專利名稱：水生動植物共生系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水生動才直物共生系統(tǒng)(叫uaponics system )。本發(fā)明的 一特定應(yīng)用是將養(yǎng)殖魚和栽培蔬菜結(jié)合的農(nóng)作系統(tǒng)，為說明起見，以下將 參考該應(yīng)用來描述本發(fā)明。然而，應(yīng)了解的是，本發(fā)明可以用于其它應(yīng)用， 例如養(yǎng)殖曱殼動物或其它水生品種和/或栽培任意其它適當(dāng)?shù)闹参铩?br> 背景技術(shù)：
水生動植物共生涉及水生品種與植物一起生長的共生集合。水生動植 物共生系統(tǒng)的 一般概念是將來自水生品種的廢物產(chǎn)品用作植物品種的營 養(yǎng)。在利用水生品種的富有營養(yǎng)的廢物中，植物在某種程度上凈化循環(huán)水， 使它適合于水生品種生存。
水生動植物共生系統(tǒng)正被逐漸看作具有潛力能解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng) 殖系統(tǒng)所面臨的大量問題的一部分。這些問題包括
A. 在水資源減少的世界中的不能持續(xù)的和增加的水利用；
B. 以前適合于農(nóng)業(yè)的土地變得非常昂貴或由于城市化和城市擴展而無 法利用；
C. 由于上述問題B的結(jié)果，"食物英里，，(從食物生產(chǎn)到終端消費者的 距離)迅速增加，導(dǎo)致一系列生態(tài)和人體健康問題，例如營養(yǎng)回收的崩潰、 能量消耗的增加及隨之帶來的溫室氣體的排放、食物新鮮性和營養(yǎng)質(zhì)量的 損失等等；
D. 來自食物生產(chǎn)系統(tǒng)的引起生態(tài)和人體健康問題的排出廢物和化學(xué)污 染物；
E. 沃土的損失；
F. 傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖和水生動植物共生系統(tǒng)中的凈蛋白質(zhì)損失，其中在海 里捕捉的蛋白質(zhì)源被用作水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料。
雖然水生動植物共生系統(tǒng)有潛力解決這些問題，但是現(xiàn)有技術(shù)的水生 動植物共生系統(tǒng)在實現(xiàn)這個潛力中成就有限。
5因此，將有利的是能發(fā)明一種水生動植物共生系統(tǒng)，它能至少部分地 解決上述問題，或給公眾提供一種有用的或商業(yè)的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種水生動植物共生系統(tǒng)，其包括 用于容納至少 一種水生動物品種的池；
用于容納 一種或多種生長于水環(huán)境中的植物品種的植物生長設(shè)備；和 用于從所述池接收包括固體廢物和水的廢物流的生物過濾器模塊，所 述生物過濾器模塊包括
固體去除部件；和
用于消化來自所述固體去除部件的固體以生成植物營養(yǎng)的生物廢 物消化單元，所述生物廢物消化單元包括將來自所述固體去除部件的固體 廢物至少部分地消化成植物營養(yǎng)的生物品種；
因此在使用中，所述植物營養(yǎng)被傳送到所述植物生長設(shè)備，并且至少 一部分水纟皮返回所述池。
在一相關(guān)方面，本發(fā)明提供一種水生動植物共生系統(tǒng)，其包括 用于容納至少一種水生動物品種的池；
用于容納 一種或多種生長于水環(huán)境中的植物品種的植物生長設(shè)備；和 用于接收來自所述池和所述植物生長設(shè)備中每一個的包括廢物和水的 廢物流的生物過濾器模塊，所述生物過濾器模塊包括 大固體去除部件；和
用于消化固體以生成植物營養(yǎng)的生物廢物消化單元；
其中，所述生物廢物消化單元包括將來自所述水生品種的廢物至
少部分地消化成植物營養(yǎng)的生物品種；
因此在使用中，所述植物營養(yǎng)被傳送到所述植物生長設(shè)備，并且至少
一部分水纟皮返回所述池。
可選地，所述系統(tǒng)還可以包括用于處理水的硝化部件。 所述硝化部件可以包括能夠使氨硝化的任意硝化實體，例如它可以包 括適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)制品、沸石過濾器或任意硝化微生物。在一優(yōu)選實施方式中， 所述硝化部件可以包括一種或多種硝化細菌品種，例如亞硝酸菌和硝化桿 菌。優(yōu)選地，所述硝化部件還可以包括高表面積介質(zhì)，例如生物球。所述硝化部件可以包括用于容納所述硝化實體的池，其中所述池與所述植物生 長設(shè)備分開。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供用于共同養(yǎng)育 一種或多種水生品種以及一
種或多種植物品種的水生動植物共生方法，其包括
a) 提供
i) 容納一種或多種水生動物品種的池；
ii) 容納 一種或多種生長于水環(huán)境中的植物品種的植物生長設(shè)備；
iii) 用于從所述池接收包括固體廢物和水的廢物流的生物過濾器模 塊，所述生物過濾器模塊包括固體去除部件以及用于消化來自所述固體去 除部件的固體以生成植物營養(yǎng)的生物廢物消化單元，所述生物廢物消化單 元包括將來自所述固體去除部件的固體廢物至少部分地消化成植物營養(yǎng)的 生物品種；
b) 將固體廢物從所述池傳送到所述生物過濾器模塊；以及
c) 將所述植物營養(yǎng)從所述生物過濾器模塊傳送到所述植物生長設(shè)備。 在一相關(guān)方面，本發(fā)明還提供用于共同養(yǎng)育一種或多種水生品種以及
一種或多種植物品種的水生動植物共生方法。優(yōu)選地，該方法包括
a) 提供
i) 用于容納至少一種水生動物品種的池；
ii) 用于容納 一種或多種生長于水環(huán)境中的植物品種的植物生長設(shè)
備；
iii) 用于接收來自所述池和所述植物生長設(shè)備中每一個的包括廢物 和水的廢物流的生物過濾器模塊，所述生物過濾器模塊包括
大固體去除部件；和
用于消化固體以生成植物營養(yǎng)的生物廢物消化單元； 其中，所述生物廢物消化單元包括將來自所述水生品種的廢物 至少部分地消化成植物營養(yǎng)的生物品種；
b) 將所述水生動物品種容納在所述池中，并將所述植物品種容納在所 述植物生長設(shè)備中；
c) 將水和廢物從所述池傳送到所述生物過濾器模塊；
d) 將植物營養(yǎng)以及離開所述生物過濾器模塊的 一部分水傳送到所述植 物生長設(shè)備；以及
7e)將所述水的至少一部分返回所述池。
本發(fā)明的這些方面的設(shè)計能允許提供至少部分地閉合的環(huán)形水生動植 物共生系統(tǒng)。在一優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明提供閉合的環(huán)形系統(tǒng)。閉合的
