专利名称：屋顶生物质循环种植系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物质循环利用的方法，将厨余有机物垃圾处理成有机肥，放于种植装置中，用来栽培绿色植物，并可以实现自动供水，能保证绿色植物蒸腾作用和光合作用所需的水分。适用于屋顶、小区和庭院等区域进行垃圾分类处理和屋顶阳台的绿化，特别适用于建立屋顶农场。
背景技术：
现在，随着城镇化的发展，农业用地越来越少，城市垃圾越来越多，垃圾围城，热岛效应，耕地锐减，食品安全等问题，正影响着城市居民的生活。民以食为天，城市居民每天摄入大量的食物，这些食物大都从外地运入，长途运输需要消耗能源，不利于环保，同时，蔬菜水果大都要经过保鲜和防腐处理，也不利于食品安全；并且产生大量的有机物垃圾。同时在紧急状态下如自然灾害交通不便时，会因为供应不足而影响整个城市的稳定。实际上，城市的屋顶上日照充足，病害虫少，土壤和水分可以控制，植物生长环境相对稳定，污染也相对较少，屋顶上完全可以建立相对独立稳定的生态系统，并生产出优质的水果和蔬菜等农产品。如果能够把城市居民产生的部分厨余垃圾转化为有机肥和培养土，再在城市屋顶上进行农作物栽培，既可减轻城市垃圾处理的压力，解决城市“热岛效应”的环境问题，还可以就近为居民提供更加新鲜安全的食物，有利于城镇的稳定，可谓一举多得。人们吃的食物和厨余垃圾，都是“生物质”，利用生物把废弃的厨余垃圾降解为植物养分，再通过种植绿色植物产生新的生物质，获得食物和氧气，将不可食用的部分再变成有机肥，为植物提供养分，实现“生物质”在城市内部的循环利用，对发展低碳经济、改善人居环境、提高生活水平有重要的现实意义。现在城市居民的生活垃圾没有进行分类回收，各种垃圾通过垃圾处理场进行焚烧或填埋处理，都会对环境产生不利的影响，同时，消耗大量的人力、物力和财力；现有城市的屋顶绿化建立和维护的成本都很大，同时，绿色植物不能吸收到象地面上植物一样充足的地下水气(俗称“扯地气”)，不能保证蒸腾作用和光合作用所需的水分，绿色植物不可能发挥其应有的降低气温、吸收二氧化碳和释放氧气的生态作用。
发明内容
为了处理城市有机垃圾并且规模化开发屋顶农业，改善城市环境，促进城乡一体化发展，本发明提供一种生物质循环利用的方法，在屋顶建立相对独立的生态系统，对垃圾进行分类处理，将厨余垃圾通过生物降解成为有机肥，再配制成富含硒的培养土，用来在屋顶上种植农作物，为居民提供有保健作用的绿色有机食品，其不可食用的部分，再处理成为有机肥，再来种植农作物，形成一个生物质的循环利用系统。本发明解决其技术问题所采用的方案是在屋顶设置种植设备，设备由主贮水桶、供水管、种植装置、水族箱、发酵桶、蚯蚓养殖箱和辅贮水桶顺次连接而成，通过这些设备组成一个水和生物质的循环系统。水在主贮水桶、供水管、种植装置、水族箱和辅贮水桶之间，依靠水的重力和水泵而循环流动。由于水的循环，种植装置中培养土的底层有含水层和透气层，同时，也带动生物质的循环，为植物生长提供养分。厨余垃圾等生物质与发酵助剂混合后放入发酵桶中，部分生物质被分解为水分和植物养分，通过水的循环进入培养土中，另一部分残渣再放入蚯蚓养殖箱中进一步处理，产生的蚯蚓粪可以促进植物的生长，通过施肥方式放入培养土中。在种植装置中放入富含硒和有机肥的培养土，通过绿色植物的光合作用，可以产生出新的生物质，可食用部分是富含硒的、具有保健功能的优质有机食品，不可食用的部分再放入发酵桶或蚯蚓养殖箱中变成有机肥，实现生物质的循环利用。通过水和生物质的循环，整个系统不断处理厨余垃圾，吸收二氧化碳、释放氧气、降低屋顶温度，为人类提供优质食物，并对建筑 物有一定保护作用。本发明的有益效果是(I)能把部分生活垃圾通过微生物分解成为水，通过蚯蚓处理成为优质有机肥，减少了城市垃圾的数量。(2)种植装置中的营养土底层有含水层、透气层，能保证所种植的绿色植物能正常生长，可以降低温度、吸收二氧化碳、释放氧气，可以改善环境，有良好的生态效益。(3)结构简单，安装简易，维护方便。(4)培养土的成份和浇灌用的水都是可控的，屋顶阳光充足，病虫害少，能不断的生产出富含硒的优质的有机食品，节约资源，增加经济效益，促进城市绿化。(5)作为一种食物的储备形式，可以减少城市对外界的依赖，提高城市应对紧急情况的能力，有利于社会稳定。(6)通过水分和生物质的不断循环，整个系统可以不断的吸收二氧化碳、释放氧气、提供食物、处理垃圾和降低屋顶温度。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图I是本发明的生物质循环示意图。图2是本发明的实施示意图。图中I.主贮水箱，2.主进水管，3.水位控制器，4.供水管，5.流量控制器，6.种植管7.种植箱，8.水族箱，9.发酵桶，10.辅贮水桶，11.蚯蚓养殖箱，12.水泵，13.自动控制台，14.水平面，15.培养土，16.拦水装置，17.通气管，18.绿色植物.
