專利名稱：樹脂栽培基、水凈化裝置和樹脂栽培基的使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種樹脂栽培基，在該樹脂栽培基上可種植水生植物等的秧苗并且該樹脂栽培基不僅可部分地浸泡在小溪、天然或人工河流、湖泊和沼澤地中，還可浸泡在水道中，并可從中汲水和與如污水處理廠等的水凈化罐或類似物的蓄水器相通。在本說明書中，小溪、河流、湖泊、沼澤地和水道在下文中一并被稱為水道。而且，本發(fā)明還涉及一種水凈化裝置，其由上述的樹脂栽培基構(gòu)成，植物可在該栽培基上栽培和生長，以促進(jìn)水道的天然凈化能力，成為一種水凈化方法。
水污染已成為水道的嚴(yán)重問題。為解決該問題，人們已提出了一系列的方案。
作為解決水污染的一種方法，顯而易見地，用泵從水道中將水暫時(shí)抽出，經(jīng)過與沙礫層接觸、沙過濾、凝結(jié)過濾和沉淀等，將其氧化提純并且最后再返回水道。然而，該方法需要一大規(guī)模水凈化廠、大量勞力和費(fèi)用以維持和管理工廠的運(yùn)轉(zhuǎn)。最近，人們正在對(duì)許多方法進(jìn)行研究，以便能通過相對(duì)簡便的方法，提高水道的天然凈化能力來凈化水質(zhì)。
為提高水道的所述天然凈化能力，現(xiàn)已提出讓水生植物植根于水道中以提高水道的天然凈化能力。一般說來，水生植物如蘆葦通常在80cm或小于80cm的淺水中長勢良好。然而，由于護(hù)堤工程，近來在河岸或湖邊的水道變得很深，上述水生植物的自然生長非常困難。為使水生植物植根，需在相對(duì)較大的范圍內(nèi)完成基礎(chǔ)工作，以便用混凝土建造一個(gè)基礎(chǔ)81，在基礎(chǔ)81上安置栽培槽82，如

圖15所示。這樣，將椰棕83填塞于栽培槽82中形成種床80。換句話說，環(huán)境得到了改善并能使水生植物生長，其將在凈化水道方面發(fā)揮作用。此時(shí)，基礎(chǔ)工作相當(dāng)昂貴，并需大量勞力。因此，最近已研究出了提高水道天然凈化能力的簡便方法。
參見圖16，在這樣一種方法中，種床80由墊子92或類似物構(gòu)成，其是由壓縮和成型的天然椰殼、椰芯碎片、椰碳或類似物制成。該墊子92外罩無紡布或網(wǎng)子91。水生植物70栽種于墊子90上以作為種床，這樣就形成了一個(gè)浮島。該浮島被置于水道中以便其上的植被加速水的凈化。參見圖17(B)，其是包括一細(xì)繩96作為芯線和纏繞在細(xì)繩96上的線套97的物體。許多這樣的物體被置于水道里，從而使生活在水中的微生物附著在線套97上并將水中的有機(jī)物分解，以凈化水道。
在第一種提到的方法中，植物在種床80中生長以使水凈化，用做種床80的由椰棕構(gòu)成或由椰棕加工而成的墊子92相當(dāng)昂貴。而且，因?yàn)槊恐曛参锏膬艋芰Ψ浅Ｐ?，因此需要大量的用做種床80的墊子92以栽培大量的植物來將水體凈化到某一等級(jí)。所以，用此法凈化水非常昂貴。
為了驗(yàn)證水凈化能力，植物70可通過吸收水中諸如含磷、氮化物的營養(yǎng)鹽來完成其根系71的生長。種床80的空隙應(yīng)不小于80％以為植物根系71的生長提供空間，特別是諸如蘆葦和蒲草之類的植物。然而，現(xiàn)在使用的由壓縮椰棕或椰殼構(gòu)成的種床80，通?？障恫淮笥?0％，不能使植物70的根系71充分生長。另一方面，由椰棕或椰殼構(gòu)成并具有不小于80％的空隙的種床80，不能承受諸如蘆葦?shù)壬L的植物的重量，并且不能有效地實(shí)現(xiàn)其功能。
針對(duì)上述原因，可見帶有生長于其上的植物的種床80是用來改善水邊的景象而非用來凈化水體的。凈化水體的效果僅作為副作用而微乎其微。
至于上述的第二種方法，其中無數(shù)環(huán)狀的圓柱形結(jié)構(gòu)95被置于水中，附著在線套97上的微生物分解水中的有機(jī)物以凈化水體。如果這種環(huán)狀的圓柱形結(jié)構(gòu)95被沿水道水流方向置于河床上，如圖17(A)所示，只有沿河床流動(dòng)的水才能與其接觸。因此，只有極為有限的水能與環(huán)狀的圓柱形結(jié)構(gòu)95接觸，這意味著不能得到有效的水凈化效果。
另一方面，如果每一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)95沿水深方向置于水道中，其需與河床連接并在另一端安裝浮漂98，如圖17(B)所示。然而，水道表面無數(shù)的人造浮漂98可能會(huì)相反地破壞景象。
