一种减少温室气体排放的种养一体家庭农场的制作方法

1.本发明涉及养殖业技术领域，具体为一种减少温室气体排放的种养一体家庭农场。


背景技术：

2.养殖业对环境的影响越来越被关注，包括畜禽排泄物污染，呼吸产生二氧化碳、氨气、甲烷等温室气体排放等，其中，尤以养猪业为甚。尽管很多养殖场都建立了粪污处理设施，但是，这些设施需要很高的投资，运行费用也很高，而且，在运行过程中又产生了氨气、甲烷等温室气体。
3.实际上，养殖过程中产生的所有“污染物”，包括温室气体，主要成份都是c、n、o、h，对于植物生长都是必须物质。以前的应用多集中在粪污处理领域，对于温室气体的控制没有系统的成果，而减少温室气体的排放越来越被重视。
4.本发明旨在建立一个全循环的立体种养模式，一方面可以降低整个系统的生产成本，另一方面可以减少对环境的不良影响。


技术实现要素：

5.本发明目的是提供一种新型的种养一体家庭农场，实现循环利用，尽可能减少温室气体的排放。
6.本发明是采用如下技术方案实现的：一种减少温室气体排放的种养一体家庭农场，包括养殖房舍和种植房舍单元一、种植房舍单元二。
7.所述养殖房舍的进风侧连接有养殖房舍走廊，所述养殖房舍走廊与养殖房舍之间设置有供新鲜空气通过的养殖房舍降温水帘，所述养殖房舍走廊外侧设置由供外部空气进入的养殖房舍空气过滤装置。
8.所述养殖房舍和种植房舍单元一、种植房舍单元二采用平房结构，且种植房舍单元一和种植房舍单元二平面并列布置。所述养殖房舍的出风侧与种植房舍单元一、种植房舍单元二的进风侧之间设置共用的空气通道隔间。
9.或者，所述养殖房舍和种植房舍单元一、种植房舍单元二采用楼房结构，且种植房舍单元一位于养殖房舍上方，所述种植房舍单元二位于种植房舍单元一上方。所述养殖房舍的出风侧与种植房舍单元一、种植房舍单元二的进风侧位于同侧、且设置共用的空气通道隔间。
10.所述空气通道隔间在进风端设置有对养殖房舍排出的污浊空气进行处理的除尘除臭间、在出风端设置有种植房舍空气过滤装置。
11.所述种植房舍单元一的进风侧设置有将净化后空气引入的种植单元一高压风机，所述种植房舍单元一的出风侧设置有种植单元一排风口；所述种植房舍单元二的进风侧设置有将净化后空气引入的种植单元二高压风机，所述种植房舍单元二的出风侧设置有种植
单元二排风口；所述种植房舍单元一和种植房舍单元二的出风侧设置有共用的种植房舍走廊；所述种植房舍走廊外侧设置有与外界连通的种植单元外卷帘。
12.或者，所述种植房舍单元一的进风侧设置有将净化后空气引入的种植单元一高压风机，所述种植房舍单元一的出风侧连接种植单元一走廊，所述种植房舍单元一的出风侧设置有种植单元一排风口，所述种植单元一走廊外侧设置有走廊一排风窗。所述种植房舍单元二的进风侧设置有将净化后空气引入的种植单元二高压风机，所述种植房舍单元二的出风侧连接种植单元二走廊，所述种植房舍单元二的出风侧设置有种植单元二排风口，所述种植单元二走廊外侧设置有走廊二排风窗。
13.所述养殖房舍地下设置有粪污暂存池。所述养殖房舍外设置有利用粪污暂存池的动物粪便和种植房舍产生的植物残体进行沼气生产的沼气发生器，所述沼气发生器产生的沼气通过管道与沼气发电机连接，所述沼气发生器产生的废物经固液分离后形成的沼液和沼渣分别进入沼液处理池和沼渣堆肥池；所述沼气发电机发电的尾气由发电机尾气管道连接空气通道隔间。
14.具体工作时，循环减排运行方法如下：1）养殖房舍通风：养殖房舍的通风按照畜禽的需求自动实现，外部新鲜空气从养殖房舍的进风一端按需求自由进入，经动物呼吸产生高浓度二氧化碳，并渗入舍内粪便产生的氨气、硫化氢及其它温室气体的污浊空气从出风一端排出养殖房舍。
