Rejection (%) สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ผลการศึกษาคา่ ความเข้มขน้ ของสารอนิ ทรยี ใ์ นน้าท้ิงท่มี ผี ลตอ่ การกา้ จัด
จากรูปท่ี 3 แสดงผลของความเข้มข้นของสารอินทรีย์ในน้าทิ้งที่ความเข้มข้น 5, 10 และ 15 มิลลิกรัมต่อลิตร
ต่อประสิทธิภาพการก้าจัดสารอินทรีย์ในน้าทงิ้ ของสารละลายที่ใช้ทดลอง โดยพิจารณาจากการวัดค่าการดูดกลืนแสง UV ท่ีความ
ยาวคล่ืน 254 นาโนเมตร พบว่าเมื่อท้าการเดินระบบครบ 240 นาที พบว่า ความเข้มข้น 15 มิลลิกรัมต่อลิตร มีค่าการก้าจัด
มากกว่าท่ี 10 มิลลิกรัมต่อลิตร และ 5 มิลลิกรัมต่อลิตร ตามล้าดับ ที่ความเข้มข้น 5 มิลลิกรัมต่อลิตร มีค่าร้อยละการก้าจัดอยู่
ประมาณ 0 ถึง 20 ที่ความเข้มข้น 10 มิลลกิ รัมต่อลิตร มีค่ารอ้ ยละการกา้ จัดอยปู่ ระมาณ 14.25 ถึง 41.66 และทีค่ วามเข้มข้น 15
มิลลิกรัมต่อลิตร มีค่าร้อยละการก้าจัดอยู่ประมาณ 47.76 ถึง 58.57 การก้าจัดสารอินทรีย์จะใช้กลไกในการคัดขนาด (Size
Exclusion) โดยอนุภาคทีม่ ขี นาดใหญ่กว่ารพู รนุ จะถกู กนั้ ดว้ ยผิวหน้าเยื่อกรอง ท้าให้เกิดการอุดตันภายในรูพรุน ซ่ึงท้าให้เกิดการ
สะสมตวั ของอนภุ าคอยู่บนผวิ หน้าเยอื่ กรองและในรพู รนุ ในขณะที่อนุภาคทม่ี ีขนาดเลก็ กว่าสามารถผา่ นรพู รนุ ได้ ซ่ึงสอดคล้องกับ
การลดลงของฟลักซ์สารละลาย ทค่ี วามเขม้ ข้นสารอนิ ทรย์มากท้าให้ค่าฟลกั ซ์สารละลายท่ไี ด้ลดลง [8] เน่ืองจากการสะสมตัวของ
สารอินทรยี ์เกดิ ชน้ั เคก็ ทผี่ วิ หน้าของเยอ่ื กรองทา้ ให้สรา้ งชน้ั กรองทีผ่ วิ เยอ่ื กรองท้าให้สามารถกักกันสารได้มากขนึ้
100
I.S.= 0.01 M NaCl, P=20 psig, pH=7
EfOM 5 mg/l
80 EfOM 10 mg/l
EfOM 15 mg/l
60
40
20
0
0 30 60 90 120 150 180 210 240
Operation period (min)
รูปท่ี 3 ผลของค่าความเข้มขน้ ของสารอนิ ทรีย์ในน้าท้ิงทีม่ ีผลตอ่ การก้าจัด
ผลการศึกษาค่าความแรงประจุทีม่ ีผลตอ่ การลดลงของคา่ ฟลักซ์
การศึกษาผลของความแรงประจทุ ีม่ ีผลต่อการลดลงของฟลักซ์สารละลาย โดยปรับค่าความแรงประจุท่ีใช้ในการทดลอง
เป็น 0.005 และ 0.01 โมลตอ่ ลติ ร ดว้ ยโซเดยี มคลอไรด์ ท่ีความเขม้ ขน้ ของสารอินทรีย์ในน้าท้ิง 10 มิลลิกรัมต่อลิตร ปรับค่าพีเอช
เปน็ 7 ความดนั คงท่ตี ลอดการทดลองที่ 20 psig ดังแสดงในรปู ท่ี 4 จากการทดลองพบวา่ การเพมิ่ ความแรงประจุจาก 0.005 เป็น
0.01 โมลตอ่ ลิตร ทา้ ใหเ้ พม่ิ การลดลงของฟลักซ์สารละลาย เนื่องจากเกลือโซเดียมคลอไรด์มีส่วนเพิ่มค่าความดันออสโมติกบนผิว
ของเยื่อกรองสูงขน้ึ ประกอบกับประจบุ วกของโซเดียมรวมตวั กบั ประจลุ บของสารอนิ ทรีย์ท้าให้สารอินทรีย์สะสมตัวเกิดเป็นช้ันเค้ก
ทแ่ี น่นขึ้นบนผวิ ของเย่อื กรอง สง่ ผลต่อการลดลงของค่าฟลกั ซ์สารละลายดงั แสดงในรปู
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 33 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
4000
3000
2000 EfOM 10 mg/l, P=20 psig, pH=7
1000
900 0.005 M
0.01 M
Solution flux (LMH) 800
700
600
500
400
300
200
100
0 240
0 30 60 90 120 150 180 210
Operating period (min)
รปู ท่ี 4 ผลของคา่ ความแรงประจุตอ่ คา่ ฟลักซ์สารละลาย
ผลการศึกษาค่าความแรงประจุทม่ี ีผลตอ่ การกา้ จดั สารอินทรียใ์ นน้าท้ิง
จากรปู ท่ี 5 แสดงผลของความแรงประจุต่อการกา้ จัดสารอนิ ทรยี ใ์ นน้าทงิ้ โดยปรับความแรงประจุเปน็ 0.005 และ 0.01
โมลต่อลิตร ดว้ ยโซเดียมคลอไรด์ ท่ีมคี วามเข้มข้นของสารอินทรีย์ในน้าทิ้ง 10 มิลลิกรัมต่อลิตร ปรับค่าพีเอชเป็น 7 ความดันคงที่
ตลอดการทดลองท่ี 20 psig จากผลการทดลองพบว่า การเพิ่มความแรงประจุท้าให้เพ่ิมค่าการก้าจัดสารอินทรีย์ในน้าท้ิง ท่ีความ
แรงประจุ 0.005 โมลต่อลิตร มีค่าร้อยละการก้าจัด 11.72 ถึง 38.92 และที่ความแรงประจุ 0.01 โมลต่อลิตร มีค่าร้อยละการ
ก้าจัดเพิ่มเป็น14.25 ถึง 41.66 ตามล้าดับ อาจเน่ืองการเพ่ิมความแรงประจุท้าให้เกิดเพิ่มเค้กของสารอินทรีย์แน่นข้ึนบนผิวเยื่อ
สง่ ผลต่อการเพ่มิ คา่ การกา้ จัดสารอนิ ทรยี ์ดงั แสดงในรูป
Rejection (%) 100
EfOM 10 mg/l, P=20 psig, pH=7
80 0.005 M
0.01 M
60
40
20
0
0 30 60 90 120 150 180 210 240
Operating period (min)
รูปท่ี 5 ผลของคา่ ความแรงประจุของสารอินทรีย์ในน้าท้ิงทมี่ ีผลต่อการก้าจัด
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 34 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
สรุปผล
การก้าจัดสารอินทรีย์ในน้าท้ิงด้วยเยื่อกรองแบบไมโคร เพ่ือความต้องการน้าน้าท้ิงท่ีผ่านการบ้าบัดแล้วมาใช้ประโยชน์
เปน็ หนึง่ ทางเลือกท่นี า่ สนใจ ส้าหรบั การผลติ น้าในสภาวะท่ีเกิดการขาดแคลนน้าโดยเฉพาะอย่างย่ิงในฤดูแล้ง หรือแม้กระท่ังการ
ปรับปรุงคณุ ภาพนา้ ในสถานการณ์ทนี่ ้าท่วม นอกจากนย้ี ังสามารถน้าไปประยุกต์ใชใ้ นบางขนั้ ตอนการผลิตน้าประปาในปจั จุบนั ได้
กิตตกิ รรมประกาศ
ขอขอบคุณหลักสูตรบัณฑิตศึกษา สาขาวิศวกรรมส่ิงแวดล้อม ภาควิชาวิศวกรรมเคมี มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ที่ให้
ความอนุเคราะหส์ ารเคมี เคร่ืองมือในการทดลอง สถานทว่ี ิจัย ตลอดจนสนับสนนุ การน้าเสนอผลงานวจิ ัยในครั้งน้ี
เอกสารอ้างอิง
[1] National Research Council, 2012. Water Reuse: Potential for Expanding the Nation's Water Supply
Through Reuse of Municipal Wastewater. Academy Press, Washington, DC.
[2] Fatta-Kassinos,D.,Kalavrouziotis, I., Koukoulakis, P., and Vasquez, M. 2011. The risks associated with
wastewater reuse and xenobiotics in the agroecological environment. Science of the Total Environment.
409(19): 3555-3563.
[3] Barker, D. J., Salvi, S. M., Langenhoff, A. A., & Stuckey, D. C. 2000. Soluble microbial products in ABR
treating low-strength wastewater. Journal of Environmental Engineering, 126(3): 239-249.
[4] Marhaba, T.F., Pu, Y., and Bengraine, K. 2003. Modified dissolved organic matter fraction technique for
natural water. Journal of Hazardous Materials. 101: 43-53.
[5] Buscio, V., Marín, M. J., Crespi, M., and Gutiérrez-Bouzán, C. 2015. Reuse of textile wastewater after
homogenization–decantation treatment coupled to PVDF ultrafiltration membranes. Chemical
Engineering Journal, 265: 122-128.
[6] Mattaraj S. and Kilduff J. E. 2003. Effect of natural organic matter properties on nanofiltration fouling.
RSID 4th. Proceeding of the forth Regional Symposium on Infrastructure Development in Civil Engineering
Bangkok, Thailand, on April (pp.3-5).
[7] Shon et al, H. K., Vigneswaran, S., Kandasamy, J., and Cho, J. 2007. Characteristics of effluent organic
matter in wastewater. Eolss, Oxford.
[8] Kilduff et al, J. E., Mattaraj, S., and Belfort, G. 2004. Flux decline during nanofiltration of naturally-
occurring dissolved organic matter: effects of osmotic pressure, membrane permeability, and cake
formation. Journal of membrane science, 239(1): 39-53.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 35 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
006
สถานการณ์และการเกบ็ รวบรวมมลู ฝอย
ในอาเภอปากเซ ประเทศลาว
Municipal Solid Waste Situation and Collection in Pakse
Champasack Province LOAS
บญุ ปอน บยุ่ วไิ ล1 และ สมภพ สนองราษฏร2์ *
Bounpone Buivilay1 and Sompop Sanongraj2*
1*บัณฑิตศกึ ษา สาขาวชิ าวิศวกรรมส่ิงแวดลอ้ ม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั อุบลราชธานี
2*ผ้ชู ่วยศาสตราจารย์ ภาควิชาวิศวกรรมเคมี คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั อบุ ลราชธานี อบุ ลราชธานี 34190
*โทรศพั ท์ : 045-353342, โทรสาร : 045-353344, E-mail : [email protected]; [email protected]
บทคัดยอ่
งานวจิ ัยน้มี ีวตั ถุประสงค์เพื่อศึกษาสภาพปจั จบุ ันของการเกบ็ ขนมูลฝอยของเทศบาลเมอื งปากเซ แขวงจาปาสัก โดยเก็บ
ข้อมูลองค์ประกอบต่าง ๆ ท่ีเก่ียวข้องกับการเก็บขนมูลฝอยพร้อมท้ังศึกษาเวลาในการปฏิบัติงานเก็บขนมูลฝอยของแต่ละโซนท่ี
ขนส่งไปยังสถานที่กาจัดในช่วงระหว่างเดือนตุลาคมถึงเดือนธันวาคม พ.ศ. 2561 ผลการศึกษาพบว่าเทศบาลเมืองปากเซ
แขวงจาปาสกั มหี ม่บู า้ นที่ทาสญั ญากบั ทางเทศบาลในการรับบริการการเก็บขนมูลฝอยท้ังหมด 30 หมู่บ้าน โดยมีประชากรอาศัย
อยู่ประมาณ 66,436 คน (พ.ศ. 2561) มีปริมาณมูลฝอยทั้งหมดเกิดข้ึนประมาณ 35,588.33 ตันต่อวัน การเก็บมูลฝอยอยู่ใน
ความรับผิดชอบขององค์การพัฒนาบริหารตัวเมืองปากเซ แขวงจาปาสัก ซึ่งมีบุคลากรท้ังสิ้น 36 คน คิดเป็นสัดส่วนบุคลากร
ต่อประชาชนเท่ากับ 1 ต่อ 2,861.74 คน เทศบาลเมืองปากเซ แขวงจาปาสัก แบ่งเขตการเก็บขนมูลฝอยแบ่งออกเป็น 4 โซน
มรี ถเกบ็ ขนมลู ฝอยท้ังหมด 4 คัน เปน็ รถเก็บขนมูลฝอยแบบอัดทา้ ยความจุคันละ 9 ลกู บาศก์เมตร ผลการศึกษาในการปฏิบัติงาน
เก็บขนมลู ฝอยของรถเก็บขนมลู ฝอยทัง้ 4 คนั ท่ีเก็บขนมลู ฝอยไปยงั สถานท่ีกาจัดมูลฝอยคนั ละ 2 เที่ยวตอ่ วัน พบว่ามรี ะยะทาง
ในการปฏบิ ตั ิงานทั้งหมดประมาณ 1,792.1 กิโลกรัมตอ่ เทยี่ ว สว่ นใหญเ่ ปน็ ระยะทางในการขนส่งมูลฝอยและเป็นระยะทางในการ
เก็บรวบรวมมูลฝอยไปสถานที่กาจัดมูลฝอย และเดินทางกับไปยังที่จอดรถประมาณ 822 กิโลเมตร (ร้อยละ 45.85),
457 กิโลเมตร (ร้อยละ 25.48) และ 271 กโิ ลเมตร (ร้อยละ 15.13) ตามลาดบั สาหรบั เวลาในการปฏิบัติงานส่วนใหญ่เป็นเวลา
ในการเกบ็ รวบรวมมูลฝอยเฉล่ยี ประมาณคันละ 3,718.00 นาที (รอ้ ยละ 89.35) รองลงมาเปน็ เวลาในการขนส่งมลู ฝอย และเวลา
เดนิ ทางกลับไปยงั ทีจ่ อดรถประมาณ 264.50 นาที (ร้อยละ 6.36) และ 82.65 นาที (ร้อยละ 1.99) ตามลาดบั
คาสาคัญ : การเก็บรวบรวมและขนสง่ มลู ฝอย; มูลฝอย
Abstract
The objective of this research study was to investigate the current status of solid waste and
transportation system of Pakse Champassack Province. The study was conducted from October 2018 to
December 2018 by collecting data and all factors involved. Time and motion of the operation was also
incorporation in the study. The research result showed that Pakse Champassack Province, has a village that
has contracted with the municipality to receive 30 garbage collection services, with the citizen of 66,436. The
quantity of solid waste was 35,588.33 tonnes per day. Collection work was the responsibility of Urban
Development Agency, which consists of 36 workers. The proportion of workers to total citizen was 1
to 2,861.74. There are four compaction trucks including 9 m3 for four collection zones. The result of time
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 36 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิ งแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
and motion study of four collection truck which transported solid waste to disposal site in two trip
per day. Total operation distance of a truck in one trip was about 1,792.1 kilometers; beginning of
hauling distance was about 822 kilometers (45.85 %), collection distance was about 457 kilometers
(25.48 %), and return to parking was about 271 kilometers (15.13 %) respectivly. The most time
consuming was collection time about 3,718.00 minutes (89.35 %), hauling time was about 264.50
minutes (6.36 %) and return to parking was about 82.65 minutes (1.99 %) respectivly.
Keywords : Collection and transportation; Solid waste
บทนา
ขยะมลู ฝอยจดั เปน็ ปญั หาส่ิงแวดล้อมอยา่ งหนงึ่ ทม่ี ีความสาคญั เนื่องจากการเพ่ิมขึ้นของจานวนประชากร การขยายตัว
ของชุมชนเมอื ง โดยเฉพาะในประเทศทกี่ าลงั พัฒนาสว่ นใหญ่อย่ใู นระหว่างการพัฒนาเมืองและอุตสาหกรรม ส่งผลต่อการเพิ่มข้ึน
ของปริมาณขยะ ทาให้ขยะมูลฝอยมีแนวโน้มที่จะทวีความรุนแรงมากข้ึนกว่าท่ีผ่านมา [1] ปัจจุบันอาเภอปากเซ ประเทศลาว
เป็นเมืองท่องเท่ียวที่มีช่ือเสียงและมีนักท่องเท่ียวเข้ามาท่องเที่ยวเป็นจานวนมาก ทาให้มีการขยายการเติบโตของเมือง ส่งผลให้
ปัจจุบันแขวงจาปาสัก อาเภอปากเซมีปริมาณขยะเป็นจานวนมาก ทาให้ประสบกับปัญหาขยะมูลฝอยตกค้าง ส่งกล่ินเหม็นและ
มีแมลงวัน ทาให้เกิดภาวการณ์เกิดโรคระบาด จึงต้องพิจารณาแนวทางในการแก้ไขปัญหาให้มีการดาเนินการเก็บขนมูลฝอยท่ีมี
ประสิทธิภาพ
การเก็บรวบรวมและการกาจดั ขยะมูลฝอยโดยเฉพาะในประเทศท่ีกาลังพัฒนา ถือเป็นความต้องการเร่งด่วนสาหรับการ
พัฒนาอย่างย่ังยืนของสภาพแวดล้อมและภูมิทัศน์ ซึ่งมีความสาคัญต่อคุณภาพชีวิตของประชาชน ซึ่งการจัดการขยะมูลฝอยนั้น
มีข้ันตอนต้ังแต่การเก็บกัก (Storage) การเก็บรวบรวมและขนส่ง (Collection and Transportation) การแปรสภาพมูลฝอย
เพ่ือนากลับมาใช้ใหม่ (Processing and Recover) และการกาจัด (Disposal) โดยข้ันตอนการเก็บรวบรวมขนส่งมูลฝอยเป็น
ขั้นตอนที่สาคัญในกระบวนการจดั การขยะมูลฝอย เนอื่ งจากคาดวา่ จะใช้ค่าใช้จ่ายประมาณสองในสามของค่าใช้จ่ายในการจัดการ
มลู ฝอยทงั้ หมด [2]
ดงั นั้นการเพิ่มประสทิ ธิภาพในการเก็บรวบรวมมลู ฝอย โดยมีการวางแผนที่ดีขั้นตอนและวิธีการต่างๆต้องสอดคล้องกัน
ซึ่งการจัดเส้นทางการเดินรถเก็บขนขยะก็เป็นข้ันตอนสาคัญอีกข้ันตอนหนึ่งท่ีจะช่วยทาให้การเก็บรวบรวมมูลฝอยเป็นไปอย่างมี
ประสิทธิภาพ โดยในสถานการณ์ปัจจุบันอาเภอปากเซ ประเทศลาว มีหมู่บ้านที่ทางเทศบาลต้องให้การบริการเก็บรวบรวมมูล
ฝอยจานวน 30 หมู่บ้าน ซึ่งยังมีประสิทธิภาพในการดาเนินงานดังกล่าวไม่ดีพอ เนื่องจากสาเหตุและปัจจัยต่างๆ เช่น
ทางหน่วยงานท่ีมีหน้าท่ีรับผิดชอบในการจัดการมูลฝอยต้องประสบกับปัญหาด้านงบประมาณที่มีอยู่จากัด การขาดบุคลากรท่ีมี
ความรู้ความชานาญในการจดั การมลู ฝอยให้ถกู วิธีและมปี ระสิทธิภาพ รวมทง้ั การใช้เทคโนโลยที ่ไี มเ่ หมาะสมในการจัดการมลู ฝอย
งานวจิ ัยนี้จงึ มุ่งศึกษาสภาพปจั จบุ ันและการเก็บขนมูลฝอยในปากเซ จากนั้นจะใช้ผลการศึกษาที่ได้เป็นแนวทางในการ
ปรบั ปรุงและเพ่มิ ประสิทธิภาพการเก็บขนมูลฝอยของปากเซ อันจะส่งผลให้ทางหน่วยงานรับผิดชอบสามารถเก็บขนมูลฝอยให้มี
ปริมาณมูลฝอยตกคา้ งลดลง และมปี ระสทิ ธภิ าพทีด่ ีขน้ึ
อุปกรณแ์ ละวธิ ีการ
การวิจัยครั้งนี้เป็นการวิจัยเชิงวิจัยพรรณนา (Descriptive study) โดยวิธีการสารวจเพ่ือเก็บข้อมูล องค์ประกอบต่างๆ
ทเี่ กยี่ วขอ้ งในการเก็บขนมูลฝอย และศึกษาเวลา และการปฏิบัติงานเก็บขนมูลฝอย (Time and pratical study for municipal
solid waste collection) เพ่ือนาไปกาจัดยังสถานที่จัดการมูลฝอย โดยมีการเก็บข้อมูลร่วมกับการปฏิบัติงานจริงของเจ้าหน้าท่ี
เป็นระยะเวลา 3 เดือน ในช่วงระหวา่ งเดือนตุลาคมถงึ เดือนธนั วาคม พ.ศ. 2561 ในพน้ื ทศี่ กึ ษาอาเภอปากเซ ประเทศลาว
ประชากรท่ีศึกษา
ประชากรท่ีศึกษาคือเขตการเก็บขนมูลฝอยย่อยของเมืองปากเซ ที่เก็บรวบรวมและขนส่งมูลฝอยไปยังสถานที่กาจัด
มลู ฝอย จานวน 4 โซนการเก็บขนขยะมูลฝอย
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 37 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
ตวั แปรที่ทาการศกึ ษา
1. องคป์ ระกอบทเี่ กี่ยวข้องกับสภาพปัจจบุ ันของการเก็บขนมลู ฝอยของเมืองปากเซ แขวงจาปาสกั
1.1 พื้นที่รับผิดชอบในการเก็บขนมูลฝอย จะแบ่งออกเป็น 30 หมู่บ้าน ตามเขตการปกครองดังแสดงในภาพที่ 1
จะทาการศกึ ษาเฉพาะการเก็บขนขยะมูลฝอยจะแบ่งเปน็ 4 โซนรบั ผดิ ชอบ ดงั แสดงในตารางที่ 1
ภาพท่ี 1 แผนท่อี าเภอเมอื งปากเซ แขวงจาปาสัก ประเทศลาว
ตารางที่ 1 พ้ืนท่รี บั ผดิ ชอบในการเก็บขนมูลฝอย โดยแบง่ ตามโซนการเกบ็ ขน
โซนเกบ็ ขนขยะมลู ฝอย หมู่บา้ น
โซนที่ 1 หลักเมือง แก โพนสะอาด ท่าหลวง พระบาท โพนไทร ทุง่
โซนที่ 2 สายทาง-หลกั 8 โพนงาม คันเกงิ ทา่ ไฮ ทา่ หนิ ห้วยปนู สะพานไทร
โซนท่ี 3 สนามชัย โนนสวา่ ง สวนสวรรค์ พมู ่วง ห้วยยางคา บ้านกาง พฒั นา จัดสรร
โซนที่ 4 โนนดู่ โพนสวรรค์ สางน้ามนั ปากเซ คลองคะยอม โชคอานวย แกว้ สัมพนั โพนกุง
1.2 ปริมาณมลู ฝอย
1.3 รถเกบ็ ขนมูลฝอยและเส้นทางการเกบ็ ขนมลู ฝอย
1.4 วิธีการเกบ็ รวบรวมและขนส่งมลู ฝอย
1.5 คา่ ใชจ้ ่ายในการเกบ็ ขนมลู ฝอย
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 38 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิ งแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ขนั้ ตอนการดาเนนิ งาน
แบง่ การทางานเป็น 4 ขั้นตอนดังน้ี
1. ติดต่อประสานงานกบั เจ้าหน้าทที่ ่ีเก่ยี วขอ้ ง และเกบ็ รวบรวมข้อมลู จากเอกสาร
2. สรา้ งแบบสารวจในการเก็บรวบรวมข้อมูล โดยใช้ข้อมูลแบบสารวจข้อมูลการศึกษาเวลา และการปฏิบัติงานเก็บขน
มลู ฝอยมาปรับปรงุ เพือ่ ให้เหมาะสมกับการศกึ ษาในครง้ั นี้ ซึ่งในการปรบั ปรุงน้ันไดน้ าแบบสารวจไปเกบ็ ขอ้ มูลในชว่ งการทดลองเกบ็
ข้อมูล แล้วนาปัญหาที่พบมาเป็นแนวทางในการแก้ไขปรับปรุงและนาแบบสารวจไปให้ผู้รู้พิจารณาตรวจสอบความถูกต้องเชิง
เนื้อหา (Content Validity) กอ่ นนามาใชใ้ นการเกบ็ ข้อมูลจรงิ
3. เตรียมแบบสารวจและเครอ่ื งมอื ในการวิจยั
4. เกบ็ ข้อมูลภาคสนามองคป์ ระกอบการเกบ็ ขนมลู ฝอย และข้อมูลเวลา และการปฏิบัติงานเก็บขนมูลฝอย (Time and
Motion Study for Solid Waste Collection) ของรถเกบ็ ขนมูลฝอยประจาเขตทขี่ นสง่ มูลฝอยไปยังสถานที่กาจัดมูลฝอยจานวน
4 คัน โดยเก็บขอ้ มูลของรถทุกคนั
การเก็บรวบรวมขอ้ มูล
1. รวบรวมขอ้ มูลจากเอกสาร และรายงานต่าง ๆ ที่เกยี่ วข้อง
2. เกบ็ ข้อมูลภาคสนามองค์ประกอบต่าง ๆ ท่ีเก่ยี วข้องในการเก็บขนมูลฝอย และศึกษาเวลาและการปฏิบัติงานเก็บขน
มูลฝอย (Time and Motion Study for Solid Waste Collection) ของรถเก็บขนมูลฝอยประจาเขตท่ขี นสง่ มลู ฝอยไปยังสถานท่ี
กาจดั มลู ฝอยจานวน 4 คนั ในแตล่ ะเสน้ ทางการเดนิ รถของแต่ละคันเพ่ือให้ได้ข้อมูลการดาเนินการที่แท้จริง โดยระยะเวลาในการ
เก็บขอ้ มูล 3 เดือน ในช่วงระหว่างเดือนตุลาคมถงึ เดอื นธันวาคม พ.ศ. 2561
การควบคมุ คณุ ภาพข้อมลู
1. ผวู้ จิ ัยเปน็ ผเู้ ก็บข้อมูลเองในภาคสนาม
2. การเกบ็ ข้อมลู ภาคสนามในวนั ทีพ่ นกั งานเก็บขนมูลฝอยมีการปฏบิ ัติงานเป็นปกติเพื่อใหข้ ้อมลู ท่ีเกิดขึ้นจรงิ
