TWI724662B - 庫泥仿生珊瑚及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種仿生珊瑚，其包括水庫淤泥以及碳酸鈣基質，所混合焙燒而成，其中水庫淤泥以及碳酸鈣基質的比例介於9:1與6:4間，且碳酸鈣基質係由牡蠣殼磨碎燒製而成。本發明還提供一種仿生珊瑚的製造方法，包括步驟：提供水庫淤泥以及牡蠣殼；磨碎及焙燒牡蠣殼以形成碳酸鈣基質；混合水庫淤泥以及碳酸鈣基質以形成混合物，其中水庫淤泥與碳酸鈣基質係以介於9:1與6:4間的比例混合；形塑混合物，以使該混合物具有造型；以及焙燒混合物。

Description

庫泥仿生珊瑚及其製造方法

本發明是有關一種仿生珊瑚，尤其是有關一種用於水質調整、水族造景、生態復育之庫泥仿生珊瑚。

珊瑚為珊瑚蟲群體及其外骨骼的通稱，主要生長於熱帶海洋中，常見與藻類共生，為許多動物及微生物的棲地，並有調節水質的功能。習知會以死亡珊瑚或珊瑚之外骨骼作為活石用於水族生態系統。此外，其他多孔性的碳酸鈣質岩石或仿生珊瑚，亦作為活石來使用。活石或仿生珊瑚之多孔性、碳酸鈣質，以及所蘊含之菌群，均有助於水質的調整，提供較佳的水族生態環境。

另一方面，台灣為副熱帶氣候，降雨量豐沛，卻因水庫淤積而導致缺水問題。水庫淤泥嚴重影響水庫的功能。在清除水庫淤泥外，也衍生了淤泥處理以及運用等課題。此外，在台灣的沿海則有牡蠣殼棄置、堆積所造成的景觀汙染。因此，我們思考如何整合這些環境廢棄物，將其轉變為具有實益的物品。考量水庫淤泥的高滲水性以及牡蠣殼所含豐富的碳酸鈣，在新物品上重現此兩特性將是我們的訴求之一。

本發明提供一種仿生珊瑚，可作為生物棲地，用於培養菌群，有助生態復育。

本發明提供一種仿生珊瑚，可用於調整水質，有助建立水族生態系統。

本發明提供一種仿生珊瑚，其結合生態造景與燒製工藝，有助於環境保護以及文化產業的促進及推廣。

本發明提供一種仿生珊瑚的製造方法，其使用廢棄物料，有助改善環境及減少汙染源。

本發明還提供一種人工活石及其製造方法，所述人工活石可作為生物棲地及用於調整水質，所述製造方法使用廢棄物料，有助改善環境及減少汙染源。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

本發明所提供的仿生珊瑚包括水庫淤泥以及碳酸鈣基質混合焙燒而成，其中水庫淤泥以及碳酸鈣基質的比例介於9:1與6:4間，且碳酸鈣基質係由牡蠣殼磨碎燒製而成。

為達上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本發明另提供一種仿生珊瑚的製造方法，包括如下步驟：提供水庫淤泥以及牡蠣殼；磨碎及焙燒牡蠣殼以形成碳酸鈣基質；混合水庫淤泥以及碳酸鈣基質以形成混合物，其中水庫淤泥與碳酸鈣基質係以介於9:1與6:4間的比例混合；形塑混合物，以使混合物具有造型；焙燒混合物。

本發明因採用水庫淤泥，因此具有多孔性，有助於菌群之培養；因水庫淤泥與碳酸鈣基質之比例介於9:1以及6:4間，因此具有滲水性，有水質調整的功能，能調整水體之硝酸鹽、亞硝酸鹽含量，以及酸鹼值、水質硬度。因碳酸鈣基質來自於牡蠣殼，且水庫淤泥亦為廢棄物料，本發明還有助改善環境及減少汙染源。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

本發明的仿生珊瑚包括水庫淤泥以及碳酸鈣基質，進一步而言，是由水庫淤泥（即，庫泥）以及碳酸鈣基質混合焙燒形成的庫泥仿生珊瑚，且所述碳酸鈣基質係取自牡蠣殼。碳酸鈣是牡蠣殼之主要成分。在本發明一實施例中，淤泥為石門水庫之淤泥，牡蠣殼是於濕地例如香山濕地蒐集而得，惟不以此為限。將蒐集而得之牡蠣殼敲碎及研磨後，放入窯中焙燒，可獲得前述之碳酸鈣基質。碳酸鈣基質再經研磨及/或過篩，能得到更為細緻之粉末。水庫淤泥可提供仿生珊瑚多孔性以及較佳的滲水性，而與碳酸鈣基質一同賦予人工活石水質調整的功能。基於水庫淤泥以及碳酸鈣基質，本發明的庫泥仿生珊瑚可有近似或相當於自然產生之珊瑚外骨骼的成分。