進(jìn)一步說，作為微生物寄生體的纖維優(yōu)選是天然纖維，該纖維具有凹凸不平的表面因而比具有光滑表面的合成樹脂纖維舒適?？墒牵?dāng)長時(shí)間用于水中時(shí)，天然纖維會(huì)逐漸腐爛。
所以，本發(fā)明著重于克服上述相關(guān)技術(shù)存在的問題。特別地，本發(fā)明的目的是提供一個(gè)樹脂栽培基，該栽培基具有適宜水生植物如蘆葦和蒲草生長的適當(dāng)空隙并能耐長期的水中浸泡，該特性看似相互矛盾；進(jìn)一步，本發(fā)明提供了一種水凈化裝置，該裝置由上述樹脂栽培基構(gòu)成；本發(fā)明還提供了一種水凈化的方法，該方法通過提高種植于樹脂栽培基上的植物的天然凈化能力來改善水道周圍環(huán)境。
根據(jù)本發(fā)明，將栽培植物70的樹脂栽培基30部分浸泡在水道中并作為一個(gè)種床。該樹脂栽培基30為一個(gè)三維結(jié)構(gòu)、其由具有任意不規(guī)則的環(huán)狀或卷曲形狀的長和短的熱塑樹脂纖絲構(gòu)成。該長和短的熱塑樹脂纖絲相互接觸、纏繞和聚集在一起，形成了一個(gè)低密度部分A，該部分具有大量空隙而使植物70生長于其上；并且還形成了一個(gè)高密度部分B，該部分空隙很少。該低密度部分A的空隙占80％至99％，優(yōu)選為占85％至97％，或更優(yōu)選為占90％至95％。
在一個(gè)單位基體中每一樹脂栽培基30擁有低和高密度兩部分。該空隙由下列公式計(jì)算得出空隙(％)=(1-樹脂堆密度/樹脂比重)×100樹脂栽培基30在其上表面可開有凹槽32以用來栽培植物70。而且，有可能形成中空空間31，該空間開口于栽培基的一個(gè)外表面并且不帶有樹脂纖絲。當(dāng)樹脂栽培基30被置于水道中時(shí)，魚或其他植物生活在該中空空間31內(nèi)，或者魚可游過中空空間31。
當(dāng)許多其上栽培著植物70的樹脂栽培基30被連接并置于需凈化的水道中時(shí)，該栽培基可用來充當(dāng)水凈化裝置50。
根據(jù)本發(fā)明，所述水凈化方法包括的步驟有在樹脂栽培基30上栽種植物；將樹脂栽培基30安放在水道中；幫助植物在其上的生長；允許植物借助其根系從水中吸收諸如含磷、氮化物的營養(yǎng)鹽和其他水的污染物以達(dá)到凈化水道的目的。而且，該方法的特點(diǎn)是，當(dāng)植物70的根系71與樹脂栽培基30的樹脂纖絲纏繞在一起時(shí)，樹脂栽培基30可作為理想的微生物寄生體，這些微生物可有效地分解水污染物，如有機(jī)物。
樹脂栽培基30可具有多層結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，樹脂栽培基30A具有低密度部分A和樹脂栽培基30B具有高密度部分B，即兩層結(jié)構(gòu)。該樹脂栽培基30A和30B相互獨(dú)立，并樹脂栽培基30B被置于樹脂栽培基30A下。如圖11所示，在高密度部分B和水道的底部之間可形成水流空間H。
而且，該多層結(jié)構(gòu)是如下構(gòu)成的樹脂栽培基30在一個(gè)單位基體中具有低和高密度兩部分，其位于具有低密度部分A的樹脂栽培基30A下方。進(jìn)而，具有高密度部分B的樹脂栽培基30B可被置于一個(gè)單位基中的具有低和高密度兩部分的樹脂栽培基30下方。
優(yōu)選的是，將管子安放在水流空間H中，以便在其中產(chǎn)生氣泡和為水流空間H換氣(見圖11)。
所述多層結(jié)構(gòu)主要用來維持水凈化裝置的剛度和如下的作用。特別地，當(dāng)陸生植物被栽培在樹脂栽培基上時(shí)，植物的距其根部大約10cm的莖被置于水面上以防被損害。該多層結(jié)構(gòu)在對(duì)新鮮空氣循環(huán)通過樹脂栽培基和為植物根系供應(yīng)空氣方面是有效的。
數(shù)個(gè)與蓄水器相通的水道W可并排放置，以便使通過水凈化裝置的水可被輸送回包括水道W在內(nèi)的河流中。而且，水凈化裝置由數(shù)個(gè)樹脂栽培基構(gòu)成并且安放在單一或多個(gè)水道中，其可被塑料大棚(vinyl house)覆蓋，并被置于溫室中以促進(jìn)植物在冬季的生長(未畫出)。
而且，所述多層結(jié)構(gòu)可以是三層結(jié)構(gòu)。在該三層結(jié)構(gòu)中(同樣在兩層結(jié)構(gòu)中)，被安置在靠近上和下樹脂栽培基之間的邊界附近或水表面附近的樹脂栽培基的四個(gè)角被牢固地固定于框架F上，這樣來確保樹脂栽培基的浮力(見圖12)。該框架F由中空合成樹脂型材制成，其開口一端由帽封住，且優(yōu)選用高浮力材料如發(fā)泡苯乙烯填充。
