一种“水向上流”污水处理设备的制造方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
涉及一种”水向上流”污水处理设备。
[0002]【背景技术】:
在自然界，根据水质要求不同，人们对于污水的定义会有所差异，但是针对人们的生活以及生产要求，污水的定义基本就是:污水里含有不利人身体健康的毒素成分。
[0003]污水包括:1)有机物含量过高污染水源。2)重金属含量较高的污染水源。3)某些化合物溶解物含量过高污染水源，比如氨氮、钙镁离子等。4)微生物含量过高的水源。
[0004]在植物界，植物能够通过本身的汲水器官根从土壤中汲取水分，这些水分除了化学成分H20之外，尽管含有一定量的杂质，但是即使植物处在高度污染的环境中但是植物通常有出污泥而不染的本领，植物对从土壤或水源汲取的水分，实质上进行了净化。
[0005]比如水葫芦生活在重金属高度污染的湖水之中，尽管水葫芦根部周围或根部表面富集重金属离子较多，但是水葫芦植株内部重金属含量并不高。说明植物对于不需要的金属元素吸收量并不高。
[0006]水生植物藕，也是这样，藕汁洁白，枝叶纯净，人们放心食用，实际藕荷体内的汁液没有多少杂质污染。因此藕荷素有“出污泥而不染”的美誉。
[0007]这说明植物具有水质净化的本领。而这种本领是植物通过根部汲取水分，在植株内循环，即通过植物体内“水向上流”的功能来实现的。这就出来了一个“水向上流”的概念。
在自然界，由于水的重力作用，水是向“下”流淌的，谤语“水向低处流”就是这种自然现象的真实写照。但是，在自然界还存在一种“水向高处流”的反常现象，比如:1)滴水莲在潮湿的环境中叶片会滴落水滴，这些水滴是由植物的根吸收土壤的水分并向“上”运输经茎部导管至叶片，其中又有部分叶片向下垂落，水分子在垂落的叶片下端聚集成水滴，水滴受重力影响最终向下滴落，这就形成了水分由土壤先向高处叶片“流”而后又向下滴落的现象。2)滴水观音的滴水现象同滴水莲无异。3)树木，自然界所有植物的叶片都存在蒸发现象，直径20_的植株最大蒸发量每秒钟可以超过0.05毫升，一天的蒸发量可达4.3千克，而蒸发的水分是由根部吸收，茎部疏导，叶片蒸发的，因此植物的蒸腾作用也是“水向上流”的一种现象。针对这种现象，人们会解释说:植物的导管和筛管实现由根部至叶片的运输是由“毛细作用”造成的，在植物体内存在众多的“毛细管”，这种毛细管有疏导水分和养分的作用。4)人或动物的毛细血管。人们认为在人体动脉或静脉血管内，血液运输的动力来自心脏的搏动，心脏的收缩与扩张给血液流淌提供了动力，但是在人或动物的组织内，毛细血管的血液流淌方向是左右上下各个方向的，人或动物体内微循环的动力来自毛细血管壁的结构，即通常所说通过血液的渗透作用到达身体各部分组织器官的，人们还是把这种现象称作毛细血管的“毛细作用”。5)泉水。一般认为泉水是地下水，是有地下的温水向地上山体岩石渗透后而又集中，经过山体的狭缝流淌而出的，与植物的滴水现象区别是:植物的毛细作用仅仅能实现“滴水”，山泉形成的水流通常是汩汩涌出，有的山泉流量甚至非常大，每分钟几个立方水流量常有记载。6)浸水石头。在盆栽艺术中，常见一种浸水的石头，石头上终年湿漉漉的，石头上放置上泥巴，栽培上植物，石头放入水中，只要石头下边有水，浸水石头就不缺水，总结“浸水石”这种现象，也可以归结为“水向上流”的一种现象。
[0008]水向上流的功能，成功实现了植物出污泥而不染的水质净化功能。根据仿生学原理，如果搞清楚了“水向上流”的本质，就能依据其原理实现仿生学的水质净化。为此，我们现在就来逐步探讨以下“水向上流”的本质。
[0009]根据人们对于植物体内“水向上流”现象的解释，这是由于“毛细作用”的特殊功能。如果说植物体内“水向上流”是由于“毛细作用”造成的，那么是否可以理解浸水石头内部也有某些管状组织结构呢？进而联想到:是否所有的符合毛细作用要求的任何材料都具备“水向上流”的功能呢？如果你认为仅仅通过“毛细作用”可以实现“水向上流”的功能进而去进行试验的话，其结果或许成功也或许失败，因为“毛细作用”仅仅是“水向上流”伴随的一种现象，并不能把这种伴随的“现象”当做本质来解释“水向上流”的原理，或者来揭示“水向上流”的规律。先前人们用“毛细作用”解释这种“水向上流”的现象，这种解释在理论上不能自圆其说，或者说是一种有缺陷的理论。因为我们并不能认为管道足够细就一定具备“毛细作用”。相反，如果假定管道足够粗，其结果就一定没有“水向上流”的现象存在吗？其实真实的答案令人吃惊:答案是“不是的”三个字。原来“水向上流”实质功能并不是由管道的粗细决定的，而是管道与水存在一个接触面，是有接触面的大小和接触面的形状共同决定的。管道与水的接触面积和管道的形状决定水流的大小，管道的走向决定水流的方向。
