CN104450513A - 全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置 - Google Patents

Abstract

全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置是一种理想生态养殖模式。将农作物秸秆水解发酵为小分子有机物；嗜盐杆菌将小分子有机物合成为菌体；绿硫细菌紫硫细菌阳光细菌将二氧化碳硫化氢合成为菌体；紫色非硫细菌绿色丝状细菌将小分子有机物和二氧化碳合成为菌体；蓝藻绿藻硅藻等将二氧化碳和水合成为单细胞藻。各类菌体单胞藻加工成单细胞蛋白，饲喂卤虫鱼虫，卤虫鱼虫饲喂鱼虾蟹贝参鱿，转变为食物。实现有机物能量、太阳光能之间相互转化，碳氢氧氮硫磷硅钠钾钙镁铁钼铜锌钴锰硒碘等生物营养元素得到循环利用，太阳光能各波段能量得到有效吸收固定转化利用，转化为生物质能，进而转化为食品，最终将太阳光能转化为物质财富。

Description

全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置

技术领域

经过多年探索研究，我们发现绿色植物主要光合作用色素叶绿素仅仅利用了太阳光谱辐射能中不到40%的蓝紫光和红橙光能量，其余60%以上的紫外光、黄绿光和红外光均没有被叶绿素有效利用，大多数被反射出去，或者转变为热量白白浪费；另外太阳光照强度达10万勒克斯以上，而大多数植物最佳光合作用所需光照强度只有数千勒克斯，过多过强的光照强度并不能提高植物光合作用效率和速度，反而会抑制光合作用，植物有效吸收固定转化利用太阳光能的能量效率只有不到1%，造成太阳光能的结构性浪费，使植物初级生产力水平不能得到进一步提高。

经过多年研究我们发现嗜盐杆菌视紫红质可以有效吸收固定转化利用紫外光和黄绿光，光合细菌菌绿素可以有效吸收固定转化利用蓝紫光和红外光，再加上单胞藻叶绿素可以有效吸收固定转化利用蓝紫光和红橙光，这样将视紫红质、菌绿素、叶绿素这三类光合色素有机结合，合理搭配，全波段利用太阳光能。同时通过调控生物反应管的交织、堆叠、螺旋、分层，通过控制生物反应管中培养液水流循环速度来调控有效太阳光照强度。

经过采取上述综合调控措施，太阳辐射中的主要光谱能量均可以得到全波段有效利用，将大多数太阳光能转化为生物质能，并最终转化为食物和能源商品。这样单位面积综合初级生产力水平将可以得到大大提高。

背景技术

一项理论发现创新，以及相应的技术发明专利，将彻底改变传统的食物能源生产模式，引起人类利用太阳光能的规模、效率、成本以及生产能力的爆发式提高，引起人类食物能源领域生产能力的爆发式革命。在人类发展历史上出现过几次重大革命，如畜牧业革命将人类获取食物能力由围捕狩猎天然野生动物转变为驯化养殖动物，农业革命将人类获取食物能力由采集收获天然野生植物种子块茎转变为播种繁殖种植粮食棉花等农作物，第一次工业革命将人类动力来源由水力畜力转变为蒸汽动力，第二次工业革命将人类动力来源由蒸汽动力转变为电磁力。

随着技术革命的不断普及深化，人类获取食物和能源的能力也在不断提高，但是受制于现有天然资源的有限性，随着人口数量快速增加，人们生活水平不断提高，原来看似取之不尽用之不竭的天然资源日渐显示其稀缺性和不可再生性，粮食危机、能源危机、淡水危机、土地沙化危机、森林滥砍滥伐危机、水污染危机、放射性核污染危机、有毒有害化学污染危机、生态危机、生物多样性危机、物种大灭绝危机、气候变暖危机、海平面上升危机等等，以上诸多以“危机”命名的新名词不断充斥于报纸、杂志、网络，影响人们对幸福富裕生活的追求。为了争夺有限资源，为石油而战，为土地而战，为海洋而战，为淡水而战，为粮食而战，为能源而战，为生存而战，为发展而战，以上各种战争缘由不断充斥于政治家们的桌面案头。如果我们有充足的粮食和能源供应，我们是否可以减少一些不必要的战争呢？！

生物膜生产力理论，以及生态仿生学系列技术专利发明，将可以把现有的食物和能源生产能力提高十倍百倍千倍，而且全部是绿色生产力、可再生生产力、无污染生产力、太阳光能生产力，从而彻底解决粮食危机、能源危机、淡水危机、生物多样性危机、全球气候变暖危机等人类面临的所有重大危机。以海洋表层为舞台，以二氧化碳和水为原料，以太阳光能为能源，以碳氢氧氮硫磷硅钠钾钙镁铁锰铜锌钼碘硒等生物营养元素为骨架，以海洋生态系统为工厂，以解决人类食物能源供给短缺问题为动力，以人工诱导上升流为基本技术途径，以生物膜生产力理论为指导，以生态仿生学系列技术发明专利为工具，将气候变暖元凶二氧化碳化害为宝，经浮游植物光合作用大规模生产浮游生物，以鱼虾蟹贝参鱿富集转化浮游生物，最终转化为鱼肉、鱼粉、鱼油、鱼虾蟹参贝鱿等食物。鱼油可转化为生物柴油用于替代化石能源。

生命活动过程中的绝大多数生物化学反应都是在生物膜上进行的。从微观上说绝大多数细胞器如叶绿体、线粒体、核糖体、核蛋白体、溶酶体、微粒体、高尔基复合体、细胞膜、质膜、内质网、囊状体等都具有膜状结构，在液相固相交界处，是各种生物化学反应最活跃的区域，通过提高生物膜面积比例，可以提高生物化学反应效率。从宏观上看，海洋中陆地上也有同样现象，在河口区、红树林区、珊瑚礁区都是初级生产力很高的区域，海洋表层、海洋底层、海陆空交界的潮间带层都是生物活动很活跃的区域。而体积庞大的海洋中层生物量却很少。在固相、液相、气相三相交界的海岸潮间带，生物种类繁多，初级生产力水平很高，而广阔深厚的大气层中间、水层中间、土壤层中间，生物种类相对却很少，生物量也很低，初级生产力水平更低。经过大量研究，发现有这样的规律，即在固液或气液两相交界的地方，生物化学反应频率较高，初级生产力水平较高。如果人为增加固液气液两相交界的面积比例，是否可以提高初级生产力水平呢。经过大量实验，证明增加膜面积，可以提高生物量水平。在大面积水体中，人为增加一些膜状物，可以提高养殖生物产量。这就是生物膜生产力理论的基本原理。