15.2）空气除尘除臭：养殖房舍的空气从房舍进入除尘除臭间，以喷淋法进行清洗和溶解，将空气中绝大多数的灰尘和大部分易溶于水的温室气体氨气、硫化氢等分离，清洗和溶解之后的空气进入空气通道；清洗和溶解所使用的水排出到沼液处理池（氧化塘），处理静置后用于灌溉。
16.3）粪污及植物残体生产沼气：粪污是温室气体的重要产生来源，不能被人和动物直接食用的植物残体在发酵和燃烧过程中也会产生温室气体。发酵产生沼气是将这一部分“污染”资源化的主要渠道。将畜禽粪便与粉碎的植物残体按照适当的比例混合，加上菌种，放入沼气发生器中，产生沼气（主要成份是甲烷、二氧化碳等）供发电使用。
17.4）沼气发电机发电：沼气发电机发电时燃烧的尾气的主要成份是二氧化碳，并含有少量杂质，通过管道进入空气通道隔间。
18.5）空气通道隔间中混合的来自养殖房舍的空气和发电机尾气，含高浓度二氧化碳和部分杂质，经过种植单元空气过滤装置过滤后，由种植单元的高压风机引入种植单元，经过植物的光合作用，吸收其中的二氧化碳，释放氧气，富氧、低二氧化碳的空气经种植单元排风风机排出到外界环境中，实现温室气体减排。
19.一对种植单元由人工光照形成白天和夜间互补的时间段，使整个种植房舍一直有进行光合作用的单元。白天时间段的单元，其高压风机启动，高二氧化碳浓度空气经空气通道中进入该种植单元；两个种植单元昼夜互换后，另一个种植单元的高压风机打开，高二氧化碳浓度的空气进入另一个种植单元。
20.6）沼液沼渣利用：沼气生产后进行固液分离，沼液排出到沼液处理池，与雨水、除尘除臭的污水混合静置氧化后，用于种植房舍的灌溉；沼渣在沼渣堆肥池存放并熟化，待施有机肥时使用。
21.通过上述过程，养殖过程和粪污处理过程中产生温室气体得到最大化的循环利
用，同时，又因为具有高浓度二氧化碳的环境，使植物的光合效率大大提升，降低植物的生产成本。
22.本发明具有如下有益的技术效果：1、家庭农场成为一个碳循环和碳减排的系统，将养殖过程和粪污处理过程中产生的温室气体（主要是二氧化碳、氨气、硫化氢等）循环利用，减少对环境的排放。
23.2、通过二氧化碳的利用，提高植物的光合效率，从而降低生产成本。
24.本发明设计合理，具有很好的实际应用价值。
附图说明
25.图1表示平房模式的平面布局示意图。
26.图2表示平房模式的房舍剖面示意图。
27.图3表示楼房结构布局示意图。
28.图中：1-养殖房舍，2-种植房舍单元一，3-种植房舍单元二，4-空气通道隔间，5-沼气发生器，6-沼气发电机，7-沼液处理池（氧化塘），8-沼渣堆肥池，9-养殖房舍空气过滤装置，10-养殖房舍走廊，11-养殖房舍降温水帘，12-除尘除臭间，13-种植房舍空气过滤装置，14-发电机尾气管道，15-种植单元一高压风机，16-种植单元二高压风机，17-种植单元一排风口，18-种植单元二排风口，19-种植房舍走廊，19a-种植单元一走廊，19b-种植单元二走廊，20-种植单元外卷帘，20a-走廊一排风窗，20b-走廊二排风窗，21-粪污暂存池，22-养殖房舍保温阁楼，23-种植房舍保温阁楼，23a-保温阁楼。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
30.本发明所述的种养一体家庭农场由畜禽养殖房舍、种植房舍、沼气发生器、沼液处理池、沼渣堆肥池、沼气发电机、粪污暂存池及附属设施等组成。
31.畜禽养殖房舍为保温密闭的建筑结构，安装有通风和除尘除臭间，满足畜禽通风需求的同时，将房舍内的空气（高温、高湿、高二氧化碳、富含氨气、硫化氢等）经除尘除臭处理后，通过管道或通道转移到种植房舍；除尘除臭过程产生的废水进入氧化塘（沼气处理池）。
32.种植房舍为保温密闭的建筑结构，为多个单元构成；安装有引风机和排风口，从畜禽养殖房舍过来的空气，经过植物吸收利用后，从另一侧的排风口排出。种植单元完全采用人工光照，可以模拟白天和夜间，一部分单元模拟时间为白天，一部分单元模拟时间为夜晚；养殖房舍过来的空气通向模拟时间为白天的种植单元。
