ผลงานนวัตกรรมฝีมือของนายจีระศักดิ์ มุสิแดง นายมรกต กองอินทร์ และนายอภิวัฒน์ ศรีสุข นักศึกษาชั้นปีที่ 4 สาขาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์และโทรคมนาคม คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล (มทร.) ธัญบุรี โดยมี ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.สมบูรณ์ ธีรวิสิฐพงศ์ พร้อมด้วย ดร.วรนุศย์ ทองพูล จากคณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา
นายจีระศักดิ์ ตัวแทนทีมนักศึกษา เล่าว่า การบริหารจัดการคุณภาพน้ำถือเป็นเรื่องสำคัญในประเทศไทย เพราะผู้ปล่อยน้ำเสียลงสู่แม่น้ำลำคลองมีอยู่ทุกระดับ เริ่มตั้งแต่ระดับครัวเรือนจนถึงระดับโรงงานอุตสาหกรรม และแม้ว่าจะมีหลากหลายเทคนิควิธีการในการบำบัดน้ำเสียให้เลือกอย่างหลากหลายวิธี เช่น การใช้ถ่านกัมมันต์ดูดซับสารเคมี กระบวนการเยื่อแผ่นกรอง การสร้างและรวมตะกอนโดยใช้สารส้มหรือปูนขาว ซึ่งจากการศึกษาค้นคว้าของทีมวิจัย พบว่า การใช้ถ่านกัมมันต์ ไม่เหมาะที่จะนำมาใช้ดูดซับสารฟอกสี ในขณะที่การใช้กระบวนการเยื่อแผ่นกรอง ค่อนข้างใช้งบประมาณที่สูง และต้องมีการควบคุมระดับความดันน้ำ อัตราการไหลของน้ำ ค่าความเป็นกรดด่าง และอุณหภูมิให้เหมาะสมอีกด้วย สำหรับวิธีการสร้างและรวมตะกอน มีข้อด้อย คือ จะมีตะกอนเกิดขึ้นในปริมาณมาก ซึ่งจะต้องนำตะกอนมากำจัด และยังต้องมีการควบคุมปัจจัยด้านอื่น ๆ
“ปัจจุบันมีการนำอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ เข้ามาช่วยในการบำบัดสีและกลิ่นของน้ำเสีย โดยอาศัยการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงยูวี ทำให้สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์และอนินทรีย์ที่ปนเปื้อนอยู่ในน้ำ ทำลายเชื้อแบคทีเรีย ย่อยสลายสีของน้ำและลดกลิ่นของน้ำได้ แต่การเกิดปฏิกิริยาด้วยแสง ยังมีข้อจำกัดที่ต้องใช้ระยะเวลานาน และจากการศึกษาของทีมงานพบว่า คลื่นอัลตร้าโซนิคเป็นคลื่นเสียงที่มีความถี่อยู่ในช่วงที่หูมนุษย์ไม่สามารถได้ยินประมาณ 20 กิโลเฮิรตซ์ สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการทำความสะอาด และสามารถกำจัดเชื้อโรคได้บางชนิด ซึ่งคลื่นอัลตร้าโซนิคเมื่อผ่านน้ำจะทำให้เกิดคลื่นน้ำและฟองอากาศขนาดเล็ก ที่เรียกว่า คาวิเตชั่น ซึ่งคลื่นอัลตร้าโซนิคจะช่วยทำให้อนุภาคนาโนไททาเนียมไดออกไซด์สัมผัสกับน้ำเสียได้มากขึ้น จึงเกิดแนวคิดที่จะศึกษาและพัฒนาระบบบำบัดน้ำเสียด้วยเทคนิคคลื่นอัลตร้าโซนิคร่วมกับการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงนี้ขึ้น” ตัวแทนทีมนักศึกษากล่าว
