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水培养系统的制作方法
水培养系统通常包括水族箱模块、菜园模块以及蓄水池模块。所述水族箱模块通常被设置安装在支撑结构(比如橱柜)上。所述菜园模块通常被设置安装在所述支撑结构上且靠近所述水族箱,在所述水族箱的前面、旁边甚至四周围。该菜园模块通常被设置培养陆生和/或半水生植物。所述蓄水池模块通常用设备(比如泵)安装在所述支撑结构内。所述系统通常被设计以使来自所述水族箱模块的废水流向所述菜园模块,在所述菜园模块水灌溉植物并且在所述菜园模块水被植物至少部分过滤,该植物消耗包含在水中的至少一些废物产品。
【专利说明】水培养系统
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有申请号为61/680,812,名称为“水培养系统”,并于2012年8月8日向美国专利商标局提交的美国临时专利申请,以及申请号为61/756,234,名称为“水培养系统”,并于2013年I月24日向美国专利商标局提交的美国临时专利申请的优先权。所述两个被要求优先权的申请的内容在此合并供参考。
【技术领域】[0003]本发明通常涉及水培养装置和系统。水培养装置和系统通常将传统的水产业(在水池里饲养水生品种比如鱼、小龙虾、螺或大虾
)和水栽培业(在水里种植植物)。
【背景技术】
[0004]水培养包含随水生品种生长的植物栽培的共生集成。水培养系统是基于采用水生品种的废物产品用作植物品种的营养。在利用水生品种的富含营养的废物时,植物一定程度上净化循环水,使其适于水生品种生存。
[0005]尽管水培养系统是公知的,现有技术的系统通常为了商业用途设计,例如,为了栽培罗非鱼和莴苣。
[0006]但是,已经有一些系统为了室外使用设计以利用太阳光做采光光源。
[0007]但是,仍然有其他较小的系统为了室内使用设计。这样的系统通常被用作家具并且通常将地平面的水族箱和在水族箱顶部的菜园结合。然而,这样的系统的一些问题是其难以达到用于维护的最高水平部件并且位于地平面的水族箱的位置通常不是想要的因为它通常导致较少吸引力的安装。
[0008]因此,需要一种水培养系统,其被合适地设计以用于室内使用,并且其通常以一种缓解至少一些上述缺点的方式被设计。
【发明内容】
[0009]因此,根据本发明原理的水培养系统通过提供一种菜园模块位于相对于水族箱模块较低水平的系统通常缓解了至少一些上文所提到的缺陷。
[0010]更特别的是,根据本发明原理的水培养系统(AquaponicSystem)通常包括三个主要模块:水族箱模块、菜园模块以及蓄水池模块;所述三个主要模块通过水管系统互相连通。
[0011]所述水族箱模块通常被设计为了容纳和培养任何合适的水生品种包括但不限于鱼和/或甲壳类。该水族箱模块通常被设置安装在支撑结构(比如橱柜或类似的家具)上以便将水族箱模块提高到接近眼睛的水平。可以理解地,由于该水族箱经常是家中有视觉吸引力的特征,使水族箱模块位于较高水平通常是需要的。
[0012]位于至少低于水族箱模块水位线水平的所述菜园模块通常被设置供养陆生和/或半水生植物品种。在这个意义上,该菜园模块通常包括一个或多个包含由合适的多孔培养(substrate)材料制成的培养基的植物床。
[0013]所述菜园模块的植物床通常位于靠近或邻近一个或多个水族箱模块的边缘。取决于水族箱模块的形状,植物床可能会部分甚至完全包围水族箱模块。该菜园模块也可以包括数个植物床,例如,水族箱模块每个边上一个。
[0014]所述菜园模块进一步被设置接收从水族箱模块流出的废(或回)水。在这个意义上,废水可以从水族箱模块主动(比如通过泵)或被动(比如通过重力)或通过两者结合流向菜园模块。此处的通
常包含鱼排泄物、食物残渣和其他废弃物(effluents)(下文一般被称为废物(waste))的废水为位于菜园模块植物床的植物提供水,并进一步为植物提供营养。可以理解的是,通过消耗来自废水的至少一部分废物,植物有效地促进对水的过滤以及减少其废物含量。[0015]作为其一部分,所述蓄水池模块通常位于比水族箱模块水位低的水平并且通常也位于比菜园模块低的水平。该蓄水池模块被设计接收菜园模块多余的水。该蓄水池模块也通常被设置进一步处理水。该额外的处理通常包括进一步过滤水,加热/冷却水,以及把水抽回到水族箱模块。