การวิเคราะหข์ ้อมูล
สภาพปัจจบุ นั การเกบ็ ขนมูลฝอยของเมอื งปากเซ และการปฏิบตั งิ านเก็บขนมลู ฝอยโดยใช้รอ้ ยละคา่ ต่าสดุ ค่าเฉลี่ย
ค่าสงู สุด และส่วนเบยี่ งเบนมาตรฐาน
ผลการทดลองและวจิ ารณ์
1. ผลการศกึ ษาสภาพปจั จบุ นั ของเมอื งปากเซ
1.1 องค์การพัฒนาบรหิ ารตวั เมอื งปากเซ แขวงจาปาสัก
องค์การพัฒนาและบริหารตัวเมือง (อพบต.) เป็นหนึ่งในการจัดการจัดตั้งของรัฐ โดยมีภาระบทบาทเป็น
เสนาธกิ ารใหแ้ กค่ ณะพรรคอานาจการปกครองแขวง ในการวางแผนค้มุ ครองการจัดต้ังการปฏิบัติการบริหารสังคมในเขตเทศบาล
เมอื งปากเซ
จานวนบคุ ลากร
อพบต. ประกอบด้วยประธาน 1 ทา่ น คณะกรรมการ 2 ทา่ น มี 4 ห้องการมี 13 หน่วยงาน ขึ้นกับแต่ละห้อง
การมหี วั หนา้ หอ้ งการรองหัวหนา้ ห้องการ มหี ัวหน้าหนว่ ยงาน พนกั งานรัฐกร ซ่งึ ในนนั้ พนกั งานรฐั กรทง้ั หมดมี 36 คน หญิง 12
คน พนักงานตามสญั ญาจ้างมี 4 คน หญิง 3 คน
1.2 พนื้ ทร่ี ับผดิ ชอบในเขตการเก็บขนมูลฝอยในพืน้ ท่ีเมอื งปากเซ มีพ้ืนทรี่ ับผดิ ชอบท้งั หมด 59.79 ตารางกิโลเมตร
แบ่งออกเป็น 4 โซนการเก็บขน ซึ่งแตล่ ะโซนการเกบ็ ขนมขี อบเขตพืน้ ที่รับผิดขอบดงั นี้ (ดังแสดงในภาพท่ี 2)
โซนการเก็บขนท่ี 1: รับผดิ ชอบบริเวณ หลกั เมือง แก โพนสะอาด ท่าหลวง พระบาท โพนไทร ทุง่
โซนการเกบ็ ขนที่ 2: สายทาง-หลกั 8 โพนงาม คนั เกิง ทา่ ไฮ ทา่ หิน หว้ ยปนู สะพานไทร
โซนการเกบ็ ขนท่ี 3: สนามชัย โนนสว่าง สวนสวรรค์ พมู ่วง หว้ ยยางคา บา้ นกาง พัฒนา จดั สรร
โซนการเก็บขนที่ 4: โนนดู่ โพนสวรรค์ สางนา้ มนั ปากเซ คลองคะยอมโชคอานวย แก้วสมั พัน โพนกุง
1.3 พน้ื ท่ีรับผดิ ชอบในการเกบ็ ขนมูลฝอย
อพบต. ได้มอบความรับผิดชอบให้บริษัท ปากเซ คลีน ซ่ึงเป็นบริษัทเอกชนเป็นผู้เก็บขนรวบรวมมูลฝอยใน
จานวน 30 หมู่บ้าน เน่ืองจาก อพบต. ขาดงบประมาณและอปุ กรณใ์ นการเกบ็ ขนจึงไมส่ ามารถดาเนินการได้เอง แต่ถงึ อยา่ งไรน้ัน
อพบต. ก็ยังดูแลนโยบายและแผนงานเกี่ยวกับการเก็บขนและรวบรวมมูลฝอย ในระยะเวลา 2 ปีที่ผ่านมานั้นการเก็บขนรวบรวม
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 39 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
มลู ฝอยในปากเซของบริษัท ปากเซ คลนี ถอื วา่ อย่ใู นสภาวะปกติจะมีกรณลี ่าช้าและขยะตกคา้ งเป็นบางจุดเนอื่ งจากชุมชนบางสว่ น
ยังยึดติดกับการกาจัดมูลฝอยแบบเดิม และไม่ยอมทาสัญญากับบริษัทเอกชน อีกท้ังบริษัทยังขาดแผนการในการเก็บขนรวบรวม
ทเ่ี ป็นระบบ แต่โดยภาพรวมกถ็ อื ว่าบรษิ ัทสามารถแก้ไขปญั หาเฉพาะหน้าได้เป็นอยา่ งดี
1.4 อตั รากาลังบุคลากรทร่ี บั ผิดชอบการเกบ็ ขนมลู ฝอย
บริษัทคลีน ปากเซ ที่รับผิดชอบการเก็บขนมูลฝอยมีเจ้าหน้าที่รวมท้ังหมด 25 คน หากใช้ข้อมูลปริมาณ
มูลฝอยท่ีเก็บขนได้ (10249.44 ตัน/ปี) จะพบว่า ในหน่ึงวันบุคลากรต้องรับผิดชอบการเก็บขนมูลฝอยเฉล่ียประมาณ 1977.12
กโิ ลกรัมต่อวัน เกบ็ ขนได้จริงประมาณ 1423.53 กิโลกรัมต่อวัน แตจ่ ากสภาพความเปน็ จริงบุคลากรเก็บขนมูลฝอยมีเพียงพนักงาน
ประจาหน่วยเกบ็ ขนเพียง 18 คน จาก 25 คน ซึ่งถือว่าน้อยเมื่อเทียบกับจานวนประชากรและปริมาณมูลฝอยที่เกิดขึ้น ดังนั้นการ
เพมิ่ ประสทิ ธิภาพการเก็บขนมูลฝอยของเทศบาลปากเซ จึงควรดาเนินการควบคไู่ ปกบั การประชาสมั พนั ธ์ รณรงค์ให้ประชาชนลด
ปริมาณขยะ และนาขยะกลบั มาใช้ซ้าหรอื นามารไี ซเคิลได้อีกครั้ง
ภาพที่ 2 โซนการเกบ็ ขนมลู ฝอยของเมอื งปากเซ
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 40 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิ งแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
1.5 ปรมิ าณมลู ฝอยของเมอื งปากเซ
จากข้อมูลของเมืองปากเซท่ีได้สารวจและบันทึกน้าหนักมูลฝอยที่ถูกขนส่งไปกาจัดในสถานที่กาจัดเป็น
ระยะเวลา 3 เดือน ในช่วงระหว่างเดือนตุลาคมถึงเดือนธันวาคม พ.ศ. 2561 พบว่ามีปริมาณมูลฝอยต่อเดือนโดยเฉลี่ยเท่ากับ
213.53 ตันต่อเดือน ซึ่งเวลาในการทางานจรงิ มีทง้ั หมด 24 วนั ต่อเดือน
ตารางท่ี 2 ปรมิ าณมูลฝอยทีข่ นส่งไปกาจัดในสถานทก่ี าจดั มูลฝอยของเมอื งปากเซ
ลาดบั รถเก็บขนมลู ฝอย ปรมิ าณมูลฝอย (ตนั /วัน) ปริมาณมูลฝอย (ตัน/เดอื น)
1 รถคนั ท่ี 1 12.8267 307.8400
2 รถคันท่ี 2 9.4267 226.2400
3 รถคนั ท่ี 3 6.5900 158.1600
4 รถคันท่ี 4 6.7450 161.8800
35.5883 854.1200
รวม 8.8971 213.5300
เฉลี่ย
1.6 รถเก็บขนมูลฝอย และเสน้ ทางการเก็บขนมูลฝอย
การเก็บขนมูลฝอยของเมืองปากเซปัจจุบันมีรถเก็บขนมูลฝอยทั้งหมดจานวน 4 คัน เป็นรถแบบอัดท้าย
ความจุ 9 ลูกบาศก์เมตร ซ่ึงมีความจุท้ังหมดรวมเป็น 72 ลูกบาศก์เมตร โดยรถเก็บขนมูลฝอยน้ีมีอายุการใช้งาน 5 ปี รถเก็บขน
มลู ฝอยจานวน 4 คนั เป็นรถเกบ็ ขนมลู ฝอยประจาโซน 4 โซน ซ่งึ แตล่ ะคันจะไม่มีทะเบียนรถ แต่จะใชช้ ื่อเรยี กตามหมายเลข คือ
1) รถคันที่ 1 ประจาโซนที่ 1
2) รถคันท่ี 2 ประจาโซนที่ 2
3) รถคนั ที่ 3 ประจาโซนที่ 3
4) รถคนั ท่ี 4 ประจาโซนที่ 4
เมอ่ื พิจารณาปรมิ าณรถเกบ็ ขนมูลฝอยท้ัง 4 คัน ซึง่ มีปริมาณรวมมอี ยู่ทัง้ หมด 72 ลูกบาศกเ์ มตรตอ่ วัน พบว่า
ในการปฏิบัติงานปริมาณการบรรทุกมูลฝอยของรถทั้งหมดเท่ากับ 211,940 กิโลกรัม หากเปรียบเทียบกับปริมาณทั้งหมดของ
มูลฝอยที่เกดิ ขน้ึ ท่ีความหนาแนน่ 79487.32 กโิ ลกรัมต่อลกู บาศก์เมตร ซ่ึงปริมาณการบรรทกุ จรงิ เทา่ กับ 64.48 ลูกบาศก์เมตรต่อ
วัน ซึ่งถือไดว้ า่ จานวนรถเพียงพอกบั ปรมิ าณมูลฝอย เพราะมูลฝอยบางส่วนประชาชนกาจัดเองและมีจานวนประชาชนในหมู่บ้าน
สว่ นหน่งึ ที่ไม่ไดท้ าสญั ญาการเก็บขนกบั บรษิ ทั เม่อื พิจารณาอายุการใชง้ านรถเก็บขนมลู ฝอยแลว้ พบว่าบรษิ ัทเก็บขนมูลฝอยมอี ายุ
การใชง้ านรถเกบ็ ขน 2 ปี ซึ่งอยใู่ นสภาพทีด่ ี
สาหรับเสน้ ทางในการเก็บขนมูลฝอย พบว่ามกี ารว่งิ ทขี่ าดประสิทธภิ าพเนอ่ื งจากบรษิ ทั ยังไม่มแี ผนการเดินรถ
รวมทง้ั พนักงานขบั รถและพนักงานเกบ็ ขนมลู ฝอย ยงั ไมผ่ ่านการอบรมเก่ยี วกบั เส้นทางเดนิ รถและวธิ กี ารเก็บขนท่ถี กู ต้อง
1.7 วธิ กี ารเก็บรวบรวมและขนสง่ มูลฝอย
การเก็บรวบรวมมูลฝอยของเมืองปากเซ เป็นการเก็บรวบรวมด้วยระบบถังมูลฝอยอยู่กับที่ (Stationary
Container System) โดยพื้นที่รับผิดชอบในเขตการเก็บขนมูลฝอยในพ้ืนท่ีเมืองปากเซ แบ่งออกเป็น 4 โซน เจ้าหน้าท่ีประจารถ
จะเร่ิมเดินทางจากไปยังพ้ืนท่ีเก็บขนมูลฝอย ตั้งแต่เวลา 06.00 นาฬิกา และเก็บขนแล้วเสร็จเวลาประมาณ 18.00 นาฬิกา ซ่ึงรถ
เกบ็ ขนแบบอดั ท้ายแตล่ ะคนั จะมพี นกั งานเก็บขนมูลฝอยประจารถ 4 คน ได้แก่ พนักงานขับรถ 1 คน พนักงานเก็บขนมูลฝอย 3
คน การเก็บขนมูลฝอยวันละ 2 เท่ียว เมื่อเก็บรวบรวมเสร็จจะขนส่งมูลฝอยไปยังสถานที่กาจัดมูลฝอย ท่ีหลุมฝังกลบขยะของ
จังหวัดจาปาสัก ต้งั อย่เู มืองชนะสมบนู ซึ่งหา่ งจากเมืองปากเซไปทางทศิ เหนอื ประมาณ 17 กโิ ลเมตร
สาหรับอุปกรณ์ในการเก็บขนมีไม้กวาดทางมะพร้าว คราดไม้กระดาน ที่ตักผง เข่ง ถุงพลาสติก ถุงมือยาง
และรองเท้ายาง ในระหว่างการเก็บมูลฝอย พนักงานเก็บมูลฝอยจะคัดแยกมูลฝอยเพ่ือนาไปขายที่ร้านรับซ้ือของเก่า โดยจะ
ช่วยกันสาหรบั มูลฝอยทค่ี ัดแยกได้ จะเกบ็ ไวใ้ นถุงทีแ่ ขวนไว้บริเวณชว่ งทา้ ยของตวั รถ
การเก็บรวบรวมมูลฝอยของเทศบาลเมืองปากเซถือว่าเหมาะสมกับสภาพปัจจุบันของเมืองปากเซ เพราะ
สถานทีก่ าจดั ขยะอย่หู ่างจากพนื้ ทีเ่ ก็บขนเป็นระยะทางประมาณ 17 กโิ ลเมตร ประกอบกับพนื้ ทก่ี ารเก็บขนมูลฝอยมีจุดเก็บขนอยู่
กระจายทั่วพ้ืนท่ี ดังน้ันระบบการเก็บขนมูลฝอยแบบถังอยู่กับที่ จึงมีความเหมาะสมกว่าแบบถังมูลฝอยเคล่ือนท่ี (Hauled
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 41 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
Container System) สาหรับการขนสง่ มลู ฝอย และจานวนพนกั งานเกบ็ ขนมลู ฝอยของรถเกบ็ ขนมลู ฝอยขนาด 9 ลกู บาศก์เมตร
มีพนักงานเก็บขนมูลฝอย 3 คน และพนักงานขับรถ 1 คน มีความเหมาะสมและคล่องตัวในการปฏิบัติงาน เพราะถึงแม้ว่า
สถานที่กาจดั มูลฝอยจะอยู่ไกลจากพน้ื ทีเ่ ก็บขนมลู ฝอยประมาณ 17 กิโลเมตร
1.8 เวลาและการปฏบิ ัตงิ านเก็บขนมูลฝอย
ระยะทางและเวลาในการปฏิบัติงาน พบว่ารถเก็บมูลฝอยท่ีขนส่งมูลฝอยไปยังสถานท่ีกาจัดมูลฝอยทั้ง 4 คัน
มีระยะทางในการปฏิบัติงาน โดยมีระยะทางในการปฏิบัติงานเฉลี่ยแต่ละคัน ดังน้ี คันท่ี 1 ประมาณ 378.2 กิโลเมตร คันท่ี 2
ประมาณ 395.8 กโิ ลเมตร คันท่ี 3 ประมาณ 547.4 กิโลเมตร และคันที่ 4 ประมาณ 470.7 กิโลเมตร ค่าเฉล่ียรวมท้ังหมด 4 คัน
เทา่ กบั 1,792.1 กโิ ลเมตร ระยะทางส่วนใหญเ่ ปน็ ระยะทางจากจุดเก็บรวบรวมมูลฝอยไปยังหลุมฝังกลบขยะของจังหวัดจาปาสัก
เพ่อื นามลู ฝอยไปทงิ้ ทีห่ ลมุ ฝังกลบก่อนแลว้ จึงกลบั มาเก็บรวบรวมมูลฝอยอีกคร้ัง ประมาณ 14 กิโลเมตร รองลงมาเป็นระยะทาง
ในการเดินทางกลับมายงั สถานีจอดรถขนส่งขยะ บริษัท คลีน ปากเซ ประมาณ 10 กิโลเมตร ดังแสดงในตารางท่ี 3 ระยะทางเก็บ
ขนมูลฝอยส่วนใหญ่เป็นระยะทางเก็บรวบรวมมูลฝอย (ร้อยละ 25.48) และระยะขนส่งมูลฝอย (ร้อยละ 45.85) ซึ่งเป็นสถานที่
กาจัดมูลฝอยอยู่หา่ งจากที่เก็บขนประมาณ 17 กโิ ลเมตร ทาใหม้ ีระยะขนสง่ มาก
เวลาในการปฏิบัติงานส่วนใหญ่เป็นเวลาในการเก็บรวบรวมมูลฝอย โดยเวลาในการรวบรวมมูลฝอยในการ
ปฏิบัติงาน 2 เท่ียว ของรถเก็บขนมูลฝอย 4 คัน เวลาเฉลี่ยประมาณ 3,718.00 นาทีต่อเที่ยว รองลงมาเป็นเวลาท่ีใช้ขนส่ง
มูลฝอยไปสถานที่กาจัดมูลฝอย เวลาเฉลี่ยประมาณ 264.50 นาทีต่อเท่ียว โดยมีเวลาในการปฏิบัติงานเฉลี่ยทั้งหมดประมาณ
4,161.15 นาทีต่อเท่ียว หรือประมาณวันละ 11.56 ชั่วโมง ดังแสดงในตารางท่ี 3 เวลาในการเก็บรวบมูลฝอยในการปฏิบัติงาน
1 เท่ียว ของรถเก็บขนมูลฝอยประจาโซนท้ัง 4 คัน ถือว่ามีความเหมาะสมเกือบทุกคันยกเว้นบางคันท่ียังใช้เวลาในการเก็บขน
เพราะส่วนใหญ่ใช้เวลาในการเก็บขนมูลฝอย (ร้อยละ 89.35) ใช้เวลาในการไปยังจุดเก็บขนแรก เวลาเดินทางขนส่ง และเวลา
เดินทางกลับไปยังที่จอดรถร้อยละ 2.31, 6.36 และ 1.99 ตามลาดับ รวมใช้เวลาในการเดินทางท้ังหมด 16,644.60 นาที
(รอ้ ยละ 100) เมือ่ พิจารณาเวลาในการปฏิบตั ิงานทง้ั หมดต่อเทีย่ ว ถือวา่ เหมาะสมกบั เวลาในการปฏิบัตงิ านในหนึ่งวัน
ตารางที่ 3 ระยะเวลาและระยะทางเฉล่ียในการปฏบิ ัติงานเกบ็ ขนมูลฝอย 1 เท่ยี ว ของรถเก็บขนมลู ฝอยประจาโซน
1.9 ค่าใชจ้ า่ ยในการเกบ็ ขนมูลฝอย
เมื่อศึกษาค่าใช้จ่ายในการดาเนินงานการเก็บขนมูลฝอยของเมืองปากเซ ซ่ึงแบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ อพบต.
จะรับผดิ ชอบในส่วนของด้านนโยบายโดยรวม หลุมฝังกลบขยะ ตลาด และค่าใช้จ่ายในการบริหารของภาครัฐ ส่วนบริษัท คลีน
ปากเซ จะรบั ผดิ ชอบในส่วนของการเก็บขนมูลฝอย ทกุ หมู่บา้ นในเทศบาลเมืองปากเซ ซึ่งค่าใช้จ่ายทุกอย่างท่ีเกิดจากการเก็บขน
หรอื บริการใน 42 หมู่บ้าน แต่ปจั จุบันเกบ็ ขนมูลฝอยไดแ้ ค่ 30 หมบู่ า้ น ซึง่ ไดแ้ ก่ ค่าใช้จ่ายเกย่ี วกบั บคุ คลกรค่าบารงุ รกั ษาซอ่ มแซม
ค่าครภุ ณั ฑ์ คา่ วสั ดยุ านพาหนะ และขนสง่ วัสดุเช้ือเพลิง พบว่า ในปี พ.ศ. 2561 มีค่าใช้จ่ายท้ังส้ินจานวน 5,520,902 บาทต่อปี
ดังแสดงในตารางท่ี 4 แต่ที่มีรายรับจากการเก็บค่าทาเนียมในการเก็บขนมูลฝอยประมาณ 13,828,954 บาทต่อปี ดังแสดงใน
ตารางที่ 5 ดงั นัน้ ในภาพรวมรายไดจ้ ากการเกบ็ คา่ ทาเนียมในการเก็บขนมูลฝอยคุม้ คา่ กบั ค่าใช้จ่ายในการดาเนินงาน
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 42 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิ งแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ตารางที่ 4 ค่าใช้จ่ายในการเก็บขนมลู ฝอยของบรษิ ัท คลนี ปากเซ ประจาปี พ.ศ. 2561
หมวด/ประเภท/รายละเอยี ด งบประมาณ ปี พ.ศ. 2561 (บาท)
1. คา่ ไฟ 900,000
2. ค่าจา้ งพนักงาน 480,000
3. คา่ ลูกจา้ งชัว่ คราว 1,944,000
4. ค่าบารุงรักษาซอ่ มแซม 500,000
5. ค่าน้ามนั 1,546,902
6. คา่ ท้ิงมูลฝอย 960,000
5,520,902
รวม
ตารางท่ี 5 รายไดข้ องบรษิ ัท คลนี ปากเซ ที่ได้รบั จากค่าธรรมเนยี มในการเกบ็ ขนมลู ฝอย
รายละเอียด ค่าธรรมเนียมการเกบ็ ขนมลู ฝอย (บาทตอ่ ปี)
รายรับของบริษทั 27,076,800
หกั 20% คา่ จานวนหลงั คาเรอื นทไ่ี ม่ได้ทาสญั ญา 5,415,360
หกั ภาษรี ายได้
2,166,144
หักภาษแี รงงาน 145,440
รายจ่าย 5,520,902
รายได้สทุ ธิ 13,828,954
สรปุ ผล
การเก็บขนมูลฝอยในเมืองปากเซยังมีประสิทธิภาพดีไม่เพียงพอ เน่ืองจากความร่วมมือของประชาชนส่วนใหญ่ยัง
อยู่ในวงจากัด ประชาชนในพ้ืนท่ีเคยชินกับวิธีการปฏิบัติแบบเดิม ๆ คือการนาขยะไปกาจัดเองโดยการฝังหรือเผาหรือนาไปทิ้ง
ตามทส่ี าธารณะ จึงควรมกี ารประชาสมั พนั ธ์แนะนา และขอความรว่ มมือใหป้ ระชาชนทราบถึงเรื่องการลดปริมาณมูลฝอยให้เหลือ
น้อยที่สุดเท่าที่สามารถทาได้ โดยมีกลุ่มเป้าหมายท่ีชัดเจนและดาเนินกิจกรรมให้จริงจังโดยขอความร่วมมือจากหน่วยงานท่ี
เกี่ยวขอ้ งทัง้ ภาครัฐและเอกชน
กิตตกิ รรมประกาศ
ขอขอบคุณหลักสูตรบัณฑิตศึกษา สาขาวิศวกรรมส่ิงแวดล้อม ภาควิชาวิศวกรรมเคมี มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ท่ีให้
ความอนเุ คราะหส์ ารเคมี เครอ่ื งมือในการทดลอง สถานท่วี ิจัย ตลอดจนสนับสนนุ การนาเสนอผลงานวจิ ยั ในคร้งั นี้
เอกสารอ้างอิง
[1] กรมควบคุมมลพิษ.รายงานสถานการณ์มลพิษของประเทศไทย ปี 2555. กรุงเทพฯ : กรมควบคุมมลพิษ กระทรวง
ทรัพยากรธรรมชาติและสงิ่ แวดลอ้ ม; 2556.
[2] Tchobanoglous, G. Theisen, H and Samuel A Vigil. Integrated solid waste management: engineering
principles and management issues. New York: McGrawHill, 1993.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 43 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
007
ระบบตรวจวัดดชั นฝี ุ่นละอองขนาดเลก็ ในอากาศ
และแจง้ เตอื นผ่านแอปพลิเคชนั ไลน์
The System for Measuring Small Dust in The Air (PM2.5)
and Alerts Via Line Application
ชาญชัย อรรคผาต1ิ * และ พงศธร บวั ทอง2
Chanchai Arkaphati1* and Pongsathorn Buathong2
1*อาจารย์ คณะเทคโนโลยสี ารสนเทศและการสอ่ื สาร มหาวทิ ยาลยั ศลิ ปากร
2นักศกึ ษา คณะเทคโนโลยีสารสนเทศและการส่อื สาร มหาวิทยาลยั ศลิ ปากร
E-mail : [email protected]
บทคดั ยอ่
งานวจิ ยั นีม้ วี ัตถุประสงค์เพื่อ 1) พัฒนาอุปกรณ์ตรวจวัดดัชนีมลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็กและแสดงผลแจ้งเตือนผ่านแอป
พลเิ คชันไลน์ 2) เพ่ือประเมินผลการทางานและความพึงพอใจภายหลังการใช้งานอุปกรณ์ตรวจวัดดัชนีมลภาวะฝุ่นละอองขนาด
เล็ก ปญั หามลภาวะฝ่นุ ละอองขนาดเล็กกวา่ 2.5 ไมครอน (PM2.5) เป็นทส่ี ง่ ผลกระทบตอ่ สุขภาพของมนุษย์ในระดับโลก โดยระบบ
และอุปกรณ์ท่ีพัฒนาขึ้นช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถตรวจวัดข้อมูลดัชนีค่ามลภาวะฝุ่นละออง(PM2.5) ผ่านอุปกรณ์และเก็บข้อมูล โดย
ผนวกเข้ากบั เทคโนโลยีอินเตอร์เน็ตออฟติงส์ในการพัฒนา เพื่อให้ระบบสามารถแจ้งเตือนผ่านแอปพลิเคชันไลน์ ให้ผู้ใช้ทราบดัชนี
ค่ า ม ล ภ า ว ะ ฝุ่ น ล ะ อ อ ง ใ น พื้ น ท่ี ไ ด้ ต ล อ ด เ ว ล า โ ด ย ใ ช้ ข้ อ มู ล อ้ า ง อิ งจ า ก ค่ า ม า ต ร ฐ า น ข อ งก ร ม ค ว บ คุ ม ม ล พิ ษ ที่ ก า ห น ด ไ ว้
กระบวนการพัฒนาระบบใช้วิธีตามแนวทางการวิจัย เริ่มจากการศึกษาและรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับมลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็ก
ศึกษาและรวบรวมข้อมูลเพื่อวิเคราะห์ความเป็นไปได้เพ่ือเป็นแนวทางในการพัฒนาระบบ วางแผนข้ันตอนการศึกษา เลือก
เคร่ืองมือที่ใช้ในการพัฒนาระบบ ข้ันตอนออกแบบและพัฒนาระบบ ภายหลังการพัฒนาระบบเสร็จสิ้น มีการนาไปทดสอบและ
ประเมนิ ผลโดยผเู้ ช่ยี วชาญ จานวน 10 คน ในด้านประสทิ ธิภาพของอุปกรณแ์ ละระบบ พบว่ามคี ่าเฉล่ียโดยรวมอยู่ในระดับดี ( x =
4.04) และประเมนิ ผลความพึงพอใจจากการใช้ประโยชน์ในกลุ่มตัวอย่างผู้ใช้งาน จานวน 400 คน ผลประเมินความพึงพอใจด้าน
ประสิทธิภาพ มคี ่าเฉลี่ยโดยรวมอยู่ในระดบั มาก ( x = 4.06) และผลประเมนิ ความพึงพอใจด้านประโยชน์จากการใช้งาน มคี า่ เฉลี่ย
โดยรวมอยใู่ นระดบั มาก ( x = 4.09) นอกจากนนั้ ผู้วจิ ัยมกี ารนาข้อเสนอแนะต่าง ๆ ไปปรับปรุงเพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดและสรุปผล
วจิ ยั กอ่ นนาระบบและอุปกรณไ์ ปใชป้ ระโยชน์จรงิ ตอ่ ไป
คาสาคญั : ระบบตรวจวดั ดัชน;ี ฝนุ่ ละอองขนาดเลก็ ; แอปพลเิ คชนั ไลน์
Abstract
The objective of this research was to 1) Develop a device to measuring small dust pollutant index value
and display the results via application Line 2) To evaluate the performance and satisfaction after using the
pollutant index value measuring device. The problem of dust pollutant smaller than 2.5 microns (PM2.5) was
affecting to global human health. The systems and equipment allow users to measure PM2.5 through the device
and collect data by integrating with the Internet of things technology and can be notification via application
Line for users to know the dust pollutant index value. The system development process uses methodology
according to the research guidelines by to study and collecting information the small dust pollutant. This
research was study and gather data for feasibility analysis as a guideline for system development and planning
the educational process by tools for system development, system design and development process. After the
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 44 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
system development was completed have been tested and evaluated by experts in the performance of
equipment and systems as the average was at the high level ( x =4.04) and evaluated the satisfaction of the
users in the sample group found that the satisfaction assessment of efficiency The overall average was at a
high level ( x = 4.06) and the results of satisfaction evaluation of use. The average value was at the high level
( x = 4.09). In addition, the researcher had made recommendations to improve the error and conclusions.
Keywords : The system for measuring Index value; Small dust particles; Line application.
