แนวคิดและทฤษฎี
หลักการบำบัดน้ำเสียโดยการทำให้เจือจาง (Dilution) ตามแนวทฤษฎีการพัฒนาอันเนื่องมาจากพระราชดำริ "น้ำดีไล่น้ำเสีย" โดยใช้หลักการตามธรรมชาติแห่งแรงโน้มถ่วงของโลก (Gravity Flow)
การใช้น้ำคุณภาพดีมาช่วยบรรเทาน้ำเน่าเสียหรือที่เรียกกันว่า "น้ำดีไล่น้ำเสีย" นั้น ได้แก่ การใช้น้ำที่มีคุณภาพดีช่วยผลักดันน้ำเน่าเสียออกไปและช่วยให้น้ำเน่าเสียมีสภาพเจือจางลง ทั้งนี้โดยรับน้ำจากแม่น้ำเจ้าพระยา หรือจากแหล่งน้ำภายนอกส่งไปตามคลองต่างๆ เช่น คลองบางเขน คลองบางซื่อ คลองแสนแสบ คลองเทเวศร์ หรือคลองบางลำภู ฯลฯ เป็นต้น ซึ่งกระแสน้ำจะไหลแผ่กระจายขยายไปตามคลองซอยที่เชื่อมกับแม่น้ำเจ้าพระยาอีกด้านหนึ่ง ดังนั้นเมื่อการกำหนดดวงรอบเกี่ยวกับการไหลของน้ำไปตามคลองต่างๆ นับแต่ปากคลองที่น้ำไหลเข้ามาจนถึงปลายคลองที่น้ำไหลออกได้อย่างเหมาะสม โดยที่น้ำสามารถไหลเวียนไปตามลำคลองได้ตลอดแล้ว ย่อมสามารถเจือจางน้ำเน่าเสียและชักพาสิ่งโสโครก ซึ่งจะเป็นวิธีการช่วยบรรเทาน้ำเน่าเสียในคลองต่างๆ ตอนช่วงฤดูแล้งได้อย่างดี
เมื่อวันที่ 4 เมษายน พ.ศ. 2528 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวเสด็จพระราชดำเนินพร้อมด้วยสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารีไปทอดพระเนตรสภาพน้ำเน่าเสียตามคลองต่างๆ ในเขตกรุงเทพมหานครที่บริเวณประตูระบายน้ำปากคลองเทเวศร์ คลองแสนแสบ และคลองลาดพร้าว ซึ่งในครั้งนั้นได้พระราชทานพระราชดำริว่า
....การจัดระบบควบคุมระดับน้ำในคลองสายต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการจัดระบบระบายน้ำในกรุงเทพมหานครนั้น สมควรวางระบบให้ถูกต้องตามสภาพการณ์และลักษณะภูมิประเทศ ซึ่งควรแข่งออกเป็น 2 แผนด้วยกัน คือแผนสำหรับใช้กับในฤดูฝนหรือในฤดูน้ำมากนี้ ก็เพื่อประโยชน์ในการป้องกันน้ำท่วมและเพื่อบรรเทาอุทกภัยเป็นสำคัญแต่แผนกระบายน้ำในฤดูแล้งนั้นก็ต้องจัดอีกแบบหนึ่งต่างกันไป เพื่อการกำจัดหรือไล่น้ำเน่าเสียออกจากคลองดังกล่าวเป็นหลัก ซึ่งทั้งสองระบบนี้ควรจะพิจารณาถึงวิธีการระบายน้ำ โดยอาศัยแรงโน้มถ่วงของโลกให้มากที่สุด ทั้งนี้เพื่อประหยัดค่าใช้จ่ายในการควบคุมระดับน้ำตามลำคลองเหล่านี้....