一切生物生长繁殖都是以食物作为必要条件的。没有充分食物供应，生物生长繁殖都不能有效进行。对于某一种动物来说，动物生长繁殖速度和它的适口食物密度存在对应关系，当食物密度达到最佳生长繁殖密度要求时，动物生长繁殖速度最快，种群质量倍增所耗时间最短，动物自然生长潜能得到最大发挥。当食物密度高于最佳生长繁殖要求密度时，动物生长速度不但不会增加，反而会随着食物密度增加出现剧烈不稳定，甚至造成动物短时间内大量死亡，种群崩溃。在自然生态系统中，最佳食物密度是生长速度函数的一个重要指标。还有一个指标就是个体所占有的环境空间指标，当某种动物个体所占有的环境空间指标达到最佳状态时，动物生长繁殖速度最快。过高或过低食物密度会降低动物种群生长速度，过密或过疏空间密度也会降低动物种群生长速度。当食物密度低于最佳密度时，随着食物密度的降低，动物的生长繁殖速度都将相应降低，表现为生物种群数量增长速度降低，当食物密度低于最低密度阈值时，生长繁殖速度低于死亡速度，表现为生物种群增长速度为负，种群数量减少，当时间持续足够长时，此种生物就会灭绝。

理想生态养殖模式。将农作物秸秆、枯枝烂叶等废弃有机物、二氧化碳、水、营养盐等物质经过化能有机营养型细菌如球菌、梭菌、杆菌、拟杆菌、产酸菌、甲烷菌等在可控条件下经过胞外酶水解、好氧发酵、厌氧发酵、甲烷发酵，将大分子复杂有机物酸化水解为小分子简单有机物；光能有机营养型细菌如嗜盐杆菌将小分子有机物重新光合磷酸化合成为菌体蛋白和类胡萝卜素；光能无机营养型细菌如绿硫细菌、紫硫细菌、阳光细菌将二氧化碳硫化氢通过光合磷酸化合成为菌体蛋白和类胡萝卜素；光能有机营养型细菌如紫色非硫细菌、绿色丝状细菌将小分子有机物和二氧化碳重新光合磷酸化合成为菌体蛋白和类胡萝卜素；化能无机营养型细菌如氧化亚铁硫杆菌、铁细菌、硫细菌、硫酸盐还原菌、硝酸盐还原菌、硝化细菌等将硫酸盐硝酸盐还原为硫化氢和氨气，为绿硫细菌和紫硫细菌提供营养；光能无机营养型藻类如蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻、裸藻、黄藻、红藻等单细胞藻类将二氧化碳和水经光合作用重新合成为单细胞藻类和各种色素。各类菌体和单胞藻均可加工成单细胞蛋白，也可直接饲喂卤虫鱼虫等浮游动物，卤虫鱼虫饲喂鱼虾蟹贝参鱿，转变为食物能源等商品。由此实现有机物和无机物之间的相互转化，碳氢氧氮硫磷硅钠钾钙镁铁钼铜锌钴锰硒碘等生物营养元素得到循环利用，太阳光能各波段能量均得到有效吸收固定转化利用，转化为生物质能，进而转化为海鲜、食品、饲料、肥料、能源，最终将无穷无尽的太阳光能转化为物质财富。

光合细菌利用太阳光中各种不同波长的光能进行光合作用，固定光能，合成有机物。嗜盐杆菌视紫红质利用紫外光和黄绿光进行厌氧有机光合作用，绿硫细菌、紫硫细菌、阳光细菌、紫色非硫细菌、绿色丝状细菌等光合细菌菌绿素利用紫外光和红外光进行厌氧无机和有机不放氧光合作用，蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻、裸藻、黄藻、红藻等单细胞藻类叶绿素利用蓝紫光和红橙光进行放氧光合作用。将嗜盐杆菌、绿硫细菌、紫硫细菌、阳光细菌、紫色非硫细菌、绿色丝状细菌、蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻、裸藻、黄藻、红藻等单细胞藻类进行合理搭配，可以有效吸收转化固定利用全波段太阳光能，大大提高太阳光能利用效率，生产菌体单细胞蛋白、类胡萝卜素、叶绿素、菌绿素、视紫红质、B族维生素、辅酶Q、生物活性物质和各种有机中间产品，这些细菌菌体和单胞藻均是优质饵料，可以饲喂饵料生物轮虫、卤虫、鱼虫，也可以为鱼虾蟹贝参鱿幼苗生长提供鲜活可口饵料、氧气、能量和生态环境条件。

利用废弃有机物和农作物秸秆等资源，采取高浓度有机物高温低氧密闭发酵罐设施，营造厌氧发酵环境，腐熟酸化水解大分子有机物，生产菌体蛋白和各种小分子生物活性物质，如：葡萄糖、乳糖、半乳糖、麦芽糖、二糖、三糖、低聚糖、核糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、甘油、核苷、胆碱、嘌呤、嘧啶、肌醇、氨基酸、多肽、脂肪酸、类脂、磷脂、糖脂、核苷酸、乳酸、琥珀酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、延胡索酸、腐殖酸、甲酸、甲醛、甲胺、甲乙酮、乙酸、乙醛、乙醇、羟基乙酸、乙酸乙脂、糠醛、丙酮酸、丙烯酸、丙酸、丙酮、异丙醇、丁酸、丁二酸、丁醇、丁二醇、戊酸、芳香族化合物、硫胺素、叶酸、生物素、叶绿素、菌绿素、类胡萝卜素、H3PO4、CO2、CH4、H2S、NH3、PH3、H2、N2O、VB1、VB2、VB6、VB11、VB12、ADP、ATP、NAD、NADH2、NADP、NADPH2、乙酰辅酶A等，为嗜盐杆菌、光合细菌、单细胞藻类等光合作用生物提供各种小分子物质原料和适宜生态条件。

有机物腐熟水解：将农作物秸秆、枯枝烂叶、水草海藻等复杂高分子有机物原料加水充分浸泡、吸水，为细菌腐解发酵水解作准备。经过梭菌、杆菌、拟杆菌、真菌、放线菌等固体发酵，将复杂有机物利用胞外酶水解腐熟变成各自单体，将不溶性高分子有机物水解转化为可溶性小分子有机物。将蛋白质水解为多肽、氨基酸；将淀粉、纤维素、半纤维素、果胶质、木质素、甲壳素水解为单糖、二糖、三糖、有机酸、含氮化合物；将脂肪水解为甘油、脂肪酸；将核酸水解为核苷酸、磷酸、嘌呤、嘧啶，作为下一步微生物酸化发酵的底物。同时消耗水中溶氧，形成厌氧环境，并释放能量，提高温度。

有机物酸性发酵：在产酸细菌作用下高温快速发酵分解有机物，将经过胞外酶水解后的可溶性有机物和单体进一步酸化发酵分解为小分子有机酸，产生大量CO2、N2、HCO3-、H2S等，PH可降至5.1，作为下一步甲烷发酵的底物。同时消耗水中溶氧，创造厌氧环境，杀死动物和虫卵。产酸菌在条件适宜时每20分钟繁殖一代。由梭菌、杆菌、拟杆菌及其它细菌如乳酸杆菌、丙酸杆菌为代表进一步将水解产物降解为小分子醇类、有机酸类、二氧化碳、氢气、氨气、硫化氢等。调控最佳发酵条件，控制好发酵温度、盐度、溶氧、PH值、硬度、碱度、氧化还原电位、发酵时间。通过热交换装置控制温度，将多余的热量交换出来用于加热温度较低的培养液。

