全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置製造方法

2023-12-05 01:14:46 2

全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置製造方法
【專利摘要】全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置是一種理想生態養殖模式。將農作物秸稈水解發酵為小分子有機物；嗜鹽桿菌將小分子有機物合成為菌體；綠硫細菌紫硫細菌陽光細菌將二氧化碳硫化氫合成為菌體；紫色非硫細菌綠色絲狀細菌將小分子有機物和二氧化碳合成為菌體；藍藻綠藻硅藻等將二氧化碳和水合成為單細胞藻。各類菌體單胞藻加工成單細胞蛋白，飼餵滷蟲魚蟲，滷蟲魚蟲飼餵魚蝦蟹貝參魷，轉變為食物。實現有機物能量、太陽光能之間相互轉化，碳氫氧氮硫磷矽鈉鉀鈣鎂鐵鉬銅鋅鈷錳硒碘等生物營養元素得到循環利用，太陽光能各波段能量得到有效吸收固定轉化利用，轉化為生物質能，進而轉化為食品，最終將太陽光能轉化為物質財富。
【專利說明】全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置

【技術領域】
[0001]經過多年探索研究，我們發現綠色植物主要光合作用色素葉綠素僅僅利用了太陽光譜輻射能中不到40%的藍紫光和紅橙光能量，其餘60%以上的紫外光、黃綠光和紅外光均沒有被葉綠素有效利用，大多數被反射出去，或者轉變為熱量白白浪費；另外太陽光照強度達10萬勒克斯以上，而大多數植物最佳光合作用所需光照強度只有數千勒克斯，過多過強的光照強度並不能提高植物光合作用效率和速度，反而會抑制光合作用，植物有效吸收固定轉化利用太陽光能的能量效率只有不到1%，造成太陽光能的結構性浪費，使植物初級生產力水平不能得到進一步提高。
[0002]經過多年研究我們發現嗜鹽桿菌視紫紅質可以有效吸收固定轉化利用紫外光和黃綠光，光合細菌菌綠素可以有效吸收固定轉化利用藍紫光和紅外光，再加上單胞藻葉綠素可以有效吸收固定轉化利用藍紫光和紅橙光，這樣將視紫紅質、菌綠素、葉綠素這三類光合色素有機結合，合理搭配，全波段利用太陽光能。同時通過調控生物反應管的交織、堆疊、螺旋、分層，通過控制生物反應管中培養液水流循環速度來調控有效太陽光照強度。
[0003]經過採取上述綜合調控措施，太陽輻射中的主要光譜能量均可以得到全波段有效利用，將大多數太陽光能轉化為生物質能，並最終轉化為食物和能源商品。這樣單位面積綜合初級生產力水平將可以得到大大提高。

【背景技術】
[0004]一項理論發現創新，以及相應的技術發明專利，將徹底改變傳統的食物能源生產模式，引起人類利用太陽光能的規模、效率、成本以及生產能力的爆發式提高，引起人類食物能源領域生產能力的爆發式革命。在人類發展歷史上出現過幾次重大革命，如畜牧業革命將人類獲取食物能力由圍捕狩獵天然野生動物轉變為馴化養殖動物，農業革命將人類獲取食物能力由採集收穫天然野生植物種子塊莖轉變為播種繁殖種植糧食棉花等農作物，第一次工業革命將人類動力來源由水力畜力轉變為蒸汽動力，第二次工業革命將人類動力來源由蒸汽動力轉變為電磁力。
[0005]隨著技術革命的不斷普及深化，人類獲取食物和能源的能力也在不斷提高，但是受制於現有天然資源的有限性，隨著人口數量快速增加，人們生活水平不斷提高，原來看似取之不盡用之不竭的天然資源日漸顯示其稀缺性和不可再生性，糧食危機、能源危機、淡水危機、土地沙化危機、森林濫砍濫伐危機、水汙染危機、放射性核汙染危機、有毒有害化學汙染危機、生態危機、生物多樣性危機、物種大滅絕危機、氣候變暖危機、海平面上升危機等等，以上諸多以「危機」命名的新名詞不斷充斥於報紙、雜誌、網絡，影響人們對幸福富裕生活的追求。為了爭奪有限資源，為石油而戰，為土地而戰，為海洋而戰，為淡水而戰，為糧食而戰，為能源而戰，為生存而戰，為發展而戰，以上各種戰爭緣由不斷充斥於政治家們的桌面案頭。如果我們有充足的糧食和能源供應，我們是否可以減少一些不必要的戰爭呢？！
生物膜生產力理論，以及生態仿生學系列技術專利發明，將可以把現有的食物和能源生產能力提高十倍百倍千倍，而且全部是綠色生產力、可再生生產力、無汙染生產力、太陽光能生產力，從而徹底解決糧食危機、能源危機、淡水危機、生物多樣性危機、全球氣候變暖危機等人類面臨的所有重大危機。以海洋表層為舞臺，以二氧化碳和水為原料，以太陽光能為能源，以碳氫氧氮硫磷矽鈉鉀鈣鎂鐵錳銅鋅鑰碘硒等生物營養元素為骨架，以海洋生態系統為工廠，以解決人類食物能源供給短缺問題為動力，以人工誘導上升流為基本技術途徑，以生物膜生產力理論為指導，以生態仿生學系列技術發明專利為工具，將氣候變暖元兇二氧化碳化害為寶，經浮遊植物光合作用大規模生產浮遊生物，以魚蝦蟹貝參魷富集轉化浮遊生物，最終轉化為魚肉、魚粉、魚油、魚蝦蟹參貝魷等食物。魚油可轉化為生物柴油用於替代化石能源。
