CN105994098B - 一种生态循环种养殖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生态循环种养殖系统，包括水生动物养殖池、立体栽培架、微生物反应发生器、固体废物收集系统、转桶微滤机；水生动物养殖池依次通过固体废物收集系统、微生物反应发生器与立体栽培架相连；立体栽培架通过转桶微滤机与水生动物养殖池相连。采用本发明种养殖系统，绿色环保，且能有效提高鱼菜共生水循环、缩短植物生产周期。
Description
技术领域
本发明属于农业养殖领域，具体涉及一种生态循环种养殖系统。
背景技术
目前我国的农业生产模式较为单一，陆地种植技术和水产养殖技术作为不同的领域，应用于不同的农业行业。然而不同的生产模式受到空气、温度、土壤、水体等诸多自然环境的条件限制，从而导致农业生产的地理位置远离生活区，而生产工艺和经济转化效率不断降低。此外，单一的生产模式，由于生态系统的不稳定，需要添加诸多的人为因素。各种肥料、农药、化学药品的添加，导致产品质量下降，生产成本升高。各种农药残留超标、重金属超标的农产品流入市场。因为很多机构致力于研究可以从生产工艺上做到无害、环保、安全、优质的农产品生产模式。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能进行循环生态种养殖的系统。
为了达到上述目的，本发明提供了一种生态循环种养殖系统，包括水生动物养殖池、立体栽培架、微生物反应发生器、固体废物收集系统、转桶微滤机；水生动物养殖池依次通过固体废物收集系统、微生物反应发生器与立体栽培架相连；立体栽培架通过转桶微滤机与水生动物养殖池相连。
其中，固体废物收集系统包括池底收集管、固体废物收集器和立式沉淀物收集桶；池底收集管设于水生动物养殖池池底中心处；固体废物收集器设于水生动物养殖池的一侧；池底收集管与水生动物养殖池池底相连通；固体废物收集器与水生动物养殖池上部相连通；立式沉淀物收集桶分别与池底收集管和固体废物收集器相连通；立式沉淀收集桶通过循环水箱与微生物反应发生器相连。
立体栽培架采用多层金属框架；每层金属框架上均设有一个种植池；种植池内表面覆盖有防水HDPE膜；种植池上设有种植池出水口和种植池入水口；水生动物养殖池横截面为圆形；水生动物养殖池池底直径与池壁高度为1.5:1-3:1；水生动物养殖池上方设有水生动物养殖池入水口，水生动物养殖池入水口的进水水流方向与池壁外切线方向平行；水生动物养殖池池底设有水生动物养殖池出水口；微生物反应发生器包括壳体、搅拌轴、曝气装置；搅拌轴一端设有搅拌叶，且该端伸入壳体内底端；壳体上端两侧分别设有微生物反应发生器入水口和微生物反应发生器出水口；曝气装置设于壳体内底部，且位于搅拌叶下方；壳体下端设有进气口，进气口与曝气装置相连通；水生动物养殖池出水口依次通过池底收集管和立式沉淀物收集桶与微生物反应发生器入水口相连；微生物反应发生器出水口与种植池入水口相连通。
微生物反应发生器内设有生物反应填料；填料的总体积占所述壳体内部总体积的60%；微生物反应发生器内的微生物采用硝化细菌、亚硝化细菌和光合菌；硝化细菌、亚硝化细菌和光合菌的含量比（活菌数的比例）为4：5：9。
水生动物养殖池、固体废物收集系统为多个，每个水生动物养殖池分别与对应的固体废物收集系统相连；种养殖系统还包括循环水箱；循环水箱为两个；各固体废物收集系统通过其中一个循环水箱与微生物反应发生器相连；各种植池通过另一个循环水箱与转桶微滤机相连。
