АКВАПОННАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ И РАЗВЕДЕНИЯ РЫБЫ И МОЛЛЮСКОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ АКВАПОННОЙ СИСТЕМЫ
AQUAPONE SYSTEM AND METHOD OF CULTIVATION OF PLANTS AND BREEDING OF FISH AND MOLLUSKS WITH THE APPLICATION OF THE AQUAPONE SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Настоящее изобретение относится к аквапонной системе, содержащей устройство для разведения рыбы и моллюсков и устройство для гидропонного выращивания, интегрированные друг с другом, и к способу выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков с применением системы.
Предшествующий Уровень Техники
[0002] Аквапонная система допускает осуществление как выращивания (разведения) рыбы и моллюсков, так и параллельного выращивания растений. Вследствие этого, аквапонная система привлекает внимание и начинает применяться на практике.
[0003] Аквапонная система содержит культивационные грядки, выполненные с возможностью выращивания растений, и резервуар для разведения рыбы и моллюсков (далее называемый «выростной резервуар»). Аквапонная система допускает параллельное осуществление разведения рыбы и моллюсков в выростном резервуаре и выращивания растений на культивационных грядках за счет подачи насосом жидкости в выростном резервуаре в каждую культивационную грядку и заставляя жидкость на культивационных грядках циклично поступать в выростной резервуар.
[0004] В качестве аквапонных систем предшествующего уровня техники приведены системы, раскрытые в патентных документах 1-5.
[0005] В патентном документе 1 раскрыта модульная аквапонная установка. Также раскрыта аквапонная система, содержащая колокольные сифоны и многослойные лотки. Однако, в патентном документе 1 не раскрыто, что колокольные сифоны вызывают падение жидкости, аэрируя посредством этого жидкость в водном резервуаре струей падающей воды.
[0006] В патентном документе 2 раскрыто, что выпускаемая вода из модуля водного резервуара вынужденно протекает в садовый модуль, и растение выращивают за счет воды, часть которой фильтруется. Также раскрыто использование колокольных сифонов. Однако, садовый модуль этого изобретения установлен в положении ниже, чем уровень воды модуля водного резервуара и, следовательно, не раскрыто, что водный резервуар для разведения подвергается адекватной аэрация выпускаемой водой, падающей из колокольных сифонов.
[0007] В патентном документе 3 раскрыта вертикальная аквапонная овощеводческая система. Однако, нет ни раскрытия, что эта система содержит многослойные культивационные грядки, ни раскрытия, что эта система содержит систему выпуска воды, использующую колокольные сифоны. Кроме того, не раскрыто, что жидкость в водном резервуаре подвергается достаточной аэрации.
[0008] В патентном документе 4 раскрыта аквапонная система, содержащая водный резервуар для водяных животных, устройство для выращивания растений, биологический фильтр и блок и способ биологического расщепления отходов. Однако, не раскрыто, что эта система вызывает падение выпускаемой воды из культивационных грядок с многослойным выращиванием в водный резервуар для разведения рыбы с колокольными сифонами для осуществления аэрации.
[0009] В патентном документе 5 раскрыта вертикальная аквапонная система, а также раскрыты колокольные сифоны. Однако, эта система не является водным резервуаром для разведения рыбы, но система выполнена с возможностью подачи воды по трубе из экосистемы имеющегося пруда или озера. Кроме того, колокольные сифоны не выпускают воду в водный резервуар для разведения рыбы, что является причиной аэрации в водном резервуаре для разведения рыбы.
Список Противопоставленных Материалов
Патентная Литература
[0010] [PTL 1] US 2013/0047508 A1
[PTL 2] US 2014/0041594 A1
[PTL 3] US 2013/0160363 A1
[PTL 4] US 2014/0047767 A1
[PTL 5] US 2013/0098303 A1
Сущность изобретения
Техническая Проблема
[0011] Целью настоящего изобретения является осуществление разведения рыбы и моллюсков и выращивания растения в процессе циркуляции жидкости за счет использования культивационных грядок в два или более ярусов. Система выращивания растений представляет собой систему выращивания растений замкнутого типа. Жидкость в выростном резервуаре и жидкость в резервуаре для хранения воды заставляют циркулировать, и контролируют качество воды, улучшая посредством этого окружающую среду для разведения и окружающую среду для выращивания растений.
Решение Проблемы
[0012] [Аквапонная Система 1]
Аквапонной системой настоящего изобретения является аквапонная система, содержащая интегрированные друг с другом систему разведения и систему выращивания, причем аквапонная система содержит выростной резервуар системы разведения и культивационные грядки системы выращивания. Культивационные грядки расположены в два или более ярусов в вертикальном направлении. Жидкость в выростном резервуаре подается на многоярусные культивационные грядки в два или более ярусов, и жидкость в культивационных грядках возвращается в выростной резервуар, циркулируя посредством этого по циркуляционной системе разведения и выращивания из выростного резервуара, культивационных грядок и выростного резервуара. Рыбу и моллюсков можно разводить в выростном резервуаре, а растения можно выращивать в культивационных грядках с циркулирующей жидкостью.