บทนา
ปัญหามลภาวะอากาศเป็นปญั หาท่ีส่งผลกระทบต่อมนุษย์มาช้านาน จากข้อมูลสถิติในปี 2561 องค์การอนามัยโลก (WHO)
ใหข้ ้อมลู ว่ามลภาวะอากาศเปน็ สาเหตุสาคัญท่ีทาให้ประชากรท่ีอาศัยท้ังในเขตเมืองและชนบทเสียชีวิตก่อนวัยอันควรในระดับสูงถึง
4.2 ล้านคนทั่วโลก (2019) [1] จากสถิติข้อมูลปัญหามลภาวะอากาศในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้พบว่าได้รับผลกระทบอย่าง
มาก และมีผู้เสียชีวิตจากปัญหามลภาวะฝุ่นละอองน้ีในระดับสูง จากรายงานข้อมูลสถิติคุณภาพอากาศโดยเฉล่ียในระดับโลก ปี
พ.ศ.2561 พบว่าคณุ ภาพอากาศมากกว่า 64% ของเมอื งหลกั กวา่ 3,000 แหง่ ทั่วโลก ตอ้ งพบเจอปัญหาหลัก คอื ปัญหาคา่ ฝนุ่ ละออง
ขนาดเลก็ กว่า 2.5 ไมครอนหรือ PM2.5 ที่มีค่าเฉล่ียสูงเกินกว่าข้อกาหนดขององค์การอนามัยโลก มลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็กกว่า
2.5 ไมครอน (PM2.5) หมายถงึ ฝ่นุ ละอองที่มขี นาดเลก็ ไม่เกนิ 2.5 ไมครอน เกิดขึ้นโดยมสี ารเคมีเป็นองค์ประกอบและมีแหล่งกาเนิด
จากปัญหามลภาวะท่ีหลากหลาย เป็นมลภาวะอากาศที่มีผลกระทบกับสุขภาพกับมนุษย์ [2] เน่ืองด้วยขนาดของฝุ่นท่ีมีขนาดเล็ก
มากเล็กมากกวา่ 2.5 ไมครอน สามารถเข้าสู่ระบบทางเดนิ หายใจของมนษุ ย์ได้ เปน็ สาเหตขุ องผลกระทบดา้ นสุขภาพทั้งระยะสน้ั และ
ระยะยาว ปัญหามลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็กนี้มีท่ีมาจากแหล่งธรรมชาติและท่ีมนุษย์สร้างขึ้น ทั่วไปพบว่ามาจากการเผาไหม้
เครื่องยนต์ยานพาหนะ โรงงานอุตสาหกรรม การเผาฟืนและถ่านหิน เป็นต้น รวมทั้งการทาปฏิกิริยากับมลพิษอ่ืนท่ีอยู่ใน
บรรยากาศ [3] ซึ่งองค์การอนามยั โลกมีการกาหนดคา่ มาตรฐานในคา่ เฉลี่ยของมลภาวะฝนุ่ ละอองขนาดเลก็ กว่า 2.5 ไมครอน ไม่ควร
เกิน 10 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (µg/m3) เพื่อลดความเส่ียงต่อสุขภาพของมนุษย์จากมลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็กน้ี [4] ซ่ึง
ปัจจุบันประเทศไทยพบปัญหามลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็ก ติดอันดับที่ 23 จากประเทศท่ัวโลก พบว่ามีความเข้มข้นเฉล่ียปัญหา
มลพิษฝ่นุ ถึง 26.4 ไมโครกรัมตอ่ ลกู บาศก์เมตร (µg/m3) สง่ ผลกระทบต่อระบบทางเดนิ หายใจ สารมลพิษท่ีพบในประเทศไทย ได้แก่
ฝุ่นละออง PM10 PM2.5 กา๊ ซโอโซน และกา๊ ซไนโตรเจนไดออกไซด์ จังหวัดที่ พบมลภาวะอากาศเกินค่ามาตรฐานจานวนมาก ได้แก่
กรงุ เทพ สมุทรสาคร สระบุรีและสงขลา ตามลาดบั [2] แตป่ จั จบุ ันว่าพบว่าหลายจังหวัดในภาคเหนือของประเทศไทยก็พบกับปัญหา
มลภาวะค่าฝุ่นละอองขนาดเล็กนี้เช่นกัน เช่น จังหวัดเชียงใหม่ จังหวัดแม่ฮ่องสอน เป็นต้น จากค่าสถิติในบางวันพบว่าได้ขึ้นสูงสู่
อันดับหนึ่งของโลกที่พบปัญหามลพิษ โดยมีค่าดัชนี PM2.5 มากกว่า 91 ไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (µg/m3) ซึ่งเป็นค่าดัชนีท่ีเกิน
กว่ามาตรฐานท่ีกรมควบคมุ มลพษิ ไดก้ าหนดไว้ [5] มสี ถานะคาเตอื นต่อผู้อยูอ่ าศัยในเขตพน้ื ทีใ่ ห้ต้องระมัดระวังตนเอง เน่ืองจากเป็น
ระดับที่เกินกว่าค่ามาตรฐาน ส่งผลต่อเสียต่อสุขภาพในระดับสูง มีข้อแนะนาให้ประชาชนควรหลีกเล่ียงกิจกรรมกลางแจ้งหรือ
หลีกเล่ียงพื้นท่ี และควรใช้อุปกรณ์ป้องกันตนเองตลอดเวลา หากพบว่าตนเองมีอาการทางสุขภาพควรพบแพทย์ทันที [7] แนวทาง
เพ่ือการป้องกันปัญหาค่าฝุ่นละอองขนาดเล็กนี้ จะแสดงเป็นค่าดัชนีมาตรฐานท่ีกาหนดขึ้นโดยองค์การอนามัยโลกและกรมควบคุม
มลพิษ สามารถนาไปใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงเพ่ือเป็นประโยชน์แก่ประชาชนท่ีดาเนินชีวิตในแต่ละวันในการวางแผนและตัดสินใจเพ่ือ
หลีกเลี่ยงมลภาวะท่ีจะกระทบต่อสุขภาพของตนเอง และใช้ประโยชน์เพื่อการเตือนผู้ท่ีใกล้ชิด ผู้ที่มีความเส่ียงด้านสุขภาพ ให้
หลกี เล่ยี งมลภาวะท่เี ป็นพษิ นี้ได้ทนั การณ์
จากปัญหาดงั กล่าวข้างตน้ ผู้วจิ ัยจึงเลง็ เห็นถึงความสาคญั ของการตรวจวดั ค่ามลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็กกวา่ 2.5 ไมครอน
ในแต่ละวันและทกุ ชว่ งเวลา ซ่งึ เป็นขอ้ มูลสารสนเทศทีม่ ีความจาเป็นอย่างยง่ิ ทจี่ ะต้องคอยแจ้งเตือนให้ประชาชนทราบถงึ สถานการณ์
ได้ทันท่วงที เพือ่ ป้องกันตนเองจากแตล่ ะพ้ืนท่ีทจ่ี ะมคี วามเสี่ยง หรือไว้ใช้ประโยชน์เพ่ือการวางแผนหากจะต้องเดินทางไปในสถานท่ี
บรเิ วณนั้น จึงมแี นวคดิ ในการพฒั นาอปุ กรณว์ ัดค่าดัชนีมลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็กและแจ้งเตือนผ่านเทคโนโลยีแอปพลิเคชันไลน์
เพ่ือใหผ้ ใู้ ชง้ านสามารถตรวจสอบมลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็กทมี่ ีอนั ตรายต่อสุขภาพของตนเองในพื้นที่น้ัน และสามารถนาข้อมูลไป
ใชป้ ระกอบการตดั สนิ ใจเพื่อป้องกันตนเองและหลกี เลย่ี งพื้นทเ่ี ส่ียงตอ่ มลภาวะฝ่นุ ละอองขนาดเล็ก [5] โดยงานวิจัยน้ีมีวัตถุประสงค์
1) เพือ่ พัฒนาอปุ กรณต์ รวจวดั ดชั นมี ลภาวะฝนุ่ ละอองขนาดเล็กและแสดงผลแจ้งเตอื นผา่ นแอปพลิเคชนั ไลน์ 2) เพ่อื ประเมินผลการ
ทางานและความพงึ พอใจภายหลงั การใชง้ านอุปกรณ์ตรวจวดั ดัชนมี ลภาวะฝุน่ ละอองขนาดเลก็ (PM2.5)
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 45 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
ทฤษฎีและงานวจิ ยั ทนี่ ามาใช้เปน็ แนวทางในการศกึ ษา ไดแ้ ก่ 1) โปรแกรมและภาษาในการพัฒนาระบบ Arduino 2) บอร์ด
แผงวงจรและระบบเซนเซอร์ 3) โมดูล GPS 4) แพลทฟอร์ม LINE และ Line Bot 5) โปรแกรมที่ใช้เพื่อการพัฒนา ได้แก่
Dailogflow LINE Bot Designer และ Cloud Functions for Firebase เพ่อื นามาใช้เป็นแนวทางในการพฒั นาระบบ
อปุ กรณ์และวิธกี าร
ผู้วิจัยเร่ิมกระบวนการศึกษาโดยรวบรวมข้อมูล วิเคราะห์ความเป็นไปได้ของระบบ โดยศึกษารวบรวมข้อมูลเพ่ือนามา
วเิ คราะห์เป็นแนวทางในการพัฒนา วางแผนขั้นตอนท่ีใช้ในการศึกษา ผู้วิจัยมีการทบทวนวรรณกรรมที่เก่ียวข้อง ข้ันต่อมานาข้อมูล
จากการเก็บรวบรวมข้อมูลมาวิเคราะห์พร้อมกาหนดขอบเขตของระบบงานหลักและงานย่อย ในรูปแบบของแผนภาพการทางาน
(Flowchart) และพัฒนาแผนภาพอธิบายความสัมพนั ธร์ ูปแบบการทางาน (ER-Diagram) ศึกษาเครอ่ื งมอื ที่ใช้ในการสร้างและพัฒนา
ระบบ โดยกาหนดเคร่ืองมือที่นามาใช้ในการพัฒนา ซอฟต์แวร์และอุปกรณ์เพื่อนามาใช้ในการพัฒนาระบบ ได้แก่ 1).บอร์ด
NodeMCU ESP8266 Development Kit ESP 2). อปุ กรณ์เซน็ เซอร์วดั คา่ ฝนุ่ PM2.5 3). โมดูล GPS 4). สายไฟเช่ือมต่อแผงวงจร
บอรด์ 5). แผ่นเชื่อมต่อ PCB โปรแกรมที่ใช้ในการพัฒนา Arduino ภาษา C/C++ แอปพลิเคชัน Line Bot Designer โปรแกรม
Dialog Flow โปรแกรม Cloud Functions for Firebase และพัฒนาบนแพลทฟอร์มแอปพลิเคชันไลน์ ก่อนเริ่มเข้าสู่กระบวนการ
เขียนโปรแกรม มกี ารทดสอบระบบ และสรปุ การทางานของระบบ
วิธีการพัฒนาอุปกรณ์เซ็นเซอร์วัดดัชนีค่าฝุ่นละออง เร่ิมต้นโดยนาแผงบอร์ดวงจร NodeMCU ESP8266 Development
Kit ESP แผน่ เชอื่ มต่อ PCB อุปกรณเ์ ซ็นเซอร์จับวัดค่าดชั นฝี ุ่น อปุ กรณ์โมดูล GPS นามาประกอบเข้าด้วยกันและเชื่อมโลหะและ
สายไฟเชือ่ มตอ่ เขา้ กบั แผงวงจรบอร์ดดว้ ยวิธีบดั กรี (soldering) สว่ นวิธีการพัฒนาระบบโปรแกรม ผูว้ จิ ยั ไดต้ ดิ ตงั้ โปรแกรมท่ีใชใ้ นการ
พัฒนา Arduino และโปรแกรมภาษา C/C++ เพื่อเขียนโปรแกรมเชื่อมต่ออุปกรณ์ให้สามารถเข้ากันได้กับระบบโปรแกรมที่
พัฒนาขึน้ โดยระบบถูกพัฒนาข้ึนบนแพลทฟอร์มแอปพลิเคชันไลน์ และใช้เครื่องมือแอปพลิเคชัน Line Bot Designer เพ่ือช่วยใน
การออกแบบส่ือสารเพื่อโต้ตอบอุปกรณ์กับผู้ใช้งาน และโปรแกรม Dialog Flow โปรแกรม Cloud Functions for Firebase เพ่ือ
ช่วยในการเก็บประวัติข้อมูลค่าฝุ่นละอองและประมวลผลการทางานของระบบโดยอัตโนมัติบนพื้นฐานแนวคิดการใช้สัญญาณ
อินเทอร์เน็ตเป็นตัวส่งสัญญาณเพ่ือวัดมลภาวะฝุ่นละอองแบบอัตโนมัติ และแจ้งเตือนผ่านแอปพลิเคชันไลน์ให้ผู้ใช้ทราบสถานะ
มลภาวะฝนุ่ ละออง ผู้ใช้งานสามารถตั้งเวลาเพือ่ การสง่ ข้อมูลในการแสดงผลไดด้ ว้ ยตนเอง ภายหลงั การพัฒนาอปุ กรณ์และระบบเสร็จ
ส้ินมีการนาไปทดสอบและประเมินผลการทางานด้านประสิทธิภาพและความเสถียรของระบบในการวัดดัชนีค่าฝุ่นละอองขนาดเล็ก
เปรียบเทยี บผลท่อี ุปกรณว์ ดั ค่าดชั นีฝนุ่ ละอองขนาดเลก็ ได้ กบั ค่าดชั นจี ากอปุ กรณ์ตรวจวัดค่าฝุ่นละอองขนาดเล็กมาตรฐานของกรม
ควบคุมมลพิษจากเว็บไซต์รายงานสถานการณ์และคุณภาพอากาศประเทศไทย ซึ่งเป็นแหล่งข้อมูลอ้างอิงที่เชื่อถือได้เพื่อตรวจสอบ
สภาวะของมลภาวะในอากาศของประเทศไทย จากอปุ กรณ์ของกรมควบคุมมลพิษทม่ี กี ารติดตั้งและสง่ ขอ้ มูลในทั่วประเทศไทย
รปู ที่ 1 การเชอื่ มตอ่ ขา I/O บนบอร์ดโมดลู และแผงวงจรท่ีนามาใช้
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 46 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
รปู ที่ 2 รปู แบบการเชื่อมต่อของโมดลู กับคอมพิวเตอร์
ภายหลังกระบวนการพัฒนาระบบและอุปกรณ์เสรจ็ ส้นิ มกี ารนาระบบไปทดสอบและประเมินผลการใชง้ านของอปุ กรณ์และ
ระบบ โดยนาไปทดสอบและประเมินโดยผเู้ ชีย่ วชาญ โดยใชเ้ คร่อื งมอื แบบสอบถามเก็บข้อมลู ประเมินในด้านประสิทธิภาพของระบบ
จานวน 10 คน ใช้วิธีการสมุ่ ตวั อย่างแบบเจาะจง เพ่ือทดสอบและรวบรวมผลประเมนิ การทางานด้านประสิทธิภาพและความเสถียร
ของระบบในการวัดดัชนคี ่าฝ่นุ ละอองขนาดเล็ก และมีการประเมนิ ผลรายงานความแมน่ ยาในการอา่ นค่าดชั นฝี ่นุ ละอองขนาดเลก็ จาก
อปุ กรณ์ท่ปี ระดิษฐ์ขึ้น ด้วยวิธีการเปรียบเทียบผลท่ีอุปกรณ์วัดค่าดัชนีฝุ่นละอองขนาดเล็กได้ กับค่าดัชนีจากอุปกรณ์ตรวจวัดค่าฝุ่น
ละอองขนาดเล็กมาตรฐานของกรมควบคุมมลพิษจากเว็บไซต์รายงานสถานการณ์และคุณภาพอากาศประเทศไทย [8] ซ่ึงเป็น
แหล่งข้อมูลอ้างอิงเพื่อตรวจสอบสภาวะอากาศจากอุปกรณ์มาตรฐานของกรมควบคุมมลพิษที่มีการติดต้ังอุปกรณ์ทั่วประเทศโดย
แสดงผลผ่านเวบ็ ไซต์การรายงานสถานการณ์และคณุ ภาพอากาศในประเทศไทย
นอกจากนนั้ มกี ารนาระบบไปทดสอบในผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีสารสนเทศ โดยใช้วิธีสุ่มตัวอย่างแบบเจาะจง จานวน 10
คน และประเมนิ ผลระบบจากผู้ใช้งานท่ัวไป จานวน 400 คน โดยใช้เคร่ืองมือแบบสอบถาม วิธีการสุ่มตัวอย่างโดยไม่ใช้ความน่าจะ
เป็น (Nonprobability Sampling) ใช้วิธีสุ่มตัวอย่างแบบบังเอิญ (Accident Sampling) ในการเก็บข้อมูลกับกลุ่มผู้เชี่ยวชาญและ
กล่มุ ตัวอยา่ งผใู้ ช้งาน เพ่อื รวบรวมขอ้ มลู มาสรปุ ผล ภายหลงั การประเมนิ ประสิทธิภาพและประเมนิ ความพงึ พอใจในการทางานระบบ
ผลการทดลองและวจิ ารณ์
ภายหลังพัฒนาระบบเสร็จสิ้นมีการนาระบบไปทดสอบเพื่อวัดประสิทธิภาพและความเสถียรของระบบในการวัดดัชนีค่าฝุ่น
ละอองขนาดเล็ก และประเมนิ ผลรายงานความแม่นยาในการแสดงผลค่าดชั นฝี นุ่ ละอองขนาดเล็กจากอุปกรณ์ท่ีพัฒนาข้ึน เพื่อเทียบ
กบั คา่ ดชั นจี ากอปุ กรณต์ รวจวดั มาตรฐานของกรมควบคุมมลพษิ ทเี่ ปน็ มาตรฐานในการแสดงผลผ่านเว็บไซต์รายงานสถานการณ์และ
คณุ ภาพอากาศในประเทศไทย(http://air4thai.pcd.go.th, 2563) ผลประเมนิ การทางานของอปุ กรณ์โดยผเู้ ชี่ยวชาญ เปน็ ดงั ต่อไปน้ี
ตารางที่ 1 ประเมินผลความพึงพอใจดา้ นประสิทธภิ าพโดยรวมของระบบโดยผเู้ ชี่ยวชาญ
หวั ขอ้ การประเมนิ คา่ เฉล่ีย S.D. ความพึงพอใจ
1) ความเรว็ ในการประมวลผล และแสดงผลข้อมูลของระบบ 0.51 มาก
x
4.10
2) ระบบสามารถแสดงผลข้อมลู ได้อยา่ งถูกตอ้ ง เปรยี บเทยี บกับค่ามาตรฐานของ 4.26 0.53 มากทสี่ ุด
กรมควบคมุ มลพษิ
3) ระบบแสดงผลขอ้ มลู ตาแหน่งทตี่ งั้ แม่นยาในการวัดค่าดัชนฝี ุน่ ละอองได้ถูกต้อง 3.94 0.54 มาก
1) 4) ระบบออกแบบด้านฟังกช์ ันการใชง้ านได้ครอบคลุม 3.96 0.48 มาก
2) 5) ประสทิ ธภิ าพโดยรวมของระบบท่พี ฒั นาขึ้น เปน็ ประโยชนต์ ่อผู้ใช้งาน 3.93 0.46 มาก
ค่าเฉล่ียรวม 4.04 มาก
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 47 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
จากตารางท่ี 1 ผลประเมินในด้านประสิทธิภาพของอุปกรณ์และระบบตรวจวัดดัชนีค่าฝุ่นละอองขนาดเล็กในอากาศ และ
แจ้งเตือนผ่านแอปพลิเคชันไลน์ ประเมินรายงานความแม่นยาในการแสดงผลค่าดัชนีฝุ่นละอองขนาดเล็กจากอุปกรณ์ที่พัฒนาข้ึน
เพ่ือเปรียบเทียบกับค่าดัชนีจากอุปกรณ์ตรวจวัดมาตรฐานของกรมควบคุมมลพิษ โดยผู้เช่ียวชาญ จานวน 10 คน ผลวิจัยพบว่า
ผู้เชีย่ วชาญประเมินประสิทธภิ าพของอปุ กรณ์ในด้านของระบบทส่ี ามารถแสดงผลข้อมลู ได้อย่างถูกต้อง เปรียบเทียบกับค่ามาตรฐาน
ของกรมควบคุมมลพิษทีก่ าหนดไว้ เปน็ ลาดบั แรก โดยมคี ่าเฉล่ียความพึงพอใจอยู่ในระดบั มากทสี่ ุด ( x =4.26) รองลงมาคอื ประเมนิ
ประสทิ ธภิ าพของระบบในดา้ นความเร็วในการประมวลผลและการแสดงผลข้อมูลของระบบ เป็นลาดับท่ีสอง โดยมีค่าเฉลี่ยความพึง
พอใจอยู่ในระดับมาก ( x =4.10) รองลงมาประเมนิ ประสิทธิภาพของระบบในด้านการออกแบบฟังก์ชันการใช้งานได้ครอบคลุม มี
ค่าเฉลี่ยความพึงพอใจอยู่ในระดับมาก ( x =3.96) รองลงมาประเมินประสิทธิภาพของระบบในการแสดงผลข้อมูลตาแหน่งที่ต้ัง
แม่นยาในการวัดค่าดัชนีฝุ่นละอองได้ถูกต้อง โดยมีค่าเฉลี่ยความพึงพอใจอยู่ในระดับมาก ( x =3.94) และผู้เช่ียวชาญประเมิน
ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ ว่าเป็นประโยชน์ต่อผู้ใช้งาน โดยมีค่าเฉลี่ยความพึงพอใจอยู่ในระดับมาก ( x =3.93) ตามลาดับ
ผลสรปุ ผใู้ ช้งานให้ผลประเมินด้านประสิทธภิ าพของระบบโดยรวม มคี า่ เฉลีย่ อยู่ในระดับมาก ( x =4.04)
นอกจากนน้ั มีการจดั ทาแบบสอบถามเพ่ือเกบ็ ข้อมูลประเมินผลการใช้งานอุปกรณ์และระบบในกลุ่มผู้ใช้งานท่ัวไป โดยเก็บ
รวบรวมขอ้ มลู กลุม่ ตวั อย่างผใู้ ช้งานระบบ จานวน 400 คน ที่ไดท้ ดสอบระบบและประเมินผลด้วยแบบสอบถาม พบว่ากลุ่มตัวอย่าง
ส่วนใหญ่เป็นเพศหญงิ มากกวา่ เพศชาย โดยแบง่ เปน็ เพศหญิง จานวน 254 คน คดิ เปน็ รอ้ ยละ 63.5 และเพศชาย จานวน 146 คน
คดิ เป็นร้อยละ 36.5 โดยส่วนใหญ่มีอาชีพเป็นนกั ศึกษาผู้ให้ขอ้ มูลเป็นหลกั รองลงมาคือ กลุ่มคนทางานในบริษัทเอกชน และทางาน
ในภาครัฐและรัฐวิสาหกิจ ตามลาดับ เพ่ือประเมินผลในด้านประสิทธิภาพและความพึงพอใจที่ได้รับจากระบบและอุปกรณ์ที่
พัฒนาข้ึน ผลการวิจัยเป็นดงั นี้
ตารางที่ 2 ประเมินผลความพึงพอใจดา้ นประสิทธิภาพโดยรวมของระบบโดยผู้ใช้งาน
หวั ข้อการประเมิน ค่าเฉลย่ี S.D. ความพงึ พอใจ
x 0.63 มากทสี่ ดุ
1) ความเร็วในการประมวลผล และแสดงผลข้อมลู ของระบบ 4.23 0.63 มาก
2) ระบบสามารถแสดงผลข้อมลู ได้อยา่ งถกู ตอ้ ง เปรยี บเทยี บกบั ค่ามาตรฐานของ 4.16 0.52 มาก
กรมควบคุมมลพิษ 0.63 มาก
0.40 มาก
3) ระบบแสดงผลข้อมูลตาแหนง่ ทต่ี ง้ั แมน่ ยาในการวดั ค่าดัชนีฝุน่ ละอองได้ถกู ตอ้ ง 3.81
มาก
3) 4) ระบบออกแบบด้านฟงั กช์ ันการใช้งานได้ครอบคลุม 4.02
4) 5) ประสทิ ธภิ าพโดยรวมของระบบท่พี ัฒนาขนึ้ เป็นประโยชนต์ อ่ ผใู้ ช้งาน 4.08
คา่ เฉล่ยี รวม 4.06
จากตารางที่ 2 ผลประเมินความพงึ พอใจด้านประสิทธิภาพของอุปกรณ์และระบบตรวจวัดดัชนีฝุ่นละอองขนาดเล็กในอากาศ
และแจง้ เตอื นผ่านแอปพลเิ คชนั ไลน์ พบว่าผใู้ ช้งานมีความพงึ พอใจในด้านประสทิ ธภิ าพของระบบในด้านความเรว็ ในการประมวลผล
และการแสดงผลข้อมูลของระบบเป็นลาดับแรก โดยมีค่าเฉล่ียความพึงพอใจอยู่ในระดับมากที่สุด ( x =4.23) รองลงมามีความพึง
พอใจในดา้ นระบบท่สี ามารถแสดงผลข้อมูลไดอ้ ย่างถกู ต้อง โดยมีคา่ เฉลยี่ ความพึงพอใจอยใู่ นระดบั มาก ( x =4.16) และพึงพอใจใน
ด้านประสทิ ธภิ าพโดยรวมของระบบ ว่าเป็นประโยชนต์ อ่ ผู้ใช้งาน โดยมคี า่ เฉล่ียความพึงพอใจอยู่ในระดับมาก ( x =4.08) ตามลาดับ
สรุปผใู้ ช้งานใหผ้ ลประเมนิ ด้านประสิทธภิ าพของระบบโดยรวม มีค่าเฉลี่ยอยใู่ นระดับมาก ( x =4.06)
ตารางท่ี 3 ประเมินผลด้านความพึงพอใจจากการใชป้ ระโยชน์ของระบบโดยผู้ใชง้ าน ค่าเฉล่ีย S.D. ความพึงพอใจ
หวั ขอ้ การประเมนิ
x 0.43 มากที่สุด
1. ระบบออกแบบเมนูในการใชง้ าน ใหม้ ีความง่ายต่อการใช้งาน 0.63 มากทสี่ ดุ
2. ระบบแสดงผลสตู รการคานวนค่าดัชนีฝนุ่ ละออง และรายงานผลไดถ้ ูกต้อง 4.42 0.60 มาก
3. ระบบมีความรวดเรว็ ในการตอบสนอง และการแสดงผลข้อมูล
4.28
4.10
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 48 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
4. ระบบให้ขอ้ มลู คา่ ดัชนีฝนุ่ ละอองในพื้นทไ่ี ดถ้ ูกตอ้ ง เพือ่ การใชป้ ระโยชน์ได้จริง 3.91 0.44 มาก
5. ระบบมคี วามง่ายตอ่ การใช้งาน (Users Friendly) ในสถานการณ์จรงิ 4.14 0.63 มาก
6. ระบบให้ข้อมูลสารสนเทศท่ีเปน็ ประโยชน์ ชว่ ยประกอบการตดั สนิ ใจผู้ใชง้ านได้ 4.10 0.51 มากทส่ี ุด
7. ระบบมีการรักษาความปลอดภยั แกผ่ ใู้ ช้งาน และสามารถกาหนดสิทธใ์ิ นการ 3.73 0.42 พอใช้
เขา้ ถึงขอ้ มูล ทาใหผ้ ูใ้ ชง้ านรสู้ กึ ถงึ ความปลอดภัยข้อมลู และความเปน็ สว่ นตวั 4.09 มาก
ค่าเฉลี่ยรวม
จากตารางที่ 3 ผลประเมนิ ความพึงพอใจจากการใชป้ ระโยชน์อปุ กรณแ์ ละระบบตรวจวัดดัชนีฝุ่นละอองขนาดเล็กในอากาศ
และแจ้งเตือนผ่านแอปพลิเคชันไลน์โดยผู้ใช้งาน พบว่าผู้ใช้งานมีความพึงพอใจจากการใช้ประโยชน์ในการที่ระบบออกแบบเมนูใน
การใชง้ าน ให้มคี วามงา่ ยต่อการใช้งาน เป็นลาดบั แรก โดยมคี า่ เฉล่ยี ความพงึ พอใจอยู่ในระดบั มากที่สุด ( x =4.42) รองลงมามีความ
พงึ พอใจในดา้ นระบบสามารถแสดงผลสตู รการคานวนคา่ ดัชนฝี นุ่ ละออง และรายงานผลได้ถูกตอ้ ง โดยมคี ่าเฉลี่ยความพึงพอใจอยู่ใน
ระดบั มากทสี่ ุด ( x =4.28) และพงึ พอใจในดา้ นระบบทม่ี คี วามง่ายต่อการใช้งาน (Users Friendly) โดยมีค่าเฉลี่ยความพึงพอใจ
อยู่ในระดับมาก ( x =4.14) ตามลาดับ สรุปผู้ใช้งานให้ผลประเมินด้านความพึงพอใจจากการใช้ประโยชน์อุปกรณ์และระบบ
โดยรวม ค่าเฉล่ยี อยู่ในระดับมาก ( x =4.09)
รูปท่ี 3 แสดงผลการทางานของระบบตรวจวัดดัชนคี า่ ฝนุ่ ละอองขนาดเลก็ (PM2.5) จากอปุ กรณพ์ ฒั นาข้ึน
สรุปผลและอภิปรายผล
จากผลการวิจยั และพัฒนาอุปกรณ์ตรวจวัดดัชนีมลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็ก และแสดงผลแจ้งเตือนผ่านแอปพลิเคชันไลน์น้ี
ชว่ ยทาให้ผูใ้ ช้งานระบบสามารถทราบถึงดชั นคี า่ มลภาวะฝนุ่ ละอองขนาดเล็กในพ้นื ท่นี ัน้ โดยใชข้ อ้ มลู อ้างอิงจากค่ามาตรฐานของกรม
ควบคุมมลพิษที่กาหนดไว้ เป็นข้อมูลสารสนเทศเพ่ือประโยชน์ต่อการตัดสินใจและการเตรียมป้องกันตนเองได้ล่วงหน้า เนื่องจาก
มลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 ไม่สามารถประเมินค่าจากการมองเห็นด้วยตาเปล่าได้ ประโยชน์ของระบบจะช่วยให้ผู้ใช้งาน
สามารถประเมินสถานการณ์ค่าของมลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็กได้ทันที จึงมีส่วนช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถหลีกเลี่ยงปัญหา หรือหา
วิธีการป้องกันหากจาเป็นต้องออกไปเผชิญกับมลพิษท่ีส่งผลต่อสุขภาพของตนเอง สอดคล้องกับงานวิจัยขององค์การอนามัยโลก
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 49 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
(WHO) [1] ท่ยี นื ยันถงึ ปัญหามลพษิ ฝนุ่ ละอองในอากาศทีส่ ่งผลกระทบต่อสขุ ภาพของมนุษยท์ าให้เสียชวี ติ ก่อนวยั อนั ควรทั่วโลก และ
จากสถิติขอ้ มลู ปญั หามลภาวะอากาศในภมู ิภาคเอเชยี ตะวันออกเฉยี งใต้พบว่าในหลายประเทศได้รับผลกระทบทาให้มีผู้เสียชีวิตจาก
จากปัญหาพิษฝุ่นละอองนี้ในระดับสูง โดยเฉพาะในประเทศไทย [2] เน่ืองด้วยขนาดของฝุ่นท่ีมีขนาดเล็กมากกว่า 2.5 ไมครอน ซึ่ง
สามารถเขา้ สรู่ ะบบทางเดินหายใจของมนษุ ย์ได้ เปน็ สาเหตขุ องผลกระทบด้านสุขภาพ สอดคล้องกับข้อมูลของกรมควบคุมมลพิษใน
ประเทศไทย [5] ใหข้ อ้ มูลว่าประเทศไทยติดอนั ดับต้น ๆ จากประเทศทั่วโลกท่ีพบปัญหามลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็ก PM2.5 ที่มีค่า
มลภาวะอากาศเกินค่ามาตรฐานในจังหวัดใหญ่ ๆ ท่ัวประเทศ เช่น กรุงเทพมหานคร เชียงใหม่ เป็นต้น ข้อมูลสารสนเทศท่ีได้จาก
ระบบและอปุ กรณ์ตรวจวัดดชั นีมลภาวะฝนุ่ ละอองขนาดเล็ก (PM2.5) ทพ่ี ัฒนาข้ึนนีจ้ ะช่วยอานวยความสะดวก และเป็นสารสนเทศที่
ประโยชนเ์ พอ่ื ชว่ ยแจง้ เตือนใหผ้ ใู้ ชง้ านทราบถึงสถานการณ์ดัชนีค่าฝุ่นละอองในพ้ืนท่ี ผ่านช่องทางแอปพลิเคชันไลน์ เพ่ือเตรียมการ
ป้องกันตนเองจากแต่ละพ้ืนที่ที่มีความเส่ียง หรือมีการวางแผนที่จะต้องเดินทางไปในสถานที่บริเวณน้ัน นอกจากน้ันผลการวิจัย
พบวา่ ปจั จัยทม่ี ผี ลต่อความพึงพอใจของผ้เู ชย่ี วชาญและผู้ใช้งาน ในดา้ นประสทิ ธภิ าพการทางานของอุปกรณ์และระบบวัดค่าดัชนีฝุ่น
ละอองขนาดเล็ก และให้ความสาคัญเป็นลาดับต้น ๆ ได้แก่ ด้านประสิทธิภาพของระบบท่ีสามารถแสดงผลข้อมูลได้อย่างถูกต้อง
เปรียบเทียบกับค่ามาตรฐานของกรมควบคุมมลพิษที่ได้กาหนดไว้ และประสิทธิภาพในด้านความเร็วในการประมวลผลและการ
แสดงผลข้อมูลของระบบ สอดคล้องกับข้อมูลของกรมควบคุมมลพิษที่ได้มีการกาหนดค่ามาตรฐานในการประเมินสถานการณ์
มลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็กไม่เกิน 2.5 ไมครอน ท่ีจะส่งผลต่อสุขภาพไว้ ค่าท่ีได้จะแสดงผลออกมาในรูปแบบจานวนดัชนีค่าฝุ่น
ละอองไมโครกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (µg/m3) และระบบที่พัฒนาข้ึนจะแสดงในรูปแบบของแถบสี เพื่อให้ผู้ใช้งานเข้าใจได้ง่ายถึง
สภาวะมลภาวะฝุ่นละอองในขณะนัน้ สอดคล้องกับข้อมูลของกรมควบคุมมลพิษในประเทศไทยท่ีให้ข้อมูลสารสนเทศ และแสดงผล
เป็นแถบสีเพ่ือสื่อสารให้ผู้ใช้งานเข้าใจได้ง่าย [8] ช่วยอานวยความสะดวกแก่ผู้ใช้งานในการตัดสินใจและเป็นสารสนเทศที่เป็น
ประโยชน์ ช่วยแจ้งเตือนให้ผู้ใช้งานทราบถึงสถานการณ์ดัชนีค่าฝุ่นละอองในพ้ืนท่ี ด้านประสิทธิภาพของระบบท่ีสามารถแสดงผล
ข้อมูลไดอ้ ย่างถูกต้องเปรียบเทียบกบั คา่ มาตรฐานของกรมควบคมุ มลพษิ ทไี่ ดก้ าหนดไว้ และสามารถแสดงผลให้ผ้ใู ชง้ านทราบไดอ้ ย่าง
รวดเรว็ ผา่ นช่องทางแอปพลิเคชันไลน์
สรุปสถานการณ์ปัญหามลภาวะฝุ่นละอองขนาดเล็กไม่เกิน 2.5 ไมครอนนี้ ประเทศไทยได้ถูกจัดให้อยู่ในลาดับต้น ๆ จาก
ประเทศทัว่ โลกทเ่ี ป็นประเทศท่ีมีมลภาวะฝ่นุ ละอองขนาดเล็กทั่วประเทศในหลายจังหวัดใหญ่ จากปัญหาที่พบน้ีการแก้ไขปัญหาฝุ่น
ละอองขนาดเลก็ PM2.5 ในระยะยาว ผวู้ จิ ัยเหน็ วา่ ควรมกี ารจัดต้งั หน่วยงานทเ่ี กยี่ วข้องเพือ่ กาหนดแนวทางและมาตรการแกไ้ ขปัญหา
ท้ังในพ้ืนทกี่ รุงเทพฯและต่างจังหวดั โดยเฉพาะจงั หวดั ทีก่ าลังประสบปญั หาอย่างหนักมีค่าดัชนฝี นุ่ ละอองขนาดเล็กน้ีเกินค่ามาตรฐาน
และควรกาหนดปัญหามลภาวะดา้ นฝุ่นละอองขนาดเล็กเป็นวาระแห่งชาติ [6] ร่วมกับหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง เช่น กรมควบคุมมลพิษ
คณะกรรมการส่ิงแวดล้อมแหง่ ชาติ เพ่ือจดั ทาแผนปฏิบัติการขับเคล่ือนการแก้ไขปญั หามลพิษด้านฝุ่นละอองอยา่ งจรงิ จังให้เกิดขึ้นใน
ประเทศไทย นอกจากนน้ั ควรมกี ารเผยแพร่ความรู้และแนวทางเพ่ือการปฏิบัติเชิงนโยบายแก่บุคคลท่ัวไป เพื่อสร้างความตระหนักรู้
ถึงปัญหาฝุ่นละอองขนาดเล็กนี้ว่าเกิดข้ึนเพราะสาเหตุใด ทั้งจากธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้นเอง เช่น การเผาไหม้เครื่องยนต์ใน
ยานพาหนะ แหล่งโรงงานอุตสาหกรรม การเผาฟืนและถ่านหิน รวมถึงเกิดจากการทาปฏิกิริยากับมลพิษอ่ืนท่ีอยู่ในบรรยากาศ
เปน็ ตน้ เพ่อื ใหเ้ กดิ ความรว่ มมือร่วมใจกนั และลดการก่อใหเ้ กดิ ปัญหานี้เกดิ ขน้ึ ต่อประเทศไทย
เอกสารอา้ งองิ
[1] World health Organization (2019). Global Health Observatory (GHO): Concentrations of fine particulate
(PM2.5). ‚World Health Statistics 2019.