環(huán)形水生動植物共生系統(tǒng)是這樣的系統(tǒng)該系統(tǒng)中的生物品種所生成的全 部廢物經(jīng)由該系統(tǒng)而回收，很少甚至沒有廢物(包括水生品種排泄物和植 物物質(zhì))被排放出去。部分地閉合的環(huán)形水生動植物共生系統(tǒng)是這樣的系 統(tǒng)排放出去的廢物極少，大多數(shù)廢物經(jīng)由該系統(tǒng)而回收。
本發(fā)明人驚奇地并意外地發(fā)現(xiàn)使用獨立于植物生長設(shè)備的生物廢物消 化單元能實現(xiàn)水和分解了的廢物兩者在系統(tǒng)內(nèi)被回收，而不必在它穿過系 統(tǒng)的組件后連續(xù)地從系統(tǒng)排出水和廢物，同時降低對植物介質(zhì)的需求或者 甚至不需要植物介質(zhì)。這從資源保護觀點來說明顯是有利的，并能促進水 生動植物共生系統(tǒng)在正常情況下不合適的環(huán)境(例如城市環(huán)境)中的潛在 應(yīng)用。此外，在缺水的時候使用該水生動植物共生系統(tǒng)也是明顯有利的， 因為該系統(tǒng)所需輸入的水極少，例如只需向系統(tǒng)中加入用來彌補從系統(tǒng)蒸 發(fā)掉的水。此外，該系統(tǒng)的生產(chǎn)力能更強，因為更高級的營養(yǎng)被保持在系 統(tǒng)內(nèi)，有利于加快植物生長?？赡苄枰ㄆ跒樗贩N輸入食物，相似地 可能需要不定期地清理(包括排放)和補充其它輸入(例如水)?？梢栽O(shè)想 將水生品種的主要食物源也集成到系統(tǒng)中的實施方式。
容納水生品種的池可以為任意適當(dāng)?shù)男螤?。在一?yōu)選實施方式中，所 述池可以設(shè)計為允許在整個池中的可逆的單向環(huán)流，例如所述池可以包括 穿越所述池的折流板。此外，所述池可以包括空氣或水噴射器，以向特定 方向推進水。
水生品種可以是任意適當(dāng)?shù)钠贩N，例如任意品種的魚、曱殼動物、貝 或軟體動物。在一優(yōu)選實施方式中，水生品種是魚。
固體去除部件可以為任意適當(dāng)?shù)牟考?，用于從水中分離微粒物質(zhì)，或 者從較小的微粒和水中分離預(yù)定的最小尺寸的微粒(典型的大微粒是例如 50微米以上的微粒，這種類型被稱為大固體去除部件)。
在一優(yōu)選實施方式中，固體去除部件包括過濾器，例如鼓式過濾器。 過濾器可以根據(jù)容納在所述池中的水生品種而做成適當(dāng)大小。在一優(yōu)選實 施方式中，過濾器允許將固體流以含水量極少的方式供給到生物廢物消化 單元。在另一實施方式中，固體去除部件包括渦旋式分離器，該渦旋式分離 器是使廢物流中較重的固體被動地下沉的錐形室。渦旋式分離器的溢流可 以例如被導(dǎo)向另一固體去除部件(例如，如上所述的過濾器)，以去除未被 渦旋式分離器捕捉的固體物質(zhì)。
固體去除部件還可以包括多個用于分離/去除固體的系統(tǒng)(或換種說法， 本系統(tǒng)可以包括多個固體去除部件)。例如，固體去除部件能包括渴旋式分 離器和過濾器兩者，例如鼓式過濾器。在一特定實施例中，是從池以并行 方式供給不同系統(tǒng)，例如通常以重力供給方式從底部、下部或池將廢物流 供給給渦旋式分離器。從立管或相似地在池中水的表面將廢物流供給到過 濾器。
該系統(tǒng)還可以包括連接到硝化部件的輸出端的"蛋白質(zhì)撇除器(protein skimmer)"或泡沫分餾器(下面將詳細描述)。離開硝化部件的水可以穿過 這種泡沫分餾器或"蛋白質(zhì)撇除器"，因此將細懸浮微粒和溶解的蛋白質(zhì)作 為表面泡沫從水中去除。然后將該形式為泡沫的廢物流供給到生物廢物消 化單元。
被固體去除部件的一個或多個組件收集的例如肥淤泥等固體廢物被傳 送到生物廢物消化單元。在例如鼓式過濾器等過濾器的場合，收集的固體 廢物通常凈皮系統(tǒng)中的水定期回洗(back-washed )，例如4吏用由高壓噴射流供 給到濾網(wǎng)或篩上的水。在渦旋式分離器的場合，固體廢物能通過以下方式 來傳送打開在分離器的基底的閥以排放分離器，使固體在重力作用下和/ 或在部分系統(tǒng)水的協(xié)助下掉入生物廢物消化單元。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然可以明白，能使用其它適當(dāng)?shù)墓腆w去除部件和 方法來將收集的固體傳送到生物廢物消化單元。
在一優(yōu)選實施方式中，生物廢物消化單元中的生物品種是蟲類。在一 優(yōu)選實施方式中，生物廢物消化單元是蟲單元。其它適當(dāng)?shù)纳锲贩N包括 昆蟲幼蟲(insectlarvae )，下面將詳細描述。
生物廢物消化單元中的生物品種(例如堆肥蟲，compost worms )的作 用簡單地說就是將來自魚池的固體廢物轉(zhuǎn)化成更適合于重新引入系統(tǒng)的形 式(如蟲糞)。未吃的魚飼料以及糞便如果不徹底處理則將是潛在病源。然 而一旦穿過蟲的消化道，糞便就能作為液體植物養(yǎng)料被重新引入，這還供 養(yǎng)一群微生物，這些微生物實現(xiàn)其它重要的功能，例如緩沖、營養(yǎng)循環(huán)以及疾病抑制。
植物生長設(shè)備可以是允許植物在水生環(huán)境中生長的任意適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。 例如，該設(shè)備可以容納上部具有開口以供植物根部進入的中空管，離開生 物過濾器模塊的水和營養(yǎng)可以穿過所述中空管。植物生長設(shè)備可以是包括 多層植物槽的層疊設(shè)備。例如，該設(shè)備可以采取多級A形框架或梯子型結(jié) 構(gòu)的形式。
由于離開植物生長設(shè)備的水通常會包括一些固體物質(zhì)，該固體物質(zhì)包 括植物殘渣和生長介質(zhì)(如果使用了的話)，所以通常會將該水穿過或傳送 到過濾器以從水中分離出固體物質(zhì)，然后再將水導(dǎo)向池。在一優(yōu)選實施方 式中，離開植物生長設(shè)備的水被導(dǎo)回固體去除部件，例如固體去除部件的 過濾器/鼓式過濾器組件?？蛇x地，該設(shè)備可以包括昆蟲幼蟲生產(chǎn)模塊。所
述模塊將包括能可逆地密封的容器(reversiblysealable container),用于容 納有機廢物和適當(dāng)?shù)睦ハx品種；從所述容器引導(dǎo)幼蟲的昆蟲幼蟲出口管； 以及可選的昆蟲幼蟲收集部件。
該系統(tǒng)的組件的尺寸通常是互相依賴的，即池的尺寸將影響能被供 養(yǎng)的水生生物的數(shù)量，這又將影響經(jīng)由生物廢物消化單元所生成的營養(yǎng)量， 這又將影響可以生長的植物量。在一優(yōu)選實施方式中，在等于池和生物廢 物消化單元組合的表面面積中，植物生長設(shè)備能夠在每平方米中生長足夠 多的植物以從養(yǎng)在池中的水生品種吸收能夠得到的營養(yǎng)。例如，10000升的 池及其相聯(lián)的生物廢物消化單元可能需要約12平方米的表面面積。這種尺 寸的池中的適當(dāng)?shù)乃贩N在最優(yōu)條件下通常將生成足以允許大約2500顆 適當(dāng)?shù)闹参?如萵苣植物)生長的營養(yǎng)。因此，優(yōu)選地，這種情況下的植 物生長設(shè)備將在12平方米的表面面積中提供2500個植物空間，以便能將 兩種功能(魚生產(chǎn)和植物生產(chǎn))疊加在相同覆蓋區(qū)(footprint)上，從而顯 著地增加該系統(tǒng)的每平方米的生產(chǎn)率。