具体实施例方式在图I中，人们生活中的厨余垃圾、树叶等生物质废弃物，混入发酵助剂后，放入发酵桶(9)中进行高温有氧发酵，生物质材料大部分被分解为水和溶于水的物质，其中有害物质绝大部分被除去，有益的活性物质增多，可以清洁管道，去除水中有害物，是绿色植物的养分。它们流入辅贮水桶(10)，再被水泵(12)送入主贮水桶(I)，主进水管(2)中流入灌溉用水，两者混合稀释后，经过供水管(4)流入种植箱(7)，保持水平面(14)的水位，部分水和养分自动渗入培养土(15)中，这些养分在培养土底部再次经过自然发酵后可以被绿色植物(18)的根部所吸收。一部分流出种植箱，再进入下一个种植装置或水族箱(8)中，再流到蚯蚓养殖箱(11)中。水族箱(8)中的鱼和水草有净水作用，发酵桶(9)中发酵后的残渣和其他有机物用来养殖蚯蚓，在养殖箱(11)中，通过蚯蚓的生理活动，转化为优质的有机肥，通过施肥也进入培养土(15)中。厨余垃圾经过两次生物发酵处理后再被绿色植物吸收，有利于植物的生长和有害物质的降解。屋顶上阳光充足，培养土中水分充足，绿色植物
(18)通过光合作用，吸收空气中的二氧化碳，合成新的生物质并释放出氧气，所合成的生物质部分可作为人类的食物，如可以栽培各种蔬菜和水果。不可食用的部分再回到发酵桶(9)或蚯蚓养殖箱(11)再转化为植物的养分。根据物质守恒原理，整个循环过程中没有污染物进入，同时，培养土中含有丰富的“硒”，这些食物都是具有保健作用的有机食品。生物质的循环赋予了本系统具有处理垃圾，吸收二氧化碳、释放氧气、降低温度，提供食物，保护建筑物等一系列功能。在图2中，主贮水箱(I)位于最高处，它有一根主进水管(2)，与城市自来水相连，或与城市中水管相连，通过水位控制器(3)控制水泵或电磁阀的开和关，主贮水桶内可以保持一定的水位，水位到达最高点时，主进水管停止进水，到达最低点时，开始进水。在主贮水桶的下部，在水位最低点以下的位置，引出一根供水管(4)，通过流量控制器(5)，分别为不同高度的种植装置供水，每一条供水管道的水流量可以自动测量和调节，每条水管中有较小的水流不断循环流动，目的是模拟大自然的水循环，促进有益微生物的活动。种植管出)固定于墙壁上的用于垂直绿化，或种植根较浅的植物，种植箱(7)是放到阳台、屋顶上用于种植农作物或根比较深的植物，它们的底部都有排水管，排水管的一端有通气孔(17)和进水管，主贮水桶的水从进水管流入种植装置中，排水管另一端有通气孔、出水管和拦水装置(16)，水的循环流动，使排水管中保持水平面(14)的水位，管内上半部是空气，下半部是水，水通过排水管壁上的透水孔进入培养土(15)中，使培养土(15)的底部有含水层和透气层，利于绿色植物(18)的生长。培养土(15)是富含硒的无污染土壤、有机肥和蚯蚓土混合物，并在其中养殖少量蚯蚓，屋顶上相对独立的生态系统病虫害较少，加上存在大量的有益微生物，可以在屋顶和阳台上种植出有保健功能的优质农产品。让整个种植系统能为投资者提供实实在在的收益，有利于屋顶农业的可持续开发和本发明的推广，让城市的绿化走向产业化。水族箱(8)有贮存水和净化水的作用。从种植装置中流出的水，进入水族箱，其中有鱼和水草，还可设置喷泉和灯光，用于人工浇水和喷灌，并且用小型空气压缩机进行人工增氧，改善水质，有利于鱼的生长。多余的水过滤后流入辅贮水桶(10)，特别多的水则通过溢水管直接流入建筑物的下水管。发酵桶(9)通过高温发酵将生活垃圾降解为植物养分。有保温层，鼓风机、加热器，还有控温装置，控制发酵温度在50-70度时，适当鼓风，进行有氧发酵10小时以上，其中的有害物质大都被除去。在装入有机垃圾的同时，混入发酵助剂，发酵助剂是米糠和酶的混合物，有除臭和加速垃圾分解的作用。高温发酵后的厨余垃圾大部分被分解为水和可溶性养分，其中的活性物质可以进一步降解系统中的有害物质和清洁管道，过滤后流入辅贮水桶(10)，再被水泵(12)送入主贮水桶(I)。蚯蚓养殖箱(11)通过蚯蚓来处理部分垃圾并获得优质的生物肥料。蚯蚓养殖箱
