一种循环立体农业装备系统技术领域
本发明涉及生态农业技术领域，旨在发展立体化农业，实现节约、循环、高
效和科学的农业管理，特别是涉及一种循环立体农业装备系统。
背景技术
目前，我国农业污染日趋严重、耕地面积日益减少，农业装备的集成程度低。
设施农业是实施农业工厂化生产的一种有效手段，我们应该找到一种平衡，使之
能够在解决或缓解上述问题的同时，促进经济的发展及农业的现代化，实现环境
效益、经济效益以及社会效益的统一。在农业园区建设中通过在主体建筑中实施
循环立体农业工程，实现生活污水和粪便的楼宇内的利用及化解；农用楼宇用以
向空中拓展，通过立体种植提高土地利用率，并依托这种模式实现农业的工业化。
发明内容
发明目的：本发明提供一种循环立体农业装备系统，以缓解日益严峻的农业
种植耕地和水资源短缺问题，实现光、能、水资源的多级和立体利用和清洁生产，
旨在环境效益、经济效益以及社会效益协调统一。
技术方案：本发明公开了一种循环立体农业装备系统，包括立体农业楼，所
述立体农业楼设置于商用楼和/或民用楼的旁边，所述立体农业楼具有若干层，
每层楼均设置有作物区，在顶楼设置有水塔，每层楼均设置有污水输送管道，所
述污水输送管道贯穿于整个立体农业楼、商用楼和/或民用楼，用于输送来自商
用楼和/或民用楼的生活用水或工业污水废水；每层楼的内部设置有水槽，来自
污水输送管道的水首先引入到水槽中进行处理，然后用于浇灌作物；每层楼的楼
顶外侧设置有向下倾斜上页反光镜，楼底外侧设置有向上倾斜的下页反光镜；每
层楼均设置有温控系统，且立体农业楼的楼层外安装全透明的玻璃；每层均设置
有灯照系统；所述立体农业楼的底楼设置有粪便滞留池和沼气池，来自商用楼和
/或民用楼的粪便通过粪便输送管道输送到粪便滞留池，然后进入沼气池发酵，
得到沼气、沼渣和沼液，其中，沼气通过沼气输送管道输送到商用楼和/或民用
楼用于燃气或者发电，产生的二氧化碳通过二氧化碳输送管道输送至作物区用于
提供啊织物的光合作用，沼渣经处理制作成堆肥后运至作物区使用，沼液可用于
浇灌作物。
其中，所述的上页反光镜和下页反光镜具有40°～50°的弯曲弧度，优选地在
在43°～47°之间，在白天按照最大化接受阳光的原则，镜面能绕轴转动时跟踪光
线，达到最佳反射效果，晚上镜面设置为紧贴玻璃，从而保住室内的光线。
优选地，所述农业楼楼层外的玻璃具有择光性，让进入室内的光线为植物所
需；所述农业楼各楼层的灯照系统为可调节光强度的灯照系统，且灯照系统选择
使用具有择光性的灯管玻璃实现灯照系统的择光性。
根据室内设计需要，在作物区采用有土栽培和无土栽培中的任意一种或两种
方式，植物的层次立体结构按照作物的喜光程度并以最大限度地利用光能的原则
安排。
所述控温系统通过如下方法实现控温：在在冬季可采取在室内燃烧沼气或煤
油的方式来提升温度；在夏季，除了空调外，可采用通过在中通的帘状结构里，
水循环地往下流，在室内的另一端用风扇往外抽空气，空气则从中空的帘状结构
中通过，持续带走帘的温度，从而实现降温效果；如沼气用来发电，在炎热的季
节产生的沼气多，发电也多，可用于进一步用来维持空调或风扇的供电。
所述立体农业楼内还设置有若干办公楼层和科研楼层。
为进一步增加循环立体农业装备系统的功能，在作物区建设有观光通道及休
闲区域，供人们在闲暇之余体验自然生活，在自然生活中休息、畅聊。
有益效果：本发明具有布局合理、循环和立体利用水、肥、光等资源、装备功能
全面等优点。此项发明不仅可以缓解日益严峻的农业种植耕地短缺问题，还可以
使生活废污循环和资源化利用，而且美化工作和生活环境，改善周围小气候，能
实现环境、经济、社会效益的有机统一。
附图说明
图1为立体农业楼的整体示意图，其中，左侧为单独的立体农业楼示意图，
右侧为立体农业楼与民用楼和商用楼的一种位置关系示意图；
图2为立体农业楼的每个楼层的布局图；
图3为废污处理流程图。
具体实施方式
本发明提出了一种循环立体农业循环系统，如图1中的立体农业楼，该楼以
民用楼区或商用楼区为依托，立体农业楼的各个楼层，就像一个个温室(办公层
和科研层除外)，立体农业楼的框架为钢筋混凝土结构。如图1所示，所述立体
农业楼1设置于商用楼(或民用楼)2的旁边，两者之间设置有卫生间3区域，
在立体农业楼的顶层设置有若干水塔4，同时在侧边设置有电梯5。
立体农业楼具有若干层，每层楼均设置有作物区6，如图2所示，每层楼均
设置有污水输送管道7，污水输送管道7贯穿于整个立体农业楼、商用楼和/或
民用楼，用于输送来自商用楼和/或民用楼的生活用水或工业污水废水；每层楼
的内部设置有水槽8，来自污水输送管道7的水首先引入到水槽8中进行处理，
然后用于浇灌作物；每层楼的楼顶外侧设置有向下倾斜上页反光镜9，楼底外侧
设置有向上倾斜的下页反光镜10；每层楼均设置有温控系统，且立体农业楼的
楼层外安装全透明的玻璃；每层均设置有灯照系统(图未示)；立体农业楼的底
楼设置有粪便滞留池和沼气池，来自商用楼和/或民用楼的粪便通过粪便输送管
道11输送到粪便滞留池，然后进入沼气池发酵，得到沼气、沼渣和沼液，其中，
沼气通过沼气输送管道输送到商用楼和/或民用楼用于燃气或者发电，产生的二
氧化碳通过二氧化碳输送管道输送至作物区用于提供啊织物的光合作用，沼渣经
处理制作成堆肥后运至作物区使用，沼液可用于浇灌作物.