在一實施方式中，該系統(tǒng)設(shè)計為用于空間非常寶貴的城市農(nóng)作環(huán)境。 為促進這種實施方式，該系統(tǒng)具有能夠根據(jù)要求來適當(dāng)?shù)匕幢壤{(diào)節(jié)尺寸 這一優(yōu)點。例如，在一城市環(huán)境中，該系統(tǒng)的組件在適當(dāng)?shù)牡胤綄⒈粚盈B， 如植物生長設(shè)備可以是適當(dāng)?shù)拇怪鄙L設(shè)備，而且生物廢物消化單元可以 垂直地耳又向。此外，該系統(tǒng)的各個組件可以以適當(dāng)?shù)捻樞虼怪钡貙盈B，例 如植物生長設(shè)備下方是生物廢物消化單元，再下方是池。其它不需要陽光
10的功能也可以被垂直層疊在系統(tǒng)下方，例如昆蟲幼蟲生產(chǎn)模塊，蘑森生產(chǎn) 或堆肥生產(chǎn)也可以被層疊在植物生產(chǎn)系統(tǒng)下方。
在系統(tǒng)可以被垂直層疊的實施方式中，系統(tǒng)具有能用于以前不適合于 建立水生動植物共生系統(tǒng)的多種環(huán)境中的潛力。例如，層疊能使該系統(tǒng)用 于水平空間受限的人口稠密區(qū)和城市環(huán)境中。此外，該系統(tǒng)的如上所述的 部分地封閉的性質(zhì)也可以促進它用于這種環(huán)境中，因為不存在處理廢物或 水的問題。
確實存在 一 些封閉的或部分地閉合的環(huán)形水生動植物共生系統(tǒng)，然而 這種系統(tǒng)容納保持在植物床中的介質(zhì)內(nèi)的任意廢物轉(zhuǎn)化組件。這些床容納 蟲和其它廢物轉(zhuǎn)化生物，它們將固體廢物轉(zhuǎn)化成"植物養(yǎng)料"，然后所述養(yǎng) 料被生長在砂礫床中的植物吸收。在這種系統(tǒng)中，所有水和固體廢物都穿 過植物介質(zhì)床。
這種系統(tǒng)具有本發(fā)明將處理的缺點。這種系統(tǒng)的清理和保養(yǎng)很困難， 因為隨著廢物增加，必須定期將植物介質(zhì)從植物床去除以及更換植物介質(zhì) 到植物床中。這相當(dāng)乏味且勞動密集。此外，來自池的未加工的廢物被保 持在全部水流連續(xù)地穿過的介質(zhì)中。本發(fā)明的系統(tǒng)設(shè)計成使固體廢物被快 速隔離，以便只有小百分比的水穿過未處理的廢物。因此，本系統(tǒng)能夠維 持非常高的養(yǎng)魚密度，而不用擔(dān)心生物學(xué)的問題或崩潰。因此，較高的魚 密度得到系統(tǒng)內(nèi)的更濃縮的營養(yǎng)，并增加植物生長的潛力。此外，在植物
床中使用例如砂礫等植物介質(zhì)會使系統(tǒng)增加許多重量，使它 一旦建立就難 以改造，并且還會使它不適合垂直層疊。
在說明書和權(quán)利要求中，術(shù)語"包括"應(yīng)該理解為具有類似于術(shù)語"包 含，，的廣義，并應(yīng)理解為表示包含所述單元、步驟、單元組或步驟組，而 不排除任意其它單元、步驟、單元組或步驟組。


下面將參考附圖來描述本發(fā)明，附圖中
圖i示出了本發(fā)明的水生動植物共生系統(tǒng)的一實施方式； 圖2-4示出了適用于本發(fā)明的水生動植物共生系統(tǒng)的池及其相關(guān)組件; 圖5示出了適用于本發(fā)明的水生動植物共生系統(tǒng)的生物廢物消化單元； 圖6示出了從流股到本發(fā)明的植物生長設(shè)備的適當(dāng)?shù)膫魉颓闆r；
ii圖7示出了本發(fā)明的優(yōu)選系統(tǒng)組件的交互作用；
圖8示出了適用于本發(fā)明的水生動植物共生系統(tǒng)的昆蟲幼蟲生產(chǎn)模塊；
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明的水生動植物共生系統(tǒng)。池(10)設(shè)計為容納并維 持任意適當(dāng)?shù)乃V，包括(但不限于)魚和/或曱殼動物。定期積極地(如 通過泵)或被動地(如通過重力)或兩者結(jié)合地從池(10)去除水和廢物 (包括食物殘渣和排泄物)，并傳送到大固體去除部件(12)(箭頭A)。圖 1中的點劃線表示水和固體兩者的移動。
進入大固體去除部件(12)后，大微粒與水和較小的微粒(包括溶解 的和未溶解的微粒)分開。此時有兩個分離的流股穿過過濾器的包括水 和較小微粒的溶解流；被過濾器保留的包括固體微粒的固體流。圖1中通 過虛線箭頭示出溶解流。通過實線箭頭示出固體流。
固體流被導(dǎo)向(箭頭B)生物廢物消化單元(14),包括食物殘渣和排 泄物的固體在這里被消化。離開大固體去除部件(12)的溶解流可以被直 接傳送到植物生長設(shè)備(18)、傳回池(10)或在一優(yōu)選實施方式中傳送到 (箭頭C )硝化部件(16, nitrification means )。
一部分水從硝化部件被導(dǎo)回(箭頭D )池(10 ),而其余部分被導(dǎo)向(箭 頭E)生物廢物消化單元(14)，以確保有充足的液體來使由生物廢物消化 單元(14)內(nèi)的生物品種消化固體流所釋放出的營養(yǎng)沖過單元(")。
從沖過生物廢物消化單元(14)的水中所攜帶的固體流釋放出的營養(yǎng) 被傳送到(箭頭F )植物生長設(shè)備(18 )。如有需要，可以從硝化部件(16 ) 引導(dǎo)(箭頭G)額外的水以協(xié)助營養(yǎng)流向并穿過植物生長設(shè)備(18)。該額 外的水可以在進入植物生長設(shè)備(18)前加入離開生物廢物消化單元的營 養(yǎng)和水。離開植物生長設(shè)備(18)的水通常會包括一些固體物質(zhì)，該固體 物質(zhì)包括植物殘渣和生長介質(zhì)(如果使用了的話)，因此該水被穿過或傳送 到過濾器以從水中分離出固體物質(zhì)，然后將水導(dǎo)向池(IO)。在一優(yōu)選實施 方式中，離開植物生長設(shè)備(18)的水被導(dǎo)回(箭頭H)大固體去除部件 (12)，水在這里重新進入上述環(huán)路。
在不存在硝化部件(16)的實施方式中，離開植物生長設(shè)備(18)的 水被導(dǎo)回池(10),優(yōu)選為穿過過濾器以從水和溶解微粒中分離出包括生長介質(zhì)和植物殘渣的所有固體，然后再將水導(dǎo)向池。
來自池(IO)的水和廢物首先進入大固體去除部件(12)。大固體去除 部件可以是過濾器?？梢允褂萌我膺m當(dāng)?shù)倪^濾器，包括鼓式過濾器(如由
