การพัฒนาเครืองกรองนาร่วมกับหลอดยูวีเพือฆ่าเชือโรคในนา จัดทําโดย นายเมธาสิทธิ พรมประศรี เลขที 6 ก. นางสาวกตัญุตา แตงประดิษฐ์ เลขที 9 ก. นายพิษณุ จันทน์หอม เลขที 3 ข. นางสาวจุฬารัตน์ เกิดพุ่ม เลขที 9 ข. สิบโทหญิง นฤมล คํานนท์ ชันมัธยมศึกษาปที 4 ห้อง 10 อาจารย์ทีปรึกษา โครงงาน โรงเรียนพิบูลวิทยาลัย จังหวัดลพบุรี รายงานฉบับนีเปนส่วนหนึงของวิชา IS1(ว30201) ภาคเรียนที 1 ปการศึกษา2569

บทคัดย่อ โครงงานเรื่อง การพัฒนาเครื่องกรองนํ้ารวมกับหลอดยูวีเพื่อฆาเชื้อโรคในนํ้า จัดทําขึ้นเพื่อศึกษา การสรางเครื่องกรองนํ้าและศึกษาประสิทธิภาพของการใชหลอดยูวีรวมกับระบบกรองในการชวย ปรับปรุงคุณภาพนํ้า โดยมีวัตถุประสงคเพื่อสรางตนแบบเครื่องกรองนํ้า ศึกษาคุณภาพนํ้ากอน และหลังผานระบบ และศึกษาประสิทธิภาพของหลอดยูวีในการชวยลดการปนเปอนของเชื้อโรคใน นํ้า การดําเนินโครงงานเริ่มจากการศึกษาหลักการกรองนํ้าและหลักการทํางานของหลอดยูวี จากนั้น ออกแบบและประกอบเครื่องกรองนํ้าโดยใชวัสดุกรองหลายชั้นรวมกับหลอดยูวี แลวนําไปทดลอง กับนํ้าตัวอยาง พรอมทั้งเก็บขอมูลและเปรียบเทียบลักษณะของนํ้ากอนและหลังผานระบบ ผลการทดลองพบวา นํ้าหลังผานระบบมีความใสเพิ่มขึ้น สิ่งปนเปอนที่สังเกตไดลดลง และ คุณภาพนํ้าโดยรวมดีขึ้นเมื่อเทียบกับกอนผานกระบวนการกรอง นอกจากนี้การใชหลอดยูวีรวม กับระบบกรองยังชวยเพิ่มประสิทธิภาพในการปรับปรุงคุณภาพนํ้ามากขึ้น จากผลการดําเนินงานสามารถสรุปไดวา เครื่องกรองนํ้ารวมกับหลอดยูวีสามารถนํามาประยุกตใช เพื่อพัฒนาคุณภาพนํ้า และสามารถนําองคความรูไปตอยอดในอนาคตได ก.

กิตติกรรมประกาศ โครงการวิจัยและพัฒนาเครื่องกรองนํ้าฉบับนี้ สําเร็จลุลวงไปไดดวยดีดวยความกรุณาและ ความชวยเหลืออยางยิ่งจากสิบโทหญิง นฤมล คํานนท ที่ไดใหคําแนะนํา ขอคิดเห็น ตลอด จนการตรวจแกไขขอบกพรองตางๆ ดวยความเอาใจใสเปนอยางยิ่ง ผูจัดทําขอ กราบ ขอบพระคุณเปนอยางสูงไว ณ ที่นี้ ขอกราบขอบพระคุณ สิบโทหญิง นฤมล คํานนท ที่ไดใหความรู คําแนะนําในเรื่องระบบ การกรองและการทดสอบคุณภาพนํ้า รวมถึงการใชเครื่องมือและอุปกรณตางๆ ซึ่งเปน ประโยชนอยางยิ่งตอการดําเนินงาน ขอกราบขอบพระคุณ โรงเรียนพิบูลวิทยาลัย ที่ไดอนุเคราะหสถานที่ อุปกรณ และเครื่อง มือในการจัดทําและทดสอบประสิทธิภาพของเครื่องกรองนํ้า ตลอดจนขอบคุณเพื่อนๆ ทุก คนที่ใหการชวยเหลือและเปนกําลังใจในการทําโครงการมาโดยตลอด สุดทายนี้ ขอกราบขอบพระคุณบิดา มารดา และครอบครัวที่คอยใหการสนับสนุนทั้งกําลังใจ และกําลังทรัพย ทําใหการทําโครงการเครื่องกรองนํ้าชิ้นนี้ประสบความสําเร็จไดดวยดี คณะผูจัดทํา 9/9/69 ข.

