“...ภายใน 10 ปีที่ผ่านมาได้สังเกต เพราะว่าบางทีก็ขึ้นเฮลิคอปเตอร์วนกรุงเทพฯ หลายครั้ง ตรงไหนที่คลอง โดยเฉพาะคลองพระโขนงแล้วก็คลองตรงปลายคลองผดุงกรุงเกษมมันออกมาเป็นสีดำ เดี๋ยวนี้แม่น้ำเจ้าพระยาทั้งอัน คือไม่เป็นบางแห่งเพราะว่า สิ่งโสโครกออกมาก็ลงไปในทะเล ลงไปในทะเลก็ไปทำให้ทะเลโสโครก ปลาก็ตายเมื่อปลาตายก็ประกอบตัวขึ้นเป็นสิ่งโสโครกโดยการเน่า มันไม่สามารถที่จะทำให้ได้วงจรที่ว่าสิ่งโสโครกกลายเป็นสิ่งที่ดี เช่น เป็นปุ๋ย แล้วก็ไม่สามารถที่จะทำให้สลาย อันนี้เป็นต้นเหตุของสิ่งโสโครก...“

พระราชดำรัสของพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช พระราชทานแก่คณะเอกอัครราชทูตและกงสุลใหญ่ ประจำภูมิภาคเอเชีย-แปซิฟิก ณ พระตำหนักจิตรลดารโหฐาน วันที่ 26 กรกฎาคม พุทธศักราช 2532

ด้วยพระมหากรุณาธิคุณที่พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชทรงมีต่อพสกนิกรของพระองค์ ทำให้มีโครงการในพระราชดำริและสิ่งประดิษฐ์ ที่เกิดจากพระอัจฉริยภาพของพระองค์มากมาย เพื่อแก้ปัญหาต่าง ๆ และยกระดับความเป็นอยู่ของพสกนิกรให้ดีขึ้น ซึ่งกังหันน้ำชัยพัฒนาก็เป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่แสดงให้เห็นถึงพระอัจฉริยภาพทางด้านวิศวกรรม เพื่อแก้ปัญหาน้ำเสียในชุมชน โดยเฉพาะในกรุงเทพมหานคร

ปัญหาน้ำเสียเกิดจากการทิ้งสิ่งปฏิกูลและการปล่อยน้ำเสียลงในแหล่งน้ำ ทั้งจากบ้านเรือนในแหล่งชุมชนเองและโรงงานอุตสาหกรรม จนกลายเป็นปัญหาที่ส่งผลกระทบต่อการดำรงชีวิตของคนในชุมชน เช่น กลิ่นเหม็นเน่า การลดลงของปริมาณสัตว์น้ำในแหล่งน้ำ ด้วยเหตุนี้พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช จึงพระราชทานรูปแบบและพระราชดำริเพื่อแก้ปัญหาน้ำเสียโดยเติมออกซิเจนในน้ำ  ซึ่งมี 2 วิธี ได้แก่ การใช้อากาศอัดเข้าไปในท่อแล้วเป่าลงใต้ผิวน้ำให้เกิดการกระจายฟอง และการใช้รูปแบบของกังหันวิดน้ำตักน้ำ แล้วปล่อยให้น้ำไหลลงผิวน้ำอย่างช้า ๆ

จากรูปแบบและพระราชดำริที่พระองค์ได้พระราชทาน จึงเกิดเป็นเครื่องกลเติมอากาศในแหล่งน้ำหลายรูปแบบ โดยมีเครื่องกลต้นแบบทั้งสิ้น 9 แบบ ได้แก่

1. เครื่องกลเติมอากาศระบบเป่าอากาศลงไปใต้น้ำและกระจายฟอง (Chaipattana Aerator, Model RX-1) ลักษณะเป็นแผงท่อเจาะรู เมื่ออัดอากาศเข้าไปในท่อ อากาศจะกระจายออกตามรู เป็นการเติมออกซิเจนให้กับน้ำเสีย ซึ่งสามารถถ่ายเทออกซิเจนได้ 0.45 กิโลกรัมของออกซิเจนต่อแรงม้า-ชั่วโมง

2. เครื่องกลเติมอากาศที่ผิวน้ำหมุนช้าแบบทุ่นลอย (Chaipattana Aerator, Model RX-2) หรือ กังหันน้ำชัยพัฒนา เป็นรูปแบบเครื่องกลเติมอากาศที่สำคัญ เนื่องจากให้ประสิทธิภาพสูง คือ สามารถถ่ายเทออกซิเจนได้ 1.20 กิโลกรัมของออกซิเจนต่อแรงม้า-ชั่วโมง และปัจจุบันยังมีการใช้งานอย่างต่อเนื่อง เครื่องกลประเภทนี้ได้รับแบบอย่างมาจาก "หลุก" ที่เป็นกังหันวิดน้ำไม้ไผ่ทางภาคเหนือ และจดสิทธิบัตรในพระปรมาภิไธยพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช ใช้ภาษาอังกฤษว่า Chaipattana Low Speed Surface

