ตลอดระยะเวลา 70 ปีแห่งการครองราชย์ ของพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช บรมนาถบพิตร พระมหากษัตริย์ผู้มีพระอัจฉริยภาพในทุกด้าน ทรงประดิษฐ์คิดค้นสิ่งต่าง ๆ เพื่อใช้พัฒนาประเทศ บำบัดทุกข์ภัยและดูแลประชาชนให้อยู่ดีกินดี

กรมชลประทาน ได้ดำเนินงานวิจัยสนองพระราชดำริ สิ่งประดิษฐ์ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาและจัดการทรัพยากรน้ำมากมาย หนึ่งในนั้น คือระบบปรับปรุงคุณภาพน้ำด้วยรางพืชร่วมกับเครื่องกลเติมอากาศ

เป็นโครงการอันเนื่องมาจากพระราชดำริในการพัฒนาระบบการปรับปรุงคุณภาพน้ำให้ดียิ่งขึ้น ได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมให้มูลนิธิชัยพัฒนาดำเนินการจดสิทธิบัตรการประดิษฐ์ และกรมทรัพย์สินทางปัญญา กระทรวงพาณิชย์ดำเนินการออกสิทธิบัตร เลขที่ 29091 เมื่อวันที่ 9 พฤศจิกายน 2553 มีอุปกรณ์สำคัญๆ ประกอบด้วย

1. กังหันชัยพัฒนา (RX-2) หรือเครื่องกลเติมอากาศแบบอัดอากาศและดูดน้ำ (RX-5C) การเลือกใช้ขึ้นอยู่กับสภาพของแหล่งน้ำที่ต้องการบำบัดหากแหล่งน้ำมีขนาดใหญ่และลึกควรจะใช้เครื่องกังหันชัยพัฒนา แต่ถ้าแหล่งน้ำไม่ลึกจะใช้เครื่องกลเติมอากาศแบบอัดอากาศและดูดน้ำ

2. รางพืช สร้างไว้บริเวณขอบสระน้ำที่ใกล้กับจุดที่น้ำเสียมากที่สุด จะเป็นรางที่ทำด้วยคอนกรีตหรือไม้ก็ได้ ซึ่งมีอยู่ 2 ขนาด คือ ขนาดเล็ก 0.5 X 10 X 0.5 เมตร และขนาดใหญ่ 1.0 X 20 X 0.5 เมตร วางในแนวเส้นตรงหรือโค้ง หรือแบ่งเป็นช่วงๆ ก็ได้เช่นกัน ขึ้นอยู่กับลักษณะและความเหมาะสมของพืช

3. พืชแช่น้ำ เช่น พุทธรักษา ธูปฤาษีปักษาสวรรค์ หญ้าแฝก แพงพวยน้ำ กกและเตย เป็นต้น ปลูกไว้ในรางพืชโดยใช้ทรายหยาบเปน็ วัสดุสำหรับปลูกพืช ส่วนจะเลือกพืชแช่น้ำชนิดไหนขึ้นอยู่กับพื้นที่ ความเหมาะสม และภูมิทัศน์

4. เครื่องสูบน้ำขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 2 นิ้ว สูบน้ำจากแหล่งน้ำให้ไหลผ่านรางพืชช้าๆ แล้วไหลกลับลงสู่แหล่งน้ำอีกครั้ง วนเป็นวัฏจักรอย่างนี้ วันละ6-12 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับสภาพแหล่งน้ำ

5. ตู้ควบคุมไฟฟ้าและสายไฟใต้น้ำหลักการสำคัญของเครื่องกลเติมอากาศ คือ เพิ่มปริมาณออกซิเจน ทำให้ปริมาณจุลินทรีย์ที่ไม่มีประโยชน์ลดลง แต่เพิ่มปริมาณจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ และช่วยทำให้ระบบการดูดซึมแร่ธาตุอาหารของพืชมีประสิทธิภาพมากขึ้น เป็นต้นปัจจุบันระบบปรับปรุงคุณภาพน้ำด้วยรางพืชร่วมกับเครื่องกลเติมอากาศได้มีการดำเนินการติดตั้งเพื่อปรับปรุงคุณภาพน้ำกระจายทั่วประเทศ