(11)的最下面是含水层，以保持养殖所需的湿度，上面叠放三层培养箱，将经过发酵残渣和本系统内的树叶放到最上一层，每层的底板上有孔，蚯蚓可以通过，同时产生的粪便可以漏到最底层，收集后用来制作具有生物活性的优质培养土或用来施肥。所养殖的部分蚯蚓可以养鱼，或作为其他动物的饲料，其他外界的生物质进入本系统，都要经过二次发酵处理，、先经过高温发酵处理，再经过蚯蚓的 消化道发酵，之后再被绿色植物吸收，可以减少病虫害的发生，不用化肥农药，以提高种植的品质。辅贮水桶(10)位于整个系统的最低处，容积比主贮水桶小。从种植装置、水族箱和发酵桶中流回的水，都流入辅贮水桶(10)，可以从溢水管自动流出。当主贮水桶(I)中没有达到最高水位时，水泵(12)辅贮水桶(10)中的水送到主贮水桶(I)中，实现水分的回收利用，当水位降到最低点时，水泵(12)自动停止工作以保护水泵。自动控制台(13)，可以辅助自动控制整个屋顶农业系统。自动采集每一条供水管道的供水流量和经过种植装置后的流量等数据，自动采集环境的温度和湿度数据，自动采集贮水桶中水位高度数据，采集发酵桶中的温度数据，然后把这些数据通过电脑进行处理，同时，控制供水流量和温度，控制各个水泵的工作和其他设备，并且可以人工设定，辅助自动控制整个系统的相对稳定，有利于绿色植物的生长。
权利要求
1.一种生物质循环利用的方法，在屋顶上建立相对独立的生态系统，设备由主贮水桶、供水管、种植装置、水族箱、发酵桶、蚯蚓养殖箱和辅贮水桶顺次连接而成，通过这些栽培设备形成一个水和生物质的循环系统，其特征是水在主贮水桶、供水管、种植装置和辅贮水桶之间，依靠水的重力和水泵而循环流动，以水循环为基础，通过人的种植和养殖，生物质在发酵桶、蚯蚓养殖箱、植物种植箱和水族箱之间，通过酶和蚯蚓的降解作用和绿色植物的光合作用而循环变化，不断产生新的生物质和氧气。
2.根据权利要求I所述的生物质循环利用方法，种植装置中的培养土是无污染的、富含“硒”的、有生物活性培养土，其特征是富硒无污染土壤、有机肥和蚯蚓粪的比例为3:2:1。
3.根据权利要求I所述的生物质循环利用方法，其特征是种植装置底部的排水管一端有通气孔、进水管，另一端有通气孔、出水管和拦水装置，培养土底部有稳定的含水层和透气层。
4.根据权利要求I所述的生物质循环利用方法，其特征是厨余垃圾经过两次生物发酵处理后转化为有机肥，先经过发酵桶的高温发酵，再经过蚯蚓消化道的处理。
5.根据权利要求4所述，其特征是用发酵桶进行高温发酵，放入厨余垃圾与发酵助剂同时放入，发酵助剂的成份是米糠、麦麸和工业酶，并通入空气，50-70°C保持10小时以上。
6.根据权利要求I所述的生物质循环利用方法，其特征是养殖箱有四层，最底层下面是含水层和透气层，最上层有盖，每层的底板上有孔，可供蚯蚓通过，蚯蚓粪可漏到底层。
7.根据权利要求I所述的生物质循环利用方法，其特征是水在系统中不断的循环流动。
8.根据权利要求I所述的循环利用方法，其特征是辅贮水桶中的水由水泵送入主贮水桶中。
9.根据权利要求I所述的生物质循环利用方法，其特征是水、肥、土都是没有污染的，种植所获得生物质是无公害的保健食品，就近消费，节约资源，城市绿化产生直接经济效.、Mo
全文摘要
一种生物质循环利用的方法。在屋顶上建立生态系统，设备由主贮水桶、供水管、种植装置、水族箱、发酵桶、蚯蚓养殖箱和辅贮水桶顺次连接而成，形成一个水和生物质的循环系统。水从主贮水桶经种植装置后自动流到辅贮水桶，再通过水泵送入主贮水桶中。水的循环使种植装置中培养土的底部有稳定的含水层和透气层。厨余垃圾经过两次发酵处理后，进入含“硒”的培养土，绿色植物产生新的生物质，不可食用的部分再被降解为植物养分，可食用部分具有保健作用，使城市绿化产生直接的经济效益，节约社会资源。通过水和生物质的不断循环，整个系统可以不断的吸收二氧化碳、释放氧气、提供优质食物、处理厨余垃圾和降低屋顶温度，并对建筑物有保护作用。
文档编号A01G9/10GK102630515SQ20111003665
公开日2012年8月15日 申请日期2011年2月11日 优先权日2011年2月11日
发明者龙拥军 申请人:龙拥军