นายมรกต สมาชิกในทีม เล่าว่า เครื่องบำบัดน้ำเสียที่ศึกษาและพัฒนานี้ มี 3 ส่วนหลัก คือ ส่วนที่หนึ่งการออกแบบวงจรควบคุม ประกอบด้วยภาคอินพุต ภาคประมวลผล และภาคเอาต์พุต โดยจะทำงานเชื่อมโยงกันกระบวนการทำงานของเครื่องจะมี 2 โหมด คือ โหมดแสงยูวี และโหมดแสงยูวีทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิค ถ้าผู้ใช้งานเลือกโหมดแสงยูวี จะต้องป้อนข้อมูล โดยข้อมูลที่ผู้ใช้ป้อนให้จะถูกส่งเป็นสัญญาณดิจิตอลไปยังบอร์ดArduino และบอร์ด Arduino จะทำการสั่งงานไปยังวาล์วน้ำให้เปิดพร้อมกับสั่งปั๊มน้ำให้ปั๊มน้ำเข้าในปริมาณเต็มความจุของบ่อบำบัด โดยที่มีสวิตซ์ลูกลอยเป็นตัวเช็คปริมาณน้ำภายในบ่อบำบัดว่ามีปริมาณน้ำถึงปริมาณที่กำหนดไว้แล้วหรือยัง เมื่อน้ำเต็มสวิตซ์ลูกลอยจะสั่งให้วาล์วน้ำปิดพร้อมกับปั๊มน้ำ บอร์ด Arduino จะทำงานสั่งให้หลอดไฟยูวีติด และสั่งให้หลอด LED แสดงสถานะเปลี่ยนแปลงจากสีแดงเป็นสีเขียว โปรแกรมที่ทำงานจะทำการนับถอยหลังเวลาที่ผู้ใช้ได้ป้อนค่าไว้จนหมดเวลาและหยุดการทำงานบอร์ด Arduino จะสั่งให้หลอด LED แสดงสถานะเปลี่ยนแปลงจากสีเขียวเป็นสีแดง พร้อมกับทำการเปิดวาล์วน้ำออกเป็นเวลา 2 นาทีจากนั้นจะทำการปิดวาล์วน้ำ เป็นอันจบกระบวนการการทำงานของเครื่องของโหมดแสงยูวีแต่หากผู้ใช้งานเลือกการทำงานของโหมดแสงยูวี ทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิค ลักษณะการทำงานก็จะคล้ายกันกับโหมดแสงยูวี แต่จะแตกต่างกันที่ เมื่อปริมาณน้ำใบบ่อบำบัดเต็ม สวิตซ์ลูกลอยจะสั่งให้วาล์วน้ำปิดพร้อมกับปั๊มน้ำ บอร์ด Arduino จะทำงานสั่งให้หลอดไฟ UV ทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิค นอกจากนั้นจะเหมือนกับโหมดแสงยูวีทุกอย่าง
“ส่วนที่สอง คือ โปรแกรมควบคุมระบบ โดยใช้บอร์ด Arduino ในการควบคุมการเปิด ปิดของอุปกรณ์ต่าง ๆ เริ่มต้นจากการตั้งค่าของผู้ใช้งาน โดยผู้ใช้เลือกโหมดการทำงาน จากนั้นตั้งค่าระยะเวลาในการบำบัด และค่ากำลังวัตต์คลื่นอัลตร้าโซนิค เมื่อป้อนค่าเรียบร้อยผู้ใช้กดปุ่ม Enter เครื่องจะทำงานอัตโนมัติตามลำดับขั้นตอนคือ การบำบัดน้ำเสียด้วยแสง UV และการบำบัดน้ำเสียด้วยแสง UV ทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิค จากนั้นปล่อยน้ำออกถือว่าจบกระบวนการทำงาน และส่วนสุดท้าย คือ ตัวเครื่องมีลักษณะเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยม ทำจากสแตนเลสมีขนาดกว้างยาวสูง 25 25 และ 30 เซนติเมตรตามลำดับ และติดตั้งอุปกรณ์และการใช้งานอื่น เช่น