[0006]生命活動過程中的絕大多數生物化學反應都是在生物膜上進行的。從微觀上說絕大多數細胞器如葉綠體、線粒體、核糖體、核蛋白體、溶酶體、微粒體、高爾基複合體、細胞膜、質膜、內質網、囊狀體等都具有膜狀結構，在液相固相交界處，是各種生物化學反應最活躍的區域，通過提高生物膜面積比例，可以提高生物化學反應效率。從宏觀上看，海洋中陸地上也有同樣現象，在河口區、紅樹林區、珊瑚礁區都是初級生產力很高的區域，海洋表層、海洋底層、海陸空交界的潮間帶層都是生物活動很活躍的區域。而體積龐大的海洋中層生物量卻很少。在固相、液相、氣相三相交界的海岸潮間帶，生物種類繁多，初級生產力水平很高，而廣闊深厚的大氣層中間、水層中間、土壤層中間，生物種類相對卻很少，生物量也很低，初級生產力水平更低。經過大量研究，發現有這樣的規律，即在固液或氣液兩相交界的地方，生物化學反應頻率較高，初級生產力水平較高。如果人為增加固液氣液兩相交界的面積比例，是否可以提高初級生產力水平呢。經過大量實驗，證明增加膜面積，可以提高生物量水平。在大面積水體中，人為增加一些膜狀物，可以提高養殖生物產量。這就是生物膜生產力理論的基本原理。
[0007]一切生物生長繁殖都是以食物作為必要條件的。沒有充分食物供應，生物生長繁殖都不能有效進行。對於某一種動物來說，動物生長繁殖速度和它的適口食物密度存在對應關係，當食物密度達到最佳生長繁殖密度要求時，動物生長繁殖速度最快，種群質量倍增所耗時間最短，動物自然生長潛能得到最大發揮。當食物密度高於最佳生長繁殖要求密度時，動物生長速度不但不會增加，反而會隨著食物密度增加出現劇烈不穩定，甚至造成動物短時間內大量死亡，種群崩潰。在自然生態系統中，最佳食物密度是生長速度函數的一個重要指標。還有一個指標就是個體所佔有的環境空間指標，當某種動物個體所佔有的環境空間指標達到最佳狀態時，動物生長繁殖速度最快。過高或過低食物密度會降低動物種群生長速度，過密或過疏空間密度也會降低動物種群生長速度。當食物密度低於最佳密度時，隨著食物密度的降低，動物的生長繁殖速度都將相應降低，表現為生物種群數量增長速度降低，當食物密度低於最低密度閾值時，生長繁殖速度低於死亡速度，表現為生物種群增長速度為負，種群數量減少，當時間持續足夠長時，此種生物就會滅絕。
[0008]理想生態養殖模式。將農作物秸杆、枯枝爛葉等廢棄有機物、二氧化碳、水、營養鹽等物質經過化能有機營養型細菌如球菌、梭菌、桿菌、擬桿菌、產酸菌、甲烷菌等在可控條件下經過胞外酶水解、好氧發酵、厭氧發酵、甲烷發酵，將大分子複雜有機物酸化水解為小分子簡單有機物；光能有機營養型細菌如嗜鹽桿菌將小分子有機物重新光合磷酸化合成為菌體蛋白和類胡蘿蔔素；光能無機營養型細菌如綠硫細菌、紫硫細菌、陽光細菌將二氧化碳硫化氫通過光合磷酸化合成為菌體蛋白和類胡蘿蔔素；光能有機營養型細菌如紫色非硫細菌、綠色絲狀細菌將小分子有機物和二氧化碳重新光合磷酸化合成為菌體蛋白和類胡蘿蔔素；化能無機營養型細菌如氧化亞鐵硫桿菌、鐵細菌、硫細菌、硫酸鹽還原菌、硝酸鹽還原菌、硝化細菌等將硫酸鹽硝酸鹽還原為硫化氫和氨氣，為綠硫細菌和紫硫細菌提供營養；光能無機營養型藻類如藍藻、綠藻、硅藻、甲藻、裸藻、黃藻、紅藻等單細胞藻類將二氧化碳和水經光合作用重新合成為單細胞藻類和各種色素。各類菌體和單胞藻均可加工成單細胞蛋白，也可直接飼餵滷蟲魚蟲等浮遊動物，滷蟲魚蟲飼餵魚蝦蟹貝參魷，轉變為食物能源等商品。由此實現有機物和無機物之間的相互轉化，碳氫氧氮硫磷矽鈉鉀鈣鎂鐵鑰銅鋅鈷錳硒碘等生物營養元素得到循環利用，太陽光能各波段能量均得到有效吸收固定轉化利用，轉化為生物質能，進而轉化為海鮮、食品、飼料、肥料、能源，最終將無窮無盡的太陽光能轉化為物質財富。
[0009]光合細菌利用太陽光中各種不同波長的光能進行光合作用，固定光能，合成有機物。嗜鹽桿菌視紫紅質利用紫外光和黃綠光進行厭氧有機光合作用，綠硫細菌、紫硫細菌、陽光細菌、紫色非硫細菌、綠色絲狀細菌等光合細菌菌綠素利用紫外光和紅外光進行厭氧無機和有機不放氧光合作用，藍藻、綠藻、硅藻、甲藻、裸藻、黃藻、紅藻等單細胞藻類葉綠素利用藍紫光和紅橙光進行放氧光合作用。將嗜鹽桿菌、綠硫細菌、紫硫細菌、陽光細菌、紫色非硫細菌、綠色絲狀細菌、藍藻、綠藻、硅藻、甲藻、裸藻、黃藻、紅藻等單細胞藻類進行合理搭配，可以有效吸收轉化固定利用全波段太陽光能，大大提高太陽光能利用效率，生產菌體單細胞蛋白、類胡蘿蔔素、葉綠素、菌綠素、視紫紅質、B族維生素、輔酶Q、生物活性物質和各種有機中間產品，這些細菌菌體和單胞藻均是優質餌料，可以飼餵餌料生物輪蟲、滷蟲、魚蟲，也可以為魚蝦蟹貝參魷幼苗生長提供鮮活可口餌料、氧氣、能量和生態環境條件。
