一种多系统的城市自循环系统的制作方法

1.本发明涉及城市可持续自循环设计领域，具体涉及一种能够维持城市低碳环保、自给自足可持续运行的多系统的城市自循环系统。


背景技术：

2.如今，城市中能源与废弃物之间的矛盾愈发凸显，在世界上一些中小型城镇这样的现象尤为明显。城市向自然环境排放大量废物，并且在生产城市所需能源的过程中耗费更多能源。垃圾填埋造成大量的土壤污染；污水处理厂的建造需要花费大量的资源，而运营需要持续的能源投入；传统的发电模式消耗的是不可再生的矿石燃料，并且被转化的能源中很大部分反而直接成为造成空气污染的废物。解决城市中能源再利用措施匮乏、城市废物利用率低的现状需要设计合适的生态可持续系统。
3.传统的城市循环系统主要采用包括人工湿地系统、沼气系统、雨水花园系统综合治理的方式提高城市废物利用率。通过沼气系统解决城市中产生的有机废物，转化成可以使用的沼气以及包含氮、磷的无机物；通过人工湿地系统解决城市中产生的污水，转化为可以使用的净水，并提供给城市和沼气系统；通过雨水花园系统解决前两个系统造成的水资源缺额问题，作为城市中的补充水源。但缺少清洁能源和食物的补充的城市系统是无法长时间存在的，因此采用更多子系统的城市自循环系统可以解决城市持续运行的任务，对于推广到其他大中小型城镇解决可持续运行问题具有重要的经济价值和社会价值，这成为亟待了解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种多系统的城市自循环系统，通过此系统可实现城市内部物质—能量内循环，保持其长时间可持续运行，且具有低污染、废物利用率高的优点，是今后城市模型推广的重要基础。
5.为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种多系统的城市自循环系统，为城市内部循环系统，含有多个可进行物质—能量变换的子系统，实现城市可持续运行，包括主要本体城市，所述城市内部循环系统包括沼气系统、人工湿地系统、雨水花园系统、都市农场系统以及太阳能发电系统；
7.所述本体城市用于实现城市内部居住人的基本需求，并实现可持续自循环运行，其包括多种能量、物质的输入与输出；
8.所述沼气系统用于对城市产生的粪便等有机质废物通过微生物降解，转化为沼气、二氧化碳以及无机形式的氮、磷化合物；
9.所述人工湿地系统用于提供城市清洁用水，将本体城市中产生的废水通入人工湿地系统后，通过微生物、生物和物理、化学手段将废水进行处理，转化为可用水；
10.所述雨水花园系统用于补充沼气系统和人工湿地系统损失的水，作为雨水采集系统，获得可用水来弥补损失的水；
11.所述都市农场系统用于产生应用于本体城市就近、就地补充的食物；
12.所述太阳能发电系统用于无污染地产生用于本体城市以及其他系统的电能。
13.优选地，所述本体城市为标准且完整的中小型城镇地区，市中心地区拥有健全的商业、办公、居住、教育功能，且其位于阳光、雨水充足的宜居环境。
14.优选地，所述沼气系统含多个能量交换口，至少包括沼气—城市交换口、沼气—都市农场交换口；所述沼气—城市交换口用于本体城市向沼气系统输送产生的有机废物、沼气系统向本体城市输送产生的沼气和肥料；所述沼气—都市农场交换口用于沼气系统向都市农场系统输送产生的肥料。
15.优选地，所述人工湿地系统包含多个能量交换口，包括人工湿地—城市交换口、人工湿地—都市农场交换口；所述人工湿地—城市交换口用于本体城市向人工湿地系统输送产生的废水和二氧化碳、人工湿地系统向本体城市输送产生的氧气和可用水；所述人工湿地—都市农场交换口用于人工湿地系统向都市农场输送产生的可以水。
16.优选地，所述雨水花园系统包括雨水花园—城市交换口；所述雨水花园—城市交换口用于本体城市向雨水花园传输所产生的二氧化碳、雨水花园向本体城市传输所产生的氧气和可用水。