有机物酸性减退：有机酸和含氮物质进一步分解，氨基酸脱氨、脱羧、脱巯、水解，酸度下降，厌氧发酵产生醇类、有机酸等中间产物，NH3、H2S、H2、CH4、CO2增多，PH可升至6.6-6.8。把发酵作用产生的小分子醇类和一些脂肪酸降解为乙酸、甲酸、甲醇、甲胺、二氧化碳和氢。这类细菌所产生的氢对其自身进一步生长繁殖有抑制作用。因此，产乙酸和氢的细菌，必须与能利用氢的细菌，如产甲烷细菌和伍氏乙酸杆菌等共同生存。通过厌氧细菌继续分解有机物，杀灭动物和虫卵，营造严格厌氧环境。

有机物碱性发酵，也称甲烷发酵：蛋白质、氨基酸、油脂分解，PH上升至7.0-7.4，在甲烷菌作用下，有机酸及醇类进一步迅速分解，生成大量甲烷。甲烷菌在条件适宜时每300分钟繁殖一代。甲烷菌的能源和碳源物质主要有H2/CO2、甲酸、甲醇、甲胺、乙酸、乙醇、乙胺。由产甲烷菌将前阶段所产生的氢气、二氧化碳、甲酸、乙酸、甲醇、甲胺等转化为甲烷。在严格缺氧条件下，均以甲烷为主要代谢产物。生态条件要求高温、黑暗、厌氧、低盐、极低氧化还原电位。

甲烷气体提纯分离：将经过胞外酶水解、酸性发酵、碱性发酵、甲烷发酵后的发酵液分离，固形物留在发酵罐中继续发酵，沼气（以CH4、H2、CO2、H2S、NH3、PH3为主的混合气体）通过氨水等碱性溶液洗气吸收分离H2S、CO2和PH3，然后再通过稀硫酸水洗吸收分离NH3，最后以CH4和H2为主的甲烷气体导出系统用作能源。洗气分离出的H2S、CO2、NH3等按一定比例混合中和后用于作为光合细菌肥料。

甲烷发酵液分离单细胞菌体蛋白：甲烷发酵液中含有大量厌氧发酵细菌和甲烷菌等单细胞生物体，以及大量溶菌产物，含有大量菌体细胞的发酵液经高速离心分离出甲烷菌菌体后用于生产单细胞蛋白，离心浓液中含有少量甲烷菌用于饲喂卤虫、鱼虫，离心清液含有大量可溶性氨基酸和小分子有机物，经加盐提高盐度后用于培养嗜盐杆菌，在内陆地区甲烷发酵离心清液可直接用于培养光合细菌。沼渣分离干燥后用作肥料。发酵罐继续维持高温厌氧环境。

光合细菌主要包括嗜盐杆菌、绿硫细菌、紫硫细菌、阳光细菌、紫色非硫细菌、绿色丝状细菌等利用太阳光能进行不放氧光合作用制造有机物的一类微生物。光合细菌不仅能在厌氧光照条件下利用光能同化CO2，而且还能在某些条件下进行固氮作用和在固氮酶作用下产氢。另外，有些菌种在黑暗厌氧条件下经丙酮酸代谢系统作用也可产氢。光合细菌能利用许多有机物如有机酸、醇、糖类转化某些有毒物质如H2S和某些芳香族化合物等。光合细菌通过生物转化，合成无毒、无副作用且富含各类营养物质的菌体蛋白，不仅改善生态环境，还为养殖业提供高质量饲料原料。光合细菌菌体中对动物生长有促进作用的维生素B12、生物素、泛酸、类胡萝卜素、菌绿素、叶绿素以及与造血、血红蛋白形成有关的叶酸的含量远高于一般微生物，尤其含有人工不能合成的生物素D-异构体。这些物质在动物机体内都具有显著生理活性。

光合细菌和单胞藻干物质中蛋白质含量高达55%以上，其氨基酸组成比较齐全，细胞中还含有多种维生素，尤其是B族维生素极为丰富，同时含有大量类胡萝卜素、辅酶Q等生理活性物质。光合细菌在厌氧光照条件下以有机酸、氨基酸、氨和醣类等有机物和硫化氢作为供氧体，通过光合磷酸化获得能量，在水中光照条件下直接利用降解有机物和硫化氢使自身得以增殖，同时净化水体。在黑暗条件下能利用有机物作为呼吸基质进行好氧或异养生长。

嗜盐杆菌光合作用生产类胡萝卜素和单细胞菌体蛋白。嗜盐杆菌光合色素为细菌视紫红质，细菌视紫红质利用叶绿素和菌绿素所不能充分吸收利用的紫外光和黄绿光波段资源，利用沼液中小分子有机物，在高温高盐厌氧光照中性富有机物条件下营光能自养生活，通过光合磷酸化获得能量，进行不放氧光合作用。以有机物为供氢体和受氢体，以氨基酸为主要碳素氮素来源，合成类胡萝卜素和菌体蛋白。光合作用产物类胡萝卜素经提纯分离洗涤后作为食用色素商品销售，含有大量氨基酸和菌体细胞的培养液经高速离心分离出嗜盐杆菌菌体用于生产单细胞蛋白，离心浓液中含有少量嗜盐杆菌用于饲喂卤虫，离心清液含有大量可溶性氨基酸和小分子有机物经稀释降低盐度后用于培养绿硫细菌。

绿硫细菌光合作用固氮放氢生产类胡萝卜素、氢气和单细胞菌体蛋白。绿硫细菌光合色素为菌绿素c、菌绿素d、菌绿素e，主要吸收固定转化利用近紫外光和近红外光光能，进行常温不放氧光合作用。绿硫细菌对氧气很敏感，对硫化氢不敏感，需要硫化氢作为供氢体，在缺少氮素时可固氮放氢。将甲烷发酵液灭菌后加入H2S、CO2、N2、VB12、乙酸，调配好合适浓度，接种绿硫细菌菌种，调整好光照强度、光质波长、温度、盐度、PH值、营养盐、氧化还原电位后，在严格厌氧光照条件下培养绿硫细菌，通过光合作用以固氮放氢，生产氨基酸、单细胞菌体蛋白、类胡萝卜素绿菌烯和氢气。氢气经分离提纯洗涤后作为商品销售，类胡萝卜素绿菌烯经提纯分离洗涤后作为食用色素商品销售，含有大量氨基酸、聚磷酸盐和菌体细胞的培养液经高速离心分离出绿硫细菌菌体用于生产单细胞蛋白，离心浓液中含有少量绿硫细菌用于饲喂卤虫、鱼虫，离心清液含有大量可溶性氨基酸、聚磷酸盐和小分子有机物用于培养紫硫细菌。

