ระบบกำจัดขยะมูลฝอยตามแนวพระราชดำริ
1. หลักการและเหตุผล
ปัญหาขยะเป็นปัญหาระดับชาติที่ทุกหน่วยงานจะต้องร่วมมือในการระดมความคิดแก้ไข ศูนย์ปฏิบัติการวิศวกรรมพลังงานและสิ่งแวดล้อม คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ เป็นหน่วยงานหนึ่งที่ดำเนินการบำบัดและใช้ประโยชน์จากขยะ โดยเริ่มจากการที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้ทอดพระเนตรงานนิทรรศการอุทยานวิจัยในงานวันเกษตรแห่งชาติ เมื่อวันที่ 28 มกราคม 2538 คณาจารย์จากศูนย์ปฏิบัติการวิศวกรรมพลังงานและสิ่งแวดล้อม ได้ทูลเกล้าถวายรายงานเกี่ยวกับการนำก๊าซจากขยะมาใช้ประโยชน์ ซึ่งพระองค์ทรงสนพระทัยเป็นอย่างยิ่ง และได้พระราชทานพระราชทรัพย์ให้จัดตั้ง "กองทุนบำบัดและใช้ประโยชน์ขากขยะในมูลนิธิชัยพัฒนาไว้จำนวน 1 ล้านบาท" เพื่อสนับสนุนให้ศูนย์ปฏิบัติการวิศวกรรมพลังงานและสิ่งแวดล้อมได้ศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการบำบัดและใช้ประโยชน์จากขยะต่อไป
พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ ได้พระราชทานพระราชดำริแนวทางกำจัดขยะแบบครบวงจร โดยให้แบ่งพื้นที่กำจัดขยะแบบถูกหลักสุขาภิบาลออกเป็น 2 ส่วน คือส่วนแรก ดำเนินการฝังกลบขยะแบบถูกหลักสุขาภิบาล และให้ใช้แก๊สจากขยะให้หมดก่อน ต่อจากนั้นก็นำขยะมาร่อนแยก ส่วนที่ย่อยสลายให้นำไปใช้ในการปรับปรุงดิน หรือวัสดุฝังกลบ ส่วนที่เหลือที่ยังสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ให้นำไปเผาเพื่อที่จะนำเอาพลังงานความร้อนไปใช้ประโยชน์ เมื่อเกิดเถ้าถ่านขึ้นก็นำไปผสมกับวัสดุที่เหมาะสมเพื่ออัดเป็นแท่ง ซึ่งอาจจะนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ได้ต่อไป เมื่อพื้นที่ส่วนแรกว่างลง ก็สามารถนำขยะมาผังกลบได้ใหม่
ส่วนที่ 2 ในขณะที่ดำเนินการร่อนแยกขยะในส่วนพื้นที่แรก พื้นที่ส่วนที่ 2 ที่ดำเนินการฝังกลบแล้ว ก็จะสามารถนำก๊าซจากขยะในส่วนที่สองมาใช้เผาไหม้ในส่วนแรก หรือใช้ประโยชน์อย่างอื่น แล้วจึงดำเนินการในลักษณะเดียวกันกับที่ได้ดำเนินการในพื้นที่ส่วนแรก ซึ่งถ้ากระทำได้อย่างต่อเนื่อง โดยจัดเวลาให้เหมาะสม ก็จะสามารถทำให้มีพื้นที่ฝังกลบหมุนเวียนตลอดไปแบบยั่งยืน