水庫淤泥以及碳酸鈣基質可以例如9:1、8:2、7:3或6:4的重量比例混合。碳酸鈣基質的量若過少，庫泥仿生珊瑚的作用恐不顯著；碳酸鈣基質的量如太多，庫泥仿生珊瑚之結構有不佳之虞（於後詳述）。水庫淤泥與碳酸鈣基質的比例較佳為8:2或7:3。

焙燒水庫淤泥以及碳酸鈣基質混合物的溫度可介於例如1100℃與1200℃間。焙燒溫度過低或過高都可能影響庫泥仿生珊瑚之硬度及滲水性（於後詳述）。當庫泥仿生珊瑚用於水族生態系統及/或調整水質，不當的硬度及滲水性可能影響其功效。在本發明一較佳實施例中，焙燒溫度為1150℃。

本發明的庫泥仿生珊瑚可進一步包括生質物，即庫泥仿生珊瑚是由水庫淤泥、碳酸鈣基質以及生質物混合焙燒而成。在本發明一實施例中，生質物為植物生質物，例如草本植物生質物稻殼、木屑，惟不以此為限。生質物的添加可提升庫泥仿生珊瑚孔洞的數量，增加其表面積，從而增加生物可棲息面積，亦有助提高水質調整的效率。

在本發明一實施例中，庫泥仿生珊瑚更包括表面層，且表面層由釉藥燒製形成。進一步而言，水庫淤泥與碳酸鈣基質之混合物或者水庫淤泥、碳酸鈣基質以及生質物之混合物形成庫泥仿生珊瑚之主體，主體上分配有釉藥並一同經焙燒。釉藥係以習知方式調配，可包括多種礦物粉末以及金屬氧化物等原料。舉例來說，原料之配比可因應焙燒溫度、欲呈現於庫泥仿生珊瑚表面的顏色來決定；所分配釉藥之厚度可影響表面層的厚度。釉藥中的碳酸鈣亦有助於水質調整，而具有色彩之庫泥仿生珊瑚可豐富水族生態系統的視覺感受。

本發明還提供庫泥仿生珊瑚的製造方法。在一實施例中，如圖1所示，所述製造方法包括步驟S110：提供水庫淤泥以及牡蠣殼，以及步驟S120：磨碎及焙燒牡蠣殼以形成碳酸鈣基質。步驟S110之水庫淤泥可進一步經處理或加工，一般來說，會過濾其雜質並除去其多餘水分。在步驟S120中，碳酸鈣基質一般為粉末的形態，且可再經研磨及/或過篩，以得到細緻之碳酸鈣粉末，如圖2所示。

在步驟S110以及步驟S120後，可進行步驟S130：混合水庫淤泥以及碳酸鈣基質以形成混合物，其中水庫淤泥以及碳酸鈣基質係以介於9:1與6:4間的比例混合。步驟S130還可包括依所述比例量取碳酸鈣基質、溶解碳酸鈣基質於水中以形成溶液，將所述溶液倒入水庫淤泥混合均勻，以及使所述混合物具有適當水分及軟硬度以便例如後續之塑形。較佳而言，水庫淤泥與碳酸鈣基質的比例為8:2或7:3。以比例8:2或7:3製成的庫泥仿生珊瑚，經試驗，可較有效地改善水體的硝酸鹽、亞硝酸鹽含量，以及酸鹼值(pH值)、水質硬度(GH值、KH值)，且結構較佳，免於易崩壞、碎裂之情形。水質的試驗方法將描述於實驗例。

步驟S130可更包括加入生質物與水庫淤泥及碳酸鈣基質混合。在本發明一實施例中，係採用稻殼、木屑等草本植物生質物，其中稻殼取自例如農會或碾米廠，木屑可得自木工廠。生質物有助於增加庫泥仿生珊瑚孔洞的數量，並增加其表面積，如圖3所示（左上虛線內所示為紅點處之放大）。