池底收集管包括管体、滤网和废物收集器；管体上端与水生动物养殖池池底相连通，下端与立式沉淀收集桶相连通；滤网设于管体上端内部；废物收集器设于管体一侧，且与管体相连通，连通处位于滤网上方；废物收集器的底部所处平面位于滤网下方。
管体呈L型，上端伸入水生动物养殖池内，且顶端密封；滤网至管体顶端的管体依次分为大孔洞段和小孔洞段；大孔洞段的管体外周侧均匀设有大孔洞；小孔洞段的管体外周侧均匀设有小孔洞；大孔洞段的管体和小孔洞段的管体均位于水生动物养殖池内。
滤网距离管体顶端15厘米；大孔洞段的管体长度为1厘米；小孔洞段的管体长度为10厘米；大孔洞的孔径大小为6毫米（直径）；小孔洞的孔径大小为3毫米；滤网的网孔大小为3毫米。废物收集器包括废物收集器顶盖和废物收集器槽体；废物收集器顶盖设于废物收集器槽体上方；废物收集器槽体靠近管体的一侧上端设有开口，废物收集器槽体通过该开口与管体相连通。
池底收集管还包括大颗粒物排放管；大颗粒物排放管与废物收集槽体底部相连通。
立式沉淀物收集桶呈圆柱状，且其上设有入水口和出水口；入水口位于出水口下方；入水口的进水方向与出水口的出水方向呈45°夹角；立式沉淀物收集桶通过入水口与池底收集管相连通。
立式沉淀物收集桶的出水口内侧设有滤网；立式沉淀物收集桶的底部设有开口，开口处设有可开合的盖子。
固体废物收集器包括壳体和托架；托架固定在壳体一侧；壳体包括上壳体和下壳体；上壳体可旋转地固定在下壳体上方，且上壳体、下壳体内部相连通；下壳体上设有入水口；上壳体上设有出水口；固体废物收集器通过出水口与立式沉淀物收集桶相连通。
下壳体呈圆柱状；下壳体上端沿周侧设有卡槽；上壳体呈圆盘状；上壳体下端沿周侧设有对应的卡环；卡环设于卡槽内；上壳体与下壳体接触处设有密封圈。
下壳体下端呈倒圆锥状。
下壳体一侧设有液位观察窗；固体废物收集器的出水口内侧设有滤网；下壳体底部设有废物排泄口；废物排泄口处设有开关。
种养殖系统还包括氧气发生器、冷暖水机和排污管；池底收集管、固体废物收集器、立式沉淀物收集桶、转桶微滤机分别与排污管相连；氧气发生器与水生动物养殖池相连；冷暖水机与循环水箱相连。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明利用固体废物收集系统进行固体废物过滤，同时通过微生物反应发生器进行生物处理，使水生动物养殖池内的水体形成含有营养成分的肥水用于水培果蔬及农作物；同时种植池内的水体进行过滤和温度调节后可以重复进行水产品养殖。采用本发明种养殖系统，绿色环保，且能有效提高鱼菜共生水循环、缩短植物生产周期。
附图说明
图1为本发明生态循环种养殖系统的结构示意图；
图2为图1中水生动物养殖池的结构示意图；
图3为图1中池底收集管的结构示意图；
图4为图1中立式沉淀物收集桶的结构示意图；
图5为图4中立式沉淀物收集桶的横截面示意图；
图6为图1中固体废物收集器的结构示意图；
图7为图1中微生物反应发生器的结构示意图；
图8为图7中曝气装置的结构示意图；
图9为图1中立体栽培架的结构示意图。