33.沼气发生器用于将畜禽粪污和植物残体进行发酵处理产生沼气，供沼气发电机使用，发酵后的沼液进入沼液处理池，沼渣进入沼渣堆肥池。
34.沼液处理池用于贮存和处理沼液及低cod废水等，处理完的液体进行静置氧化，供种植房舍灌溉使用。
35.沼渣堆肥池用来存放和熟化沼渣，熟化后的沼渣用作种植房舍的植物有机肥。
36.沼气发电机利用沼气发电，补充农场的电力，发电的尾气过滤后通往种植房舍中模拟时间为白天的种植单元，以补充光合作用所需的二氧化碳。
37.附属设施为满足农场运行所需，包括并不限于：配电室、备用发电机、光伏发电装置、供水设施、空气过滤装置、员工生活区、库房、消毒设施、粪污暂存池、道路等。
38.下面从平房结构和楼房结构等两种实施例进行详细说明。
39.实施例1一种应用于平房结构的减少温室气体排放的种养一体家庭农场，包括养殖房舍1和种植房舍单元一2、种植房舍单元二3。
40.如图1、2所示，养殖房舍1的进风侧连接有养殖房舍走廊10，养殖房舍走廊10与养殖房舍1之间设置有供新鲜空气通过的养殖房舍降温水帘11，养殖房舍走廊10外侧设置供外部空气进入的养殖房舍空气过滤装置9。
41.如图1、2所示，养殖房舍1和种植房舍单元一2、种植房舍单元二3采用平房结构，且种植房舍单元一2和种植房舍单元二3平面并列布置。
42.如图1、2所示，养殖房舍1的出风侧与种植房舍单元一2、种植房舍单元二3的进风侧之间设置共用的空气通道隔间4（即空气通道隔间4一半连接种植房舍单元一2、另一半连接种植房舍单元二3），空气通道隔间4在进风端设置有对养殖房舍排出的污浊空气进行处理的除尘除臭间12、在出风端设置有种植房舍空气过滤装置13。
43.如图1、2所示，种植房舍单元一2的进风侧设置有将净化后空气引入的种植单元一高压风机15，种植房舍单元一2的出风侧设置有种植单元一排风口17。种植房舍单元二3的进风侧设置有将净化后空气引入的种植单元二高压风机16，种植房舍单元二3的出风侧设置有种植单元二排风口18。种植房舍单元一2和种植房舍单元二3的出风侧设置有共用的种植房舍走廊19；种植房舍走廊19外侧设置有与外界连通的种植单元外卷帘20。
44.如图2所示，养殖房舍1地下设置有粪污暂存池21。沼液处理池7位于地面以下。养殖房舍1上设置养殖房舍保温阁楼22，种植房舍单元一2和种植房舍单元二3上分别设置种植房舍保温阁楼23。
45.如图1、2所示，养殖房舍1外设置有利用粪污暂存池21的动物粪便和种植房舍产生的植物残体进行沼气生产的沼气发生器5，沼气发生器5产生的沼气通过管道与沼气发电机6连接，沼气发生器5产生的废物经固液分离后形成的沼液和沼渣分别进入沼液处理池7和沼渣堆肥池8；沼气发电机6发电的尾气由发电机尾气管道14连接空气通道隔间4。
46.该农场的主要功能构成为：养殖房舍1用于饲养动物；种植房舍用于种植植物，分为两个单元，分别是种植房舍单元一2和种植房舍单元二3，两个单元由人工光照控制，形成昼夜互补；养殖房舍和种植房舍由空气通道隔间4相连。粪污暂存池位于养殖房舍的地下。沼气发生器5用于沼气生产，来自粪污暂存池的动物粪便和植物生产产生的植物残体经粉碎混合后进入沼气发生器，加入菌种进行发酵；产生的沼气通过管道与沼气发电机6连接，供其发电；沼气生产完成后形成的废物经固液分离形成沼液和沼渣，沼液进入沼液处理池7（氧化塘），沼渣进入沼渣堆肥池8。沼气发电机6发电的尾气由发电机尾气管道14连接空气通道隔间4，最终进入种植单元。养殖房舍设置养殖房舍走廊10，在进风侧设置养殖房舍空气过滤装置9和养殖房舍降温水帘11；在出风侧设置除尘除臭间12。种植房舍前置一套种植房舍空气过滤装置13，后面设有种植房舍走廊19，走廊与外界通过种植单元外卷帘20连通。两个单元分别安装有种植单元一高压风机15和种植单元二高压风机16，为空气流动提供动力；种植单元一排风口17和种植单元二排风口18用于将种植单元内的空气排出。