瑞典Hydrotech公司供給的類型)或任意其它類型的固體去除過濾器。大于 指定尺寸(取決于過濾器)的固體微粒被收集在過濾器內(nèi)。優(yōu)選地，過濾 器應(yīng)設(shè)計為收集大于約30微米的固體微粒，例如大于約40或50微米。其 余的水和較'J 、的微粒將穿過過濾器。
可選地，來自池的水和廢物可以穿過多個大固體去除部件。例如，水 和廢物可以穿過一系列具有遞減過濾尺寸的過濾器?；蛘?，水和廢物可以 先穿過例如渦旋式分離器(swirl separator)等分離器，然后再穿過諸如上述 過濾器之類的其它大型固體分離部件。在一特定實施例中，是從池以并行 方式供給不同固體去除部件，例如通常以重力供給方式從底部、下部或池 將廢物流供給到渦旋式分離器。從立管(stand pipe)或相似地在池中水的 表面將廢物流供給到過濾器。
如上所概述，穿過大固體去除部件(12)后，將有兩股分離流穿過 過濾器的包括水和較小微粒的溶解流；包括被過濾器保持的固體微粒的固 體流。
溶解流一般會包括相對較高水平的氨。氨對大量水生品種是有劇毒的。 因此，該系統(tǒng)視情況可包括硝化部件(16)，其有助于將氨轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽， 隨之轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，這兩者毒性均較小。硝化部件(16)可以包括使氨硝 化的任意適當(dāng)?shù)牟考?。在一特定實施例中，硝化部?16)包括為硝化細 菌提供適當(dāng)棲息地的室。例如，該室可以包括高表面積介質(zhì)(high surface area media,如生物球(bio-balls )或任意其它適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì))，以允許大量細菌占 據(jù)過濾器?？梢允褂萌我庀趸毦鐏喯跛峋?nitrosomas)和硝化桿 菌(nitrobacter )?；蛘?，水可以穿過沸石過濾器(zeolite filter )。
由于不同品種的植物喜歡不同的硝酸鹽對氨的比值，取決于所栽培的 植物品種，能從系統(tǒng)中的不同點放出流體，以使植物生長最佳化。例如， 對于喜歡較高比例的氨的植物，能在水穿過大固體去除部件后但在進入硝
化室前從溶解環(huán)路放出流體。在該實施方式中，為降低回到池(10)的水 中的氨的水平，離開植物生長設(shè)備(18)的水可以在回到池(10)之前穿 過硝化部件?；蛘撸瑢τ谙矚g較少氨和較多硝酸鹽的植物，能在硝化室后放出流體?？蛇x地，從上述任一點放出的流體能與生物廢物消化單元(14)中蓄積的富有營養(yǎng)的流體混合后再供給到植物生長設(shè)備。
在一優(yōu)選實施方式中，流體穿過硝化部件(16)之后再進入生物廢物
消化單元(14)。硝化部件(16)接收并處理溶解流后，溶解流才被導(dǎo)向生物廢物消化單元(14)。這種配置的優(yōu)勢是，傳到生物廢物消化單元(14)和植物生長設(shè)備(18)兩者的氨的水平被降低，此外，廢物(魚糞便和未吃的食物)和植物之間的直接接觸也被大大降低，因為系統(tǒng)的各個部分之間有生物緩沖器或轉(zhuǎn)化器，即固體穿過生物廢物消化單元(14)以被處理，并且溶解的氨穿過硝化部件(16)，然后才到達植物。不同于許多現(xiàn)有的水生動植物共生系統(tǒng)，這明顯地具有生物和管翠優(yōu)勢，并且可以協(xié)助滿足有機認證標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)溶解流穿過硝化部件(16)時，至少一部分氨被轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽，
而至少一部分亞硝酸鹽#:轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。然后， 一部分溶解流經(jīng)由入口尋皮
導(dǎo)回池(10)(箭頭D)， 一部分被導(dǎo)向生物廢物消化單元(14)(箭頭E),以允許提供充足的水穿過該單元并流向植物?？蛇x地，如果離開生物廢物消化單元(14)的溶解流特別濃的話，則可以將一部分溶解流從硝化部件(16 )導(dǎo)向植物設(shè)備(18 )。這部分溶解流可以與離開生物廢物消化單元的溶解流混合后再進入植物設(shè)備，或者也可以直接被導(dǎo)向植物生長設(shè)備(18)?？梢员粍拥?如通過重力)、主動地(如通過使用泵)或以兩者組合的方式來引導(dǎo)水。在一優(yōu)選實施方式中，系統(tǒng)的整體氨水平被維持在百萬分之2以下。
可選地，可以從大固體去除部件(12)或硝化部件(16)將溶解流導(dǎo)向小微粒分離器，以允許去除溶解的蛋白質(zhì)和/或那些可能已穿過大固體去除部件(12)的固體微粒?？梢允褂萌我膺m當(dāng)?shù)男∥⒘７蛛x器，例如泡沫分餾器'(foamfractionator)，它通過使空氣穿過水柱，以使小微粒分離成在柱頂被收集的泡沫，從而將小微粒從水分離?？梢詫⑴菽瓕?dǎo)向生物廢物消化單元(14)以供后續(xù)轉(zhuǎn)化，同時可以將水導(dǎo)回池(10)。
如果允許積蓄，則容納在固體環(huán)路中的高有機負荷量對水質(zhì)和系統(tǒng)健康有深遠影響。如果不處理，則有使整個系統(tǒng)崩潰以及魚死亡的真實風(fēng)險。因此，將包括被大固體去除部件(12)保持的固體的固體流從大固體去除部件(12)傳送到生物廢物消化單元(14)?？梢酝ㄟ^沖洗部件來幫助這種
14傳送，例如使用噴射機(spray jets)用來自池(10)、硝化部件(16)或植物生長設(shè)備(18)或者來自外部水源的水定期反向沖洗大固體去除部件(12)。
生物廢物消化單元(14)包括能夠消化來自流過該單元的水生品種的廢物以生成營養(yǎng)源的生物品種。生物廢物消化單元(14)的存在允許回收由水生品種生成的一大部分廢物，以便它能用作植物的營養(yǎng)。這意味著，與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)可以顯著降低或完全消除排放量。
圖2示出了用在該系統(tǒng)中的適當(dāng)?shù)某?10)。雖然池(10)根據(jù)系統(tǒng)的用途和/或安裝它的區(qū)域的大小可以為任意必要的形狀或尺寸，但在一優(yōu)選實施方式中池(10)可以是具有圓形端部的矩形。池(10)可以視情況而包括縱向延伸穿過池的中部但未到達端部的折流板(baffle, 30)。這種配置能有助于水在整個池(10)中更好地流動。將處理過的水返回和/或?qū)⑿滤氤?10)的一個或多個入口 (32、 34)可以定向為特殊方向，以確保水充分地沿特定方向循環(huán)。這種入口 (32、 34)的方向能夠改變。
可以將任意適當(dāng)?shù)乃V放入池(10)中，例如魚或曱殼動物。可以同時將一種或多種不同的水生綱或品種(例如曱殼動物和魚)放入池(10)中，也可以將多種不同的魚類》丈在一起。
