CN105917915A - 一种低碳生态循环农业系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低碳生态循环农业系统，属于农业技术领域，该系统包括种植单元、畜牧养殖单元、水产养殖单元、蚯蚓养殖单元、沼气单元以及水循环单元；所述种植单元与畜牧养殖单元相互补给；水循环单元接受农业生产生活产出的废水并经过处理得到水源重新供给种植单元、畜牧养殖单元以及水产养殖单元；所述沼气单元分别与种植单元、畜牧养殖单元、水循环单元连接，形成沼气生产循环。本发明建设真正生态低碳循环农业模式，实现农业养殖废水废渣能循环利用；解决农业生产生活废渣以及渠引水问题和病虫害防治，形成整个低碳循环农业模式。

Description

一种低碳生态循环农业系统

技术领域

本发明属于农业技术领域，更具体是涉及一种低碳生态循环农业系统。

背景技术

我国资源短缺，人口众多，需大力发展低碳经济，以求经济社会的持续发展。低碳循环农业是以资源高效和循环利用为核心，以低消耗、低排放、高效率为基本特征的现代农业类型。不仅具有现代农业的运作高效性，更具有循环农业资源节约性，可通过优化组合，实现优势充分叠加而产生综合性的集成效应。

申请号为201510153746.0，名称为农业综合养殖系统的中国发明专利公开了有一种农业综合养殖系统，包括水产养殖系统、种植系统和畜牧养殖系统，没有具体实施细节。

授权公告号为CN204435953U，名称为生态农业循环经济系统的中国实用新型专利公开了一种生态农业管理系统,该系统公开了养殖场、鸭场、猪场和鸡场的粪便通过管道链接沼气池，沼气池产生沼气通过管道供给鸡场、鸭场和人类住房，猪粪、鸡粪和蘑菇房的菌床废物通过管道输送到蚯蚓养殖，蚯蚓养殖设置果园内，鱼塘中的塘泥通过管道链接果园，这种系统有机低碳农业技术研究不够，过于追求单一的循环模式，并没有考虑到与废弃物相关的废水处理和病虫害生态防治问题，最后仍然需要耗费其他的工序处理余留下来的废水和病虫害等问题,没有实现真正的低碳循环。

目前现有技术中仅仅只处理了农业生产中的废弃物，一些养殖固体废弃物和农业生产废水的问题没有得到解决，土壤的综合治理问题也没有体现，病虫害防治问题没有得到解决，模式单一化,不能做到零排放的标准,只局限于部分的循环。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，解决现有生态农业系统存在的缺点，本发明提供了一种低碳生态循环农业系统，能实现农业养殖废水废渣循环利用，处理农业生产生活废渣，解决沟渠引水问题和病虫害防治。

一种低碳生态循环农业系统，该系统包括种植单元、畜牧养殖单元、水产养殖单元、蚯蚓养殖单元、沼气单元以及水循环单元；

所述种植单元与畜牧养殖单元相互补给；水循环单元接受农业生产生活产出的废水并经过处理得到水源重新供给种植单元、畜牧养殖单元以及水产养殖单元；

所述沼气单元分别与种植单元、畜牧养殖单元、水循环单元连接，形成沼气生产循环，其中，种植单元、畜牧养殖单元与水循环单元作为沼气单元原料来源，沼气单元的产出用于满足种植单元、畜牧养殖单元以及农业生产生活所需的有机肥料；

所述种植单元、畜牧养殖单元、沼气单元、蚯蚓养殖单元之间连接形成蚯蚓养殖循环；其中，种植单元、畜牧养殖单元、沼气单元为蚯蚓养殖单元的营养物质的输入源，蚯蚓养殖的产出用于满足种植单元、畜牧养殖单元以及农业生产生活所需的有机肥料；

所述种植单元、畜牧养殖单元、水循环单元、水产养殖单元、蚯蚓养殖单元之间形成水产养殖循环；其中，水循环单元与蚯蚓养殖单元为水产养殖单元的输入源，水产养殖单元产生的用于满足农业生产生活、种植单元、畜牧养殖单元的需求。