47.平房结构的循环减排运行方法如下：1）养殖房舍通风：养殖房舍1的通风按照畜禽的需求自动实现，外部新鲜空气经养殖房舍空气过滤装置9进入养殖房舍走廊10，再经过降温水帘11进入养殖房舍1，混合了由动物呼吸产生的二氧化碳和粪便产生的氨气、硫化氢等温室气体的污浊空气从另一端排出；空气流动的动力来自种植单元的高压风机。
48.2）空气除尘除臭：养殖房舍1的富含温室气体的污浊空气从房舍排出后经过除尘除臭间12，以喷淋法进行清洗和溶解，将空气中绝大多数的灰尘和大部分易溶于水的氨气、硫化氢等分离，清洗和溶解之后的较洁净的高二氧化碳浓度的空气进入空气通道隔间4；清洗和溶解所使用的水通过管路排出到沼液处理池7，进行处理和静置氧化后，用于种植房舍的灌溉。
49.3）沼气发电机6发电的尾气进入空气通道隔间4，再进入种植单元。
50.4）空气通道隔间4中的含高浓度二氧化碳和少量杂质的空气经过种植房舍空气过滤装置13过滤后，由种植单元一高压风机15或者种植单元二高压风机16推动，进入各自的种植单元。
51.5）种植单元一2和种植单元二3由人工光照控制，形成白天和夜间互补的模拟时间，模拟时间为白天的单元，其高压风机打开，排风窗打开，空气通道中高二氧化碳浓度的空气进入该种植单元。两个种植单元昼夜互换后，另一个种植单元的高压风机打开，高二氧化碳浓度的空气进入另一个种植单元。种植单元的植物在光合作用过程中吸收二氧化碳、释放氧气之后，低二氧化碳浓度、高氧气浓度的空气再经种植单元排风窗18、种植房舍走廊和种植单元外卷帘20排出到外界环境中。
52.6）沼气生产：将畜禽粪便与粉碎的植物残体按照适当的比例混合，加上菌种，放入沼气发生器5中，产生沼气；沼气经管道通往沼气发电机6发电；沼液排出到沼液处理池7，与雨水、除尘除臭的污水混合，经过处理并静置氧化后，用于种植房舍的灌溉；沼渣排出后，在沼渣堆肥池8存放并熟化，待施有机肥时使用。
53.实施例2一种应用于楼房结构的减少温室气体排放的种养一体家庭农场，包括养殖房舍1和种植房舍单元一2、种植房舍单元二3。
54.如图3所示，养殖房舍1的进风侧连接有养殖房舍走廊10，养殖房舍走廊10与养殖房舍1之间设置有供新鲜空气通过的养殖房舍降温水帘11，养殖房舍走廊10外侧设置外部空气进入养殖房舍的空气过滤装置9或者进风卷帘。
55.如图3所示，养殖房舍1和种植房舍单元一2、种植房舍单元二3采用楼房结构，且种植房舍单元一2位于养殖房舍1上方，种植房舍单元二3位于种植房舍单元一2上方。种植房舍单元二3上设置保温阁楼23a。
56.如图3所示，养殖房舍1的出风侧与种植房舍单元一2、种植房舍单元二3的进风侧位于同侧、且设置共用的空气通道隔间4，即该空气通道隔间4是跨越三层楼房的纵向结构。空气通道隔间4在进风端设置有对养殖房舍排出的污浊空气进行处理的除尘除臭间12、在出风端设置有种植房舍空气过滤装置13（位于一层与二层之间即可）。
57.如图3所示，种植房舍单元一2的进风侧设置有将净化后空气引入的种植单元一高压风机15，种植房舍单元一2的出风侧连接种植单元一走廊19a，种植房舍单元一2的出风侧
设置有种植单元一排风口17，种植单元一走廊19a外侧设置有走廊一排风窗20a。
58.如图3所示，种植房舍单元二3的进风侧设置有将净化后空气引入的种植单元二高压风机16，种植房舍单元二2的出风侧连接种植单元二走廊19b，种植房舍单元二3的出风侧设置有种植单元二排风口18，种植单元二走廊19b外侧设置有走廊二排风窗20b。