[0016]可以理解地,根据本发明原理的包括所述三个模块和互相流体连通三个模块的所述水管系统的水培养系统,形成基本上封闭的水循环回路,在该水循环回路中水从水族箱模块流入菜园模块,然后从菜园模块流入蓄水池模块,然后被抽回入水族箱模块,在所述菜园模块中水灌溉植物并至少部分被植物过滤,在所述蓄水池模块中水被进一步处理(如果和/或在必要时)。
[0017]同样地,根据本发明原理的水培养系统将通常或者处于过渡态,或者处于基本稳态。
[0018]当所述水培养系统处于过渡态(transientstate)时就是当或者水族箱模块中有显著变化(比如鱼类被增加或减少)、或者菜园模块I中有显著变化(比如植物生长、被增加或减少
)中,或者二者都有显著变化时,在所述系统达到平衡时各模块之间的水循环可能需要额外的处理(比如过滤、化学处理等)来降低水的废物含量至合适的水平,在所述平衡中植物消耗从水族箱模块流出的水中的大部分废物。
[0019]当所述系统达到该平衡时,如果在水族箱模块中、菜园模块中,或在二者中没有发生显著变化,该水培养系统达到基本稳态。当该水培养系统处于稳态时,菜园模块的植物通常清除从水族箱模块流出的水中的大部分废物。
[0020]当所述水培养系统处于稳态时,所述水族箱模块明显减少换水需要。
[0021]然而在典型的非限制性实施方式中,所述菜园模块包括规律地对(多个)植物床排水以便对植物的根和培养基提供空气(比如氧气)的钟罩虹吸器(bellsiphon)。在这样的实施方式中,当钟罩虹吸器对(多个)植物床排水时所述钟罩虹吸器的盖可以具有小孔径(比如针孔)来减少抽吸噪声。
[0022]然而在典型的非限定性实施方式中,所述水培养系统进一步包括额外的水处理设备和装置(比如(多个)过滤器、(多个)起泡器(bubbler)、(多个)撇除器(skimmer)、(多个)虹吸器(siphon)等),为了根据鱼类和/或植物的需要控制、改变和/或调整水的特性和/或水的成分,该水处理设备和装置可被集成在所述模块和/或管路系统中的各种位置。
[0023]然而在典型的非限定性实施方式中,所述水培养系统进一步包括照明系统,该照明系统被设置对位于水族箱模块中的水生品种和位于菜园模块中的植物品种两者提供合适的光。
[0024]然而在典型的非限定性实施方式中,所述水培养系统是淡水水培养系统。然而,在一些实施方式中,所述水培养系统可以是盐水水培养系统。
[0025]根据本发明的原理,通过在水族箱模块旁边或周围设有较低水平的菜园模块的(多个)植物床,可以获得数个好处。例如,在这样一个水培养系统中,水族箱模块和菜园模块二者通常将相对于现有技术系统更具视觉吸引力,在现有技术系统中菜园模块位于水族箱模块的顶部。另外,植物床或多个植物床的尺寸将不被限定于水族箱模块的区域尺寸,使得植物床或多个植物床具有大于水族箱模块的区域的区域。而且,接近鱼类、植物和各种有用物通常更容易。
[0026]而且,当根据本发明的水培养系统安装在室内时,额外的好处是通过室内环境提供了温度控制。同样地,温度的相对恒定通常被住宅空间的室内温度支配。进一步地,室内安装通常提供了没有破坏性昆虫的环境。
[0027]因此,让菜园模块较低并在水族箱模块旁边将至少减少了一些现有技术系统的限制,所述现有技术系统中菜园模块位于水族箱模块的上部,植物根延伸到水族箱里面。在这样的系统中,菜园模块的尺寸被水族箱模块的尺寸所限制。
[0028]根据本发明的原理,所述水培养系统的并排结构还使生活环境(植物和鱼)隔离,因此通常导致水族箱模块和菜园模块二者更好的视觉展示。
[0029]本发明其他以及进一步的方面和优势,在对即将被描述的说明性实施方式的理解上是明显的,或者将在附随的权利要求中指出,并且未提及的各种优点将在本领域技术人员实施本发明的实践中产生。
【专利附图】
【附图说明】
·[0030]以上和其他方面,本发明的特征和优点从以下描述将变得更显而易见,附随以下附图做参考,其中:
[0031]图1是根据本发明原理的水培养系统的一种实施方式的示意图。
[0032]图2是图1的水培养系统的钟罩虹吸区的详细示意图。
[0033]图3是根据本发明原理的水培养系统的另一实施方式的示意图,其中该系统尤其为半水生植物品种设置。
【具体实施方式】
[0034]新颖的水培养系统将在下文描述。虽然该发明依据特定的实施方式描述,应当理解的是本文所描述的实施方式仅仅是以例子的方式并且该发明的范围不意在限定于此。
