2 กุมภาพันธ์ 2536 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ ทรงได้รับสิทธิบัตรการประดิษฐ์ “เครื่องกลเติมอากาศที่ผิวน้ำหมุนช้าแบบทุ่นลอย” หรือ “กังหันน้ำชัยพัฒนา” ซึ่งใช้ประโยชน์ในการบำบัดน้ำเสียโดยช่วยเพิ่มปริมาณออกซิเจนลงในน้ำ นับเป็นสิ่งประดิษฐ์เครื่องกลเติมอากาศเครื่องที่ 9 ของโลกที่ได้รับสิทธิบัตรและเป็นครั้งแรกของโลกที่มีการออกสิทธิบัตรให้แก่พระมหากษัตริย์
กังหันน้ำชัยพัฒนา
กังหันน้ำชัยพัฒนา เป็น กังหันน้ำเพื่อบำบัดน้ำเสียด้วยวิธีการเติมอากาศ สิทธิบัตรในพระปรมาภิไธย เพื่อพัฒนาแหล่งน้ำแก่ปวงชน ทำงานโดย การหมุนปั่น เพื่อเติมอากาศให้น้ำเสียกลายเป็นน้ำดี สามารถประยุกต์ใช้บำบัดน้ำเสีย จากการอุปโภคของประชาชน น้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรม รวมทั้งเพิ่มออกซิเจน ให้กับบ่อเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำทางการเกษตร
ตามทฤษฎีเครื่องกลเติมอากาศ นับว่าการเติมอากาศหรือออกซิเจนเป็นหัวใจของระบบบำบัดน้ำเสีย เพราะถ้ามีออกซิเจนอยู่มาก จุลินทรีย์ก็สามารถบำบัดน้ำได้ดี และบำบัดน้ำเสียได้มากขึ้น แต่ที่ความดันบรรยากาศซึ่งเป็นความดันที่ค่อนข้างต่ำ สำหรับออกซิเจนในการละลายน้ำ จึงต้องมีการเพิ่มพื้นที่สัมผัส ระหว่างอากาศกับน้ำให้ได้มากที่สุด
กังหันชัยพัฒนา เป็น กังหันน้ำที่มีโครงเป็นรูปเหลี่ยมบนทุ่นลอย และมีซองตักวิดน้ำซึ่งเจาะเป็นรูพรุน เราจึงเห็นสายน้ำพรั่งพรู จากซองวิดน้ำขณะที่กังหันหมุนวนเวียน ซ้ำแล้วซ้ำเล่า
ใช้หลักการวิดน้ำขึ้นไปสาดกระจายให้เป็นฝอยในอากาศ ทำให้น้ำสัมผัสกับอากาศได้อย่างทั่วถึง ส่งผลให้ปริมาณ ออกซิเจนในอากาศสามารถ ละลายผสมผสาน เข้าไปในน้ำได้อย่างรวดเร็ว ทุกครั้งที่น้ำถูกตักขึ้นมา ออกซิเจนในอากาศจะละลายในน้ำได้ดีขึ้น เพราะพื้นที่ในการทำปฏิกิริยามีมากกว่าเดิม ทำให้น้ำเสีย ซึ่งเป็นปัญหาของแหล่งน้ำในหลายพื้นที่ มีคุณภาพที่ดีขึ้น
การเพิ่มออกซิเจนให้กับน้ำจะช่วยให้จุลินทรีย์ย่อยสลายสิ่งสกปรกในน้ำเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นกระบวนการทางชีวภาพ ที่ใช้ในการบำบัดน้ำเสีย ที่ได้รับความนิยมอย่างมาก เพราะเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ และใช้ค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำเสียน้อย และแหล่งน้ำเสียที่กระจายไปตามแหล่งต่างๆ จึงทำให้ยากแก่การรวบรวมน้ำเสีย เพื่อนำไปบำบัดในโรงบำบัดน้ำเสีย และต้องเสียค่าใช้จ่ายสูง
การประยุกต์ใช้งานสามารถใช้ประโยชน์เพื่อเติมอากาศให้กับน้ำหรือใช้เพื่อขับเคลื่อนน้ำได้ โดยการใช้งานทั้งในรูปแบบ ที่ติดตั้งอยู่กับที่ และใช้ในรูปแบบเคลื่อนที่ เพื่อเติมอากาศให้กับแหล่งน้ำขนาดใหญ่ หรือตามคลองส่งน้ำที่มีความยาวมาก ซึ่งดัดแปลงได้ด้วยการใช้พลังงาน จากเครื่องยนต์ของกังหัน