作物区的光源白天主要依仗太阳光，而晚上则主要靠灯光加以补光，水源则
主要以经处理过的附近污水为主，缺水时可使用民用或商用楼的水塔来补充，而
沼气池的沼渣可以制作堆肥，运送到植物种植区供其使用。同时沼气燃烧或发电
所产生的二氧化碳通过输气管道输送到农业作物楼层，可用来提高植物的光合作
用，从而增加生物量，沼气池的沼液可以用来浇灌植物。
按照最大化的接收阳光原则，设置上、下页反光镜并具有一定的弯曲弧度，
同时镜面要求能绕轴转动时刻跟踪光线，以达到最佳的反射效果；晚上镜面应紧
贴玻璃，保住室内的光线。墙面玻璃应该具有一定的择光性，让进入室内的光线
为植物所需的光谱范围。
进一步，在立体楼的室内的粪便输送管道、输水管道及输气管道，均为独立
管道。其中粪便输送管道主要布设在民商用楼的部分，通过管道将粪便直接送往
底楼的粪便滞留池，然后并入沼气池发酵；输水管道(即污水输送管道)贯穿于
民商用与农用部分，是先将水输送到水槽里，进行诸如调节pH值、消毒、添加
化肥等处理，然后即可用于浇灌植物；输气管道主要输送二氧化碳气体，主要来
自甲烷的氧化反应。
为保障种植区域的的产量，在室内设有温控子系统。在冬季可采取在室内燃
烧沼气或煤油的方式来提升温度。在炎热的夏季，除了空调外，可采用技术和设
备非常成熟的调温手段，那就是在中通的帘状结构里，水循环地往下流，在室内
的另一端用风扇往外抽空气，空气则从中空的帘状结构中通过，持续带走帘的温
度，从而实现降温效果。如沼气用来发电，在炎热的季节产生的沼气多，发电也
多，可以来维持空调或风扇的供电。
在布置农用部分时，还可以隔离一小部分作为畜禽养殖区域，产生的污水粪
便可以同样排入沼气池，实现多级利用，特别的在作物区可以建设观光通道及休
闲区域，供人们在闲暇之余体验自然生活，在自然生活中休息、畅聊。
本发明同时提出了一套生活污水和粪便的处理工艺，见图3。
民商用楼产生的污水其主要污染物质为洗衣粉、清洁剂、肥皂水、油等，只
需作简单的处理就可以农用，像调整pH值、去油等。农用楼产生的污水则还需
检测各种金属离子、有毒物质(如苯、甲基汞等)、放射性物质、病菌、电导率
等指标，并根据相关标准进行相应处理。
在处理粪便时，入池前应先进行栅栏过滤和缓冲静置。栅栏过滤的主要目的
是过滤一些纸质和塑料制品；缓冲静置的主要原因在于粪便冲刷时往往伴随大量
的水，既占用沼气池的体积，又影响发酵效果，所以将其进行大致静置分层，上
清液经适当处理可以用来种草(如牧草和用于农作物灌溉)等，而下部粘稠部分
的稠渣才入池发酵。其中，处理粪便静置所产生的上清液经适当处理后可以用来
浇灌牧草或者用于农作物灌溉，牧草或者农作物可以用来养殖畜禽，畜禽也产生
粪便，而部分牧草的根茎或农作物的根茎也容易腐烂(即易腐物)，这样畜禽产
生是粪便和腐烂的牧草及农作物可以一起继续进入沼气池进行发酵。
沼池发酵完毕后，其沼渣可以用来堆肥直接增加有土栽培的土壤肥力，沼气
可以将其能量转化成电能和热能形式，其产物二氧化碳则可用来提高植物的光合
作用，而沼液可以用来浇灌作物。
该系统以民用楼区或商用楼区为依托，楼区间有污水和粪便的独立管道输送
系统。白天主要依仗太阳提供光照，而晚上则主要依靠灯光加以补光；以经处理
的污水为主要水源，缺水时水塔补充；有土栽培植物以楼底沼气池的沼渣制作的
堆肥作为增加土壤肥力的主要途径，同时沼气的民用或发电所产生的二氧化碳通
过输气管道输送到种植农业作物的楼层，楼内还设有维持温度的子系统。该系统
不仅可以缓解日益严峻的农业种植耕地短缺问题，还可以使生活废污循环和资源
化利用。
综上所述，本发明的一种循环立体农业装备系统可实现光、能、水资源的多
级和立体利用及清洁生产，凡依据本发明的技术实质对以上实施例做任何简单修
改，等同变化与修饰，均落实在本发明要求的保护范围内。