จากเหตุการณ์ดังกล่าว ได้แสดงให้เห็นว่า พระองค์ท่านทรงเป็นผู้มีพระปรีชาสามารถเป็นเลิศ มองเห็นการณ์ไกล นับเป็นพระมหากรุณาธิคุณอันล้นพ้น ซึ่งในการนี้ได้ก่อให้เกิดกำลังใจ และเกิดสติปัญญาแก่ผู้ปฏิบัติเป็นอย่างยิ่ง ดังนั้นตั้งแต่ปี 2548 จนถึงปัจจุบัน รวมเป็นระยะเวลาประมาณ 10 ปี ศูนย์ฯ ได้ดำเนินกิจกรรมต่าง ๆ ดังนี้ จากเหตุการณ์ดังกล่าว ได้แสดงให้เห็นว่า พระองค์ท่านทรงเป็นผู้มีพระปรีชาสามารถเป็นเลิศ มองเห็นการณ์ไกล นับเป็นพระมหากรุณาธิคุณอันล้นพ้น ซึ่งในการนี้ได้ก่อให้เกิดกำลังใจ และเกิดสติปัญญาแก่ผู้ปฏิบัติเป็นอย่างยิ่ง ดังนั้นตั้งแต่ปี 2548 จนถึงปัจจุบัน รวมเป็นระยะเวลาประมาณ 10 ปี ศูนย์ฯ ได้ดำเนินกิจกรรมต่าง ๆ ดังนี้
1.1 ดำเนินการจัดตั้งโรงผลิตกระแสไฟฟ้าขนาด 650 กิโลวัตต์ ซึ่งขณะนี้กำลังดำเนินการในระยะสุดท้าย โดยในปัจจุบันสามารถรวบรวมแก๊สได้อย่างต่อเนื่อง ในอัตรา 350 ม3/ชั่วโมง อยู่ระหว่างการติดตั้งเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า และทดสอบระบบ
1.2 ดำเนินการศึกษาวิธีการคัดแยกขยะ การแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงพลังงานและปุ๋ย ตลอดจนนำความร้อนที่ได้ไปใช้ประโยชน์ในลักษณะครบวงจร
1.3 ให้ความช่วยเหลือด้านวิชาการแก่เทศบาลต่าง ๆ ที่ต้องการนำขยะมาบำบัดและใช้ประโยชน์แบบต่าง ๆ โดยยึดหลักแนวทางตามแนวพระราชดำริเป็นหลัก
จากผลการดำเนินการต่าง ๆ ได้เกิดแนวทางกำจัดขยะที่มีความเป็นไปได้ เป็นระบบที่ยั่งยืน ค่าลงทุนเหมาะสมกับเทคโนโลยี ซึ่งจะได้นำเสนอในรายละเอียดต่อไป ภายใต้ชื่อว่า "ระบบกำจัดมูลฝอยตามแนวพระราชดำริ"
2. วัตถุประสงค์
เพื่อแนะนำเทคโนโลยีที่มีการนำมาใช้ในการกำจัดขยะในสภาวะปัจจุบัน ที่มีเทคนิคสูง ใช้กลไกซับซ้อน ค่าใช้จ่ายมาก กับแนวทางกำจัดขยะตามแนวพระราชดำริ ที่เทคนิคปานกลาง กลไกไม่ซับซ้อน ค่าใช้จ่ายพอประมาณ และสามารถดำเนินการได้ทันทีในลักษณะที่ยั่งยืน และครบวงจร
3. เทคโนโลยีกำจัดขยะที่นำมาใช้ในประเทศไทย
เทคโนโลยีที่นำมาใช้ในการกำจัดขยะแต่เดิม ประมาณ 20 ปีที่แล้ว ได้มีการนำเสนอไว้ว่าในหลักวิชาการแล้วมีอยู่ 3 วิธี คือ
3.1 วิธีหมักทำปุ๋ย (Composting)
3.2 วิธีเผา (Incinerator)
3.3 วิธีฝังกลบอย่างถูกหลักสุขาภิบาล (Sanitary Landfill)
แต่เนื่องจากขยะมูลฝอยในประเทศไทยเป็นขยะรวม (Mixed Wasted) จึงได้มีการนำเอาเทคโนโลยีกำจัดขยะแบบผสมผสาน (Integrated Solid Waste Management) เข้ามาใช้ในประเทศไทย ซึ่งภายหลังการออกแบบต่าง ๆ จะออกแบบเป็นศูนย์กำจัดขยะรวม โดยมีขั้นตอนและรายละเอียดดังนี้
1) การกำจัดขยะแบบครบวงจร จำเป็นต้องทราบองค์ประกอบของขยะและปริมาณขยะ เพื่อนำเอาเทคโนโลยีมาใช้และออกแบบเลือกเครื่องจักรให้ถูกต้อง
