CN203692110U - 水培养系统 - Google Patents

Abstract

水培养系统通常包括水族箱模块、菜园模块以及蓄水池模块。所述水族箱模块通常被设置安装在支撑结构（比如橱柜）上。所述菜园模块通常被设置安装在所述支撑结构上且靠近所述水族箱，在所述水族箱的前面、旁边甚至四周围。该菜园模块通常被设置培养陆生和/或半水生植物。所述蓄水池模块通常用设备（比如泵）安装在所述支撑结构内。所述系统通常被设计以使来自所述水族箱模块的废水流向所述菜园模块，在所述菜园模块水灌溉植物并且在所述菜园模块水被植物至少部分过滤，该植物消耗包含在水中的至少一些废物产品。

Description

水培养系统

对相关申请的交叉引用 

本申请要求享有申请号为61／680,812，名称为“水培养系统”，并于2012年8月8日向美国专利商标局提交的美国临时专利申请，以及申请号为61／756,234，名称为“水培养系统”，并于2013年1月24日向美国专利商标局提交的美国临时专利申请的优先权。所述两个被要求优先权的申请的内容在此合并供参考。 

技术领域

本实用新型通常涉及水培养装置和系统。水培养装置和系统通常将传统的水产业(在水池里饲养水生品种比如鱼、小龙虾、螺或大虾)和水栽培业(在水里种植植物)。 

背景技术

水培养包含随水生品种生长的植物栽培的共生集成。水培养系统是基于采用水生品种的废物产品用作植物品种的营养。在利用水生品种的富含营养的废物时，植物一定程度上净化循环水，使其适于水生品种生存。 

尽管水培养系统是公知的，现有技术的系统通常为了商业用途设计，例如，为了栽培罗非鱼和莴苣。 

但是，已经有一些系统为了室外使用设计以利用太阳光做采光光源。 

但是，仍然有其他较小的系统为了室内使用设计。这样的系统通常被用作家具并且通常将地平面的水族箱和在水族箱顶部的菜园结合。然而，这样的系统的一些问题是其难以达到用于维护的最高水平部件并且位于地平面的水族箱的位置通常不是想要的因为它通常导致较少吸引力的安装。 

因此，需要一种水培养系统，其被合适地设计以用于室内使用，并且其通常以一种缓解至少一些上述缺点的方式被设计。 

发明内容

因此，根据本实用新型原理的水培养系统通过提供一种菜园模块位于相对于水族箱模块较低水平的系统通常缓解了至少一些上文所提到的缺陷。 

更特别的是，根据本实用新型原理的水培养系统(Aquaponic System)通常包括三个主要模块：水族箱模块、菜园模块以及蓄水池模块；所述三个主要模块通过水管系统 互相连通。 

所述水族箱模块通常被设计为了容纳和培养任何合适的水生品种包括但不限于鱼和／或甲壳类。该水族箱模块通常被设置安装在支撑结构(比如橱柜或类似的家具)上以便将水族箱模块提高到接近眼睛的水平。可以理解地，由于该水族箱经常是家中有视觉吸引力的特征，使水族箱模块位于较高水平通常是需要的。 

位于至少低于水族箱模块水位线水平的所述菜园模块通常被设置供养陆生和／或半水生植物品种。在这个意义上，该菜园模块通常包括一个或多个包含由合适的多孔培养(substrate)材料制成的培养基的植物床。 

所述菜园模块的植物床通常位于靠近或邻近一个或多个水族箱模块的边缘。取决于水族箱模块的形状，植物床可能会部分甚至完全包围水族箱模块。该菜园模块也可以包括数个植物床，例如，水族箱模块每个边上一个。 

所述菜园模块进一步被设置接收从水族箱模块流出的废(或回)水。在这个意义上，废水可以从水族箱模块主动(比如通过泵)或被动(比如通过重力)或通过两者结合流向菜园模块。此处的通常包含鱼排泄物、食物残渣和其他废弃物(effluents)(下文一般被称为废物(waste))的废水为位于菜园模块植物床的植物提供水，并进一步为植物提供营养。可以理解的是，通过消耗来自废水的至少一部分废物，植物有效地促进对水的过滤以及减少其废物含量。 

作为其一部分，所述蓄水池模块通常位于比水族箱模块水位低的水平并且通常也位于比菜园模块低的水平。该蓄水池模块被设计接收菜园模块多余的水。该蓄水池模块也通常被设置进一步处理水。该额外的处理通常包括进一步过滤水，加热／冷却水，以及把水抽回到水族箱模块。 

可以理解地，根据本实用新型原理的包括所述三个模块和互相流体连通三个模块的所述水管系统的水培养系统，形成基本上封闭的水循环回路，在该水循环回路中水从水族箱模块流入菜园模块，然后从菜园模块流入蓄水池模块，然后被抽回入水族箱模块，在所述菜园模块中水灌溉植物并至少部分被植物过滤，在所述蓄水池模块中水被进一步处理(如果和／或在必要时)。 