进一步地，该系统还包括小分子水种植养殖；所述小分子水种植养殖输入源为农业生产生活，产出废弃物用于满足种植单元、畜牧养殖单元的需求；所述小分子水种植养殖包括小分子水种植和小分子水养殖,其中，所述小分子水种植是指利用小分子水种植农业作物与绿化,所述小分子水养殖是指利用小分子水养殖畜禽。

进一步地，所述水循环单元包括超滤净水装置，以及依次连接的地埋式污水处理装置、生物质焦与净污湿地生态沟渠；所述净污湿地生态沟渠连接水产养殖单元、沼气单元；地埋式污水处理装置用于接收来自农业生产生活中的废水；所述水产养殖单元和种植单元的另一端连接超滤净水装置。农业生产生活的废水经过地埋式污水处理装置处理，先经过生物质焦处理，废水可净化形成四类地表水，再通过净污湿地生态沟渠形成三类地表水，该三类地表水可用于水产养殖单元与种植单元。

进一步地，所述地埋式污水处理装置包括依次连接的厌氧生物滤池、接触氧化池、沉淀池及消毒池。一是先经厌氧生物滤池过滤水中的悬浮物、有机污染物以及降低氮的浓度；二是经接触氧化池利用微生物的新陈代谢将污水中的有机污染物氧化分解；三是经过沉淀池除去比重大于水的悬浮污泥；最后经过消毒池,杀死水中的细菌、大肠杆菌等。通过地埋式污水处理装置净化后，再用生物质焦吸附，然后将其排放到净污湿地沟渠，进行再次净化，达到地表水源中优质水源标准。

进一步地，所述生物质焦由农业废弃物制备而成。这种生物质焦是指有机物质在高温（约900度）、无氧条件下分解而成的一种固体物质（主要成分是碳），其具有很高的表面活性，能够让大量微生物在其表面蜂窝状间隙里繁衍，进而提高土地的肥力，增强土地的产量。通过把农业中废弃物制成生物质焦，进一步促进了低碳循环农业的发展。生物质焦多孔的高含碳结构使其对气体和液体具有强大的物理吸附功能，可作为污水处理单元的吸附剂。

进一步地，所述净污湿地生态沟渠是将生物质焦处理后的水排放到净污湿地再次净化，达到地表水源优质水源标准后循环应用于种植单元和水产养殖单元；净污湿地生态沟渠中产出的水生植物作为沼气单元原料源之一。

进一步地，所述超滤净水装置包含活性炭和石英砂，所述活性炭和石英砂重量百分比为（3-5）：（2-3）；所述超滤净水装置还包含超滤膜。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明建设真正生态低碳循环的农业模式，利用水循环单元净化农业生产生活废水，实现农业养殖废水废渣能循环利用；蚯蚓养殖单元和沼气单元解决农业生产生活废渣，并提供清洁能源；净污湿地生态沟渠解决沟渠引水问题和病虫害防治，三条循环链接形成整个低碳循环农业模式相辅相成。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明一种低碳生态循环农业系统总体框图；

图2为本发明一种低碳生态循环农业系统的水循环单元框图；

图3为本发明一种低碳生态循环农业系统的废弃物再生利用框图；

图4为本发明一种低碳生态循环农业系统的净污湿地生态沟渠框图；

图中 101、畜牧养殖单元；102、种植单元；103、蚯蚓养殖单元；104、沼气单元；105、水产养殖单元；106、水循环单元；106a、地埋式污水处理装置；106b、生物质焦；106c、净污湿地生态沟渠；106d、超滤净水装置；107、小分子水种植养殖。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，畜牧养殖单元产生的畜禽肥料经过发酵后施在作物上，种植单元产生的秸秆、果茎等废弃物亦可反作用于畜牧养殖单元。