[0010]在常规认识上，我们存在一个认识误区:就是我们有时只看到了水流因重力作用存在“水向下流”的现象，并没有看到“水向上流”，为什么呢？因为沿着管壁向上走的水分子与向下走的水分子相比较，在较粗的管道内是微不足道的，同时因为水分的蒸发作用，在较粗的管道内向上的水分很快蒸发掉了，根本或者难以看到“水向上走”，因此在较粗的管道内“水向上流”的现象几乎是看不到的。但是在植物体内，导管非常细，接近毛发的细度，并且树皮隔开了导管与外部空气的联系，水分不能蒸发，在树皮内这种几乎封闭的系统里，水由根部渗透，通过茎部众多毛细管道，直达叶片，由叶片蒸发，从而最终形成“水向上流”的功能。具体一点讲，形成“水向上流”的原因是:植物体内众多的毛细管道(导管)与水分子有较大的接触面积，再加上植物体内下部水分大，上部水分少，由于水分子的“渗透”作用，实现“水向上流”的功能。而渗透作用可以用渗透压来解释。渗透压可以用力学来解释，这种现象用力学来解释就是:由于植物体内部水分子在毛细管内受重力和毛细管壁分子吸引力的双重作用，为达到分子水平的力学平衡，在分子力的作用下，水分便由植物体的“下部”流向植物的“上部”，实现“水向上流”的功能。
[0011]那么，我们是否模仿植物的这种结构制造一种设备实现“水向上流”的功能呢？或者模仿山泉把地下水在没有常规能源动力消耗的情况下把地下水抽到地表面呢？有句话是:一切皆有可能。但是科学需要严禁。我们必须搞清楚“水向上流”的本质原因才能通过某些手段实现“水向上流”的功能。
[0012]前面说过，“水向上流”的本质原因不仅仅是因为管道粗和细，还有个原因就是水分与管道的接触面积，准确说是单位质量的水分与管道的接触面积的比值大小。那么是不是任何物质只要与水的接触面积大就可能实现“水向上流”的功能呢？当然不是。在自然界，有些物质是亲水的，有些则是疏水或者是憎水的，对于憎水和疏水物质的存在，人们很容易想到利用某些特定的物质比如亲水的材料做成毛细管道来实现所谓的“毛细作用”，而疏水和憎水的物质则不能实现“毛细作用”，因此可以用类似亲水物质，比如用聚乙烯醇来制造纤维或毛细管道来实现“水向上流”的“功能”。
[0013]利用亲水物质作为毛细管道的材料实现“水向上流”的功能虽然新颖无比，但是可以认为“容易想到”，所以，在我国的法律界，如果通过人工方法制造“水向上流”的器件可以认为是种发明，也可以认为容易想到而否定这种小发明的“创造性”，是不是真的具有“创造性”就要看审查员对这种发明创造所产生意义的理解，或者具有“创造性”或者不具备创造性，怎么判断就要看审查员对这种设备的社会作用或者说这种设备产生社会效果以及产生的意义进行“倾向性”的判定。
[0014]那么，实现“水向上流”的功能对人类究竟有哪些好处，或者说“水向上流”究竟有什么现实意义呢？
首先来看这种现象1):在夏天比较炎热的季节，我们走进森林，瞬间有种凉爽的感觉，为什么呢？很多人会说森林有调节气候的作用，降低了大气温度。那么继续追问一句，森林为什么具有调节气候的作用？森林调节气候的机理是什么呢？
再来看另一种现象2):在春夏秋季节，我们用手摸一下植物的茎，比如秸杆、常青藤、丝瓜藤、吊瓜秧，会有一种冰凉或者嗖嗖嗖凉的刺手的感觉，敏感的老年人甚至经受不住这种凉爽的刺激。这种现象说明什么呢？
以上两种自然现象说明植物的根茎叶都是吸收热量的。正是因为根茎叶吸收热量，大批量的植物(或森林)才具有调节气候的作用。
[0015]那么植物的根茎叶为什么会吸收热量呢？要理解这个问题，问题好像复杂了很多，为此，我们先来谈一下热力学第一定律，即能量守恒定律。
[0016]能量守恒定律的基本意义是:能量既不能凭空产生也不能凭空消失，只能从一种状态转移动到另一种状态，从一种物体转移到另一种物体。既然能量不能消失只能转移，那么也可以说，能量在自然界是无限循环的。“水向高处流”实现了水的势能增加(水在高处积累或者蒸发都可以造成水的势能增加)也必然是能量循环的结果，那么“水向高处流”增加的势能是从哪里来的呢？或者说“能量”究竟是哪里循环而来的呢？上边已经分析过了，植物从环境吸收热量调节了气候，植物从环境吸收热量在调节气候的同时又实现了水的势能增加，势能增加可以增加能量储存，并且这种能量储存是有益的能量储存，这种导致水分势能增加的能量循环看上去是一种