2) ในการคัดเลือกเทคโนโลยีส่วนใหญ่จะใช้เทคโนโลยีการผสมผสาน เพื่อให้การกำจัดมูลฝอยเป็นแบบครบวงจร ซึ่งจะประกอบด้วย
(2.1) ระบบกู้คืนวัสดุ (Material Recovery Facility) ซึ่งหมายถึง การคัดแยกขยะมูลฝอยที่ยังใช้ประโยชน์ได้เพื่อนำมาใช้ใหม่ (Recycling) รวมทั้งการแยกประเภทของขยะมูลฝอย และเตรียมสภาพขยะมูลฝอยแต่ละประเภทให้เหมาะสมสำหรับการบำบัดหรือแปรรูปหรือกำจัดในขั้นตอนต่อไป
(2.2) ระบบการแปรรูปขยะมูลฝอย (Waste Transformation Process) ซึ่งโดยทั่วไป หมายถึง การแปรรูปขยะมูลฝอยอินทรีย์ด้วยวิธีการหมักปุ๋ย ซึ่งอาจจะเป็นระบบหมักแบบใช้อากาศ (Aerobic Composting) หรือการหมักแบบไม่ใช้อากาศซึ่งอาจเรียกว่าการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Digestion) นอกจากนี้การแปรรูปขยะมูลฝอยยังอาจหมายถึงการเผาขยะมูลฝอย เพื่อผลิตพลังงานก็ได้ แต่ทั้งนี้จะไม่พิจารณานำเสนอระบบการแปรรูปโดยการเผา เนื่องจากมีค่าลงทุน ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการ และค่าอุปกรณ์ในการบำบัดอากาศเสียที่เกิดจากการเผาไหม้ที่สูงเกินไปสำหรับประเทศไทย
(2.3) ระบบการฝังกลบแบบถูกหลักสุขาภิบาล (Sanitary Landfill) แม้ว่าเป้าหมายของการกำจัดมูลฝอยแบบครบวงจรคือการลดปริมาณขยะมูลฝอยที่ต้องกำจัดด้วยวิธีการฝังกลบให้เหลือน้อยที่สุด แต่ระบบการฝังกลบแบบถูกหลักสุขาภิบาลก็ยังมีความจำเป็นสำหรับการใช้กำจัดฯ ในขั้นตอนสุดท้าย (Final Disposal) สำหรับกำจัดวัสดุที่ต้องคัดทิ้งจากระบบการกู้คืนหรือระบบการแปรรูปขยะมูลฝอยซึ่งความสัมพันธ์และการทำงานที่เชื่อมโยงกันของระบบกำจัดขยะมูลฝอยอันได้แก่ ระบบการกู้คืนวัสดุ ระบบการหมักแบบใช้อากาศ ระบบการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน และระบบฝังกลบแบบถูกหลักสุขาภิบาล ภายในศูนย์กำจัดฯ จะเป็นดังนี้
3) ในการออกแบบ เมื่อมีการคัดเลือกสถานที่แล้ว จะทำการออกแบบทางเลือกต่าง ๆ โดยพิจารณาความเหมาะสมเบื้องต้นจาก
- ปริมาณและลักษณะองค์ประกอบของขยะมูลฝอย
- ข้อมูลรายละเอียดของเทคโนโลยีที่ใช้ในการกำจัดขยะมูลฝอย
- ข้อมูลเกี่ยวกับค่าลงทุนและค่าดำเนินการ
- ความเหมาะสมสอดคล้องกับความต้องการของท้องถิ่น
4) ตัวอย่างในจังหวัดนครปฐม มีปริมาณขยะ องค์ประกอบขยะ การกำหนดขนาดที่ออกแบบ ตามตารางที่ 1-3 ดังนี้
5) จากข้อกำหนดได้พิจารณาทางเลือกการออกแบบได้ 4 แนวทางเลือกดังนี้
ทางเลือกที่ 1 ประกอบด้วย
- ระบบกู้คืนวัสดุ (เทคโนโลยีระดับปานกลาง)