同样地，根据本实用新型原理的水培养系统将通常或者处于过渡态，或者处于基本稳态。 

当所述水培养系统处于过渡态(transient state)时就是当或者水族箱模块中有显著变化(比如鱼类被增加或减少)、或者菜园模块1中有显著变化(比如植物生长、被增加或减少)中，或者二者都有显著变化时，在所述系统达到平衡时各模块之间的水循 环可能需要额外的处理(比如过滤、化学处理等)来降低水的废物含量至合适的水平，在所述平衡中植物消耗从水族箱模块流出的水中的大部分废物。 

当所述系统达到该平衡时，如果在水族箱模块中、菜园模块中，或在二者中没有发生显著变化，该水培养系统达到基本稳态。当该水培养系统处于稳态时，菜园模块的植物通常清除从水族箱模块流出的水中的大部分废物。 

当所述水培养系统处于稳态时，所述水族箱模块明显减少换水需要。 

然而在典型的非限制性实施方式中，所述菜园模块包括规律地对(多个)植物床排水以便对植物的根和培养基提供空气(比如氧气)的钟罩虹吸器(bell siphon)。在这样的实施方式中，当钟罩虹吸器对(多个)植物床排水时所述钟罩虹吸器的盖可以具有小孔径(比如针孔)来减少抽吸噪声。 

然而在典型的非限定性实施方式中，所述水培养系统进一步包括额外的水处理设备和装置(比如(多个)过滤器、(多个)起泡器(bubbler)、(多个)撇除器(skimmer)、(多个)虹吸器(siphon)等)，为了根据鱼类和／或植物的需要控制、改变和／或调整水的特性和／或水的成分，该水处理设备和装置可被集成在所述模块和／或管路系统中的各种位置。 

然而在典型的非限定性实施方式中，所述水培养系统进一步包括照明系统，该照明系统被设置对位于水族箱模块中的水生品种和位于菜园模块中的植物品种两者提供合适的光。 

然而在典型的非限定性实施方式中，所述水培养系统是淡水水培养系统。然而，在一些实施方式中，所述水培养系统可以是盐水水培养系统。 

根据本实用新型的原理，通过在水族箱模块旁边或周围设有较低水平的菜园模块的(多个)植物床，可以获得数个好处。例如，在这样一个水培养系统中，水族箱模块和菜园模块二者通常将相对于现有技术系统更具视觉吸引力，在现有技术系统中菜园模块位于水族箱模块的顶部。另外，植物床或多个植物床的尺寸将不被限定于水族箱模块的区域尺寸，使得植物床或多个植物床具有大于水族箱模块的区域的区域。而且，接近鱼类、植物和各种有用物通常更容易。 

而且，当根据本实用新型的水培养系统安装在室内时，额外的好处是通过室内环境提供了温度控制。同样地，温度的相对恒定通常被住宅空间的室内温度支配。进一步地，室内安装通常提供了没有破坏性昆虫的环境。 

因此，让菜园模块较低并在水族箱模块旁边将至少减少了一些现有技术系统的限制，所述现有技术系统中菜园模块位于水族箱模块的上部，植物根延伸到水族箱里面。 在这样的系统中，菜园模块的尺寸被水族箱模块的尺寸所限制。 

根据本实用新型的原理，所述水培养系统的并排结构还使生活环境(植物和鱼)隔离，因此通常导致水族箱模块和菜园模块二者更好的视觉展示。 

综上，根据本实用新型原理，技术方案概括如下。 

一种水培养系统包括： 

被设置容纳和培养水生品种的水族箱模块，该水族箱模块被设置保存水； 

被设置培养植物品种的菜园模块，该菜园模块位于低于所述水族箱模块水位的水平，该菜园模块与所述水族箱模块流体连通以便接收从那里来的废水，该废水包含废物产品； 

被设置保存水的蓄水池模块，该蓄水池模块位于低于所述菜园模块的水平，该蓄水池模块与所述菜园模块流体连通以便接收从那里来的水，该蓄水池模块包括泵并且与所述水族箱模块流体连通以便将水泵回到所述水族箱模块； 

其中，位于所述菜园模块的植物消耗包含在所述废水中的至少一部分废物。 

一种水培养系统包括： 

被设置容纳和培养水生品种的水族箱模块，该水族箱模块被设置保存水； 

被设置培养植物品种的菜园模块，该菜园模块位于基本邻近所述水族箱模块并位于低于所述水族箱模块水位的水平，该菜园模块经由至少一个第一排水管道与所述水族箱模块流体连通以便接收来自该水族箱模块的废水，该废水包含废物产品； 

被设置保存水的蓄水池模块，该蓄水池模块位于低于所述菜园模块的水平，该蓄水池模块经由至少一个第二排水管道与所述菜园模块流体连通以便接收来自该菜园模块的水，该蓄水池模块经由至少一个回水管道与所述水族箱模块流体连通，所述蓄水池模块包括泵，该泵流体连通至少一个回水管道以便将水抽回到所述水族箱模块； 