[0010]利用廢棄有機物和農作物秸杆等資源，採取高濃度有機物高溫低氧密閉發酵罐設施，營造厭氧發酵環境，腐熟酸化水解大分子有機物，生產菌體蛋白和各種小分子生物活性物質，如:葡萄糖、乳糖、半乳糖、麥芽糖、二糖、三糖、低聚糖、核糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、甘油、核苷、膽鹼、嘌呤、嘧啶、肌醇、胺基酸、多肽、脂肪酸、類脂、磷脂、糖脂、核苷酸、乳酸、琥珀酸、草酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、延胡索酸、腐殖酸、甲酸、甲醛、甲胺、甲乙酮、乙酸、乙醛、乙醇、羥基乙酸、乙酸乙脂、糠醛、丙酮酸、丙烯酸、丙酸、丙酮、異丙醇、丁酸、丁二酸、丁醇、丁二醇、戊酸、芳香族化合物、硫胺素、葉酸、生物素、葉綠素、菌綠素、類胡蘿蔔素、H3P04、C02、CH4、H2S、NH3、PH3、H2、N20、VB1、VB2、VB6、VB11、VB12、ADP、ATP、NAD、NADH2、NADP, NADPH2、乙醯輔酶A等，為嗜鹽桿菌、光合細菌、單細胞藻類等光合作用生物提供各種小分子物質原料和適宜生態條件。
[0011]有機物腐熟水解:將農作物秸杆、枯枝爛葉、水草海藻等複雜高分子有機物原料加水充分浸泡、吸水，為細菌腐解發酵水解作準備。經過梭菌、桿菌、擬桿菌、真菌、放線菌等固體發酵，將複雜有機物利用胞外酶水解腐熟變成各自單體，將不溶性高分子有機物水解轉化為可溶性小分子有機物。將蛋白質水解為多肽、胺基酸；將澱粉、纖維素、半纖維素、果膠質、木質素、甲殼素水解為單糖、二糖、三糖、有機酸、含氮化合物；將脂肪水解為甘油、脂肪酸；將核酸水解為核苷酸、磷酸、嘌呤、嘧啶，作為下一步微生物酸化發酵的底物。同時消耗水中溶氧，形成厭氧環境，並釋放能量，提高溫度。
[0012]有機物酸性發酵:在產酸細菌作用下高溫快速發酵分解有機物，將經過胞外酶水解後的可溶性有機物和單體進一步酸化發酵分解為小分子有機酸，產生大量C02、N2、HC03-、H2S等，PH可降至5.1，作為下一步甲烷發酵的底物。同時消耗水中溶氧，創造厭氧環境，殺死動物和蟲卵。產酸菌在條件適宜時每20分鐘繁殖一代。由梭菌、桿菌、擬桿菌及其它細菌如乳酸桿菌、丙酸桿菌為代表進一步將水解產物降解為小分子醇類、有機酸類、二氧化碳、氫氣、氨氣、硫化氫等。調控最佳發酵條件，控制好發酵溫度、鹽度、溶氧、PH值、硬度、鹼度、氧化還原電位、發酵時間。通過熱交換裝置控制溫度，將多餘的熱量交換出來用於加熱溫度較低的培養液。
[0013]有機物酸性減退:有機酸和含氮物質進一步分解，胺基酸脫氨、脫羧、脫巰、水解，酸度下降，厭氧發酵產生醇類、有機酸等中間產物，NH3、H2S、H2、CH4、C02增多，PH可升至
6.6-6.8。把發酵作用產生的小分子醇類和一些脂肪酸降解為乙酸、甲酸、甲醇、甲胺、二氧化碳和氫。這類細菌所產生的氫對其自身進一步生長繁殖有抑制作用。因此，產乙酸和氫的細菌，必須與能利用氫的細菌，如產甲烷細菌和伍氏乙酸桿菌等共同生存。通過厭氧細菌繼續分解有機物，殺滅動物和蟲卵，營造嚴格厭氧環境。
[0014]有機物鹼性發酵，也稱甲烷發酵:蛋白質、胺基酸、油脂分解，PH上升至7.0-7.4，在甲烷菌作用下，有機酸及醇類進一步迅速分解，生成大量甲烷。甲烷菌在條件適宜時每300分鐘繁殖一代。甲烷菌的能源和碳源物質主要有H2/C02、甲酸、甲醇、甲胺、乙酸、乙醇、乙胺。由產甲烷菌將前階段所產生的氫氣、二氧化碳、甲酸、乙酸、甲醇、甲胺等轉化為甲烷。在嚴格缺氧條件下，均以甲烷為主要代謝產物。生態條件要求高溫、黑暗、厭氧、低鹽、極低氧化還原電位。
[0015]甲烷氣體提純分離:將經過胞外酶水解、酸性發酵、鹼性發酵、甲烷發酵後的發酵液分離，固形物留在發酵罐中繼續發酵，沼氣(以CH4、H2、C02、H2S、NH3、PH3為主的混合氣體)通過氨水等鹼性溶液洗氣吸收分離H2S、C02和PH3，然後再通過稀硫酸水洗吸收分離NH3，最後以CH4和H2為主的甲烷氣體導出系統用作能源。洗氣分離出的H2S、C02、NH3等按一定比例混合中和後用於作為光合細菌肥料。
[0016]甲烷發酵液分離單細胞菌體蛋白:甲烷發酵液中含有大量厭氧發酵細菌和甲烷菌等單細胞生物體，以及大量溶菌產物，含有大量菌體細胞的發酵液經高速離心分離出甲烷菌菌體後用於生產單細胞蛋白，離心濃液中含有少量甲烷菌用於飼餵滷蟲、魚蟲，離心清液含有大量可溶性胺基酸和小分子有機物，經加鹽提高鹽度後用於培養嗜鹽桿菌，在內陸地區甲烷發酵離心清液可直接用於培養光合細菌。沼渣分離乾燥後用作肥料。發酵罐繼續維持高溫厭氧環境。