ปั๊มน้ำ โซลินอยด์วาล์ว หัวทรานสดิวเซอร์เพื่อใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาระหว่างสารนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์กับแสงยูวี หลอดยูวีขนาดกำลัง 11วัตต์ จำนวน 1 หลอด เพื่อใช้ในการบำบัดและฆ่าเชื้อโรคบางชนิดที่มีอยู่ในน้ำ สวิตซ์ลูกลอยรวมถึงจอแสดงกำลังวัตต์ ปุ่มปรับกำลังวัตต์ ซึ่งสามารถปรับกำลังวัตต์สูงสุดได้ 100 วัตต์” นายมรกต กล่าว
“ในการทดลองหาประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องนั้น ทำการศึกษาการลดสีของสารละลาย เมทิลีนบูล พบว่า ประสิทธิภาพของทั้ง 2 ระบบ มีความแตกต่างกัน โดยระบบบำบัดน้ำเสียด้วยโหมดแสง ยูวี สามารถลดสีของเมทิลีนบลูได้สูงสุดเพียง 60.99 % ที่ระยะเวลา 150 นาที ขณะที่โหมดแสงยูวีทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิคสามารถลดสีของเมทิลีนบลูได้สูงสุดถึง 91.31 % ที่ระยะเวลา 150 นาที ซึ่งงานวิจัยชิ้นนี้กำลังอยู่ในขั้นตอนการจดทะเบียนสิทธิบัตรอยู่ ผู้สนใจสามารถสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม โทร. 02 549 4750 หรือ 4193” ดร.วรนุศย์ กล่าว
นายจีระศักดิ์ ตัวแทนทีมนักศึกษา เล่าว่า การบริหารจัดการคุณภาพน้ำถือเป็นเรื่องสำคัญในประเทศไทย เพราะผู้ปล่อยน้ำเสียลงสู่แม่น้ำลำคลองมีอยู่ทุกระดับ เริ่มตั้งแต่ระดับครัวเรือนจนถึงระดับโรงงานอุตสาหกรรม และแม้ว่าจะมีหลากหลายเทคนิควิธีการในการบำบัดน้ำเสียให้เลือกอย่างหลากหลายวิธี เช่น การใช้ถ่านกัมมันต์ดูดซับสารเคมี กระบวนการเยื่อแผ่นกรอง การสร้างและรวมตะกอนโดยใช้สารส้มหรือปูนขาว ซึ่งจากการศึกษาค้นคว้าของทีมวิจัย พบว่า การใช้ถ่านกัมมันต์ ไม่เหมาะที่จะนำมาใช้ดูดซับสารฟอกสี ในขณะที่การใช้กระบวนการเยื่อแผ่นกรอง ค่อนข้างใช้งบประมาณที่สูง และต้องมีการควบคุมระดับความดันน้ำ อัตราการไหลของน้ำ ค่าความเป็นกรดด่าง และอุณหภูมิให้เหมาะสมอีกด้วย สำหรับวิธีการสร้างและรวมตะกอน มีข้อด้อย คือ จะมีตะกอนเกิดขึ้นในปริมาณมาก ซึ่งจะต้องนำตะกอนมากำจัด และยังต้องมีการควบคุมปัจจัยด้านอื่น ๆ
“ปัจจุบันมีการนำอนุภาคนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์ เข้ามาช่วยในการบำบัดสีและกลิ่นของน้ำเสีย โดยอาศัยการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงยูวี ทำให้สามารถย่อยสลายสารอินทรีย์และอนินทรีย์ที่ปนเปื้อนอยู่ในน้ำ ทำลายเชื้อแบคทีเรีย ย่อยสลายสีของน้ำและลดกลิ่นของน้ำได้ แต่การเกิดปฏิกิริยาด้วยแสง ยังมีข้อจำกัดที่ต้องใช้ระยะเวลานาน และจากการศึกษาของทีมงานพบว่า