在一實施方式中，可以有一系列串聯(lián)的連接池，例如第一個池中是魚，其中的水流向第二個池，在第二個池中魚的廢物部分地被曱殼動物利用，然后水再流向生物過濾器用于進 一 步轉(zhuǎn)化。
在優(yōu)選實施方式中，水生品種可以能夠容忍淡水或淡鹽水，雖然設(shè)想的是該系統(tǒng)能夠適合于促進使用需要較高鹽濃度(如類似于海水的濃度)的水生品種。水生品種的一個例子是澳洲肺魚(barramundi )。
從池(10)將水傳送到包括大固體去除部件(12)和生物廢物消化單元(14)的生物過濾器模塊。這種傳送可以被動地發(fā)生(例如由于重力)，也可主動地發(fā)生(例如可以從池泵送水)。如圖2、 3和4所示，在一優(yōu)選實施方式中，池(IO)包括下部排放口 (36)，其捕捉并允許傳送下降到池(10)的底部的水和固體廢物；和表面排放口 (38)，其捕捉并允許傳送水和任意漂浮的廢物。
在一實施方式中，可以使用廢物引導(dǎo)部件(40)來將廢物引導(dǎo)至下部排放口 (36)。廢物引導(dǎo)部件(40)設(shè)計成使真空在開放面(42)生成，將
15固體吸向下部排放口 (36)。廢物引導(dǎo)部件(40)可以為任意適當(dāng)?shù)男螤睢Ｋ梢?人下部排放口 (36)至少部分地跨到池(10)的至少一個壁。廢物引導(dǎo)部件(40)包括開放面(42)，優(yōu)選地朝水流流來的方向開放。廢物一進入廢物引導(dǎo)部件(40)就被導(dǎo)向下部排放口 (36)。
設(shè)計為包括池底。如圖4所示的實施方式包括稍稍位于池(10)的底面上方并附著到表面排放口 (38)的鸚鵡螺(nautilus)形狀的板(44)。開放面(42)由在其下緣的池(10)的底面(46)和在其上緣的板(44)圈定出。不透水密封件(48)將廢物引導(dǎo)部件(40)的其余部分密封至池(10)的底面。生成真空將板(44)下方的水和固體吸進下部排放口 (36)。
生物廢物消化單元可以容納裝有所述生物品種的一個或多個組件。生物廢物消化單元可以包括多個容納有所述生物品種的組件，其中在任一時刻所述組件的一個或多個可以接收固體流，而其它一個或多個組件不接收。例如，組件能在一個或多個接收位置和一個或多個非接收位置之間移動，其中在接收位置時組件接收所述固體流。在一優(yōu)選實施方式中，組件可以包括一個接收位置和多個非接收位置。該單元可以包括旋轉(zhuǎn)設(shè)備，以允許一個或多個組件在接收和非接收位置之間旋轉(zhuǎn)。或者，可以通過諸如閥、流動門(flow gates)等流動控制部件來控制流向各個組件的固體流。
在如圖5所示的優(yōu)選實施方式中，生物廢物消化單元(14)可以是蟲單元(worm unit, 50 )。蟲單元(50 )可以包括至少一個保持堆肥材料(compostmaterial)和蟲(54)的托盤(52)?？梢允褂萌我膺m當(dāng)?shù)南x品種，包括"堆肥蟲"。蟲提供相對化學(xué)法廢物轉(zhuǎn)化的有益于環(huán)境的備選方案。通過使廢物穿過蟲的消化道，例如異養(yǎng)生物等病原體被殺死，并且蟲糞(worm castings)副產(chǎn)品提供礦物化的植物養(yǎng)料。此外，經(jīng)由堆肥蟲的廢物處理動作還生成螯合劑(chelating agent )，例如富里酸(fUlvic acid)和腐殖酸(humic acid )，它們進一步有助于植物吸收營養(yǎng)。可選地，可以將真菌和細菌的菌抹(strain )植入蟲托盤，它們進一步協(xié)助礦物化過程，并提高系統(tǒng)緩沖pH值和循環(huán)營養(yǎng)(cycle nutrient)的能力，從而潛在地增加系統(tǒng)的效率和總穩(wěn)定性。
固體流(和來自泡沫分餾器的泡沫，如果存在的話)(56)以及根據(jù)情況而定的來自大固體去除部件的少量反沖洗水和/或來自硝化部件(16)的線路水(routed water )被導(dǎo)向蟲單元(50 )。優(yōu)選地，將進入蟲單元的液體保持在最低限度或沒有的狀態(tài)。穿過堆肥(56)的水和蟲浸出液(leachate，58)營養(yǎng)相對較豐富，并在蟲托盤下方被收集在收集托盤(60)中。然后，它被導(dǎo)向植物生長設(shè)備(18)?？梢员粍拥?如通過重力)、主動地(如通過使用泵)或以兩者組合的方式來引導(dǎo)水。
在優(yōu)選實施方式中，蟲單元可以容納多個蟲托盤(52、 62、 64、 66)，它們能旋轉(zhuǎn)以使它們的任一個或全部能在任一時刻主動地接收來自固體流和可選地來自硝化室的輸入。或者，各個托盤(52、 62、 64、 66)可以用諸如閥或流動門等控制部件來開閉，以便固體流能以使蟲單元的功能最佳化的順序和時間供給到各個托盤接收位置。
在圖5所示的實施方式中，所述單元具有五層層疊設(shè)備(68)，每層配備為安裝一個蟲托盤(52、 62、 64、 66)。更多或更少的層以及蟲托盤也適合該系纟克。
可選地，單元(50)在接收位置一次可以具有一個或多個蟲托盤(52、62、 64、 66),而其余的托盤處于"休息"位置，在接收位置(52)的托盤將主動地接收固體流和/或離開硝化部件的水。在"休息"位置的托盤(62、64、 66)將不會主動地接收來自固體流或硝化室的輸入，然而蟲將處理先前經(jīng)由固體流供給到托盤的生物廢物。根據(jù)托盤的尺寸以及固體流的濃度和體積，可以以指定間隔旋轉(zhuǎn)托盤。所得蟲糞相對無毒，并為植物系統(tǒng)提供營養(yǎng)。通過在單元(50)內(nèi)定期旋轉(zhuǎn)托盤(52、 62、 64、 66)，使最少的新鮮廢物暴露于系統(tǒng)內(nèi)的連續(xù)水流，從而獲得更穩(wěn)定和健康的系統(tǒng)。
通過將大部分新鮮廢物保持為隔離于水流直到它被蟲處理完，來將系統(tǒng)內(nèi)的有害有機物的移殖壓力(inoculation pressure )保持在最低限度。因此，該系統(tǒng)中的生物過濾器所需的"生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)"少于那種大部分廢物殘留在水流內(nèi)的系統(tǒng)，能得到更緊湊的單元。該系統(tǒng)配置為使?fàn)I養(yǎng)的再利用最大化，而同時使疾病的可能性最小化。
如上所概述以及如圖6所示，離開生物廢物消化單元(14)的富有營養(yǎng)的水以及視情況而定的從硝化部件(16)引來的一部分溶解流纟皮導(dǎo)向植物生長設(shè)備(18)。可以被動地(如通過重力)、主動地(如通過使用泵)或以兩者組合的方式來引導(dǎo)水。圖6中，離開生物廢物消化單元(l4)的富有營養(yǎng)的水(70)以及從硝化部件(16)引來的一部分溶解流被導(dǎo)向植物生長設(shè)備(18)。在該實施方式中，來自蟲單元的富有營養(yǎng)的水(和浸出液)(70)以及從硝化部件(16)引來的水被混合在中間容器(72)中，并 通過泵(74)主動地傳送到植物生長設(shè)備(18)。