紫硫细菌光合作用生产类胡萝卜素和单细胞菌体蛋白。紫硫细菌光合色素为菌绿素a、菌绿素b，主要吸收固定转化利用蓝紫光和近中远红外光光能，进行常温厌氧光合作用。紫硫细菌对氧气很敏感，对硫化氢不敏感，需要硫化氢、无机硫化物、硫、硫代硫酸盐作为供氢体。硫化氢抑制其它生物生长繁殖，使紫硫细菌成为优势种群。将分离出绿硫细菌后的培养液，加入H2S、NH3、CO2、VB12、乙酸、丙酮酸，调配好合适浓度，接种紫硫细菌菌种，调整好光照强度、光质波长、温度、盐度、PH值、营养盐、氧化还原电位后，在严格厌氧光照条件下培养紫硫细菌，通过不放氧光合作用生产单细胞菌体蛋白、类胡萝卜素、多糖类、聚-B-羟基丁酸、聚磷酸盐。类胡萝卜素螺菌黄素、紫菌红素、番茄红素、番茄红醇、奥氏酮等色素经分离提纯洗涤后作为食用色素商品销售。含有大量菌体细胞的培养液经高速离心分离出紫硫细菌菌体用于生产单细胞蛋白，离心浓液中含有少量紫硫细菌用于饲喂卤虫、鱼虫，离心清液含有一些可溶性氨基酸、多糖类、聚-B-羟基丁酸、聚磷酸盐和小分子有机物用于培养阳光细菌。

阳光细菌光合作用生产类胡萝卜素和单细胞菌体蛋白。阳光细菌光合色素为菌绿素g，主要吸收固定转化利用近红外光光能，进行常温厌氧光合作用。阳光细菌对氧气很敏感，将分离出紫硫细菌后的培养液，加入NH3、丙酮酸、乳酸、乙酸、丁酸，调配好合适浓度，接种阳光细菌菌种，调整好光照强度、光质波长、温度、盐度、PH值、营养盐、氧化还原电位后，在严格厌氧光照条件下培养阳光细菌，通过不放氧光合作用生产单细胞菌体蛋白和类胡萝卜素。类胡萝卜素经分离提纯洗涤后作为食用色素商品销售，含有大量菌体细胞的培养液经高速离心分离出阳光细菌菌体用于生产单细胞蛋白，离心浓液中含有少量阳光细菌用于饲喂卤虫、鱼虫，离心清液含有一些可溶性氨基酸和小分子有机物用于培养紫色非硫细菌。

紫色非硫细菌光合作用生产类胡萝卜素和单细胞菌体蛋白。紫色非硫细菌光合色素为菌绿素a、菌绿素b，主要吸收固定转化利用蓝紫光和近中远红外光光能，进行常温光能异养光合作用。紫色非硫细菌对硫化氢很敏感，对氧气不敏感，将分离出阳光细菌后的培养液，加入NH3、CO2、低级脂肪酸、乙醇类、糖类、芳香族化合物、氨基酸类、有机小分子化合物、生物素、B族维生素，调配好合适浓度，接种紫色非硫细菌菌种，调整好光照强度、光质波长、温度、盐度、PH值、营养盐、氧化还原电位后，在微耗氧光照条件下利用其它发酵细菌产生的低分子有机物培养紫色非硫细菌，通过不放氧光合作用生产单细胞菌体蛋白和类胡萝卜素。类胡萝卜素经分离提纯洗涤后作为食用色素商品销售，含有大量菌体细胞的培养液经高速离心分离出紫色非硫细菌菌体用于生产单细胞蛋白，离心浓液中含有少量紫色非硫细菌用于饲喂卤虫、鱼虫，离心清液含有一些可溶性氨基酸、多糖类、聚-B-羟基丁酸、聚磷酸盐和小分子有机物用于培养绿色丝状细菌。

绿色丝状细菌光合作用生产类胡萝卜素和单细胞菌体蛋白。绿色丝状细菌光合色素为菌绿素a、菌绿素c、菌绿素d，主要吸收固定转化利用紫外光和近中远红外光光能，进行高温微耗氧光合作用。绿色丝状细菌对硫化氢和氧气都不敏感，既能利用各种有机物作为碳源和供氢体，也能利用二氧化碳作为碳源，利用硫化氢作为供氢体，利用光合磷酸化提供能源大量合成类胡萝卜素和菌体蛋白。将分离出紫色非硫细菌后的培养液，加入NH3、CO2、酵母膏、酪蛋白水解物、甘油、乙酸盐、低级脂肪酸、乙醇类、糖类、芳香族化合物、氨基酸，调配好合适浓度，接种绿色丝状细菌菌种，调整好光照强度、光质波长、温度、盐度、PH值、营养盐、氧化还原电位后，在微耗氧光照条件下培养绿色丝状细菌，通过不放氧光合作用利用有机物生产单细胞菌体蛋白和类胡萝卜素。类胡萝卜素经分离提纯洗涤后作为食用色素商品销售，含有大量菌体细胞的培养液经板框过滤分离出绿色丝状细菌菌体用于生产单细胞蛋白，离心浓液中含有少量细菌用于饲喂卤虫、鱼虫，离心清液中含有一些可溶性小分子有机物用于培养单细胞藻类。绿色丝状细菌可与蓝细菌共生。

蓝细菌光合作用生产藻蓝素、别藻蓝素和蓝藻单细胞蛋白。蓝细菌光合色素为叶绿素a、叶绿素b，主要吸收固定转化利用蓝紫光和红橙光光能，进行较高温放氧光合作用。利用水分子作为供氢体，利用二氧化碳作为碳源，利用太阳光能分解水释放氧气，生产合成ATP和NADPH还原力，将二氧化碳还原固定为葡萄糖。将分离出绿色丝状细菌后的培养液，加入NH3、CO2，调配好合适浓度，接种蓝细菌菌种，调整光照强度、光质波长、温度、盐度、碱度、硬度、PH值、营养盐、氧化还原电位后，在太阳光照下通过放氧光合作用利用二氧化碳和水生产菌体蛋白和类胡萝卜素、蓝藻素、别藻蓝素。类胡萝卜素、蓝藻素、别藻蓝素经分离提纯洗涤后作为食用色素商品销售，含有大量菌体细胞的培养液经板框过滤分离出蓝细菌菌体用于生产单细胞蛋白，离心浓液中含有少量蓝细菌用于饲喂卤虫、鱼虫，离心清液中含有一些可溶性小分子有机物用于培养绿藻、硅藻、甲藻、裸藻、黄藻、红藻等其它单细胞藻类。