คลื่นอัลตร้าโซนิคเป็นคลื่นเสียงที่มีความถี่อยู่ในช่วงที่หูมนุษย์ไม่สามารถได้ยินประมาณ 20 กิโลเฮิรตซ์ สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการทำความสะอาด และสามารถกำจัดเชื้อโรคได้บางชนิด ซึ่งคลื่นอัลตร้าโซนิคเมื่อผ่านน้ำจะทำให้เกิดคลื่นน้ำและฟองอากาศขนาดเล็ก ที่เรียกว่า คาวิเตชั่น ซึ่งคลื่นอัลตร้าโซนิคจะช่วยทำให้อนุภาคนาโนไททาเนียมไดออกไซด์สัมผัสกับน้ำเสียได้มากขึ้น จึงเกิดแนวคิดที่จะศึกษาและพัฒนาระบบบำบัดน้ำเสียด้วยเทคนิคคลื่นอัลตร้าโซนิคร่วมกับการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงนี้ขึ้น” ตัวแทนทีมนักศึกษากล่าว
นายมรกต สมาชิกในทีม เล่าว่า เครื่องบำบัดน้ำเสียที่ศึกษาและพัฒนานี้ มี 3 ส่วนหลัก คือ ส่วนที่หนึ่งการออกแบบวงจรควบคุม ประกอบด้วยภาคอินพุต ภาคประมวลผล และภาคเอาต์พุต โดยจะทำงานเชื่อมโยงกันกระบวนการทำงานของเครื่องจะมี 2 โหมด คือ โหมดแสงยูวี และโหมดแสงยูวีทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิค ถ้าผู้ใช้งานเลือกโหมดแสงยูวี จะต้องป้อนข้อมูล โดยข้อมูลที่ผู้ใช้ป้อนให้จะถูกส่งเป็นสัญญาณดิจิตอลไปยังบอร์ดArduino และบอร์ด Arduino จะทำการสั่งงานไปยังวาล์วน้ำให้เปิดพร้อมกับสั่งปั๊มน้ำให้ปั๊มน้ำเข้าในปริมาณเต็มความจุของบ่อบำบัด โดยที่มีสวิตซ์ลูกลอยเป็นตัวเช็คปริมาณน้ำภายในบ่อบำบัดว่ามีปริมาณน้ำถึงปริมาณที่กำหนดไว้แล้วหรือยัง เมื่อน้ำเต็มสวิตซ์ลูกลอยจะสั่งให้วาล์วน้ำปิดพร้อมกับปั๊มน้ำ บอร์ด Arduino จะทำงานสั่งให้หลอดไฟยูวีติด และสั่งให้หลอด LED แสดงสถานะเปลี่ยนแปลงจากสีแดงเป็นสีเขียว โปรแกรมที่ทำงานจะทำการนับถอยหลังเวลาที่ผู้ใช้ได้ป้อนค่าไว้จนหมดเวลาและหยุดการทำงานบอร์ด Arduino จะสั่งให้หลอด LED แสดงสถานะเปลี่ยนแปลงจากสีเขียวเป็นสีแดง พร้อมกับทำการเปิดวาล์วน้ำออกเป็นเวลา 2 นาทีจากนั้นจะทำการปิดวาล์วน้ำ เป็นอันจบกระบวนการการทำงานของเครื่องของโหมดแสงยูวีแต่หากผู้ใช้งานเลือกการทำงานของโหมดแสงยูวี ทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิค ลักษณะการทำงานก็จะคล้ายกันกับโหมดแสงยูวี แต่จะแตกต่างกันที่ เมื่อปริมาณน้ำใบบ่อบำบัดเต็ม สวิตซ์ลูกลอยจะสั่งให้วาล์วน้ำปิดพร้อมกับปั๊มน้ำ บอร์ด Arduino จะทำงานสั่งให้หลอดไฟ UV ทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิค นอกจากนั้นจะเหมือนกับโหมดแสงยูวีทุกอย่าง