在另一替代方案中，可以將水從硝化部件(16)導(dǎo)向離開生物廢物消 化單元(14)的浸出液。例如，在如圖5所示存在蟲單元的場合，可以將 水從硝化部件(16)導(dǎo)向收集托盤(60),然后將浸出液以及現(xiàn)在添加的水 導(dǎo)向植物生長設(shè)備(18)。
植物生長設(shè)備(18)可以為任意適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。在一優(yōu)選實施方式中， 系統(tǒng)包括生長槽，植物根部位于所述生長槽中。離開生物廢物消化單元的 富有營養(yǎng)的水被接收在生長槽中，植物的根部浸泡在所述生長槽中。植物 從促進植物生長的富有營養(yǎng)的水中吸取營養(yǎng)。
離開植物生長設(shè)備(18)的水的營養(yǎng)相對降低，并隨后被返回大固體 去除部件(12)?？梢詫I養(yǎng)降低了的水被動地(如通過重力)、主動地(如 通過使用泵)或以兩者組合的方式返回大固體去除部件(12)。這確保諸如 盆栽混合物(potting mix)、植物殘渣等存在于營養(yǎng)降低了的水中的任意固 體被大固體去除部件捕獲，并成為隨后被導(dǎo)向生物廢物消化單元的固體流 的一部分。因此，不會將超過所選過濾器尺寸的固體送到池或硝化部件。
優(yōu)選地，植物生長設(shè)備(18)應(yīng)設(shè)計為使每平方米土地的所需產(chǎn)量最 大化。優(yōu)選地，應(yīng)使用垂直層疊的植物生長設(shè)備?？梢允褂萌我庑问降拇?直層疊的植物生長設(shè)備，例如旋轉(zhuǎn)NFT系統(tǒng)、費里斯轉(zhuǎn)輪(Ferris wheel) 型配置、A形框架(Aframe)配置。
如圖7所示，水和固體從池(10)被導(dǎo)向大固體去除部件(12)。溶解 流被導(dǎo)向硝化部件(16 )(箭頭a ),并被分到生物廢物消化單元(14 )(箭 頭b);返回池(10)(箭頭c);或加入離開生物廢物消化單元(14)的富有 營養(yǎng)的水(箭頭d )。也可直接將水從硝化部件(16 )導(dǎo)向植物生長設(shè)備(18 )。 由大固體去除部件(12)過濾出的固體物質(zhì)被導(dǎo)向生物廢物消化單元(14) (箭頭e)。離開生物廢物消化單元(14)的富有營養(yǎng)的水以及從硝化部件 (16)直接施加的任意水被導(dǎo)向植物生長設(shè)備(18)(分別為箭頭f和d)。 離開植物生長設(shè)備(18)的剩余水和固體物質(zhì)(包括植物殘渣和生長介質(zhì)) 被導(dǎo)回大固體去除部件(12)(箭頭g)，以經(jīng)由該系統(tǒng)再處理。
該系統(tǒng)中可以生長任意適當(dāng)?shù)闹参?。該系統(tǒng)可以支持多個植物品種。 示例性品種包括萵苣(lettuce )、亞洲蔬菜(asian greens )、番茄和其它水
18果蔬菜、草莓、葉類蔬菜(leafy greens )、冰草屬(wheat grass )、山崳菜 (wasabi)、芽菜(sprouts )、香草(herbs)以及水田芥( water cress )。
植物生長設(shè)備可以容納土壤、適當(dāng)?shù)耐寥来嫖?如盆栽混合物或砂 礫(gravel))或完全沒有永久性生長介質(zhì)。在優(yōu)選實施方式中，植物生長 設(shè)備容納很少或不容納永久性生長介質(zhì)。含低量生長介質(zhì)的優(yōu)勢包括降 低系統(tǒng)所過濾的固體碎屑以便不用經(jīng)常保養(yǎng)和替換過濾器；降低植物生長 設(shè)備的總重量。后 一優(yōu)勢對于本發(fā)明的垂直層疊實施方式降低系統(tǒng)的水平 覆蓋區(qū)(footprint)尤其重要。
在一實施方式中，供應(yīng)給水生品種的主要營養(yǎng)是昆蟲幼蟲(新鮮的或 脫水的)。在該實施方式中，本發(fā)明的設(shè)備可以另外包括昆蟲幼蟲生產(chǎn)模塊。 圖8示出了一示例性昆蟲幼蟲生產(chǎn)模塊。
昆蟲幼蟲生產(chǎn)模塊(80)包括容器(82),用于容納有機廢物(84)和 昆蟲幼蟲(86)。容器(84)還包括蓋(88)以提供人工通道，同時大體上 抑制幼蟲離開容器(82)。模塊(80)還可以包括幼蟲出口管(90)。在存 在幼蟲出口管的情況下，蓋(88)布置為使幼蟲除了從幼蟲出口管(90) 外不能以任何方式離開容器(82)。幼蟲出口管(90)可以與任意適當(dāng)?shù)挠?蟲收集部件(92)相聯(lián)，幼蟲能從該幼蟲收集部件(92)被傳送到池(10) 而作為水生品種的營養(yǎng)源。從幼蟲收集部件(92)到池的傳送可以是人工 的(如可以需要用戶來傳送幼蟲)或自動的(如，幼蟲收集部件可以包括 例如通過一系列主動泵管將幼蟲機械地傳送到池(10)的部件，或幼蟲收
器)?；蛘?，可以將幼蟲出口管(90)基于預(yù)定時間釋放或連續(xù)方式直接導(dǎo) 向池(10)。
供應(yīng)給昆蟲幼蟲的"有機廢物，，可以是任意適當(dāng)?shù)挠袡C廢物，包括人 類食物碎屑?；蛘?此外，可以用系統(tǒng)的廢物消化單元中所收集到的多余廢 物供養(yǎng)幼蟲。隨著幼蟲穿過它們的生命周期，它們將開始變成蛹(pupate), 這時它們將自然地開始離開昆蟲幼蟲生產(chǎn)模塊。幼蟲出口管(90)促進移 動到收集部件(92)。
雖然可以使用任意適當(dāng)?shù)睦ハx品種，但是在一優(yōu)選實施方式中優(yōu)選品 種將是黑水虻(Black Soldier Fly,光亮扁角水虻(Hermetia illucens ))的幼 蟲。優(yōu)選的適當(dāng)品種應(yīng)該是有機廢物(如食物碎屑)的活躍消耗者，具有相對較短的生命周期(如可以在幾周內(nèi)化蛹)， 一進入成熟期就應(yīng)自動排泄 它們的胃含物(提供更清潔的魚飼料源)，并應(yīng)該是自我收獲型
(self-harvesting,即自然趨向于離開廢物地點并爬到適宜的地點以變成蛹。 這時，幼蟲將爬上一個坡道、沿著幼蟲出口管(90)并掉入幼蟲收集部件 (92),以便得以直接用作魚飼料)。雖然優(yōu)選的是具備全部這些特征的品 種，但是在該系統(tǒng)中也可以使用不具備全部這些特征的品種。例如，如果 不是自我收獲型的品種，則用戶可以手動收獲幼蟲并傳送到池中。
在一實施方式中，如果使用的是魚的幼魚或小型魚品種，則可能需要 將幼蟲加工成較小尺寸的飼料。當(dāng)使用這種品種或幼魚時，可以將幼蟲干 燥并加工成小丸，直到魚大到能處理全尺寸的活幼蟲?；蛘撸梢詨核橛?蟲或以任意其它減小其尺寸的方法處理。
一個優(yōu)選的昆蟲品種是黑水虻(光亮扁角水虻)。使用該品種，幼蟲消 化廢物非?？?，幼蟲捕獲到高比例的營養(yǎng)，從而供應(yīng)給魚(從而水生動植 物共生系的植物)。消化中維持了高比例的氮，它將例如經(jīng)由需氧堆肥 (aerobic composting)而失去。黑水虻幼蟲的營養(yǎng)值很高，非常適合用作魚 的飼料源，它包含
.42%蛋白質(zhì)
，35%脂肪
適當(dāng)?shù)姆栈辖怀煞?amino acid profile )