绿藻、硅藻、甲藻、裸藻、黄藻、红藻等藻类光合作用生产单细胞蛋白。绿藻、硅藻、甲藻、裸藻、黄藻、红藻等藻类光合色素为叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c，主要吸收固定转化利用蓝紫光和红橙光光能，进行常温放氧光合作用。利用水分子作为供氢体，利用二氧化碳作为碳源，利用太阳光能分解水释放氧气，生产合成ATP和NADPH还原力，将二氧化碳还原固定为葡萄糖。将分离出蓝细菌后的培养液，加入NH3、CO2，调配好合适浓度，接种绿藻、硅藻、甲藻、裸藻、黄藻、红藻等单细胞藻类藻种，调整光照强度、光质波长、温度、盐度、碱度、硬度、PH值、营养盐、氧化还原电位后，在太阳光照下通过放氧光合作用利用二氧化碳和水生产单胞藻蛋白。含有大量单胞藻的培养液经板框过滤分离出藻体用于生产单细胞蛋白，离心浓液中含有少量单胞藻用于饲喂卤虫、鱼虫，离心清液中含有大量溶解氧气用于养殖鱼、虾、蟹、贝、参、鱿。

细菌单胞藻饲喂养殖卤虫鱼虫。有机物发酵液、甲烷发酵液、光合细菌培养液、单胞藻培养液、鱼虾蟹贝参鱿养殖废水中均含有大量微生物，经过检测调配后用于养殖以卤虫、鱼虫为代表的浮游动物，以充分利用各种养殖废液中的饵料生物、细菌、藻类、原生动物、有机碎屑、溶解有机物等资源生产浮游动物、鱼虫、卤虫、卤虫卵等高价值饵料产品。鱼虫卤虫成虫用于饲养鱼虾蟹贝参鱿等水产动物。

经过单胞藻净化后的富氧水用于养殖鱼、虾、蟹、贝、参、鱿等高价值海鲜产品。经过上述好氧细菌、厌氧细菌、甲烷发酵、光合细菌、单细胞藻类、卤虫、鱼虫等培养工艺流程后，原海水中的各种有毒有害病毒、细菌、藻类、动物均被杀灭，留存在培养液中的生物均是经过精心挑选的对养殖鱼、虾、蟹、贝、参、鱿有益的生物，有的提供饵料、有的提供氧气、有的清除鱼、虾、蟹、贝、参、鱿代谢废物，保持水体生态环境条件基本稳定，在这样的水质条件下养殖鱼、虾、蟹、贝、参、鱿，基本上可以避免野生病毒、毒虫、毒藻、毒菌、敌害生物等病虫害的感染，全程实时有效监控养殖水体环境条件，大幅度降低养殖风险，提高养殖成功率，提高鱼、虾、蟹、贝、参、鱿的生长速度，提高养殖产品产量和品质，充分利用阳光、温度、水分、二氧化碳、营养盐、溶解氧、浮游植物、浮游动物、饵料生物、生态等环境生物资源条件，全封闭循环养殖，大幅度降低养殖成本，大幅度提高养殖密度和产量，大幅度增加养殖利润水平。

细菌、光合细菌、单胞藻等微生物呈指数生长，通过流水连续培养，一边连续注入培养液，一边流水收获培养好的菌藻液，使微生物一直处在对数期生长阶段。菌液和藻液直接投喂原生动物、卤虫和鱼虫。营养环境条件适宜时，生物量倍增所需时间：蓝藻2小时，甲藻6小时，硅藻绿藻10小时，原生动物12小时。性成熟所需时间：轮虫2天，水蚤4天，卤虫11天，对虾60天。如此高的生长繁殖速度，如果人工提供最佳营养环境条件，单胞藻当天就可以繁殖几代，水蚤不到一周就有幼虫产出，卤虫不到半月就有幼虫和卤虫卵产出，商品对虾二个月上市。通过流水连续培养方式，全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置将上述养殖培养过程技术集成于一体。

浮游植物虽然繁殖能力很强，几个小时就可以繁殖一代，但是由于光能和营养供应不足，只有合适水层的浮游植物才能生长繁殖旺盛，其它水层不是光线太强，就是光线太弱，或是营养不足，或是温度不合适，浮游植物光合作用生产潜力不能得到充分发挥。光热水肥四要素必须同时同地满足浮游植物的最佳生态条件，植物生长繁殖速度才能达到最高状态，太高太低均严重影响植物光合作用效率。

藻类完全靠周围水体环境提供光热水肥等要素，藻细胞吸收完细胞周围的营养元素后，如果水体不搅动，细胞远处的营养元素只有靠分子扩散机制逐渐移动扩散到藻细胞周围才能供藻细胞吸收利用，所以说在静止水体，虽然水体中营养元素较多，但是在光合作用旺盛的晴天，多数藻细胞还是处于阶段性间歇性缺少营养状态，太阳光能不能得到最大限度利用。

随着藻类生长繁殖，真光层藻细胞数量越来越多，如果浮游动物不能及时摄食转移藻类，藻细胞之间的遮光作用将越来越强烈，最后造成的情形是：表层处于光抑制状态，光照太强反而抑制藻细胞光合作用效率和强度，只有次表层某一薄薄水层的光照强度正好处于藻细胞光合作用的最佳光照强度，此水层藻细胞光合作用效率达到最高状态，其它水层光照不是太强，就是太弱，都会降低细胞的光合作用效率和强度。

光能是天然水体中藻类植物光合作用合成有机物的唯一能源。藻类光合作用速率在很大程度上取决于光强和光质。藻类的空间分布、生长率与光强、光质的空间分布密切相关。太阳光波长范围150～4000nm，其中可见光波长380～760nm，波长小于380nm的为紫外光，大于760nm的为红外光。红外光可产生大量热。紫外光对生物有杀伤作用。只有可见光才能在光合作用中被细胞利用，并转化为化学能。叶绿素是绿色的，主要吸收红橙光和蓝紫光，反射黄绿光。藻类除含有各种叶绿素外，还有许多辅助色素，在吸收各种波长光能起着重要作用。

藻类生产力与光强有密切关系，生产力随光强变化分为三个阶段；第一阶段为上升阶段，即藻类光合作用随光强增加而增加，最终达到最大值，对应的光强称为最适光强。第二阶段为稳定阶段，在光强超过最适光强后的一定范围内，藻类光合作用随光强变化很小，处于稳定的高光合作用状态，在这一范围内的光强称为饱和光强。第三阶段为下降阶段，光强超过饱和光强后，藻类生产力随光强增强而减弱，这种现象称光抑制。

最大光强必然出现在水面而表现为光抑制作用。晴天时表层藻类生长受到抑制，使生产力最大值不出现在水面，而是出现在水下某一深度，一般出现在1/2透明度处，这一水层称为最大光合层或最适光合层。最大光合层以下各层的生产力随光强减弱而下降。但在阴天，表层光强通常为7000～15000勒克斯，整个水层光强均在最适光强以下，不出现光抑制，故表层生产力最高。随着水深加大，光照降低，光合作用逐步减弱。当总生产量与呼吸量持平时，净生产量为零。净生产量为零时的光照强度称补偿点。补偿点所在的深度称为补偿深度，补偿深度与水体透明度有关，一般为2～3倍透明度，故藻类的生长主要发生在3倍透明度以上。