其中所述水族箱模块、所述菜园模块、所述蓄水池模块、所述至少一个第一排水管道、所述至少一个第二排水管道，以及所述至少一个回水管道形成水循环回路；并且， 

其中位于所述菜园模块中的所述植物消耗包含在所述废水中的至少一部分废物产品。 

一种水培养系统包括： 

被设置容纳和培养水生品种的水族箱模块； 

被设置培养植物品种的菜园模块，该菜园模块位于基本邻近所述水族箱模块并位于低于所述水族箱模块水位的水平，该菜园模块经由至少一个排水管道与所述水族箱模块流体连通以便接收来自该水族箱模块的废水，所述废水包含废物产品，所述菜园模块经由至少一个回流管道与所述水族箱模块流体连通，所述菜园模块包括泵，该泵流体连通所述至少一个回流管道以便将水抽回到所述水族箱模块； 

其中所述水族箱模块、所述菜园模块、所述至少一个排水管道以及所述至少一个回流管道形成水循环回路；并且， 

其中位于所述菜园模块中的植物消耗包含在废水中的至少一部分废物产品。 

本实用新型其他以及进一步的方面和优势，在对即将被描述的说明性实施方式的理解上是明显的，或者将在附随的权利要求中指出，并且未提及的各种优点将在本领域技术人员实施本实用新型的实践中产生。 

附图说明

以上和其他方面，本实用新型的特征和优点从以下描述将变得更显而易见，附随以下附图做参考，其中： 

图1是根据本实用新型原理的水培养系统的一种实施方式的示意图。 

图2是图1的水培养系统的钟罩虹吸区的详细示意图。 

图3是根据本实用新型原理的水培养系统的另一实施方式的示意图，其中该系统尤其为半水生植物品种设置。 

具体实施方式

新颖的水培养系统将在下文描述。虽然该实用新型依据特定的实施方式描述，应当理解的是本文所描述的实施方式仅仅是以例子的方式并且该实用新型的范围不意在限定于此。 

参见图1，示出了根据本实用新型原理的水培养系统100的实施例的功能图。该水培养系统100通常包括水族箱模块(aquarium module)15，菜园模块(garden module)1，以及蓄水池模块(water reservoir module)6。应当理解的是为了清楚，一些结构被省略(比如该水族箱模块下面的支撑结构)。 

这三个模块进一步通过各种管道conduits(比如管(pipe))互相流体连接，各种管道包括在水族箱模块15和菜园模块1之间的第一排水管13、菜园模块1和蓄水池模块6之间的第二排水管3，以及蓄水池模块6和水族箱模块15之间的回水管11。应当注意的是，所述模块和使它们相互连接的各种管道(或管道)形成水在模块之间循环的水循 环回路。 

可以理解地，虽然所述水培养系统100的本实施方式仅包括每种一个管道，其他实施方式可以包括每种不止一个管道。例如，水培养系统100的一个实施方式可以包括两个独立的菜园模块6，水族箱模块15每个边上一个。在这一实施方式中，会有两个第一排水管(drain pipe)13，和两个第二排水管3。 

本实施方式中，参见图1，所述水族箱模块15通常包括透明水池47，该透明水池47通常旨在容纳和培养任何合适的水生品种包括但不限于鱼类和／或甲壳类。该水族箱模块15也包括连接第一排水管13的排水管(water drain tube)16。该排水管16通常被设置连续不断地从水族箱模块15中吸废水，也就是包括废物产品29(比如动物排泄物、食物残渣、污垢等)的水，并且通过重力经由在水族箱模块15和菜园模块1之间延伸并低于水族箱操作水位17的第一排水管13向菜园模块1排水。 

本实施方式中，所述排水管16是连接所述第一排水管13的竖管16。在其他实施方式中，所述排水管16可以被不同地设置(比如将管安装到水族箱的一个面板上)。 

所述水族箱模块15还包括也连接第一排水管13的撇除器(skimmer)26。该回收器26通常被设置连续不断地收集位于水族箱模块15中的顶层水并且经由第一排水管13向菜园模块15引导。尤其地，这个顶层通常包括泡沫和其他漂浮废物产品29。可以理解地，该撇除器26通常被放置在水池47中以便它的顶部开口48位于与水族箱模块15的操作水位17基本相同的水平。 

本实施方式中，所述第一排水管13包括阻断废水流动以致促使废水和空气混合的向内延伸的突出物。 

所述第一排水管13，所述排水管16和所述回收器26通常形成水族箱模块回水系统30。 

本实施方式中，所述排水管16包括被设置延伸到操作水平线17上方的顶部开口25。增加这个开口25可以在底部排水管16和撇除器26两者都阻塞的情况下阻止水族箱模块15的溢流。这样的开口25通常会起到失效保护的作用，水会上升直到它达到该溢流开口25然后排回到第一排水管13，从而避免水溢出到水族箱模块15的外面。可以理解地，其他实施方式中，该排水管16可以不设这样的溢流开口25。 

