เครื่องเติมอากาศเวนจูรีบำบัดน้ำเสียประสิทธิภาพสูงโดยใช้สมการนาเวียร์-สโตกส์
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
นิธิศ สุทธิกรณ์, นราวิชญ์ สันดอน, กีรติชนน์ ประดับศรี
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
ปัญญา มาดี
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
มลพิษทางน้ำเป็นปัญหาอันดับต้น ๆ ที่พบได้ทั่วทุกมุมโลกเนื่องจากมนุษย์ในฐานะผู้ก่อมลพิษหลักได้ปล่อยสารพิษทั้งที่เป็นสารประกอบอินทรีย์และสารประกอบอนินทรีย์จนส่งผลกระทบต่อดุลยภาพของระบบนิเวศทางน้ำ ถึงแม้ว่าในปัจจุบันเครื่องบำบัดน้ำเสียจะถูกนำมาใช้ในการปรับปรุงคุณภาพอย่างแพร่หลาย แต่ก็ยังไม่สามารถคำนวนปริมาณออกซิเจนที่จะได้รับและพลังงานที่ต้องใช้เพื่อบำบัดน้ำเสียได้อย่างแม่นยำ ทั้งนี้เนื่องจากข้อจำกัดด้านการคำนวณที่โดยปกติจะใช้สมการของแบร์นูลลี (Bernoulli's equation) ซึ่งสมการนี้ยังไม่สามารถใช้สำหรับอนุมานผลการคำนวณได้เพราะมีข้อจำกัดหลายประการ เช่น บทนิยามที่กล่าวว่าความเร็วไม่ขึ้นกับเวลา รวมถึงในสมการไม่มีการคำนวณเรื่องความหนืดของของไหล แสดงให้เห็นว่าสมการนี้สามารถนำไปใช้เพื่อการคำนวณเกี่ยวกับของไหลในอุดมคติเท่านั้น ไม่สามารถนำมาใช้คำนวณสำหรับของไหลได้จริงเพราะจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดได้
เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าวคณะผู้จัดทำจึงมีแนวคิดที่จะใช้สมการนาเวียร์-สโตกส์ แทนเพื่อประดิษฐ์เครื่องเติมอากาศเวนจูรีบำบัดน้ำเสียที่สามารถคำนวณปริมาณออกซิเจนที่ได้รับและสามารถบำบัดน้ำเสียที่มีค่า COD สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ รวมทั้งไม่สิ้นเปลืองพลังงานมากเกินความจำเป็น ซึ่งการทดลองอย่างสรุปจะเริ่มจากการนำตัวอย่างน้ำเสียจากแหล่งน้ำที่พบในบริเวณชุมชนมาตรวจหาค่า COD จากนั้นนำไปคำนวณอัตราการแพร่ของอากาศเพื่อนำค่าที่ได้มาคำนวณตามสมการนาเวียร์-สโตกส์อีกครั้งเพื่อหาค่าความเร็วที่เหมาะสมในการเพิ่มออกซิเจนที่แปรผันตรงกัน
คาดว่าเมื่อทดลองเสร็จแล้วเครื่องเติมอากาศเวนจูรีบำบัดน้ำเสียประสิทธิภาพสูงอ้างอิงจากสมการนาเวียร์-สโตกส์นี้นอกจากจะสามารถบำบัดน้ำเสียได้จากการเพิ่มปริมาณออกซิเจนที่ส่งผลให้ค่า COD ต่ำลงแล้ว ยังช่วยประหยัดพลังงาน และถือเป็นนวัตกรรมต้นแบบที่ส่งเสริมการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืนในอนาคต