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巴塞罗那与维戈塞尔塔: 一種低碳生態循環農業系統.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201610275962.7

申請日:

20160429

公開號:

CN105917915A

公開日:

20160907

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01G1/00,A01K61/00,A01K67/02,A01K67/033,C02F9/14,C12M1/107 主分類號: A01G1/00,A01K61/00,A01K67/02,A01K67/033,C02F9/14,C12M1/107
申請人: 仲愷農業工程學院,清遠和記低碳農業科技有限公司
發明人: 陳平,祁志,孟楊,賈楠,陳青春,夏碧強,劉雯
地址: 510225 廣東省廣州市海珠區紡織路東沙街24號
優先權: CN201610275962A
專利代理機構: 北京中濟緯天專利代理有限公司 代理人: 馬娟娟
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610275962.7

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種低碳生態循環農業系統,屬于農業技術領域,該系統包括種植單元、畜牧養殖單元、水產養殖單元、蚯蚓養殖單元、沼氣單元以及水循環單元;所述種植單元與畜牧養殖單元相互補給;水循環單元接受農業生產生活產出的廢水并經過處理得到水源重新供給種植單元、畜牧養殖單元以及水產養殖單元;所述沼氣單元分別與種植單元、畜牧養殖單元、水循環單元連接,形成沼氣生產循環。本發明建設真正生態低碳循環農業模式,實現農業養殖廢水廢渣能循環利用;解決農業生產生活廢渣以及渠引水問題和病蟲害防治,形成整個低碳循環農業模式。

權利要求書

1.一種低碳生態循環農業系統,其特征在于,該系統包括種植單元、畜牧養殖單元、水產養殖單元、蚯蚓養殖單元、沼氣單元以及水循環單元;所述種植單元與畜牧養殖單元相互補給;水循環單元接受農業生產生活產出的廢水并經過處理得到水源重新供給種植單元、畜牧養殖單元以及水產養殖單元;所述沼氣單元分別與種植單元、畜牧養殖單元、水循環單元連接,形成沼氣生產循環;其中,種植單元、畜牧養殖單元與水循環單元作為沼氣單元原料來源,沼氣單元的產出用于滿足種植單元、畜牧養殖單元以及農業生產生活所需的有機肥料;所述種植單元、畜牧養殖單元、沼氣單元、蚯蚓養殖單元之間連接形成蚯蚓養殖循環;其中,種植單元、畜牧養殖單元、沼氣單元為蚯蚓養殖單元的營養物質的輸入源,蚯蚓養殖的產出用于滿足種植單元、畜牧養殖單元以及農業生產生活所需的有機肥料;所述種植單元、畜牧養殖單元、水循環單元、水產養殖單元、蚯蚓養殖單元之間形成水產養殖循環;其中,水循環單元與蚯蚓養殖單元為水產養殖單元的輸入源,水產養殖單元產生的用于滿足農業生產生活、種植單元、畜牧養殖單元的需求。2.根據權利要求1所述的一種低碳生態循環農業系統,其特征在于,該系統還包括小分子水種植養殖;所述小分子水種植養殖輸入源為農業生產生活,產出廢棄物用于滿足種植單元、畜牧養殖單元的需求;所述小分子水種植養殖包括小分子水種植和小分子水養殖,其中,所述小分子水種植是指利用小分子水種植農業作物與綠化,所述小分子水養殖是指利用小分子水養殖畜禽。3.根據權利要求1所述的一種低碳生態循環農業系統,其特征在于,所述水循環單元包括超濾凈水裝置,以及依次連接的地埋式污水處理裝置、生物質焦與凈污濕地生態溝渠;所述凈污濕地生態溝渠連接水產養殖單元、沼氣單元;地埋式污水處理裝置用于接收來自農業生產生活中的廢水;所述水產養殖單元和種植單元的另一端連接超濾凈水裝置。4.根據權利要求3所述一種低碳生態循環農業系統,其特征在于,所述地埋式污水處理裝置包括依次連接的厭氧生物濾池、接觸氧化池、沉淀池及消毒池。5.根據權利要求3所述一種低碳生態循環農業系統,其特征在于,所述生物質焦由農業廢棄物制備而成。6.根據權利要求3所述一種低碳生態循環農業系統,其特征在于,所述凈污濕地生態溝渠是將生物質焦處理后的水排放到凈污濕地再次凈化,達到地表水源優質水源標準后循環應用于種植單元和水產養殖單元;凈污濕地生態溝渠中產出的水生植物作為沼氣單元原料源之一。7.根據權利要求3所述一種低碳生態循環農業系統,其特征在于,所述超濾凈水裝置包含活性炭和石英砂,所述活性炭和石英砂重量百分比為(3-5):(2-3)。8.根據權利要求7所述一種低碳生態循環農業系統,其特征在于,所述超濾凈水裝置還包含超濾膜。