图中，1-水生动物养殖池，2-池底收集管，3-立式沉淀物收集桶，4-固体废物收集器，5-立体栽培架，6-池底平面，7-微生物反应发生器，8-氧气发生器，9-冷暖水机，10-转桶微滤机，11-循环水箱，12-排污管，102-水生动物养殖池入水口，103-水生动物养殖池出水口， 105-进水水流方向，106-池壁外切线方向，21-管体，201-小孔洞段，202-大孔洞段，203-缓冲弯头，204-密封盖，22-池底收集管的滤网，23-废物收集器顶盖，24-废物收集器槽体，25-大颗粒物排放管，32-立式沉淀物收集桶的入水口，33-立式沉淀物收集桶的出水口；41-上壳体，42-下壳体，43-入水口，44-出水口，45-托架，46-液位观察窗，47-废物排泄口，48-滤网，501-多层金属框架，502-种植池，503-种植池入水口，504-种植池出水口，701-壳体，702-微生物反应发生器出水口，703-微生物反应发生器入水口，704-出水管、705-入水管，706-搅拌轴，707-搅拌叶，708-进气口，709-鼓风机，710-曝气装置，711-曝气孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明种养殖系统包括水生动物养殖池1、立体栽培架5、微生物反应发生器7、固体废物收集系统、转桶微滤机10、氧气发生器8、循环水箱11、冷暖水机9、排污管12。固体废物收集系统、氧气发生器8和水生动物养殖池1为多个，且数量一致。固体废物收集系统包括池底收集管2、立式沉淀物收集桶3和固体废物收集器4。池底收集管2设于水生动物养殖池1池底中心处；固体废物收集器4设于水生动物养殖池1的一侧；池底收集管2与水生动物养殖池1池底相连通；固体废物收集器4与水生动物养殖池1上部相连通；立式沉淀收集桶3分别与池底收集管2和固体废物收集器4相连通。各水生动物养殖池1依次通过对应的固体废物收集系统与其中一个循环水箱11相连，该循环水箱11通过微生物反应发生器7与立体栽培架5相连。立体栽培架5通过依次通过另一个循环水箱11、转桶微滤机10与各水生动物养殖池1相连。
结合图2，水生动物养殖池1横截面呈圆形，池底直径与池壁高度为1.5:1-3:1（优选2：1）。养鱼池1上方设有水生动物养殖池入水口102，该水生动物养殖池入水口102的进水水流方向105与池壁外切线方向106平行。养鱼池1通过池底中心的水生动物养殖池出水口103与下方的池底收集管4相连通。水生动物养殖池出水口103上端呈倒圆锥状，倒圆锥的上端与池底面圆滑过渡。出水口上端直径大小为40cm，下端直径大小为28cm。 水流从水生动物养殖池入水口102中流出，池内水体自旋方向的中心位于水生动物养殖池出水口103处，使得固体废物可以方便流入下方的池底收集管4内。水生动物养殖池1内壁应设置为深色，利于冬季水体保温。水生动物养殖池1的水平高度应位于立体栽培架5下方30厘米以下，便于水体循环过程中的落差产生氧气的曝气过程。同时水生动物养殖池1内设有氧气发生器8，通过氧气发生器8增加水体的含氧量，更加有利于水生动物存活。
结合图3，池底收集管2包括管体21、滤网22、废物收集器和大颗粒物排放管25。管体21呈Ｌ型，拐角处设有缓冲弯头203。管体21顶端设有密封盖204，进行顶端密封。池底收集管的滤网22设于管体21上端内部，距离管体顶端15厘米，网孔大小为3毫米。池底收集管的滤网22至管体顶端的管体依次分为大孔洞段202和小孔洞段201，长度分别为1厘米和10厘米。大孔洞段的管体外周侧均匀设有孔径大小为6毫米的大孔洞；小孔洞段的管体外周侧均匀设有孔径大小为3毫米的小孔洞。废物收集器为两个，分别设于管体21上端的左右两侧，包括废物收集器顶盖23和废物收集器槽体24。废物收集器顶盖23设于废物收集器槽体24上方。废物收集器顶盖23呈圆弧状，靠近管体21的一侧及远离管体21的一侧分别向上和向远离端设有连接片，通过连接片分别固定在管体21和池底平面6上。废物收集器槽体24呈U型，且远离管体的一侧倾斜向上，上端横截面大于下端横截面。废物收集器槽体24远离管体21的一端沿远离方向延伸设有连接片，通过连接片固定在池底平面6上。废物收集器槽体24靠近管体的一侧直接固定在管体21上，且上端设有开口，废物收集器槽体24通过该开口与管体相连通，开口处位于滤网上方2毫米处。废物收集器槽体24的底部所处平面位于滤网下方，且大颗粒物排放管25与废物收集槽体24底部相连通。