3. เครื่องกลเติมอากาศระบบเป่าอากาศหมุนใต้น้ำ (Chaipattana Aerator, Model RX-3) ลักษณะเป็นท่อต่อลงไปใต้น้ำ ที่ปลายท่อมีท่อต่อกระจายฟองอากาศในแนวระนาบอยู่ และเมื่ออัดอากาศเข้าไป อากาศจะกระจายออกไปตามท่อทั้ง 8 ท่อ ซึ่งเครื่องกลรูปแแบบนี้มีประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจน 0.90 กิโลกรัมของออกซิเจนต่อแรงม้า-ชั่วโมง

4. เครื่องกลเติมอากาศแรงดันใต้น้ำ (Chaipattana Aerator, Model RX-4) มีประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจน 0.80 กิโลกรัมของออกซิเจนต่อแรงม้า-ชั่วโมง

5. เครื่องกลเติมอากาศระบบอัดและดูดอากาศลงใต้น้ำ (Chaipattana Aerator, Model RX-5) มีประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจน 1.20 กิโลกรัมของออกซิเจนต่อแรงม้า-ชั่วโมง

6. เครื่องกลเติมอากาศแบบตีน้ำสัมผัสอากาศ (Chaipattana Aerator, Model RX-6) หรือเครื่องตีน้ำชัยพัฒนา ลักษณะการทำงานของเครื่องกลนี้เป็นการใช้ใบพัดตีน้ำให้น้ำมีส่วนที่ได้สัมผัสอากาศมากที่สุด เพื่อเติมออกซิเจนในน้ำ

7. เครื่องกลเติมอากาศแบบดูดและอัดน้ำลงไปที่ใต้ผิวน้ำ (Chaipattana Aerator, Model RX-7) เป็นลักษณะการใช้แรงของเครื่องยนต์ดูดน้ำขึ้นมาแล้วขับดันน้ำลงสู่ใต้ผิวน้ำ เพื่อให้น้ำด้านล่างมีการเคลื่อนตัวและสามารถถ่ายเทอากาศได้ดีขึ้น

8. เครื่องจับเกาะจุลินทรีย์ (Chaipattana Bio-Filter, Model RX-8) เครื่องนี้มีลักษณะการทำงานที่แตกต่างจากเครื่องกลเติมอากาศแบบอื่นๆ อยู่เล็กน้อย กล่าวคือ เป็นเครื่องที่มีวัสดุให้จุลินทรีย์อาศัยอยู่และคอยย่อยสลายสิ่งสกปรกในน้ำเสีย

9. เครื่องกลเติมอากาศแบบกระจายน้ำสัมผัสอากาศ (Chaipattana Aerator, Model RX-9) ลักษณะการทำงานของเครื่องกลเติมอากาศชนิดนี้คือ การดูดน้ำอัดเข้าท่อแล้วปล่อยออกมาแบบกระจายน้ำ คล้ายกับหัวน้ำพุหรือสปริงเกอร์

สำหรับเครื่องกลเติมอากาศที่สำคัญและเป็นที่รู้จักกันดีที่สุด ได้แก่ เครื่องกลเติมอากาศที่ผิวน้ำหมุนช้าแบบทุ่นลอยหรือกังหันน้ำชัยพัฒนา เป็นเครื่องกลที่มีรูปแบบการทำงานคล้ายกังหันวิดน้ำ คือใช้แรงจากเครื่องยนต์ขับเคลื่อนกังหันซึ่งมีซองตักวิดน้ำติดอยู่ เมื่อซองตักน้ำจากแหล่งน้ำขึ้นมา น้ำก็จะไหลออกจากซองตามรูที่เจาะไว้ ซึ่งทำให้น้ำได้สัมผัสกับอากาศ เป็นการเติมออกซิเจนให้แก่น้ำได้อย่างดี