[2] Environmental Protection Agency (EPA) (2019). [ออนไลน์] สืบค้นจากเว็บไซต์ https:/www.epa.gov/pm-
pollutant (วันที่สบื ค้นขอ้ มูล 15 มกราคม 2563)
[3] วิษณุ อรรถวานิช (2562). ต้นทนุ ของสังคมไทยจากมลภาวะอากาศและมาตรการรบั มอื . [ออนไลน์] สืบค้นจากเว็บไซต์
https://www.pier.or.th/2019/04/2019_007.pdf. (วนั ทส่ี ืบค้นข้อมูล 14 มกราคม 2563)
[4] Greenpeace Thailand (2561). รายงานสถานการณ์คณุ ภาพอากาศโลก พ.ศ. 2561 และการจดั อนั ดบั มลพษิ PM2.5 ของ
ภมู ิภาคท่วั โลก. องค์การกรนี พีซ(ประเทศไทย).
[5] กรมควบคมุ มลพิษ (2562). แผนปฏบิ ตั ิแก้ไขปญั หามลพษิ ดา้ นฝ่นุ กระทรวงทรัพยากรธรรมชาตแิ ละสิง่ แวดลอ้ ม
[6] ชาติชาย ตรยี ะเวชกลุ (2562) วิกฤติฝนุ่ ควัน PM 2.5 : วกิ ฤติฝุ่นกลืนเมือง. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยมี หานคร.
[7] สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ (2563). การตรวจสอบดัชนีคุณภาพอากาศ และค่า PM2.5
จังหวัดเชียงใหม่. [ออนไลน์] สืบค้นจากเว็บไซต์ https://stri.cmu.ac.th/cm_aqi.php (วันท่ีสืบค้นข้อมูล 14 มกราคม
2563)
[8] รายงานสถานการณ์และคณุ ภาพอากาศประเทศไทย. (2563). [ออนไลน์] สบื คน้ จากเว็บไซต์ http://air4thai.pcd.go.th)
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 50 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
008
สมรรถนะเครอ่ื งฟอกอากาศแบบทาดว้ ยตนเองในการกาจดั
ฝุน่ ละอองขนาดเลก็
Performance of DIY Air Purifiers for Removal of
Particulate Matter
มณรี ตั น์ องคว์ รรณดี1* กมลชยั ยงประพฒั น์2 และ ชเู กียรติ วิเชยี รเจรญิ 1
Maneerat Ongwandee1* Kamolchai Yongprapat2 and Chugiat Wichiencharoen1
1รองศาสตราจารย์ วทิ ยาลยั พฒั นามหานคร มหาวิทยาลยั นวมินทราธริ าช กรงุ เทพฯ 10300
2นสิ ติ บณั ฑติ ศึกษา คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยมหาสารคาม มหาสารคาม 44150
*โทรศัพท์ : 02-164-2636, โทรสาร : 084-2673471, E-mail : [email protected]
บทคัดย่อ
ความต่ืนตัวของประชาชนในการป้องกันตนเองจากการเผชิญวิกฤตฝุ่นละอองขนาดเล็กของประเทศไทย ส่งให้ความ
ตอ้ งการใช้เครอ่ื งฟอกอากาศในบ้านเรอื นเพ่มิ สงู ข้ึน งานวิจัยนต้ี ้องการทดสอบสมรรถนะเครอ่ื งฟอกอากาศแบบทําด้วยตนเอง (DIY)
2 รูปแบบในการดักจับฝุ่นละอองขนาดเล็ก ประกอบด้วย (1) พัดลมตั้งโต๊ะขนาด 6 นิ้ว กําลังไฟ 34 วัตต์ ประกบติดกับไส้กรอง
HEPA ท่ีเลือกทดสอบ 3 ยี่ห้อ และ (2) พัดลมต้ังพื้นขนาด 16 น้ิว กําลังไฟ 48 วัตต์ คลุมด้วยแผ่นกรอง HEPA 1 ย่ีห้อ และ
ประกอบติดกับไส้กรอง HEPA 1 ย่ีห้อ ทําการทดสอบด้วยห้องทดสอบขนาด 8 ลบ.ม. แหล่งกําเนิดฝุ่นละอองขนาดไม่เกิน 2.5
(PM2.5) และ 10 ไมครอน (PM10) ได้จากการจดุ ธปู ใหไ้ ด้ความเข้มขน้ เร่มิ ต้นประมาณ 250 มคก./ลบ.ม. วัดความเข้มข้นฝุ่นในห้อง
ทดสอบเป็นเวลา 8 ชม. เพ่ือหาคา่ อัตราการส่งอากาศทถี่ กู ฟอกต่อหนว่ ยเวลา (CADR) ด้วยการวิเคราะห์ถดถอยแบบไมเ่ ปน็ เชิงเส้น
ของข้อมูลการทดลองและแบบจําลองสมดุลมวลของฝุ่นในห้องทดสอบ ผลการทดสอบพบว่า พัดลมต้ังพื้นคลุมด้วยแผ่นกรอง
HEPA ใหค้ ่า CADR สาํ หรับ PM2.5 สูงสุดเทา่ กบั 65 ลบ.ม./ชม. ใกล้เคียงกับเครื่องฟอกอากาศเชิงพาณิชย์ประเภทไส้กรอง HEPA
ทใี่ ช้ในบ้านเรอื น โดยเครื่องฟอกทาํ ดว้ ยตนเองลกั ษณะน้ีแนะนาํ ใหใ้ ช้กบั พ้ืนท่ีปิดเพื่อกําจัดอนุภาคท่ีมาจากการเผาไหม้ธูปขนาดไม่
เกนิ 6 ตร.ม. ในขณะที่พัดลมตง้ั โต๊ะประกบตดิ ไส้กรอง HEPA ใหค้ า่ CADR ตาํ่ กวา่ เน่ืองจากมพี ืน้ ท่ีการกรองอากาศน้อยกว่า
คาสาคญั : เคร่ืองฟอกอากาศ; ซีเอดีอาร;์ ฝนุ่ ละอองขนาดไมเ่ กิน 2.5 ไมครอน
Abstract
Due to an awareness of self-protection from facing particulate matter crisis in Thailand, need for
household air purifiers has been increasing. This study aimed to evaluate performance of two types of do-it-
yourself (DIY) air purifiers for trapping particulate matter as follows: (1) 6-inch, 34-Watt table drum fan
attached with three selected HEPA cartridges and (2) 16-inch, 48-Watt stand fan either covered with HEPA
sheet or attached with HEPA cartridge. Experiments were conducted using an 8-m3 chamber. A source of
particulate matter less than 2.5 (PM2.5) and 10 micron (PM10) was from incense burning to achieve an initial
concentration of approximately 250 µg/m3. In-chamber concentrations were monitored for 8 hours. Clean air
delivery rates (CADR) were then estimated by fitting time-dependent concentrations to mass balance models
using nonlinear regression. Results show that the stand fan covered with HEPA sheet provided the highest
CADR of 65 m3/h for PM2.5 which was close to a household commercial HEPA air purifier. This DIY air purifier is
suggested for use for removal of incense-burning particles in a closed space up to 6 m2. For the DIY air
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 51 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
purifiers using the table fan attached with the HEPA cartridges, they had lower CADR values due to their
smaller filtration area.
Keywords : air purifier; CADR; PM2.5
บทนา
ในรอบหลายปที ี่ผ่านมา กรุงเทพมหานครและปรมิ ณฑล รวมทั้งจงั หวัดในภาคเหนอื และภาคตะวนั ออกเฉยี งเหนอื ประสบ
ปัญหาวิกฤตฝุ่นจิ๋วหรือฝุ่นละอองขนาดไม่เกิน 2.5 ไมครอน (PM2.5) ในช่วงมกราคม ถึง กุมภาพันธ์ [1] ส่งผลให้ประชาชนต้อง
แสวงหาอุปกรณ์ในการป้องกันตนเองจากอันตรายของ PM2.5 เช่น การสวมใส่หน้ากากกันฝุ่น รวมท้ังการใช้เคร่ืองฟอกอากาศใน
บา้ นเรอื น [2] แต่เคร่ืองฟอกอากาศทขี่ ายในทอ้ งตลาดมีราคาคอ่ นข้างสูง จึงเกิดกระแสความนิยมของการสร้างเคร่ืองฟอกแบบทํา
ด้วยตนเองหรอื ที่เรียกกว่า DIY air purifier ซ่ึงต้นทุนค่าวัสดุอุปกรณ์ตํ่า และมีการเผยแพร่สู่สาธารณะทางสื่อสังคมออนไลน์ โดย
เครอ่ื งฟอกแบบทําดว้ ยตนเองท่ีนิยมกัน ใช้หลักการดักจับอนุภาคขนาดเล็กแบบใช้ตัวกรองทางกล (Mechanical air filters) เช่น
ตัวกรอง HEPA (High-efficiency particulate air filter) ซึ่งในหลักการการเพ่ิมประสิทธิภาพของแผ่นกรอง (HEPA sheet)
สําหรับดักจับอนุภาคขนาดเล็กคือ การเพ่ิมพ้ืนท่ีผิวกรองด้วยการพับแผ่นกรองเป็นจีบ (Pleating) หรือเป็นลอนติดตั้งอยู่ในเฟรม
หรือกล่องซึ่งเรียกว่า ‘ไส้กรอง (HEPA filter cartridge)’ [3] อย่างไรก็ดียังไม่เคยมีการประเมินประสิทธิภาพเคร่ืองฟอกแบบทํา
ด้วยตนเองในการกาํ จัดฝุ่นขนาดเล็กตามหลกั การทดสอบท่ีไดม้ าตรฐานแตอ่ ยา่ งใด
ดังนั้นวัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือ การประเมินสมรรถนะของเครื่องฟอกแบบทําด้วยตนเองในการกําจัดฝุ่นละออง
ขนาดเล็กด้วยซึ่งแสดงสมรรถนะของเคร่ืองฟอกด้วย ‘ค่าอัตราการส่งอากาศท่ีถูกฟอกต่อหน่วยเวลา (Clean Air Delivery Rate,
CADR)’ [4] และเปรยี บเทยี บกบั สมรรถนะของเครอ่ื งฟอกท่ีขายในทอ้ งตลาดในประเทศไทย
อปุ กรณแ์ ละวิธีการ
1. รปู แบบเคร่อื งฟอกอากาศแบบทาด้วยตนเองและหอ้ งทดสอบ
ในงานวจิ ัยนรี้ ูปแบบของเครอ่ื งฟอกทาํ ดว้ ยตนเองได้จากส่ือสังคมออนไลน์ โดยเลือกทําการทดสอบ 2 รูปแบบซ่ึงง่ายต่อ
การประดษิ ฐ์ จําแนกตามขนาดพดั ลมทใี่ ช้ ได้แก่
(1) พัดลมต้ังโต๊ะขนาด 6 นิ้ว กําลังไฟ 34 วัตต์ ประกบติดกับไส้กรองอากาศ HEPA เลือกไส้กรอง HEPA ที่จําหน่าย
ออนไลน์มาทดสอบ 3 ย่ีหอ้ ไดแ้ ก่ ยหี่ ้อ A ขนาด 0.23x0.22 ตร.ม. มจี าํ นวนพับ 1264 พับ/ตร.ม., ยีห่ อ้ B ขนาด 0.21x0.19 ตร.ม.
มจี ํานวนพบั 601 พบั /ตร.ม. เสรมิ คารบ์ อน 3 ชั้น และ ยี่ห้อ C ขนาด 0.19x0.16 ตร.ม. มจี าํ นวนพับ 1367 พบั /ตร.ม. (รปู ท่ี 1ก)
(2) พัดลมตั้งพื้นขนาด 16 นิ้ว กําลังไฟ 48 วัตต์ แบ่งเป็น 2 ลักษณะ ได้แก่ คลุมด้วยแผ่นกรองอากาศ HEPA ย่ีห้อ D
พ้ืนท่ี 0.13 ตร.ม. ทําจากผ้าฝ้าย (รูปท่ี 1ข) และ ประกบติดกับไส้กรอง HEPA ย่ีห้อ A ซึ่งไส้กรองและแผ่นกรองซื้อจากร้านค้า
ออนไลน์ (รูปท่ี 1ค)
1(ก) A
B
C
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 52 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
1(ค)
รูปที่ 1 เครือ่ งฟอกแบบทาด้วยตนเอง (ก) พัดลมตั้งโต๊ะประกบตดิ กบั ไสก้ รองอากาศยหี่ ้อ A, B และ C, (ข) พดั ลมตัง้ พน้ื คลมุ
ด้วยแผ่นกรองอากาศย่ีห้อ D และ (ค) พัดลมตัง้ พนื้ ประกบติดไสก้ รองยี่ห้อ A
การทดสอบสมรรถนะเคร่ืองฟอกแสดงในรูปอัตราการส่งอากาศท่ีถูกฟอกต่อหน่วยเวลา (CADR) ซ่ึงเป็นมาตรวัดการ
ทํางานของเคร่ืองฟอกอากาศแบบเคลื่อนย้ายได้ในการกําจัดฝุ่นละอองขนาดเล็กของสมาคมผู้ผลิตเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านเรือน
ของประเทศสหรฐั อเมริกา (Association of Home Appliance Manufacturers, AHAM) [4] การทดสอบใช้หอ้ งทดสอบขนาด 8
ลบ.ม. ผนังภายในบดุ ้วยแผน่ อะลูมเิ นยี ม เพดานห้องติดต้ังพดั ลมเพอ่ื สรา้ งความผสมผสานของอากาศในหอ้ ง (Well-mixed) ท่อชกั
ตัวอย่างอากาศอยู่สูงจากพื้นห้องประมาณ 1 เมตร วัดค่าฝุ่นด้วยเครื่อง DustTrak (TSI, USA) ซ่ึงใช้เลเซอร์กระเจิงแสง (Light-
scattering laser) ส่วนแหล่งกําเนิดฝุ่น PM2.5 และ PM10 ได้จากการจุดธูป [5] ทําการทดสอบเครื่องฟอกท่ีพัดลมระดับความ
แรงสุด ระบบการทดลองแสดงดงั รูปท่ี 2
รูปท่ี 2 หอ้ งทดสอบและอปุ กรณ์
2. ขน้ั ตอนและแบบจาลองคณติ ศาสตร์ในการวดั ค่า CADR ของเคร่ืองฟอกอากาศ
ข้ันตอนการทดสอบเร่ิมจากการเช็ดทําความสะอาดภายในห้องทดสอบ ติดตั้งอุปกรณ์ในการตรวจวัดฝุ่นละอองและ
เคร่ืองฟอกอากาศ วัดความเขม้ ขน้ ภูมหิ ลังของ PM2.5 (Background concentration) ภายในห้องเปน็ เวลา 0.5 ชม. จากนั้นจุดธูป
เพ่ือให้ได้ระดับ PM2.5 เริ่มต้นในห้องประมาณ 250 มคก./ลบ.ม. ปิดประดูห้องแล้วเปิดเครื่องฟอกอากาศ บันทึกค่าความเข้มข้น
PM2.5 เป็นเวลา 8 ชม. นาํ ชุดข้อมูลที่ได้มาพยากรณ์คา่ CADR ได้ดว้ ยสมการ (1) สมการสมดุลมวลสารการเปล่ียนแปลง PM2.5 ใน
อากาศภายในห้องทดสอบซ่ึงอธิบายด้วยถังปฏิกิริยาการไหลผสมต่อเนื่อง (Continuously mixed flow reactor, CMFR) [6]
ปัจจัยท่ีทําให้ PM2.5 สูญหายจากอากาศในห้องทดสอบมาจาก 4 กลไก คือ การร่ัวซึมอากาศของห้องทดสอบ (Chamber
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 53 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
leakage) การตกทับถมตามธรรมชาติของฝุ่นบนพ้ืนผนังห้องทดสอบ (Natural deposition) การดูดอากาศของปั๊มเคร่ืองวัดฝุ่น
ละออง และการดกั จบั ฝนุ่ ละอองด้วยเครอื่ งฟอกอากาศ
(1)
โดยที่ C คอื ค่าความเขม้ ขน้ PM2.5 ในหอ้ งทดสอบที่เวลา t (มคก./ลบ.ม.)
Cout คือ คา่ ความเข้มขน้ PM2.5 นอกหอ้ งทดสอบ (มคก./ลบ.ม.)
คือ อตั ราร่ัวซมึ อากาศของหอ้ งทดสอบ (0.015 ตอ่ ชม.)
Qp คอื อตั ราการดดู อากาศของปั๊มเครือ่ งวดั ฝ่นุ (0.18 ลบ.ม./ชม.)
CADR คอื อัตราการสง่ อากาศทถี่ กู ฟอก PM2.5 (ลบ.ม./ชม.)
kloss คอื อตั ราการตกทับถมตามธรรมชาติของ PM2.5 (ตอ่ ชม.)
t คอื เวลา (ชม.)
เนื่องจากความเขม้ ขน้ PM2.5 นอกห้องทดสอบมคี า่ น้อยมาก (~20 มคก./ลบ.ม.) เมอ่ื เทยี บกบั ความเข้มข้นในห้องทดสอบ
ขณะทดสอบ สามารถพจิ ารณาให้ Cout = 0 แลว้ แกส้ มการ (1) ได้ดังสมการ (2)
(2)
โดยท่ี C0 คอื ค่าความเข้มข้น PM2.5 ในหอ้ งทดสอบท่ีเวลา t=0 (มคก./ลบ.ม.)
Cb คือ ค่าความเขม้ ข้น PM2.5 ภูมหิ ลงั ในห้องทดสอบ ณ สภาวะสมดลุ (มคก./ลบ.ม.)
จากชุดข้อมูลการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น PM2.5 ในห้องทดสอบตามเวลาที่ผ่านไป สามารถพยากรณ์หาค่า CADR ได้
ด้วยสมการ (2) โดยการวิเคราะห์ถดถอยแบบไม่เป็นเชิงเส้น (Nonlinear regression) ด้วยโปรแกรมสถิติสําเร็จรูป NLREG®
(Phillip H. Sherwood, USA) ท้ังนี้การหาค่าสัมประสิทธ์ิ kloss ของฝุ่นที่ตกทับถมตามธรรมชาติสามารถหาได้ด้วยวิธีการแบบ
เดียวกับการหาค่า CADR ยกเว้นไม่มีการใช้เครื่องฟอกในขณะทดลอง ซ่ึงข้ันตอนการทดลองและการพัฒนาสมการ (1) โดย
ละเอียดแสดงในเอกสาร [3,7] ผลการวัดค่า kloss สําหรับ PM2.5 และ PM10 เท่ากับ 0.10 และ 0.11 ต่อ ชม. ตามลําดับ ส่วนการ
หาค่า CADR ของเครือ่ งฟอกในการดกั จับ PM10 ทําแบบเดียวกบั การหาค่า CADR ของ PM2.5
ผลการทดลองและวิจารณ์
รูปท่ี 3(ก) และ (ข) แสดงการเปลีย่ นแปลงความเข้มข้น PM2.5 และ PM10 ตามลําดับ ในช่วงเวลาทดสอบ 8 ชม. จะเห็น
ได้ว่าการใช้เคร่ืองฟอกสามารถลดฝุ่นขนาดเล็กได้เร็วกว่ากลไกการตกทับถมของฝุ่นตามธรรมชาติ (กรณีไม่มีเครื่องฟอก) เม่ือ
พิจารณาอัตราการลดลงของฝุ่นในเวลา 20 นาทีแรก เครื่องฟอกแบบทําด้วยตนเองสามารถลด PM2.5 และ PM10 ได้ 75 ถึง 92
เปอร์เซน็ ต์ ยกเวน้ ไส้กรอง B ซึ่งลดฝุน่ ได้เพียง 33 เปอร์เซ็นต์ ในขณะทก่ี ารทดสอบท่ไี ม่ใชเ้ ครอื่ งฟอกพบวา่ ฝุน่ ลดลงไดเ้ พียง 7 และ
12 เปอรเ์ ซน็ ต์ สาํ หรับ PM2.5 และ PM10 ตามลาํ ดับ
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 54 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
รปู ท่ี 3 ความเข้มขน้ ในหอ้ งทดสอบของ (ก) PM2.5 และ (ข) PM10
ตารางที่ 1 แสดงค่า CARD ของเคร่ืองฟอกแบบทําด้วยตนเองท่ีได้จากการพยากรณ์ด้วยแบบจําลองสมการ (2) กับชุด
ข้อมูลการทดลองดว้ ยหอ้ งทดสอบพบวา่ มคี วามแนบสนิทดี โดยมีค่า R2 (Proportion of variance explained) สูงกว่า 0.98 ทุก
การทดลอง และแสดงค่าเปรียบเทยี บกบั เครื่องฟอกใช้ในบา้ นท่ขี ายในท้องตลาด [5] ซงึ่ ทดสอบดว้ ยหอ้ งทดสอบและวิธีเดียวกันกับ
งานวิจัยน้ี
ตารางที่ 1 CADR ของเครื่องฟอกในการกาจดั PM2.5 และ PM10
ชนดิ เคร่อื งฟอก CADR* PM2.5 R2** CADR* PM10 R2** ความเร็วลมหน้าตวั กรอง
(เมตร/วินาที)
DIY พัดลมตั้งโตะ๊ +ไสก้ รอง A 32.0 0.99 34.6 0.99
1.4-2.0
DIY พดั ลมต้งั โต๊ะ+ไสก้ รอง B 7.1 0.98 7.7 0.99 1.4-1.6
1.7-2.0
DIY พัดลมต้งั โต๊ะ+ไส้กรอง C 48.7 0.99 46.9 0.99 1.3-1.5
1.5-1.6
DIY พดั ลมต้งั พน้ื +แผ่นกรอง D 64.7 0.99 - -
DIY พดั ลมตงั้ พ้นื +ไสก้ รอง A 32.9 0.99 - -
True HEPA filter*** 61.8 59.6
Electrostatic precipitator*** 44.8 34.3
* CADR มีหน่วย ลบ.ม./ชม.
