一种设施农业与生态养殖相结合的集约型循环农业系统
技术领域
本发明涉及一种农业生态循环系统，尤其涉及一种设施农业与生态养殖相结合的集约型循环农业系统。
背景技术
传统农业以粗放型经营为主，生产规模较小，经营管理和生产技术较为落后，抗御自然灾害能力差，农业生态系统功效低，存在着生产效率低下、资源浪费严重等方面的问题。同时部分农户过于追求眼前利益,大量使用化肥和农药，不仅导致了严重的食品安全问题，并且对自然环境产生了极大的威胁。
现有循环农业形式主要有：大棚种植和畜牧养殖相结合，将畜牧养殖过程中产生的排泄物为大棚种植提供养料，但这种模式只能在小规模内进行使用，同时仍有大量排泄物不能被利用;稻田和水产养殖相结合，稻田为水产提供食物，同时水产的排泄物作为稻田的肥料，这种模式对地区气候有着很高的要求，无法进行广泛推广。
现有技术存在如下缺点：(1)排泄物的使用效率低。现有技术将养殖业产生排泄物直接作为肥料，没有将排泄物进行资源化利用，造成资源的浪费;同时没有处理过的排泄物也利于植物的吸收，降低了排泄物的使用效率。(2)生产成本高。在现有技术中，养殖业同种植业之间的物质循环要消耗大量的能源进行运输，增加了整个农业循环过程的成本，这一问题导致了这些技术在实践中难以真正进行应用。(3)难以实现物质的闭合流动。现有技术只关注农业生产过程中排泄物的再利用，而没有关注种植业同养殖业规模的匹配，往往造成养殖业产生废弃物不能完全消耗，物质循环的效率较低，难以完全实现物质的完全闭合。
发明内容
发明的目的在于：(1)提高废弃物的使用效率。对种植业和养殖业产生的废弃物进行资源化利用，通过沼气生产设备将其转化为沼气，并使用沼气汽车作为物质运输的主要工具，将沼液和沼渣作为种植业的肥料。(2)降低生产成本。使用养殖业产生的废弃物生产沼气，使用沼气为清洁汽车提供动力，节省运输成本，使用沼液、沼渣作为种植业的肥料，降低生产成本。同时在设施农业中，太阳能光伏的所发电量通过并网进行销售，还能为项目带来可观收益。(3)实现物质的闭合流动。在本项目中进行标准化生产，严格控制种植业和养殖业的规模，根据养殖业中所选牛的年排泄量，来测算种植规模，实现种植业同养殖业规模的科学匹配，实现物流的闭合流动。
具体而言，本发明要求保护一种设施农业与生态养殖相结合的集约型循环农业系统，其特征在于，包括标准化生态养牛场、设施农业的蔬菜大棚和沼气生产厂;
所述标准化生态养牛场和设施农业的蔬菜大棚产生的废弃物通过沼气生产设备转化为沼气，并使用沼气汽车作为物质运输的主要工具，将沼液和沼渣作为设施农业的肥料;
控制种植业和养殖业的规模，根据养殖业中所选牛的年排泄量，来测算种植规模，每1万头牛产生的粪便经生产沼气后剩余的沼液、沼渣，可以用于25000亩蔬菜大棚地肥料需求;
其中所述设施农业的蔬菜大棚采用光伏大棚屋顶，向阳面屋顶以BIPV形式安装太阳能电池板发电，并且光伏组件替代原有玻璃屋顶建筑材料;向阴面屋顶及四周墙体部分采用透光钢化玻璃材料;组件安装倾角采用与屋面平行铺设，单座大棚向阳侧屋面安装太阳能光伏组件。
在本发明一个具体的实施方式中，所述标准化生态养牛场牛舍基深30-50厘米，砖墙厚20-25厘米，双坡式牛舍脊高4.0-5.0米，前后檐高1.0-3.5米;设牛舍内墙的下部设墙围。
牛舍门高2.1-2.2米，宽2-2.5米。门一般设成双开门，也可设上下翻卷门。封闭式的窗应大一些，高1.5米，宽2.0米，窗台高距地面1.2米为宜。
肉牛生产，牛场管理，职工生活及其他附属建筑等需要一定场地、空间。牛场大小可根据每头牛所需面积、结合长远规划计算出来。牛舍及其他房舍的面积为场地总面积的15%-20%。由于牛体大小、生产目的、饲养方式等不同，每头牛占用的牛舍面积也不一样。肥育牛每头所需面积为3.5-5.5平方米，通栏肥育牛舍有垫草的每头牛占2.5-5平方米，有隔栏的每头牛占1米-1.2米。
最常用的是双坡式屋顶。这种形式的屋顶可适用于较大跨度的牛舍，可用于各种规模的各类牛群。这种屋顶既经济，保温性又好，而且容易施工修建。
肉牛场多为群饲通槽喂养。饲槽设在牛床前面，以固定式水泥槽最适用，其上宽0.6-0.8米，底宽0.35-0.40米，呈弧形，楕内缘高0.35米(靠牛床一侧)，外缘高0.6-0.8米(靠走道一侧)。为操作简便，节约劳力，应建高通道，低槽位的道槽合一式为好。即槽外缘和通道在一个水平面上。
对头式饲养的双列牛舍，中间通道宽1.4-1.8米，通宽度应以送料车能通过为原则。
在本发明一个具体的实施方式中，所述标准化生态养牛场牛舍具有粪尿沟，深0.15-0.3米，倾斜度1%-2%。
在本发明一个具体的实施方式中，所述每栋牛舍长50-70米、宽5-15米、中间过道1-2米，双面牛槽，槽宽50-70厘米、高70-80厘米、槽深20-30厘米，每头牛间隔1-1.5米，地面斜坡10-20度。