當(dāng)采用多層結(jié)構(gòu)時(shí)，樹脂栽培基通過在其四角的高密度部分的孔以如螺栓和螺母的固定件相互連接固定。而且，優(yōu)選的是，可將這些固定件牢固地連接在由中空合成樹脂型材制造的框架上(未畫出)。
進(jìn)而，該合成樹脂型材可在河床上組裝成方形框架，以便具有多層結(jié)構(gòu)的樹脂栽培基與框架Y的配合(見圖13)。
未帶有樹脂纖絲的中空空間31的使用可讓柱子S穿過以使樹脂栽培基牢固地固定在水道W中(如圖14所示)。該柱子S被安裝在水道中。
另外，每個(gè)樹脂栽培基包括低和高密度部分，其被定位在一單位基體中的相同的方向上，以便多個(gè)樹脂栽培基可根據(jù)高和低密度交叉的方向一個(gè)摞一個(gè)地放置(未畫出)。
以下結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，以便本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)被理解。附圖中同一部件用相同的標(biāo)號(hào)表示，其中圖1為制造樹脂栽培基的裝置的示意圖；圖2為擠塑口模的主視圖；圖3為擠塑口模的仰視圖；圖4為擠塑口模的左視圖；圖5為噴嘴的主要部件的一個(gè)放大圖，顯示了擠塑口模的一個(gè)改進(jìn)實(shí)施例；
圖6為一個(gè)卷繞機(jī)的示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的樹脂栽培基的立體圖；圖8為水凈化裝置的一個(gè)安裝實(shí)施例；圖9為顯示一種安裝水凈化裝置的方法的立體示意圖；圖10為顯示另一種安裝水凈化裝置的方法的立體示意圖；圖11為顯示在另一個(gè)實(shí)施例中如何安裝樹脂栽培基的截面示意圖；圖12為顯示在又一個(gè)實(shí)施例中如何安裝樹脂栽培基的截面示意圖；圖13為顯示在再后一個(gè)實(shí)施例中如何安裝樹脂栽培基的截面示意圖；圖14為顯示在再后一個(gè)實(shí)施例中如何安裝樹脂栽培基的截面示意圖；圖15為相關(guān)技術(shù)中的樹脂栽培基一個(gè)實(shí)施例的立體圖；圖16為相關(guān)技術(shù)中的樹脂栽培基另一實(shí)施例的部分立體圖；圖17(A)為相關(guān)技術(shù)的另一個(gè)樹脂栽培基順流安裝在水道中的示意圖；和圖17(B)為圖17(A)中的樹脂栽培基沿深度安裝在水道中的示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。
本發(fā)明涉及一種樹脂栽培基，該栽培基適用于在水道中栽培和生長水生植物如蘆葦和蒲草。上述植物生長在樹脂栽培基上，該樹脂栽培基被安放在水道中以便植物從水中吸收如含磷、氮化物的營養(yǎng)鹽。而且，微生物可在樹脂栽培基上生活，該樹脂栽培基為植物根系纏繞和分解水中有機(jī)物提供了場所，因此使水體得到凈化。本發(fā)明的樹脂栽培基被用做植物的種床，為微生物和種植其上的植物根系一起提供寄生體，并被安放在水道中以凈化水體。
樹脂栽培基本發(fā)明的樹脂栽培基具有空隙，該空隙不會(huì)對(duì)植物特別是水生植物的生長起不良影響，其擁有很長時(shí)間的耐用性，并且有足夠的強(qiáng)度支持其上生長的植物重量。該樹脂栽培基包括以呈無規(guī)則的環(huán)狀或卷曲狀的無規(guī)則的長和/或短的熱塑性樹脂纖絲，該樹脂纖絲相互接觸、纏繞和聚集在一起，形成具有預(yù)定空隙的海綿狀的三維結(jié)構(gòu)，其由經(jīng)模制的樹脂制成。
該樹脂栽培基的制造過程如下。例如，將熔融熱塑性彈性體以預(yù)定的速度通過擠出機(jī)上的許多噴嘴擠出，通過一對(duì)卷繞機(jī)進(jìn)料(后面描述)并形成600旦至90000旦的實(shí)心或的中空纖絲，優(yōu)選為3000旦至30000旦，更優(yōu)選為6000旦至10000旦。處于熔融狀態(tài)的樹脂纖絲被制成直徑1mm到10mm的卷，優(yōu)選卷的直徑為1mm到5mm，其在水中接觸和纏繞，以正常速度進(jìn)料25cm到30cm長，并在低速下進(jìn)料5cm到10cm長。換句話說，該樹脂栽培基是三維結(jié)構(gòu)，其具有5cm到10cm長的高密度部分B,20cm到30cm厚的低密度部分A，和1000mm的寬度(參見圖1和圖7)。將相互接觸、纏繞和聚集的樹脂纖絲部分地熔融并相互黏結(jié)。