畜牧养殖单元101产生的畜禽肥料经过发酵后施在种植单元102的作物上，种植单元102养殖产生的秸秆、果茎等废弃物亦可反作用于畜牧养殖单元101。畜牧养殖单元101产生的固体废弃物如粪便、残渣等，种植单元102废弃物如秸秆、果茎等可排放到沼气单元104进行沼气发酵。沼气单元104产生的沼渣与畜牧养殖单元101固体废弃物都可当作饵料用于蚯蚓养殖，沼液作为液体有机肥，沼气应用于清洁能源。其中蚯蚓养殖单元103是选择具有鲜明品种特征、红润粗壮的纯种蚯蚓入池，利用种植产生的固体废弃物、沼气发酵产生的沼渣作为饵料养殖蚯蚓。蚯蚓主要有三方面的作用:1、产生的粪便作为有机肥料改善土壤；2、蚯蚓可作为动物饲料用于畜牧养殖；3、可用于生物制药。

如图2-4所示，水循环单元用于给生态循环农业系统提供水循环。水循环单元106包括地埋式污水处理装置106a、生物质焦106b、净污湿地生态沟渠106c和超滤净水装置106d，地埋式污水处理装置106a包括厌氧生物滤池、接触氧化池、沉淀池及消毒池，先经厌氧生物滤池过滤水中的悬浮物、有机污染物以及降低氮的浓度；再经接触氧化池利用微生物的新陈代谢将污水中的有机污染物氧化分解；随后经过沉淀池除去比重大于水的悬浮污泥；最后经过消毒池，杀死水中的细菌、大肠杆菌等。通过地埋式污水处理装置106a净化后，再用农业废弃物制备而成的生物质焦106b吸附，然后将其排放到净污湿地沟渠106c，在净污湿地生态沟渠106d按照正常生产方式在湿地、生态沟渠和田埂上种植水稻、芦苇、菖蒲等有一定经济价值的水生植物，可以吸附水中的氮、磷，水中养殖鱼、蛙，既可捕捉害虫又可促进畜牧业及农产品加工业的发展，代谢产生的废弃物又可用于蚯蚓的养殖。经过净污湿地生态沟渠106d再次净化，达到地表水源中优质水源标准。再通过超滤净水装置106d用12kg/亩的活性炭处理去除水中残留农药洗涤剂以及多种有机污染物，采用8kg/亩的石英砂作为过滤介质去除细微杂质，再使用超滤膜去除水中的病原微生物，如隐孢子虫，贾第虫，细菌和病毒等。经处理后的水可用于灌溉及降温，实际上已经达到可直接饮用水标准，远远高于灌溉用水要求。

小分子水种植养殖107中小分子水团因为水分子数量少，结构规整而具有很高的活性。通过纯物理方式将净化后的大分子水变为稳定的小分子水用于种植与养殖,能够提高种植发芽率和动植物的抗病虫能力，与普通水相比，能显著提高其农作物种植与动物养殖的产量。

循环农业园区以农业为基础的循环经济建设，摆脱了单纯发展种养业的农业经济发展模式，强调建立农、林、牧、副、渔等多种产业协调综合发展的大农业结构，合理的产业结构增长了农业生态系统的食物链，增加了物质流动的环节，增强了系统的稳定性，提高了生产力，同时也提高了物质循环和能量利用效率。特别是大量的循环农业园区通过沼气池处理系统的转化作用，和生物防除模式。在园区内部形成了一个立体循环的生态链，将农业生产和生活产生的废弃物“变废为宝”，达到资源的综合利用，即节约了能源和开支，又保护了生态环境。通过系能流结构的分析，可以看出，循环农业园区系统中生产、消费、分解者之间存在着相对稳定和高效的物质交换和能量流动，各子系统形成了在空间上连续，功能上互补的稳定和谐的关系。

为了推动循环农业园区建设，需要加强循环农业载体培植。一是建设循环农业园。循环农业园区强调集中化生产，利用农业产业模块之间的链接关系来实现对能量与物质的循环利用。通过加强设施农业技术的组装配套，注重农产品良种、良法配套，完善农产品高效、优质、高产生产综合技术体系，实现循环农业园区规模化、专业化和高效化生产。同时，循环农业园建设可结合发展观光休闲农业。二是建立农产品加工园区。根据循环农业的发展要求，实施政策倾斜，建立基础设施配套的农产品加工园区，将具有上下游共生关系的农副产品加工企业集中到加工园区内，形成特色和绿色企业群，实现有害污染物在园区的闭路循环。三是加快规模化畜牧小区建设。通过加强基础设施、完善配套服务、规范管理制度、提高生产技术，实行统一规划、统一品牌、统一管理、统一服务、统一治污，把分散经营的养殖场（户）集中到一个区域内，实现畜牧业专业化、规模化、标准化、生态化的养殖模式。大量的实践证明，园区经济在农业快速发展过程中起到了极其重要的作用，同时，也涌现出了很多的成功范例，如清远和记低碳循环农业、北京安利隆生态旅游山庄等。因此，在循环农业发展方面，也可以借助工业园区的建设经验，尝试性开展相关的实践探索。其目的是通过循环农业园区建设，充分发挥其示范带动作用、科技与信息辐射作用，以快速推动农业循环经济的发展。

