专利名称：生态循环的环保与农业联合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高效率无污染的生态循环的环保与农业联合装置，以自动化植物工厂与厌氧发酵装置结合为主体配置，因地制宜地按需选用各种农业温室、自动化动物养殖厂、生态养殖场和养鱼厂(场)、污水处理站、生活垃圾综合资源化工厂等工程技术装备， 将现代化农牧渔业工程技术与环保工程技术优化融合于一体，集中处理可腐有机物生产沼气，建立热电冷联产的高效能源供应系统，将“三废”全部循环再利用而达到零排放，实现能源、环境、效率、效益兼顾的无污染可持续发展的生态环保农业系统工程技术。
背景技术：
世界上现有的设施农业工程已有很大的发展和较高水准，但其功能基本上都是单一性高效的生产型设施，比如农业智能化温室、阳光温室、塑料大棚、自动化植物工厂、自动化动物养殖厂和养鱼厂等农牧渔业的先进生产装置，具有很高的生产效率，但存在大量消耗能源与排放大量废弃物污染环境的明显缺陷。当今中国农业已从传统的露天种植发展到建设大规模的设施农业。为规范我国设施农业的生产建设，由国家农业部规划设计研究院的设施农业研究所总工程师周长吉博士主编与化学工业出版社出版的《现代温室工程》，集中反映了现有的各种设施农业工程技术，从工程技术的角度对现代温室技术进行了系统介绍，同时主持制定了 “温室建设标准”、 “工厂化养鸡场建设标准”、“工厂化养猪场建设标准”、“畜禽场场区设计规范”等，有效地促进农业设施建设，推动农牧业生产向自动化方向发展。种植产业国内已推广的智能化温室中光照、温度、湿度、二氧化碳、营养液供应、 通风、供热、降温水帘等控制系统已进入计算机自动调节控制阶段，但是大部分地区的智能化温室到了高温的夏季却基本停产，以避免降温需消耗大量能源的开支，冬季又需要耗费大量能源升温。世界上最先进的植物工厂是由计算机集中监控的自动化农业种植体系，这是一种全封闭的栽培系统，环境可控性强，特别是可以使栽培环境的二氧化碳浓度得到大幅度的提高，使生长着的植物光合效率提高至几倍，生物量的形成和营养物质的积累是常规的几倍；植物工厂中由计算机按不同的植物与不同的生长阶段，实现自动调控植物生长所需的温度、湿度、光照、养分、CO2浓度等等一切条件，它高度洁净的生产环境不用化肥和杀虫剂，生产出世界顶级的无污染又营养完整的有机农产品；它使农业生产实现全年365 天连续生产，完全摆脱了自然条件的限制；它适应种植各种高档蔬菜，花卉，药材等，具有十分明显的经济效益。养殖产业自动化养鸡场配置了各种喂料系统(母鸡盘式喂料系统，种鸡链式喂料系统，公鸡盘式喂料系统，肉鸡盘式喂料系统)，乳头饮水器，料塔及纹龙送料系统，通风系统，温度调节控制系统，称重系统等养鸡设备；自动化养猪场配置了猪地板，猪料桶，计算机控制的猪舍干、湿料喂料系统，料塔及绞龙送料系统等养猪设备；还有排风扇，横向通风及纵向通风系统，温度调节控制系统，自动化电脑控制系统及自动报警系统；自动化养牛
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养渔产业世界上最先进的自动化养鱼工厂利用计算机实现集中自动监控水中氧和氨的含量，自动喂料，清洁设施，储备饲料，控制水温，净化水系，保养过滤系统等等，其水经过净化循环反复使用，保护水体清洁和改善鱼的生活环境，非常有效地提高了水池养鱼的密度与效益。国内养鱼生产主要依靠鱼池、鱼塘、网箱、围网、围堰等方式，对自动化养鱼工厂的技术刚开始探索。虽然这些自动化农牧渔业工厂的生产效益很高，但他们都存在着共同的缺陷—— 消耗大量的能源和排放大量的废弃物污染环境。由于科技领域的界限，设施农业技术与环保工程技术从属于两个不同的领域，故而人们对高效设施农业的缺陷没有从一开始予以足够的重视。当然，可喜的是在废弃物处理领域的工程实践中已开始向这方面进军，并不断取得一些技术成果，但是这离全面地大规模推进农牧渔业实现较低成本的生态循环系统工程的目标还很远。