長和/或短樹脂纖絲的直徑為0.2mm到5.0mm，優(yōu)選的直徑為0.3mm到0.7mm。
長和/或短樹脂纖絲優(yōu)選由熱塑性彈性體制成，如聚丙烯、聚酯、尼龍或PVC彈性體。
低密度部分樹脂栽培基的堆密度為0.009g/cm3至0.280g/cm3，優(yōu)選為0.027g/cm3至0.210g/cm3，并且更優(yōu)選為0.045g/cm3至0.09g/cm3，同時(shí)高密度部分的堆密度為0.45g/cm3至1.25g/cm3，優(yōu)選為0.54g/cm3至1.17g/cm3，并且更優(yōu)選為0.63g/cm3至1.10g/cm3。
在低密度部分樹脂栽培基的空隙占80％至99％，優(yōu)選為85％至97％，更優(yōu)選為90％至95％，同時(shí)高密度部分的空隙占40％至90％，優(yōu)選為70％至90％，更優(yōu)選為75％至85％。
樹脂栽培基的制造方法參見圖1，采用擠出機(jī)10制造樹脂栽培基。從料斗11將聚丙烯彈性體加入擠出機(jī)10，使其在擠出機(jī)中熔融和捏合，通過擠塑口模12上的具有預(yù)定直徑的許多小孔將熔融的聚丙烯彈性體加壓擠出，由位于水槽15中卷繞機(jī)13的加料滾筒14進(jìn)料，將其隨意地卷曲或制成環(huán)，在水中硬化，并且通過收起滾筒16收起模制的海綿狀樹脂產(chǎn)品，即樹脂栽培基30。該樹脂栽培基30的厚度和堆密度由加料滾筒14決定。用于擠出構(gòu)成樹脂栽培基30的樹脂纖絲的擠塑口模12的一個(gè)實(shí)施例如圖2至圖5所示。
參見圖2，該擠塑口模12上有許多噴嘴21，通過該噴嘴，合成樹脂纖絲被擠出。該樹脂纖絲接著被硬化。
在該實(shí)施例中，芯部22在擠出口模12的擠出方向上凸起，并具有長方形的截面。該芯部22用來形成空間31，位于樹脂栽培基30上的該空間未填充有樹脂纖絲。
該空間31將被用做水中魚、蝦、蟹、水生昆蟲和有機(jī)物等的寄生體，或用做游魚的通道。
如圖2和3所示，該空間31具有一個(gè)長方形截面。可選擇地，其可以是環(huán)形或其他形狀的截面，只要能為水生有機(jī)物提供洞穴或?yàn)橛昔~提供通道即可。而且，若不需空間31的話，則就不需在擠塑口模12設(shè)置芯部22。
圖5所示為圖3的擠塑口模12的噴嘴21的一個(gè)改進(jìn)實(shí)施例。此時(shí)，在擠塑口模12的外圍部分并圍繞形成空間31的芯部22、非常擁擠地設(shè)置有噴嘴21a。因此，該樹脂栽培基30是海綿狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中樹脂纖絲稠密地纏繞在其外圍邊緣并圍繞空間31。該結(jié)構(gòu)在使樹脂栽培基30更耐用并且保護(hù)其自身以防變形和垮散方面很有效。
從擠塑口模12中擠出的樹脂纖絲優(yōu)選由一對(duì)卷繞機(jī)13進(jìn)料，每個(gè)卷繞機(jī)包括進(jìn)料滾筒14、從動(dòng)滾筒17和繞滾筒14和17延伸的無斷頭皮帶18。進(jìn)料滾筒14向相對(duì)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。特別地，從擠塑口模12中擠出的樹脂纖絲被拉出和夾在無斷頭皮帶18之間。在這個(gè)實(shí)施例中，卷繞機(jī)13的無斷頭皮帶18具有均勻間隔的突出物19。
該突出物19呈圓柱形或截頂錐形，并且其直徑為50mm至60mm，高度為70mm至100mm。
在這個(gè)實(shí)施例中，該熱且軟的樹脂纖絲通過接觸卷繞機(jī)13的無斷頭皮帶18表面上的突出物19而變形。因此，根據(jù)突出物19的形狀，該樹脂栽培基30在其表面形成凹槽32。該凹槽32被控制形成于樹脂栽培基30的低密度部分A上。
水生植物如蘆葦和蒲草以及其他植物被栽種于凹槽32中。該凹槽32的尺寸可依照被栽種植物70的種類、秧苗的尺寸等來確定。在圖6所示的實(shí)施例中，凹槽32分布在樹脂栽培基30的兩個(gè)相對(duì)表面上?？蛇x擇地，可將凹槽32制備在樹脂栽培基30的一個(gè)表面上。
如果進(jìn)料滾筒14定期地以低速轉(zhuǎn)動(dòng)一段預(yù)定的時(shí)間，則該樹脂栽培基30具有高密度部分B，該部分被規(guī)律地間隔，并且具有預(yù)定的長度和堆密度。
圖7所示為依照上述方法制造的樹脂栽培基30的一個(gè)實(shí)施例。該樹脂栽培基30長度為1000mm，寬度為1000mm并且厚度為200mm，其上例如有30個(gè)凹槽32。