- ระบบย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนแบบขั้นตอนเดียว (Single Stage Anaerobic Digestion)
- ระบบหมักปุ๋ยแบบใช้อากาศแบบ In-building Aerated Static Pile
- ระบบฝังกลบแบบถูกหลักสุขาภิบาล
ทางเลือกที่ 2 ประกอบด้วย
- ระบบกู้คืนวัสดุ (เทคโนโลยีระดับปานกลาง)
- ระบบย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนแบบหลายขั้นตอน (Multi Stage Anaerobic Digestion)
- ระบบหมักปุ๋ยแบบใช้อากาศแบบ In-building Aerated Static Pile
- ระบบฝังกลบแบบถูกหลักสุขาภิบาล
ทางเลือกที่ 3 ประกอบด้วย
- ระบบกู้คืนวัสดุ (เทคโนโลยีระดับปานกลาง)
- ระบบย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนแบบขั้นตอนเดียว (Single Stage Anaerobic Digestion)
- ระบบหมักปุ๋ยแบบ Fixed Batch Tunnel (Contained Composting System)
- ระบบฝังกลบแบบถูกหลักสุขาภิบาล
ทางเลือกที่ 4 ประกอบด้วย
- ระบบกู้คืนวัสดุ (เทคโนโลยีระดับกลาง)
- ระบบย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนแบบหลายขั้นตอน (Multi Stage Anaerobic Digestion)
- ระบบหมักปุ๋ยแบบ Fixed Batch Tunnel (Contained Composting System)
- ระบบฝังกลบแบบถูกหลักสุขาภิบาล
โดยแต่ละแนวทางมีค่าใช้จ่ายโดยประมาณ ดังนี้
ซึ่งเมื่อนำไปคำนวณในทางเศรษฐศาสตร์แล้ว จะปรากฏว่า แนวทางเลือกที่ 3 จะเป็นแนวทางเลือกที่เหมาะสมที่สุด
4. วิธีบำบัดและใช้ประโยชน์จากขยะในระดับชุมชนแบบผสมผสานโดยการประยุกต์ระบบกำจัดขยะตามแนวพระราชดำริ
จากหลักการและเหตุผลที่ได้นำเสนอไว้ในหัวข้อที่ 1 ในการดำเนินการกำจัดขยะได้ใช้ทฤษฎีหลักตามแนวพระราชดำริมาประยุกต์ใช้ โดยพิจารณาให้เหมาะสมกับสภาพความเป็นจริง สถานะภาพทางด้านการเงิน การคลัง ความเหมาะสมของเทคโนโลยี โดยมีสาระและความสำคัญใกล้เคียงกับเทคโนโลยีปัจจุบัน ได้แก่ ระบบการคัดแยก ระบบการแปรรูปสารอินทรีย์มาเป็นเชื้อเพลิงพลังงานและปุ๋ย ระบบฝังกลบอย่างถูกสุขลักษณะ โดยมีรายละเอียดการดำเนินการดังนี้
4.1 วิธีดำเนินการ
1. ดำเนินการจัดทำฐานข้อมูล ระบบการจราจร และกำหนดสถานที่ขนถ่ายที่เหมาะสม ครอบคลุมพื้นที่ดำเนินการ โดยใช้ข้อมูลสารสนเทศน์ทางภูมิศาสตร์ (GIS : Geographic Information System)
2. การคัดแยกจะดำเนินการคัดแยกจากแหล่งกำเนิด โดยตั้งจุดรับซื้อวัสดุรีไซเคิล เช่น กระดาษ พลาสติก แก้ว โลหะ ตามความเหมาะสมของพื้นที่ (คาดการที่เก็บได้ 10%)
