[發(fā)明專利]用于增強(qiáng)水質(zhì)和減緩波動的低成本微生物生境

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110002123.5
• 申請日: 2008-01-17
• 公開（公告）號: CN102172180A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 布魯斯·G·卡尼亞;弗蘭克·M·斯圖爾特
• 申請（專利權(quán)）人: 方太海德有限公司
• 主分類號: A01G9/02
• 分類號: A01G9/02;A01K61/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 丁香蘭;龐東成

本申請是于2008年1月17日提交的國家申請?zhí)枮椤?008800038213”、發(fā)明名稱為“用于增強(qiáng)水質(zhì)和減緩波動的低成本微生物生境”的原申請的分案申請。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2007年2月1日提交的美國專利申請60/887,802號的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可用于水中的低成本人造結(jié)構(gòu)體。具體而言，本發(fā)明涉及表面區(qū)域集中、防傾覆并且使波減緩的漂浮島和負(fù)浮力結(jié)構(gòu)體。

背景技術(shù)

背景技術(shù)的漂浮平臺用于大量的各種應(yīng)用。人類游泳者利用漂浮船塢來休息和跳水。漂浮野生生物筏被用來給鳥類、哺乳動物、爬行動物和兩棲動物提供筑巢和休息的生境。漂浮水處理平臺被用于生長可攝取并轉(zhuǎn)化諸如過量營養(yǎng)素和溶解的金屬等水中污染物的植物和微生物。

所有上述結(jié)構(gòu)體具有至少3個可被本發(fā)明所克服的主要缺陷。第一，背景技術(shù)的漂浮平臺在負(fù)載被放置在其外周附近時本質(zhì)上對于傾覆是不穩(wěn)定的(例如，爬上漂浮船塢的人類游泳者會使他試圖上船之處的平臺邊緣傾斜并浸沒)。第二，現(xiàn)有技術(shù)的漂浮平臺在有波浪時會過度地振動搖擺。現(xiàn)有設(shè)計通常必須“具有超大尺寸”以對抗這些運(yùn)動，這增加了制造和使用的成本。第三，現(xiàn)有設(shè)計沒有整合大量的廉價廢棄聚合物來為會將引起污染的營養(yǎng)素轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)和氮?dú)獾挠幸嫖⑸锏亩ㄖ程峁└咚降谋砻鎱^(qū)域。

背景技術(shù)在美國專利5,201,136號、5,224,292號、5,528,856號、5,588,396號、5,766,474號、5,980,738號、6,086,755號、6,089,191號和6,555,219號以及美國專利申請2003/0051398號、2003/0208954號、2005/0183331號中描述過；所述專利和專利申請的公開內(nèi)容通過引用并入，就如同其在本文中已完全闡述。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供用于漂浮島和浸沒結(jié)構(gòu)體的具有防傾覆、波減緩的高容量微生物生境。背景技術(shù)的漂浮平臺依靠具有大浮力質(zhì)量來抵御由邊緣負(fù)載引起的傾覆。在優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明利用所截留的水和/或精心放置的負(fù)浮力材料的重量以及水產(chǎn)生的阻力來對抗傾覆力。因而，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式通過顯著少于背景技術(shù)設(shè)計的材料質(zhì)量(因而材料成本更低)提供了增強(qiáng)的穩(wěn)定性。

波動力在水體表面具有最大能量，能量水平隨深度而降低。漂浮平臺的背景技術(shù)設(shè)計通常利用深度浸沒的漂浮物和/或大質(zhì)量來提供對抗波動的穩(wěn)定性。本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式利用所截留的水的重量和水產(chǎn)生的阻力來對抗波浪引發(fā)的運(yùn)動。因而，與具有可比的抗波浪引發(fā)運(yùn)動的穩(wěn)定性的現(xiàn)有設(shè)計相比，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式可以制造得更小、成本更低。此外，通過具有比背景技術(shù)設(shè)計更低的干重，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式比背景技術(shù)設(shè)計更易于構(gòu)建、儲存、運(yùn)輸和使用。

所述島還可以被用作平臺來支持水充氣機(jī)或水循環(huán)機(jī)。充氣機(jī)可被加入本發(fā)明中以用于增加水體中溶解氧濃度，這有益于保持魚類和水生昆蟲的高生長率。還可以利用充氣來增加島體的浸沒部分中的溶解氧濃度，這可以有益于保持定殖于島體內(nèi)部的微生物清除營養(yǎng)素的高速率。

水循環(huán)機(jī)可以被加入本發(fā)明中來常年改善水質(zhì)。例如，在寒冷氣候的冬季，可以將水由水體的底部循環(huán)到表面。相對溫暖的底部水可用于保持水體的表面不結(jié)冰，從而促進(jìn)氧和陽光天然地轉(zhuǎn)移到水體中。氧和陽光是維持魚類和水下植物所需要的。在溫暖氣候的夏季，希望的是水循環(huán)通過將自由漂浮藻類從表面層除去并將它們循環(huán)到更冷且陽光更少的更深區(qū)域從而減緩這些藻類的生長。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明可以制成自由形式的形狀，這比背景技術(shù)設(shè)計在外觀上更為自然。這些自然的形式在重點(diǎn)考慮美學(xué)的地點(diǎn)(例如在野生生物公園)是有利的。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，為了向微生物生物膜提供較大的表面區(qū)域，可將島基質(zhì)設(shè)計為具有相對較高的內(nèi)表面積與表觀體積之比。例如，設(shè)想一個具有各邊為1英尺的外部尺寸的非織造聚合物基質(zhì)的立方體，具有1立方英尺的相應(yīng)表觀體積。假設(shè)該立方體中單獨(dú)的聚合物線的總表面積為約294平方英尺。因而內(nèi)表面積與表觀體積之比為(294平方英尺/1立方英尺)，或294平方英尺表面積每立方英尺表觀體積。出于本公開的目的，術(shù)語“生物調(diào)節(jié)商”(biomediation?quotient)或“BMQ”定義為表面積與表觀體積之比，其中所述表觀體積具有1英尺×1英尺×1英寸的尺寸，或為1/12立方英尺。