該樹脂栽培基30包括四個(gè)相等間距的高密度部分B和低密度部分A，高密度部分B的空隙為75％至85％，低密度部分A的空隙為90％至95％，該部分夾在高密度部分B之間。
對(duì)于樹脂栽培基30來說，其低密度部分A具有適宜栽種和生長植物70的空隙。另一方面，高密度部分B不僅總體上加強(qiáng)了樹脂栽培基30以保護(hù)其不受生長的植物重量的影響而變形和損壞，而且使樹脂栽培基30有足夠的強(qiáng)度來支持站在上面的人以便栽種植物或當(dāng)其在地面上時(shí)做其他工作。
該低和高密度部分可被裁成需要的長度并且在需要時(shí)單獨(dú)使用。可選擇地，該低和高密度部分可分別制造。
水凈化裝置水凈化裝置50由單一樹脂栽培基30或多個(gè)樹脂栽培基30構(gòu)成，多個(gè)栽培基30是重疊或連接成預(yù)定的尺寸的。水生植物如蘆葦和蒲草或其他植物被栽種在樹脂栽培基30上的凹槽32中，該栽培基是放置在水道中的。該水凈化裝置50可凈化水道。
該水凈化裝置50可通過重疊或連接樹脂栽培基30而不用任何特殊措施來簡便地得到所需的尺寸。
當(dāng)該樹脂栽培基30被一個(gè)摞一個(gè)地?cái)[放時(shí)，除最上層外，在樹脂栽培基30上可無需設(shè)置凹槽32。
帶有栽種于樹脂栽培基30最上面的凹槽32中的植物70如蘆葦和蒲草的水凈化裝置50被安放在河流、湖泊或沼澤地中以凈化水體。若有必要，具有微生物寄居其上以分解有機(jī)物的樹脂栽培基30可被安放在水道中。
當(dāng)水凈化裝置50被安放在水道中時(shí)，植物吸收水中的養(yǎng)分，使其植根和生長于樹脂栽培基30中。特別地，因?yàn)闃渲耘嗷?0擁有80％或更多的空隙，比如在本實(shí)施例中為90％至95％，植物70生長沒有任何問題。另一方面，高密度部分B的有規(guī)律的間隔可防止樹脂栽培基30的變形和使栽培基30能承受植物70生長的重量。
植物70可通過其根系71吸收營養(yǎng)鹽如氮化物和磷并且充分地生長，進(jìn)而有效地凈化水體。
植物廣泛植根于其上的樹脂栽培基30可提供適合分解水中有機(jī)物的微生物繁殖的環(huán)境。該樹脂栽培基30本身包括由熱塑性樹脂制成并具有光滑表面的樹脂纖絲。然而，生長在樹脂栽培基30上的植物的根系是天然纖維，其表面凹凸不平，為微生物提供了易于附著和生長的環(huán)境。而且，即使在水中相當(dāng)長時(shí)間，活體植物的根系不會(huì)腐壞，這樣使得由樹脂制成的樹脂栽培基30和植物的根系形成了一個(gè)理想的微生物繁殖床。
當(dāng)水流過由樹脂栽培基30構(gòu)成的水凈化裝置50時(shí)，水中的有機(jī)物附著在植物70的根系71和樹脂纖絲上或被生長在植物根系71和樹脂纖絲中的微生物分解，以使水體得到有效地凈化。
該水凈化裝置50還具有產(chǎn)卵區(qū)、孵化區(qū)或水中魚、蝦、蟹、水生昆蟲和其他生物的寄生體的功能。因此，傾倒于水道中的食物垃圾和生活污水一起，被具有過濾功能的樹脂栽培基30和植物根系71富集。較大的物體被水凈化裝置50中的生物吃掉，同時(shí)，較小的物體如水生生物的糞便或未被當(dāng)餌料吃掉的食物垃圾被水中的微生物分解掉。換句話說，該水凈化裝置50創(chuàng)造了一個(gè)優(yōu)選的食物鏈或一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，其可促進(jìn)水道的天然凈化能力，以有效地凈化水體。
安裝實(shí)施例水凈化裝置50的安裝如下。這里假定水道大約1.5m寬，1m深和18m長。該水凈化裝置50包括多個(gè)樹脂栽培基30，并且1000mm長，1000mm寬和200mm厚，如圖7所示。根據(jù)水道的深度，或優(yōu)選該深度以使植物不被淹沒于水下或其根系不會(huì)暴露于水面上，來確定樹脂栽培基30重疊的數(shù)量。在本實(shí)施例中，三個(gè)樹脂栽培基30重疊形成厚度為600mm的塊狀物，18個(gè)塊狀物串聯(lián)在一起組成該18m長的水凈化裝置50(參見圖8)。
每個(gè)樹脂栽培基30的高密度部分B或樹脂栽培基30組成的塊狀物是用線、繩、金屬絲或其他連接件連接起來的，以保護(hù)樹脂栽培基30不會(huì)由于防水或植物70生長而重量增加造成在對(duì)接或連接處斷開。
在該塊狀物中每個(gè)上層樹脂栽培基30上帶有30個(gè)凹槽32，在此有15到30棵水生植物如蘆葦?shù)难砻缭苑N于其中。