說明書

技術領域

本發明屬于農業技術領域,更具體是涉及一種低碳生態循環農業系統。

背景技術

我國資源短缺,人口眾多,需大力發展低碳經濟,以求經濟社會的持續發展。低碳循環農業是以資源高效和循環利用為核心,以低消耗、低排放、高效率為基本特征的現代農業類型。不僅具有現代農業的運作高效性,更具有循環農業資源節約性,可通過優化組合,實現優勢充分疊加而產生綜合性的集成效應。

申請號為201510153746.0,名稱為農業綜合養殖系統的中國發明專利公開了有一種農業綜合養殖系統,包括水產養殖系統、種植系統和畜牧養殖系統,沒有具體實施細節。

授權公告號為CN204435953U,名稱為生態農業循環經濟系統的中國實用新型專利公開了一種生態農業管理系統,該系統公開了養殖場、鴨場、豬場和雞場的糞便通過管道鏈接沼氣池,沼氣池產生沼氣通過管道供給雞場、鴨場和人類住房,豬糞、雞糞和蘑菇房的菌床廢物通過管道輸送到蚯蚓養殖,蚯蚓養殖設置果園內,魚塘中的塘泥通過管道鏈接果園,這種系統有機低碳農業技術研究不夠,過于追求單一的循環模式,并沒有考慮到與廢棄物相關的廢水處理和病蟲害生態防治問題,最后仍然需要耗費其他的工序處理余留下來的廢水和病蟲害等問題,沒有實現真正的低碳循環。

目前現有技術中僅僅只處理了農業生產中的廢棄物,一些養殖固體廢棄物和農業生產廢水的問題沒有得到解決,土壤的綜合治理問題也沒有體現,病蟲害防治問題沒有得到解決,模式單一化,不能做到零排放的標準,只局限于部分的循環。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足,解決現有生態農業系統存在的缺點,本發明提供了一種低碳生態循環農業系統,能實現農業養殖廢水廢渣循環利用,處理農業生產生活廢渣,解決溝渠引水問題和病蟲害防治。

一種低碳生態循環農業系統,該系統包括種植單元、畜牧養殖單元、水產養殖單元、蚯蚓養殖單元、沼氣單元以及水循環單元;

所述種植單元與畜牧養殖單元相互補給;水循環單元接受農業生產生活產出的廢水并經過處理得到水源重新供給種植單元、畜牧養殖單元以及水產養殖單元;

所述沼氣單元分別與種植單元、畜牧養殖單元、水循環單元連接,形成沼氣生產循環,其中,種植單元、畜牧養殖單元與水循環單元作為沼氣單元原料來源,沼氣單元的產出用于滿足種植單元、畜牧養殖單元以及農業生產生活所需的有機肥料;

所述種植單元、畜牧養殖單元、沼氣單元、蚯蚓養殖單元之間連接形成蚯蚓養殖循環;其中,種植單元、畜牧養殖單元、沼氣單元為蚯蚓養殖單元的營養物質的輸入源,蚯蚓養殖的產出用于滿足種植單元、畜牧養殖單元以及農業生產生活所需的有機肥料;

所述種植單元、畜牧養殖單元、水循環單元、水產養殖單元、蚯蚓養殖單元之間形成水產養殖循環;其中,水循環單元與蚯蚓養殖單元為水產養殖單元的輸入源,水產養殖單元產生的用于滿足農業生產生活、種植單元、畜牧養殖單元的需求。

進一步地,該系統還包括小分子水種植養殖;所述小分子水種植養殖輸入源為農業生產生活,產出廢棄物用于滿足種植單元、畜牧養殖單元的需求;所述小分子水種植養殖包括小分子水種植和小分子水養殖,其中,所述小分子水種植是指利用小分子水種植農業作物與綠化,所述小分子水養殖是指利用小分子水養殖畜禽。

進一步地,所述水循環單元包括超濾凈水裝置,以及依次連接的地埋式污水處理裝置、生物質焦與凈污濕地生態溝渠;所述凈污濕地生態溝渠連接水產養殖單元、沼氣單元;地埋式污水處理裝置用于接收來自農業生產生活中的廢水;所述水產養殖單元和種植單元的另一端連接超濾凈水裝置。農業生產生活的廢水經過地埋式污水處理裝置處理,先經過生物質焦處理,廢水可凈化形成四類地表水,再通過凈污濕地生態溝渠形成三類地表水,該三類地表水可用于水產養殖單元與種植單元。