如图1所示，所述水培养系统100的本实施方式中，将来自水族箱模块的废水输送到菜园模块1的第一排水管13包括过滤器12。该过滤器12通常被设置清除包含在废水中的至少一部分废物产品，通常是最大的废物产品。然而，其他实施方式中，比如，如果废水的废物含量几乎不重要或者如果废物产品29较小，这个过滤器12可以不设。 

就其部分而言，所述菜园模块1通常位于水族箱模块15的操作水位17的下面以便废水可以自然地(比如通过重力)从水族箱模块15流向它。本实施方式中，该菜园模块1也放置在与水族箱模块15基本邻近。 

所述菜园模块1通常包括一个或多个植物床49，其中每一个被设置支撑陆生和／或半水生植物23。在图1中，为了清楚仅示出了一个植物床49。为了适当地支撑植物23，该植物床49包括培养基24(substrate)。本实施方式中，所述培养基24由多孔材料制成的各种尺寸的珠子(beads)制成，比如陶瓷珠、烧结玻璃珠或赤陶珠。虽然其他衬底可以被使用，当为植物23的根27提供适当支撑的时候，由各种尺寸的珠子制成的培养基24可以让水流过它。而且，正如下面将最好理解的，由多孔材料制成的培养基通常可以让有益细菌在其上生长。 

为了让水流过菜园模块1到最终的出口并且流向蓄水池模块6，该菜园模块1包括连接第二排水管3的排水系统。本实施方式中，该排水系统是包括盖2的钟罩虹吸器38，该盖2安装在流体连接如图1所示蓄水池模块6的第二排水管3的顶部开口41(见图2)上。 

该钟罩虹吸器38被设置基本上自动规律地对植物床49排水以便给植物23的根27通气并且给生长在培养基24上的细菌充氧。在这个意义上，如图1和图2所示，当植物床49中的水位到达第一(比如高)水位4时该钟罩虹吸器38将激活并对植物床49排水(will activate and drain the plant bed)，该第一(比如高)水位(first level)4通常相当于第二排水管3的顶部开口41的高度。当水开始以足够大的速度涌入排水管3的开口41时该虹吸活动将参与并开始将来自菜园模块1的水排出。当所述钟罩虹吸器38激活时，它将对植物床49排水直到植物床49的水位到达第二(比如低)水位5，可以理解地该第二(比如低)水位5低于第一水位4并且通常与钟罩虹吸器38的盖2的下开口42的高度相当。可以理解地，植物床49的第一和第二水位通常取决于所述钟罩虹吸器38的结构。 

虽然其他实施方式中菜园模块1的排水系统可以与钟罩虹吸器38不同，所述钟罩虹吸器38仍然提供了其他排水系统可能无法提供的好处。例如，所述钟罩虹吸器38将让植物床中的水位规律地下降，因此将植物23的根27和生长在培养基24的细菌暴露到环境空气，并且提供给它们更多的氧气。 

另外参见图2，本实施方式中，所述钟罩虹吸盖2具有至少一个小孔径39(比如针孔)。通过设置经过盖2(在标准钟罩虹吸器(bell siphon)中，盖2是密封的)的顶面40的孔径39，在虹吸器抽水活动期间，空气将通过这个孔径39被缓慢地逐渐地引入虹 吸室43内部。随着更多空气填充虹吸室43这将减少其抽水活动直到它彻底并安静地缓慢消除虹吸活动。因为像大部分常规钟罩虹吸器(包括那些具有从虹吸盖向下延伸到低水平线的侧进气管的钟罩虹吸器)那样没有空气从盖42的底部开口冲入虹吸室43和室内部，因此所述孔径39减少了噪音。可以理解地，因为所述水培养系统100通常旨在用于人在场的住宅和／或商业区(比如精品店、餐厅等)中，通常需要减少有害的抽吸噪音。然而，如果所述水培养系统100将用在已经有噪音的环境中，所述盖2的孔径39可以不设。 

所述孔径39也可以被调整使虹吸活动消除在介于菜园模块1内部的第一水位4和第二水位5之间的水位。通过具有较大的孔径39，由于更多的空气将渗入虹吸室43直到虹吸活动逐渐消失，虹吸活动将在短时间内打破(break)。最佳地，对于这个水培养系统，所述孔径39需要被调整为较小，以至于整个植物床49排水或在用于进水的盖42底部开口42处排水。在空气通过这个开口42进入虹吸室43并发出抽吸噪音之前这也是最低(或最大)排水位。 

虽然本实施方式中为了对植物的根27充氧，需要水的波动，不同的植物品种也可以要求维持固定的水量。同样地，所述盖2可能会被去除来保持水位不变(也就是在第一水位4)。因此，去除盖2将导致通过第二排水管3放出多余的水并进入蓄水池模块6。 