具有蘆葦栽種其上的水凈化裝置50被安放在水道中，該水道左右距岸邊留有相同的250mm長的余地。該樹脂栽培基30被排列在水道中以使水中生物生存或游魚游過的空間31在水道中橫向展開。
該水凈化裝置50可用橫跨水道的橫桿52固定以防其浮出水面或隨流漂走，如圖9所示。另外樹脂栽培基30也可以靠其重量固定。
為了凈化相對(duì)寬闊開放的水系諸如河流、湖泊或沼澤地，水凈化裝置50可固定在植入河床、湖床或沼澤床中的柱子54上。此時(shí)，該水凈化裝置50周圍可留有些空間以便其能根據(jù)水深變化保持漂浮狀態(tài)，如圖10所示。而且，其使控制水凈化裝置50的高度成為可能，比如，通過減少重疊的樹脂栽培基30的數(shù)量，從而使得其不會(huì)與水道床、湖床或沼澤床接觸。
固定在柱子上的水凈化裝置50周圍留有一定空間使其根據(jù)水量的增減保持自身的漂浮狀態(tài)，這樣使保護(hù)植物不被水淹或其根系71不會(huì)暴露于水面成為可能，其可防植物出現(xiàn)如枯萎等問題。
在圖8所示的實(shí)施例中，水凈化裝置50包括連接成18m長的塊狀物，每個(gè)塊狀物包括三個(gè)重疊的樹脂栽培基30。水的流速為3.6mm/秒至18mm/秒。安裝水凈化裝置50后，水流速減小為1mm/秒至5mm/秒。
水流速的減小意味著水體停留在水凈化裝置50里被凈化的時(shí)間約1小時(shí)或更長，并且水中的營養(yǎng)鹽類如磷和氮化物被生長在樹脂栽培基30上的蘆葦?shù)母?1所吸收。結(jié)果是水體得到了凈化。
伸展于樹脂栽培基30中的植物根系71為不會(huì)腐爛的活體天然纖維，其對(duì)微生物有親和力，并能充分吸附微生物。而且，1mm/秒至5mm/秒的流速對(duì)保持微生物在樹脂栽培基30中的附著是優(yōu)選的，其與樹脂栽培基30的網(wǎng)眼一起促進(jìn)水體凈化所需的許多微生物的繁殖。因此，包含在上述低速流動(dòng)的水體中的水污染物如有機(jī)物，被在樹脂栽培基30中繁殖的微生物所分解，從而使水道得到凈化。
安裝在水道中的水凈化裝置50可通過各種微生物有效地減少或消除水中的BOD或COD。
該樹脂栽培基30的低和高密度部分A和B能分開制造，或分別被裁成適宜的長度。例如，參見圖11，水凈化裝置50可具有兩層結(jié)構(gòu)，其中，由高密度部分B構(gòu)成的樹脂栽培基30B被定位于由低密度部分A構(gòu)成的樹脂栽培基30A的下面。此時(shí)，植物根系的上部植根于樹脂栽培基30A中，同時(shí)，其下部植根于樹脂栽培基30B中。在高密度部分B和水道W床之間形成一個(gè)水流空間H。
雖未以圖標(biāo)出，可將多個(gè)在同一單位基體中具有低和高密度部分的樹脂栽培基30堆疊起來?？蛇x擇地，具有低密度部分A的樹脂栽培基30A被置于上面，并且在同一單位基體中具有低和高密度部分A和B的樹脂栽培基30可被置于樹脂栽培基30A的下面。而且，在同一單位基體中具有低和高密度部分A和B的樹脂栽培基30可被置于上面位置，具有高密度部分B的樹脂栽培基30B可被置于該樹脂栽培基30的下面。
將產(chǎn)生氣泡的管子P安裝在水流空間H中用來給河流、湖泊、沼澤地或水道W換氣，這些水體與諸如污水處理廠的凈化罐的蓄水器相通。
上述提到的多層結(jié)構(gòu)能有效保持剛度、改善浮性、促進(jìn)通過樹脂栽培基的空氣的均勻分散、為植物根系提供充足的空氣、保持植物根系上部約10cm于水面上方、并且保護(hù)植物根系不腐爛。這些特點(diǎn)對(duì)于采用樹脂栽培基栽種的陸生植物如洋麻等是非常有益的。
而且，將多個(gè)水道W并列是可能的，這些水道與蓄水器相通，并將經(jīng)水凈化裝置凈化的水送回包括水道W的河流。雖未畫出，可將包括樹脂栽培基的水凈化裝置安裝于單一水道或多個(gè)水道中?？稍谶@樣的水凈化裝置上覆蓋塑料大棚(vinyl house)，然后將其置于溫室中以促進(jìn)植物在冬季的生長。
再者，如圖12所示，當(dāng)采用三層結(jié)構(gòu)時(shí)，其中第二層樹脂栽培基，即靠近上下樹脂栽培基的邊界或靠近水面的樹脂栽培基，其四角由框架牢固地支撐，該框架由中空和輕型合成樹脂型材制成(在日本專利No.2872590中公開)，所以當(dāng)栽種的植物生長其上時(shí)，水凈化裝置仍能保持漂浮狀態(tài)。
該合成樹脂型材中空部分的開口端用帽封住，或該中空部分優(yōu)選填充有漂浮物發(fā)泡苯乙烯并封住開口端。這對(duì)保持水凈化裝置漂浮在水中是有效的。