[0013] [Аквапонная Система 2]
Аквапонная система настоящего изобретения может содержать циркуляционную систему выращивания, в которой жидкость в резервуаре для хранения воды циркулирует через резервуар для хранения воды, культивационные грядки и резервуар для хранения воды, и циркуляционную систему разведения, в которой жидкость в выростном резервуаре циркулирует через выростной резервуар, резервуар для хранения воды и выростной резервуар. Циркуляция жидкости может осуществляться одновременно в обеих циркуляционных системах, с осуществлением посредством этого выращивания растений, при этом жидкость циркулирует по циркуляционному пути выращивания, и с одновременным осуществлением разведения рыбы и моллюсков, при этом жидкость циркулирует по циркуляционной системе разведения.
[0014] [Аквапонная Система 3]
Аквапонной системой настоящего изобретения является выше-упомянутая аквапонная система 1 или 2, в которой системой выращивания может быть циркуляционная система выращивания замкнутого типа (для помещения). В этом случае в системе выращивания осветительное устройство может быть расположено таким образом, чтобы осветительное устройство было способно освещать растения, выращиваемые на культивационных грядках, ускоряя посредством этого фотосинтез.
[0015] [Аквапонная Система 4]
Аквапонной системой настоящего изобретения является любая из упомянутых выше аквапонных систем 1-3, которая может содержать оба или любое из устройства контроля качества воды, выполненного с возможностью контроля качества жидкости в выростном резервуаре, и устройства улучшения окружающей среды, выполненного с возможностью улучшения окружающей среды для выращивания растений.
[0016] [Аквапонная Система 5]
Аквапонная система настоящего изобретения может содержать устройство подачи воздуха, выполненное с возможностью аэрации жидкости в выростном резервуаре или резервуаре для хранения воды. Устройством подачи воздуха могут быть колокольные сифоны или другие устройства подачи воздуха, установленные на культивационных грядках.
[0017] [Аквапонная Система 6]
Аквапонная система настоящего изобретения может содержать оба или любое из устройства физической фильтрации и устройства биологической фильтрации в циркуляционной системе разведения и выращивания или циркуляционной системе разведения. В этом случае также может быть добавлено устройство стерилизации. Устройство физической фильтрации представляет собой устройство фильтрации, выполненное с возможностью фильтрации твердых веществ в выростном резервуаре или резервуаре для хранения воды, а устройство биологической фильтрации представляет собой устройство фильтрации, выполненное с возможностью проведения нитрификации с преобразованием по меньшей мере аммонийного компонента в жидкости в выростном резервуаре или резервуаре для хранения воды в нитрит и с преобразованием нитрита в нитрат.
[0018] [Способ 1 выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков]
Способ выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков настоящего изобретения включает разведение рыбы и моллюсков в выростном резервуаре и выращивание растений на многоярусных культивационных грядках за счет использования любой из упомянутых выше аквапонных систем 1-6.
[0019] [Способ 2 выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков]
Способ выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков настоящего изобретения может включать активацию циркуляции жидкости через циркуляционную систему выращивания для выращивания растений на культивационных грядках и дальнейшую активацию циркуляции жидкости также через циркуляционную систему разведения для разведения рыбы и моллюсков в выростном резервуаре за счет использования упомянутой выше аквапонной системы 2.
[0020] [Способ 3 выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков]
Способ выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков настоящего изобретения может включать, в случае, когда системой выращивания является циркуляционная система выращивания замкнутого типа (для помещения), освещение растений осветительным устройством в процессе выращивания на культивационных грядках, ускоряя посредством этого фотосинтез.
[0021] [Способ 4 выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков]
Способ выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков настоящего изобретения может включать регулирование качества жидкости в выростном резервуаре или резервуаре для хранения воды и разведение рыбы и моллюсков и выращивание растений с контролируемой жидкостью.
[0022] [Способ 5 выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков]
Способ выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков настоящего изобретения может включать аэрацию жидкости в выростном резервуаре или резервуаре для хранения воды, для осуществления посредством этого разведения рыбы и моллюсков и выращивания растений с жидкостью, содержащей воздух. В этом случае жидкость на культивационной грядке в каждом из ярусов можно заставлять падать в жидкость в выростном резервуаре или резервуаре для хранения воды с помощью колокольных сифонов и взбалтывать жидкость в выростном резервуаре или резервуаре для хранения воды, аэрируя посредством этого жидкость, или можно также включать активацию вспенивания жидкости в выростном резервуаре или резервуаре для хранения воды от источника подачи воздуха, аэрируя посредством этого жидкость.
[0023] [Способ 6 выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков]
Способ выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков настоящего изобретения может также включать, в процессе циркуляции в циркуляционной системе разведения и выращивания или в процессе циркуляции в циркуляционной системе разведения, проведения обеих или любой из фильтрации с удалением (фильтрацией) твердых веществ в жидкости и биологической фильтрации с нитрификацией с преобразованием по меньшей мере аммонийного компонента в жидкости в нитрат. При необходимости жидкость в процессе циркуляции также можно стерилизовать.
