ГИДРОПОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

Настоящее полезной модели относится к конструкции гидропонной установки для обеспечения выращивания нуждающегося в источнике света растительного материала, такого как водные растения, например, эйхорния.
Известна гидропонная установка, содержащая стеллажи, выполненные в виде стоек, растильни, емкость для питательного раствора, насос, распределительную емкость, вентилятор и цепной конвейер. Установка включает станцию подготовки растений с высевающим механизмом, а также измельчитель товарной зеленой массы (RU 37301, A01G 31/02, 29.12.2003).
Данная установка не предназначена для выращивания водных растений.
Известна гидропонная установка, которая имеет растильню в виде конусообразной емкости, заполненной наполнителем (RU 2229792, A01G 31/02, 29.12.2001). Внутри емкости размещена труба с мелкими отверстиями для выхода воздуха, газовой смеси и питательной среды. Подачу водо- и газовоздушной смеси осуществляют в слой наполнителя в пульсирующем режиме для создания псевдокипящего слоя в наполнителе. Установка снабжена экраном для равномерного распределения питательной среды и формообразователь с ячейками для размещения в них корневой и/или надземной части растений. Над емкостью в ростовой зоне размещен колпак для обеспечения равномерной вентиляции и газового питания растений.
Однако, из-за размещения внутри емкости экрана, а также наличия формообразователей значительно усложняется процесс выращивания водных растений с развитой корневой системой и быстро растущей зеленой частью растений. Расположение колпака на определенном расстояний над вегетационной емкостью для создания равномерной вентиляции создает препятствия для роста некоторых; видов биологического материала, а именно, при выращивании водных растений.
Растущие на поверхности жидкой среды растения обычно предпочитают относительно спокойную поверхность воды и определенную исключающую свободный воздухообмен газовую среду, что необходимо для обеспечения и усиления оптимального роста растений.
Наиболее близким к разработанной полезной модели является гидропонная установка для выращивания растений, преимущественно водных, содержащая параллельные ряды вегетационных продолговатых лотков со светопроницаемой крышкой, заполненных частично средой выращивания с образованием поверхности, на которой обеспечивается жизнедеятельность растений, а также трубопроводами для подачи питательной среды и газа (RU 2403279, C12M 1/00, 25.05.2004).
Конструктивное решение известной гидропонной установки не позволяет осуществлять непрерывный процесс выращивания с удалением из вегетационных лотков водных растений, достигших максимального прироста по технологии выращивания. Кроме того, в данной конструкции не предусматривается подача среды выращивания равномерно по всей длине вегетационных лотков, что отрицательно сказывается на создании одинаковых оптимальных условий для выращивания растений в различных зонах лотков.
Задачей изобретения является создание установки непрерывного действия с повышенной производительностью.
Поставленная задача решается тем, что в гидропонной установке для выращивания растений, преимущественно водных, содержащей параллельные ряды вегетационных продолговатых лотков со светопроницаемой крышкой, заполненных частично средой для выращивания растений, а также трубопроводы, подающие в лотки питательную среду и газ, согласно изобретению, между рядами лотков размещен, примыкающий к их торцам и сообщающийся с ними, коллектор, снабженный выгрузочно-измельчающим устройством, установленным с возможностью перемещения вдоль рядов параллельных лотков и по высоте коллектора, а последний в нижней его части снабжен транспортирующим разгрузочным устройством, по высоте установки расположено не менее одного ряда продолговатых лотков, при этом трубопроводы для подачи питательной среды и газа выполнены перфорированными и расположены по всей длине донной части лотков.
Выгрузочно-измельчающее устройство может быть выполнено в виде цепного конвейера со скребково-режущими элементами, снабженного ножевым измельчителем растений. В нижней части коллектора предусмотрено транспортирующее разгрузочное устройство, например, в виде шнекового конвейера. Вегетационные продолговатые лотки могут располагаться в несколько рядов по высоте.
На фиг.1 схематично в плане изображена гидропонная установка для выращивания растений, на фиг.2 - поперечный разрез коллектора и лотков по А-А (повернуто) на фиг.1, на фиг.3 - поперечный разрез лотков по Б-Б на фиг.1, установленных в два ряда по высоте.
Гидропонная установка для выращивания растений содержит параллельные ряды вегетационных продолговатых лотков 1, которые выполнены со светопрозрачными плотно примыкающими крышками 2. Крышки могут выполняться из различных видов стекла или пластика. Важно, чтобы крышка была полностью прозрачной и обеспечивала свободное прохождение света, необходимого для поддержания роста растений. Для очистки лотков крышки выполнены откидными. Механизм крепления крышек на чертеже не показан. Форма крышек лотков, например, плоская, прямоугольная или овальная определяется вегетативными свойствами выращиваемых растений.
Лотки частично заполнены средой для выращивания - питательной жидкостью, в объеме и на поверхности 3 которой осуществляется выращивание водных растений 4 и их жизнедеятельность. Питательная жидкость представляет собой воду с растворенными в ней питательными веществами, необходимыми для интенсивного роста растений.
Лотки в зависимости от вида выращиваемых растений могут иметь в поперечном сечении коническую, овальную или прямоугольную форму и располагаться в несколько ярусов по высоте. При монтаже лотки опираются на металлоконструкцию 5.