ส่วนประกอบของกังหันน้ำชัยพัฒนา

1.  โครงกังหันรูป 12 เหลี่ยม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เมตร
2. ซองตักวิดน้ำขนาด 110 ลิตร จำนวน 6 ซอง เจาะรูซองเพื่อให้น้ำสามารถไหลกระจายออกมาได้
3. มอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 2 แรงม้า
4. ชุดเฟืองเกียร์ทด
5. จานโซ่ จะเชื่อมต่อกับชุดเฟืองเกียร์ทดด้วยสายพาน
6. ทุ่นลอย
7. โครงเหล็กยึดทุ่นลอย
8. แผ่นไฮโดรฟอยล์

หลักการทำงานของกังหันน้ำชัยพัฒนา

เมื่อมอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 2 แรงม้าทำงาน จะส่งกำลังผ่านเฟืองเกียร์ทด สายพาน และจานโซ่ไปยังกังหันน้ำ ทำให้กังหันน้ำหมุนไปพร้อม ๆ กับซองน้ำที่ติดอยู่กับโครงกังหัน และจะวิดตักน้ำที่ความลึกประมาณ 0.50 เมตรจากผิวน้ำ ด้วยความเร็ว 5 รอบต่อนาที และยกน้ำขึ้นไปที่ความสูงประมาณ 1.00 เมตร น้ำที่ถูกยกขึ้นไปจะไหลผ่านรูเล็ก ๆ ที่อยู่บนซองน้ำ และกระจายเป็นฝอยก่อนตกลงสู่ผิวน้ำอีกครั้ง ทำให้พื้นผิวสัมผัสระหว่างน้ำกับอากาศมีมาก เป็นการเติมออกซิเจนให้กับน้ำได้มากขึ้นและเร็วขึ้น นอกจากนี้ ออกซิเจนในอากาศยังถ่ายเทสู่น้ำได้ เมื่อน้ำที่ตกลงบนผิวน้ำก่อให้เกิดฟองอากาศจมลงใต้ผิวน้ำ รวมถึงขณะที่ซองน้ำกดลงไปใต้ผิวน้ำ ก็ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจนได้เช่นกัน

สิทธิบัตรในพระปรมาภิไธย

นับเป็นเรื่องน่ายินดียิ่งที่สำนักงานเลขาธิการมูลนิธิชัยพัฒนา ได้ดำเนินการขอรับสิทธิบัตรเพื่อเป็นการเทิดพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช และได้ทูลเกล้าฯ ถวายสิทธิบัตรเลขที่ 3127 จากกรมทรัพย์สินทางปัญญา กระทรวงพาณิชย์ เมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ พ.ศ.2536 โดยเป็นสิ่งประดิษฐ์เครื่องกลเติมอากาศเครื่องที่ 9 ของโลกที่ได้รับสิทธิบัตร และเป็นสิทธิบัตรเครื่องกลเติมอากาศในพระปรมาภิไธยของพระมหากษัตริย์พระองค์แรกในประวัติศาสตร์ชาติไทยและเป็นครั้งแรกของโลก

นอกจากนี้กังหันชัยพัฒนายังได้รับรางวัลเหรียญทองจาก The Belgian Chamber of Inventor ซึ่งเป็นองค์กรทางด้านนวัตกรรมของเบลเยียม ภายในงานงานแสดงสิ่งประดิษฐ์ใหม่ของโลกวิทยาศาสตร์ “Brussels Eureka 2000” ณ กรุงบรัสเซลส์ ประเทศเบลเยียม รวมถึง สหพันธ์สมาคมนักประดิษฐ์ระหว่างประเทศ (International Federal Inventor Association: IFIA) ประเทศฮังการีได้ทูลเกล้าฯ ถวายถ้วยรางวัล IFIA Cup 2007 สำหรับผลงานกังหันน้ำชัยพัฒนาอีกด้วย

ปัจจุบันมีกังหันน้ำชัยพัฒนาและเครื่องกลเติมอากาศแบบอื่น ๆ ใช้งานอยู่หลายแห่งในประเทศ และต่างประเทศอีก 3 แห่ง ได้แก่ ประเทศเบลเยียม อินเดีย และอังกฤษ กล่าวได้ว่า กังหันน้ำชัยพัฒนา เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่เริ่มต้นจากความรัก ความห่วงใย ที่พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชทรงมีต่อพสกนิกรชาวไทยอย่างแท้จริง กระทั่งปัจจุบัน กังหันน้ำชัยพัฒนาก็ได้กลายเป็นสิ่งประดิษฐ์ทรงคุณค่าที่สร้างประโยชน์มหาศาลให้กับพสกนิกรของพระองค์ท่าน ซึ่งทำให้เราทุกคนสำนึกถึงพระมหากรุณาธิคุณทุกครั้งที่ได้เห็นสิ่งประดิษฐ์นี้

ภาพปก : มูลนิธิชัยพัฒนา