Преимущественные Результаты Изобретения
[0024] Аквапонная система настоящего изобретения имеет следующие результаты. (1) Культивационные грядки расположены на множестве ярусов в вертикальном направлении и, следовательно, площадь выращивания растений увеличивается даже в узком пространстве. (2) Жидкость, очищенную при выращивании растений, заставляют циклично поступать в выростной резервуар, и, следовательно, жидкость, подходящая для разведения рыбы и моллюсков, имеет возможность циклично поступать в выростной резервуар. (3) Имеется устройство контроля качества воды, и, следовательно, может создаваться окружающая среда, предпочтительная для разведения рыбы и моллюсков и выращивания растений. (4) Системой выращивания является гидропонная циркуляционная система выращивания замкнутого типа (для помещения), и, следовательно, система выращивания менее подвержена влиянию внешней температуры или ущербу от вредителей. (5) В системе выращивания осветительное устройство расположено таким образом, чтобы осветительное устройство было способно освещать растения, выращиваемые на культивационных грядках, ускоряя посредством этого фотосинтез, и, следовательно, рост растений может быть ускорен. (6) Имеется устройство подачи воздуха. Вследствие этого, жидкость в выростном резервуаре можно аэрировать, увеличивая растворенный кислород в жидкости, и кислород может подаваться способом, предпочтительным для разведения рыбы и моллюсков и выращивания растений. (7) В циркуляционной системе расположены оба или одно из устройства физической фильтрации и устройства биологической фильтрации. Вследствие этого, твердое вещество в выростном резервуаре фильтруется, а аммоний нитрифицируется в азотистую кислоту, необходимую для выращивания растений. Таким образом, даже жидкость в выростном резервуаре может изменяться в жидкость, подходящую для выращивания растений и подаваемую на культивационные грядки. (8) Когда добавляют устройство стерилизации, циркулирующая жидкость стерилизуется. Вследствие этого, может подаваться жидкость, которая является гигиеничной для разведения рыбы и моллюсков и выращивания растений.
[0025] Способ выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков с применением аквапонной системы настоящего изобретения имеет следующие результаты. Используется любая из упомянутых выше аквапонных систем и, следовательно, могут быть получены результаты аквапонных систем.
Краткое Описание чертежей
[0026] Фиг. 1 представляет собой вид спереди для иллюстрации примера аквапонной системы настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет собой вид спереди для иллюстрации другого примера аквапонной системы настоящего изобретения.
Фиг. 3 представляет собой пояснительное изображение колокольного сифона в аквапонной системе настоящего изобретения.
Фиг. 4 представляет собой пояснительное изображение колокольного сифона в разобранном виде.
Фиг. 5(a), фиг. 5(b), фиг. 5(c) и фиг. 5(d) каждая представляет собой пояснительное изображение выпуска жидкости колокольным сифоном.
Описание Вариантов осуществления
[0027] Ниже описаны варианты осуществления аквапонной системы настоящего изобретения и способ выращивания растений и разведения рыбы и моллюсков (далее называемый «способ разведения и выращивания») с применением системы.
[0028] (Аквапонная Система согласно варианту осуществления 1)
Аквапонная система настоящего изобретения, проиллюстрированная в качестве примера на фиг. 1, содержит выростной резервуар 1 для разведения рыбы и моллюсков, культивационные грядки 2 для выращивания растений, которые расположены на множестве ярусов с интервалами в вертикальном направлении, насос 3 для подачи воды, выполненный с возможностью нагнетания жидкости в выростном резервуаре 1 с подачей жидкости на культивационную грядку 2 в каждом из ярусов, трубу 4 для подачи воды, выполненную с возможностью подачи в выростной резервуар 1 жидкости, нагнетаемой насосом 3 для подачи воды, на культивационные грядки 2, колокольные сифоны 5, выполненные с возможностью выпуска жидкости на культивационной грядке 2 в каждом из ярусов, и трубу 6 для выпуска воды, выполненную так, что выпускаемые жидкости, выпускаемые из колокольных сифонов 5, объединяются и вынуждены падать в выростной резервуар 1.
[0029] [Выростной резервуар]
В качестве выростного резервуара 1 может использоваться выростной резервуар, такой же, как резервуар обычной наземной циркуляционной системы выращивания замкнутого типа, или выростной резервуар, имеющий новую конструкцию, материал и форму. Размером выростного резервуара 1 является размер (емкость), подходящий для разведения рыбы и моллюсков, и он имеет размер и глубину, допускающие хранение жидкости, которая может подаваться на многоярусные культивационные грядки 2. С точки зрения снижения веса подходит выростной резервуар 1, сделанный из смолы. На фиг. 1 выростной резервуар 1 установлен в положении ниже, чем культивационная грядка 2 на самом нижнем ярусе, но выростной резервуар 1 может быть установлен в другом положении при условии, что выпускаемая из культивационных грядок 2 жидкость может падать в выростной резервуар 1. Например, выростной резервуар 1 может быть зарыт в землю или также может быть расположен в помещении или вне помещения.
[0030] [Насос для подачи воды]
Жидкость в выростном резервуаре 1 нагнетается насосом 3 для подачи воды и подается на культивационные грядки 2 по трубе 4 для подачи воды. В качестве насоса 3 для подачи воды, может использоваться циркуляционный насос, такой же как насос, используемый в обычной наземной циркуляционной системе выращивания замкнутого типа, или насос, имеющий новую конструкцию и функцию. Мощность насоса, емкость насоса и так далее устанавливают так, чтобы на многоярусные культивационные грядки 2 можно было подавать жидкость, необходимую для выращивания растений.
[0031] [Труба для подачи воды]
Труба 4 для подачи воды соединена с насосом 3 для подачи воды и содержит распределительные трубы 7 для подачи жидкости в выростном резервуаре 1, нагнетаемой насосом 3 для подачи воды, на культивационную грядку 2 в каждом из ярусов. В качестве трубы 4 для подачи воды, может использоваться труба, сделанная из смолы или металла.