返回参见图1，所述蓄水池模块6通常位于低于所述菜园模块1的水平。这使得经由第二排水管3从菜园模块1自然地(比如通过重力)排水并流入蓄水池模块6中。 

所述蓄水池模块6通常被设置保存来自水培养系统100的多余的水并且将其抽回到水族箱模块15来保持水循环回路的水循环。在这个意义上，该蓄水池模块6通常包括至少一个连通回水管11的泵10。泵10将保存在蓄水池6中的水经由该管道11抽回到水族箱模块15。 

如果必要，在水回流到水族箱模块15之前，所述蓄水池模块6还通常被设置进一步处理水。例如，本实施方式中，所述蓄水池模块6包括安装在第二排水管3端部的过滤器7和位于蓄水池模块6中的水加热器(或冷却器)9。可以理解地，其他实施方式中，如果这样的部件没有必要，可以不设额外的过滤器7和／或水加热器(冷却器)9。然而在其他实施方式中，可以有额外的水处理部件比如，但不限于撇除器、起泡器、CO₂扩散器(CO₂diffuser)、自动终止器(auto top off)(为保持一定的水位8)、水位表、紫外线消毒器等。 

然而，本实施方式中，所述过滤器7通常被设置过滤掉经过菜园模块1的至少一部 分废物产品29。在这个意义上，当水以相对高的速度从植物床49经由钟罩虹吸器38被放出，来自植物床49的累积的颗粒将通过钟罩虹吸器被抽出并排向蓄水池模块6。因此，所述过滤器7在这些颗粒进入蓄水池6之前将这些颗粒过滤。因此所述过滤器7防止颗粒被抽回到水族箱模块15。可以理解地，为了鱼也为了较好的视觉欣赏，需要具有清洁的水。 

就其部分而言，所述水加热器9被设置将水加热到适于水生品种活在水族箱模块15并适于植物品种活在菜园模块1的温度。可以理解地，如果所述水培养系统100将被用在已经炎热的环境中，所述水加热器9可以被将水冷却到适于水生品种活在水族箱模块15并适于植物品种活在菜园模块1的温度的水冷却器所替换。尽管未显示在附图中，温度传感器通常会被安装在蓄水池模块6中或水族箱模块15中来检测水的温度并在需要时打开或关闭水加热器(或冷却器)9。 

如上所述，所述蓄水池模块6的泵10被设置把水经由回水管11抽回到水族箱15。 

本实施方式中，所述回水管11具有缓冲区域45、46。这些缓冲区域45、46提供为了在发动泵10期间减小水的速度和为了防止水喷到回水管11顶端的水缓冲区。这些缓冲区域45、46是具有内截面大于回水管11标称内截面的区域。当回水管11上来的水穿过这些区域时，水流慢下来并且水充满了该增大的区域。如图1所示，回水管11的这些缓冲区域45、46可以设置在沿着回水管11的任何水平。可以理解地，虽然显示了两个缓冲区域45、46，通常仅需要一个缓冲区域45或46来提供水缓冲。 

可以理解地，提供具有不同结构的缓冲区域45、46或者完全没有缓冲区域45、46，这取决于回水管11的确切结构。 

本实施方式中，回水管11的顶端流体连通包括水盆50的瀑布式结构19。该瀑布式结构19被设置当水满溢该盆50(当水到达图1的水位20时)时让水落入水族箱15中。而大多数现有技术系统用气泵或其他类型的充气设备，本实施方式中，当正在落下的水在水中产生自然的气泡时瀑布21让空气进入水，同样地向水箱模块15的水充氧。这个连续充氧为鱼类、植物和负责将水族箱的废物产品分解成植物营养的细菌提供氧气。虽然瀑布式结构19可以被另外设置，回来的水落入水族箱模块15的水中仍然是有益的。 

尤其地，本实施方式中，所述泵10连续不断地起作用以便所述瀑布21向水族箱模块15提供持续的水流。 

另外，根据其结构，所述瀑布式结构19可以提供听觉和视觉审美上令人愉快的环境。在这个意义上，本实施方式中，所述回水管11包括在与瀑布式结构19连接部上的缓冲区域45。当缓冲区域45被直接置于瀑布式结构19的底下时，它提供该瀑布式结 构19内部较大的开口(port opening)。这个较大的开口可以供花瓶支撑目的之用，该花瓶支撑是为了放置作为对水族箱或瀑布的装饰性特征的切花44。比起用不流动的或补充的水的常规花瓶中的死水，正在从蓄水池6抽出的水提供对花连续不断的水流从而避免了花茎切割区过早腐烂并且普遍延长了切花的生命。 

如上所述，所述三个模块和使它们相互连接的各种管(或管道)形成水流从水族箱模块15到菜园模块1，然后从菜园模块1到蓄水池模块6，并且然后从蓄水池模块6返回到水族箱模块15的水循环回路。 