另外，世界上现有的城市生活垃圾处理方法主要是填埋，少量堆肥与焚烧。城市生活垃圾中主要成分为有机废弃物，这些垃圾都来源于居家厨房的动植物废弃物，绝大部分都没有进行资源化处理再利用，从而对环境造成污染。填埋法弊端多多、隐患最大，污染严重、又占用大量宝贵的土地资源等严重缺陷。由著名的清华大学聂永丰教授主编、由化学工业出版社出版的国家级重点图书《三废处理工程技术手册一一固体废物卷》，集中反映了世界上现有的各种城市生活垃圾处理技术，近几年发展成功的比较有代表性的是将堆肥、焚烧、填埋三种方法结合起来的“三合一”技术，而这项技术仍然没有彻底实现“无害化、减量化、资源化”。现有的这些方法各有利弊，且均会产生对环境不同程度的二次污染、技术含量较低、产业效益较低。总而言之，如何有效治理大量的现代化农牧渔业工厂的废弃物和与日俱增的城市生活垃圾对环境的污染，科学又有效地将这些废弃物进行资源化循环再利用，建立起具有再生能源和绿色能源供应的资源、环境、效率、效益兼顾的高效益、无污染、可持续发展的生态模式，这是当代工程技术界面临的一项重大课题。
发明内容
本发明提供一种新型高效的生态循环的环保与农业联合装置的系统工程技术，以建设自动化植物工厂与厌氧发酵装置结合为主体，按需选用各种农业温室、生态养殖场、养鱼厂(场)、污水处理站、生活垃圾综合资源化工厂等工程技术，将现代化农牧渔业工程技术与环保工程技术优化融合于一体，集中可腐有机废弃物发酵产沼气，用净化后的沼气为能源，实现热电冷(发电、供暖、制冷)联产，以沼气发电装置排出的高温烟气，通过余热锅炉的热交换系统加热介质水，达到一定温度的热水通过吸热式溴化锂冷水机组制冷，然后经过风机盘管的空调器给植物工厂等用户制冷或供热；沼气发电装置排放尾气的低温余热可供垃圾发酵、生活等使用，从而极大提高整个联合装置的能源利用效率；又将分离出沼气中的CO2、沼气发电装置排放的CO2与自动化动物养殖厂排放的CO2,全部集中处理后供应植物工厂或农业温室等使用；厌氧发酵后排放的沼液与沼渣加工成有机肥或有机复合肥， 用于促进有机农业生产；同时将有机污水经生化等处理达标后回用于生产中；由此实现能源、环境、效率、效益兼顾，这将产生十分明显的经济效益，又有优良的环境效益和长远的社会效益。
本技术真正实现农牧业废弃物和城市生活垃圾的彻底“无害化、资源化、减量化” 的处理目标，它既能极大地节约宝贵的土地资源，又产生了明显的土地效益，并建立起一个具有明显经济效益和长远环境效益的新兴产业。本技术真正以生态经济系统原理为指导， 实现全部废物循环资源化处理的再利用，建立起具有再生能源和绿色能源供应的高效益、 无污染、可持续发展的生态环保农业系统工程。本发明的任务是按此原则性工艺流程实现的本发明生态循环的环保与农业联合装置系统工程技术(简称“康藤工程”)，以建设自动化植物工厂与厌氧发酵装置结合为主体，按需选用各种农业温室、自动化动物养殖厂、生态养殖场、养鱼厂(场)、污水处理站、生活垃圾综合资源化工厂等工程技术装备，将现代化农牧渔业工程技术与环保工程技术优化融合于一体，集中可腐有机废弃物发酵生产沼气，用净化后的沼气实现热电冷联产(发电、供暖、制冷)，以沼气发电机组高温烟气通过余热锅炉的热交换系统加热介质水，达到一定温度的热水通过吸热式溴化锂冷水机组制冷，然后经过风机盘管的空调器给植物工厂等用户制冷或供热，沼气发电装置的低温余热可供垃圾发酵做伴热、生活热水等使用，实现科学地分级利用能源，从而极大提高整个联合装置的能源效率；将沼气中分离的CO2、燃气发电装置排放的(X)2和养殖厂动物排出的二氧化碳集中处理后，都供应植物工厂或农业温室促进植物生长；厌氧发酵后的沼液与沼渣加工成有机肥或有机复合肥，用于促进有机农业生产；同时将生活排放水等有机污水送入生化处理达标后回用于生产中；生活垃圾中分选出来的废塑料、废金属、废木料、废纸等将分类再循环利用，剩余的石头、瓦砾、玻璃等废渣用于生产符合环保标准的混凝土制品。