在步驟S130後，可進行步驟S140：形塑混合物，以使混合物具有造型。混合物可手工個別形塑，亦可比如設計模具，灌模形塑，或依所需造型導入任何成形方式。較佳而言，步驟S130係依據天然珊瑚形狀、構造或石塊形狀塑造混合物，並可再對造型作細部之調整。當庫泥仿生珊瑚用於水族生態系統及/或生態復育時，珊瑚或石塊造型有助於呈現自然之生態景觀，惟不以此為限。因後續焙燒時，混合物可能有收縮、膨脹之情形發生，可採例如團狀珊瑚形狀、腦珊瑚形狀、菊石珊瑚形狀、礁石珊瑚形狀等較為厚實飽滿的造型，降低庫泥仿生珊瑚因收縮、膨脹而破壞的機會，惟不以此為限。

步驟S140可再包括於造型上形成凹部，或行其他預留空間的作法。在焙燒時，所述凹部或空間可作為造型膨脹或收縮之緩衝空間。考慮到不影響庫泥仿生珊瑚之外觀，可將凹部設於造型的底部。再者，基於焙燒程序會使混合物收縮，步驟S140較佳包括依所欲形成之庫泥仿生珊瑚的大小，相對放大造型的體積。在一實施例中，舉例來說，可使混合物之造型為庫泥仿生珊瑚的1.25倍大。假使焙燒程序使混合物縮減20%的體積，則可獲得剛好體積的庫泥仿生珊瑚。

步驟S140後可進一步使混合物乾燥，再進行步驟 S150：焙燒混合物。詳細來說，於步驟S150係把具有造型之混合物放入窯爐中，以介於例如1100℃與1200℃間的溫度焙燒。經試驗，在此溫度範圍內燒製成的庫泥仿生珊瑚，如圖4A~4C之4B所示，表面無過多粉屑，硬度適中，滲水性較佳。相較於此，如圖4A所示，以較低溫燒成的庫泥仿生珊瑚表面粉屑較多，容易崩解，硬度較低；如圖4C所示，以較高溫燒成的庫泥仿生珊瑚表面較光滑，硬度較高，滲水性差。在本發明一較佳實施例中，係以1150℃焙燒7~8小時。步驟S150可再包括於焙燒後清除庫泥仿生珊瑚表面之粉屑。所得之庫泥仿生珊瑚可直接放入水中調整水質，且可作為生物棲地，培養菌群，造景，及/或生態復育的用途。

在另一實施例中，如圖5所示，本發明之製造方法更包括步驟S160：提供釉藥以及在造型之表面分配釉藥。步驟S160較佳於步驟S140與S150間進行。釉藥係以習知方式調配，可包含多種礦物粉末以及金屬氧化物等原料，其中可依據如前述1100℃~1200℃的溫度範圍以及欲呈現於庫泥仿生珊瑚表面的顏色來調配，再以包括但不限於浸、噴、刷、淋、彩繪等方式將釉藥分配於造型上，以使造型的表面有釉藥層。

較佳來說，步驟S160更包括乾燥混合物，以在造型之乾燥表面分配釉藥。如圖6所示，乾燥時造型之表面逐漸呈現灰白色。待分配釉藥後，如圖7所示，造型之表面呈現初步之顏色。

步驟S160後可進一步使釉藥層乾燥，再進行步驟S150。比較未經步驟S160所燒製成的庫泥仿生珊瑚以及經步驟S160燒製成的庫泥仿生珊瑚，如圖4B以及圖8所示，前者之顏色一般為橘、橘紅、咖啡等之暖色系，後者具有表面層，且表面層可具有暖色系外的其他顏色。

本發明進一步試驗以前述方法製成的庫泥仿生珊瑚在水質調整上的效果，描述於實驗例。

實驗例：庫泥仿生珊瑚在水質調整上之成效

實驗目的：從硝酸鹽含量、亞硝酸鹽含量、酸鹼值(pH值)、一般水質硬度(GH值)以及碳酸鹽硬度(KH值)等項目評估庫泥仿生珊瑚在水質調整上之成效。

實驗材料：庫泥仿生珊瑚、市售陶瓷環、API五合一測試片、水(盛於水缸)。

實驗方法： 1.   準備至少兩缸水，以API五合一測試片分別測試兩缸水的硝酸鹽含量、亞硝酸鹽含量、pH值、GH值以及KH值。 2.   分別在不同水缸中放置庫泥仿生珊瑚以及市售陶瓷環，並從當天（第1 天）開始，連續七天以API五合一測試片分別測試兩缸水的硝酸鹽含量、亞硝酸鹽含量、pH值、GH值以及KH值。