结合图4、图5，立式沉淀物收集桶3上设有立式沉淀物收集桶的入水口32和立式沉淀物收集桶的出水口33。立式沉淀物收集桶的入水口32位于立式沉淀物收集桶的出水口33下方。立式沉淀物收集桶3呈圆柱状，底部直径为30厘米，高度为120厘米。立式沉淀物收集桶的入水口32距离收集桶底部60厘米，立式沉淀物收集桶的出水口33距离收集桶底部85厘米。立式沉淀物收集桶的入水口32的进水方向与立式沉淀物收集桶的出水口33的出水方向呈45°夹角，使得入水水流自旋并分离固体废物后，分离的清水可以最大比例流出，不会造成废物二次沉淀。滤网（未画出）设于立式沉淀物收集桶的出水口33内侧，进一步分离出固体废物。立式沉淀物收集桶3底部设有开口，开口处设有盖子（未画出），每隔一段时间打开盖子，清理内部的固体废物。
结合图6，固体废物收集器4包括上壳体41、下壳体42和托架45。下壳体42呈圆柱状，底部呈倒圆锥状，下壳体圆柱状部分高度为50厘米、直径为20厘米，底部圆锥状高度为20厘米。上壳体41呈圆盘状，厚度为8厘米，直径为20厘米。下壳体42上端沿周侧设有卡槽，上壳体41下端沿周侧设有对应的卡环，上壳体41通过卡环设于卡槽内可转动相连于下壳体42上方，且上壳体41、下壳体42内部相连通。且上壳体42与下壳体41的接触处设有密封圈。托架45固定在下壳体42的一侧，固体废物收集器整体通过托架45进行固定。下壳体上设有入水口43；上壳体上设有出水口44。下壳体42一侧设有液位观察窗46，通过液位观察窗可以随时观察沉淀物收集量，及时调整收集器工作状态。滤网出水口内侧安装设有滤网48。下壳体42底部（即倒圆锥尖端）设有废物排泄口47，废物排泄口47处设有开关。
使用时，池底收集管2安装于水生动物养殖池1池底中心处，顶端高于池底平面15厘米处。水生动物养殖池1内水体由于自旋，固体废物集中在池底中心处，由于密度的不同而分层，上层低密度颗粒通过小孔洞进入管体内，下层高密度颗粒通过大孔洞进入管体内，再经由池底收集管的滤网22使得低密度颗粒进入管体下端，由下一层级进行分离收集，大颗粒物留在滤网上，当高度超过废物收集器槽体24近管体一端的开口高度时，经由废物收集器槽体24进入大颗粒物排放管25进行集中收集，从而保证流出的水体中不含有大颗粒固体废物。水生动物养殖池1水面处的带有悬浮固体颗粒的水体进入入水口43后，由于水体自旋，固体废物向底部锥形部分集中，根据水流速度调节出水口44的位置（根据流速旋转上壳体41，随着水流速度的提高，调大出水口与入水口的角度），清水通过滤网48后，由出水口44流出。同时通过液位观察窗46监控沉淀物收集量，当超过一定量时，打开废物排泄口47的开关，使废物排出，并用清水冲洗收集器内壁。经过池底收集管2和固体废物收集器4的水体，进入立式沉淀物收集桶的入水口32，由于立式沉淀物收集桶的入水口32的进水方向与立式沉淀物收集桶的出水口33的出水方向呈45°夹角，使得入水水流自旋并分离固体废物后，分离的清水可以最大比例流出，不会造成废物二次沉淀。滤网（未画出）设于立式沉淀物收集桶的的出水口33内侧，进一步分离出固体废物。立式沉淀物收集桶的3底部设有开口，开口处设有盖子（未画出），每隔一段时间打开盖子，清理内部的固体废物。