本发明既能彻底实现农牧渔业大量的废弃物和城市生活垃圾综合资源化，它既有效地治理污染、保护环境和节约宝贵的土地和创造上百倍的土地效益造福社会；它既生产宝贵的电力、有机肥、绿色建材，又生产绿色有机的农牧业产品，获得明显的经济效益。采用本发明工艺流程时，工艺简单、配套灵活、实施容易，稳定、高效、彻底的实现废物资源化、 无污染、效益高、回收快。在工程建设的应用中，本发明联合装置可将农牧业生产和生活垃圾等大量废弃物循环资源化后再利用、无三废排放、无环境污染、使城市生活垃圾处理彻底实现生态化、 “无害化、资源化、减量化”、效益化的理想处理目标。由此，开创了一个高效的生态环保农业系统工程的崭新模式。由于本发明联合装置选用世界先进的沼气为能源的热电冷联供装置、各种农牧渔业工厂、造肥工厂和绿色建材生产线等成套技术装置，这些装备均有世界一流的供应商和经验丰富的工程承包商，可使整个联合装置达到世界环保与农业产业的高效益，进而可以迅速发展成为一个具有明显环境效益和经济效益的生态环保农业的新兴产业。综上所述，本装置集中吸取了现代工程技术的多种技术精华，且作了独特的创新和发展，其主要特点是a.生态循环的环保与农业联合装置以建设自动化植物工厂与厌氧发酵装置结合为主体，按需选用各种农业温室、生态养殖场、养鱼厂(场)、污水处理站、生活垃圾综合资源化工厂等工程技术装备，将世界先进的化农牧渔业工程技术与环保工程技术的多项先进工程技术优化融合于一体，将可腐废弃物集中处理生产沼气和有机肥促进有机农业生产， 可以按需灵活地构成高效的生态环保农业的系统工程，具有广泛的运用前景。
b.利用有机废弃物产生的沼气为能源，实现热电冷联产(发电、供暖、制冷)，即以燃气发电机组高温烟气的热量为能源，高温烟气通过热交换系统加热介质水，达到一定温度的热水通过吸热式溴化锂冷水机组制冷，然后经过风机盘管的空调器给植物工厂等用户制冷或供热；发电后低温的尾气一部分送回发酵装置内促进有机垃圾的发酵过程，另一部分尾气余热可供建材厂养护混凝土产品或生活热水用；由于联合装置的能量科学地分级利用，从而极大提高整个联合装置的能源利用效率，降低了联合装置的生产成本；c.本发明联合装置实现了生产中的全部“废气、废水、废渣”循环再利用、无三废排放、无环境污染，真正实现了生态化、“无害化、资源化、减量化”处理目标沼气中分离出的 CO2、燃气发电装置排放的(X)2和养殖厂动物排出的(X)2集中处理后，供应植物工厂与植物温室促进植物生长；利用净化后的沼气为能源，实现热电冷联产；厌氧发酵后排放的沼液与沼渣加工成有机肥，用于促进有机农业生产；又将生活等有机污水经生化等处理达标后回用于生产中；生活垃圾中分选出来的废塑料、废金属、废木料、废纸等将分类循环重复利用， 垃圾分拣后剩余的石头、瓦砾、玻璃等废渣用于生产符合环保标准的绿色建材。d.本联合装置采用市场选购配套先进又成熟的各种成套装备与机械设备，如计算机、沼气发电机装置、垃圾造肥生产线、建材生产线、磁选机、皮输送机、各种车辆等设备； 不仅能加快工程建设进度，而且能在世界市场上通过竞标挑选价廉又先进可靠的成套设备，从而确保联合装置工程建设的高速度和达到世界一流水平。e.采用本发明联合装置能实现现代农牧渔业工厂废弃物与生活垃圾处理的生态化、“无害化、资源化、减量化”和效益化，彻底实现无污染、占地少、效益高、回收快，既节省工程投资又明显减少工程用地，极大地保护了宝贵的土地资源。由此，建立起具有再生能源和绿色能源供应的高效益、无污染、可持续发展的生态环保农业工程，这将开创一个具有明显经济效益和环境效益的新兴产业。
图1是本发明一种具体的生态循环的环保与农业联合装置原则工艺流程图。图2是本发明一种具体的阶梯型楼层式自动化农业工厂的剖面示意图。图3是本发明一种具体的联动翻开窗的结构示意图(图2的A部放大图)。