[0017]光合細菌主要包括嗜鹽桿菌、綠硫細菌、紫硫細菌、陽光細菌、紫色非硫細菌、綠色絲狀細菌等利用太陽光能進行不放氧光合作用製造有機物的一類微生物。光合細菌不僅能在厭氧光照條件下利用光能同化C02，而且還能在某些條件下進行固氮作用和在固氮酶作用下產氫。另外，有些菌種在黑暗厭氧條件下經丙酮酸代謝系統作用也可產氫。光合細菌能利用許多有機物如有機酸、醇、糖類轉化某些有毒物質如H2S和某些芳香族化合物等。光合細菌通過生物轉化，合成無毒、無副作用且富含各類營養物質的菌體蛋白，不僅改善生態環境，還為養殖業提供高質量飼料原料。光合細菌菌體中對動物生長有促進作用的維生素B12、生物素、泛酸、類胡蘿蔔素、菌綠素、葉綠素以及與造血、血紅蛋白形成有關的葉酸的含量遠高於一般微生物，尤其含有人工不能合成的生物素D-異構體。這些物質在動物機體內都具有顯著生理活性。
[0018]光合細菌和單胞藻乾物質中蛋白質含量高達55%以上，其胺基酸組成比較齊全，細胞中還含有多種維生素，尤其是B族維生素極為豐富，同時含有大量類胡蘿蔔素、輔酶Q等生理活性物質。光合細菌在厭氧光照條件下以有機酸、胺基酸、氨和醣類等有機物和硫化氫作為供氧體，通過光合磷酸化獲得能量，在水中光照條件下直接利用降解有機物和硫化氫使自身得以增殖，同時淨化水體。在黑暗條件下能利用有機物作為呼吸基質進行好氧或異養生長。
[0019]嗜鹽桿菌光合作用生產類胡蘿蔔素和單細胞菌體蛋白。嗜鹽桿菌光合色素為細菌視紫紅質，細菌視紫紅質利用葉綠素和菌綠素所不能充分吸收利用的紫外光和黃綠光波段資源，利用沼液中小分子有機物，在高溫高鹽厭氧光照中性富有機物條件下營光能自養生活，通過光合磷酸化獲得能量，進行不放氧光合作用。以有機物為供氫體和受氫體，以胺基酸為主要碳素氮素來源，合成類胡蘿蔔素和菌體蛋白。光合作用產物類胡蘿蔔素經提純分離洗滌後作為食用色素商品銷售，含有大量胺基酸和菌體細胞的培養液經高速離心分離出嗜鹽桿菌菌體用於生產單細胞蛋白，離心濃液中含有少量嗜鹽桿菌用於飼餵滷蟲，離心清液含有大量可溶性胺基酸和小分子有機物經稀釋降低鹽度後用於培養綠硫細菌。
[0020]綠硫細菌光合作用固氮放氫生產類胡蘿蔔素、氫氣和單細胞菌體蛋白。綠硫細菌光合色素為菌綠素C、菌綠素d、菌綠素e，主要吸收固定轉化利用近紫外光和近紅外光光能，進行常溫不放氧光合作用。綠硫細菌對氧氣很敏感，對硫化氫不敏感，需要硫化氫作為供氫體，在缺少氮素時可固氮放氫。將甲烷發酵液滅菌後加入1125、0)2、吧、￥812、乙酸，調配好合適濃度，接種綠硫細菌菌種，調整好光照強度、光質波長、溫度、鹽度、PH值、營養鹽、氧化還原電位後，在嚴格厭氧光照條件下培養綠硫細菌，通過光合作用以固氮放氫，生產胺基酸、單細胞菌體蛋白、類胡蘿蔔素綠菌烯和氫氣。氫氣經分離提純洗滌後作為商品銷售，類胡蘿蔔素綠菌烯經提純分離洗滌後作為食用色素商品銷售，含有大量胺基酸、聚磷酸鹽和菌體細胞的培養液經高速離心分離出綠硫細菌菌體用於生產單細胞蛋白，離心濃液中含有少量綠硫細菌用於飼餵滷蟲、魚蟲，離心清液含有大量可溶性胺基酸、聚磷酸鹽和小分子有機物用於培養紫硫細菌。
[0021]紫硫細菌光合作用生產類胡蘿蔔素和單細胞菌體蛋白。紫硫細菌光合色素為菌綠素a、菌綠素b，主要吸收固定轉化利用藍紫光和近中遠紅外光光能，進行常溫厭氧光合作用。紫硫細菌對氧氣很敏感，對硫化氫不敏感，需要硫化氫、無機硫化物、硫、硫代硫酸鹽作為供氫體。硫化氫抑制其它生物生長繁殖，使紫硫細菌成為優勢種群。將分離出綠硫細菌後的培養液，加入H2S、NH3、C02、VB12、乙酸、丙酮酸，調配好合適濃度，接種紫硫細菌菌種，調整好光照強度、光質波長、溫度、鹽度、PH值、營養鹽、氧化還原電位後，在嚴格厭氧光照條件下培養紫硫細菌，通過不放氧光合作用生產單細胞菌體蛋白、類胡蘿蔔素、多糖類、聚-B-羥基丁酸、聚磷酸鹽。類胡蘿蔔素螺菌黃素、紫菌紅素、番茄紅素、番茄紅醇、奧氏酮等色素經分離提純洗滌後作為食用色素商品銷售。含有大量菌體細胞的培養液經高速離心分離出紫硫細菌菌體用於生產單細胞蛋白，離心濃液中含有少量紫硫細菌用於飼餵滷蟲、魚蟲，離心清液含有一些可溶性胺基酸、多糖類、聚-B-羥基丁酸、聚磷酸鹽和小分子有機物用於培養陽光細菌。
[0022]陽光細菌光合作用生產類胡蘿蔔素和單細胞菌體蛋白。陽光細菌光合色素為菌綠素g，主要吸收固定轉化利用近紅外光光能，進行常溫厭氧光合作用。陽光細菌對氧氣很敏感，將分離出紫硫細菌後的培養液，加入NH3、丙酮酸、乳酸、乙酸、丁酸，調配好合適濃度，接種陽光細菌菌種，調整好光照強度、光質波長、溫度、鹽度、PH值、營養鹽、氧化還原電位後，在嚴格厭氧光照條件下培養陽光細菌，通過不放氧光合作用生產單細胞菌體蛋白和類胡蘿蔔素。類胡蘿蔔素經分離提純洗滌後作為食用色素商品銷售，含有大量菌體細胞的培養液經高速離心分離出陽光細菌菌體用於生產單細胞蛋白，離心濃液中含有少量陽光細菌用於飼餵滷蟲、魚蟲，離心清液含有一些可溶性胺基酸和小分子有機物用於培養紫色非硫細菌。