温度对细胞光合作用影响较为复杂。由于光合作用包括光反应和暗反应两个部分，光反应主要涉及光物理和光化学反应过程，尤其是与光有直接关系的步骤，不包括酶促反应，因此光反应部分受温度影响小，甚至不受温度影响；而暗反应是一系列酶促反应，明显受温度变化影响和制约。在一定温度范围内，例如从光合作用的冷限温度到最适温度之间，光合作用速率随温度上升而提高，一般每上升10℃，光合速率可提高一倍左右。而在冷限温度以下和热限温度以上，对光合作用都会产生种种不利影响。因此，温度对光合作用的不利影响包括低温和高温，低温又可分为冷害和冻害两种。

冷害通常是指在1℃－12℃以下细胞所遭受的危害。在冷害温度下，细胞光合速率明显下降。冷害温度之所以使细胞光合速率大幅度下降，直接影响到叶绿体结构，使叶绿体内较小基粒垛数目增加，类囊体膜的生物组装受到抑制，膜结构受损，使叶绿体活性降低，表现出光系统Ⅱ、光系统I和全链电子传递速率下降，叶绿体中负责把激发能从捕光色素蛋白复合体向反应中心传递的叶绿素活性受钝化，能量传递受阻，反应中心得不到充足的能量供应，这些都对细胞正常光合作用造成不良影响。

光合作用暗反应的各个步骤均是在有关酶的参与下完成的，而低温能降低酶的活性和限制酶促反应。有些酶在低温下不稳定，它们活化所需能量分别在低于10.8℃和11.7℃的温度下明显增加，其结果均不利于对二氧化碳的固定和还原。在冷害温度下，细胞对光合作用形成的碳水化合物的运输速度也会降低。光合产物不能及时外运，在叶绿体中积累，会反过来抑制光合作用。在低温下，细胞需要更多能量以抵御寒冷，而这些能量来自呼吸作用，因此低温会加剧呼吸作用，增加干物质消耗。

当温度高于光合作用最适温度时，光合速率明显表现出随温度上升而下降，这是由于高温引起催化暗反应的有关酶钝化、变性甚至遭到破坏，同时高温还会导致叶绿体结构发生变化和受损；高温加剧细胞呼吸作用，而且使二氧化碳溶解度下降超过氧溶解度下降，结果利于光呼吸而不利于光合作用。当温度上升到热限温度，净光合速率便降为零，如果温度继续上升，细胞会死亡。

发明内容

鉴于以上各种好氧细菌、厌氧细菌、光合细菌、单细胞藻类、卤虫、鱼虫、水产生物苗种、商品鱼虾蟹贝参鱿等生物均需要不同养殖环境、不同营养要求，利用不同水层、不同温度盐度溶氧、不同PH值碱度硬度、不同有机物浓度、不同光质光照强度、不同氧化还原电位、不同营养盐浓度、不同菌相藻相浮游动物相，分别为各种不同好氧细菌、不同厌氧细菌、不同光合细菌、不同单胞藻、不同浮游动物、不同养殖生物分别提供各自最适波长光质、最适光照强度、最适温度盐度、最适溶氧PH值、最适硬度碱度、最适氧化还原电位、最适营养盐条件、最适饵料条件、最适生态条件。利用不同水层和培养液水流循环速度来调控光照强度，利用不同品种生物光合色素吸收光谱高峰不同来调控光谱波长，利用光合生物反应管的交织、盘旋、叠加来最大限度充分利用各种波长的太阳光能，利用全封闭水流循环生物反应管的不同圈层、走向、粗细、流速来调控目标生物的最佳生长繁殖生态环境条件，及时补充肥料、饵料、氧气、二氧化碳等易耗易损原料，及时转移输出细菌、单胞藻、类胡萝卜素、卤虫、轮虫、鱼虫等产成品，及时转移输出残饵、粪便及其它代谢产物，维持最佳浓度、密度、比例关系，维持整个系统高效均衡和谐有效运转。

海水、营养盐和农作物秸秆等有机物按比例投放进入甲烷发酵罐，密闭高温厌氧发酵。甲烷发酵完成后，发酵液从发酵罐底部管口流出进入生物反应管，生物反应管为透光材料制成的长长管道，各种目标养殖生物均在生物反应管中完成全部生长繁殖活动，嗜盐杆菌、绿硫细菌、紫硫细菌、阳光细菌、紫色非硫细菌、绿色丝状细菌、蓝细菌、绿藻、硅藻、甲藻、裸藻、黄藻、红藻、原生动物、轮虫、卤虫、鱼虫、水产生物苗种、鱼、虾、蟹、贝、参、鱿等养殖目标生物均在不同部位的生物反应管中生长繁殖。

生物反应管可粗可细、可大可小、可长可短、可明可暗、可串联并联、可交织折叠、可水平垂直盘旋、可在表层中层底层各层间穿行，依据目标生物的最佳养殖生态条件随时随地设定生物反应管的位置圈层走向，养殖溶液在管道中不停流淌，流速可控。在生物反应管道的一定位置装有注入端口和流出端口，通过注入端口可随时补充菌种、苗种、饵料、水分、营养液、盐分、二氧化碳、氧气、氨气、硫化氢、微量元素、维生素、生物活性物质等必需成分；通过流出端口可随时监测生物反应管中液体气体成分、氧化还原电位、溶氧、PH值、氨氮、硫化氢、亚硝酸盐、DIN、DIP、DISi、COD、BOD、碱度、硬度、有机物浓度、营养条件、反应速度、反应条件、反应过程、反应产品、饵料生物品种规格密度、敌害生物品种规格密度、目标生物品种规格密度、目标生物产品、目标中间产品等，随时不断分离取出目标产品，加工成商品销售。养殖溶液分离出相关产成品后，经过处理泵入发酵罐中再次循环使用。

将发酵罐置于全场最高处，往发酵罐中添加有机物和海水时需要消耗能量，当发酵液注入各生物反应管道时，依靠水的重力作用就可以完成，不再需要消耗额外动力，平常只需调节阀门大小即可，操作控制十分便捷容易，日常管理工作只需做好各项技术指标动态在线监测即可，对于异常指标随时采取相关措施处理。通过在线自动监测仪器仪表装置，随时随地全程实时掌握监控整个系统运行，完全避免传统养殖不可预见不可控制的各种风险。

通过全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置，可以同时同地分别满足嗜盐杆菌高温高盐高光照高有机物严格厌氧要求，满足绿硫细菌和紫硫细菌中温高硫化氢高二氧化碳低光照严格厌氧要求，满足阳光细菌中温高有机物中光照厌氧要求，满足紫色非硫细菌中温低硫化氢高有机物微好氧中光照要求，满足绿色丝状细菌的高温高有机物中硫化氢微好氧中光照要求，满足蓝细菌、绿藻、硅藻、甲藻、裸藻、黄藻、红藻等单胞藻的中温中光照低氧高二氧化碳低硫化氢高氨氮高营养盐要求。满足卤虫鱼虫中低氧高细菌高单胞藻高有机物低敌害生物要求，满足鱼虾蟹贝参鱿高溶氧中饵料低细菌中单胞藻低有机物低敌害生物要求。