根据本实用新型的原理，这个水循环回路使水族箱模块15的废物产品29得到处理并且由生长在花园模块1中的植物23(和细菌)所消耗。当生长在花园模块1中的植物23(和细菌)消耗废物产品29时，水基本上被净化并且所述水培养系统100需要更少的换水。 

所以，使用中，所述水族箱模块15将容纳和培养水生动物品种比如但不限于鱼类、甲壳类和／或软体动物。这些水生动物品种将产生废物产品29。这些废物产品29，加上任何其他废物产品29比如食物残渣，将或者浮在表面或者沉到底部。 

在这一点上，当撇除器26收集水的顶层时所述排水管16将捕获落下的食物残渣和鱼废物产品29，所述顶层通常包括除漂浮的废物产品29之外的任何漂浮的残留物(比如泡沫、油等)。 

被排水管16和撇除器26收集的废物产品29将经由第一排水管13流向菜园模块15。本实施方式中，所述过滤器12将过滤掉至少一部分废物产品29。尤其，在水进入菜园模块1之前并入过滤器12使较大废物残渣29进入需氧细菌生长的植物培养基24之前，能够捕获较大废物残渣29。 

当包含废物产品29的水到达菜园模块1时，它将灌溉植物23的根27。而且，至少一部分废物产品29将在培养基24得到收集，使得生长在其中的细菌分解和／或新陈代谢它们为可以被植物23作为营养消耗的小组分。可以理解地，当植物23消耗废物产品29时，这些废物产品29从水中清除，有效地净化水。 

例如，由水族箱模块15产生的主要废物产品29之一是氨。尽管氨对水生品种来说是有毒的，它是植物23的必需营养氮的来源。同样地，负责分解氨的细菌将以鱼的排泄物和过量食物为食并且为植物23提供必要的营养。然后当植物23消耗存在于水中的氨时，它们将为水生品种去除有毒物质。 

在这一点上，需要注意的是，使菜园模块1安装在水族箱模块15旁边而不是像现有技术系统中跨在其上面的主要好处之一是菜园模块1的尺寸可以被调整为水族箱模块 15的尺寸(比如体积)而不用被水族箱模块15的区域所限制。因此，可能的是将菜园模块1设计成与所需的一样大以便有足够的植物23来消耗水族箱模块15的大部分废物产品29。 

当植物床49中的水位上升到第一水位4(由于流入废水来自水族箱模块15)，所述钟罩虹吸器38将激活并将水向下排到第二(比如低)水位5。当水位下降到第二水位5时，植物23的根27和生长在培养基上的细菌将被暴露，以允许它们通风。 

当所述钟罩虹吸器激活时，它通过第二排水管3向蓄水池模块6排水。本实施方式中，为了清除不会被菜园模块1收集的废物产品29，这水将通过过滤器7。 

累积在蓄水模块6中的水可以根据生活在水族箱模块15中的水生品种的需要被加热或冷却。然后水被泵10和回水管11抽回到水族箱模块15。 

由于活在水族箱模块15中的水生品种和活在菜园模块1中的植物和细菌品种的动态本性，所述水培养系统100可以被看成或者处于过渡态(transient state)或者处于基本稳态。 

当所述水培养系统100处于过渡态时就是当或者水族箱模块15(比如水生品种被增加或减少)中发生显著变化、或者菜园模块1(比如植物23生长、被增加或减少)中发生显著变化，或者二者都发生显著变化时，在所述系统达到平衡时各模块之间的水循环可能需要额外的处理(比如过滤、化学处理等)来降低水的废物含量至合适的水平，在所述平衡中植物23消耗从水族箱模块15流出的水的大部分废物。 

当所述系统100达到该平衡时，如果在水族箱模块15中、菜园模块1中，或在二者中没有发生显著变化，该水培养系统100达到基本稳态。当该水培养系统100处于稳态时，生长在菜园模块1中的植物23(和细菌)通常清除和消耗从水族箱模块15流出的水中的大部分废物。 

当所述水培养系统100处于稳态时，所述水族箱模块的换水需要明显减少。 

参见图1，所述水培养系统100可以进一步包括水族箱净化系统28，该水族箱净化系统28通常包含第三排水管14、手动启动泵(priming hand pump)22和净化管(pipe)或管(tube)18，该水族箱净化系统28通常用于清除在水族箱模块15底部发现的废物和其他残渣29。 

本实施方式中，所述水族箱虹吸系统28可以经由适当的连接器和／或阀永久或临时地连通到第一排水管13，直接让菜园模块1循环利用对鱼类有毒的水族箱废物和残渣29，在其中废物将用作植物23的营养。菜园模块1处在低于水族箱模块15的操作水位 17的地方时这个功能基本上可以完成。尤其地，在大部分水族箱环境中，废物和过量食物残渣将沉淀在水族箱底部从而不能通过过滤系统捕获。这样积聚的废物对鱼来说是有毒的并且需要定期清除。当从水族箱模块15中清除积聚的废物时使用净化系统28将使水再循环并且灌溉菜园模块1中的植物23。因此，当换水需要明显减少时维护水族箱模块15就明显更容易。 