[0023]紫色非硫細菌光合作用生產類胡蘿蔔素和單細胞菌體蛋白。紫色非硫細菌光合色素為菌綠素a、菌綠素b，主要吸收固定轉化利用藍紫光和近中遠紅外光光能，進行常溫光能異養光合作用。紫色非硫細菌對硫化氫很敏感，對氧氣不敏感，將分離出陽光細菌後的培養液，加入NH3、C02、低級脂肪酸、乙醇類、糖類、芳香族化合物、胺基酸類、有機小分子化合物、生物素、B族維生素，調配好合適濃度，接種紫色非硫細菌菌種，調整好光照強度、光質波長、溫度、鹽度、PH值、營養鹽、氧化還原電位後，在微耗氧光照條件下利用其它發酵細菌產生的低分子有機物培養紫色非硫細菌，通過不放氧光合作用生產單細胞菌體蛋白和類胡蘿蔔素。類胡蘿蔔素經分離提純洗滌後作為食用色素商品銷售，含有大量菌體細胞的培養液經高速離心分離出紫色非硫細菌菌體用於生產單細胞蛋白，離心濃液中含有少量紫色非硫細菌用於飼餵滷蟲、魚蟲，離心清液含有一些可溶性胺基酸、多糖類、聚-B-羥基丁酸、聚磷酸鹽和小分子有機物用於培養綠色絲狀細菌。
[0024]綠色絲狀細菌光合作用生產類胡蘿蔔素和單細胞菌體蛋白。綠色絲狀細菌光合色素為菌綠素a、菌綠素C、菌綠素d，主要吸收固定轉化利用紫外光和近中遠紅外光光能，進行高溫微耗氧光合作用。綠色絲狀細菌對硫化氫和氧氣都不敏感，既能利用各種有機物作為碳源和供氫體，也能利用二氧化碳作為碳源，利用硫化氫作為供氫體，利用光合磷酸化提供能源大量合成類胡蘿蔔素和菌體蛋白。將分離出紫色非硫細菌後的培養液，加入NH3、C02、酵母膏、酪蛋白水解物、甘油、乙酸鹽、低級脂肪酸、乙醇類、糖類、芳香族化合物、胺基酸，調配好合適濃度，接種綠色絲狀細菌菌種，調整好光照強度、光質波長、溫度、鹽度、PH值、營養鹽、氧化還原電位後，在微耗氧光照條件下培養綠色絲狀細菌，通過不放氧光合作用利用有機物生產單細胞菌體蛋白和類胡蘿蔔素。類胡蘿蔔素經分離提純洗滌後作為食用色素商品銷售，含有大量菌體細胞的培養液經板框過濾分離出綠色絲狀細菌菌體用於生產單細胞蛋白，離心濃液中含有少量細菌用於飼餵滷蟲、魚蟲，離心清液中含有一些可溶性小分子有機物用於培養單細胞藻類。綠色絲狀細菌可與藍細菌共生。
[0025]藍細菌光合作用生產藻藍素、別藻藍素和藍藻單細胞蛋白。藍細菌光合色素為葉綠素a、葉綠素b，主要吸收固定轉化利用藍紫光和紅橙光光能，進行較高溫放氧光合作用。利用水分子作為供氫體，利用二氧化碳作為碳源，利用太陽光能分解水釋放氧氣，生產合成ATP和NADPH還原力，將二氧化碳還原固定為葡萄糖。將分離出綠色絲狀細菌後的培養液，加入NH3、C02，調配好合適濃度，接種藍細菌菌種，調整光照強度、光質波長、溫度、鹽度、鹼度、硬度、PH值、營養鹽、氧化還原電位後，在太陽光照下通過放氧光合作用利用二氧化碳和水生產菌體蛋白和類胡蘿蔔素、藍藻素、別藻藍素。類胡蘿蔔素、藍藻素、別藻藍素經分離提純洗滌後作為食用色素商品銷售，含有大量菌體細胞的培養液經板框過濾分離出藍細菌菌體用於生產單細胞蛋白，離心濃液中含有少量藍細菌用於飼餵滷蟲、魚蟲，離心清液中含有一些可溶性小分子有機物用於培養綠藻、硅藻、甲藻、裸藻、黃藻、紅藻等其它單細胞藻類。
[0026]綠藻、硅藻、甲藻、裸藻、黃藻、紅藻等藻類光合作用生產單細胞蛋白。綠藻、硅藻、甲藻、裸藻、黃藻、紅藻等藻類光合色素為葉綠素a、葉綠素b、葉綠素C，主要吸收固定轉化利用藍紫光和紅橙光光能，進行常溫放氧光合作用。利用水分子作為供氫體，利用二氧化碳作為碳源，利用太陽光能分解水釋放氧氣，生產合成ATP和NADPH還原力，將二氧化碳還原固定為葡萄糖。將分離出藍細菌後的培養液，加入NH3、C02，調配好合適濃度，接種綠藻、硅藻、甲藻、裸藻、黃藻、紅藻等單細胞藻類藻種，調整光照強度、光質波長、溫度、鹽度、鹼度、硬度、PH值、營養鹽、氧化還原電位後，在太陽光照下通過放氧光合作用利用二氧化碳和水生產單胞藻蛋白。含有大量單胞藻的培養液經板框過濾分離出藻體用於生產單細胞蛋白，離心濃液中含有少量單胞藻用於飼餵滷蟲、魚蟲，離心清液中含有大量溶解氧氣用於養殖魚、蝦、蟹、貝、參、魷。
[0027]細菌單胞藻飼餵養殖滷蟲魚蟲。有機物發酵液、甲烷發酵液、光合細菌培養液、單胞藻培養液、魚蝦蟹貝參魷養殖廢水中均含有大量微生物，經過檢測調配後用於養殖以滷蟲、魚蟲為代表的浮遊動物，以充分利用各種養殖廢液中的餌料生物、細菌、藻類、原生動物、有機碎屑、溶解有機物等資源生產浮遊動物、魚蟲、滷蟲、滷蟲卵等高價值餌料產品。魚蟲滷蟲成蟲用於飼養魚蝦蟹貝參魷等水產動物。