具体实施例方式参照以上附图，对附图中编号含义的注释和结合实施《生态循环的环保与农业联合装置》的详细描述如下图 1 绿色(太阳能或风能等)能源(1)、楼层式植物工厂( 、自动化动物养殖厂(3)、 自动化养鱼厂(4)、沼气净化储存装置( 、燃气发电装置(6)、厌氧发酵装置(7)、余热锅炉 (8)、吸收式中央空调机(9)，另外可按需配置各种生态养殖场、养殖厂等。图 2 综合农业工厂大楼由楼层式植物工厂O)与自动化动物养殖厂(3)、与底层为操作间、办公室、综合机房与库房等(10)、可调节角度的联动表层镜面的翻开窗(见A部放大图)，按需配置于地下的自动化养鱼工厂(4)所组成。
图 3 固定的中空玻璃窗(11)、电动卷帘的遮阳网(12)、专用的联动表层镜面的翻开窗 (13)、联动翻开窗的连杆(14)、彩钢夹心保温板墙体(15)、联动翻开窗的机械装置(16)等。结合以上附图的说明如下一种生态循环的环保与农业联合装置(简称为“康藤工程”)，以建设楼层式植物工厂⑵与厌氧发酵装置(7)结合为主体，包括绿色(太阳能或风能)能源(1)、自动化动物养殖厂C3)(或生态养殖场)、沼气净化储存装置( 、燃气发电装置(6)、余热锅炉(8)、 吸收式中央空调机(9)，另外可因地制宜地按需选用各种农业温室、生态养殖场、自动化养殖厂和养鱼厂(场)、污水处理站、生活垃圾综合资源化工厂等；本工程植物工厂是一种楼层结构的立体化生产设置，可以达到工程用地最小的集约化；将这些农牧渔业工厂生产中排放的废弃物和生活垃圾中分拣出来可腐有机废弃物一起集中送到厌氧发酵装置(7)中产生沼气，用沼气净化储存装置( 净化后的沼气，由燃气发电装置(6)、余热锅炉(8)和吸收式空调机(9)构成热电冷联产(发电、供暖、制冷)供应植物工厂( 等用途，且燃气发电装置(6)排放的低温尾气供厌氧发酵拌热或生活热水等使用，从而实现科学地分级利用能源，可极大提高整个联合装置的能源利用效率；用发酵后的沼液与沼渣生产有机复合肥促进有机农业生产；利用沼气净化储存装置( 分离的CO2、燃气发电装置排放的CO2和各种自动化动物养殖厂中动物排放的(X)2集中处理后，可供应植物工厂和农业温室促进植物生长；生活垃圾中分选出来的废塑料、废金属、废木料、废纸等将分别循环利用，分选剩余的石头、瓦砾、玻璃等废渣用于生产符合环保标准的混凝土制品，由此构成一个高效的生态循环的环保与农业联合装置。如某地拟建一个示范的样板康藤工程，总投资5，400万元人民币，其中1，000平方米植物工厂和日处理100吨生活垃圾(或10吨粪便/日)；若按常规农业20倍收益的保守方法预测植物工厂收益(不计政府给垃圾补贴和碳减排的外汇交易收入)，本项目投产后的年总收入约6，000万元RMB，年总支出3，427万元RMB，年净利润2，572万元RMB，投资回报率超过133%，投资回收期1. 75年；若按植物工厂收益按常规农业100倍计算必定更高！ 显然，本发明的康藤工程技术具有发展的巨大潜力和无比的生命力。其中的沼气发电不仅可以实现装置能源的自给自足，多余的电能可上电网外供，且整个装置实现了 “三废”零排放，这是一个非常理想的(CDM)清洁发展机制项目，又是一个受各地政府多方面政策保护与财政支持的可再生能源项目和高科技的生态环保农业项目。总之，运用本发明的新技术，不仅高水平地实现农牧渔业工厂的废弃物和生活垃圾的完全生态循环资源化处理，而且将获得超常的经济效益、最佳的环境效益和长远的社会效益。
权利要求