** R2 จากการพยากรณ์คา่ CADR ด้วยข้อมลู การทดลองและสมการ (2)
*** อา้ งอิง [7] วดั ค่า CADR ดว้ ยห้องทดสอบและวิธกี ารเช่นเดยี วกบั งานวจิ ยั น้ี
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 55 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
พัดลมตั้งพ้ืนท่ีคลุมด้วยแผ่นกรอง D มีสมรรถนะในการกรองฝุ่น PM2.5 สูงสุดให้ค่า CADR ใกล้เคียงกับเคร่ืองฟอกเชิง
พาณิชยป์ ระเภทไสก้ รอง HEPA ปัจจัยที่สําคัญมาจากพื้นท่ีกรองฝุ่นของพัดลมตั้งพื้น 16 น้ิวมีขนาดใหญ่กว่าเคร่ืองที่ประดิษฐ์จาก
พดั ลมตง้ั โต๊ะ 6 นิ้ว ความเร็วลมท่ผี า่ นแผ่นกรองวัดได้ 1.3-1.5 เมตร/วนิ าที ซึง่ อยู่ในช่วงทีเ่ หมาะสมคือไม่เกิน 1.5 เมตร/วินาที [8]
เม่ือพิจารณาเครื่องฟอกท่ีทําจากพัดลมตั้งโต๊ะประกบติดไส้กรอง HEPA แตกต่างกัน 3 ย่ีห้อโดยทั้งสามยี่ห้อมีพ้ืนท่ีแนวระนาบ
(Projected area) และความหนาของไส้กรองใกล้เคียงกัน จะเห็นได้ว่าสมรรถนะของการดักจับฝุ่นขนาดเล็กข้ึนกับคุณสมบัติของ
ไสก้ รองทใ่ี ช้ เช่น จาํ นวนพับตอ่ พน้ื ทรี่ ะนาบไส้กรอง โดยไสก้ รอง C มีจาํ นวนมากทส่ี ุดคือ 1367 พับ/ตร.ม. ซ่ึงให้ค่า CADR สูงที่สุด
ในขณะที่ไส้กรอง B มีจํานวนพับต่ําที่สุดตํ่า ให้ค่า CADR ตํ่าที่สุด จํานวนพับที่น้อยหมายถึงพ้ืนท่ีผิวท้ังหมดของแผ่นกรองท่ีใช้ดัก
จบั ฝ่นุ ขนาดเล็กมีขนาดน้อยตามไปด้วย นอกจากนี้สมรรถนะในการดักจับฝุ่นยังข้ึนกับคุณลักษณะอื่นของไส้กรองเอง เช่น ขนาด
เสน้ ใยและชนิดของเสน้ ใยที่นํามาทําไส้กรอง เป็นต้น [9] อย่างไรก็ดีไส้กรองท่ีเลือกมาประดิษฐ์เคร่ืองฟอกอากาศในงานวิจัยน้ีได้
จากการซ้ือสินค้าออนไลน์ ซ่ึงผู้จําหน่ายไม่ได้มีการระบุรายละเอียดของเส้นใยที่ใช้ทําไส้กรอง ส่วนผลการทดสอบไส้กรองท้ัง 3
ยี่ห้อในการดักจบั ฝุ่น PM10 ให้คา่ CADR ใกลเ้ คยี งกบั การดกั จบั ฝ่นุ PM2.5
เมอื่ พจิ ารณาปจั จัยเร่อื งขนาดของพดั ลมทน่ี าํ มาประดิษฐ์เครื่องฟอกโดยเลือกใช้ไส้กรองชนิดเดียวกันคือยี่ห้อ A ทดสอบ
กบั พดั ลมตั้งโตะ๊ และกับพัดลมต้ังพืน้ (รปู ที่ 1ค) พบว่าเคร่ืองฟอกดัดแปลงจากพัดลมทงั้ สองแบบใหค้ ่า CADR เท่ากัน จึงชีใ้ ห้เห็นว่า
พ้ืนท่ีไส้กรองหรืออีกนัยคือพื้นท่ีที่ใช้กรองฝุ่นเป็นปัจจัยสําคัญต่อสมรรถนะในการดักจับฝุ่นขนาดเล็กของเครื่องฟอกอากาศ
ทที่ าํ ใชเ้ อง
การประเมนิ ขนาดของพ้ืนที่ที่ต้องการกรองฝุ่นขนาดเล็ก PM2.5 ด้วยเคร่ืองฟอกอากาศในบ้านเรือนอย่างมีประสิทธิภาพ
สามารถคาํ นวณได้จากขอ้ แนะนาํ ของ AHAM ตามกฎ '2/3 rule’ ดังสมการ (3) [4] ซึ่งแนะนําการเลือกใช้เครื่องฟอกอากาศแบบ
เคลอ่ื นยา้ ยได้ในห้องเดย่ี วแบบปิด สรุปพื้นท่กี ารใชง้ านทีแ่ นะนาํ ใชก้ ําจดั อนภุ าคทม่ี าจากการเผาไหมธ้ ูปแสดงดังตารางท่ี 2
(3)
โดยท่ี CADR คือ อัตราการส่งอากาศทถ่ี กู ฟอก (ลบ.ฟุต/นาท)ี
Area คอื พ้ืนท่ีแนะนําสําหรับการฟอกอากาศ (ตร.ฟุต)
ตารางท่ี 2 พ้ืนทีใ่ ช้งานของเครอื่ งฟอกแบบประดิษฐ์ดว้ ยตนเองในการกาจัด PM2.5 จากการเผาไหมธ้ ูป
ชนดิ เครื่องฟอก CADR (ลบ.ม./ชว่ั โมง) พืน้ ท่ใี ช้งาน (ตร.ม.)
DIY พดั ลมต้งั โตะ๊ +ไส้กรอง A 32.0 2.6
DIY พัดลมตั้งโต๊ะ+ไส้กรอง B 7.1 0.6
DIY พดั ลมตงั้ โต๊ะ+ไสก้ รอง C 48.7 4
DIY พัดลมต้ังพน้ื +แผ่นกรอง D 64.7 5.3
DIY พดั ลมตง้ั พื้น+ไสก้ รอง A 32.9 2.7
พดั ลมตง้ั พืน้ คลมุ ดว้ ยแผ่นกรอง D ใหค้ ่า CADR สาํ หรบั PM2.5 สูงสุดเทา่ กับ 65 ลบ.ม./ชม. แนะนําให้ใช้กับพ้ืนท่ีปิดขนาด
ไม่เกิน 6 ตร.ม. จะลดฝุน่ ละอองขนาดเล็กในพืน้ ทีท่ ่ีมแี หล่งกาํ เนดิ มลพิษได้อย่างมีนัยสําคัญ ในขณะที่ไส้กรอง B ไม่แนะนําให้ใช้ใน
การประดิษฐ์เครอื่ งฟอกแบบทําดว้ ยตนเอง
สรปุ
ผลการทดสอบชใ้ี หเ้ ห็นวา่ สมรรถนะของเครอ่ื งฟอกแบบทําด้วยตนเองท่ีใช้แผ่นกรองหรือไส้กรองประกบติดกับพัดลมตั้ง
พ้นื หรอื ต้ังโตะ๊ สําหรบั ใช้ดกั จบั ฝนุ่ ขนาดเลก็ ข้ึนกบั ปัจจัยที่สําคัญ คือ พื้นที่ของแผ่นกรองหรือไส้กรอง รวมถึงจํานวนพับต่อพื้นท่ีไส้
กรอง โดยเคร่ืองท่ีประดิษฐ์จากพัดลมต้ังพื้นขนาด 16 น้ิว คลุมด้านหน้าพัดลมด้วยแผ่นกรอง HEPA มีประสิทธิภาพในการดักจับ
ฝุ่น PM2.5 ใกลเ้ คยี งกบั เครอื่ งฟอกอากาศเชงิ พาณิชยแ์ บบเคล่อื นยา้ ยได้ที่ใช้ในบ้านเรือนประเภทไส้กรอง HEPA ดังน้ันเคร่ืองฟอก
ที่ทําด้วยตนเองแบบง่ายสามารถใช้ทดแทนเครื่องฟอกเชิงพาณิชย์ท่ีมีราคาจําหน่ายสูงกว่า แต่ควรใช้ตามขนาดพื้นท่ีที่แนะนํา
นอกจากนี้มีขอ้ พงึ ระวงั ของการใช้เครื่องฟอกแบบทาํ ดว้ ยตนเอง คือ ความแรงลมท่ีผา่ นแผ่นกรองหรือไส้กรองจะลดลงคอ่ นขา้ งมาก
และมอเตอรพ์ ดั ลมรับภาระโหลดเพิ่มขน้ึ อายุการใช้งานแผน่ กรองหรอื ไส้กรองเปน็ ไปตามบรษิ ทั ผู้ผลติ แนะนํา
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 56 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
กิตตกิ รรมประกาศ
ขอขอบคุณทุนสนับสนุนการนําเสนอผลงานวิจัยของวิทยาลัยพัฒนามหานคร มหาวิทยาลัยนวมินทราธิราช ประจําปี
งบประมาณ 2563 และขอขอบคณุ คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั มหาสารคาม สาํ หรบั หอ้ งปฏิบตั ิการและอปุ กรณก์ ารทดลอง
เอกสารอ้างองิ
[1] วงศพ์ ันธ์ ลิมปเสนยี ์. 2561. อนั ตรายของฝ่นุ PM2.5 แหลง่ ที่มาและแนวทางควบคุม. วิศวกรรมสาร. 71(1): 9-17.
[2] Ongwandee, M., Senasu, W. and Morris, J. Public awareness of PM2.5 in Thailand. Proceedings of the 1st
National Conference on Air Quality in Thailand: PM2.5, December 12, 2019, Pathumwan Princess Hotel,
Bangkok, Thailand.
[3] มณรี ตั น์ องค์วรรณด.ี การจดั การคุณภาพอากาศในอาคาร (ตาํ รา). สาํ นกั พมิ พ์มหาวิทยาลัยมหาสารคาม, 2556. 236 หนา้ .
[4] AHAM. 2007. What is AHAM's Clean Air Delivery Rate (CADR)? Association of Home Appliance
Manufacturers, Washington, DC., USA. Available at
https://web.archive.org/web/20071122214953/http://www.cadr.org/consumer-rate.htm. Accessed May 8,
2020.
[5] Mullen, N., Yu, X., Zhao, P., Corsi, R.L, and Siegel, J.A. 2005. Experimental characterization of portable ion
generators. In Indoor Air 2005: Proceedings of the 10th International Conference on IAQ and Climate,
Beijing, September 4-9, 2005, 2957–2961.
[6] Nazaroff, W.W. and Alvarez-Cohen, L. 2001. Environmental Engineering Science. John Wiley & Sons, New
York.
[7] Ongwandee, M. and Kruewan, A. 2013. Evaluation of portable household and in-car air cleaners for air
cleaning potential and ozone-initiated pollutants. Indoor and Built Environment. 22: 659–668.
[8] Garcia, C. 2006. ASME AG-1 HEPA Filter Media Velocity. Proceedings of the 29th ISNATT Conference, July
17-19, 2006, Cincinnati, Ohio, USA. International Society for Nuclear Air Treatment Technologies.
Available at http://www.isnatt.org/Conferences/29/27%20-%20ASME%20AG-
1%20HEPA%20Filter%20Media%20Velocity.pdf. Accessed February 9, 2020.
[9] Godish, T. 1989. Indoor Air Pollution Control. Lewis Publishers, Michigan.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 57 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
009
การปลอ่ ยก๊าซเรอื นกระจกจากเรือพลังงานแสงอาทติ ย์
แบบคาตามารานขนาดเลก็
Greenhouse gas emission from a small solar power
catamaran
สรวิชญ์ หงษพ์ าเวียน1 กันต์ ปานประยรู 2 และ มณฑิรา ยตุ ธิ รรม3
Sorawich Hongparvian1 Gunn Panprayun2 and Monthira Yuttitham3
1นกั ศกึ ษาบณั ฑติ ศึกษา สาขาเทคโนโลยีทเี่ หมาะสมและนวตั กรรมเพอ่ื ความมน่ั คงทางสงิ่ แวดลอ้ ม
คณะส่งิ แวดล้อมและทรัพยากรศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั มหดิ ล
2,3อาจารย์ประจา คณะสิง่ แวดลอ้ มและทรพั ยากรศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหดิ ล 73170
*โทรศัพท์ : 098-7931597, E-mail : [email protected]
บทคัดยอ่
งานวิจัยนี้มีวัตุประสงค์เพ่ือประเมินการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของเรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็ก
ครอบคลุม ตัง้ แตก่ ารได้มาซึ่งวตั ถุดบิ การผลติ ผลิตภัณฑ์ การใชง้ านผลติ ภณั ฑ์ จนถึงกระบวนการจัดการหรือกาจัดซากหลังการใช้
งานผลิตภัณฑ์ โดยใช้วิธีการตามวิธีที่กาหนดไว้ตามกรอบอนุกรมมาตรฐาน ISO 14040 และโปรแกรมสาเร็จรูป SimaPro มี
วัตถุประสงค์ เพ่ือศึกษาการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของเรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็ก และเพื่อเสนอแนะ
แนวทางในการลดผลกระทบจากเรอื พลังงานแสงอาทติ ย์แบบคาตามารานขนาดเล็ก
จากการศึกษาพบว่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เกิดขึ้นจากเรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็กเกิดขึ้น
จากการผลติ ผลิตภณั ฑ์มากท่ีสุด รองลงมาคือกระบวนการการไดม้ าซงึ่ วตั ถุดิบ และน้อยที่สุดคือกระบวนการ การใช้งานผลิตภัณฑ์
ซ่ึงสาเหตหุ ลกั จากการปล่อยก๊าซเรอื นกระจกท่เี กิดมากท่ีสดุ นั้นเกดิ จากใชพ้ ลงั งานในการผลติ เรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบคาตามา
รานขนาดเลก็ เนื่องจากในการผลติ ผลิตภณั ฑ์ ใชเ้ ทคนคิ การผลติ ในรูปแบบของ Hand lay-up (ผลติ ภัณฑไ์ ฟเบอร์กลาสข้ึนรูปตาม
แบบแม่พมิ พ)์ ทาให้ระยะเวลาในการผลิตใช้เวลานานกว่าการผลิตเรือโดยทั่วไป โดยสาเหตุหลักเกิดจากการที่ใช้กระแสไฟฟ้า ใน
การผสมวัตถุดิบ แต่จากผลการประเมินพบว่าการปลอ่ ยก๊าซเรือนกระจกของเรือพลงั งานแสงอาทติ ย์แบบคาตามารานขนาดเล็ก ใน
ระหว่างการใชง้ านนนั้ มปี รมิ าณการปลดปลอ่ ยก๊าซเรือนกระจกต่ากวา่ เรอื ที่ใช้เช้ือเพลงิ ฟอสซิล ซึ่งเป็นผลดีต่อพื้นที่ท่ีมีการใช้มีงาน
เรือพลังงานแสงอาทิตย์สาหรับกิจกรรมทีเ่ กยี่ วขอ้ งตา่ งๆ
คาสาคัญ : เรือพลังงานแสงอาทติ ย์; การประเมินวฏั จักรชีวติ ; กา๊ ซเรอื นกระจก
Abstract
This research aims to estimate a Greenhouse gas emission from a small solar power catamaran.
Covering processes ranging from Cradle to Grave using the Environmental management Life cycle assessment
Principles and framework (ISO 14040) and SimaPro software. The objective of this research is to evaluate and
analyze the greenhouse gas emission from a small solar power catamaran and propose ways to reduce the
Greenhouse gas impact.
Greenhouse gas emission from small sailboats that occur from the production is the largest amount.
The second is raw material process and the least amount is the usage process. The main cause of the most
greenhouse gas emissions is from the energy used in production process. Because in the production of
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 58 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแ ห่งปร ะเทศไทย
products use production techniques in the form of Hand lay-up. This causes the production duration to take
longer than general ship production. Mainly due to the use of electricity in the mixing of raw materials for
production. Then, the evaluation results was found that small solar power catamaran during use, greenhouse
gas emissions lower than those using fossil fuels. Which is good for the area being used, there are solar boat
work for various related activities.
Keywords : Small solar power catamaran; Life cycle assessment; Greenhouse gas
บทนา
ปจั จุบันการเพิม่ ขึน้ ของปัญหาการเปล่ียนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Climate change) ในโลกน้ันล้วนมีแต่ทวีความรุนแรง
มากขึ้น ทิศทางความสัมพันธ์ระหว่างการใช้พลังงานสาหรับการท่องเที่ยว เป็นปัจจัยสาคัญท่ีทาให้เกิดการเปล่ียนแปลงสภาพ
ภมู ิอากาศเนอื่ งจากการใช้เช้ือเพลงิ ฟอสซลิ จากรายงานของ IPCC (2007) [1] ซง่ึ ในประเทศไทย จากรายงานของกระทรวงพลังงาน
(2562) [2] ขอ้ มูลการปลดปล่อยกา๊ ซเรือนกระจกในภาคการผลติ ไฟฟ้ามมี ากท่ีสดุ ถึง 94.3 ล้านตัน CO2 หรือคิดเป็น 37.6 % ของ
สัดส่วนการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากที่สุด และรองลงมา ได้แก่ ภาคการขนส่งท่ีมีจานวน 71.5 ล้านตัน CO2 หรือคิดเป็น
สดั สว่ น 28.6 % ของการปลดปลอ่ ยกา๊ ซเรือนกระจกทั้งหมด [2]
ประเทศไทยมที รพั ยากรทางทะเลที่สมบูรณ์ ทาให้มีการท่องเที่ยวซึ่งเก่ียวข้องกับทรัพยากรทางทะเลและสามารถสร้าง
รายไดอ้ ย่างมหาศาล แต่ผลกระทบที่ตามมาจากกิจกรรมการท่องท่ียวเหล่านี้ ได้แก่ กิจกรรมท่องเที่ยวที่ใช้เรือที่มีการใช้เชื้อเพลิง
ฟอสซิล เพราะเน่ืองจากเทคโนโลยีเคร่ืองยนต์เรือท่ีเกี่ยวข้องกับการสันดาปภายในได้มีการปลดปล่อย ก๊าซเรือนกระจกลงสู่
ธรรมชาติซึ่งจะก่อให้เกิดผลกระทบอย่างมหาศาล ทาให้กิจกรรมในการท่องเท่ียวจึงจาเป็นต้องหามาตรการในการ ควบคุม ดูแล
และจัดการกับทรัพยากร และผลกระทบท่ีเกิดข้ึน ซึ่งวิธีการประเมินวัฏจักรชีวิตของผลิตภัณฑ์ (Life Cycle Assessment: LCA)
วา่ ด้วยการจดั การด้านสงิ่ แวดล้อมของผลิตภัณฑ์และบรกิ าร และเป็นเครื่องมือวิเคราะห์ผลกระทบต่อส่ิงแวดล้อมในเชิงปริมาณ ที่
ใช้ในการจาแนกและประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างเป็นระบบ ซ่ึงการประเมินวัฏจักรชีวิตของผลิตภัณฑ์ นี้ทาให้ทราบ
ข้อมูลผลกระทบต่อส่ิงแวดล้อมท่ีเกิดขึ้นตลอดวัฏจักรชีวิตของผลิตภัณฑ์ ท้ังน้ีเพื่อนาไปสู่การตัดสินใจหรือการกาหนดแนวทาง
ดาเนินการด้านสิ่งแวดล้อมในอนาคต เช่น การพัฒนาและปรับปรุงผลิตภัณฑ์หรือการปรับเปลี่ยนเทคโนโลยีท่ีมีความเป็นมิตรกับ
สิ่งแวดล้อมมากขึ้น เป็นต้น
งานวิจัยนี้ทาการศึกษาการประเมินการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของเรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็ก
โดยใช้หลักการการประเมินวัฏจักรชีวิตของผลิตภัณฑ์เป็นเครื่องมือในการศึกษา กรอบการประเมินผลกระทบทางการปล่อยก๊าซ
เรือนกระจกของเรือพลังงานแสงอาทิตย์ตั้งแต่การได้มาซ่ึงผลิตภัณฑ์จนถึงกระบวนการกาจัดซาก เพ่ือให้ทราบถึงผลกระทบท่ี
เกิดขึ้นตลอดวัฏจักรชีวิตของผลิตภัณฑ์สาหรับใช้ในการพัฒนาและปรับปรุงผลิตภัณฑ์เรือพลังงานแสงอาทิตย์ และผลิตภัณฑ์ท่ี
เกย่ี วขอ้ ง
อปุ กรณ์และวิธีการ
วธิ ีการในการศึกษาการประเมนิ วัฏจกั รชวี ิตของเรอื พลังงานแสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็ก ใช้วิธีการตามวิธีที่กาหนด
ไวต้ ามกรอบอนกุ รมมาตรฐาน ISO 14040 [3] โดยใชโ้ ปรแกรมสาเรจ็ รปู SimaPro สาหรับประมวลผลข้อมูลและผลกระทบท่ีเกิดขึ้นซึ่ง
ประกอบไปดว้ ยกระบวนการดังน้ี
- การกาหนดเป้าหมายและขอบเขตการวจิ ัย (Goal and scope definition)
ในการศกึ ษาคร้งั นจี้ ะประกอบไปด้วยการได้มาซึ่งวัตถุดิบในการผลิตเรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็กตั้งแต่การได้มา
ซึ่งวัตถุดิบจนถึงกระบวนการจัดการซากหลังหมดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ โดยกาหนดหน่วยการทางาน เรือพลังงานแสงอาทิตย์
สาหรับการทอ่ งเที่ยว ขนาด 7.5 x 3.5 ม. ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 3 แรงม้า อัตราการบรรทุก 7 คน โดยสมมุตฐานการใช้งาน 8 ชั่วโมง
ต่อวัน เปน็ ระยะเวลา 20 ปี
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 59 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
รูปท่ี 1 ขอบเขตการศกึ ษา
- การวิเคราะหบ์ ญั ชรี ายการ (Inventory analysis)
ข้ันตอนหลังจากการกาหนดเป้าหมายและขอบเขตการศึกษาแล้วจึงวิเคราะห์บัญชีรายการด้านสิ่งแวดล้อม (Life Cycle
Inventory: LCI) เป็นการเก็บรวบรวมและคานวณข้อมูลท่ีได้จากกระบวนการต่างๆ ตามท่ีกาหนดไว้ในขั้นตอนการกาหนด
เป้าหมายและขอบเขตการศึกษารวมถึงการสร้างผังของผลิตภัณฑ์ (Production System) การคานวณหาปริมาณของสารขาเข้า
และสารขาออกของผลติ ภณั ฑ์ โดยพิจารณาจากทรัพยากรและพลังงาน รวมไปถึงของเสียท่ีเกิดขึ้น ท้ังทางดิน น้า และอากาศ ซ่ึง
ข้อมูลเหล่าน้ีจะใช้ในการหาผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมตลอดวัฏจักรชีวิตของผลิตภัณฑ์ต่อไปในการศึกษาในคร้ังนี้ ได้ทาการแ บ่ง
บัญชีรายการแยกเป็นแต่ละระบบของเรอื พลังงานแสงอาทิตยเ์ พ่ือการท่องเทยี่ วดงั ตารางต่อไปนี้
ตารางท่ี 1 ตารางแสดงชดุ บญั ชรี ายการเรือพลงั งานแสงอาทติ ยแ์ บบคาตามารานขนาดเล็ก
ระบบของ บัญชรี ายการ เรือพลังงานแสงอาทติ ยแ์ บบ
เรือพลังงานแสงอาทติ ย์ คาตามารานขนาดเล็ก 1 ลา (kg)
Graphite 75.33
ระบบโซล่าเซลล์ H Liquid 3.412
Cl gas 2.362
NaOH 18.63
Argon Liquid 824.25
H Liquid 4.25 x 10-7
Cardboard 6.91 x 10-7
HDPE 46.462
NaOH 38.062
SiC 1.575
Al 34.38
HCL 17.58
AG 1.575
HF 0.52
Poly actide 23.62
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 60 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแ ห่งปร ะเทศไทย
ระบบของ บญั ชรี ายการ เรือพลงั งานแสงอาทติ ยแ์ บบ
เรอื พลงั งานแสงอาทติ ย์ คาตามารานขนาดเล็ก 1 ลา (kg)
NaOH 0.162
ชุดขับเคลอื่ น NH3 1.89
HNO3 0.081
แบตเตอร่ี Plaster 9.975
Cardboard 2.703
ตวั เรอื Flat Glass 540.75
พลังงานที่ใชท้ ้งั หมด Al 177.18
P2O5 28.61
E-VA 13.12
Magnetic 36
Iron 52.5
Aluminium 30
Copper 6.4
Insulator 0.2
Rasin 1
วสั ดุหอ่ หุ้ม(Iron) 9
PbSb 4.06
ตะก่วั บรสิ ทุ ธ์ิ 0.02
H2SO4 2.92
Paper 2.356
Iron 0.126
พลาสติก PP 3.774
Di water 3.112
Resin 968.35
Fiberglass 596.45
gelcoat 90
22,615 kWh
- การประเมินผลกระทบ (Impact assessment)
งานวิจัยนใ้ี ช้โปรแกรมสาเรจ็ รปู Simapro สาหรบั เก็บประมวลขอ้ มูลและการทาให้โลกร้อน (Global Warming) ท่ี
เกิดขึ้นโดยใช้การประเมินผลกระทบด้วยวิธี Environmental Design of Industrial Product (EDIP) โดยเป็นการประเมินผล
กระทบดว้ ยวธิ ีการ โดยการคานวน ผลกระทบจากภาวะเรอื นกระจกท่ีเป็นไปได้ของกระบวนการสามารถคานวณโดยการคานวณได้
ปริมาณของก๊าซเรือนกระจกที่ปล่อยออกมาต่อหน่วยการผลิตและศักยภาพในการทาให้เกิดภาวะเรือนกระจกในกิโลกรัม CO2
เทียบเท่าต่อกิโลกรัมสาหรบั แต่ละกา๊ ซ ในทา้ ยที่สดุ การมีสว่ นร่วมในผลกระทบจากกา๊ ซเรือนกระจกทอ่ี าจเกิดขน้ึ สามารถคานวณได้
ดังสมการ (1) คือ
(1)
กาหนดให้
GHGEmission = ปริมาณการปลอ่ ยก๊าซเรอื นกระจก (kgCO2eq.)