[0032] [Культивационная грядка]
В качестве культивационной грядки 2 может использоваться культивационная грядка, такая же, как грядка, используемая в обычной гидропонной циркуляционной системе выращивания замкнутого типа, или культивационная грядка, имеющая новую конструкцию, материал и форму. Размер, глубину, длину и боковую ширину культивационной грядки 2 устанавливают, чтобы они подходили для выращивания растений. С точки зрения снижения веса подходит культивационная грядка 2, сделанная из смолы. На дно культивационной грядки 2 может быть уложена или не уложена почва для выращивания растений, например, Hydroton, черный шлак, вермикулит, перлит, каменная вата, кокосовый торф, бакелит и другие культурные почвы или их комбинации. Количество ярусов культивационных грядок 2 выбирают таким образом, чтобы получить такой масштаб, чтобы можно было контролировать степень развития растений. Многоярусные культивационные грядки 2 могут быть закреплены на стеллаже 8 или установлены на стеллаже 8 с возможностью снятия.
[0033] Хотя культивационные грядки 2 могут быть установлены вне помещения, культивационные грядки 2 также могут быть установлены в помещении, которое не может впускать солнечный свет, образуя посредством этого циркуляционную систему выращивания замкнутого типа. Циркуляционная система выращивания замкнутого типа представляет собой систему общего назначения, выполненную с возможностью выращивания растений путем установки системы выращивания в помещении, которое плохо впускает или не может впускать солнечный свет и подвергая растения освещению искусственным светом. Культивация растений, проводимая на культивационных грядках 2, может представлять собой любое из тонкопленочной гидропонной культивации, называемой технология питательной пленки (NFT), гидропонной культивации с глубинным потоком, называемой глубоководная культивация (DWC), культивации на керамзите, называемой Ebb & Flow, и другие способы культивации. Колокольные сифоны 5 используют для выпуска воды обычно при культивации на керамзите (также можно использовать в гидропонной культивации с глубинным потоком), а в других способах перетекающую воду просто выпускают. В настоящем изобретении может использоваться капельная вентиляционная система, которую часто используют при выращивании клубники и так далее, а также может использоваться любая из других систем.
[0034] [Осветительное устройство]
Если принимают циркуляционную систему выращивания замкнутого типа, в настоящем изобретении необходимо, чтобы на культивационных грядках 2 или стеллаже 8 было установлено осветительное устройство (не показано), для ускорения фотосинтеза выращиваемых растений с освещением от осветительного устройства. В качестве осветительного устройства можно использовать различные излучающие свет устройства, такие как LED, электрическая лампа, флуоресцентная лампа, натриевая лампа высокого давления, металлогалогенная лампа и плазменный источник света. Осветительное устройство располагают таким образом, чтобы равномерно освещать растения в процессе выращивания. Осветительное устройство может быть расположено на культивационных грядках 2 на всех ярусах или любом ярусе.
[0035] [Колокольный сифон]
Колокольный сифон 5 установлен на нижней поверхности 2a культивационной грядки 2 в каждом из ярусов и выполнен с возможностью скапливания жидкости (культивационной жидкости) на культивационной грядке 2 для выпуска жидкости наружу. На фиг. 1 колокольный сифон 5 соединен с культивационной грядкой 2 в каждом из ярусов, и колокольный сифон 5 в каждом из ярусов соединен с трубой 6 для выпуска воды, так что жидкость, выпускаемая из колокольного сифона 5 в каждом из ярусов, падает в выростной резервуар 1 по трубе 6 для выпуска воды. Падающая выпускаемая жидкость аэрирует жидкость в выростном резервуаре 1 (жидкость в выростном резервуаре 1 взбалтывается, и в жидкость подается кислород (подается воздух), увеличивая растворенный кислород).
[0036] В качестве примера, колокольный сифон 5, проиллюстрированный на фиг. 3, содержит опорную трубу 9 (фиг. 4), которая прикреплена к нижней поверхности 2a культивационной грядки 2, проходя через нее, входную трубу 10, которую сверху вставляют в опорную трубу 9 таким образом, чтобы она выступала в культивационную грядку 2, выходную трубу 11, которую снизу вставляют в опорную трубу 9 таким образом, чтобы она выступала за пределы культивационной грядки 2, вертикальную трубу 13a, которая охватывает внешнюю периферию входной трубы 10, и крышку 13b, которая охватывает верхнюю часть вертикальной трубы 13a. В настоящем изобретении вертикальная труба 13a и крышка 13b образуют колпак 12. Колпак 12 выполнен так, выступать над поверхностью H жидкости W на культивационной грядке 2. Для того, чтобы жидкость W на культивационной грядке 2 протекала в вертикальную трубу 13a, на нижнем конце периферийной стенки вертикальной трубы 13a открыты впускные порты 14. Впускной порт 14 может иметь любую форму, например, желоба и отверстия. Количество желобов и отверстий может быть выполнено произвольно в соответствии с величиной выпуска воды, а положением отверстий также может быть любое осевое положение вертикальной трубы 13a. Величину выпуска воды колокольного сифона 5 проектируют в соответствии с величиной выпуска воды культивационной грядки 2.