進一步地,所述地埋式污水處理裝置包括依次連接的厭氧生物濾池、接觸氧化池、沉淀池及消毒池。一是先經厭氧生物濾池過濾水中的懸浮物、有機污染物以及降低氮的濃度;二是經接觸氧化池利用微生物的新陳代謝將污水中的有機污染物氧化分解;三是經過沉淀池除去比重大于水的懸浮污泥;最后經過消毒池,殺死水中的細菌、大腸桿菌等。通過地埋式污水處理裝置凈化后,再用生物質焦吸附,然后將其排放到凈污濕地溝渠,進行再次凈化,達到地表水源中優質水源標準。

進一步地,所述生物質焦由農業廢棄物制備而成。這種生物質焦是指有機物質在高溫(約900度)、無氧條件下分解而成的一種固體物質(主要成分是碳),其具有很高的表面活性,能夠讓大量微生物在其表面蜂窩狀間隙里繁衍,進而提高土地的肥力,增強土地的產量。通過把農業中廢棄物制成生物質焦,進一步促進了低碳循環農業的發展。生物質焦多孔的高含碳結構使其對氣體和液體具有強大的物理吸附功能,可作為污水處理單元的吸附劑。

進一步地,所述凈污濕地生態溝渠是將生物質焦處理后的水排放到凈污濕地再次凈化,達到地表水源優質水源標準后循環應用于種植單元和水產養殖單元;凈污濕地生態溝渠中產出的水生植物作為沼氣單元原料源之一。

進一步地,所述超濾凈水裝置包含活性炭和石英砂,所述活性炭和石英砂重量百分比為(3-5):(2-3);所述超濾凈水裝置還包含超濾膜。

本發明提供的技術方案帶來的有益效果是:

本發明建設真正生態低碳循環的農業模式,利用水循環單元凈化農業生產生活廢水,實現農業養殖廢水廢渣能循環利用;蚯蚓養殖單元和沼氣單元解決農業生產生活廢渣,并提供清潔能源;凈污濕地生態溝渠解決溝渠引水問題和病蟲害防治,三條循環鏈接形成整個低碳循環農業模式相輔相成。

附圖說明

為了易于說明,本發明由下述的具體實施及附圖作以詳細描述。

圖1為本發明一種低碳生態循環農業系統總體框圖;

圖2為本發明一種低碳生態循環農業系統的水循環單元框圖;

圖3為本發明一種低碳生態循環農業系統的廢棄物再生利用框圖;

圖4為本發明一種低碳生態循環農業系統的凈污濕地生態溝渠框圖;

圖中 101、畜牧養殖單元;102、種植單元;103、蚯蚓養殖單元;104、沼氣單元;105、水產養殖單元;106、水循環單元;106a、地埋式污水處理裝置;106b、生物質焦;106c、凈污濕地生態溝渠;106d、超濾凈水裝置;107、小分子水種植養殖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚,下面對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

如圖1所示,畜牧養殖單元產生的畜禽肥料經過發酵后施在作物上,種植單元產生的秸稈、果莖等廢棄物亦可反作用于畜牧養殖單元。

畜牧養殖單元101產生的畜禽肥料經過發酵后施在種植單元102的作物上,種植單元102養殖產生的秸稈、果莖等廢棄物亦可反作用于畜牧養殖單元101。畜牧養殖單元101產生的固體廢棄物如糞便、殘渣等,種植單元102廢棄物如秸稈、果莖等可排放到沼氣單元104進行沼氣發酵。沼氣單元104產生的沼渣與畜牧養殖單元101固體廢棄物都可當作餌料用于蚯蚓養殖,沼液作為液體有機肥,沼氣應用于清潔能源。其中蚯蚓養殖單元103是選擇具有鮮明品種特征、紅潤粗壯的純種蚯蚓入池,利用種植產生的固體廢棄物、沼氣發酵產生的沼渣作為餌料養殖蚯蚓。蚯蚓主要有三方面的作用:1、產生的糞便作為有機肥料改善土壤;2、蚯蚓可作為動物飼料用于畜牧養殖;3、可用于生物制藥。