สารบัญ เรือง หน้า บทคัดยอ.......................................................................................................................................ก. กิติกรรมประกาศ.............................................................................................................................ข. บทที่ 1 บทนํา ..............................................................................................................................1. 1.1 ที่มาและความสําคัญของโครงงาน .............................................................................................1 1.2 วัตถุประสงค .........................................................................................................................1 1.3 สมมติฐาน ............................................................................................................................1 1.4 ขอบเขตของโครงงาน ..............................................................................................................1 1.5 ตัวแปรที่ศึกษา .......................................................................................................................1 1.6 ประโยชนที่คาดวาจะไดรับ .......................................................................................................... 2 บทที่ 2 เอกสารและทฤษฎีที่เกี่ยวของ ............................................................................................ 3-4 บทที่ 3 วิธีดําเนินการทดลอง ............................................................................................................ 5 บทที่ 4 ผลการดําเนินงาน ............................................................................................................ 6-7 บทที่ 5 สรุปผล อภิปรายผล และขอเสนอแนะ .................................................................................... 8 บรรณานุกรม .................................................................................................................................. 9 ภาคผนวก ................................................................................................................................... 10

บทที 1 บทนํา (Project Overview & Background) 1.1 ความเปนมาและความสําคัญของปญหา นํ้าดื่มมักมีการปนเปอนทั้งตะกอนและเชื้อโรค แมไสกรองกายภาพจะดักจับสิ่งสกปรกได แตไม สามารถกําจัด แบคทีเรียขนาดเล็กไดทั้งหมด การนํารังสี UV-C ซึ่งทําลาย DNA ของจุลินทรียมาใช รวมกับระบบกรอง จึงชวย ยับยั้งเชื้อโรคไดอยางมีประสิทธิภาพโดยไรสารเคมีตกคาง โครงงานนี้จึงจัดทําขึ้นเพื่อสรางเครื่อง กรองนํ้าตนแบบที่สะอาด ปลอดภัย และใชงานไดจริงปญหาสุขภาพที่เกิดจากการดื่มนํ้าไมสะอาด ขอจํากัดของการฆาเชื้อดวยวิธีเดิม (ตมนํ้าเสียพลังงาน / คลอรีนมีกลิ่นและสารตกคาง) ประโยชน และประสิทธิภาพเทคโนโลยี UV-C ในการกําจัดเชื้อจุลินทรียโดยไมเปลี่ยนคุณสมบัติทางเคมีของนํ้า 1.2 วัตถุประสงคของโครงงาน เพื่อออกแบบและสรางเครื่องกรองนํ้าที่มีระบบฆาเชื้อดวยหลอดไฟ UV เพื่อทดสอบประสิทธิภาพการกรองความขุนและการกําจัดเชื้อแบคทีเรียในนํ้าเพื่อประเมินความคุมคา และความปลอดภัยในการใชงานระดับครัวเรือน 1.3 สมมติฐาน: การใชหลอด UVC รวมกับชุดกรองฆาเชื้อโรคไดดีกวาการกรองกายภาพเพียงอยางเดียว ยิ่งฉายแสง UVC นานขึ้น ปริมาณเชืัอโรคในนํ้ายิ่งลดลง 1.4 ขอบเขตของโครงงาน ดานโครงสราง: ระบบกรอง 3 ขั้นตอน 1: ไสกรอง PP (Sediment Filter) 2: ไสกรองคารบอน (Activated Carbon / CTO) 3: หลอด UV-C ดานพลังงาน: ใชหลอด UV-C ขนาด [ระบุ เชน 6W หรือ 11W] อัตราการไหลของนํ้าไมเกิน [ระบุ เชน 2 ลิตร/นาที] 1.5 ตัวแปรที่ศึกษา อัตราการไหลของนํ้า, ระยะเวลาการสัมผัสแสง UV, และคาความขุน/เชื้อแบคทีเรียกอน-หลังกรอง 1

1.5 ประโยชนที่คาดวาจะไดรับ 1.ไดตนแบบเครื่องกรองนํ้า UV ที่ใชงานไดจริงและปลอดภัย 2.ลดความเสี่ยงจากโรคทางเดินอาหารจากการดื่มนํ้าปนเปอน 3.เปนแนวทางพัฒนาตอยอดเปนผลิตภัณฑตนทุนตํ่าสําหรับชุมชน 2