[0028]經過單胞藻淨化後的富氧水用於養殖魚、蝦、蟹、貝、參、魷等高價值海鮮產品。經過上述好氧細菌、厭氧細菌、甲烷發酵、光合細菌、單細胞藻類、滷蟲、魚蟲等培養工藝流程後，原海水中的各種有毒有害病毒、細菌、藻類、動物均被殺滅，留存在培養液中的生物均是經過精心挑選的對養殖魚、蝦、蟹、貝、參、魷有益的生物，有的提供餌料、有的提供氧氣、有的清除魚、蝦、蟹、貝、參、魷代謝廢物，保持水體生態環境條件基本穩定，在這樣的水質條件下養殖魚、蝦、蟹、貝、參、魷，基本上可以避免野生病毒、毒蟲、毒藻、毒菌、敵害生物等病蟲害的感染，全程實時有效監控養殖水體環境條件，大幅度降低養殖風險，提高養殖成功率，提高魚、蝦、蟹、貝、參、魷的生長速度，提高養殖產品產量和品質，充分利用陽光、溫度、水分、二氧化碳、營養鹽、溶解氧、浮遊植物、浮遊動物、餌料生物、生態等環境生物資源條件，全封閉循環養殖，大幅度降低養殖成本，大幅度提高養殖密度和產量，大幅度增加養殖利潤水平。
[0029]細菌、光合細菌、單胞藻等微生物呈指數生長，通過流水連續培養，一邊連續注入培養液，一邊流水收穫培養好的菌藻液，使微生物一直處在對數期生長階段。菌液和藻液直接投餵原生動物、滷蟲和魚蟲。營養環境條件適宜時，生物量倍增所需時間:藍藻2小時，甲藻6小時，硅藻綠藻10小時，原生動物12小時。性成熟所需時間:輪蟲2天，水蚤4天，滷蟲11天，對蝦60天。如此高的生長繁殖速度，如果人工提供最佳營養環境條件，單胞藻當天就可以繁殖幾代，水蚤不到一周就有幼蟲產出，滷蟲不到半月就有幼蟲和滷蟲卵產出，商品對蝦二個月上市。通過流水連續培養方式，全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置將上述養殖培養過程技術集成於一體。
[0030]浮遊植物雖然繁殖能力很強，幾個小時就可以繁殖一代，但是由於光能和營養供應不足，只有合適水層的浮遊植物才能生長繁殖旺盛，其它水層不是光線太強，就是光線太弱，或是營養不足，或是溫度不合適，浮遊植物光合作用生產潛力不能得到充分發揮。光熱水肥四要素必須同時同地滿足浮遊植物的最佳生態條件，植物生長繁殖速度才能達到最高狀態，太高太低均嚴重影響植物光合作用效率。
[0031]藻類完全靠周圍水體環境提供光熱水肥等要素，藻細胞吸收完細胞周圍的營養元素後，如果水體不攪動，細胞遠處的營養元素只有靠分子擴散機制逐漸移動擴散到藻細胞周圍才能供藻細胞吸收利用，所以說在靜止水體，雖然水體中營養元素較多，但是在光合作用旺盛的晴天，多數藻細胞還是處於階段性間歇性缺少營養狀態，太陽光能不能得到最大限度利用。
[0032]隨著藻類生長繁殖，真光層藻細胞數量越來越多，如果浮遊動物不能及時攝食轉移藻類，藻細胞之間的遮光作用將越來越強烈，最後造成的情形是:表層處於光抑制狀態，光照太強反而抑制藻細胞光合作用效率和強度，只有次表層某一薄薄水層的光照強度正好處於藻細胞光合作用的最佳光照強度，此水層藻細胞光合作用效率達到最高狀態，其它水層光照不是太強，就是太弱，都會降低細胞的光合作用效率和強度。
[0033]光能是天然水體中藻類植物光合作用合成有機物的唯一能源。藻類光合作用速率在很大程度上取決於光強和光質。藻類的空間分布、生長率與光強、光質的空間分布密切相關。太陽光波長範圍150?4000nm，其中可見光波長380?760nm，波長小於380nm的為紫外光，大於760nm的為紅外光。紅外光可產生大量熱。紫外光對生物有殺傷作用。只有可見光才能在光合作用中被細胞利用，並轉化為化學能。葉綠素是綠色的，主要吸收紅橙光和藍紫光，反射黃綠光。藻類除含有各種葉綠素外，還有許多輔助色素，在吸收各種波長光能起著重要作用。
[0034]藻類生產力與光強有密切關係，生產力隨光強變化分為三個階段；第一階段為上升階段，即藻類光合作用隨光強增加而增加，最終達到最大值，對應的光強稱為最適光強。第二階段為穩定階段，在光強超過最適光強後的一定範圍內，藻類光合作用隨光強變化很小，處於穩定的高光合作用狀態，在這一範圍內的光強稱為飽和光強。第三階段為下降階段，光強超過飽和光強後，藻類生產力隨光強增強而減弱，這種現象稱光抑制。
[0035]最大光強必然出現在水面而表現為光抑制作用。晴天時表層藻類生長受到抑制，使生產力最大值不出現在水面，而是出現在水下某一深度，一般出現在1/2透明度處，這一水層稱為最大光合層或最適光合層。最大光合層以下各層的生產力隨光強減弱而下降。但在陰天，表層光強通常為7000?15000勒克斯，整個水層光強均在最適光強以下，不出現光抑制，故表層生產力最高。隨著水深加大，光照降低，光合作用逐步減弱。當總生產量與呼吸量持平時，淨生產量為零。淨生產量為零時的光照強度稱補償點。補償點所在的深度稱為補償深度，補償深度與水體透明度有關，一般為2?3倍透明度，故藻類的生長主要發生在3倍透明度以上。