[0037] [Выпуск воды колокольным сифоном]
Когда жидкость W на культивационной грядке 2, которая протекает в вертикальную трубу 13a через впускные порты 14 вертикальной трубы 13a (фиг. 5(a)), скапливается в вертикальной трубе 13 и достигает положение выше, чем верхняя концевая поверхность (впуск) 10a входной трубы 10 (фиг. 5(b)), избыточная вода автоматически протекает во входную трубу 10 через впуск 10a и выходит из выходной трубы 11 в трубу 6 для выпуска воды (фиг. 5(d)). В случае, когда жидкость подается на культивационную грядку 2 с перерывами, когда избыточная вода выходит, как проиллюстрировано на фиг. 5(d), уровень воды в вертикальной трубе 13a снижается. Между тем, в случае, когда жидкость подается на культивационную грядку 2 непрерывно, даже когда жидкость выходит, уровень воды в вертикальной трубе 13a находится в положении выше чем впуск 10a входной трубы 10, как проиллюстрировано на фиг. 5(c).
[0038] [Труба для выпуска воды]
В качестве трубы 6 для выпуска воды, может использоваться имеющаяся труба, сделанная из смолы или металла. Труба 6 для выпуска воды выполнена так, что жидкости, выпускаемые из колокольного сифона 5 на ярусах, объединяются и вынуждены падать в выростной резервуар 1. На фиг. 1 колокольный сифон 5, расположенный на культивационной грядке 2 на самом нижнем ярусе, не соединен с трубой 6 для выпуска воды для того, чтобы заставлять жидкость прямо падать в выростной резервуар 1, а колокольные сифоны 5, расположенные на культивационных грядках 2 на втором и последующих ярусах от дна, соединены с трубой 6 для выпуска воды, так что жидкости объединяются в трубе 6 для выпуска воды и вынуждены падать в выростной резервуар 1.
[0039] [Устройство физической фильтрации и Устройство биологической фильтрации]
Жидкость в выростном резервуаре 1 содержит испражнения рыб и моллюсков в процессе разведения, объедки (остатки) корма, другие твердые вещества, аммоний и так далее. Желательно, чтобы твердые вещества, такие как испражнения и объедки корма, фильтровались устройством физической фильтрации, а аммоний (NH3) нитрифицировался в нитрит (NO2), а затем в нитрат (NO3) устройством биологической фильтрации (биореактором). Нитрат (NO3) представляет собой элемент, важный для роста растений.
[0040] <Устройство физической фильтрации>
В качестве устройства физической фильтрации, отдельно или в комбинации может использоваться циклонный фильтр, радиальный фильтр, сетчатый фильтр, губка и так далее. Устройство физической фильтрации может быть установлено в выростном резервуаре 1 или в любом месте циркуляционной системы разведения и выращивания, в которой жидкость в выростном резервуаре 1 циркулирует через выростной резервуар 1, культивационные грядки 2 и выростной резервуар 1.
[0041] (Устройство биологической фильтрации)
В качестве устройства биологической фильтрации, может использоваться имеющееся устройство биологической фильтрации. Устройство биологической фильтрации может быть установлено в выростном резервуаре 1 или в любом месте циркуляционной системы разведения и выращивания, в которой жидкость в выростном резервуаре 1 циркулирует через выростной резервуар 1, культивационные грядки 2 и выростной резервуар 1.
[0042] [Устройство контроля качества воды]
Желательно, чтобы использовалась жидкость, подходящая для разведения рыбы и моллюсков и выращивания растений. Значение pH, электропроводность (EC), температура жидкости, растворенный кислород жидкости и так далее варьируют в зависимости от разведения рыбы и моллюсков и выращивания растений. В настоящем изобретении может иметься устройство 15 контроля качества воды (фиг. 1), выполненное с возможностью контроля качества жидкости в выростном резервуаре 1. Устройство контроля качества воды выполнено с возможностью измерения pH, EC, компонентов жидкости и так далее с помощью реагента, датчика и так далее и их регулирования. Устройство 15 контроля качества воды также может содержать устройство нагрева, устройство стерилизации, устройство подачи воздуха и так далее. На фиг. 1 устройство 15 контроля качества воды расположено в выростном резервуаре 1, но устройство 15 контроля качества воды может быть установлено в другом месте при условии, что жидкость в выростном резервуаре 1 можно контролировать.
[0043] [Устройство регулирования pH]
Устройство регулирования pH выполнено с возможностью регулирования значения pH жидкости в выростном резервуаре 1. В качестве устройства регулирования pH, может использоваться регулятор pH, который с помощью датчика способен определять значение pH жидкости в выростном резервуаре 1 и регулировать обнаруженное значение pH до значения pH, подходящего для разведения рыбы и моллюсков и выращивания растений.
[0044] [Устройство регулирования EC]
Регулирование EC включает измерение EC жидкости имеющимся устройством измерения EC и автоматическое или ручное регулирование результата измерения на основании заданного значения, так чтобы EC достигала заданного значения. EC может быть измерена за счет использования имеющегося инструмента измерения EC.
[0045] [Устройство нагрева]
Устройство нагрева выполнено с возможностью подогрева жидкости, когда температура жидкости низкая, и для измерения температуры жидкости может использоваться инструмент измерения температуры, и для подогрева жидкости может использоваться нагреватель погружного типа или другие нагреватели. В этом случае может иметься устройство управления, устройство регулирования температуры и так далее, которые выполнены с возможностью проведения регулировки привода устройства нагрева на основании измеренной температуры и регулировки заданной температуры.