บทที 2: เอกสารและงานวิจัยทีเกียวข้อง (Theoretical Framework) 2.1 คุณภาพนํ้าดื่มและมาตรฐานนํ้าดื่ม เกณฑมาตรฐานนํ้าดื่มทางกายภาพ เคมี และชีววิทยา (เชน เชื้อ E. coli และ Coliform bacteria) 2.2 ระบบการกรองนํ้าเชิงกายภาพ (Physical Filtration) ไสกรอง PP (Polypropylene): การดักจับตะกอน สารแขวนลอย ฝุนผง ไสกรองคารบอน (Activated Carbon): การดูดซับกลิ่น สี คลอรีน และสารเคมีอินทรีย 2.3 ทฤษฎีการฆาเชื้อดวยแสงอัลตราไวโอเลต (UV Disinfection) รังสีอัลตราไวโอเลตรังสีอัลตราไวโอเลต คลื่นแมเหล็กไฟฟาความถี่สั้น ชวงตอจากแสงสีมวง(ระหวางVisible Spectrum กับ X-ray) เปนรังสีที่ตาคนมองไมเห็น และไมสามารถรับรูไดอยางคลื่นรังสีอินฟราเรด(IR) เราแบงเปนสาประ เภท ดังนี้ 2.3.1 ยูวี(UV) 2.3.1.1 UV-A ชวงความยาวคลื่น 315 - 380 nm เปนรังสี UV ที่ไมคอยมี อันตรายมากนัก สามารถนํา มาใชเปนประโยชนไดหลายดานโดย เฉพาะทางดานเคมี, ฟสิกส 2.3.1.2 UV-B ชวงความยาวคลื่น 280 - 315 nm มีผลตอรางกายและสิ่งของได กอใหเกิดการไหมของผิวหนัง (Sunburn or Erythematic) และ การอักเสบของตาดํา ไดแตมี คุณประโยชนในการรักษาโรคผิวหนังบางชนิดได รวมถึงการประยุกตในงานอุตสาหกรรมเคมี 2.3.1.3 UV-C ชวงความยาวคลื่น 180 - 280 nm เปนรังสีที่มีอันตรายตอรางกายได อยางรุนแรง เชน ผิวแดงไหมเกรียม (Erythema) หรือ เยื่อบุตาอักเสบ(Conjunctivitis) ซึ่งเรา ประยุกตมาทํา ประโยชนในการฆาเชื้อโรคได ** รังสีUV ทุกชนิด ควรระวังไมใหถูกผิวหนังหรือตาอยางตอเนื่อง ** 3

2.4 ประโยชนของหลอดอัลตราไวโอเลต( UV Lamps ) 2.4.1. การเรงปฏิกิริยาเคมีดวยแสง (Photochemical Process) - การทํา ใหอยูตัวหรือแข็งตัวโดยวิธีโพลีเมอไรเซชั่น (Curing & Hardening by olymerization) ทําใหหมึก , สี , แล็คเกอร นั้นแหงภายในระยะเวลาสั้น ๆ จึง ทําใหผลิตสินคา ไดรวดเร็วขึ้น และ มีตนทุนถูกลงได - การทํา เพลท (Plate) ชวงความยาวคลืนของรังสี U 4

บทที 3: วิธีการดําเนินงาน (Methodology) 3.1 การออกแบบและเขียนแบบเครื่องกรองนํ้า Diagram แสดงทิศทางการไหลของนํ้า (Water Flow Diagram) การเลือกใชวัสดุกระบอก UV (หลอดแกวควอตซ + กระบอกสแตนเลส food grade เพื่อสะทอนแสง UV) 3.2 อุปกรณและเครื่องมือที่ใช 1.ไสกรอง PP 2.ไสกรอง Block Carbon 3.ชุดหลอดไฟ UV-C พรอม Ballast 4.ปมนํ้าแรงดันตํ่า 5.สายยางและขอตอ 3.3 ขั้นตอนการสรางและประกอบ เดินระบบทอนํ้าเขาสูไสกรอง PP และ Carbon ตามลําดับ ตอทางนํ้าออกเขาสูหองฆาเชื้อ UV (UV Chamber) ติดตั้งระบบไฟฟาควบคุมการทํางานของหลอด UV รวมกับสวิตชเปด-ปด หรือเซนเซอรตรวจจับการไหล 3.4 การทดสอบและเก็บขอมูล ทดสอบระบบไหลของนํ้า: ตรวจสอบการรั่วซึมและวัดอัตราการไหล (L/min) ทดสอบทางชีวภาพ: เก็บตัวอยางนํ้าดิบและนํ้าที่ผานการกรองสงตรวจหาเชื้อแบคทีเรีย ทดสอบระยะเวลา: วัดอุณหภูมินํ้าเมื่อเปดหลอด UV ทิ้งไวเปนเวลานาน 5