Поперечное сечение лотков, их глубина и расстояние от поверхности жидкой среды до крышки лотков выбирается в каждом конкретном случае в зависимости от вида выращиваемых растений, особенностей их корневой системы, скорости размножения и максимальной высоты зеленой части растения.
Например, водное растение эйхорния характеризуется способностью к быстрому размножению и возможностью произрастать, не только прикрепившись ко дну лотков, но и свободно плавая на поверхности питательной среды. Корни растения прорастают до 0,5 м в глубину, поэтому эта глубина является минимально допустимой для выращивания эйхорнии в лотках. При меньшей глубине емкости корни могут прирастать к днищу лотка, что значительно усложнит сбор выращенной массы растений.
Высота между поверхностью жидкой среды и крышками лотков при выращивании водного растения эйхорния должна быть не менее 0,4 м и определяется высотой ее зеленой части на стадии удаления растения из лотков.
Для поддержания ускоренного роста растений необходимо интенсивное освещение, которое может быть обеспечено прямым солнечным светом или применением источников искусственного освещения, а также совместным использованием указанных способов освещения. Правильным подбором освещения достигается максимальная эффективность процесса фотосинтеза. Целесообразность дополнительного использования источников искусственного освещения определяется технико-экономическим расчетом.
По всей длине донной части лотков 1 расположены трубопроводы 6 для подачи питательной жидкости и трубопроводы 7 для подачи газа. Подача газа и жидкости осуществляется через перфорированные отверстия 8 в указанных трубопроводах.
Для повышения общей продуктивности водных растений необходимо усиление их фотосинтетической деятельности, достигаемой поддержанием оптимального состава газовой среды под крышкой лотков, исключающей свободный воздухообмен рабочего пространства лотков с наружной атмосферой. Оптимизация газового состава среды требует, прежде всего, увеличения содержания углекислого газа. Концентрация последнего в газовой среде под крышкой лотков должна быть больше его парциального давления не менее, чем в два раза, что требуется для поддержания оптимальных условий фотосинтеза. Особенно это необходимо для растений, образующих большую массу зеленой части. Для сброса избыточного давления крышки лотков снабжены клапанами 9.
Лотки 1 одним торцом примыкают с двух сторон к коллектору 10. Рабочее пространство коллектора сообщается с рабочим пространством, находящимся над поверхностью питательной жидкости лотков.
В коллекторе 10 размещено выгрузочно-измельчающее устройство, содержащее цепной конвейер 11 с электроприводом 12, оснащенный скребково-режущими элементами 13, которые при выгрузке захватывают растения и подают их на ножевой измельчитель 14, который обеспечивает грубое измельчение растений.
Измельченные растения падают в нижнюю часть коллектора 10 на транспортирующее разгрузочное устройство, выполненное, например, в виде шнекового конвейера 15. Посредством конвейера зеленая масса растений направляется на дальнейшую переработку.
Коллектор 10 оснащен грузоподъемным механизмом, например, кран-балкой 16, с помощью которой выгрузочно-измельчающее устройство может перемещаться как по высоте коллектора, так и вдоль рядов параллельных вегетационных лотков 1 и переставляться для работы в любой из них.
Работа гидропонной установки для выращивания растений происходит следующим образом.
Водные растения по мере роста в лотках заполняют последние и образуют на поверхности жидкости единый «ковер». По достижении зеленой массой растений максимального прироста производится их сбор и удаление из лотков.
Цепной конвейер 11 с помощью кран-балки 16 вместе с опорной площадкой 17 устанавливают в соответствующий лоток для сбора зеленой массы. Цепной конвейер приводят в движение и извлекают растения из лотка вместе с некоторым объемом жидкости. Для компенсации изменения объема заполнения лотка питательной жидкостью с другого его торца по трубопроводу 6 поступает питательная жидкость, компенсирующая уменьшение ее объема, за счет чего в лотке создается направленное течение, способствующее перемещению «ковра» растений к выгрузочно-измельчающему устройству. Отделенная от зеленой массы питательной жидкость направляется затем на станцию фильтрацию (на чертеже условно не показана) и используется далее для приготовления питательной жидкости. Извлеченные растения подаются на ножевой измельчитель 14. Затем биомасса посредством шнекового конвейера 15 выгружается из установки.
Скорость разгрузки растений из лотка намного больше скорости их роста, поэтому одно выгрузочно-измельчающее устройство обеспечивает извлечение растений из всей системы лотков.
В разработанной гидропонной установке непрерывного действия осуществляется непрерывный сбор из различных лотков растений по мере достижения ими максимального прироста зеленой массы, требуемого по технологии, что обеспечивает повышение производительности установки.
Примыкание лотков торцами к коллектору с двух сторон позволяет увеличить эффективную рабочую поверхность питательной жидкости без увеличения площади занимаемой установкой, что обеспечивает повышение производительности последней, также как и расположение лотков в несколько ярусов по высоте.
Полученная в процессе выращивания и предварительно измельченная биомасса может быть в дальнейшем использована как исходное сырье для получения экологически чистого биоудобрения и энергетического топлива - биогаза.