[0046] [Устройство стерилизации]
Устройство стерилизации выполнено с возможностью стерилизации в жидкости в выростном резервуаре 1 бактерий, вирусов, водорослей и так далее, и может использоваться, например, ультрафиолетовое устройство стерилизации, озонное устройство стерилизации и другие устройства стерилизации. Устройство стерилизации может быть расположено в выростном резервуаре 1 или в любом месте вышеупомянутой циркуляционной системы.
[0047] [Устройство подачи воздуха]
Когда в упомянутой выше жидкости имеется недостаток растворенного кислорода, для подачи в жидкость кислорода из устройства подачи воздуха в жидкость может подаваться воздух. Устройство подачи воздуха выполнено с возможностью поддержания или увеличения в жидкости в выростном резервуаре 1 растворенного кислорода и взбалтывания жидкости для подачи кислорода в окружающем воздухе в жидкость (проведения аэрации). Может использоваться воздушный насос или генерирующее нанопузырьки устройство, и взбалтывание жидкости может осуществляться путем обеспечения падения жидкости, выпускаемой из культивационной грядки 2, в жидкость в выростном резервуаре 1.
[0048] [Устройство улучшения окружающей среды]
В настоящем изобретении в дополнение к упомянутым выше устройствам также могут иметься различные устройства улучшения окружающей среды, выполненные с возможностью улучшения окружающей среды разведения и окружающей среды выращивания растений, такие как генерирующее диоксид углерода устройство и генерирующее воздушную струю устройство.
[0049] <Генерирующее диоксид углерода устройство>
Генерирующее диоксид углерода устройство выполнено с возможностью получения диоксида углерода (CO2) для подачи диоксида углерода в воздух вокруг культивационных грядок 2, ускоряя посредством этого фотосинтез.
[0050] <Генерирующее воздушную струю устройство>
Генерирующее воздушную струю устройство выполнено с возможностью создания ветра, и может использоваться вентилятор, кондиционер воздуха и так далее. Генерируемый ветер используется для улучшения вентиляции периферии культивационных грядок 2. В дополнение, генерирующее воздушную струю устройство также может регулировать температуру и влажность в помещении.
[0051] Устройство улучшения окружающей среды, например, генерирующее диоксид углерода устройство и генерирующее воздушную струю устройство может быть установлено в помещении, в котором выращивают растения, или за пределами помещения. За счет улучшения вентиляции среды выращивания растений и регулирования температуры и влажности в помещении также можно подавлять появление насекомых.
[0052] В качестве жидкости для выращивания растений можно использовать жидкость, полученную путем перемешивания трех главных элементов, азота, фосфорной кислоты и калия, с другими основными элементами, такими как калий и магний, и полезными элементами, такими как натрий и кремний, в зависимости от типа растений. В качестве жидкости можно использовать, например, химическое жидкое удобрение, такое как Otsuka House или Hyponica. В случае аквапонной системы с органической культивацией, в которой не используется химическое жидкое удобрение, достаточно азота (нитрата) подается за счет нитрифицирующее действие жидкости в выростном резервуаре 1. Однако, жидкость подвержена дефициту фосфорной кислоты, калия и так далее, и, следовательно, необходимо дополнять жидкость этими элементами за счет использования органических добавок и так далее.
[0053] В аквапонной системе фиг. 1 может иметься обходной проход BP, представленный на фиг. 1 воображаемой линией, а в обходном проходе BP также могут быть расположены устройство физической фильтрации, устройство биологической фильтрации, устройство стерилизации, устройство 15 контроля качества воды и так далее.
[0054] [Способ разведения и выращивания с применением системы фиг. 1]
Как описано ниже, за счет использования аквапонной системы, проиллюстрированной на фиг. 1, в выростном резервуаре 1 разводят рыбу и моллюсков, а на культивационных грядках 2 выращивают растения. Жидкость в выростном резервуаре 1 нагнетается насосом 3 для подачи воды с подачей в трубу 4 для подачи воды, а из трубы 4 для подачи воды жидкость расходится по распределительным трубам 5 для подачи на культивационную грядку 2 на каждом из ярусов. Кроме того, жидкость на культивационных грядках 2 собирают с помощью колокольных сифонов 5 для подачи в трубу 6 для выпуска воды и заставляют падать в выростной резервуар 1 по трубе 6 для выпуска воды. В этом случае жидкость на культивационной грядке 2 на самом нижнем ярусе заставляют падать в выростной резервуар 1 непосредственно из колокольного сифона 5, установленного на культивационной грядке 2 на самом нижнем ярусе. Жидкость в выростном резервуаре 1 взбалтывается падающей выпускаемой жидкостью, и кислород из окружающего воздуха подается в жидкость в выростном резервуаре 1 (жидкость в выростном резервуаре 1 аэрируется). В этом случае жидкости из культивационной грядки 2 на ярусах объединяются в трубе 6 для выпуска воды и вынуждены падать в выростной резервуар 1. Вследствие этого, выпускаемая жидкость становится относительно сильной струей воды, получая за счет этого способность достаточной аэрации жидкости в выростном резервуаре 1. Жидкость в выростном резервуаре 1 нагнетается насосом 3 для подачи воды и вынуждена циркулировать по системе из трубы 4 для подачи воды, культивационных грядок 2, колокольных сифонов 5, трубы 6 для выпуска воды и выростного резервуара 1 для осуществления посредством этого разведения рыбы и моллюсков и выращивания растений. В это время желательно, чтобы в выростном резервуаре 1 проводился контроль качества жидкости, с пополнением необходимого количества жидкости, замены загрязненной жидкости и так далее. Жидкость может нагнетаться насосом 3 для подачи воды непрерывно или с перерывами под управлением таймера времени.