3. การเก็บขยะประเภทสารอินทรีย์จะเน้นที่ตลาดสดแหล่งชุมชนเกษตร เพื่อนำมาแปรรูปเป็นเชื้อเพลิงพลังงานและสารปรับปรุงดินในรูปแบบต่าง ๆ (คาดการที่ 20%)
4. ขยะชุมชนที่ไม่สามารถดำเนินการได้ (70%) นำมาฝังกลบแบบถูกหลักสุขาภิบาล โดยแบ่งพื้นที่เป็น 3 ระยะ เพื่อดำเนินการตามแนวพระราชดำริ
4.2 ยกตัวอย่างขยะจำนวน 400 ตัน ถ้าดำเนินการในระยะ 10 ปี จะมีขยะประมาณ 1,440,000 ตัน ปริมาณขยะที่ต้องกำจัดจะมีประมาณ 980,000 ตัน ถ้าแบ่งเป็น 3 ระยะ จะมีบ่อฝังกลบบ่อละ 326,000 ตัน ซึ่งแต่ละบ่อจะมีผลผลิตที่แตกต่างกันดังนี้
4.2.1) บ่อที่ 1 เมื่อฝังกลบ 3 ปี แรก ต่อมาจะให้แก๊สจากขยะประมาณ 3,000 ม3/วัน จำนวน 6 ปี ซึ่งจะนำมาใช้ประโยชน์ในการผลิตพลังงานไฟฟ้า และภายหลังจาก 6 ปี จะมีปริมาณสารอินทรีย์เกิดขึ้น 65,200 ตัน นำไปใช้สำหรับปลูกไม้พลังงาน ส่วนของเสียประเภทพลาสติกและอื่น ๆ จะเหลือประมาณ 130,000 ตัน เพื่อนำไปเป็นวัตถุดิบในการแปรรูปเป็นพลังงานความร้อน หรือขึ้นรูปเป็นวัสดุก่อสร้าง
4.2.2) บ่อที่ 2 เมื่อบ่อแรกดำเนินการเสร็จ บ่อที่ 2 จะมีก๊าซเกิดเพิ่มเติม ดังนั้นปริมาณก๊าซที่จะใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า จะเพิ่มขึ้นและชดเชยก๊าซที่มีน้อยลงในบ่อที่ 1
4.2.3) บ่อที่ 3 จะเริ่มทำการฝังกลบเมื่อเริ่มระยะปีที่ 7 จนถึงปีที่ 10 ซึ่งจะให้ผลต่อเนื่องเกี่ยวกับปริมาณแก๊ส สารอินทรีย์ พลาสติก ใกล้เคียงกับบ่อที่ 1 และ 2
4.2.4) บ่อที่ 1 เมื่อภายหลังจากการดำเนินการ 6 ปี แล้ว พอปีที่ 7 สามารถที่จะเตรียมพื้นที่ให้เหมาะสมได้อีก 3 ปี เพื่อรองรับขยะได้อีก
ลักษณะการดำเนินการดังกล่าวจะเป็นการดำเนินการตามพระราชดำริที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้ทรงพระราชทานไว้ทุกประการ
5. สรุป
บทความตอนที่ 1 นี้ ได้นำเสนอแนวคิดแสดงถึงความแตกต่างระหว่างการนำเทคโนโลยีต่างประเทศมาใช้ ซึ่งผู้ออกแบบทั่วไปมักเรียกว่าระบบผสมผสานกับแนวทางตามแนวพระราชดำริ ซึ่งพบว่ามีความเป็นไปได้ เพราะปัจจุบันมีการฝังกลบอย่างถูกหลักสุขาภิบาลอยู่แล้ว เพียงแต่ปรับการทำงาน การจัดการพื้นที่ฝังกลบให้สอดคล้องเป็นวงรอบมีการใช้ประโยชน์จากก๊าซ และขยะที่ผ่านการย่อยสลายแล้วเป็นเชื้อเพลิงพลังงาน ซึ่งจะทำให้มีการใช้พื้นที่ฝังกลบได้อย่างต่อเนื่อง ไม่ต้องหาสถานที่ฝังกลบใหม่ ในบทความ ตอนที่ 2 ผู้เขียนจะยกตัวอย่างการออกแบบระบบกำจัดขยะที่ศูนย์ปฏิบัติการวิศวกรรมพลังงานและสิ่งแวดล้อมกำลังดำเนินการอยู่ในฐานะที่ปรึกษาทางวิชาการและประเมินความเป็นไปได้ทางเศรษฐศาสตร์ของโครงการ