實驗結果： 1. 圖9所示為庫泥仿生珊瑚對水中硝酸鹽含量的影響。水中生物如魚隻的排泄以及有機物的增長，都會使硝酸鹽濃度增加，造成水質不良，進而使魚類死亡。如圖9所示，庫泥仿生珊瑚降低硝酸鹽含量之效率優於市售陶瓷環。 2. 圖10所示為庫泥仿生珊瑚對水中亞硝酸鹽含量的影響。亞硝酸鹽會阻礙魚隻呼吸，含量高時會迅速導致魚類死亡，即使少量也會造成魚隻緊迫、阻礙免疫系統發展。如圖10所示，庫泥仿生珊瑚具有降低亞硝酸鹽含量的效果。 3. 圖11所示為庫泥仿生珊瑚對水的pH值的影響。一般而言，pH 6.8~7.2為最適合魚隻生活的環境。如圖11所示，相比於市售陶瓷環，庫泥仿生珊瑚能維持水體於更佳的pH 6.8~7.2。 4. 圖12所示為庫泥仿生珊瑚對水的KH值的影響。KH為碳酸鹽硬度，能反映水中碳酸鹽以及碳酸氫鹽的含量。KH值能影響水草之生長。本發明以KH值=40為欲達到之值。如圖12，相比於市售陶瓷環，庫泥仿生珊瑚能較快調整水體於更佳的KH值40。 5. 圖13所示為庫泥仿生珊瑚對水的GH值的影響。GH 為一般硬度，能反映水中鈣離子以及鎂離子的含量。GH值=6~16為大多數淡水魚較佳的生長環境。如圖13所示，庫泥仿生珊瑚能調整水體GH值至180ppm，相當於約10°dH（1°dH =17.6ppm），適合魚類生長。

本發明之庫泥仿生珊瑚以及由本發明方法製得之庫泥仿生珊瑚，具有多孔性以及滲水性，適於培養菌群例如硝化菌菌群。菌群不僅可自然著生於庫泥仿生珊瑚，亦可人為地將菌群、藻類培養於庫泥仿生珊瑚，建立庫泥仿生珊瑚之生態系統，並將其用於自然水域如海洋、或人造水域如水族箱。

本發明還提供一種人工活石。所述人工活石包括水庫淤泥以及碳酸鈣基質，進一步而言，是由水庫淤泥以及碳酸鈣基質以介於9:1及6:4間的重量比例混合焙燒形成，且碳酸鈣基質係取自牡蠣殼。人工活石可以如前述庫泥仿生珊瑚之製造方法製造而得，且可用於水質調整，作為生物棲地，培養菌群，造景，及/或生態復育的用途。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S110:提供水庫淤泥以及牡蠣殼

S120:磨碎及焙燒牡蠣殼以形成碳酸鈣基質

S130:混合水庫淤泥以及碳酸鈣基質以形成混合物，其中水庫淤泥以及碳酸鈣基質係以介於9:1與6:4間的比例混合

S140:形塑混合物，以使混合物具有造型

S150:焙燒混合物

S160:提供釉藥以及在造型之表面分配釉藥

圖1為本發明一實施例的庫泥仿生珊瑚的製造方法的流程示意圖。 圖2為本發明一實施例的碳酸鈣基質的照片示意圖。 圖3為本發明一實施例的庫泥仿生珊瑚的照片示意圖。 圖4A為本發明另一實施例的庫泥仿生珊瑚的照片示意圖。 圖4B為本發明另一實施例的庫泥仿生珊瑚的照片示意圖。 圖4C為本發明另一實施例的庫泥仿生珊瑚的照片示意圖。 圖5為本發明一實施例的庫泥仿生珊瑚的製造方法的流程示意圖。 圖6為本發明一實施例的庫泥仿生珊瑚半成品的照片示意圖。 圖7為本發明一實施例的另一庫泥仿生珊瑚半成品的照片示意圖。 圖8為本發明一實施例的庫泥仿生珊瑚的另一照片示意圖。 圖9為本發明一實施例的庫泥仿生珊瑚在水質調整上之成效的結果示意圖。 圖10為本發明一實施例的庫泥仿生珊瑚在水質調整上之成效的另一結果示意圖。 圖11為本發明一實施例的庫泥仿生珊瑚在水質調整上之成效的另一結果示意圖。 圖12為本發明一實施例的庫泥仿生珊瑚在水質調整上之成效的另一結果示意圖。 圖13為本發明一實施例的庫泥仿生珊瑚在水質調整上之成效的另一結果示意圖。

S110:提供水庫淤泥以及牡蠣殼

S120:磨碎及焙燒牡蠣殼以形成碳酸鈣基質

S130:混合水庫淤泥以及碳酸鈣基質以形成混合物，其中水庫淤泥以及碳酸鈣基質係以介於9：1與6：4間的比例混合

S140:形塑混合物，以使混合物具有造型

S150:焙燒混合物

Claims (21)