Inventory data = จานวนปริมาณสารต้ังต้นหรอื ปรมิ าณพลังงานทใี่ ช้
EF = ค่าสมั ประสทิ ธกิ์ ารปลอ่ ยก๊าซเรอื นกระจก (kgCO2eq./unit)
i = ลกั ษณะของสารต้ังต้นหรอื พลงั งานท่ใี ช้
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 61 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
- การแปลผลการศึกษา (Interpretation)
ข้นั ตอนของการแปลผลการศกึ ษาเป็นการประเมินโอกาสท่ีเป็นไปได้ในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของผลิตภัณฑ์
น้ันๆ จากขั้นตอนการประเมินผลกระทบ ทาให้สามารถช้ีชัดลงไปได้อย่างชัดเจนถึงกระบวนการที่ก่อให้เกิดผลกระทบต่อ
สิง่ แวดล้อมมากทสี่ ดุ ควรมกี ารเปลี่ยนแปลงปรับปรุง เพื่อทาให้คุณสมบัติทางสิ่งแวดล้อมดีขึ้นทาให้งานวิจัยในคร้ังนี้เสนอแนวทาง
ปรับปรุงแล้วยังสามารถนาเรือพลังงานแสงอาทิตย์ไปใช้เป็นต้นแบบในการพัฒนาและปรับปรุงสิ่งแวดล้อมให้เหมา ะสมกับบริบท
อ่นื ๆต่อไป
ผลการทดลองและวิจารณ์
การประเมนิ ผลกระทบ และการแปลผลการศึกษา จากบญั ชีรายการของเรือพลงั งานแสงอาทิตยใ์ นการศกึ ษาคร้ังน้ีใช้การ
การปล่อยกา๊ ซเรือนกระจก โดยวเิ คราะห์จากการคานวนต้ังแต่การได้มาซ่ึงวัตถุดิบจนถึงกระบวนการจัดการซากหลังหมดอายุการ
ใช้งานเรือพลังงานแสงอาทิตย์ ท้ังนี้พบว่ากระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ (10,800 kg CO2 eq, 65.1%) มีการปลดปล่อยก๊าซเรือน
กระจกมากทส่ี ดุ รองลงมาคือกระบวนการได้มาซ่ึงวัตถุดิบ (4,494.12 kg CO2 eq, 27.1% ) โดย การปล่อยก๊าซเรือนกระจกของ
เรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็ก ตลอดอายุการใช้งาน ท้ังหมดมีการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกท้ังหมด
16,597.048 kg CO2 eq
เมอื่ พิจารณาในแตล่ ะขนั้ ตอนของเรือพลงั งานแสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็ก ตั้งแต่กระบวนการได้มาซึ่งวัตถุดิบ
จนถึงการจัดการหลังการใช้งานดังรูปท่ี 2 แสดงให้เห็นว่ากระบวนการผลิตก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกมากท่ีสุด รองลงมาคือ
กระบวนการได้มาซงึ่ วัตถดุ บิ ซงึ่ ตามด้วยกระบวนการหลังการใช้งาน และกระบวนการใช้งานดงั ตารางท่ี 2
ตารางท่ี 2 ตารางแสดงปริมาณการปลดกา๊ ซเรือนกระจกจากระบวนการต่างๆ
ลาดับ กระบวนการในวฏั จกั รชวี ิตของเรอื ปรมิ าณการปลดกา๊ ซเรอื นกระจก (kg CO2 eq) คิดเปน็ ร้อยละ
พลังงานแสงอาทติ ย์แบบคาตามา
27.1
รานขนาดเล็ก 65.1
0.1
1 กระบวนการไดม้ าซ่งึ วัตถุดิบ 4,494.12 7.70
100
2 กระบวนการผลติ 10,800
3 กระบวนการใช้งาน 23.4
4 การจดั การหลงั การใช้งาน 1,279.52
รวม 16,597.04
7.7% 65.1%
0.1%
27.1%
รูปท่ี 2 ปรมิ าณการปลดกา๊ ซเรอื นกระจกจากระบวนการต่างๆ (kg CO2 eq)
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 62 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแ ห่งปร ะเทศไทย
เมื่อแบ่งตามระบบการทางานต่างๆ ของเรือพลังงานแสงอาทิตย์ ขนาดเล็กจะพบว่าการใช้พลังงานไฟฟ้าในการผลิตเรือ
พลงั งานแสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็ก (10,800 kg CO2 eq, 65.07%) มีการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากท่ีสุดโดยมี
การปลดปล่อยก๊าซเรอื นกระจก รองลงมาคือตัวเรือของเรือพลังงานแสงอาทิตย์ (2,940 kg CO2 eq, 17.71%) ที่มีวัสดุทามาจาก
ไฟเบอรเ์ สริมใยแก้วซ่ึงเป็นวสั ดุหลงั ในการขึน้ รูปตัวเรือท่ัวไปโดยแสดงดงั ตารางที่ 3
ตารางท่ี 3 ตารางแสดงการปลดกา๊ ซเรือนกระจกเม่ือแยกตามระบบตา่ งๆของเรอื พลังงานแสงอาทติ ย์
ลาดบั ระบบของเรือพลังงาน บัญชีรายการ ปริมาณการปลดกา๊ ซเรอื น คิดเปน็ ร้อยละ
แสงอาทติ ย์ แผงโซล่าเซลล์ กระจก (kg CO2 eq) 7.38
1 ระบบโซล่าเซลล์ 1,225.11
2 ชุดขบั เคล่ือน ชดุ ความคุมเรอื และ ใบพัดเรอื 256 1.54
3 ระบบแบตเตอรี่ มอเตอร์ 73 0.43
แบตเตอร่ี 0.015 9.03 x 10-5
4 ตวั เรือ ไฟเบอร์กลาส และ 2,940 17.71
โครงอะลมู ิเนียม
5 การใชง้ านและการดแู ลรกั ษาเรอื น้าและน้ากลัน่ สาหรบั ดูแลรกั ษา 23.4 0.14
แบตเตอรี่
6 พลังงานทีใ่ ช้ พลงั งานทั้งหมดในการผลิตเรอื 10,800 65.07
พลงั งานแสงอาทิตย์
7 การจดั การหลงั ใช้ การรีไซเคิลแผงโซลา่ เซลล์และ 1279.52 7.70
แบตเตอรี่
รวม 16,597.048 100
7.7%
65%
0.14% 17.71%
9.03 x 10-5%
1.97%
7.38%
รูปท่ี 3 การปลดก๊าซเรอื นกระจกเมือ่ แยกตามระบบตา่ งๆของเรือพลังงานแสงอาทิตย์ (kg CO2 eq)
สรุป
การปลดปล่อยกา๊ ซเรอื นกระจก ของเรอื พลังงานแสงอาทติ ย์แบบคาตามารานขนาดเล็ก จากการวิเคราะห์ผลการทดลอง
ตลอดอายุการใชง้ านของเรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็ก 20 ปี การปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกจะเกิดขึ้นมาก
ที่สุดน่ันคือในกระบวนการผลิตและการได้มาซ่ึงวัตุดิบ ถึงร้อยละ 92.24 คิดเป็น 15,294.12 kgCO2eq และกลับกันใน
กระบวนการใช้งานนั้นเรือพลังงานแสงอาทิตยแ์ บบคาตามารานขนาดเลก็ นน้ั มกี ารปลดปลอ่ ยก๊าซเรอื นกระจกเพยี งแค่ร้อยละ 0.14
ซ่งึ การผลิตที่มีการปลดปล่อยก๊าซเรือนกระจกมากน้ันเกิดจากการที่ไม่สามารถควบคุมปัจจัยในการผลิตได้ เน่ืองจากเรือพลังงาน
แสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็กนั้นเป็นเรือที่ถูกสร้างในรูปแบบของ Hand lay-up แบบลาเดียว ซึ่งเทคนิคในการผลิตน้ีจะ
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 63 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
สง่ ผลใหก้ ารทางานในกระบวนการผลิตน้ันมีความล่าช้าทาให้เกิดการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น ถ้าเปลี่ยนเทคนิคและเพิ่มเทคโนโลยีใน
การผลิตจะช่วยลดปัญหาในการผลิตเรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็กได้ ซึ่งความเป็นไปได้ในประเทศไทย
สามารถใชเ้ ทคโนโลยใี นการขึ้นแม่พิมเรือได้แต่ปัจจัยท่ีมาเก่ียวข้องคือต้นทุนในการผลิตซ่ึงถ้าสามารถผลิตเรือในปริมาณท่ีเพ่ิมข้ึน
ตน้ ทนุ ทางสง่ิ แวดลอ้ มต่อลาของเรือพลังงานแสงอาทติ ยแ์ บบคาตามารานขนาดเล็กก็จะลดลง และข้อดีของเทคโนโลยีเรือพลังงาน
แสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็กอีกข้อหน่ึงน้ันคือการท่ีสามารถลดพื้นท่ีการปลดปล่อยมลพิษให้เกิดเพียงสถานที่การผลิต
หรือเพยี งแหล่งกาเนิดได้ซ่งึ จะตา่ งกบั เทคโนโลยีเรอื ท่ใี ชพ้ ลงั งานเชื้อเพลิงฟอสซิล ที่ไม่สามารถควบคุมการปลดปล่อยมลพิษได้ ซึ่ง
เม่ือเปรียบเทียบระยะเวลาการใช้งาน 20 ปี ระยะทางที่ใช้งานทั้งหมด 20 กิโลเมตรต่อวัน เรือที่ใช้เคร่ืองยนต์สันดาปภายใน
Bengtsson (2011) [4] จะมกี ารปลดปล่อยการปลอ่ ยก๊าซเรอื นกระจก 23,275.61 kg CO2eq หรือมากกว่าเรอื พลงั งานแสงอาทิตย์
แบบคาตามารานขนาดเล็ก ในกระบวนการใช้งาน ถึงร้อยละ 99.89 และมากกว่าทัง้ วฏั จกั รชวี ติ รอ้ ยละ 28.69 ดงั นั้น เรือพลังงาน
แสงอาทิตย์แบบคาตามารานขนาดเล็ก จะสามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้มากถึง ร้อยละ 99.89 ในกระบวนการใช้งาน
และร้อยละ 28.69 ทง้ั ทัง้ วัฏจกั รชวี ิต
กติ ติกรรมประกาศ
งานวจิ ยั ได้สาเร็จลุลว่ งไปได้อย่างสมบรู ณ์ด้วยความกรุณาอย่างยิง่ จาก อาจารย์ ดร. มณฑิรา ยุติธรรม ที่ได้สละเวลาอันมี
ค่าแก่ผวู้ ิจัย เพ่ือให้คาปรึกษาและแนะนาตลอดจนตรวจทานแก้ไขข้อบกพร่องต่างๆ ด้วยความใจใส่เป็นอย่างย่ิง และห้างหุ้นส่วน
จากัด นาวาเลยี น คอมโพสิท สาหรบั ข้อมูลที่สาคัญและสว่ นประกอบต่างๆ ของเรอื พลงั งานแสงอาทติ ย์ขนาดเล็กแบบคาตามาราน
ขนาดเล็ก และ อาจารย์ ดร. ธภัทร ศิลาเลิศรักษา บัณฑิตวิทยาลัยร่วมด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี
พระจอมเกลา้ ธนบรุ ี ในการเป็นทปี่ รกึ ษาการใช้โปรแกรม Simapro สาหรบั ในสว่ นของการวิเคราะห์ผลในงานวจิ ัยช้นิ นจ้ี นงานวจิ ัย
ฉบบั นี้เสร็จสมบรู ณล์ ุล่วงไปไดด้ ว้ ยดีผู้วิจัยของกราบขอบพระคณุ อยา่ งสูงไว้ ณ ทีน่ ี้ จากใจจรงิ
เอกสารอ้างองิ
[1] IPCC. 2007. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability, Contribution of Working Group
II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK:
Cambridge University Press.
[2] กระทรวงพลงั งาน. 2562. รายงานสถานการณ์การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากภาคพลังงานรายปี 2562. สานักงาน
นโยบายและแผนพลังงาน.
[3] International Organization for Standard ISO14040. 2006. Environmental management Life Cycle
assessment – Principles and framework. Switzerland.
[4] Bengtsson Selma. 2011. Life cycle assessment of marine fuels. A comparative study of four fossil fuels
for marine propulsion., Sweden : Chalmers university of technology.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 64 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
011
การกาจดั สารประกอบไนโตรเจนและฟอสฟอรสั ในบ่อนา้
ด้วยผักตบชวาและจอก
Removal of Nitrogen and Phosphorus Compounds
from Pond by Water Hyacinth and Water Lettuce
เพชร เพ็งชยั 1* พิชิตชยั ป้องนางไชย2 และ รัตนพร แผลตติ ะ2
Petch Pengchai1* Pichitchai Pongnangchai2 and Rattanaphon Phatita2
1*ผูช้ ว่ ยศาสตราจารย์ ; 2นสิ ติ ปริญญาตรี Circular Resources and Environmental Protection Technology Research Unit
(CREPT) สาขาวชิ าวิศวกรรมสง่ิ แวดลอ้ ม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั มหาสารคาม มหาสารคาม 44150
*โทรศพั ท์ : 043-754-316, E-mail : [email protected]
บทคดั ย่อ
งานวจิ ยั นม้ี ีวัตถปุ ระสงค์เพือ่ ศกึ ษาความสามารถของจอกและผักตบชวาในการลดสารประกอบไนโตรเจนและฟอสฟอรัส
ในแหลง่ น้าที่เกิดภาวะยูโทรฟิเคชัน การทดลองแบ่งออกเป็น 2 ช่วง ช่วงแรกเป็นการทดลองโดยใช้บึงประดิษฐ์จ้าลองแบบแบทช์
บ้าบัดน้าจากบ่อเลี้ยงปลา ถังปฏิกรณ์ท่ีใช้ในการทดลองน้ีมีจ้านวน 7 ถัง ได้แก่ ถังที่ไม่ได้ใส่พืชน้า (ถังควบคุม) ถังใส่จอก 5 ต้น
ถังใส่จอก 10 ต้น ถังใส่จอก 15 ต้น ถังใส่ผักตบชวา 5 ต้น ถังใส่ผักตบชวา 10 ต้น และถังใส่ผักตบชวา 15 ต้น ตั้งท้ิงไว้เป็นเวลา
24 วนั ผลการทดลองช้ีให้เหน็ วา่ ทร่ี ะยะเวลากักเก็บ 12 วัน ผักตบชวา 15 ต้น (พืชน้า 975 กรัมต่อน้า 150 ลิตร) มีประสิทธิภาพ
การก้าจัดไนเทรต 53.9% ฟอสเฟต 70.7% และ ซีโอดี 88.2% ซึ่งสูงกว่ากรณีจอก 15 ต้น (ประสิทธิภาพการก้าจัดไนเทรต
29.5% ฟอสเฟต 66.3% และ ซีโอดี 75.6%) การทดลองชว่ งหลังเป็นการใช้บงึ ประดษิ ฐ์จา้ ลองแบบไหลตามกันอย่างตอ่ เนื่องขนาด
900 ลิตรบ้าบดั น้าจากบ่อปลาโดยแยกเปน็ กรณีใช้จอกและกรณใี ช้ผักตบชวาอย่างละ 975 กรมั ตอ่ น้า 150 ลติ รทร่ี ะยะเวลากักเก็บ
12 วัน ผลการทดลองในช่วงน้ีชี้ให้เห็นว่าผักตบชวาและจอกสามารถก้าจัด ไนไทรต์ และฟอสเฟตในน้าจากแหล่งน้าท่ีเกิดภาวะ
ยูโทรฟิเคชนั ได้โดยจอกใหป้ ระสทิ ธภิ าพการกา้ จดั สารประกอบทัง้ 2 ชนดิ น้ีเกิน 96%
คาสาคัญ : ผักตบชวา; จอก; ยโู ทรฟเิ คชัน; บึงประดษิ ฐ;์ ไนโตรเจน; ฟอสฟอรสั
Abstract
This research aimed to investigate ability of water lettuce and water hyacinth in removing nitrogen
and phosphorus compounds from eutrophic water resource. The experiment was separated into 2 parts. The
first one was a batch experiment. Seven constructed wetland reactors, i.e. a reactor without water lettuce
and water hyacinth (control), a reactor with 5 tillers of water lettuces, a reactor with 10 tillers of water
lettuces, a reactor with 15 tillers of water lettuces, a reactor with 5 tillers of water hyacinths, a reactor with
10 tillers of water hyacinths, and a reactor with 15 tillers of water hyacinths, were filled with fish pond water
and left for 24 days. The result indicated that a reactor with 15 tillers of water hyacinths (975-g plant per 150-
L water) could remove 53.9% of nitrate, 70.7% of phosphate, and 88.2% of COD from fish pond water. These
removal efficiencies were higher than those of the reactor with 15 tillers of water lettuces (29.5% nitrate
removal, 66.3% phosphate removal, and 88.2% COD removal). The latter part of the experiment was a
treatment of fish pond water using a 900-L continuous flow constructed wetland. The treatment plants were
divided into 2 cases, water lettuces and water hyacinths. Both cases were done in the conditions of 975-g
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 65 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
plant per 150-L water and 12-days hydraulic retention time. The result revealed that both water lettuces and
water hyacinths could remove nitrite and phosphate from eutrophic water resource. It was noted that water
lettuces were able to remove more than 96% of nitrite and phosphate.
Keywords : water hyacinth; water lettuce; eutrophication; constructed wetland; nitrogen; phosphorus
บทนา
การกา้ จดั ไนโตรเจนและฟอสฟอรสั ในแหล่งน้าผิวดนิ ทเ่ี กดิ ภาวะยโู ทรฟิเคชันแลว้ น้ันถือเปน็ เรือ่ งท้าทายเนื่องจากปริมาณ
น้าในแหล่งน้าผวิ ดินมกั มีมาก ไมว่ า่ จะเป็นการบ้าบัดโดยวธิ ีเติมสารเคมีหรือวิธีการกรองทางกายภาพหรือแม้แต่วิธีใช้จุลินทรีย์ช่วย
บ้าบัด เช่น ระบบเอทูโอ (A2O : Anaerobic-Anoxic-Oxic) ก็จ้าเป็นต้องลงทุนสูง งานวิจัยนี้เล็งเห็นศักยภาพของระบบบึง
ประดษิ ฐ์วา่ สามารถก้าจัดไนโตรเจนและฟอสฟอรสั ในแหล่งน้าผิวดินได้โดยใช้ต้นทุนต้่า โดยท่ัวไปนักวิจัยนิยมใช้ผักตบชวาเป็นพืช
บ้าบัดในบึงประดิษฐ์ เนื่องจากสามารถก้าจัดไนโตรเจนฟอสฟอรัสได้ดี [1] อย่างไรก็ตาม ในงานวิจัยของ Wang และคณะ [2]
รายงานวา่ จอก 10 ตน้ 359.5 กรมั สามารถก้าจัดฟอสฟอรัสรวมไดด้ ีกว่าผกั ตบชวา 7 ต้น 372.9 กรัม [2] ประกอบกับจอกน้ันตัก
ออกจากน้าได้ง่าย มีการเจริญเติบโตโดยไม่ดูดน้าออกจากแหล่งน้าไปมากนักเม่ือเทียบกับผักตบชวา คณะผู้วิจัยจึงสนใจศึกษา
ความสามารถของจอกเปรียบเทยี บกบั ผกั ตบชวาในการลดสารประกอบไนโตรเจนและฟอสฟอรัสในแหล่งน้าที่เกิดภาวะยูโทรฟิเค
ชันเพอื่ เป็นขอ้ มลู ในการพจิ ารณาเลอื กใช้พชื น้าในระบบบ้าบัดน้าเสียแบบบงึ ประดิษฐ์ต่อไป
อุปกรณแ์ ละวธิ ีการ
น้าเสียท่ีใช้ในการทดลองน้ามาจากบ่อเลี้ยงปลาน้าหลังห้องส้วมของวัดป่าวังเลิง จังหวัดมหาสารคาม การทดลองแบ่ง
ออกเป็น 2 ช่วง ชว่ งแรกเป็นการทดลองโดยใชบ้ งึ ประดษิ ฐจ์ ้าลองแบบแบทช์ (batch) บรรจุน้า 150 ลติ ร จ้านวน 7 ถัง ได้แก่ ถังที่
ไมไ่ ด้ใส่พืชน้า (ถังควบคมุ ) ถังใส่จอก 5 ต้น ถังใสจ่ อก 10 ตน้ ถังใส่จอก 15 ต้น ถังใสผ่ กั ตบชวา 5 ตน้ ถงั ใสผ่ ักตบชวา 10 ต้น และ
ถังใส่ผักตบชวา 15 ต้น ต้ังทิ้งไว้เป็นเวลา 24 วันโดยเก็บน้าตัวอย่างในถังด้วยความถี่ 2-7 วันต่อคร้ัง แล้วน้าไปวิเคราะห์ไนไทรต์
ด้วยวิธี Colorimetric method ไนเทรตด้วยวิธี Spectrophometer method [3] แอมโมเนียมด้วยวิธี Nesslerization
method [3] ฟอสเฟตดว้ ยวิธี Colorimetric method [3] ซโี อดดี ้วยวิธี Closed Reflux, Titrimetric Method [3] จากนน้ั จงึ น้า
ผลการทดลองทไ่ี ดม้ าพจิ ารณาเลือกปรมิ าณพชื น้าและระยะเวลากักเก็บท่ีเหมาะสม แล้วออกแบบระบบบึงประดิษฐ์แบบไหลตาม
กันอย่างต่อเน่ืองโดยน้าถังที่เคยใช้ในการทดลองช่วงแรกมาต่อกันแบบอนุกรม 6 ถังเพ่ือใช้ทดลองบ้าบัดน้าในบ่อเลี้ยงปลาโดย
แบง่ เป็นกรณีใช้ผักตบชวาเป็นพืชบา้ บดั และใช้จอกเป็นพืชบา้ บัดดังแสดงในรปู ที่ 1
ก. ข. ค.
รูปท่ี 1 บ่อน้าวดั ป่าวังเลงิ (ก.) ระบบบึงประดษิ ฐ์แบบไหลตามกนั อย่างต่อเน่ืองกรณีใชผ้ ักตบชวาเปน็ พชื บาบดั
(ข.) และใชจ้ อกเป็นพชื บาบดั (ค.)
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 66 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ผลการทดลองและวิจารณ์)
น้าในบ่อเลี้ยงปลามีความเข้มข้นแอมโมเนียม 1.0-1.5 มล.ไนโตรเจน/ล. ไนเทรต 10.1-11.0 มล.ไนโตรเจน/ล. ฟอสเฟต
1.1-2.5 มล.ฟอสฟอรัส/ล. และ ซีโอดี 21.3-117.3 มล.ซโี อดี/ล. ผลการทดลองในช่วงท่ี 1 เป็นดังแสดงในรูปที่ 2-3 และตารางท่ี 1
140 140
120 120
100 100
80 80
60 60
40 40
20 20
00
() 6 control () ( 6 control
5 5
4 4
3 3
2 2
1 1
0 0
-1 -1
7 control 7
6 6 control
5 5
4 4
3 3
2 2
1 1
0 0
15 control 15 control
10 10
5 5
0 0
() 2.0 control 2.0 control
1.5 1.5
1.0 1.0
0.5 0.5
0.0 0.0
รูปท่ี 2 คุณภาพนา้ ในถงั บงึ ประดิษฐแ์ บบแบทช์
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 67 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
ตารางท่ี 1 ประสิทธิภาพการบาบดั น้าของบงึ ประดิษฐจ์ าลองแบบแบทช์ท่รี ะยะเวลากกั เกบ็ 12 วนั
ชดุ การทดลอง ประสทิ ธภิ าพการบ้าบดั (%)
แอมโมเนียม ไนเทรต ไนไทรต์ ฟอสเฟต ซโี อดี
ควบคุม 49.8 37.7 60.9 63.3 56.1
จอก 15 ตน้ 37.4 29.5 2.16 66.3 75.6
ผกั ตบชวา 15 ตน้ 33.1 53.9 6.7 70.7 88.2
จากรูปที่ 1 กล่าวไดว้ ่า ในภาพรวมของทั้งจอก 3 ถงั และผักตบชวา 3 ถัง ซีโอดมี คี า่ ต่้าสุดในช่วงระยะเวลากักเก็บ 8-16 วัน
หลังจากนัน้ ความเขม้ ขน้ กลบั สงู ขน้ึ ฟอสเฟตมีค่าต่้าสุดในช่วงระยะเวลากักเก็บ 12-14 วัน หลังจากนั้นความเข้มข้นกลับสูงข้ึนสัก
พักแล้วก็ลดลง ไนไทรต์มีค่าต้่าสุดในช่วงระยะเวลากักเก็บ 2 วัน 12 วัน และ 20 วัน หลังจากน้ันความเข้มข้นกลับสูงข้ึนแล้วก็
ลดลง ไนเทรตมคี า่ ตา้่ สุดทรี่ ะยะเวลากักเก็บ 12-14 วัน หลังจากน้นั ความเขม้ ขน้ กลบั สงู ขนึ้ และแอมโมเนยี มมีค่าต้า่ สุดทีร่ ะยะเวลา
กักเก็บ 18-22 วัน โดยความเข้มขน้ ของสารต่างๆในถังท่ีมีพืชน้า 15 ต้นมีแนวโน้มต่้ากว่าถังท่ีมีพืชน้า 10 และ 5 ต้น อธิบายได้ว่า
เปน็ เพราะจ้านวนพืชท่ีมากกว่าสามารถดูดสารตา่ งๆไปใช้ในการเจริญเติบโตได้มากกว่า สาเหตุที่หลังวันที่ 12 เป็นต้นไปน้าในถังมี
ความเข้มข้นสูงขึ้นน้ัน สันนิษฐานว่าเป็นเพราะมีการหล่ังสารบางอย่างออกมาจากพืชน้า [4.] ประกอบกับมีการเน่าของใบพืชน้า
(ดรู ปู ที่ 3 (ก.) และ (ข.)) ท้ังน้ีในส่วนของไนเทรตและไนไตรท์พบว่าท้ังชุดการทดลองควบคุม จอก และ ผักตบชวามีความเข้มข้น
เพ่ิมขึ้นอย่างมากในวันท่ี 16-โดยกรณีของไนเตรทนั้นความเข้มข้นไม่ลดลงมากนักแม้ในวันที่ 24 ของการทดลอง สันนิษฐานว่า
เป็นไปได้หลายสาเหตุ เชน่ ในชว่ งน้ันมีทั้งงานวัดและฝนตก ฝุน่ และน้าฝนบางสว่ นท่มี ีการปนเปื้อนของไนเทรตอาจจะถูกลมพัดเข้า
มาปะปนในถงั ทดลองทีต่ ัง้ ไว้ทา้ ใหค้ วามเข้มข้นไนเทรตเพมิ่ ขนึ้ ได้ นอกจากน้นั ยงั เป็นไปได้อีกว่าสาหร่ายที่มีอยู่แล้วในน้าของทุกชุด
การทดลองนั้น (ดูรูปที่ 3 (ค.)) ตายแล้วถูกย่อยสลายปล่อยไนเทรตออกมามากในวันที่ 16 จากผลข้างต้นคณะผู้วิจัยจึงเลือก
ระยะเวลากักเก็บ 12 วันเป็นเงื่อนไขในการทดลองแบบไหลตามกันอย่างต่อเน่ืองในการทดลองส่วนที่ 2 ต่อไป ส้าหรับชนิดและ
จ้านวนพืชที่ใช้ในการทดลองส่วนท่ี 2 น้ันคณะผู้วิจัยตัดสินใจเลือกผักตบชวา 15 ต้น (พืช 975 กรัมต่อน้า 150 ล.) เน่ืองจากที่
ระยะเวลากกั เกบ็ 12 วนั ถงั ท่ีมีผักตบชวาจา้ นวน 15 ตน้ สามารถก้าจัดไนเทรต (53.9%) ฟอสเฟต (70.7%) และ ซีโอดี (88.2%)
ได้ดกี ว่าถังอ่นื ๆ ดังตัวอย่างท่ยี กมาแสดงในตารางท่ี 1 อยา่ งไรกต็ ามพบวา่ ถงั ควบคมุ ที่ไม่ได้ใส่พืชน้าเลยสามารถก้าจัดแอมโมเนียม
ไดม้ ากท่ีสุด (49.8%) และพารามิเตอร์อื่นก็ถูกก้าจัดได้ค่อนข้างดี สันนิษฐานว่าเม่ือน้าถูกต้ังท้ิงไว้ในท่ีถังที่ไม่มีการเติมสารอาหาร
เปน็ ระยะเวลานาน สาหรา่ ยและสิ่งมีชีวิตในน้าสามารถกนิ สารอาหารบางชนดิ จนท้าให้ความเข้มข้นส่ิงสกปรกในน้าลดลง และเมื่อ
สารอาหารในนา้ ลดลงจนถึงที่สดุ สาหร่ายและสิ่งมชี วี ติ ในน้าบางสว่ นจึงตายและตกตะกอนดงั สังเกตพบในรปู ท่ี 3 (ค.) ด้วยเหตนุ ีน้ ้า
ในถังควบคุมจงึ สะอาดข้นึ ได้ อยา่ งไรก็ตามเม่ือพิจารณาค่าซีโอดี ฟอสเฟต และไนเทรตแล้ว กล่าวได้ว่าการมีพืชน้าอยู่ในถังบ้าบัด
สามารถบ้าบดั น้าไดม้ ากกว่ากรณีไม่มพี ชื
วนั ท่ี 0 วนั ที่ 0 วนั ที่ 0
วันท่ี 24 วนั ท่ี 24 วันท่ี 24
ก. ข. ค.