结合图7，微生物反应发生器包括壳体701、出水管704、入水管705、搅拌轴706、搅拌叶707、鼓风机709、曝气装置710。搅拌轴706下端从壳体701上部伸入壳体内部，且下端连接搅拌叶707伸入壳体701底部。壳体701上端左右两侧分别设有微生物反应发生器入水口703和微生物反应发生器出水口702，分别通过入水管705和出水管704伸入壳体701内部下端。壳体701内底部、搅拌叶707的下方设有曝气装置710，曝气装置710为盘体，横截面与底面大小相适配。结合图8，曝气装置710内部中空，上端面均匀分布有多个曝气孔711。壳体701下端一侧设有进气口708，鼓风机709设于壳体701外部、进气口708处，使得风通过进气口708进入曝气装置710中。壳体701内填充有填料，该填料采用宜兴中雁塑料制品有限公司生产的PE02型号的生物反应填料；所用填料的总体积占壳体内部总体积的60%。微生物反应发生器入水口703和微生物反应发生器出水口702处均设有电动阀门。
使用时，在微生物反应发生器7的壳体701内部投放微生物，微生物采用硝化细菌、亚硝化细菌和光合菌（硝化细菌、亚硝化细菌和光合菌的含量比为4：5：9）。立式沉淀物收集桶3出水口的水进入循环水箱11中，通过水泵控制流量大小，最佳流速为100-150升/分钟通入微生物反应发生器入水口703中，当水量和填料总体积达到一定值时（优选为壳体总体积的90%），打开微生物反应发生器出水口702将水体通入立体栽培架的种植池内，通过水泵控制出水量与进水量一致，启动搅拌轴和鼓风机709，持续曝气并搅拌，以使微生物良好生长。同时循环水箱11与冷暖水机9相连，通过冷暖水机9调节水体温度，是水温维持在15-28℃，满足系统中水生动物和植物的生长，在夏季和冬季等极端气温条件下，保证系统内生物进行正常的生命活动。
结合图9，立体栽培架5包括多层金属框架501、种植池502。多层金属框架501的各层均设有一个种植池502。多层金属框架501采用横截面为4cm*6cm的镀锌方管制作，每层尺寸大小为高度80cm*长度200cm*宽度120cm。种植池上端开口，种植池内表面覆盖有2mm厚的防水HDPE膜；种植池502上端的左右两侧（长度方向上）分别设有种植池出水口504和种植池入水口503，防水PE膜对应种植池出水口504和种植池入水口503处分别设有通孔。种植池采用厚度为1.8cm的木工板拼接而成一个整体水箱，种植池高度为20cm。种植池502内设有种植基质，铺设高度为10cm。种植基质采用陶粒、石屑、鹅卵石或两种以上混合，粒径分布为4-6mm 70%、6-10mm 30%。使用时，在种植池内种植生菜、快菜、水芹、芥蓝、菜心、羽衣甘蓝、天葵、白菜、番茄、辣椒、黄瓜等植物，微生物反应发生器7内的水通过水泵由种植池入水口503通入种植池2内，种植池2内的水体经转桶微滤机10过滤和冷暖水机9进行温度调节后可通入水生动物养殖池1内重复进行水产品养殖，由此达到水体循环的目的。
Claims (1)