17.优选地，所述都市农场系统包括都市农场—城市交换口、都市农场—人工湿地交换口、都市农场—沼气系统交换口；所述都市农场—城市交换口用于都市农场向本体城市输送产生的食物；所述人工湿地—城市交换口用于本体城市向人工湿地系统输送产生的废水和二氧化碳、人工湿地系统向本体城市输送产生的氧气和可用水；所述沼气—都市农场交换口用于沼气系统向都市农场系统输送产生的肥料。
18.优选地，所述太阳能发电系统包括太阳能发电—城市交换口、太阳能发电—都市农场交换口；所述太阳能发电—城市交换口用于太阳能发电系统向本体城市传输所产生的电能；所述太阳能发电—都市农场交换口用于太阳能发电系统向都市农场系统传输所产生的电能。
19.本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
20.1.本发明系统能减少城市整体资源浪费率，通过上述各子系统，将废物转化为可以被重复使用的清洁水、电能、沼气等能量形式，用于再次循环利用，充分利用了城镇充足的雨水、太阳能光伏等，可有效降低成本，具有良好的经济性；
21.2.本发明系统可实现内部自循环，不需要外接其他能源与物质，减少了外部干扰因素的影响。内部自循环足够维持内部人民生存所需，减少了对外来系统的以来，可以实现城市可持续运行，可靠性更高。
附图说明
22.图1为本发明的系统原理示意图。
23.图2为本发明的多系统的城市自循环结构示意图。
具体实施方式
24.为了更好地说明本发明，以便于理解本发明的技术方案，下面对本发明的优选实施例结合附图详述如下。应理解，下述的实施实例仅用于说明本发明，并不代表或限制本发
明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
25.以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
26.实施例一：
27.在本实施例中，参见图1和图2，一种多系统的城市自循环系统，为城市内部循环系统，含有多个可进行物质—能量变换的子系统，实现城市可持续运行，包括主要本体城市1，所述城市内部循环系统包括沼气系统2、人工湿地系统3、雨水花园系统4、都市农场系统5以及太阳能发电系统6；
28.所述本体城市1用于实现城市内部居住人的基本需求，并实现可持续自循环运行，其包括多种能量、物质的输入与输出；
29.所述沼气系统2用于对本体城市1产生的粪便等有机质废物通过微生物降解，转化为沼气、二氧化碳以及无机形式的氮、磷化合物；
30.所述人工湿地系统3用于提供城市清洁用水，将本体城市1中产生的废水通入人工湿地系统3后，通过微生物、生物和物理、化学手段将废水进行处理，转化为可用水；
31.所述雨水花园系统4用于补充沼气系统2和人工湿地系统3损失的水，作为雨水采集系统，获得可用水来弥补损失的水；
32.所述都市农场系统5用于产生应用于本体城市1就近、就地补充的食物；
33.所述太阳能发电系统6用于无污染地产生用于本体城市1以及其他系统的电能。
34.本实施例多系统的城市自循环系统，通过此系统可实现城市内部物质—能量内循环，保持其长时间可持续运行，且具有低污染、废物利用率高的优点，是今后城市模型推广的重要基础。
35.实施例二：
36.本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
37.在本实施例中，所述本体城市1为标准且完整的中小型城镇地区，市中心地区拥有健全的商业、办公、居住、教育功能，且其位于阳光、雨水充足的宜居环境。
38.在本实施例中，所述沼气系统2含多个能量交换口，包括沼气—城市交换口21、沼气—都市农场交换口22；所述沼气—城市交换口21用于本体城市1向沼气系统2输送产生的有机废物、沼气系统2向本体城市1输送产生的沼气和肥料；所述沼气—都市农场交换口22用于沼气系统向都市农场系统输送产生的肥料。
39.在本实施例中，人工湿地系统3包含多个能量交换口，包括人工湿地—城市交换口31、人工湿地—都市农场交换口32；人工湿地—城市交换口31用于本体城市1向人工湿地系统3输送产生的废水和二氧化碳、人工湿地系统3向本体城市1输送产生的氧气和可用水；人工湿地—都市农场交换口32用于人工湿地系统3向都市农场5输送产生的可用水。