[0055] (Аквапонная Система согласно варианту осуществления 2)
Аквапонная система настоящего изобретения, проиллюстрированная в виде другого примера на фиг. 2, также как в варианте осуществления 1, проиллюстрированном на фиг. 1, содержит выростной резервуар 1, многоярусные культивационные грядки 2, насос 3 для подачи воды, трубу 4 для подачи воды, колокольные сифоны 5 и трубу 6 для выпуска воды. Аквапонная система настоящего изобретения согласно другому примеру дополнительно содержит резервуар 16 для хранения воды, циркуляционный насос 17, подающий проход 18, устройство 19 физической фильтрации, устройство 20 биологической фильтрации, устройство 21 стерилизации и возвратный проход 22.
[0056] В качестве выростного резервуара 1, культивационных грядок 2, насоса 3 для подачи воды, труба 4 для подачи воды, колокольные сифоны 5 и труба 6 для выпуска воды, можно использовать такие же составные элементы, что и на фиг. 1.
[0057] Циркуляционный насос 17 выполнен с возможностью подачи жидкости из выростного резервуара 1 в резервуар 16 для хранения воды через подающий проход 18, и можно использовать подводный насос общего назначения, нагнетающий насос наземного типа и так далее.
[0058] На фиг. 2 жидкость в резервуаре 16 для хранения воды можно заставлять циркулировать через циркуляционную систему выращивания из насоса 3 для подачи воды, культивационных грядок 2 и резервуар 16 для хранения воды. Одновременно, жидкость в выростном резервуаре 1 также можно заставить циркулировать через циркуляционную систему разведения из циркуляционного насоса 17, подающего прохода 18, устройства 19 физической фильтрации, устройства 20 биологической фильтрации, устройства 21 стерилизации, резервуара 16 для хранения воды, насоса 3 для подачи воды и возвратного прохода 22. В этом случае жидкость, нагнетаемая насосом 3 для подачи воды, подается как в возвратный проход 22, так и в трубу 4 для подачи воды. Вследствие этого, между возвратным проходом 22 и трубой 4 для подачи воды в разветвленной части расположен регулирующий клапан 23 (фиг. 2) для того, чтобы с помощью регулирующего клапана 23 регулировать величину подачи воды в возвратный проход 22 и трубу 4 для подачи воды. Жидкость также может возвращаться в возвратный проход 22 через возвратный специализированный насос (возвратный насос), отдельный от насоса 3 для подачи воды.
[0059] На фиг. 2, резервуар 16 для хранения воды расположен под культивационной грядкой 2 на самом нижнем ярусе, и жидкость на многоярусных культивационных грядках 2 заставляют падать в резервуар 16 для хранения воды через колокольные сифоны 5 и трубу 6 для выпуска воды, аэрируя посредством этого жидкость в резервуаре 16 для хранения воды. В этом случае выпускаемую жидкость из культивационной грядки 2 на самом нижнем ярусе заставляют падать в резервуар 16 для хранения воды прямо из колокольного сифона 5, не проходя по трубе 6 для выпуска воды.
[0060] В некоторых средних точках подающего прохода 18 расположены устройство 19 физической фильтрации и устройство 20 биологической фильтрации. На фиг. 2 устройство 19 физической фильтрации расположено со стороны циркуляционного насоса 17 (передней стороны в направлении подачи), а устройство 20 биологической фильтрации расположено со стороны резервуара 16 для хранения воды (стороны назначения в направлении подачи) относительно устройства 19 физической фильтрации. Однако, расположение устройства 19 физической фильтрации и устройства 20 биологической фильтрации может быть обратным. При условии, что может осуществляться достаточная фильтрация, может иметься только одно из устройства 19 физической фильтрации и устройства 20 биологической фильтрации. Устройство 19 физической фильтрации и устройство 20 биологической фильтрации такие же, как в варианте осуществления 1.
[0061] [Осветительное устройство]
Аквапонной системой фиг. 2 также может быть циркуляционная система выращивания замкнутого типа, и может быть установлено осветительное устройство для ускорения фотосинтеза выращиваемых растений с помощью освещения от осветительного устройства. Осветительное устройство в этом случае также может быть таким же, как в случае варианта осуществления 1.
[0062] [Устройство физической фильтрации, устройство биологической фильтрации, Устройство контроля качества воды и Устройство улучшения окружающей среды]
В аквапонной системе фиг. 2, также как в аквапонной системе согласно варианту осуществления 1, также могут иметься устройство физической фильтрации, устройство биологической фильтрации, устройство контроля качества воды и устройство улучшения окружающей среды.