优选地，每栋牛舍长60米、宽10米、中间过道1.5米，双面牛槽，槽宽60厘米、高75厘米、槽深25厘米，每头牛间隔1.1米，地面斜坡15度，要求通风要好。
在本发明一个具体的实施方式中，所述大棚长90-110米，宽8-12米，立面幕墙高度1.2-1.6米，屋脊高度2.5-3.5米,或者按照10亩光伏大棚为一个单元进行设计，即大棚东西方向为130-160米，南北方向为40-50米，前屋面高1.3-1.6m，后屋面高4.0-6.0m，跨度：7-8m，开间3-4m，天沟高：3-4m。
优选地，大棚长100米，宽10米，立面幕墙高度1.5米，屋脊高度3米,或者按照10亩光伏大棚为一个单元进行设计。即大棚东西方向为150米，南北方向为45米，前屋面高1.5m，后屋面高5.0m，跨度：7.5m，开间3.3m，天沟高：3.0m。根据实际情况调节大棚尺寸，优化布局结构。
在本发明一个具体的实施方式中，所述其中4-6座大棚光伏系统组成500KW电气单元接入1台500KW逆变器，配备500KW交流防雷配电设备，输出电能接入配电室内变压器0.27KV侧，经2级升压后传至就近变电站并网发电。
每500KW电气单元接线形式相同,组件电气连接选取20块太阳能组件串联为一串,12/16串并至一台汇流箱，每个500KW单元共7个汇流箱，接入1台7入7出的500kVA直流汇流柜,每台直流汇流柜输出接入1台500kVA逆变器,逆变器输出为0.27kV交流电。
在本发明一个具体的实施方式中，所述沼气生产厂包括前处理系统，厌氧处理系统以及后处理系统。所述前处理系统包括格栅及污水沟、集水井、固液分离平台、调节池、沉淀池、稳定塘;所述厌氧处理系统包括厌氧罐、湿式气柜、恒压装置、300立方水池、250m3铜制贮气柜、50kw沼气静音发电机组、10万大卡沼气锅炉、余热回收系统;所述后处理系统包括生态氧化塘。
生态养殖和设施农业的废弃物，依次经过格栅、调节池、固液分离平台、沉淀池、集水池、厌氧反应器，制备出沼气和沼液，沼液进入生态氧化塘，而沼气进入发电机组或者用于沼气汽车。
在本发明一个具体的实施方式中，所述厌氧处理系统采用的是800m3UASB+AF厌氧灌及中温加热系统工艺。
在本发明一个具体的实施方式中，所述生态氧化塘，500m3，为多级氧化塘，有效深度从0.4m依次加深至1.5m，水体表面种植水生植物，贮存多于沼液。
格栅及污水沟：两道(规格0.4m×0.4m)，一粗(间隙25mm)，一细(间隙15mm)。
集水井：有效容积约40m3，Φ4m×3.2m，共1座，砖混结构，暂时收集污水。
固液分离平台：6㎡，共1座。规格：3.0m×2.0m×2.0m，砖混结构。安装固液分离机的设施。
调节池：有效容积约20m3，共1座，每口规格Φ3m×3.2m，共1座，砖混结构。利用养殖废水容易产生沉渣和浮渣的特点，去除部分的SS物质;调解水质、水量，将排水时间延长。
沉淀池：有效容积约20m3，共1座，每口规格：Φ3m×3.2m，共1座，砖混结构。
厌氧处理系统：采用的是800m3UASB+AF厌氧灌及中温加热系统工艺。在厌氧条件下，污水通过微生物作用降解转化，达到污水的减量化、资源与无害化的目的。
UASB反应罐基座：规格：Φ11.45×0.6m，共1座。容积约61.75㎡。
搪瓷拼装厌氧反应罐：单灌容积约800m3，规格Φ9.93×10.2m，共1座。有效容积800m3。
产气率：0.8m3/m3;产气量：640m3/d;发酵温度：35±2℃
湿士气柜：用于储存沼气的场所，单个气柜容积为250m3，共1座。
恒压装置：1套。规格：welland-hy300/700/50,不锈钢材质，厚度2mm。
生态氧化塘：500m3。为多级氧化塘，有效深度从0.4m依次加深至1.5m，水体表面种植水生植物等。贮存多于沼液，用肥时可直接提取沼液做为设施农业的液体肥料。不用肥时，通过藻菌共生系统进一步进化水质。
本发明使用沼气汽车进行物质运输，来满足生态养殖和设施农业的生产和销售需求，以及二者之间的物质运输，降低运输成本，同时同使用化石燃料的汽车相比，也能极大的减少对环境的污染和破坏。
本发明显著的提高了设施农业和生态养殖循环农业的经济效益，解决了种植业和养殖业的食品安全和环境污染问题，有效降低了设施农业和生态养殖业的生产成本，实现了农业生产废弃物的最大化利用，实现了农业生产全过程的清洁运输。
附图说明
附图1为设施农业与生态养殖相结合的集约型循环农业系统的技术流程图。
具体实施方式
实施例1
在北方某县建立了一个设施农业与生态养殖相结合的循环农业系统，设施农业4万亩，种植当地应季蔬菜，年可产蔬菜10万吨，光伏发电年可发电4.32亿度，设置一个2万牛头生态养殖场，养殖优质肉牛，年可出栏商品牛3万头，使用牲畜粪便和秸秆年可生产沼气876万立方米，可供100辆沼气汽车使用，解决农产品和畜产品的运输问题。