在其他实施方式中，所述净化系统28可能会直接连接菜园模块1。 

尤其地，只有当水族箱模块15位于比菜园模块1高时所述虹吸净化系统28才会工作。在这个意义上，在大部分现有技术系统中，植物床位于水箱顶上，使其不可能直接用虹吸净化系统把水族箱中的废水向上抽到植物床。在这样的现有系统中，用废水灌溉植物床需要额外的操作步骤比如从虹吸净化系统中把废水排入放置比水族箱低的桶里然后把废水倒回植物床中。 

参见图3，根据本实用新型的原理，水培养系统200的另一实施方式在其中示出，该系统200被设计为了半水生植物品种或茂盛生长于水中的植物(比如莴苣)。这个实施方式通常包括水族箱模块115、蓄水池模块106和泵110。 

图3所示的系统200中，水循环系统135通常将所述水族箱15溢流的水转移到排水管136和／或撇除器137，然后通过第一排水管113，在那里通常经过位于蓄水池模块116内部的过滤器107。在蓄水池模块116底部的泵110将水引导通过回水管111，在那里将充满通常位于水族箱模块115上的水盆119以便像瀑布121一样均匀地流到水族箱模块115中。虽然本实施方式借助于瀑布121向水族箱模块115返回该净化后的水，简易的回水管也可以被用来将水返回水族箱模块115内。 

图3的实施方式中，没有像图1的实施方式中的菜园模块。同样地，植物123直接长进蓄水池106中。在图3中，示出了三种生长方法。第一种方法中，植物123长在有孔的植物篮131中，该植物篮允许水从蓄水池116以允许接触培养基124和植物123的方式渗入。第二种方法中，植物130直接长在蓄水池模块106内。第三种方法中，植物132直接长在蓄水池模块116中但长在置于该蓄水池模块116底部的培养基124上。虽然只有三种植物在蓄水池116内部生长的方法被图3的实施方式所公开，可以使用多余或少于三种方法。以上概括的不同方法的共同特征实际上是蓄水池116被放置在基本上比水族箱模块115的操作水位低的水平。 

就像所述水培养系统100，所述水培养系统200也可以包括手动虹吸净化系统133，该手动虹吸净化系统可以经由适当的阀或连接器114被临时或永久地连通到第一排水管113。 

水培养中容易理解的是来自水生品种的废物和过量食物是植物的食物来源并且对于共生关系来说这有益于通过植物系统循环利用废物。与常规的水族箱系统相反的地方在于为了不污染鱼，废物必须完全被清除，为了更好的收获和减少维护，水培养系统优化了每个部分的使用。 

可以理解地，根据本实用新型原理的水培养系统可以补充定时控制的成长光照系统34、134。这样的光照系统34、134可以位于菜园模块上方并可以让水培养系统位于低光照环境中。大部分现有技术的水培养系统没有集成人工光照系统34、134。缺少这样的照明系统34、134将妨碍水培养系统安装在低光照区。另外，定时控制的照明系统可以让数个农作物在这一年内收获。在这一年内收获数个农作物在自然光取决于季节而变化的波动气候中是不可能正常完成的。 

然而本实用新型说明性和目前的优选实施方式已经在上文具体描述，可以理解的是实用新型构思可以被其他多方面地呈现和使用，并且除非现有技术所限制的范围，所附权利要求旨在被解释为包括这样的变形。 

Claims (26)

1.一种水培养系统，其特征在于，水培养系统包括： 

被设置容纳和培养水生品种的水族箱模块，该水族箱模块被设置保存水； 

被设置培养植物品种的菜园模块，该菜园模块位于低于所述水族箱模块水位的水平，该菜园模块与所述水族箱模块流体连通以便接收从那里来的废水，该废水包含废物产品； 

被设置保存水的蓄水池模块，该蓄水池模块位于低于所述菜园模块的水平，该蓄水池模块与所述菜园模块流体连通以便接收从那里来的水，该蓄水池模块包括泵并且与所述水族箱模块流体连通以便将水泵回到所述水族箱模块； 

其中，位于所述菜园模块的植物消耗包含在所述废水中的至少一部分废物。 

2.如权利要求1所述的水培养系统，其中所述水族箱模块与所述菜园模块经由至少一个第一排水管道流体连通。 

3.如权利要求2所述的水培养系统，其中所述水族箱模块包括至少一个撇除器，该撇除器与至少一个第一排水管道连接。 

4.如权利要求2或3所述的水培养系统，其中所述至少一个第一排水管道包括至少一个流体安装到那的过滤器，该至少一个过滤器被设置清除包含在所述废水中的至少一部分废物产品。 