1.一种生态循环种养殖系统，其特征在于：包括水生动物养殖池、立体栽培架、微生物反应发生器、固体废物收集系统、转桶微滤机；所述水生动物养殖池依次通过固体废物收集系统、微生物反应发生器与所述立体栽培架相连；所述立体栽培架通过转桶微滤机与所述水生动物养殖池相连；所述固体废物收集系统包括池底收集管、固体废物收集器和立式沉淀物收集桶；所述池底收集管设于水生动物养殖池池底中心处；所述固体废物收集器设于所述水生动物养殖池的一侧；所述池底收集管与所述水生动物养殖池池底相连通；所述固体废物收集器与所述水生动物养殖池上部相连通；所述立式沉淀物收集桶分别与池底收集管和固体废物收集器相连通；所述立式沉淀收集桶通过循环水箱与微生物反应发生器相连；所述立体栽培架采用多层金属框架；每层金属框架上均设有一个种植池；所述种植池内表面覆盖有防水HDPE膜；所述种植池上设有种植池出水口和种植池入水口；所述水生动物养殖池横截面为圆形；所述水生动物养殖池池底直径与池壁高度为1.5:1-3:1；所述水生动物养殖池上方设有水生动物养殖池入水口，所述水生动物养殖池入水口的进水水流方向与池壁外切线方向平行；所述水生动物养殖池池底设有水生动物养殖池出水口；所述微生物反应发生器包括壳体、搅拌轴、曝气装置；所述搅拌轴一端设有搅拌叶，且该端伸入所述壳体内底端；所述壳体上端两侧分别设有微生物反应发生器入水口和微生物反应发生器出水口；所述曝气装置设于壳体内底部，且位于所述搅拌叶下方；所述壳体下端设有进气口，所述进气口与曝气装置相连通；所述水生动物养殖池出水口依次通过所述池底收集管和立式沉淀物收集桶与微生物反应发生器入水口相连；所述微生物反应发生器出水口与所述种植池入水口相连通；所述微生物反应发生器内设有生物反应填料；所述填料的总体积占所述壳体内部总体积的60%；所述微生物反应发生器内的微生物采用硝化细菌、亚硝化细菌和光合菌；所述硝化细菌、亚硝化细菌和光合菌的含量比为4：5：9；所述水生动物养殖池、固体废物收集系统为多个，每个水生动物养殖池分别与对应的固体废物收集系统相连；所述种养殖系统还包括循环水箱；所述循环水箱为两个；各固体废物收集系统通过其中一个循环水箱与所述微生物反应发生器相连；各种植池通过另一个循环水箱与所述转桶微滤机相连；所述池底收集管包括管体、滤网和废物收集器；所述管体上端与所述水生动物养殖池池底相连通，下端与所述立式沉淀收集桶相连通；所述滤网设于管体上端内部；所述废物收集器设于所述管体一侧，且与所述管体相连通，连通处位于所述滤网上方；所述废物收集器的底部所处平面位于所述滤网下方；所述管体呈L型，上端伸入水生动物养殖池内，且顶端密封；所述滤网至管体顶端的管体依次分为大孔洞段和小孔洞段；所述大孔洞段的管体外周侧均匀设有大孔洞；所述小孔洞段的管体外周侧均匀设有小孔洞；所述大孔洞段的管体和小孔洞段的管体均位于所述水生动物养殖池内；所述立式沉淀物收集桶呈圆柱状，且其上设有入水口和出水口；所述入水口位于出水口下方；所述入水口的进水方向与出水口的出水方向呈45°夹角；所述立式沉淀物收集桶通过所述入水口与所述池底收集管相连通；所述固体废物收集器包括壳体和托架；所述托架固定在所述壳体一侧；所述壳体包括上壳体和下壳体；所述上壳体可旋转地固定在所述下壳体上方，且上壳体、下壳体内部相连通；所述下壳体上设有入水口；所述上壳体上设有出水口；所述固体废物收集器通过出水口与所述立式沉淀物收集桶相连通；所述下壳体呈圆柱状；所述下壳体上端沿周侧设有卡槽；所述上壳体呈圆盘状；所述上壳体下端沿周侧设有对应的卡环；所述卡环设于卡槽内；所述上壳体与下壳体接触处设有密封圈；所述种养殖系统还包括氧气发生器、冷暖水机和排污管；所述池底收集管、固体废物收集器、立式沉淀物收集桶、转桶微滤机分别与排污管相连；所述氧气发生器与水生动物养殖池相连；所述冷暖水机与所述循环水箱相连。
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