จากแนวพระราชดำริดังกล่าวจึงบังเกิดกรรมวิธีในการบำบัดน้ำเสีย 2 ประการตามแนวพระราชดำริ "น้ำดีไล่น้ำเสีย" คือ
วิธีที่หนึ่ง
ให้เปิดประตูอาคารควบคุมน้ำรับน้ำจากแม่น้ำเจ้าพระยาในช่วงจังหวะน้ำขึ้น และระบายออกสู่แม่น้ำเจ้าพระยาตอนระยะน้ำลง ซึ่งมีผลทำให้น้ำตามลำคลองมีโอกาสไหลถ่ายเทกันไปมามากขึ้นกว่าเดิม เกิดมีการหมุนเวียนของน้ำที่มีสภาพเน่าเสีย กลิ่นเหม็น กลายเป็นน้ำที่มีคุณภาพดีขึ้น
วิธีที่สอง
เมื่อวันที่ 5 มีนาคม พ.ศ. 2531 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวพระราชดำเนินพร้อมด้วยสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารีไปทอดพระเนครที่บริเวณปากคลองเปรมประชากร ตำบลบางกระสั้น อำเภอบางประอิน จังหวัดพระนครศรีอยุธยา แล้วเสด็จพระราชดำเนินโดยรถยนต์พระที่นั่งเลียบคลองเปรมประชากร ตลอดช่วงคลองตอนบนถึงคลองรังสิต กระทั่งถึงปากคลองวัดหลักสี่เขตบางเขน กรุงเทพมหานคร ซึ่งได้พระราชทานพระราชดำริเกี่ยวกับการบำบัดน้ำเสีย ว่า
....คลองเปรมประชากรช่วงตอนล่างเป็นคลองสายหนึ่งที่สามารถรับน้ำจากแม่น้ำเจ้าพระยาไปช่วยบรรเทาน้ำเสีย โดยส่งกระจายไปตามคลองต่างๆ ของกรุงเทพมหานคร จึงควรขุดลอกคลองนี้พร้อมกำจัดวัชพืชเพื่อให้เป็นคลองสายหลักในการผันน้ำคุณภาพดีไปช่วยบรรเทาให้น้ำเสียให้เจือจางลง...
....ให้หาวิธีรับน้ำเข้าคลองเปรมประชากรตอนบนเป็นปริมาณมากภายในเวลาอันรวดเร็วเพื่ออัดเพิ่มระดับน้ำให้สูงขึ้นจะได้สามารถกระจายน้ำเข้าทุ่งบางไทร-บางปะอิน สำหรับใช้เพาะปลูกอย่างเพียงพอ อย่างไรก็ตามจะต้องดำเนินการขุดลอกหนองน้ำธรรมชาติไปพร้อมกัน จะได้สามารถเก็บสำรองน้ำไว้ใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่ สำหรับเส้นทางน้ำที่เชื่อมกับแม่น้ำเจ้าพระยาเส้นอื่นๆ เช่น คลองเชียงรากน้อยนั้น ต้องรีบรับน้ำเข้ามาเมื่อน้ำขึ้นและปิดประตูบังคับน้ำไม่ให้ไหลย้อนกลับเมื่อน้ำลง ทั้งนี้เพื่อเก็บกักน้ำคลองเปรมประชากรตอนบนในลักษณะ "อ่างเก็บน้ำ" เพื่อใช้ผลักดันน้ำเน่าเสียในคลองเปรมประชากรตอนล่างต่อไป....