5.如权利要求2或3所述的水培养系统，其中所述至少一个第一排水管道包括阻断废水流动以致促使废水和空气混合的向内延伸的突出物。 

6.如权利要求1所述的水培养系统，其中所述菜园模块与所述蓄水池模块经由至少一个第二排水管道流体连通。 

7.如权利要求6所述的水培养系统，其中所述菜园模块包括至少一个排水系统，该排水系统流体连接至少一个第二排水管道并被设置将包含在所述菜园模块中的至少一部分水规律地排向所述蓄水池模块。 

8.如权利要求7所述的水培养系统，其中所述至少一个排水系统至少是一个钟罩虹吸器。 

9.如权利要求8所述的水培养系统，其中所述至少一个钟罩虹吸器被设置当水达到第一水位时开始将包含在所述菜园模块中的水排出，并在水达到低于第一水位的第二水位时停止将包含在所述菜园模块中的水排出。 

10.如权利要求9所述的水培养系统，其中所述钟罩虹吸器包括盖。 

11.如权利要求10所述的水培养系统，其中所述盖包括至少一个位于所述第一水位上方的孔径，该至少一个孔径被设置当所述钟罩虹吸器排水时允许空气流入所述钟罩虹吸器。 

12.如权利要求6-11的任一项所述的水培养系统，其中所述至少一个第二排水管道包括至少一个流体安装的过滤器，该至少一个过滤器被设置清除包含在水中的至少一部分废物产品。 

13.如权利要求1所述的水培养系统，其中所述蓄水池模块与所述水族箱模块经由至少一个回流管道流体连通，该至少一个回流管道流体连接所述泵。 

14.如权利要求13所述的水培养系统，其中所述至少一种回水管道具有标称内横截面，并且其中所述至少一个回流管道包括至少一个缓冲区域，该缓冲区域具有大于所述标称内横截面的内横截面。 

15.如权利要求14所述的水培养系统，其中所述至少一种回流管道包括多个缓冲区域。 

16.如权利要求13-15的任一项所述的水培养系统，其中所述至少一个回流管道的端部被设置以便离开该至少一个回流管道的水落入所述水族箱模块。 

17.如权利要求1所述的水培养系统，其中所述菜园模块包括至少一个植物床，该至少一个植物床包括用来培养植物的培养基。 

18.如权利要求17所述的水培养系统，其中所述培养基包括多孔材料的珠。 

19.如权利要求1所述的水培养系统，其中所述蓄水池模块包括对该蓄水池中的水加热的加热系统。 

20.如权利要求1所述的水培养系统，其中所述蓄水池模块包括对该蓄水池中的水冷却的冷却系统。 

21.如权利要求1所述的水培养系统，进一步包括与所述菜园模块流体连通的手动净化系统。 

22.如权利要求21所述的水培养系统，其中所述手动净化系统包括虹吸器。 

23.如权利要求1所述的水培养系统，进一步包括光照系统，该光照系统被设置为水生品种和植物提供合适的光源。 

24.如权利要求1所述的水培养系统，其中所述水生产品包括鱼类。 

25.一种水培养系统，其特征在于，水培养系统包括： 

被设置容纳和培养水生品种的水族箱模块，该水族箱模块被设置保存水； 

被设置培养植物品种的菜园模块，该菜园模块位于基本邻近所述水族箱模块 并位于低于所述水族箱模块水位的水平，该菜园模块经由至少一个第一排水管道与所述水族箱模块流体连通以便接收来自该水族箱模块的废水，该废水包含废物产品； 

被设置保存水的蓄水池模块，该蓄水池模块位于低于所述菜园模块的水平，该蓄水池模块经由至少一个第二排水管道与所述菜园模块流体连通以便接收来自该菜园模块的水，该蓄水池模块经由至少一个回水管道与所述水族箱模块流体连通，所述蓄水池模块包括泵，该泵流体连通至少一个回水管道以便将水抽回到所述水族箱模块； 

其中所述水族箱模块、所述菜园模块、所述蓄水池模块、所述至少一个第一排水管道、所述至少一个第二排水管道，以及所述至少一个回水管道形成水循环回路；并且， 

其中位于所述菜园模块中的所述植物消耗包含在所述废水中的至少一部分废物产品。 

26.一种水培养系统，其特征在于，水培养系统包括： 

被设置容纳和培养水生品种的水族箱模块； 

被设置培养植物品种的菜园模块，该菜园模块位于基本邻近所述水族箱模块并位于低于所述水族箱模块水位的水平，该菜园模块经由至少一个排水管道与所述水族箱模块流体连通以便接收来自该水族箱模块的废水，所述废水包含废物产品，所述菜园模块经由至少一个回流管道与所述水族箱模块流体连通，所述菜园模块包括泵，该泵流体连通所述至少一个回流管道以便将水抽回到所述水族箱模块； 

其中所述水族箱模块、所述菜园模块、所述至少一个排水管道以及所述至少一个回流管道形成水循环回路；并且， 

其中位于所述菜园模块中的植物消耗包含在废水中的至少一部分废物产品。