“ส่วนที่สอง คือ โปรแกรมควบคุมระบบ โดยใช้บอร์ด Arduino ในการควบคุมการเปิด ปิดของอุปกรณ์ต่าง ๆ เริ่มต้นจากการตั้งค่าของผู้ใช้งาน โดยผู้ใช้เลือกโหมดการทำงาน จากนั้นตั้งค่าระยะเวลาในการบำบัด และค่ากำลังวัตต์คลื่นอัลตร้าโซนิค เมื่อป้อนค่าเรียบร้อยผู้ใช้กดปุ่ม Enter เครื่องจะทำงานอัตโนมัติตามลำดับขั้นตอนคือ การบำบัดน้ำเสียด้วยแสง UV และการบำบัดน้ำเสียด้วยแสง UV ทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิค จากนั้นปล่อยน้ำออกถือว่าจบกระบวนการทำงาน และส่วนสุดท้าย คือ ตัวเครื่องมีลักษณะเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยม ทำจากสแตนเลสมีขนาดกว้างยาวสูง 25 25 และ 30 เซนติเมตรตามลำดับ และติดตั้งอุปกรณ์และการใช้งานอื่น เช่น ปั๊มน้ำ โซลินอยด์วาล์ว หัวทรานสดิวเซอร์เพื่อใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาระหว่างสารนาโนไทเทเนียมไดออกไซด์กับแสงยูวี หลอดยูวีขนาดกำลัง 11วัตต์ จำนวน 1 หลอด เพื่อใช้ในการบำบัดและฆ่าเชื้อโรคบางชนิดที่มีอยู่ในน้ำ สวิตซ์ลูกลอยรวมถึงจอแสดงกำลังวัตต์ ปุ่มปรับกำลังวัตต์ ซึ่งสามารถปรับกำลังวัตต์สูงสุดได้ 100 วัตต์” นายมรกต กล่าว
“ในการทดลองหาประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องนั้น ทำการศึกษาการลดสีของสารละลาย เมทิลีนบูล พบว่า ประสิทธิภาพของทั้ง 2 ระบบ มีความแตกต่างกัน โดยระบบบำบัดน้ำเสียด้วยโหมดแสง ยูวี สามารถลดสีของเมทิลีนบลูได้สูงสุดเพียง 60.99 % ที่ระยะเวลา 150 นาที ขณะที่โหมดแสงยูวีทำงานร่วมกับคลื่นอัลตร้าโซนิคสามารถลดสีของเมทิลีนบลูได้สูงสุดถึง 91.31 % ที่ระยะเวลา 150 นาที ซึ่งงานวิจัยชิ้นนี้กำลังอยู่ในขั้นตอนการจดทะเบียนสิทธิบัตรอยู่ ผู้สนใจสามารถสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม โทร. 02 549 4750 หรือ 4193” ดร.วรนุศย์ กล่าว
มทร.กรุงเทพ หนุนผลิตละครแนวตั้ง ดัน Soft Power ไทยสู่สากล
มทร.กรุงเทพ จับมือ เกียร์เฮด ผลิตบัณฑิตคุณภาพป้อนอุตสาหกรรมภาพยนตร์ไทย
มทร.กรุงเทพ เปิด 3,280 ที่นั่งรับนักศึกษาปริญญาตรี ปี 68
มทร.ธัญบุรี ลงนามภาคเอกชนพัฒนาศักยภาพนวัตกรรมดิจิทัล
มทร.ธัญบุรี เร่งเพิ่มจำนวนบัณฑิตมีงานทำหลังเรียนจบ
กรมวิทยาศาสตร์ฯ เชิญผู้บริหาร มทร.สุวรรณภูมิ ให้เป็นผู้แทนมหาวิทยาลัยร่วมหารือต่อยอดความร่วมมือนวัตกรรมด้านวิทยาศาสตร์
มทร.สุวรรณภูมิ เปิดเวทีรวมนักวิจัยระดับชาติ-นานาชาตินับร้อยนำเสนอในงาน NCOST - INCOST 2023
เครือเฮอริเทจ มอบผลิตภัณฑ์นมซันคิสท์ ร่วมสนับสนุน "ค่ายจุดประกายนวัตกรอาหารรุ่นเยาว์สร้างสรรค์โครงงานวิทยาศาสตร์" ประจำปี 2565
ฮือฮาวงการชีววิทยา มทร.ธัญบุรีและพันธมิตร ค้นพบ 'มดตะนอยเทพรัตน์'