如圖2-4所示,水循環單元用于給生態循環農業系統提供水循環。水循環單元106包括地埋式污水處理裝置106a、生物質焦106b、凈污濕地生態溝渠106c和超濾凈水裝置106d,地埋式污水處理裝置106a包括厭氧生物濾池、接觸氧化池、沉淀池及消毒池,先經厭氧生物濾池過濾水中的懸浮物、有機污染物以及降低氮的濃度;再經接觸氧化池利用微生物的新陳代謝將污水中的有機污染物氧化分解;隨后經過沉淀池除去比重大于水的懸浮污泥;最后經過消毒池,殺死水中的細菌、大腸桿菌等。通過地埋式污水處理裝置106a凈化后,再用農業廢棄物制備而成的生物質焦106b吸附,然后將其排放到凈污濕地溝渠106c,在凈污濕地生態溝渠106d按照正常生產方式在濕地、生態溝渠和田埂上種植水稻、蘆葦、菖蒲等有一定經濟價值的水生植物,可以吸附水中的氮、磷,水中養殖魚、蛙,既可捕捉害蟲又可促進畜牧業及農產品加工業的發展,代謝產生的廢棄物又可用于蚯蚓的養殖。經過凈污濕地生態溝渠106d再次凈化,達到地表水源中優質水源標準。再通過超濾凈水裝置106d用12kg/畝的活性炭處理去除水中殘留農藥洗滌劑以及多種有機污染物,采用8kg/畝的石英砂作為過濾介質去除細微雜質,再使用超濾膜去除水中的病原微生物,如隱孢子蟲,賈第蟲,細菌和病毒等。經處理后的水可用于灌溉及降溫,實際上已經達到可直接飲用水標準,遠遠高于灌溉用水要求。

小分子水種植養殖107中小分子水團因為水分子數量少,結構規整而具有很高的活性。通過純物理方式將凈化后的大分子水變為穩定的小分子水用于種植與養殖,能夠提高種植發芽率和動植物的抗病蟲能力,與普通水相比,能顯著提高其農作物種植與動物養殖的產量。

循環農業園區以農業為基礎的循環經濟建設,擺脫了單純發展種養業的農業經濟發展模式,強調建立農、林、牧、副、漁等多種產業協調綜合發展的大農業結構,合理的產業結構增長了農業生態系統的食物鏈,增加了物質流動的環節,增強了系統的穩定性,提高了生產力,同時也提高了物質循環和能量利用效率。特別是大量的循環農業園區通過沼氣池處理系統的轉化作用,和生物防除模式。在園區內部形成了一個立體循環的生態鏈,將農業生產和生活產生的廢棄物“變廢為寶”,達到資源的綜合利用,即節約了能源和開支,又?;ち松肪?。通過系能流結構的分析,可以看出,循環農業園區系統中生產、消費、分解者之間存在著相對穩定和高效的物質交換和能量流動,各子系統形成了在空間上連續,功能上互補的穩定和諧的關系。

為了推動循環農業園區建設,需要加強循環農業載體培植。一是建設循環農業園。循環農業園區強調集中化生產,利用農業產業??櫓淶牧唇庸叵道詞迪侄閱芰坑胛鎦實難防?。通過加強設施農業技術的組裝配套,注重農產品良種、良法配套,完善農產品高效、優質、高產生產綜合技術體系,實現循環農業園區規?;?、專業化和高效化生產。同時,循環農業園建設可結合發展觀光休閑農業。二是建立農產品加工園區。根據循環農業的發展要求,實施政策傾斜,建立基礎設施配套的農產品加工園區,將具有上下游共生關系的農副產品加工企業集中到加工園區內,形成特色和綠色企業群,實現有害污染物在園區的閉路循環。三是加快規?;竽列∏ㄉ?。通過加強基礎設施、完善配套服務、規范管理制度、提高生產技術,實行統一規劃、統一品牌、統一管理、統一服務、統一治污,把分散經營的養殖?。ɑВ┘械揭桓鑾蚰?,實現畜牧業專業化、規?;?、標準化、生態化的養殖模式。大量的實踐證明,園區經濟在農業快速發展過程中起到了極其重要的作用,同時,也涌現出了很多的成功范例,如清遠和記低碳循環農業、北京安利隆生態旅游山莊等。因此,在循環農業發展方面,也可以借助工業園區的建設經驗,嘗試性開展相關的實踐探索。其目的是通過循環農業園區建設,充分發揮其示范帶動作用、科技與信息輻射作用,以快速推動農業循環經濟的發展。

在一定區域內,構建種植業、養殖業、加工業、流通業之間的資源循環利用鏈接關系,協調水源、能源等要素的減量投入,采用共同的減排策略,形成大農業的上、中、下游各環節的良性循環模式。

以上所述僅為本發明的較佳實施例,并不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的?;し段е?。

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一種 生態 循環 農業 系統
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