通过温室原理和热交换装置控制温度。用塑料温室大棚加温生产热水、有机物发酵放热和深井水热交换装置共同提高冬季水温至20度以上。

通过生物反应管装置控制光照强度。晴天太阳法线照度高达126800勒克斯，到达海平面的太阳光照强度也高达107780勒克斯，而单胞藻光合作用最适光照只需2000-5000勒克斯，光合细菌光合作用最适光照只需100-2000勒克斯，而光线既不能储存，又不易分散摊薄，既然太阳光线不易变动，但是利用太阳光线进行光合作用的光合细菌和藻细胞水体却可以随时任意流动，运用光线与细胞相对运动原理，通过生物反应管道的交织堆叠螺旋分层，通过调控管道内液体流动速度，可以同时同地满足20层管道平均每层2000-5000勒克斯的光照强度要求。相当于将单位面积的太阳光能利用效率提高20倍。光照强烈时藻液加速流动，光照减弱时藻液减缓流动，这样就很好解决了光线过量供给与细胞饱和需求有限这一矛盾。

通过不同光合作用色素按比例搭配调控光波质量。太阳光谱辐射包括紫外光、蓝紫光、黄绿光、红橙光、红外光，平均每个波段约占总能量的20%，通过嗜盐杆菌、绿硫细菌、紫硫细菌、阳光细菌、紫色非硫细菌、绿色丝状细菌、蓝细菌、绿藻、硅藻、甲藻、裸藻、黄藻、红藻等光合作用生物的按比例有机和谐搭配，几乎可以吸收固定转化利用太阳光谱辐射中的所有波段能量用于合成有机物，比仅仅依靠绿色植物叶绿素光合作用光能利用效率提高150%以上。

通过全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置，使充入的二氧化碳、氧气、氨气、硫化氢不会逃逸散失，向培养液中添加的各种营养盐不会流失，没有废水废渣废气向外排出，不会造成任何环境污染。藻类光合作用产生的氧气不会逃逸散失，通过专门管道将氧气通向鱼虾蟹贝参鱿养殖车间，减少充氧费用。外界被有毒有害藻类病原菌污染的海水不会进入到鱼虾蟹贝参鱿养殖系统中去，大幅度减少各种杀菌消毒灭藻药物用量，大幅度降低鱼虾蟹贝参鱿染病生病的可能性，降低养殖风险，这是纯绿色环保健康生态有机养殖，大幅度提高养殖产品质量规格，大幅度增加养殖产品利润率水平。

通过全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置，随时随地调整最佳生态条件，如温度、盐度、透明度、光照、光质、营养盐、酸度、碱度、硬度、浊度、BOD、COD、溶氧、二氧化碳、生物密度、共生生物、竞争生物、捕食生物、敌害生物。随时随地补充营养盐、维生素、促生长因子、小分子有机物，防止营养盐限制和过量对光合作用速率的不利影响。随时随地补充二氧化碳，转移消耗氧气，降低氧气/二氧化碳比例，降低光呼吸作用损耗。随时随地转移光合作用产物、光合细菌和藻类。根据有机生物化学反应方程和反应原理，化学反应产物的淤积会反作用于反应速度，降低反应速度。为了获得最大的光合作用合成速度，一是为光合作用反应提供充足的原料，另外就是及时将光合作用产物及时转移摄食装配使用。及时转移摄食光合细菌、藻类，防止光合细菌藻类光合代谢产物对光合作用速率的不利影响，防止光合细菌藻类淤积对光合作用速率的不利影响。

通过有机物浓度调控溶解氧浓度，通过溶解氧浓度调控氧化还原电位，通过氧化还原电位调控微生物菌相、浮游植物相、浮游动物相、养殖动物相、养殖增殖生物种类、化学反应方向、化学反应速度、化学反应产物、化学反应时间、生物化学反应成品、商品产出速率和上市时间等控制指标。

利用逆流混合原理实现固体有机物和液体发酵液的充分搅拌混合，利用逆流混合原理实现沼气混合物和氨水的充分混合以吸收分离H2S、CO2、PH3等酸性气体，利用逆流混合原理实现沼气混合物和稀硫酸的充分混合以吸收分离NH3等碱性气体。固液垂直混合管，固体从上管口进入，下管口流出，液体从下管口进入，上管口流出。气液垂直分离管，混合气体从下管口进入，上管口流出，洗气液体从上管口喷入，下管口流出。利用重力和浮力相互作用原理，实现固液、气液的充分搅拌混合，节省动力，节省劳力，方便快捷，可以实现连续流水作业，系统浪费小。

通过全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置，使太阳光能得到最大限度吸收固定转化利用，只有阴雨天光照严重不足时，才需要用人工光源LED或其它人工照明装置补充光照，维持食物链运转平衡。苗种幼体养殖以投喂鲜活饵料为主，养殖生物成体在天然饵料不足时，通过人工投喂配合饵料解决，使太阳能成为系统运行能量的主要来源。

通过全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置，使单胞藻光合作用产生的溶氧得到最大限度储存利用，防止溶氧逃逸水面，让溶氧成为调控水质、底质、病害、清塘、清淤的有效工具。只有天气久阴久雨溶氧达不到规定要求时才开动增氧泵充氧。

通过全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置，使动物代谢产生的二氧化碳、氨氮、有机物、细菌分解产物、硫化氢、淤泥等作为浮游植物营养源得到充分有效利用，使系统内所有营养盐得到充分及时循环，只有营养盐不足时才通过施肥解决，使系统内自有营养物质元素得到最大限度循环利用，减少养殖废水对公共水域的污染排放。

通过全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置，可以充分开发利用城市光热水肥资源。城市化发展建设占有大量耕地资源，影响粮食安全和农产品生产供给能力，一旦遭遇大规模战争封锁或大型自然灾害袭击，就会严重降低人民经济生活水平。对于农业来说，光热水肥都是资源，都需要花钱购买，具体表现为地租（相当于光费、热费）、水费、肥费，价格不菲，约占农产品成本构成一半左右。而对于城市来说，除一小部分光热水肥作为资源以维持城市生态系统和景观正常运转之外，其它绝大多数光热水肥不但不能成为有用资源，而是作为环境污染对待的，如光污染、热污染、水污染、肥污染，为了降低这些光热水肥污染危害，政府和各单位各居民花费大量金钱、物力、财力来防治光污染、热污染、水污染、肥污染，如遮光系统、空调系统、污水收集处理系统等，而这些光热水肥对于生产人类食物原料的光合作用来说都是不可或缺的宝贵资源，只是由于过去人们没有研究发明开发制造出相应的技术装置系统来利用这些宝贵资源，而把这些资源当成垃圾，当成废物，当成污染物白白浪费，甚至还要花费巨大代价去处理这些宝贵资源。