在一定区域内，构建种植业、养殖业、加工业、流通业之间的资源循环利用链接关系，协调水源、能源等要素的减量投入，采用共同的减排策略，形成大农业的上、中、下游各环节的良性循环模式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低碳生态循环农业系统，其特征在于，该系统包括种植单元、畜牧养殖单元、水产养殖单元、蚯蚓养殖单元、沼气单元以及水循环单元；

所述种植单元与畜牧养殖单元相互补给；水循环单元接受农业生产生活产出的废水并经过处理得到水源重新供给种植单元、畜牧养殖单元以及水产养殖单元；

所述沼气单元分别与种植单元、畜牧养殖单元、水循环单元连接，形成沼气生产循环；其中，种植单元、畜牧养殖单元与水循环单元作为沼气单元原料来源，沼气单元的产出用于满足种植单元、畜牧养殖单元以及农业生产生活所需的有机肥料；

所述种植单元、畜牧养殖单元、沼气单元、蚯蚓养殖单元之间连接形成蚯蚓养殖循环；其中，种植单元、畜牧养殖单元、沼气单元为蚯蚓养殖单元的营养物质的输入源，蚯蚓养殖的产出用于满足种植单元、畜牧养殖单元以及农业生产生活所需的有机肥料；

所述种植单元、畜牧养殖单元、水循环单元、水产养殖单元、蚯蚓养殖单元之间形成水产养殖循环；其中，水循环单元与蚯蚓养殖单元为水产养殖单元的输入源，水产养殖单元产生的用于满足农业生产生活、种植单元、畜牧养殖单元的需求。

2.根据权利要求1所述的一种低碳生态循环农业系统，其特征在于，该系统还包括小分子水种植养殖；所述小分子水种植养殖输入源为农业生产生活，产出废弃物用于满足种植单元、畜牧养殖单元的需求；所述小分子水种植养殖包括小分子水种植和小分子水养殖,其中，所述小分子水种植是指利用小分子水种植农业作物与绿化,所述小分子水养殖是指利用小分子水养殖畜禽。

3.根据权利要求1所述的一种低碳生态循环农业系统，其特征在于，所述水循环单元包括超滤净水装置，以及依次连接的地埋式污水处理装置、生物质焦与净污湿地生态沟渠；所述净污湿地生态沟渠连接水产养殖单元、沼气单元；地埋式污水处理装置用于接收来自农业生产生活中的废水；所述水产养殖单元和种植单元的另一端连接超滤净水装置。

4.根据权利要求3所述一种低碳生态循环农业系统，其特征在于，所述地埋式污水处理装置包括依次连接的厌氧生物滤池、接触氧化池、沉淀池及消毒池。

5.根据权利要求3所述一种低碳生态循环农业系统，其特征在于，所述生物质焦由农业废弃物制备而成。

6.根据权利要求3所述一种低碳生态循环农业系统，其特征在于，所述净污湿地生态沟渠是将生物质焦处理后的水排放到净污湿地再次净化，达到地表水源优质水源标准后循环应用于种植单元和水产养殖单元；净污湿地生态沟渠中产出的水生植物作为沼气单元原料源之一。

7.根据权利要求3所述一种低碳生态循环农业系统，其特征在于，所述超滤净水装置包含活性炭和石英砂，所述活性炭和石英砂重量百分比为（3-5）：（2-3）。

8.根据权利要求7所述一种低碳生态循环农业系统，其特征在于，所述超滤净水装置还包含超滤膜。