干重為濕重的44% ( dry weight 44% of the wet weight )，這遠遠高于
堆肥蟲或家庭蒼蠅幼蟲。
黑水虻幼蟲的另 一好處是它能淘汰家庭蒼蠅幼蟲，因此消除了潛在的 蒼蠅問題。雖然將在蛹化之前收獲幼蟲，但是即使偶爾發(fā)生蛹化，也不是 問題，因為成年黑水虻并不是人類害蟲品種，而且不會進入家庭或建筑物。
大多數(shù)水產(chǎn)養(yǎng)殖和水生動植物共生系統(tǒng)依靠商業(yè)生成的魚粒小丸 (fishmeal pellets)作為它們的飼料源。從海里收獲魚，并將之加工成干小 丸，然后供應(yīng)給水產(chǎn)養(yǎng)殖或水生動植物共生農(nóng)場的魚。不幸地，收獲到的 魚少于最初從海里取出以生產(chǎn)飼料小丸的魚，即蛋白質(zhì)會凈損失，這從生 態(tài)上來說效率低下并且從經(jīng)濟上說成本昂貴。由于該系統(tǒng)能將都市(或鄉(xiāng) 村)廢物作為主要營養(yǎng)輸入(經(jīng)由幼蟲生產(chǎn)模塊)而進行操作，所以它有 可能使生態(tài)效率顯著地更高，并且有可能使經(jīng)濟效益更高。
20本發(fā)明通過提供該系統(tǒng)的獨立于植物生長區(qū)域的廢物處理組件來處理
這些缺點。這允許在植物床內(nèi)極少使用或完全不使用植物介質(zhì)(plant media)。意外地，這允許本申請人提供一種系統(tǒng)，它能在事實上完全沒有排 出廢物的情況下提供比現(xiàn)有的傳統(tǒng)水生動植物共生系統(tǒng)更高的每平方米生成率。
本發(fā)明所提供的各個優(yōu)勢單獨就能提供超越傳統(tǒng)方法和系統(tǒng)的顯著進 步，當(dāng)一起考慮時其優(yōu)勢就更大。垂直層疊以及隨之帶來的覆蓋區(qū)降低可
以有利于以下任意場合用于生產(chǎn)食物的土地昂貴的場合；或者有其它原 因需要使覆蓋區(qū)最小化的場合。例如，西班牙南方的溫室生長區(qū)雖然在農(nóng) 村但也受到批評，因為大型溫室變得如此流行以致它們正變成美學(xué)問題。
而造成的與大量排污相關(guān)的問題。
相似地，該系統(tǒng)還適用于那些不但具有高經(jīng)濟價值而且還具有文化、 娛樂、生物價值等的土地。例如，在環(huán)境敏感地區(qū)或島嶼社區(qū)等，有利的 是在盡可能小的土地面積中生成當(dāng)?shù)氐氖澄镄枨蟆?br> 垂直層疊以及隨之帶來的覆蓋區(qū)降低的另一個優(yōu)點是能使溫室基礎(chǔ)設(shè) 施和運行費用以及土地征用成本最小化。此外，使用更緊湊的溫室能實現(xiàn) 應(yīng)用更具成本效益的害蟲綜合治理(Integrated Pest Management, IPM )系 統(tǒng)。例如，使用本發(fā)明則可能實現(xiàn)完全不用使用結(jié)網(wǎng)(netting)以及其它"軟 性，，(無毒的)害蟲控制和治理方法，這些方法對于密集度較低的溫室系統(tǒng) 來說可能成本效率低下。
同樣重要的是在靠近消費的地方生產(chǎn)食物，以降低成本和由于運送中 使用的化石燃料的消耗而造成的"溫室氣體"的排放。由于世界人口的大 部分都住在城區(qū)和城區(qū)周圍，因此有必要在靠近大多數(shù)人生活的地方實現(xiàn) 食物生產(chǎn)系統(tǒng)。本發(fā)明的好處是能組合垂直層疊、極小或無排出物以及視 情況使用無毒的害蟲治理的能力這些優(yōu)點，以使本系統(tǒng)成本效益高；能 被社會接受；在以前不適合于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的城市和其它地區(qū)(niche)生態(tài)上 可持續(xù)。
世界趨勢是，可用于農(nóng)業(yè)的土地越來越少，所述農(nóng)業(yè)必須供養(yǎng)越來越 多的人口 ，而同時仍然維持所述土地和自然生態(tài)系統(tǒng)提供的所有生物學(xué)的 和其它的服務(wù)。因此勢在必行的是，在盡可能小的空間以盡可能小的生態(tài)沖擊生產(chǎn)食物。
除非另有定義，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語的意思與本領(lǐng)域的技 術(shù)人員通常理解的相同。
在上文各個部分中所提到的本發(fā)明的實施方式和各種特征可酌情加以 必要的變更應(yīng)用于其它部分。因此，在一個部分中指定的特征可以酌情與 其它部分中指定的特征組合。
在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，本發(fā)明所描述的方法和產(chǎn)品的各種
修改和變化對本領(lǐng)域的技術(shù)員是顯而易見的。雖然根據(jù)具體優(yōu)選實施方式 描述了本發(fā)明，但應(yīng)明白的是，本發(fā)明不應(yīng)該局限于這些具體實施方式
。 實際上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白的是對本發(fā)明所描述的實施方式的各 種修改均在權(quán)利要求范疇內(nèi)。
2權(quán)利要求
1.一種水生動植物共生系統(tǒng)，包括用于容納至少一種水生動物品種的池；用于容納一種或多種生長于水環(huán)境中的植物品種的植物生長設(shè)備；和用于從所述池接收包括固體廢物和水的廢物流的生物過濾器模塊，所述生物過濾器模塊包括固體去除部件；和用于消化來自所述固體去除部件的固體以生成植物營養(yǎng)的生物廢物消化單元，所述生物廢物消化單元包括將來自所述固體去除部件的固體廢物至少部分地消化成植物營養(yǎng)的生物品種；因此在使用中，所述植物營養(yǎng)被傳送到所述植物生長設(shè)備，并且至少一部分水被返回所述池。
2. 如權(quán)利要求1所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述生物品種是蟲 類，而所述生物廢物消化單元是蟲單元。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括 用于處理水的硝化部件，其中，所述硝化部件包括能夠使氨硝化的至少一 種硝化實體。
4. 如權(quán)利要求3所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述硝化部件包括 用于容納所述硝化實體的池，其中所述池與所述植物生長設(shè)備分開。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述硝化實體 選自由一種或多種適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)制品、沸石過濾器、硝化微生物或其任意組 合構(gòu)成的組。
6. 如權(quán)利要求5所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述硝化微生物包 括亞硝酸菌和硝化桿菌。
