จากพลังงานไฟทั้งหมดในญี่ปุ่น ถือว่าสูงมากสำหรับอุตสาหกรรมเดี่ยว โดยเฉพาะ   30%-60% ของพลังงานหมดไปกับการเติมอากาศในน้ำ (Aeration)

คุณฮิราโอกะนำเสนอแนวคิดการบำบัดน้ำเสียด้วยต้นทุนที่ต่ำลง

ดูผิวเผิน ปัญหานี้เหมือนจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ การเติมออกซิเจนในน้ำเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับกระบวนการบำบัดน้ำเสีย และมันจำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้า  สมการง่ายๆ คือ ยิ่งใช้ไฟฟ้ามากขึ้น  ออกซิเจนก็มากขึ้นตามไปด้วย ถ้าใช้ไฟฟ้าน้อยลง  ออกซิเจนก็น้อยตามไปด้วย และนั่นหมายถึงน้ำก็สะอาดน้อยลง คุณฮิราโอกะเข้าใจหลักการนี้ดี พร้อมมุ่งมั่นที่จะเปลี่ยนสมการนี้และลดพลังงานไฟฟ้าที่ต้องใช้โดยยังคงความสะอาดของน้ำไว้

คุณฮิราโอกะได้อธิบายเพิ่มเติมว่า “ในการบำบัดน้ำโดยทั่วไป มักจะเพิ่มออกซิเจนเกินความจำเป็นในกระบวนการเติมอากาศ เพื่อให้การทำงานมีประสิทธิภาพตรงตามเกณฑ์ที่กำหนดไว้ ทั้งๆ ที่เราไม่จำเป็นจะต้องใช้ปริมาณออกซิเจนมากขนาดนั้นตลอดเวลา เนื่องจากการใช้ชีวิตของ คนเราแทบจะไม่ล้างจานตอนกลางดึกเลย และปริมาณความสกปกรกของน้ำเสียก็เปลี่ยนไป เพียงเราเข้าใจรูปแบบการใช้ชีวิตของผู้คน เราก็สามารถลดการใช้ไฟฟ้าและควบคุมปริมาณออกซิเจนได้ตามลำดับ”

แค่เซ็นเซอร์ตัวเดียวก็สามารถทำให้น้ำสะอาดได้ในต้นทุนต่ำ

แอมโมเนียไนโตรเจน (NH4-Nหรือค่าวัดปริมาณแอมโมเนีย) เป็นค่าที่ใช้ทั่วไปในการทดสอบคุณภาพของน้ำ  ถ้าค่าสูง นั้นหมายถึงคุณภาพน้ำต่ำ ด้วยหลักการนี้  คุณฮิราโอกะและทีมงาน จาก โตชิบาได้พัฒนาแนวทางการแก้ไขปัญหาโดยใช้เซ็นเซอร์อัตโนมัติตรวจจับค่าความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจน  ควบคู่กับปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำ (Dissolved Oxygen หรือ DO) เซ็นเซอร์จะคำนวณปริมาณอากาศขั้นต่ำที่ต้องเติม เพื่อรักษาระดับออกซิเจนในน้ำ เอาไว้ให้เพียงพอในการเลี้ยงแบคทีเรียให้เจริญเติบโต  ในการทำงานของระบบนี้เรา ทำให้สามารถควบคุมปริมาณอากาศ  และลดการใช้พลังงานลง

 “ความสุดยอดของเทคโนโลยีนี้คือ ความเรียบง่ายของโครงสร้าง   ระบบของ โตชิบาใช้แค่ เซ็นเซอร์ตัวเดียว ในการวัดค่าแอมโมเนียไนโตรเจนกับซอฟแวร์ที่ออกแบบเฉพาะ เพื่อคำนวณปริมาณอากาศที่เหมาะสมในระบบ”   คุณฮิราโอกะ กล่าว

 

เทคโนโลยีนี้เริ่มใช้มาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2555 และสองปีหลังจากนั้น ด้วยประโยชน์และข้อดีด้านต้นทุนทำให้ได้รับเลือกเป็นโครงการวิจัยสาธิตสนับสนุนทุนโดยกระทรวงทรัพยากร โครงสร้างพื้นฐาน การคมนาคมและการท่องเที่ยวญี่ปุ่น การใช้งานจริงที่ โรงบำบัดน้ำแม่น้ำโฮแมน อำเภอโอโกริใน จังหวัดฟูกูโอกะ  พิสูจน์แล้วว่าปริมาณอากาศผันแปร ช่วยประหยัดพลังงานได้ถึง 10.3% เมื่อเทียบกับปริมาณอากาศคงที่  นี่แหละ คือการประหยัดพลังงานอย่างแท้จริง

สำหรับคุณฮิราโอกะแล้ว ความสำเร็จนี้เป็นเพียงแค่จุดเริ่มต้นเท่านั้น “หนึ่งในความท้าทายคือ การทำงานของมนุษย์ระบบอัตโนมัติ  มันทำให้การจัดการของระบบง่ายขึ้นและช่วยประหยัดต้นทุนมากขึ้น แต่เราต้องคำนึงถึงการใช้งานด้วย ถ้าการบำบัดน้ำเพื่อนำไปใช้ล้างทำความสะอาด ไม่ใช่เพื่อดื่มกิน คุณภาพของน้ำก็สามารถลดต่ำลงได้ และต้นทุนก็จะลดลง เราสามารถพัฒนาได้หลายเรื่องเพียงมองจากมุมมองที่แตกต่าง”

มันไม่ใช่ความสำเร็จเล็ก ๆ ที่คนกว่าพันล้านคนทั่วโลกสามารถเปิดก๊อกน้ำแล้วมีน้ำสะอาดใช้และดื่มกินได้  และก็เป็นเรื่องที่น่ากังวลอย่างมาก ที่อีกพันล้านคนไม่มีน้ำสะอาดใช้  คุณฮิราโอกะ จึงพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อให้ทุกคนได้มีโอกาสใช้น้ำสะอาด ด้วยต้นทุนที่ไม่แพง

หากสนใจรายละเอียดเพิ่มเติม กรุณาคลิกที่ http://www.toshiba-clip.com/en/detail/3980