59.如图3所示，养殖房舍1地下设置有粪污暂存池21；除尘除臭间12中用于清洗和溶解后的水排出到沼液处理池7，沼液处理池7位于地面以下。
60.如图3所示，养殖房舍1外设置有利用粪污暂存池21的动物粪便和种植房舍产生的植物残体进行沼气生产的沼气发生器5，沼气发生器5产生的沼气通过管道与沼气发电机6连接，沼气发生器5产生的废物经固液分离后形成的沼液和沼渣分别进入沼液处理池7和沼渣堆肥池8；沼气发电机6发电的尾气由发电机尾气管道14连接空气通道隔间4。
61.该农场的主要功能构成为：养殖单元1用于饲养动物；种植单元一2和种植单元二3用于种植植物，两个种植单元由人工光照控制，形成昼夜互补；养殖单元和两个种植单元由纵向的空气通道隔间4相连；空气通道隔间中安装有种植单元空气过滤器13。粪污暂存池4位于养殖房舍的地下。沼气发生器5用于沼气生产，产生的沼气通过管道与沼气发电机6连接，供其发电。沼气发电机6发电的尾气由发电机尾气管道14连接空气通道隔间4，最终进入种植单元。沼气生产完成后形成的废物经固液分离形成沼液和沼渣，沼液进入沼液处理池7，沼渣进入沼渣堆肥池8。养殖房舍连接养殖房舍走廊10，在进气侧设置进风卷帘和降温水帘11，在出气侧设置除尘除臭间12。两个种植房舍分别安装有种植单元一高压风机15和种植单元二高压风机16，种植单元一排风口17和种植单元二排风口18，各自连接种植单元一走廊19a和种植单元二走廊19b，各自设有走廊一排风窗20a和走廊二排风窗20b；房顶为保温阁楼23a。
62.该楼房结构的循环减排运行方法如下：1）养殖房舍通风：养殖房舍1的通风按照畜禽的需求自动实现，外部新鲜空气经过进风卷帘或者养殖房舍空气过滤装置9进入养殖房舍走廊10，再经过降温水帘11进入养殖房舍1，混合了由动物呼吸产生的二氧化碳和粪便产生的氨气、硫化氢等温室气体的污浊空气从出风端排出；空气流动的动力来自种植单元的高压风机。
63.2）空气除尘除臭：养殖房舍的富含温室气体的污浊空气从房舍经过除尘除臭间12，以喷淋法进行清洗和溶解，将空气中绝大多数的灰尘和大部分易溶于水的氨气、硫化氢等分离，清洗和溶解之后的较洁净的高二氧化碳浓度的空气进入空气通道隔间4；清洗和溶解所使用的水排出到沼液处理池7，进行处理和静置氧化后，用于种植房舍的灌溉。
64.3）沼气发电机6发电的尾气经过发电机尾气管道14进入空气通隔间4，最终通入种植单元。
65.4）空气通道隔间4中的含高浓度二氧化碳和少量杂质的空气经过种植单元空气过滤器13过滤后由种植单元高压风机推动，进入种植单元。
66.5）种植单元一2和种植单元二3由人工光照控制，形成白天和夜间互补的模拟时间；如果种植单元一的模拟时间为白天，其种植单元一高压风机15开启，种植单元一排风口17打开，空气通道隔间中高二氧化碳浓度的空气进入该种植单元。两个单元昼夜互换后，种植单元二高压风机16开启，种植单元二排风口18打开，高二氧化碳浓度的空气进入该种植单元。种植单元的植物在光合作用过程中吸收二氧化碳、释放氧气之后，低二氧化碳浓度、
高氧气浓度的空气再经各自的种植单元一排风窗17和种植单元二排风窗18、走廊一排风窗20a和走廊二排风窗20b排出到外界环境中。
67.6）沼气生产：将畜禽粪便与粉碎的植物残体按照适当的比例混合，加上菌种，放入沼气发生器5中，产生沼气；沼气经管道通往沼气发电机6发电；沼液排出到沼液处理池7，与雨水、除尘除臭的污水混合，经过处理并静置氧化后，用于种植房舍的灌溉；沼渣排出后，在沼渣堆肥池8存放并熟化，待施有机肥时使用；沼渣熟化池存放，待施有机肥时使用.实际应用时，种植房舍单元一2和种植房舍单元二3均采用多层结构，即包括一个或者多个种植房舍单元一2、一个或者多个种植房舍单元二3。
68.最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。