แนวพระราชดำริสองประการนี้ แสดงถึงพระปรีชาสามารถในพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวว่าทรงเชื่ยวชาญในด้านการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง ในเรื่องนี้ในวโรกาสที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้เอกอัครราชทูตและกงสุลใหญ่ไทยที่ประจำการในต่างประเทศ 77 นาย เข้าเฝ้าทูลละอองธุลีพระบาท ในวันที่ 17 สิงหาคม พ.ศ. 2538 ณ พระตำหนักจิตรลดารโหฐานนั้น ได้พระราชทานพระราชดำรัสว่า
....Notorious Problem Ecology ของกรุงเทพฯ ที่เราก็ต้องการแก้ไขมาตั้งเท่าไร 8-9 ปี แล้ว แต่ก็ไม่ได้ทำ เพิ่งมาทำเอาเมื่อปีที่แล้ว คือว่า เรามีกำลังที่ได้มาโดยเปล่า ฟรี ไม่ต้องใช้ไบโอโลจิคอลซีสเต็ม (Biological System) ก็มีพลังของแสงอาทิตย์ พลังของพระอาทิตย์กับพระจันทร์ร่วมกัน คือน้ำขึ้นลงเวลานี้ขึ้นในแม่น้ำเจ้าพระยา น้ำเจ้าพระยาจะขึ้นจนเลยนนทบุรีเลยปทุมธานีไปเกือบถึงอยุธยา เวลาน้ำขึ้นก็ขึ้นไปถึงโน่น เวลาน้ำลงก็ลงไปในทะเล.... แถวเทเวศร์ เวลาน้ำขึ้นประมาณ 1 เมตร เวลาน้ำลงประมาณ 1 เมตร รวมแล้ว 2 เมตร ความแตกต่างหมายความว่าถ้าเราทำอะไรด้วยกำลังของน้ำที่ขึ้นและลงนี่ก็จะได้กำไรมากขึ้น เมื่อ 8 ปีแล้ว 9 ปี ไปที่ปากคลองเทเวศร์ คลองเทเวศร์นี้ก็ผ่านกรุงเกษม แล้วไปออกที่โรงแรมรอยัลออคิดฯ ตรงนั้นทำประตูน้ำแต่ก็ปิดเอาไว้ น้ำในคลองเทเวศร์ก็โสโครก เด็กจะลงในน้ำเป็นอหิวาต์ทั้งนั้น แล้วก็ไปบอกว่าขอใช้ไฟฟ้าสักนิดได้มั๊ย ใช้ไฟฟ้าเปิดประตูตอนนั้นน้ำขึ้น....เวลานั้นเดือนเมษายน ฝนก็ไม่ตก ก็เปิด เวลานั้น เป็นวันที่ 30 เมษายน 2529 เปิดประตูน้ำก็ฟู่เข้าไป เพราะว่าน้ำในแม่น้ำเจ้าพระยา ซึ่งก็นับว่าใช้ได้เข้าไปในคลองเทเวศร์ซึ่งดำเมี่ยม เวลาน้ำในแม่น้ำเจ้าพระยาลดลงไปด้วยน้ำลง ถึงจังหวะน้ำลงก็ปิด น้ำนี่ก็ไหลไปที่อื่นไม่ได้ไหลไปปากคลองตลอาดไหลไปมันก็ไล่น้ำโสโครกไปอย่างนี้ทุกวัน แต่เวลาน้ำขึ้นน้ำลง เขาก็บอกว่ามีโทรศัพท์ที่จุดปากคลองเขาก็มีให้โทรศัพท์ไปที่อุทกศาสตร์ ว่าเวลานั้นเวลาไหนน้ำขึ้นน้ำลง เวลาน้ำขึ้นเต็มที่เปิด เวลาน้ำลงปิด ทางโน้นตรงกันข้ามเวลาน้ำขึ้นปิด ภายในไม่กี่วันผ่านผดุงกรุงเกษมกับคลองเทเวศร์ เด็กฉลองสงกรานต์ว่ายน้ำสบายเลย สนุกสนานและไม่เป็นโรคเพราะว่าน้ำสะอาด เสียเงินนิดเดียวค่าไฟฟ้าสำหรับเปิดประตูน้ำไม่ต้องสูบ.....
พระราชดำริบำบัดน้ำเสียโดยหลักการนี้เป็นวิธีที่ง่ายประหยัดพลังงาน และสามารถปฏิบัติได้ตลอดเวลา ซึ่งแสดงถึงพระปรีชาสามารถอันสูงยิ่งในพระวิริยะอุตสาหะที่ทรงทุ่มเท เพื่อความสุขของปวงชนทั้งหลาย