รูปท่ี 3 ถังบงึ ประดิษฐแ์ บบแบทช์ใส่จอก (ก.) ใส่ผักตบชวา (ข.) วันที่ 0 และวนั ท่ี 24 ของการเดนิ ระบบ
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 68 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ส้าหรบั การทดลองในส่วนที่ 2 คณะผ้วู จิ ยั ใชอ้ ตั ราการไหล 75 ล./วัน ผา่ นระบบบงึ ประดษิ ฐแ์ บบไหลตามกันอย่างต่อเน่ืองที่
มีปริมาตรรวมเท่ากับ 900 ล. โดยเป็นการไหลแบบท่วมผิวช้ันกรองอย่างอิสระ (free water surface) เพ่ือให้มีระยะเวลากักเก็บ
12 วันตามทเ่ี ลอื กไว้ การทดลองน้ไี ดเ้ ร่มิ ทดลองจากผักตบชวา (975 กรมั ต่อนา้ 150 ลิตร) กอ่ นเปน็ เวลา 12 วัน เม่ือเสร็จจากการ
ทดลองดว้ ยผกั ตบชวาแล้วจงึ เปล่ยี นชนิดพืชบ้าบัดเป็นจอกโดยคณะผูว้ ิจัยไดใ้ ชเ้ ง่อื นไขการเดินระบบแบบเดิมเปล่ียนเพียงชนิดของ
พชื น้าเป็นจอก (975 กรมั ตอ่ น้า 150 ลติ ร) เป็นเวลา 12 วันเช่นกัน (เนื่องจากระยะเวลาทดลองน้อยจึงไม่สามารถกล่าวได้ว่าเป็น
ผลการทดลอง ณ steady state) ตารางท่ี 2 แสดงผลการทดลองในส่วนน้ี จากตารางเป็นที่น่าสังเกตว่าจอกให้ประสิทธิภาพการ
บ้าบัดไนไทรต์และฟอสเฟตสูงถึงกว่า 96% นอกจากนี้แม้ว่าระบบบึงประดิษฐ์แบบไหลตามกันอย่างต่อเนื่องท่ีใช้จอกมี
ประสิทธิภาพการก้าจัดซีโอดีและไนเทรตติดลบซ่ึงคาดว่ามาจากการปนเป้ือนของเศษฝุ่นละอองและใบไม้และการเปล่ียนรูปของ
แอมโมเนียมไปเป็นไนเทรตจากปฏิกิริยาไนตริฟิเคชั่น [5] (ดูจากกรณีถังควบคุม ก็มีประสิทธิภาพการบ้าบัดน้าติดลบ แต่ท้ังน้ี
จ้าเป็นต้องท้าการศึกษาเพ่ิมเติมจึงจะทราบสาเหตุที่ชัดเจน) แต่เม่ือหักลบอิทธิพลจากการตกตะกอนของสาหร่ายและสิ่งสกปรก
ออกไปโดยดจู า้ นวนเทา่ ของอตั ราเรว็ ในการก้าจดั ตอ่ อัตราเรว็ ในการก้าจัดของถังควบคุมแล้ว สันนิษฐานได้ว่าจอกมีแนวโน้มก้าจัด
แอมโมเนียมและไนไทรต์ได้ดีกว่าผักตบชวาที่จ้านวนน้าหนักต้นพืชเท่ากัน จ้าเป็นต้องมีการศึกษาเพ่ิมเติมโดยเพ่ิมระยะเวลาเดิน
ระบบและจ้านวนตัวอย่างทีว่ ิเคราะหจ์ งึ จะสามารถระบุไดแ้ นช่ ัดว่าพชื ชนิดใดสามารถบา้ บดั ได้ดกี วา่
ตารางท่ี 2 ประสิทธภิ าพการบาบัดน้าของบงึ ประดิษฐจ์ าลองแบบไหลตามกนั อยา่ งต่อเนือ่ ง
ชุดการทดลอง ประสิทธภิ าพการก้าจดั สารประกอบตา่ งๆ (%) ซโี อดี
แอมโมเนยี ม ไนเทรต ไนไทรต์ ฟอสเฟต 73.8
82.6
ควบคุมที่ทดลองค่กู ับผกั ตบชวา 67.6 33.2 51.9 85.3 0.8*
68.6 54.7 52.1 92.1 -43.3
ผกั ตบชวา 1.0* 1.8* 0.9* 1.2* 31.7
ควบคมุ ที่ทดลองคกู่ ับจอก 29.1 -13.7 88.4 88.4 -
จอก 55.4 99.4 96.5
2.5* -29- .4 1.1* 1.1*
* อตั ราเร็วในการกาจดั ของถังพืชนา/อตั ราเร็วในการกาจดั ของถงั ควบคุม
สรุป
ผักตบชวาและจอกสามารถก้าจัด ไนไทรต์และฟอสเฟตในน้าจากบอ่ เลยี้ งปลาได้แต่ยงั ไมส่ ามารถระบไุ ดแ้ นช่ ดั ว่าพืชชนิดใด
สามารถบ้าบัดได้ดีกว่ากัน โดยระบบบึงประดิษฐ์แบบไหลตามกันอย่างต่อเน่ืองท่ีใช้จอกให้ประสิทธิภาพการก้าจัดไนไทรต์และ
ฟอสเฟตเกิน 96% ทร่ี ะยะเวลากกั เก็บ 12 วนั
กิตตกิ รรมประกาศ
ขอขอบพระคุณท่านเจ้าอาวาสวัดป่าวังเลิง พระภิกษุสงฆ์ และศิษยานุศิษย์วัดป่าวังเลิงทุกท่านท่ีให้ความอนุเคราะห์
สถานท่ตี ลอดจนนา้ และไฟฟา้ ในการท้าวิจยั ขอบคุณ ทรงยศ มงคลพิศ นสิ ิตปรญิ ญาเอกทใ่ี หค้ วามชว่ ยเหลือเรือ่ งการตอ่ ลูกลอยป๊ัม
น้าและสอนวิธีวิเคราะห์คุณภาพน้าให้คณะผู้วิจัย และขอขอบพระคุณมหาวิทยาลัยมหาสารคามที่อนุญาตให้คณะวิจัยใช้สถานท่ี
และอุปกรณ์ในการทา้ วจิ ัย
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 69 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
เอกสารอ้างอิง
[1] Wu, W., Liu, A., Wu, K., Zhao, L., Bai, X., Li, K., Muhammad Aqeel, A. and Chen, L. 2016. The physiological
and biochemical mechanism of nitrate-nitrogen removal by water hyacinth from agriculture eutrophic
wastewater. Braz. Arch. Biol. Technol. 59 (e16160517): 1-10.
[2] Wang, J., Fu, G., Li, W., Shi, Y., Pang, J., Wang, Q., Lü, W., Liu, C. and Liu. J. 2018. The effects of two free-
floating plants (Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes) on the burrow morphology and water quality
characteristics of pond loach (Misgurnus anguillicaudatus) habitat. Aquaculture and Fisheries. 3(2018):
22-29.
[3] วศิ วกรรมสถานแหง่ ประเทศไทย. 2545. คู่มอื วิเคราะห์นา้ และนา้ เสยี . บริษัท จุดทอง จ้ากัด, กรงุ เทพ.
[4] Gao, Y., Xu, Z., Wang, S., Ai, L. 2010. Roles of Plant Metabolism for Organic Matter Removal Using Water
Hyacinth to Treat Sewage. Proceeding of 4th International Conference on Bioinformatics and Biomedical
Engineering, Chengdu. 1-4.
[5] Lee, C., Fletcher, T.D., Sun, G. 2009. Nitrogen removal in constructed wetland systems. Eng. Life Sci. 9(1):
11–22.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 70 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
012
การกาจัดสาหรา่ ยในแหลง่ นาดบิ ด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิตกิ
Removal of Algae in Tap Water by Photocatalytic Process
สุพตั รา มคี ตธิ รรม1* ธรรมศกั ด์ิ โรจน์วริ ฬุ ห์2 สัญญา สริ ิวทิ ยาปกรณ3์ อรวรรณ โรจนว์ ริ ุฬห์4 และ ณฐั พล ชาวสวน5
Suphattra Meekatitam1* Thammasak Rojviroon2 Sanya Sirivithayapakorn3 Orawan Rojviroon4 and Natthaphon Chaosuan3
1*นสิ ิตบัณฑติ ศึกษา ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั ราชมงคลธญั บุรี ปทมุ ธานี 12110;
2,4ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลัยราชมงคลธัญบรุ ี ปทุมธานี 12110
3อาจารย์ประจาภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลยั เกษตรศาสตร์
5นกั วชิ าการการศึกษา คณะวทิ ยาศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี
*โทรศัพท์ : 02-549-3410, E-mail : [email protected]
บทคดั ยอ่
การกาจัดสาหร่ายในแหล่งนา้ ดิบด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2)
แบบฟิล์มบาง เม่ือพิจารณาลักษณะทางกายภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาท่ีเตรียมมีขนาดอนุภาคอยู่ในช่วง 30-70 nm มีพื้นที่ผิวปรากฏ
ขนาด 1.02 µm2 บนพื้นที่ผิวท่ีวิเคราะขนาด 1 µm2 ค่าความขรุขระเฉลี่ย เท่ากับ 1.52 nm รวมทั้งมีขนาดช่องว่างพลังงาน
เท่ากับ 3.25 eV ในส่วนของการประเมินประสิทธิภาพการกาจัดสาหร่าย Anabaena lutea สายพันธุ์ TISTR NO. 8074
ทาการทดลองในถังปฏกิ รณ์ชนดิ ไหลตอ่ เนื่องภายใตแ้ สงอาทิตยเ์ ปน็ เวลา 240 min พบวา่ ประสิทธภิ าพการกาจัดสาหร่ายดังกล่าว
มีคา่ สงู สุดเทา่ กับ 32.84% ปรมิ าณคลอโรฟลิ ล์และค่า ATP ลดลงสูงสุดมีค่าเท่ากับ 39.67% และ 65.03% ตามลาดับ เมื่อพิจารณา
การเปล่ียนแปลงของลักษณะทางกายภาพของสาหร่าย พบว่า เซลล์สาหร่ายมีลักษณะเห่ียวและเสื่อมสภาพหลังการทดลอง
นอกจากนี้การวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงสารพิษ Anatoxin ตลอดระยะเวลาในการทาการทดลองไม่พบปริมาณสารพิษ
ในขณะทดลอง ซึ่งอาจเกิดจากสาหร่ายยังไม่อยู่ในสภาพสมบูรณ์หรือเหมาะสมในการสร้างและปลดปล่อยสารพิษ หรือมี
ปริมาณสารพิษตา่ ในระดับที่ไม่สามารถตรวจพบ สาหรับจลนพลศาสตร์ที่ใช้ในการอธิบายการกาจัดสาหร่ายด้วยกระบวนการ
โฟโตคะตะลิตกิ มคี วามสัมพันธ์เป็นไปตามรูปแบบของปฏิกิรยิ าอันดบั หนึง่ ซ่ึงมีคา่ คงท่ีการเกิดปฏิกิริยาสูงสุด เท่ากับ 2.4×10-3 min-1
ทค่ี วามหนาแน่นของเซลล์สาหร่ายเริ่มต้น เท่ากับ 102 cells·mL-1
คาสาคัญ : โฟโตออซเิ ดชนั ; ไทเทเนยี มไดออกไซด;์ อนาบนี า; สารพิษจากสาหรา่ ย
Abstract
This work presents the removal efficiencies of algae in tap water by photocatalytic process
with titanium dioxide catalysts (TiO2) thin film. The physical characteristics of the prepared catalysts in
term of particle sizes were in the range of 30-70 nm. The apparent surface area was 1.02 µm2 on the
analysis surface area of 1 µm2 and the surface roughness of catalysts was 1.52 nm with the energy gap was
3.25 eV. In terms of evaluating the removal efficiency of Anabaena lutea TISTR NO. 8074. The experiment
was conducted in a continuous flow reactor under sunlight radiation for 240 min. The results showed that
the highest removal efficiency of algae was 32.84%. Chlorophyll quantity and ATP can be reduced by
65.03% and 39.67%, respectively. Considering changes in physical characteristics of algae, it was found that
algae cells wilted and deteriorated after the experiment. In addition, the analysis of Anatoxin throughout
the experiment period showed that no toxic substance could be detected, which may be because of either
algae are not being in suitable condition for the creation and release of toxic substances or the toxic
substances present at level below detection limit. For the kinetics used to describe the removal of algae
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 71 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
by photocatalytic processes, the experiment data indicate the correlation with the first order reaction
kinetic with the highest reaction constant of 2.4 × 10-3 min-1, where the initial cell density of algae is 102
cells·mL-1
Keywords : Photo-oxidation; Titanium dioxide; Anabaena; Toxins from algae
บทนา
ในปจั จบุ นั ปญั หาการเจรญิ เตบิ โตของสาหรา่ ยเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วจากการเกดิ ปรากฏการณ์ยูโทรฟิเคชัน ซ่ึงมีสาหร่าย
ที่พบบ่อยหลายชนิด เช่น Microcystis aeruginosa, Cylindrospermopsis raciborskii, Anabaena spp. และ Oscillatoria spp.
เป็นต้น [1] สาหร่ายบางชนิดสามารถผลิตสารพิษบางประเภทท่ีส่งผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์ และสตั วใ์ นสิง่ แวดล้อม อีกท้ัง
เป็นปัญหาต่อระบบผลิตน้าประปา [2] และยงั กอ่ ให้เกดิ กลิ่น สี รสชาติของน้าที่ไม่พึงประสงค์ ทาให้ส้ินเปลืองสารเคมีในการกาจัด
และค่าใช้จ่ายในการดูแลระบบ ปัญหาที่เกิดข้ึนส่งผลกระทบท้ังภาคชุมชน และอุตสาหกรรม ในการจัดหาแหล่งน้า และการผลิต
น้าประปาท่ีได้คุณภาพ
ดงั นั้นงานวจิ ยั นจ้ี งึ มงุ่ เน้นศกึ ษาการประยกุ ต์ใช้กระบวนการโฟโตคะตะลิติก (Photocatalytic process) ในการกาจัด
การสะสมของสาหร่าย Anabaena lutea สายพนั ธุ์ TISTR NO. 8074 ร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) ชนิดฟิล์มบาง
ซ่ึงกระบวนการดังกล่าวมีความสามารถในการออกซิไดซ์ที่ดี มีเสถียรภาพทางเคมีสูง ทาปฏิกิริยาได้ดี รวมถึงตัวเร่งปฏิกิริยา
ไทเทเนียมไดออกไซด์ฟิล์มบางที่ใช้สามารถนากลับมาใช้ใหม่ ลดปัญหาการแยกตัวเร่งปฏิกิริยาที่แขวนลอยออกจากระบบ
และมีราคาถูก ทั้งนี้งานวิจัยน้ีมุ่งเน้นลดค่าใช้จ่ายด้านสารเคมีสาหรับกาจัดสาหร่ายในกระบวนการผลิตน้าประปา และศึกษา
ถึงความเหมาะสมกับการใช้กระบวนการดังกล่าวกับระบบผลิตน้าประปาขนาดเล็ก [3] โดยพารามิเตอร์ที่ใช้ประเมิน
การกาจัดสาหร่าย ได้แก่ ความหนาแน่นของเซลล์สาหร่าย ปริมาณคลอโรฟิลล์ Adenosine triphosphate (ATP) และปริมาณ
สารพษิ ทเ่ี กิดจากสาหรา่ ยและมีการเปล่ียนแปลงตามเวลา
อปุ กรณแ์ ละวิธีการ
เตรียมตัวเรง่ ปฏิกริ ิยา TiO2 แบบฟิลม์ บางโดยวิธโี ซลเจล โดยใช้ไทเทเนียมเตตระไอโซโพรพรอกไซด์ (TTIP) เป็นสารต้ังต้น
ในตัวทาละลายไอโซโพรพานอล (IPA) ที่อุณหภูมิห้อง และปรับพีเอชด้วยกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ให้อยู่ระหว่าง 2-3 โดยนา
แผ่นกระจก ขนาด 9.0 x 11.0 x 0.4 cm จุ่มเคลือบ (Dip coating) จานวน 5 ชั้น ซ่ึงแต่ละชั้นของการเคลือบผิว นาไปอบท่ี
อุณหภูมิ 100, 200, 250, 350 และ 500C นาน 1 hr ตามลาดับ [4] และทาการวิเคราะห์ลักษณะทางกายภาพของตัวเร่ง
ปฏิกิริยาท่ีเตรียมขึ้น ได้แก่ ลักษณะพื้นผิว ขนาดอนุภาค ความขรุขระเฉลี่ย ด้วยอุปกรณ์ AFM/Asylum Research MFP-3DBIO
รว่ มกับโปรแกรม Gwyddion V.2.22 และขนาดช่องว่างแถบพลงั งานด้วยอปุ กรณ์ UVVisspectrometer/ Lambda 650 Perkin
การประเมนิ ประสิทธภิ าพการกาจดั สาหรา่ ย
ทาการเพาะเลี้ยงสาหร่าย Anabaena lutea สายพันธ์ุ TISTR NO. 8074 จากศูนย์จุลินทรีย์ สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์
และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย เพาะเลี้ยงในอาหารสูตร BG-11 ในขวดรูปชมพู่ โดยให้ค่าความหนาแน่นของเซลล์สาหร่าย
เริ่มต้นมีค่าเท่ากับ 102 cells/mL ทาการให้แสงสลับกับไม่ให้แสงช่วงละ 12 hr ระดับความเข้มแสง 3,000 Lux ที่อุณหภูมิ 28 C
นาแผ่นกระจกทเ่ี คลือบตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2 ฟิล์มบางวางลงในถังปฏิกรณ์แบบไหลต่อเนื่อง ทาการทดลองด้วยอัตราการไหล
ของน้าเข้าระบบเท่ากับ 30 L·min-1 (อัตราการไหลตามค่ามาตรฐานในการผลิตน้าประปาสาหรับหมู่บ้านของแบบโยธาธิการ
แบบ ข) [5] โดยความหนาแน่นของเซลล์สาหร่ายเริ่มต้นเท่ากับ 102 cells·mL-1ภายใต้สภาวะที่มีแสงจากดวงอาทิตย์เป็นเวลา
240 min มีความเข้มแสงเฉล่ียเท่ากับ 1,240 µW·cm-2 และขณะทาการทดลองเก็บข้อมูลการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่น
ของเซลล์สาหร่าย (cells·mL-1) และ ปริมาณคลอโรฟิลล์ (µg·L-1) และ ATP ด้วยอุปกรณ์ Haemacytometer, Microscope
และ Chlorophyll determination methods ตามลาดับ ดังแสดงในรูปท่ี 1 รวมทั้งสังเกตการเปลี่ยนแปลงของเซลล์สาหร่าย
หลังผ่านกระบวนการโฟโตคะตะลิติกเป็นเวลา 240 min ด้วยอุปกรณ์ SEM-EDS (6610LV) ทั้งนี้ในส่วนของการทาการทดลอง
ไดศ้ ึกษาเปรยี บเทยี บกบั ชุดควบคุมในสภาวะทม่ี ีตวั เรง่ ปฏกิ ิรยิ า TiO2 แบบฟลิ ม์ บางแต่ไม่มีการให้แสง รวมท้ังศึกษาจลนพลศาสตร์
ของกระบวนการโฟโตคะตะลิติกในการกาจัดสาหร่ายดังกล่าว
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 72 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
1. กระจกเคลอื บตวั เรง่ ตัวเร่งปฏิกิรยิ า
2. ถังเก็บน้า
3. ป๊ัมน้า
4. วาลว์ เวียนน้ากลับเขา้ ระบบบาบัด
5. วาล์วปรับอตั ราการไหล
รูปท่ี 1 ถงั ปฏิกรณ์แบบไหลตอ่ เนอื่ ง
ผลการทดลองและวจิ ารณ์
ลกั ษณะกายภาพของตัวเร่งปฏกิ ริ ยิ า
ผลการวเิ คราะหล์ กั ษณะพื้นผวิ ของตัวเรง่ ปฏิกิริยา TiO2 แบบฟิล์มบาง พบวา่ อนภุ าคตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2 แบบฟิล์มบาง
สามารถเคลือบและยึดเกาะอยู่บนพื้นผิวของตัวกลางพร้อมทั้งกระจายทั่วบริเวณพ้ืนผิวของกระจกเคลือบตัวเร่งตัวเร่งปฏิกิริยา
อย่างสม่าเสมอ มีขนาดอนุภาคอยู่ในช่วง 30-70 nm มีพื้นท่ีผิวปรากฏขนาด 1.02 µm2 บนพื้นท่ีผิวท่ีวิเคราะห์ขนาด 1 µm2
ค่าความขรุขระเฉลี่ย เท่ากับ 1.52 nm รวมทั้งมีขนาดช่องว่างพลังงาน เท่ากับ 3.25 eV จากผลดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าสามารถเตรียม
ตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2 แบบฟิล์มบางที่มีขนาดอนุภาคในระดับนาโน มีการกระจายตัวอย่างสม่าเสมอท่ัวบริเวณพ้ืนผิวตัวกลางกระจก
แสดงดงั รปู ท่ี 2 สาหรับขนาดช่องว่างแถบพลังงานมคี ่าเท่ากบั 3.25 eV ซ่ึงเป็นคา่ ที่บ่งบอกได้ว่าเหมาะสมต่อการตอบสนองในช่วง
คล่ืนอัลตราไวโอเลตได้ ทาใหอ้ ิเลก็ ตรอนในแถบวาเลนซ์ เคลอ่ื นทไ่ี ปสู่แถบการนาได้ทาให้เกิดกระบวนการโฟโตคะตะลติ ิกได้ [6], [7]
ก. ภาพถา่ ย 2D ข.ภาพถ่าย 3D
รูปท่ี 2 ลกั ษณะพ้นื ผวิ ทางกายภาพของตัวเร่งปฏิกริ ิยา
ประสิทธภิ าพการกาจดั สาหรา่ ย
ผลการทดลองดังกล่าว พบว่า ประสิทธิภาพในการกาจัดสาหร่ายด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกมีค่าสูงสุดเท่ากับ
32.84% ที่เวลา 240 min ท่ีค่าความหนาแน่นของเซลล์สาหร่ายเริ่มต้น เท่ากับ 102 cells/mL โดยจานวนเซลล์ลดลงอย่าง
ต่อเน่ืองเม่ือเวลาการทดลองผ่านไป ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับการทดลองในชุดควบคุมสาหรับในชุดในสภาวะที่มีตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2 แบบ
ฟิล์มบางแต่ไมม่ ีการให้แสง ผลการทดลองในส่วนของความหนาแน่นของเซลล์สาหร่ายไม่พบการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสาคัญเมื่อเวลา
ผ่านไป แสดงดงั รปู ที่ 3
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 73 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
2.50 60 120 180 240
2.00 เวลา (min)
1.50
1.00 ชุดทดลอง ชดุ ควบคมุ
0.50
0.00
0
รูปท่ี 3 การเปลยี่ นแปลงของความหนาแนน่ สาหร่ายกบั เวลา
ในส่วนปริมาณคลอโรฟิลล์มีการลดลงอย่างต่อเน่ืองสอดคล้องกับปริมาณสาหร่ายที่ลดลงตามเวลา โดยปริมาณ
คลอโรฟิลล์ลดลงสูงสุด เท่ากับ 39.67% ท่ีเวลา 240 min จากกระบวนการข้างต้นแสดงให้เห็นถึงกระบวนการโฟโตคะตะลิติก
ส่งผลโดยตรงกับความหนาแน่นของสาหร่าย Anabaena lutea ทาให้สาหร่ายผลิตคลอโรฟิลล์ได้ลดลง สอดคล้องกับผลการติดตาม
การเปลยี่ นแปลง ATP ในขณะทาการทดลองเนื่องจาก ATP เป็นค่าที่บ่งช้ีถึงกิจกรรมการสร้างพลังงานภายในเซลล์ของสาหร่าย
ซึ่งโดยปกติแล้วเซลล์สิ่งมีชีวิตต่างๆต้องสร้าง ATP ขึ้นมาใหม่ตลอดเวลา แต่ข้อมูลจากการทดลอง พบว่า ค่า ATP ของ
สาหร่าย TISTR พบว่า ค่า ATP มีการเปลี่ยนแปลงลดลงอย่างชัดเจนตลอดเวลาขณะทาการทดลอง โดยค่า ATP มีค่าลดลง
สูงสุดเท่ากับ 65.03% ท่ีเวลา 240 min เน่ืองจากเม่ือเซลล์ถูกทาลายจึงไม่มีการสร้าง ATP ขึ้นมาทดแทนได้ [8] สาหรับในชุด
ควบคุม ไมพ่ บการเปล่ยี นแปลงอย่างมีนยั สาคญั เมื่อเวลาผา่ นไป แสดงดงั รปู ที่ 5
750 60 120 180 240
600 เวลา (min)
450
300
150
0
0
ชุดทดลอง ชดุ ควบคมุ
รูปท่ี 4 การเปลย่ี นแปลงของค่าคลอโรฟลิ ล์กบั เวลา
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 74 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
7000 60 120 180 240
6000
5000 เวลา (min)
4000
3000
2000
1000
0
0
ชุดทดลอง ชดุ ควบคุม
รูปที่ 5 การเปลยี่ นแปลงของค่า ATP กับเวลา
ผลการทดลองการวเิ คราะหล์ ักษณะทางกายภาพของเซลล์สาหรา่ ยด้วยอุปกรณ์ SEM-EDS (6610LV) ดังแสดงในรูปที่ 6
พบว่า สามารถสังเกตความเสียหายและความเส่ือมสภาพของเซลล์สาหร่ายและพบว่ามีคลอโรฟิลล์หลุดออกจากเซลล์ แสดงให้เห็นว่า
กระบวนการโฟโตคะตะลิติกส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกับเซลล์สาหร่ายซึ่งตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2 ที่เตรียมข้ึนถูกกระตุ้น
โดยแสงอาทิตย์ที่มีพลังงานมากกว่าช่องว่างแถบพลังงานทาให้กระตุ้นอิเล็กตรอนหลุดออกจากแถบวาเลนซ์ไปสู่แถบนาไฟฟ้า
(Conduction band) ทาใหเ้ กดิ โฮล (Hole) ทีแ่ ถบวาเลนซ์ จงึ ทาให้สามารถเกิดปฏิกริ ยิ าลกู โซ่เกดิ สารออกซไิ ดซงิ เอเจนต์ที่รุนแรง
ไดแ้ ก่ •OH และ •O2- ทาให้สามารถเกดิ ปฏกิ ิริยาออกซเิ ดชนั กบั ผนังเซลล์ทาใหเ้ กิดการรวั่ ไหลของส่วนประกอบภายในเมแทบอไลต์
ในเมแทบอลซิ ึมถกู ออกซไิ ดซท์ าให้เซลลม์ ีรูปร่างเสียรูปทรงจากเดิม ซ่ึงอาจจะเกิดการร่ัวที่ผนังเซลล์จึงทาให้เสียรูปทรงได้ [9] สาหรับ
ในชุดควบคุม ไม่พบการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสาคัญเม่ือเวลาผ่านไป แสดงดังรูปที่ 4 ทั้งนี้ในการตรวจสอบปริมาณสารพิษ
Anotoxin ในขณะทดลอง ซ่ึงอาจเกิดจากสาหร่ายยังไม่อยู่ในสภาพสมบูรณ์หรือเหมาะสมในการสร้างและปลดปล่อยสารพิษ
หรือมีปริมาณสารพิษต่าในระดับท่ีไม่สามารถตรวจพบ [10-12]
รปู ที่ 6 รปู รา่ งเซลลส์ าหร่าย Anabaena lutea ท่ีเปล่ียนแปลงหลังจากผ่านกระบวนการโฟโตคะตะลิติก
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 75 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
ในส่วนของจลนพลศาสตร์ของที่ใช้อธิบายกลไกการเกิดปฏิกิริยาในการกาจัดสาหร่ายสาหร่าย Anabaena lutea
ด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติก พบว่า สามารถอธิบายโดยใช้สมการปฏิกิริยาอันดับหน่ึง (First order equation) ซึ่งสามารถหาค่าคงที่
ของปฏกิ ิรยิ าโฟโตคะตะลติ กิ ไดจ้ ากการพล็อตกราฟความสัมพันธ์ระหว่าง ln[C0/C] กับ t ตามสมการของปฏิกิริยาอันดับหน่ึง ดังแสดงใน
สมการท่ี 1-5
0 v dC r (1)
dx (2)
dC (3)
0 v dx kC (4)
(5)
kC v dC
dx
dC k
C v dx
ln C k [ x ]0l
v
โดยท่ี
C0 = ความหนาแน่นสาหร่ายทเี่ วลาเริ่มตน้ (cells·mL-1)
C = ความหนาแน่นสาหร่ายทเ่ี วลาสดุ ท้าย (cells·mL-1)
k = ค่าคงที่ปฏกิ ิริยาอนั ดับหนึ่ง (min-1)
v = อตั ราการไหลในถง้ ปฏิกรณ์ 30 L·min-1
x = ความยาวของถงั ปฏิกรณ์ 1.42 m
จากรูปที่ 6 สามารถหาค่าคงท่ีการเกิดปฏิกิริยาในการกาจัดสาหร่ายสูงสุดมีค่าเท่ากับ 2.4×10-3 min-1 ที่ความหนาแน่น
ของเซลล์สาหร่ายเร่ิมต้นเท่ากับ 102 cells·mL-1 [13]
ln[C0/C] 1.50 ln[C0/C] = 0.0024t + 0.0236
1.20 R² = 0.977
0.90
0.60 30 60 90 120 150 180 210 240
0.30 เวลา (min)
0.00
0
รปู ท่ี 7 ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ ง ln(C0/C) กบั เวลา ของสาหรา่ ย Anabaena lutea
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 76 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
สรุป
ประสิทธิภาพการกาจัดสาหร่าย Anabaena lutea ด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกที่มี TiO2 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา
มีประสิทธิภาพสูงเมื่อมีระยะเวลาในการทดลองมากขึ้นส่งผลให้ความหนาแน่นสาหร่าย ปริมาณคลอโรฟิลล์ ค่า ATP ของ
สาหร่ายลดลงและเซลล์สาหร่ายเหี่ยวและเส่ือมสภาพ โดยมีค่าคงที่การเกิดปฏิกิริยาในการกาจัดสาหร่ายสูงสุดมีค่ากับ 2.4×10-3
min-1 ผลการวเิ คราะห์การเปลย่ี นแปลงสารพษิ Anotoxin ไม่พบปริมาณสารพิษในขณะทดลอง ซึ่งอาจเกิดจากสาหร่ายยังไม่อยู่ใน
สภาพสมบูรณ์หรือเหมาะสมในการสร้างและปลดปล่อยสารพิษ หรือมีปริมาณสารพิษต่าในระดับที่ไม่สามารถตรวจพบ เมื่อ
พิจารณาในส่วนของการลดค่าใช้จ่ายสารเคมีเมื่อใช้กระบวนการโฟโตคะตะลิติกทดแทนการใช้สารเคมีในการกาจัดสาหร่าย
สามารถลดคา่ ใช้จา่ ยได้ เท่ากับ 1,684.8 บาท/เดือน ในกรณที ีก่ าหนดอตั ราการใช้น้าต่อเดือนทอี่ ตั ราการไหลเท่ากบั 30 L·min-1
กติ ติกรรมประกาศ
ผเู้ ขียนขอขอบคุณคณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลธัญบรุ ี ทาใหก้ ารดาเนนิ งานวจิ ัยน้สี าเร็จลลุ ว่ ง
ไปได้ด้วยดี
เอกสารอา้ งองิ
[1] Liu, Y., Yuqian, L., Xiuyun, C., Zijun, Z., Siyang, W., Jian, X., Chunlei, S. and Yiyong, Z. 2017. Community
composition specificity and potential role of phosphorus solubilizing bacteria attached on the different
bloom-forming cyanobacteria. Microbiological Research. 205: 59-65.