當(dāng)多個(gè)樹脂栽培基被堆疊時(shí)，優(yōu)選通過高密度部分的四角采用諸如在四角穿洞，以如螺栓、螺母的固定件連接。更優(yōu)選的是，該固定件牢固地連接在由合成樹脂型材制造的框架上。
該合成樹脂型材漂浮物的空隙為70％，長1000mm，寬200mm，高100mm，重約13.5kg。
參見圖13，該水凈化裝置包括多層結(jié)構(gòu)的樹脂栽培基，其被配合在一個(gè)由中空合成樹脂型材制成的方形框架內(nèi)并被安放在水道床體上。
如圖14所示，支撐柱S由合成樹脂型材制成并被立于水道W的床體上。該支撐柱S可穿過樹脂栽培基的不帶有樹脂纖絲的空間31，并因此牢固地支撐樹脂栽培基上。
雖未畫出，可將同一單位基體中的所述樹脂栽培基重疊，在該樹脂栽培基中每個(gè)低和高密度部分在一個(gè)方向上定向，從而使得低和高密度部分的方向交叉地排列。
該樹脂栽培基的栽種植物的低密度部分的空隙是90％到95％，為海綿狀結(jié)構(gòu)，其中高密度部分有規(guī)律地間隔排列以增強(qiáng)低密度部分的強(qiáng)度。該樹指栽培基適用于栽種水生植物如蘆葦和蒲草。當(dāng)包括上述樹脂栽培基的水凈化裝置被簡單地安放在水道上以凈化水體時(shí)，栽種于樹脂栽培基上的植物生長且其根系在樹脂栽培基中延伸。于是，微生物在植物根系伸展的樹脂栽培基的空隙中繁殖，并分解水中的有機(jī)物，以達(dá)到凈化水體的作用。
特別地，雖然該樹脂栽培基是由長時(shí)間浸泡水中也不會(huì)腐蝕的樹脂制成的，但其可為微生物及植物根系生長提供寄生體，也就是說，該樹脂栽培基可滿足相互矛盾的需求。在此之前，這是不可能的。由這種樹脂栽培基組成的水凈化裝置可用于凈化水道。
采用該水凈化裝置和本發(fā)明的水凈化方法，栽種在樹脂栽培基上的植物可美化由于岸堤保護(hù)工程或其他類似工程而變得荒蕪的岸堤，也就是說，可重建水道美景。
該樹脂栽培基由熱塑性樹脂制成，該樹脂用后可回收。
因此，下述最廣泛的權(quán)利要求并非專指一臺(tái)以特殊方式配置的機(jī)器。而是，所述最廣泛的權(quán)利要求試圖保護(hù)本突破發(fā)明的核心或基本點(diǎn)。很清楚本發(fā)明是新穎、實(shí)用的。并且，當(dāng)其被使用時(shí)，作為一個(gè)整體用以前的技術(shù)觀點(diǎn)來看，對(duì)于具有本領(lǐng)域一般常識(shí)的人來說并非是顯而易見的。
進(jìn)一步地說，從本發(fā)明的革命性特征來看，顯然是一開創(chuàng)性發(fā)明。正因?yàn)榇?，從法律的角度，下述?quán)利要求被賦予非常廣泛的說明以便保護(hù)本發(fā)明的核心。
由此可知，上述提出的發(fā)明目的，以及所做的明顯區(qū)別于以前的描述業(yè)已有效獲得，并由于不脫離本發(fā)明的范圍而在上述結(jié)構(gòu)中所做的某些變化，只是對(duì)所有包含在上述描述或附圖中的事物進(jìn)行說明而并非有限定的意思。這也可被認(rèn)為是下述權(quán)利要求試圖覆蓋本發(fā)明中所描述的所有一般和特殊特征，以及使用不同語言對(duì)本發(fā)明范圍進(jìn)行的描述，也被認(rèn)為是落入其中的。
權(quán)利要求
1.一種樹脂栽培基，其用做植物種床并被部分地浸泡在河流、湖泊、沼澤地、池塘或水道中，且可從中汲水，其中，該樹脂栽培基為一個(gè)由長和/或短的熱塑性樹脂纖絲構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)；相鄰的長和短的樹脂纖絲被任意卷曲或成環(huán)，且接觸、纏繞和聚集，以形成一個(gè)低密度部分和一個(gè)高密度部分；該低密度部分空隙為80％至99％，其具有比高密度部分更高的空隙率；和植物被栽種于低密度部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的樹脂栽培基，其中所述樹脂栽培基上有用來栽種植物的凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的樹脂栽培基，其包含有未填充樹脂纖絲的空間，該空間開口于栽培基的外圍部分。
4.一種水凈化裝置，其包括權(quán)利要求1至3任意之一的樹脂栽培基，其中栽種水生植物和陸生植物的樹脂栽培基被安放在水道中以凈化水體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的水凈化裝置，其包括多個(gè)相互連接的樹脂栽培基。