1.一种生态循环的环保与农业联合装置，其因地制宜地按需选用自动化植物工厂、自动化动物养殖厂、自动化养鱼厂、生活垃圾综合资源化厂等多项先进工程技术优化融合于一体的生态环保与农业的高效联合装置，由(太阳能或风能、地热能等)绿色能源(1)、楼层式植物工厂( 和自动化动物养殖厂(3)、自动化养鱼厂G)、沼气净化储存装置(5)、燃气发电装置(6)、厌氧发酵装置(7)、余热锅炉(8)与吸收式空调机(9)，另外可按需灵活配置各种生态养殖场、生活污水处理站与生活垃圾综合资源化工厂等组成，其特征在于(a).本联合装置以楼层式植物工厂与厌氧发酵装置结合为主体，因地制宜按需选用农业温室、自动化动物养殖厂和自动化养鱼厂、各种生态养殖场、污水处理站或生活垃圾综合资源化工厂与厌氧发酵装置和沼气发电装置组合，可灵活地构建成一个生态循环的环保与农业联合装置。(b).将各种来源的动植物可腐有机废弃物集中进行厌氧发酵产生沼气，以沼气为燃料构建成热电冷(发电、供暖、制冷)联产的高效能源供应系统，即以沼气发电装置排放的高温烟气通过热交换系统加热介质水，达到一定温度的热水通过吸收式空调机给植物工厂等用户制冷或供热；发电后的低温尾气一部分将送回厌氧发酵装置促进有机垃圾的发酵过程，另一部分可供建材厂养护混凝土产品或生活用热水；高效能源供应系统明显提高联合装置的能源利用率，降低了装置的生产成本。(c).本发明联合装置实现了生产中的“废气、废水、废渣”全部再利用、无“三废”排放、 无环境污染，实现彻底的“无害化、资源化、减量化”处理目标——将各种农牧渔业工厂排放的废弃物或生活垃圾中分拣出的可腐有机垃圾，全部送到厌氧发酵装置产沼气，利用沼气为燃料构建成热电冷联产；将沼气中分离的CO2、燃气发电装置排放的(X)2和养殖厂动物排出的CO2集中处理后，供自动化温室与植物工厂使用；将污水处理后回用于生产；发酵剩余的沼液与沼渣加工成有机肥促进有机农业生产；垃圾中分拣出来的废金属、废塑料、废木料、废纸等将分别作资源化处理，最终剩余的砂石、瓦砾、玻璃等废渣用于生产符合环保标准的混凝土制品。(d).本联合装置将选用世界上先进又成熟的技术装置与设备，如植物工厂、动物养殖厂、厌氧发酵装置、沼气发电装置、生活垃圾综合资源化工厂等各种成套装置与设备，能迅速构建成世界一流水平的生态循环的环保与农业联合装置。
2.按权利要求1所述的新型联合装置，其特征是综合农业工厂由楼层式植物工厂O)、 自动化动物养殖厂(3)、操作间、办公室、综合机房与库房等(10)、按需配置于地下的自动化养鱼工厂(4)所组成。
3.按权利要求1所述的新型装置，其特征是利用可腐有机废物产生沼气为能源构建热电冷联产的高效能源系统，是由燃气发电装置(6)、余热锅炉(8)与吸收式空调机(9)所组成。
4.按权利要求1所述的新型联合装置，其特征是一个新型的(X)2循环系统是由沼气净化储存装置( 将沼气中分离出的CO2、燃气发电装置(6)排放的CO2和自动化养殖厂(3) 里动物排出净化处理后的CO2，都供应植物工厂( 与农业温室为植物吸收所组成。
5.按权利要求1所述的新型联合装置，其特征是楼层式植物工厂( 和自动化动物养殖厂(3)的墙上外层设置固定的中空玻璃窗(11)、中间设电动卷帘的遮阳网(12)、内层设置一种角度可变的联动表层镜面的翻开窗(13)、连杆(14)、彩钢夹心保温板墙体(15)、联动翻开窗的机械机构(16)所组成。
全文摘要
本发明公开了一种生态循环的环保与农业联合装置，它因地制宜地选用各种高效农牧渔业工厂(植物工厂、养殖厂和养鱼厂等)或与生活垃圾综合资源化(含厌氧发酵产沼气发电)工厂等先进的工程技术优化融合于一体，将农牧渔业工厂废弃物或生活垃圾中分拣出的可腐有机废弃物集中进行厌氧发酵产沼气，以绿色能源辅助，构成热电冷联产的高效能源系统；将装置中全部CO2和自动化动物养殖厂排出的CO2集中处理后供应植物工厂与温室使用；沼液与沼渣加工成有机复合肥促进有机农业生产；楼层式农业工厂大楼实现集约化用地，高效率生产绿色有机产品；达到“三废”全部循环利用的领先水平；实现能源、环境、效益兼顾的可持续发展，具有优良的经济效益和环境效益。
文档编号B09B1/00GK102477813SQ20101055639
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者周诗忠 申请人:周诗忠