[2] Soryong, C., Tahereh, N., Yoontaek, O., In-Kim, S. and Jin-Soo, P. 2019. Effective removal of emerging
dissolved cyanotoxins from water using hybrid photocatalytic composites. Water Research. 149: 421-
431.
[3] Zhong, N., Chen M., Luo, Y., Wang, Z. and Xin, X. 2019. A novel photocatalytic optical hollow-fiber with
high photocatalytic activity for enhancement of 4-chlorophenol degradation. Chemical Engineering
Journal. 355: 731-739.
[4] Rojviroon, T. and Sirivithayapakorn, S. 2012. Photocatalytic Activity of Toluene under UV-LED Light with
TiO2 Thin Films. International Journal of Photoenergy. 2012: 8.
[5] ขัตตยรัตน์ สงวนสัตย์. 2554. ศักยภาพระบบผลิตน้าประปาของกิจการประปากระฉอด ตาบลตลาด อาเภอเมือง
นครราชสีมา จงั หวดั นครราชสมี า. ปรญิ ญาบณั ฑิต มหาวิทยาลยั เทคโนโลยีสรุ นารี.
[6] Binaeian, E., Seghatoleslami, N., Chaichi, M. and Tayebic, H. 2016. Preparation of titanium dioxide
nanoparticles supported on hexagonal mesoporous silicate (HMS) modified by oak gall tannin and its
photocatalytic performance in degradation of azo dye. Advanced Powder Technology. 27: 1047-1055.
[7] Dolat, D., Ohtani, B., Mozia, S., Mosznski, D., Guskos, N., Lendzion-Bielun, Z. and Morawski, A.W. 2015.
Preparation, characterization and charge transfer studies of nickel – modified and nickel, nitrogen co-
modified rutile titanium dioxide for photocatalytic application. Chemical Engineering Journal. 239: 149-157.
[8] Lucila, A., Arash, Z., Benoit, B., Fatima, J., Flávio, R. and Michle, P. 2013. Oxidation of Microcystis
aeruginosa and Anabaena flos-aquae by ozone: Impacts on cell integrity and chlorination by-product
formation. Water Research. 47: 2983-2994.
[9] Katherine, E., Greenstein, C. and Wert. 2019. Using rapid quantification of adenosine triphosphate (ATP)
as an indicator for early detection and treatment of cyanobacterial blooms. Water Research. 154: 171-179.
[10] YuYing, H. and Donat, P. 2018. UV-B-induced formation of reactive oxygen species and oxidative
damage of the cyanobacterium Anabaena sp.: protective effects of ascorbic acid and N-acetyl-l-
cysteine. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 66: 115-124.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 77 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
[11] Xin, W., Jingke, S., Jianfu, Z., Zhongchang, W. and Xuejiang, W,. 2019. In-situ active formation of carbides
coated with NPTiO2 nanoparticles for efficient adsorption-photocatalytic inactivation of harmful algae in
eutrophic water. Chemosphere. 228: 351-359.
[12] Yan, J., Shasha, Z., Hangzhou, X., Chunxia, M., Jiongming, S., Hongmin, L. and Haiyan, P. 2019. Application
of N-TiO2 for visible-light photocatalytic degradation of Cylindrospermopsis raciborskii — More difficult
than that for photodegradation of Microcystis aeruginosa. Environmental Pollution. 245: 642-650.
[13] Xiaoxin, W., Jingtao, Z., Wuzhu, S., Weiyi, Y., Jiaojiao, C., Ying, P. and Jian, K. 2015. Anti-algal activity of
palladium oxide-modified nitrogen-doped titanium oxide photocatalyst on Anabaena sp. PCC 7120 and
its photocatalytic degradation on Microcystin LR under visible light illumination. Chemical Engineering
Journal. 264: 437-444.
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 78 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
013
การกาจดั สีด้วยโฟโตคะตะลติ กิ ออกซิเดชนั ร่วมกบั การเตมิ อากาศ
ขนาดนาโนบบั เบลิ้
Color Removal by Photocatalalytic Process with TiO2
Catalyst and Nanobubbles
อรกช สทุ ธิวัฒนกลุ 1* ธรรมศกั ด์ิ โรจนว์ ริ ฬุ ห2์ อรวรรณ โรจนว์ ิรฬุ ห3์ และ สญั ญา สริ วิ ทิ ยาปกรณ4์
Orakot Suthivatanakul1* Thammasak Rojviroon2 Orawan Rojviroon3 and Sanya Sirivitthayapakorn4
1*นสิ ติ บัณฑติ ศกึ ษา ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั ราชมงคลธญั บรุ ี ปทมุ ธานี 12110;
2,3ผูช้ ่วยศาสตราจารย์ ภาควชิ าวิศวกรรมโยธา คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั ราชมงคลธญั บรุ ี ปทมุ ธานี 12110
4อาจารยป์ ระจาภาควิชาวิศวกรรมสิ่งแวดลอ้ ม คณะวศิ วกรรมศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เกษตรศาสตร์
*โทรศัพท์ : 02-549-3410, E-mail : [email protected], [email protected]
บทคดั ย่อ
การประเมินประสิทธิภาพในการกาจัดสีย้อมด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกร่วมกับตัวเร่งปฏิกิริยาไทเทเนียม
ไดออกไซด์ชนิดผงและเติมอากาศขนาดนาโนบับเบิ้ลภายใต้แหล่งกาเนิดแสง UVA ท่ีมีความเข้มแสง 1,580 W.cm-2
ทาการศกึ ษากับนา้ เสียสสี ังเคราะหจ์ ากสียอ้ ม Indigo Carmine (IC) ท่ีมีความความเข้มข้นเริ่มต้น 2-10 M ในระยะเวลาทดลอง
90 นาที ผลการทดลองแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการกาจัดสีย้อม IC สูงสุด 100% และ 99.35% ท่ีความเข้มข้นสี IC เริ่มต้น
2-8 M และ 10 M ตามลาดบั ผลการทดลองดังกล่าวแสดงใหเ้ หน็ ถงึ การประยุกตใ์ ชก้ ารเติมอากาศขนาดนาโนบับเบิ้ลสามารถ
ปรบั ปรงุ กระบวนการโฟโตคะตะลติ กิ แบบปกตซิ ึ่งใช้เพยี งตัวเร่งปฏิกิรยิ ารว่ มกบั แหล่งกาเนดิ แสงได้อย่างชัดเจน ทั้งนี้ในการอธิบาย
จลนพลศาสตร์สาหรบั กาจัดสียอ้ ม IC ดว้ ยกระบวนการดงั กล่าว พบว่า จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาที่เหมาะสมเป็นไปตามรูปแบบ
ของสมการลังมัวร์-ฮินเชลวูด (Langmuir-Hinshelwood model, L-H model) โดยมีค่าคงที่การเกิดปฏิกิริยาโฟโตออกซิเดชัน
(k) เท่ากับ 0.545 M.min และค่าคงท่ีในปฏกิ ริ ิยาดูดตดิ ผวิ (K) เทา่ กบั 0.094 M-1
คาสาคัญ : โฟโตออกซเิ ดชัน; ไทเทเนียมไดออกไซด;์ นาโนบับเบิ้ล; ลงั มัวร-์ ฮินเชลวูด
Abstract
Evaluation of dye removal efficiency by photocatalytic process using powdered titanium dioxide catalysts
and nanobubbles aeration under a UVA light source with a light intensity of 1,580 W.cm-2 was carried out by using
Indigo Carmine (IC) to prepare synthetic dye wastewater with initial concentrations of 2-10 μM in the 90-minute
period. The results showed that the color removal efficiency of IC dyes was 100% and 99.35% at the initial IC
concentration of 2-8 μM and 10 μM, respectively. Moreover, the results showed that the application of
nanobubble aeration can evidently enhance the efficiency of the conventional photocatalytic process in which
used only the catalyst and the light source. In addition, the suitable kinetics of photocatalytic process for IC
removal could be explained by the Langmuir-Hinshelwood model (L-H model). The reaction rate constants for the
photo-oxidation reaction in the photocatalytic process was 0.545 M.min and the reaction rate constants for the
adsorption reaction in the photocatalytic process was 0.094 M-1
Keywords : Photocatalytic process Titanium dioxide Nano-bubble
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 79 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
บทนา
อุตสาหกรรมฟอกย้อมเป็นอุตสาหกรรมประเภทท่ีมีการใช้น้าและสารเคมีจานวนมาก ปัญหาส่วนใหญ่ที่พบและมี
ผลกระทบโดยตรงต่อส่ิงแวดล้อมคือ การปล่อยน้าเสียจากโรงงานลงสู่ส่ิงแวดล้อม น้าเสียท่ีปล่อยออกมามีค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ
ไดแ้ ก่ สี, บโี อดี, ซโี อดี, พีเอช, สารแขวนลอย, ความร้อน และอืน่ ๆ ซ่ึงมีผลตอ่ สง่ิ มีชวี ิตในแหล่งน้า ทาให้เกิดการทาลายทศั นยี ภาพ
และเป็นท่นี า่ รงั เกยี จ มลสารสว่ นใหญท่ ป่ี นเป้อื นอยู่ในน้าเสียของโรงงานฟอกย้อมนัน้ มาจากกระบวนการย้อมสี (dyeing) และการ
ตกแต่งสาเร็จ (finishing) โดยส่วนมากแล้วมลสารเหล่านี้และสีบางประเภทสามารถบาบัดได้ด้วยวิธีทางกายภาพและทางเคมี
ทั่ว ๆไป แต่มสี ีบางประเภทท่ีไม่สามารถบาบดั ไดด้ ว้ ยวิธีการดงั กลา่ ว ผลเสยี ทเ่ี กิดข้ึนจากสี นอกจากจะทาให้แหลง่ นา้ ธรรมชาตขิ าด
ความสวยงามแล้วยังลดอัตราการนาเข้าของออกซิเจนที่เข้าสู่ผิวหน้าของแหล่งน้า และบดบังปริมาณแสงอาทิตย์ท่ีตกลงสู่ผิวน้า
ส่งผลกระทบให้พืชท่ีอยูใ่ นนา้ ไม่สามารถสงั เคราะห์ด้วยแสงได้ และยงั ทาใหใ้ หป้ ริมาณออกซเิ จนในน้าลดลงทาให้สัตว์น้าไม่สามารถ
ดารงชวี ติ อยูไ่ ด้ ปัจจบุ ันเทคโนโลยีที่ใชใ้ นการบาบัดน้าเสยี จากโรงงานฟอกยอ้ มมีทงั้ กระบวนการทางกายภาพและเคมีซงึ่ มีข้อจากัดต่อ
ประสทิ ธิภาพในการกาจัดสี สารอนิ ทรยี ์ สารอนนิ ทรีย์ ท่ีใช้ในกระบวนการผลิต นอกจากน้ียังมีค่าใช้จ่ายในส่วนของสารเคมีในการ
บาบัดค่อนข้างสูง งานวิจัยน้ีมุ่งเน้นการประเมินประสิทธิภาพในการบาบัดสีย้อมด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติกร่วมกับการเติม
อากาศขนาดนาโนบับเบ้ลิ ท้งั นีเ้ พ่ือมุ่งเน้นในการปรับปรุงประสทิ ธิภาพในการบาบดั สีโดยกระบวนการดงั กล่าวใหด้ ยี ่ิงขึ้น โดยศกึ ษา
ผลจากเติมอากาศขนาดนาโนบับเบิ้ลต่อการเกิดปฏิกิริยาการกาจัดสี [3-5] และจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาที่เหมาะสมกับ
กระบวนการฯ
อุปกรณแ์ ละวิธีการ
อุปกรณ์
1. ภาชนะใสน่ า้ เสียสงั เคราะหแ์ ละผงตัวเรง่ ปฏิกริ ยิ า TIO2
ปริมาตร 1,000 mL
2. แหลง่ กาเนิดแสง UVA ที่มคี วามเข้มแสง 1,580 W.cm-2
3. พดั ลมระบายความรอ้ น
4. ชุดเติมอากาศนาโนบบั เบิล้
รปู ท่ี 1 ชุดทดลอง Photoreactor
การประเมินประสิทธภิ าพในการกาจัดสีย้อมดว้ ยกระบวนการโฟโตคะตะลิตกิ รว่ มกบั ตวั เร่งปฏกิ ริ ยิ าไทเทเนยี มไดออกไซด์
ชนิดผงและเติมอากาศขนาดนาโนบับเบ้ิลซึ่งควบคุมระดับออกซิเจนละลายน้า (Dissolved Oxygen, DO) อยู่ระหว่าง 15-20
mg/L ภายใต้แหล่งกาเนิดแสง UVA ที่มีความเข้มแสง 1,580 W.cm-2 ทาการศึกษากับน้าเสียสีสังเคราะห์จากสีย้อม Indigo
Carmine (IC) ท่ีมีความความเข้มข้นเริ่มต้น 2, 4, 6, 8 และ 10 M ทาการเก็บตัวอย่างท่ีเวลา 0, 5, 15, 30, 60 และ 90 min
เพื่อวดั ค่าความเข้มข้นสี IC ที่เปล่ียนแปลงไปด้วยอุปกรณ์ Spectroquant Prove 600 ดังรูปที่ 1 [1-2] โดยมีการทาการทดลอง
ในชุดควบคมุ ท่แี ตกตา่ งกนั อีก 7 ชุดการทดลอง ดงั แสดงในตารางที่ 1
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 80 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สม าคมวิศว กร รมส่ ิงแวดล้อมแห่งปร ะเทศไทย
ตารางที่ 1 ชดุ ควบคมุ การทดลอง
ชดุ การทดลอง TiO2 UV NB
1 ชุดทดลอง
2
3
4
5 ชดุ ควบคมุ
6
7
8
ผลการทดลองและวิจารณ์
การประเมินประสิทธิภาพการกาจัดในการกาจัดสีย้อม IC ด้วยกระบวนการดังล่าว พบว่า ชุดการทดลองท่ีแสดงให้เห็น
ประสทิ ธิภาพในการกาจัดสอี ยา่ งชดั เจน ได้แก่ ชุดทดลองท่ี 1 และชดุ ควบคมุ 2-3 โดยท้ัง 3 ชุดการทดลองมีประสิทธิภาพสูงสุดใน
การกาจดั สี IC ทีค่ วามเขม้ ข้นเรมิ่ ต้น 2 M อยู่ในช่วง 81.27-100.00% ในทางกลับกันสาหรับในส่วนของชุดการทดลองท่ี 4-7 มี
ประสิทธิภาพในการกาจัดสี IC ต่ากว่า 15.00% โดยเฉพาะอย่างยิ่งชุดทดลองท่ี 8 ไม่พบการเปล่ียนแปลงของความเข้มข้นสี IC
ดังนั้นสาหรับข้อมูลในชุดควบคุม 4-8 จึงไม่นามาพิจารณา ทั้งนี้ประสิทธิภาพในการกาจัดสี IC ด้วยกระบวนการโฟโตคะตะลิติก
แสดงดังรปู ท่ี 2
100.00 100.00 100.00 100.00 99.35
100.00 100.00 100.00 100.00 89.47
81.27 38.51
ประสิท ิธภาพการบา ับดสี IC (%) 100.00
80.00 46.35 35.16 30.70
60.00
40.00
20.00
-
2.00 4.00 6.00 8.00 10.00
ความเข้มข้น (M)
TiO2/UV/NB TiO2/UV TiO2/NB
รปู ที่ 2 ประสทิ ธิภาพการกาจดั สี IC ด้วยกระบวนการโฟโตคะลติ กิ
จากผลการทดลองในรูปที่ 2 แสดงให้เห็นว่า กระบวนการโฟโตคะตะลิติกโดยปกติแล้วมีความสามารถในการกาจัดสีได้
ค่อนข้างดีแต่ในกรณีท่ีความเข้มข้นของสีย้อม IC เริ่มต้นมีค่าสูง ผลการทดลองแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าประสิทธิภาพของ
กระบวนการโฟโตคะตะลิติกสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยการเติมอากาศขนาดนาโนบับเบ้ิล ทั้งนี้เม่ือพิจารณาอัตราการเกิดปฏิกิริยา
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 81 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
สมาคมวิศวกรรม ส่ ิงแว ดล้อม แห่งปร ะเทศ ไทย
ขึน้ กับคา่ ความเข้มขน้ เริม่ ตน้ ของ IC พบวา่ ทีค่ วามเขม้ ข้นของสยี อ้ ม IC มีคา่ ต่า ๆ ซ่ึงสามารถอธิบายได้จากสมการทีแ่ สดงถึงกลไก
การเกดิ ปฏกิ ิรยิ าตา่ ง ๆ ดงั น้ี —› e- + h+
—› •OH
hT+iO2+ + hv —› •OH + H+ (1)
OH- (2)
h+ + H2O
e- + O2 —› O2- (3)
H+ + O-2 —› •OH2 (4)
2H2O + O2- —› 2H2O2 (5)
H2O2 —› •OH + OH- (6)
(7)
•OH + R —› CO2 + H2O (8)
โดยปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาในกระบวนการโฟโตคะตะลิติก ได้แก่ ความเข้มแสง สาหรับการศึกษาน้ี
เน่ืองจากปัจจัยดังกล่าวเป็นผลมาจากความเข้มข้นของสีย้อมซึ่งส่งผลกระทบต่อการส่งผ่านของแสง UVA โดยตรง ทาให้ท่ีความ
เข้มข้นของสียอ้ มเร่มิ ตน้ มคี า่ ต่า ๆ ส่งผลใหแ้ สง UVA สามารถส่งผา่ นไปยังตวั เร่งปฏกิ ิรยิ า TiO2 ไดด้ ีกวา่ ในกรณีทค่ี วามเข้มขน้ ของสี
ยอ้ มเร่ิมตน้ มคี า่ สงู ซึ่งจากสาเหตดุ ังกลา่ วสง่ ผลใหเ้ มือ่ แสง UVA ทม่ี พี ลังงานสูงมากกวา่ ขนาดช่องว่างแถบพลังงานของ TiO2 ส่งผล
ให้ตัวเร่งปฏิกิริยา TiO2 ถูกกระตุ้นทาให้อิเล็กตรอนในแถบเวเลนซ์ (Valence Band) เคลื่อนท่ีไปสู่แถบการนา (Conduction
Band) และเกิดช่องว ่าง (h+) ซึ่งเป็นสภาวะสูญเสียอิเล็กตรอนในแถ บเวเลนซ์ ดังแสดงในสมการที่ 1 ส่งผลให้
กระบวนการโฟโตคะตะลิติกถูกขับเคลื่อนให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่และได้ผลิตภัณฑ์หลักเป็น •OH ซ่ึงเป็นตัวออกซิไดซ่ิงเอเจนท์
(Strong oxidizing agent) ที่มีความรุนแรงสามารถเกิดปฏกิ ิริยารนุ แรงกบั สารปนเปอ้ื นและเกดิ เปน็ ผลิตภัณฑเ์ ป็น CO2 และ H2O
ในกรณีทเี่ กิดปฏกิ ริ ิยาออกซเิ ดชันโดยสมบรู ณ์ ดังแสดงในสมการที่ 2-8
ท้งั นภ้ี าพรวมของอัตราการเกดิ ปฏิกิริยาในกระบวนการโฟโตคะตะลิติกร่วมกับแหล่งกาเนิดแสง UVA และการเติมอากาศ
ขนาดนาโนบับเบ้ิล (TiO2/UV/NB) จะสามารถเกิดปฏิกิริยาได้ดีกว่าการเกิดกระบวนการโฟโตคะตะลิติกที่ใช้เพียงตัวเร่งปฏิกิริยา
TiO2 อย่างเดียว (TiO2/UV) ซ่ึงการเติมอากาศขนาดนาโนบับเบ้ิลส่งผลต่อปฏิกิริยาโฟโตออกซิเดชันเนื่องจากเกิดฟองอากาศใน
ระดบั นาโนทาใหเ้ กดิ สภาวะปรมิ าณออกซเิ จนละลายในนา้ ที่มีความอิม่ ตวั ยง่ิ ยวด โดยพจิ ารณาจากคา่ ออกซิเจนละลายขณะทาการ
ทดลองมีคา่ อยูร่ ะหวา่ ง 15-20 mg.L-1 ซ่งึ มากกวา่ ค่าปกตทิ ่มี คี ่าออกซิเจนอ่ิมตวั ละลายในนา้ ไดเ้ พยี ง 5-8 mg.L-1 ทาให้ค่าออกซเิ จน
ละลายนา้ เพ่ิมโอกาสการเกดิ ปฏกิ ิริยากบั อเิ ล็กตรอนแลว้ เปล่ยี นไปเป็นผลิตภัณฑ์ O2- ในปริมาณมาก [8-10] ตามสมการท่ี 4 ทั้งน้ี
การเกิดผลิตภัณฑ์ O2- ยังเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่กับ H+ และ H2O ทาให้เกิดผลิตภัณฑ์เป็น •OH2 และ H2O2 ตามสมการท่ี 5-6 โดย
H2O2 เป็นผลิตภณั ฑต์ วั หน่งึ ท่ีเป็นตัวออกซิไดซงิ่ เอเจนท์ท่มี คี วามรนุ แรงเช่นกนั และยังสามารถเกดิ ปฏิกริ ิยากับ O2- ได้เป็น •OH อีก
ทางหนงึ่ ตามสมการที่ 7 ซ่ึงสามารถสรุปได้ว่าการเกิดปฏิกิริยาในกระบวนการโฟโตคะตะลิติกร่วมกับแหล่งกาเนิดแสง UVA และ
การเติมอากาศขนาดนาโนบับเบิ้ลสามารถเพ่ิมโอกาสให้ปฏิกิริยาโฟโตออกซิเดชันเกิดได้ดีขึ้นเนื่องจากเกิดผลิตภัณฑ์ที่เป็น
ตัวออกซิไดซ่ิงเอเจนท์ท่ีมีความรุนแรง ได้แก่ O2-, H2O2 และ •OH เกิดขึ้นได้ในปริมาณท่ีมากกว่าเดิม ซ่ึงตัวออกซิไดซิ่งเอเจนท์
ดดงั กลา่ วสามารถเกดิ ปฏกิ ิรยิ ากบั สยี ้อม IC ทีล่ ะลายอย่ไู ดเ้ ป็นอยา่ งดีตามสมการที่ 9 ทาให้โมเลกลุ สถี ูกยอ่ ยสลายกลายเปน็ โมเลกลุ
เลก็ ลงและทาให้หมู่ฟงั กช์ ันท่ที าให้เกดิ สใี นสกี ลุ่ม organic dye ดังกลา่ วมีความเขม้ ของสลี ดลง
เมอ่ื พิจารณาการเปลย่ี นแปลงความเข้มข้นของสีย้อม IC ขณะทาการทดลองโดยพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่าง C/C0 กับ
เวลาในกระบวนการโฟโตคะตะลิติกร่วมกับแหล่งกาเนิดแสง UVA และการเติมอากาศขนาดนาโนบับเบิ้ล (รูปท่ี 2) พบว่า การ
ลดลงของความเขม้ ขน้ ของสีมกี ารเปล่ยี นแปลงสงู สดุ ท่เี วลา 5 min เน่ืองจากตวั เร่งปฏิกิรยิ า TiO2 ยงั มีความสะอาดไม่มสี ารรบกวน
ใดมาเกาะติดท่ผี ิวหนา้ ทาให้สามารถเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าการดูดตดิ ผวิ ไดด้ ี และเม่อื เวลาผา่ นไปผลจาการเกดิ ปฏกิ ริ ิยาดงั กล่าวทาให้เกดิ การ
ย่อยสลายของสารในกลุ่มสารอนิ ทรีย์ท่ลี ะลายได้ปรากฏข้ึนระหว่างการเกดิ ปฏิกริ ิยาทาใหส้ ารกลุม่ ดงั กลา่ วไปรบกวนและบดบงั การ
ทางานของพ้นื ผวิ ตวั เรง่ ปฏกิ ริ ิยาทาให้ปฏกิ ิริยามีการชะลอตวั ลง [1, 3], [6-7]
การประชุมวิชาการส่ิงแวดล้อมแห่งชาติครั้งท่ ี 19 82 วันท่ ี 27-29 พฤษภาคม 2563
The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
full papers proceeding NEC19
Related Publications
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search
full papers proceeding NEC19
- 1 - 50
- 51 - 100
- 101 - 150
- 151 - 200
- 201 - 250
- 251 - 300
- 301 - 350
- 351 - 400
- 401 - 450
- 451 - 500
- 501 - 550
- 551 - 598
Pages: