ถ่านกัมมันต์จากชีวภาพบำบัดน้ำเสียจากครัวเรือน

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ชาลิสา ขาวเมืองน้อย, กฤติมา ทองคำเปลว, กฤติยาพร กุลให้

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ศิริลักษณ์ แหยมคง, วิชญาพร ดีบาง

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนอุตรดิตถ์ดรุณี

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2564

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

โครงงานถ่านกัมมันต์จากชีวภาพบำบัดน้ำเสียจากครัวเรือน มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษากระบวนการผลิตถ่านกัมมันต์จากชีวภาพเพื่อใช้ในการบำบัดน้ำเสียจากครัวเรือนและศึกษาประสิทธิภาพของถ่านกัมมันต์จากชีวภาพที่มีต่อการบำบัดน้ำเสียจากครัวเรือน โดยแบ่งการทดลองออกเป็น 2 ตอนหลัก คือ ตอนที่ 1 การผลิตถ่านกัมมันต์จากชีวภาพ ทำการทดลองโดยนำตัวอย่างจากพืช 4 ชนิด ได้แก่ เปลือกทุเรียน ซังข้าวโพด ไม้มะขาม และกะลามะพร้าว ไปเผาในถังเหล็กขนาด 200 ลิตร แล้วนำมาสังเกตลักษณะทางกายภาพ ได้แก่ รูพรุนในเนื้อถ่านภายใต้กล้องจุลทรรศน์สเตอริโอและความหนาแน่นของถ่านจากการวัดจากระยะห่างจากจุดที่ถ่านจมถึงก้นภาชนะ แล้วนำถ่านที่ได้ไปแช่กับสารละลายแคลเซียมคลอไรด์ เป็นเวลา 24 ชั่วโมง จากนั้นนำไปต้มเป็นเวลา 12 นาที แล้วนำถ่านมาสังเกตลักษณะทางกายภาพอีกครั้ง และการทดลองตอนที่ 2 คือ การทดสอบประสิทธิภาพของถ่านกัมมันต์จากชีวภาพ โดยการทดลองแบ่งออกเป็น 4 ชุด ได้แก่ ชุดที่ 1 ชุดควบคุม คือน้ำเสียตัวอย่างที่เก็บจากแหล่งชุมชน ชุดที่ 2 ชุดทดลองประสิทธิภาพของถ่านกัมมันต์จากพืช คือ ชุดที่ใส่ถ่านกัมมันต์จากพืช 4 ชนิดลงในน้ำเสีย ชุดที่ 3 ชุดทดลองประสิทธิภาพของถ่านกัมมันต์จากชีวภาพ คือ ชุดที่ใส่ถ่านกัมมันต์จากชีวภาพ 4 ชนิดลงในน้ำเสีย และชุดที่ 4 ชุดทดลองประสิทธิภาพของจุลินทรีย์ EM คือ ชุดที่ใส่เฉพาะจุลินทรีย์ EM ลงในน้ำเสีย ทำการวัด ค่า TDS และ EC ด้วย Test kit และ ค่า pH, Total Alkalinity, Nitrite, Total Chlorine, Hardness และ Bromine ด้วย Test strips ทุกๆ 5 นาที เป็นเวลาทั้งหมด 15 นาที สังเกตสีและกลิ่นของน้ำ เพื่อนำผลการทดลองในแต่ละชุดมาเปรียบเทียบกัน

ผลการทดลองในตอนที่ 1 พบว่าการกระตุ้นทางเคมีด้วยแคลเซียมคลอไรด์มีแนวโน้มทำให้รูพรุนของถ่านเพิ่มขึ้น ในขณะที่การชุบด้วยจุลินทรีย์ EM ไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงรูพรุนในถ่านส่วนใหญ่ โดยจำนวนของรูพรุนในถ่านจากซังข้าวโพด ไม้มะขาม และกะลามะพร้าวมีค่าใกล้เคียงกันมาก คืออยู่ที่ 9 – 10 รู/ตารางเซนติเมตร และมีค่ามากกว่าจำนวนของรูพรุนในถ่านจากเปลือกทุเรียน เมื่อสังเกตจากระยะห่างจากจุดที่ถ่านจมถึงก้นภาชนะ พบว่าถ่านที่มีความหนาแน่นมากที่สุด คือ ถ่านจากกะลามะพร้าว ไม้มะขาม ซังข้าวโพด และเปลือกทุเรียนตามลำดับ ผลการทดสอบประสิทธิภาพของถ่านกัมมันต์จากชีวภาพในตอนที่ 2 พบว่าถ่านกัมมันต์จากชีวภาพที่ทำจากไม้มะขามมีความสามารถทำให้ค่าปริมาณของแข็งรวมที่ละลายน้ำ (Total Dissolved Solid : TDS) ลดลงจาก 230 ppm เป็น 205 ppm ในนาทีที่ 15 หลังจากแช่ถ่านในน้ำเสีย และถ่านกัมมันต์จากชีวภาพที่ทำจากกะลามะพร้าวสามารถทำให้ค่าเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้า (Electrical Conductivity : EC) ลดลงจาก 512 μs/cm เป็น 456 μs/cm ในขณะที่ถ่านชนิดอื่นๆ มีผลทำให้ค่า TDS และ EC ของน้ำเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตลอดเวลา 15 นาทีที่แช่ถ่านในน้ำเสีย และพบว่ากลิ่นเน่าเหม็นของน้ำเสียค่อยๆ จางลง จนกระทั่งจางหายไปในนาทีที่ 15 ในทุกชุดการทดลอง ในขณะที่สีของน้ำเสียที่ถูกบำบัดด้วยถ่านกัมมันต์จากพืชและถ่านกัมมันต์จากชีวภาพจะให้ผลแตกต่างกัน คือน้ำเสียจะใสขึ้นเมื่อบำบัดด้วยถ่านกัมมันต์จากพืช แต่มีสีที่เข้มขึ้นและออกไปทางเหลืองคล้ายกับสีของจุลินทรีย์ EM ในถ่านกัมมันต์จากชีวภาพ

จากผลการทดลองจึงสามารถสรุปได้ว่า การกระตุ้นทางเคมีด้วยแคลเซียมคลอไรด์มีผลทำให้ลักษณะทางกายภาพของถ่านดีขึ้น และการชุบถ่านที่ถูกการกระตุ้นทางเคมีด้วยแคลเซียมคลอไรด์แล้วด้วยจุลินทรีย์ EM ไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางกายภาพของถ่าน และถ่านกัมมันต์จากชีวภาพที่ทำจากไม้มะขามและกะลามะพร้าวมีประสิทธิภาพในการดูดซับสารใน น้ำเสียได้ และมีประสิทธิภาพที่ดีกว่าการใช้เฉพาะถ่านกัมมันต์จากพืช โดยถ่านจะเริ่มดูดซับในช่วงนาทีที่ 15 หลังจากการแช่ถ่านลงในน้ำ ซึ่งประสิทธิภาพที่ดีของถ่านจากกะลามะพร้าวและไม้มะขามนี้มีความเชื่อมโยงกับจำนวนของรูพรุนในถ่านและความหนาแน่นที่มากกว่าถ่านจากซังข้าวโพดและเปลือกทุเรียน ส่วนของการบำบัดกลิ่นเน่าเหม็นในน้ำเสียนั้น ถ่านทุกชนิดมีประสิทธิภาพในการบำบัดกลิ่นในน้ำเสียได้ดีเท่ากัน และสีของน้ำเสียที่บำบัดด้วยถ่านกัมมันต์จากชีวภาพมีแนวโน้มเข้มขึ้นจากสีของจุลินทรีย์ EM

อย่างไรก็ตาม คณะผู้จัดทำได้มีแนวคิดที่จะศึกษาถึงแนวทางอื่นในการตรวจสอบคุณภาพของน้ำหลังการบำบัดด้วยถ่านกัมมันต์จากชีวภาพ โดยทดสอบจากการเจริญเติบโตของพืชน้ำ เพื่อนำไปสู่การประยุกต์ใช้จริงในการบำบัดน้ำเสียจากครัวเรือนก่อนการปล่อยลงสู่แหล่งน้ำตามธรรมชาติ ซึ่งมีผลโดยตรงต่อพืชน้ำที่อยู่ในแหล่งน้ำตามธรรมชาตินั้นๆ รวมถึงการบำบัดน้ำเพื่อใช้ในการอุปโภคอื่น เช่น การรดน้ำต้นไม้ในบ้านเรือน เป็นต้น รวมถึงหาระยะเวลาและประสิทธิภาพสูงสุดที่ถ่านกัมมันต์จากชีวภาพจะสามารถดูดซับสารในน้ำเน่าเสียจากครัวเรือนได้ ตลอดจนหาระยะเวลาและอัตราส่วนที่เหมาะสมในการแช่จุลินทรีย์ EM ลงในถ่านกัมมันต์จากพืช