7. 如權(quán)利要求3-6中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述硝 化部件包括高表面積介質(zhì)。
8. 如權(quán)利要求1-7中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述系 統(tǒng)是部分地閉合的環(huán)形水生動植物共生系統(tǒng)。
9. 如權(quán)利要求1-7中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述系 統(tǒng)是閉合的環(huán)形水生動植物共生系統(tǒng)。
10. 如權(quán)利要求1-9中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述 固體去除部件是用于從小微粒和水中分離大微粒的任意適當(dāng)?shù)牟考?br> 11. 如權(quán)利要求IO所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述固體去除部 件是過濾器。
12. 如權(quán)利要求1-11中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述 池允許經(jīng)由所述池的可逆的單向流。
13. 如權(quán)利要求1-12中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述 池包括折流板、空氣噴射器或水噴射器中一個或多個。
14. 如權(quán)利要求1-13中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述 水生動物品種選自由魚、曱殼動物、貝、軟體動物或其任意組合構(gòu)成的組。
15. 如權(quán)利要求1-14中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述 植物生長設(shè)備是層疊設(shè)備。
16. 如權(quán)利要求15所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述層疊設(shè)備是 多級A形框架或梯子型結(jié)構(gòu)。
17. 如權(quán)利要求1-16中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述 系統(tǒng)還包括昆蟲幼蟲生產(chǎn)模塊。
18. 如權(quán)利要求17所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述昆蟲幼蟲生 產(chǎn)模塊包括用于容納有機廢物的能可逆地密封的容器以及昆蟲幼蟲出口 官。
19. 如權(quán)利要求17或18所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述昆蟲 幼蟲生產(chǎn)模塊包括昆蟲幼蟲收集部件。
20. 如權(quán)利要求1-19中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述 池、植物生長設(shè)備、生物過濾器模塊和硝化部件以及某些場合存在的昆蟲 幼蟲生產(chǎn)模塊至少部分地垂直層疊。
21. 如權(quán)利要求20所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述植物生長 設(shè)備位于所述生物過濾器模塊和所述池兩者上方。
22. 如權(quán)利要求20或21所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述植物 生長設(shè)備位于所述昆蟲幼蟲生產(chǎn)模塊和所述硝化部件上方。
23. 如權(quán)利要求1-22中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述 水生品種廢物和所述植物品種之間沒有或極少有直接接觸。
24. 如權(quán)利要求1-23中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，使用極少量的植物生長介質(zhì)。
25. 如權(quán)利要求1-24中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，不使 用植物生長介質(zhì)。
26. 如權(quán)利要求1-25中任一項所述的水生動植物共生系統(tǒng)，其中，所述 生物過濾器模塊從所述植物生長設(shè)備接收包括廢物和水的廢物流。
27. —種用于共同養(yǎng)育一種或多種水生品種以及一種或多種植物品種的 水生動植物共生方法，包括a) 提供i) 容納一種或多種水生動物品種的池；ii) 容納一種或多種生長于水環(huán)境中的植物品種的植物生長設(shè)備；iii) 用于從所述池接收包括固體廢物和水的廢物流的生物過濾器模 塊，所述生物過濾器模塊包括固體去除部件以及用于消化來自所述固體去 除部件的固體以生成植物營養(yǎng)的生物廢物消化單元，所述生物廢物消化單生物品種；b) 將固體廢物從所述池傳送到所述生物過濾器模塊；以及c) 將所述植物營養(yǎng)從所述生物過濾器模塊傳送到所述植物生長設(shè)備。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述方法使用如權(quán)利要求1_25 中任一 項所述的水生動植物共生系統(tǒng)。1
29. 如權(quán)利要求27或28所述的方法，其中，所述生物過濾器模塊從所 述植物生長設(shè)備接收包括廢物和水的廢物流。
30. —種大致如本文附圖及說明書中所描述的水生動植物共生系統(tǒng)。
31. —種大致如本文附圖及說明書中描述的用于共同養(yǎng)育一種或多種水 生品種以及一種或多種植物品種的水生動植物共生方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水生動植物共生系統(tǒng)和方法。提供了一種水生動植物共生系統(tǒng)，其包括用于容納至少一種水生動物品種的池(10)；用于容納一種或多種生長于水環(huán)境中的植物品種的植物生長設(shè)備(18)；以及包括固體去除部件(12)和生物廢物消化單元(14)的生物過濾器模塊，所述生物廢物消化單元(14)包括用于消化固體以生成植物營養(yǎng)的生物品種。所述植物營養(yǎng)被傳送到所述植物生長設(shè)備(18)，并且至少一部分水被返回所述池(10)。
文檔編號A01G31/00GK101516182SQ200780033344
公開日2009年8月26日 申請日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者凱文·格萊森, 安德魯·博德洛維科 申請人:城市生態(tài)系統(tǒng)有限公司