6.一種水凈化的方法，其包括如下步驟在權(quán)利要求1至3任意之一的樹脂栽培基上栽種植物；將該樹脂栽培基安放于水道中以凈化水體；養(yǎng)殖植物并讓該植物吸收水中的污染物；利用該樹脂栽培基的樹脂纖絲和生長其間的植物根系形成微生物繁殖的秧苗床；使微生物分解水中的水污染物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意之一的樹脂栽培基，其在一個(gè)單位基上包含有低密度部分和高密度部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意之一的樹脂栽培基，其中所述低密度部分和高密度部分可分別制造；該低密度部分位于高密度部分上以便制造多層結(jié)構(gòu)；并且該多層結(jié)構(gòu)被安放在水道中，而且在高密度部分和水道床之間形成一水流空間。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中多個(gè)水道被并列排列，并且凈化后的水可返回該水道。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意之一的樹脂栽培基，其中有一個(gè)由中空樹脂型材制成的框架牢固地與靠近低密度部分和高密度部分之間的邊緣的高密度部分的四角相連，或與靠近水面的高密度部分的四角相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意之一的樹脂栽培基，其中所述合成樹脂型材在水道床上被組裝成方形框架，并且包括低和高密度部分的樹脂栽培基被配合在該框架上。
12.根據(jù)權(quán)利要求3的樹脂栽培基，其中所述未填充樹脂纖絲的空間用于穿過柱子，該柱子由合成樹脂型材制成并且垂直立于水道床中，用以固定樹脂栽培基。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意之一的樹脂栽培基，其中在同一單位基體中包含低和高密度部分的多個(gè)樹脂栽培基被堆疊在一起形成多層結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意之一的樹脂栽培基，其中在同一單位基體中包含低和高密度部分的樹脂栽培基被設(shè)置于包含高密度部分的樹脂栽培基上。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意之一的樹脂栽培基，其中在水道上的所述樹脂栽培基被塑料大棚覆蓋。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至12任意之一的樹脂栽培基，其中所述形成在中空合成樹脂型材中的中空空間的開口端被帽封住，或優(yōu)選用高浮性的發(fā)泡苯乙烯填充該中空空間。
17.根據(jù)權(quán)利要求10至12任意之一或16的樹脂栽培基，其中在每個(gè)高密度部分的四角制備有孔并且多個(gè)樹脂栽培基被配合入這些孔中的如螺栓和螺母的固定件連接，并該固定件與框架牢固相連。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意之一的樹脂栽培基，其中多個(gè)堆疊的具有在一個(gè)方向上定向的低和高密度部分的樹脂栽培基，被以交替的形式方向交叉地排列。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至3，和7至19任意之一的樹脂栽培基，其中產(chǎn)生氣泡的管子被安裝在水流空間中用以為該水流空間換氣。
全文摘要
一種被用做栽種植物的種床的樹脂栽培基,其被部分地浸泡于河流、湖泊、沼澤地、池塘或水道中。該樹脂栽培基具有一個(gè)由熱塑性樹脂的長和短的樹脂纖絲構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)。該長和短的樹脂纖絲被任意地卷曲或成環(huán),并相互接觸、纏繞和聚集,以形成低密度部分和高密度部分。栽種在該樹脂栽培基的低密度部分的植物吸收營養(yǎng)鹽類如磷和氮化物。寄居在該樹脂栽培基上的微生物分解水中的有機(jī)物以凈化水體。
文檔編號(hào)D04H5/00GK1304647SQ00130150
公開日2001年7月25日 申請(qǐng)日期2000年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月13日
發(fā)明者西堀貞夫, 菊池武恭, 白井真紀(jì), 中村雄一郎, 佐佐木惠美 申請(qǐng)人:艾因工程技術(shù)股份有限公司