[0035]参见图1,示出了根据本发明原理的水培养系统100
的实施例的功能图。该水培养系统100通常包括水族箱模块(aquariummodule)15,菜园模块(gardenmodule)l,以及蓄水池模块(waterreservoirmodule)6。应当理解的是为了清楚,一些结构被省略(比如该水族箱模块下面的支撑结构)。
[0036]这三个模块进一步通过各种管道conduits(比如管(pipe))互相流体连接,各种管道包括在水族箱模块15和菜园模块I之间的第一排水管13、菜园模块I和蓄水池模块6之间的第二排水管3,以及蓄水池模块6和水族箱模块15之间的回水管11。应当注意的是,所述模块和使它们相互连接的各种管道(或管道)形成水在模块之间循环的水循环回路。
[0037]可以理解地,虽然所述水培养系统100的本实施方式仅包括每种一个管道,其他实施方式可以包括每种不止一个管道。例如,水培养系统100的一个实施方式可以包括两个独立的菜园模块6,水族箱模块15每个边上一个。在这一实施方式中,会有两个第一排水管(drainpipe)13,和两个第二排水管3。
[0038]本实施方式中,参见图1,所述水族箱模块15通常包括透明水池47,该透明水池47通常旨在容纳和培养任何合适的水生品种包括但不限于鱼类和/或甲壳类。该水族箱模块15也包括连接第一排水管13的排水管(waterdraintube)16。该排水管16通常被设置连续不断地从水族箱模块15中吸废水,也就是包括废物产品29(比如动物排泄物、食物残渣、污垢等
)的水,并且通过重力经由在水族箱模块15和菜园模块I之间延伸并低于水族箱操作水位17的第一排水管13向菜园模块I排水。
[0039]本实施方式中,所述排水管16是连接所述第一排水管13的竖管16。在其他实施方式中,所述排水管16可以被不同地设置(比如将管安装到水族箱的一个面板上)。
[0040]所述水族箱模块15还包括也连接第一排水管13的撇除器(skimmer)26。该回收器26通常被设置连续不断地收集位于水族箱模块15中的顶层水并且经由第一排水管13向菜园模块15引导。尤其地,这个顶层通常包括泡沫和其他漂浮废物产品29。可以理解地,该撇除器26通常被放置在水池47中以便它的顶部开口48位于与水族箱模块15的操作水位17基本相同的水平。
[0041]本实施方式中,所述第一排水管13包括阻断废水流动以致促使废水和空气混合的向内延伸的突出物。
[0042]所述第一排水管13,所述排水管16和所述回收器26通常形成水族箱模块回水系统30。
[0043]本实施方式中,所述排水管16包括被设置延伸到操作水平线17上方的顶部开口
25。增加这个开口25可以在底部排水管16和撇除器26两者都阻塞的情况下阻止水族箱模块15的溢流。这样的开口25通常会起到失效保护的作用,水会上升直到它达到该溢流开口
25然后排回到第一排水管13,从而避免水溢出到水族箱模块15的外面。可以理解地,其他实施方式中,该排水管16可以不设这样的溢流开口25。
[0044]如图1所示,所述水培养系统100的本实施方式中,将来自水族箱模块的废水输送到菜园模块I的第一排水管13包括过滤器12。该过滤器12通常被设置清除包含在废水中的至少一部分废物产品,通常是最大的废物产品。然而,其他实施方式中,比如,如果废水的废物含量几乎不重要或者如果废物产品29较小,这个过滤器12可以不设。
[0045]就其部分而言,所述菜园模块I通常位于水族箱模块15的操作水位17的下面以便废水可以自然地(比如通过重力)从水族箱模块15流向它。本实施方式中,该菜园模块I也放置在与水族箱模块15基本邻近。
[0046]所述菜园模块I通常包括一个或多个植物床49,其中每一个被设置支撑陆生和/或半水生植物23。在图1中,为了清楚仅示出了一个植物床49。为了适当地支撑植物23,该植物床49包括培养基24(substrate)。本实施方式中,所述培养基24由多孔材料制成的各种尺寸的珠子(beads)制成,比如陶瓷珠、烧结玻璃珠或赤陶珠。虽然其他衬底可以被使用,当为植物23的根27提供适当支撑的时候,由各种尺寸的珠子制成的培养基24可以让水流过它。而且,正如下面将最好理解的,由多孔材料制成的培养基通常可以让有益细菌在其上生长。