[0063] [Способ разведения и выращивания с применением системы фиг. 2]
Разведение рыбы и моллюсков и выращивания растений проводится за счет использования аквапонной системы, проиллюстрированной на фиг. 2 таким же образом, как в случае применения аквапонной системы фиг. 1. На фиг. 2 жидкость в резервуаре 16 для хранения воды нагнетается насосом 3 для подачи воды и подается в трубу 4 для подачи воды, а из трубы 4 для подачи воды жидкость подается на культивационную грядку 2 в каждом из ярусов, для выращивания посредством этого растений на культивационной грядке 2. Жидкость на культивационных грядках 2 заставляют падать в резервуар 16 для хранения воды из колокольных сифонов 5 по трубе 6 для выпуска воды. Жидкость на культивационной грядке 2 на самом нижнем ярусе можно заставлять падать в резервуар 16 для хранения воды непосредственно из колокольного сифона 5, установленного на культивационной грядке 2 на самом нижнем ярусе. Падающая жидкость аэрирует жидкость в резервуаре 16 для хранения воды. Жидкость, имеющая растворенный кислород, повышенный за счет аэрации, нагнетается насосом 3 для подачи воды и подается в возвратный проход 22, и жидкость подается из возвратного прохода 22 в выростной резервуар 1, для выращивания посредством этого в выростном резервуаре 1 рыбы и моллюсков. Жидкость в выростном резервуаре 1 подается циркуляционным насосом 17 в подающий проход 18, и подается в устройство 19 физической фильтрации, устройство 20 биологической фильтрации, устройство 21 стерилизации и резервуар 16 для хранения воды. В это время качество воды контролируют также как в варианте осуществления 1, улучшая посредством этого окружающую среду для выращивания растений.
[0064] [Пополнение жидкости]
Также в случае фиг. 2, желательно, чтобы в выростном резервуаре 1 проводилось пополнение, замена жидкости и так далее. Циркуляция жидкости из резервуара 16 для хранения воды, и циркуляция жидкости из выростного резервуара 1 может осуществляться постоянно или регулярно (с перерывами) в заданное время.
[0065] (Аквапонная Система согласно варианту осуществления 3)
Аквапонной системой настоящего изобретения может быть другая аквапонная система, чем проиллюстрировано на фиг. 1 и фиг. 2. Может быть установлено любое количество ярусов культивационных грядок 2, иное чем проиллюстрированное количество. Культивационные грядки 2, имеющие разные размеры и формы, также можно установить в виде множества ярусов. Также может иметься два или более выростных резервуаров 1 и два или более резервуаров 16 для хранения воды. В этом случае выростные резервуары 1 и резервуары 16 для хранения воды могут иметь разные размеры и формы, соответственно. Устройство контроля качества воды может содержать упомянутое выше оборудование и устройство или может не содержать их часть. Например, в двух ярусах также могут иметься оба или любое из устройства 19 физической фильтрации и устройства 20 биологической фильтрации. Резервуар 16 для хранения воды также может быть зарыт в землю.
[0066] (Аквапонная Система согласно варианту осуществления 4)
В аквапонной системе, проиллюстрированной на фиг. 1, выростной резервуар 1 расположен под культивационными грядками 2, а в аквапонной системе, проиллюстрированной на фиг. 2, выростной резервуар 1 и культивационные грядки 2 расположены на одинаковой высоте. Однако, выростной резервуар 1 может быть расположен над культивационными грядками 2. В этом случае жидкость в выростном резервуаре 1 заставляют естественно падать на культивационные грядки 2 для подачи на них воды, а выпускаемую из культивационных грядок 2 воду заставляют циклично поступать в выростной резервуар с помощью насоса.
[0067] (Аквапонная Система согласно варианту осуществления 5)
Аквапонная система настоящего изобретения может содержать аквапонную систему, проиллюстрированную в качестве базового элемента на фиг. 1 или фиг. 2, а для увеличения масштаба системы разведения и системы выращивания базовые элементы могут располагаться в боковом направлении или в продольном направлении. В этом случае система выращивания, в которой культивационные грядки 2 расположены на стеллаже 8, используется в качестве базового элемента, и системы выращивания могут быть расположены в боковом направлении или в продольном направлении, а также может использоваться выростной резервуар 1 и резервуар 16 для хранения воды, каждый из которых имеет большую емкость в соответствии с увеличенной системой выращивания. В любом из упомянутых выше случаев друг с другом могут быть соединены по меньшей мере стеллажи 8 систем культивирования, расположенные в боковом направлении или в продольном направлении. Если возможно, для того, чтобы соединить культивационные грядки 2 друг с другом, культивационные грядки 2 в каждом блоке могут быть выполнены с возможностью соединения друг с другом в боковом направлении или в продольном направлении.
Список ссылочных обозначений
[0068] 1 выростной резервуар
2 культивационная грядка
2a нижняя поверхность (культивационной грядки)
3 насос для подачи воды
4 труба для подачи воды
5 колокольный сифон
6 труба для выпуска воды
7 распределительная труба
8 стеллаж
9 опорная труба
10 входная труба
10a верхняя концевая поверхность (впуск) (входной трубы)
11 выходная труба
12 колпак
13a вертикальная труба
13b крышка
14 впускной порт (вертикальной трубы)
15 устройство контроля качества воды
16 резервуар для хранения воды
17 циркуляционный насос
18 подающий проход
19 устройство физической фильтрации
20 устройство биологической фильтрации
21 устройство стерилизации
22 возвратный проход
23 регулирующий клапан
BP обходной проход
H поверхность воды
W жидкость