1. 一種仿生珊瑚，其包括：一水庫淤泥；以及一碳酸鈣基質；所混合焙燒而製成，其中該水庫淤泥以及該碳酸鈣基質的比例介於9：1與6：4間，且該碳酸鈣基質是由一牡蠣殼磨碎燒製而成，而焙燒的溫度介於1100℃與1200℃之間；其中該焙燒製成的仿生珊瑚更具有多個孔洞，且該些孔洞相互連通。
2. 一種仿生珊瑚，其包括：一水庫淤泥；一碳酸鈣基質；以及一生質物；所混合焙燒而製成，其中該水庫淤泥以及該碳酸鈣基質的比例介於9：1與6：4間，且該碳酸鈣基質係由一牡蠣殼磨碎燒製而成。
3. 如請求項1所述之仿生珊瑚，其中該水庫淤泥與該碳酸鈣基質的比例為8：2。
4. 如請求項1所述之仿生珊瑚，其中該水庫淤泥與該碳酸鈣基質的比例為7：3。
5. 如請求項2所述之仿生珊瑚，其中該生質物包括稻殼、木屑或其組合。
6. 如請求項1所述之仿生珊瑚，更包括一表面層，該表面層由釉藥燒製形成。
7. 一種仿生珊瑚的製造方法，包括：提供一水庫淤泥以及一牡蠣殼；磨碎及焙燒該牡蠣殼以形成一碳酸鈣基質；混合該水庫淤泥以及該碳酸鈣基質以形成一混合物，其中該水庫淤泥與該碳酸鈣基質係以介於9：1與6：4間的一比例混合；形塑該混合物，以使該混合物具有一造型；以及焙燒該混合物。
8. 如請求項7所述之仿生珊瑚的製造方法，其中焙燒該混合物的步驟更包括以介於1100℃與1200℃間的溫度焙燒該混合物。
9. 如請求項8所述之仿生珊瑚的製造方法，更包括以1150℃的溫度焙燒該混合物7~8小時。
10. 如請求項7所述之仿生珊瑚的製造方法，其中混合該水庫淤泥以及該碳酸鈣基質的步驟更包括以8：2或7：3的比例混合該水庫淤泥以及該碳酸鈣基質。
11. 如請求項7所述之仿生珊瑚的製造方法，其中混合該水庫淤泥以及該碳酸鈣基質的步驟更包括溶解該碳酸鈣基質於水中以形成一溶液，且混合該溶液與該水庫淤泥。
12. 如請求項7所述之仿生珊瑚的製造方法，其中形成該混合物的步驟更包括加入一生質物與該水庫淤泥及該碳酸鈣基質混合。
13. 如請求項12所述之仿生珊瑚的製造方法，其中該生質物包括稻殼、木屑或其組合。
14. 如請求項7所述之仿生珊瑚的製造方法，其中形塑該混合物的步驟更包括依據一珊瑚形狀或一石塊形狀塑造該混合物，以使該混合物具有一造型。
15. 如請求項7所述之仿生珊瑚的製造方法，其中形塑該混合物的步驟更包括於該造型上形成一凹部。
16. 如請求項7所述之仿生珊瑚的製造方法，更包括提供一釉藥以及在該造型之表面分配該釉藥。
17. 如請求項16所述之仿生珊瑚的製造方法，更包括乾燥該混合物，以在該造型之乾燥表面分配該釉藥。
18. 如請求項16所述之仿生珊瑚的製造方法，其中焙燒該混合物的步驟更包括形成一表面層，且該表面層具有顏色。
19. 一種仿生珊瑚用於調整水質之用途，其中該仿生珊瑚係由請求項7~18任一項所述之方法製成。
20. 一種人工活石，其包括：一水庫淤泥；以及一碳酸鈣基質；所混合焙燒而製成，其中該水庫淤泥以及該碳酸鈣基質的比例介於9：1與6：4間，且該碳酸鈣基質是由一牡蠣殼磨碎燒製而成，而焙燒的溫度介於1100℃與1200℃之間；其中該焙燒製成的人工活石更具有多個孔洞，且該些孔洞相互連通。
21. 一種人工活石，其包括：一水庫淤泥； 一碳酸鈣基質；以及一生質物；所混合焙燒而成，其中該水庫淤泥以及該碳酸鈣基質的比例介於9：1與6：4間，且該碳酸鈣基質係由一牡蠣殼磨碎燒製而成。

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