通过全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置，可以充分开发利用草原戈壁沙漠干旱半干旱地区的光热水肥资源。在陆地上限制农作物光合作用生产能力的主要限制性因素是淡水资源，地球表面光热资源分布比较平均，差别不大，基本上与地理纬度成正相关，低纬度地区多，高纬度地区少，热带多，寒带少，夏季多，冬季少。肥资源分布不均可以通过人工施肥解决，有机肥、化肥的合理施用基本上可以解决缺肥问题。制约农产品生产潜力发挥作用的最主要限制因素是水。地球表面淡水资源分布十分不均，时空分布相差巨大，水多了成涝，水少了成旱，风调雨顺的湿润地区成为农产品生产力最高的区域，而其它风不调雨不顺的干旱半干旱地区，农产品生产力年际波动很大，有时丰收，有时歉收，有时绝收。全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置可以使草原戈壁沙漠干旱半干旱地区的农作物光合作用生产力稳定保持在一个相对比较高的水平。利用全封闭系统来防止水分蒸发流失，利用全循环流水系统来充分利用光热肥资源，将草原戈壁沙漠地区十分有限的水资源最大限度用于生产有机物、食物、能源。

通过全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置，可以充分利用海洋表面的光热水肥资源生产有机物、食物、能源。海洋表层不缺乏光热水资源，海洋表层最缺乏的是肥资源，而肥资源就在海洋表层以下的深层水中，海洋表层以下200米以深的海水中营养盐含量是海洋表层海水营养盐含量的数十倍至数百倍，利用循环流水装置可以把海洋深层的富营养盐海水循环至海洋表层参与光合作用，生产有机物、藻类、浮游动物、鱼虾蟹贝参鱿，生产水产品、鱼粉、鱼油。

通过全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置，除了地球表面以外，在光热资源十分丰富的太空，只要提供相应的水肥资源，一样可以利用生物光合作用生产有机物、食物、能源，为未来人类开发利用太空作技术储备。

全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置系统所有指标都可以通过一个阀门开关精确调控，将饵料、肥料、溶氧、二氧化碳、硫化氢、氨气、营养盐、浮游植物、浮游动物、养殖动物、微生物生态系统得到完美综合集成控制。全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置系统设计方案大大简化养殖环境指标的调控难度和程序，提高自然资源综合利用效率，降低生物混养时相互干扰相互摄食，降低自体污染强度，节省大量水质调控成本，节省大量饵料成本和其它成本，提升养殖业主超额利润率水平。

全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置主体工程为固体发酵罐、生物反应管、注入端口、流出端口，以及配套的在线检测仪器仪表装置。工程主体制造材料固体发酵罐可以选用玻璃钢材料、橡胶材料、钢筋混凝土材料，生物反应管优先选用价格低廉的柔性膜状透光材料，如各种塑料薄膜、高分子材料薄膜、高透光树脂、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、有机玻璃、亚克力材料、硅酸盐玻璃以及其它各种膜状管状高透光材料，制造安装方便快捷。实际选料时依据养殖生物要求、材料使用寿命、材料强度、对环境影响、采购成本等综合因素统筹考虑具体材料。

具体实施方式：

在工厂里按设计图纸尺寸要求预制固体发酵罐、生物反应管、注入端口、流出端口、检测端口、管道接口、阀门、开关、搅拌设备、热交换设备、离心过滤设备、板框过滤设备、固液混合分离设备、气液混合分离设备、烘干设备、速冻设备，以及相应的在线检测仪器仪表、防逆流阀等配件，并制造安装到位，码放整齐包装。

将全套全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置运输到指定位置，按设计程序要求安装连接到位，调试系统正常运转。

定时定点定位测量固体发酵罐各层发酵液温度、盐度、固液比、溶氧、PH值、营养盐、氧化还原电位、细菌生物量、好氧细菌、厌氧细菌、甲烷细菌活力、甲烷气体生产速率、气体成分、产气量等指标。

定时定点定位测量各层各条生物反应管道养殖水体温度、盐度、光照、光质、溶氧、PH值、硬度、碱度、有机物浓度、营养盐、硫化氢、氨氮、亚硝酸盐、透明度、氧化还原电位、养殖生物密度、生物量、培养液流速等指标，测量初级生产力和次级生产力，测量养殖生物成活率和生长状况。

Claims (12)

1.全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置的核心装置是固体发酵罐和生物反应管结构，凡应用固体发酵罐和生物反应管结构或类似结构，均受专利权保护，需经过专利权人授权。

2.全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置有关技术原理、制造材料、设计理念、图纸方案、技术数据等，均受专利权保护，需经专利权人授权。

3.全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置通过不同生物光合作用色素细菌视紫红质、菌绿素、叶绿素等按比例均衡搭配，调控光波质量，全波段利用太阳光能，均受专利权保护，需经过专利权人授权。

4.全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置通过生物反应管道交织、堆叠、螺旋、分层，通过调控管道内生物培养液流动速度来调控光照强度，提高太阳光能利用效率，均受专利权保护，需经过专利权人授权。

5.全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置通过生物反应管道粗细、大小、长短、明暗、串并联、交织、折叠、水平盘旋、垂直盘旋、在各层间穿行、流速，调控养殖目标生物最佳生态条件，均受专利权保护，需经过专利权人授权。

6.全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置通过在生物反应管道注入端口补充菌种、饵料、营养液等必需成分；通过流出端口监测氧化还原电位、目标生物产品，实现全封闭流水循环养殖，均受专利权保护，需经过专利权人授权。

7.全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置通过全封闭系统使注入的二氧化碳、氧气、氨气、硫化氢不会逃逸散失，向培养液中添加的各种营养元素不会流失，没有废水废渣废气排出，外界被有毒有害藻类病原菌污染的海水不会进入到鱼虾蟹贝参鱿养殖系统中去，均受专利权保护，需经过专利权人授权。

8.全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置无论大小高低尺寸如何变化，层间距多少，管径大小，交织堆叠螺旋层数，管道长短，均不构成实质性改变，均不影响本发明专利权利要求，均需经过专利权人授权。

9.全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置通过有机物浓度调控溶解氧浓度，通过溶解氧浓度调控氧化还原电位，均受专利权保护，需经过专利权人授权。

10.全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置通过通过氧化还原电位调控微生物菌相、浮游植物相、浮游动物相、养殖动物相、养殖增殖生物种类、化学反应方向、化学反应速度、化学反应产物、化学反应时间、生物化学反应成品、商品产出速率等控制指标，均受专利权保护，需经过专利权人授权。

11.全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置生物膜生产力理论，以及生态仿生学系列技术，均受专利权保护，需经过专利权人授权。

12.全自动工厂化全波段封闭循环流水实时监控养殖装置的自体水循环、自体肥循环、自体饵循环、自体能量流动，均受专利权保护，需经过专利权人授权。