40.在本实施例中，所述雨水花园系统4包括雨水花园—城市交换口41；所述雨水花园—城市交换口41用于本体城市1向雨水花园4传输所产生的二氧化碳、雨水花园4向本体城市1传输所产生的氧气和可用水。
41.在本实施例中，所述都市农场系统5包括都市农场—城市交换口51、都市农场—人工湿地交换口31、都市农场—沼气系统交换口22；所述都市农场—城市交换口51用于都市农场5向本体城市1输送产生的食物；所述人工湿地—城市交换口31用于本体城市1向人工
湿地系统3输送产生的废水和二氧化碳、人工湿地系统3向本体城市1输送产生的氧气和可用水；所述沼气—都市农场交换口22用于沼气系统向都市农场系统输送产生的肥料。
42.在本实施例中，所述太阳能发电系统6包括太阳能发电—城市交换口61、太阳能发电—都市农场交换口62；所述太阳能发电—城市交换口61用于太阳能发电系统6向本体城市1传输所产生的电能；所述太阳能发电—都市农场交换口62用于太阳能发电系统6向都市农场系统5传输所产生的电能。
43.本实施例系统能减少城市整体资源浪费率，通过上述各子系统，将废物转化为可以被重复使用的清洁水、电能、沼气等能量形式，用于再次循环利用，充分利用了城镇充足的雨水、太阳能光伏等，可有效降低成本，具有良好的经济性；本实施例系统可实现内部自循环，不需要外接其他能源与物质，减少了外部干扰因素的影响。内部自循环足够维持内部人民生存所需，减少了对外来系统的以来，可以实现城市可持续运行，可靠性更高。
44.实施例三：
45.本实施例与上述实施例基本相同，特别之处在于：
46.在本实施例中，参见图1，本实施例为一种能源—废物的城市自循环系统，其为从城市可持续系统，包括多种能量形式的输入与输出，其特征在于，众多子系统通过城市产生的废物与本身的属性，产生城市持续运行所需的能源，使其称为可更新能源，且各系统与城市存在接口，参见图2。
47.参见附图2，本实施例具有显示为一种多系统的城市自循环系统设计，其为城市内部循环系统，含有多个可进行物质—能量变换的子系统，目的是实现城市可持续运行，其特征在于，包括主要本体城市、沼气系统、人工湿地系统、雨水花园系统、都市农场系统以及太阳能发电系统；所述本体城市，用于实现城市内部居住人的基本需求，并实现可持续自循环运行，其包括多种能量、物质的输入与输出；所述沼气系统用于对城市产生的粪便等有机质废物通过微生物降解，转化为沼气、二氧化碳以及无机形式的氮、磷化合物；所述人工湿地系统，用于提供城市清洁用水，将城市中产生的废水通入人工湿地系统后，通过微生物、生物和物理、化学手段将废水进行处理，可以转化为可用水；所述雨水花园系统，用于补充沼气系统和人工湿地系统损失的水，这是一种雨水采集系统，获得的可用水可以弥补损失的水；所述都市农场系统，用于产生应用于城市就近、就地补充的食物；所述太阳能发电系统，用于无污染地产生用于城市以及其他系统的电能；
48.本实施例城市为标准且完整的中小型城镇地区，市中心地区拥有健全的商业、办公、居住、教育功能，且其位于阳光、雨水充足的宜居环境。
49.本实施例多系统的城市自循环系统，它为城市内部循环系统，含有多个可进行物质—能量变换的子系统，实现城市可持续运行，包括主要本体城市。城市内部循环系统包括沼气系统、人工湿地系统、雨水花园系统、都市农场系统以及太阳能发电系统。本发明运用多种物质—能量子系统与城市系统相结合，由城市向子系统输入废物以及废水等，在子系统工作后，产生用于城市的能源以及清洁水，实现了城市的可持续运行，即城市自循环设计的完善。本发明对于中小型城镇中污染率大，废物利用率低的问题具有改善作用，在完善的系统中可以实现不借助外来输入的城市可持续自循环运行。
50.上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下
做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。