[发明专利]用于增强水质和减缓波动的低成本微生物生境

说明书

本申请是于2008年1月17日提交的国家申请号为“2008800038213”、发明名称为“用于增强水质和减缓波动的低成本微生物生境”的原申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年2月1日提交的美国专利申请60/887,802号的优先权。

技术领域

本发明涉及可用于水中的低成本人造结构体。具体而言，本发明涉及表面区域集中、防倾覆并且使波减缓的漂浮岛和负浮力结构体。

背景技术

背景技术的漂浮平台用于大量的各种应用。人类游泳者利用漂浮船坞来休息和跳水。漂浮野生生物筏被用来给鸟类、哺乳动物、爬行动物和两栖动物提供筑巢和休息的生境。漂浮水处理平台被用于生长可摄取并转化诸如过量营养素和溶解的金属等水中污染物的植物和微生物。

所有上述结构体具有至少3个可被本发明所克服的主要缺陷。第一，背景技术的漂浮平台在负载被放置在其外周附近时本质上对于倾覆是不稳定的(例如，爬上漂浮船坞的人类游泳者会使他试图上船之处的平台边缘倾斜并浸没)。第二，现有技术的漂浮平台在有波浪时会过度地振动摇摆。现有设计通常必须“具有超大尺寸”以对抗这些运动，这增加了制造和使用的成本。第三，现有设计没有整合大量的廉价废弃聚合物来为会将引起污染的营养素转化为生物质和氮气的有益微生物的定殖提供高水平的表面区域。

背景技术在美国专利5,201,136号、5,224,292号、5,528,856号、5,588,396号、5,766,474号、5,980,738号、6,086,755号、6,089,191号和6,555,219号以及美国专利申请2003/0051398号、2003/0208954号、2005/0183331号中描述过；所述专利和专利申请的公开内容通过引用并入，就如同其在本文中已完全阐述。

发明内容

本发明的目的是提供用于漂浮岛和浸没结构体的具有防倾覆、波减缓的高容量微生物生境。背景技术的漂浮平台依靠具有大浮力质量来抵御由边缘负载引起的倾覆。在优选实施方式中，本发明利用所截留的水和/或精心放置的负浮力材料的重量以及水产生的阻力来对抗倾覆力。因而，本发明的优选实施方式通过显著少于背景技术设计的材料质量(因而材料成本更低)提供了增强的稳定性。

波动力在水体表面具有最大能量，能量水平随深度而降低。漂浮平台的背景技术设计通常利用深度浸没的漂浮物和/或大质量来提供对抗波动的稳定性。本发明的优选的实施方式利用所截留的水的重量和水产生的阻力来对抗波浪引发的运动。因而，与具有可比的抗波浪引发运动的稳定性的现有设计相比，本发明的优选实施方式可以制造得更小、成本更低。此外，通过具有比背景技术设计更低的干重，本发明的优选实施方式比背景技术设计更易于构建、储存、运输和使用。

所述岛还可以被用作平台来支持水充气机或水循环机。充气机可被加入本发明中以用于增加水体中溶解氧浓度，这有益于保持鱼类和水生昆虫的高生长率。还可以利用充气来增加岛体的浸没部分中的溶解氧浓度，这可以有益于保持定殖于岛体内部的微生物清除营养素的高速率。

水循环机可以被加入本发明中来常年改善水质。例如，在寒冷气候的冬季，可以将水由水体的底部循环到表面。相对温暖的底部水可用于保持水体的表面不结冰，从而促进氧和阳光天然地转移到水体中。氧和阳光是维持鱼类和水下植物所需要的。在温暖气候的夏季，希望的是水循环通过将自由漂浮藻类从表面层除去并将它们循环到更冷且阳光更少的更深区域从而减缓这些藻类的生长。

在优选实施方式中，本发明可以制成自由形式的形状，这比背景技术设计在外观上更为自然。这些自然的形式在重点考虑美学的地点(例如在野生生物公园)是有利的。

在优选实施方式中，为了向微生物生物膜提供较大的表面区域，可将岛基质设计为具有相对较高的内表面积与表观体积之比。例如，设想一个具有各边为1英尺的外部尺寸的非织造聚合物基质的立方体，具有1立方英尺的相应表观体积。假设该立方体中单独的聚合物线的总表面积为约294平方英尺。因而内表面积与表观体积之比为(294平方英尺/1立方英尺)，或294平方英尺表面积每立方英尺表观体积。出于本公开的目的，术语“生物调节商”(biomediation quotient)或“BMQ”定义为表面积与表观体积之比，其中所述表观体积具有1英尺×1英尺×1英寸的尺寸，或为1/12立方英尺。