บทที 4: ผลการทดลองและวิเคราะห์ผล จากการทดสอบประสิทธิภาพเครื่องกรองนํ้าฆาเชื้อดวยแสง UV โดยใชนํ้าดิบจากแหลงนํ้า ธรรมชาติ/ประปาหมูบาน สามารถสรุปผลการทดลองไดเปน 2 สวน ดังนี้ 4.1 ผลการทดสอบคุณลักษณะทางกายภาพ ไสกรอง PP: กรองดักจับตะกอน ดิน โคลน และสารแขวนลอยขนาดเล็ก ทําใหนํ้าใสขึ้นอยาง เห็นไดชัด ไสกรอง Carbon: ดูดซับสี กลิ่นโคลน และกลิ่นคลอรีน ทําใหนํ้าที่ผานการกรองมีความใส ปราศจากกลิ่น และมีคาความขุนตํ่ากวา 1 NTU ซึ่งผานเกณฑมาตรฐานนํ้าดื่ม 4.2 ผลการทดสอบการฆาเชื้อดวยแสง UV-C กรณีผานเฉพาะไสกรองกายภาพ (ไมเปด UV): นํ้าใสขึ้นแตยังคงตรวจพบการปนเปอนของ แบคทีเรีย กรณีเปด UV ที่อัตราการไหล 1.5–2.0 ลิตร/นาที: แสง UV-C ความยาวคลื่น 254 nm สามารถทําลายโครงสรางพันธุกรรมของเชื้อโรคไดสมบูรณ ตรวจไมพบเชื้อแบคทีเรีย (ND) ผานเกณฑมาตรฐานนํ้าดื่ม 6 กอนกรอง หลังกรอง

7 ใชกลองจุลทรรศนในการสองดูเชื้อแบคทีเรียในนํ้าที่กรองและไมกรอง ก่ อนกรอง หลังกรอง

บทที 5: สรุปผล ข้อเสนอแนะ (Conclusion & Recommendations) 5.1 สรุปผลการดําเนินงาน เครื่องกรองนํ้า UV ที่พัฒนาขึ้นสามารถทํางานไดตามวัตถุประสงค กรองนํ้าใหสะอาดและฆาเชื้อ โรคไดปลอดภัยตามเกณฑมาตรฐาน 5.2 ปญหาและอุปสรรค การเปดหลอด UV ทิ้งไวนานโดยไมมีนํ้าไหลผาน ทําใหนํ้าในกระบอก UV มีอุณหภูมิสูงขึ้น เขมาหรือตะกรันจับที่หลอดแกวควอตซเมื่อใชงานไปนานๆ ทําใหแสงสองผานไดนอยลง 5.3 ขอเสนอแนะและแนวทางการพัฒนาตอยอด ควรติดตั้ง Flow Switch ใหหลอด UV ทํางานเฉพาะตอนมีนํ้าไหลเพื่อประหยัดพลังงานและลด ความรอน ควรมีระบบแจงเตือนเมื่อหลอด UV เสื่อมสภาพหรือครบอายุการใชงาน (เชน 8,000 ชั่วโมง) เพิ่มไสกรอง Reverse Osmosis (RO) ในขั้นตอนแรกหากนําไปใชกับนํ้าที่มีคาสารละลายรวม (TDS) สูง 8

บรรณานุกรม 9 สถาบันมาตรวิทยาแหงชาติ. (2563). การใชหลอดยูวีทําลายเชื้อโรค. กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร วิจัยและ นวัตกรรม. สืบคน 15 มกราคม 2567, จาก https://www.nimt.or.th

ภาคผนวก 10 เทปใส ราคา 20บาท ทอ pvc ราคา 39บาท ขวดนํ้า600ml ราคา 6บาท หลอดไฟ uvc ราคา 250บาท วัสดุสังเคราะหคลายกับของธรรมชาติ ราคา 70บาท