[0036]溫度對細胞光合作用影響較為複雜。由於光合作用包括光反應和暗反應兩個部分，光反應主要涉及光物理和光化學反應過程，尤其是與光有直接關係的步驟，不包括酶促反應，因此光反應部分受溫度影響小，甚至不受溫度影響；而暗反應是一系列酶促反應，明顯受溫度變化影響和制約。在一定溫度範圍內，例如從光合作用的冷限溫度到最適溫度之間，光合作用速率隨溫度上升而提高，一般每上升10°c，光合速率可提高一倍左右。而在冷限溫度以下和熱限溫度以上，對光合作用都會產生種種不利影響。因此，溫度對光合作用的不利影響包括低溫和高溫，低溫又可分為冷害和凍害兩種。
[0037]冷害通常是指在1°C 一 12°C以下細胞所遭受的危害。在冷害溫度下，細胞光合速率明顯下降。冷害溫度之所以使細胞光合速率大幅度下降，直接影響到葉綠體結構，使葉綠體內較小基粒垛數目增加，類囊體膜的生物組裝受到抑制，膜結構受損，使葉綠體活性降低，表現出光系統I1、光系統I和全鏈電子傳遞速率下降，葉綠體中負責把激發能從捕光色素蛋白複合體向反應中心傳遞的葉綠素活性受鈍化，能量傳遞受阻，反應中心得不到充足的能量供應，這些都對細胞正常光合作用造成不良影響。
[0038]光合作用暗反應的各個步驟均是在有關酶的參與下完成的，而低溫能降低酶的活性和限制酶促反應。有些酶在低溫下不穩定，它們活化所需能量分別在低於10.81和11.71的溫度下明顯增加，其結果均不利於對二氧化碳的固定和還原。在冷害溫度下，細胞對光合作用形成的碳水化合物的運輸速度也會降低。光合產物不能及時外運，在葉綠體中積累，會反過來抑制光合作用。在低溫下，細胞需要更多能量以抵禦寒冷，而這些能量來自呼吸作用，因此低溫會加劇呼吸作用，增加乾物質消耗。
[0039]當溫度高於光合作用最適溫度時，光合速率明顯表現出隨溫度上升而下降，這是由於高溫引起催化暗反應的有關酶鈍化、變性甚至遭到破壞，同時高溫還會導致葉綠體結構發生變化和受損；高溫加劇細胞呼吸作用，而且使二氧化碳溶解度下降超過氧溶解度下降，結果利於光呼吸而不利於光合作用。當溫度上升到熱限溫度，淨光合速率便降為零，如果溫度繼續上升，細胞會死亡。


【發明內容】

[0040]鑑於以上各種好氧細菌、厭氧細菌、光合細菌、單細胞藻類、滷蟲、魚蟲、水產生物苗種、商品魚蝦蟹貝參魷等生物均需要不同養殖環境、不同營養要求，利用不同水層、不同溫度鹽度溶氧、不同四值鹼度硬度、不同有機物濃度、不同光質光照強度、不同氧化還原電位、不同營養鹽濃度、不同菌相藻相浮遊動物相，分別為各種不同好氧細菌、不同厭氧細菌、不同光合細菌、不同單胞藻、不同浮遊動物、不同養殖生物分別提供各自最適波長光質、最適光照強度、最適溫度鹽度、最適溶氧？0值、最適硬度鹼度、最適氧化還原電位、最適營養鹽條件、最適餌料條件、最適生態條件。利用不同水層和培養液水流循環速度來調控光照強度，利用不同品種生物光合色素吸收光譜高峰不同來調控光譜波長，利用光合生物反應管的交織、盤旋、疊加來最大限度充分利用各種波長的太陽光能，利用全封閉水流循環生物反應管的不同圈層、走向、粗細、流速來調控目標生物的最佳生長繁殖生態環境條件，及時補充肥料、餌料、氧氣、二氧化碳等易耗易損原料，及時轉移輸出細菌、單胞藻、類胡蘿蔔素、滷蟲、輪蟲、魚蟲等產成品，及時轉移輸出殘餌、糞便及其它代謝產物，維持最佳濃度、密度、比例關係，維持整個系統高效均衡和諧有效運轉。
[0041]海水、營養鹽和農作物秸杆等有機物按比例投放進入甲烷發酵罐，密閉高溫厭氧發酵。甲烷發酵完成後，發酵液從發酵罐底部管口流出進入生物反應管，生物反應管為透光材料製成的長長管道，各種目標養殖生物均在生物反應管中完成全部生長繁殖活動，嗜鹽桿菌、綠硫細菌、紫硫細菌、陽光細菌、紫色非硫細菌、綠色絲狀細菌、藍細菌、綠藻、硅藻、甲藻、裸藻、黃藻、紅藻、原生動物、輪蟲、滷蟲、魚蟲、水產生物苗種、魚、蝦、蟹、貝、參、魷等養殖目標生物均在不同部位的生物反應管中生長繁殖。
[0042]生物反應管可粗可細、可大可小、可長可短、可明可暗、可串聯並聯、可交織摺疊、可水平垂直盤旋、可在表層中層底層各層間穿行，依據目標生物的最佳養殖生態條件隨時隨地設定生物反應管的位置圈層走向，養殖溶液在管道中不停流淌，流速可控。在生物反應管道的一定位置裝有注入埠和流出埠，通過注入埠可隨時補充菌種、苗種、餌料、水分、營養液、鹽分、二氧化碳、氧氣、氨氣、硫化氫、微量元素、維生素、生物活性物質等必需成分；通過流出埠可隨時監測生物反應管中液體氣體成分、氧化還原電位、溶氧、？11值、氨氮、硫化氫、亞硝酸鹽、01隊01？、0131、⑶0、800、鹼度、硬度、有機物濃度、營養條件、反應速度、反應條件、反應過程、反應產品、餌料生物品種規格密度、敵害生物品種規格密度、目標生物品種規格密度、目標生物產品、目標中間產品等，隨時不斷分離取出目標產品，加工成商品銷售。養殖溶液分離出相關產成品後，經過處理泵入發酵罐中再次循環使用。
[0043]將發酵罐置於全場最高處，往發酵罐中添加有機物和海水時需要消耗能量，當發酵液注入各生物反應管道時，依靠水的重力作用就可以完成，不再需要消耗額外動力，平常只需調節閥門大小即可，操作控制十分便捷容易，日常管理工作只需做好各項技術指標動態在線監測即可，對於異常指標隨時採取相關措施處理。通過在線自動監測儀器儀表裝置，隨時隨地全程實時掌握監控整個系統運行，完全避免傳統養殖不可預見不可控制的各種風險。
[0044]通過全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置，可以同時同地分別滿足嗜鹽桿菌高溫高鹽高光照高有機物嚴格厭氧要求，滿足綠硫細菌和紫硫細菌中溫高硫化氫高二氧化碳低光照嚴格厭氧要求，滿足陽光細菌中溫高有機物中光照厭氧要求，滿足紫色非硫細菌中溫低硫化氫高有機物微好氧中光照要求，滿足綠色絲狀細菌的高溫高有機物中硫化氫微好氧中光照要求，滿足藍細菌、綠藻、硅藻、甲藻、裸藻、黃藻、紅藻等單胞藻的中溫中光照低氧高二氧化碳低硫化氫高氨氮高營養鹽要求。滿足滷蟲魚蟲中低氧高細菌高單胞藻高有機物低敵害生物要求，滿足魚蝦蟹貝參魷高溶氧中餌料低細菌中單胞藻低有機物低敵害生物要求。
[0045]通過溫室原理和熱交換裝置控制溫度。用塑料溫室大棚加溫生產熱水、有機物發酵放熱和深井水熱交換裝置共同提高冬季水溫至20度以上。
[0046]通過生物反應管裝置控制光照強度。晴天太陽法線照度高達126800勒克斯，到達海平面的太陽光照強度也高達107780勒克斯，而單胞藻光合作用最適光照只需2000-5000勒克斯，光合細菌光合作用最適光照只需100-2000勒克斯，而光線既不能儲存，又不易分散攤薄，既然太陽光線不易變動，但是利用太陽光線進行光合作用的光合細菌和藻細胞水體卻可以隨時任意流動，運用光線與細胞相對運動原理，通過生物反應管道的交織堆疊螺旋分層，通過調控管道內液體流動速度，可以同時同地滿足20層管道平均每層2000-5000勒克斯的光照強度要求。相當於將單位面積的太陽光能利用效率提高20倍。光照強烈時藻液加速流動，光照減弱時藻液減緩流動，這樣就很好解決了光線過量供給與細胞飽和需求有限這一矛盾。
[0047]通過不同光合作用色素按比例搭配調控光波質量。太陽光譜輻射包括紫外光、藍紫光、黃綠光、紅橙光、紅外光，平均每個波段約佔總能量的20%，通過嗜鹽桿菌、綠硫細菌、紫硫細菌、陽光細菌、紫色非硫細菌、綠色絲狀細菌、藍細菌、綠藻、硅藻、甲藻、裸藻、黃藻、紅藻等光合作用生物的按比例有機和諧搭配，幾乎可以吸收固定轉化利用太陽光譜輻射中的所有波段能量用於合成有機物，比僅僅依靠綠色植物葉綠素光合作用光能利用效率提高150%以上。
[0048]通過全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置，使充入的二氧化碳、氧氣、氨氣、硫化氫不會逃逸散失，向培養液中添加的各種營養鹽不會流失，沒有廢水廢渣廢氣向外排出，不會造成任何環境汙染。藻類光合作用產生的氧氣不會逃逸散失，通過專門管道將氧氣通向魚蝦蟹貝參魷養殖車間，減少充氧費用。外界被有毒有害藻類病原菌汙染的海水不會進入到魚蝦蟹貝參魷養殖系統中去，大幅度減少各種殺菌消毒滅藻藥物用量，大幅度降低魚蝦蟹貝參魷染病生病的可能性，降低養殖風險，這是純綠色環保健康生態有機養殖，大幅度提聞養殖廣品質量規格，大幅度增加養殖廣品利潤率水平。
[0049]通過全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置，隨時隨地調整最佳生態條件，如溫度、鹽度、透明度、光照、光質、營養鹽、酸度、鹼度、硬度、濁度、800、000、溶氧、二氧化碳、生物密度、共生生物、競爭生物、捕食生物、敵害生物。隨時隨地補充營養鹽、維生素、促生長因子、小分子有機物，防止營養鹽限制和過量對光合作用速率的不利影響。隨時隨地補充二氧化碳，轉移消耗氧氣，降低氧氣/ 二氧化碳比例，降低光呼吸作用損耗。隨時隨地轉移光合作用產物、光合細菌和藻類。根據有機生物化學反應方程和反應原理，化學反應產物的淤積會反作用於反應速度，降低反應速度。為了獲得最大的光合作用合成速度，一是為光合作用反應提供充足的原料，另外就是及時將光合作用產物及時轉移攝食裝配使用。及時轉移攝食光合細菌、藻類，防止光合細菌藻類光合代謝產物對光合作用速率的不利影響，防止光合細菌藻類淤積對光合作用速率的不利影響。
[0050]通過有機物濃度調控溶解氧濃度，通過溶解氧濃度調控氧化還原電位，通過氧化還原電位調控微生物菌相、浮遊植物相、浮遊動物相、養殖動物相、養殖增殖生物種類、化學反應方向、化學反應速度、化學反應產物、化學反應時間、生物化學反應成品、商品產出速率和上市時間等控制指標。
[0051]利用逆流混合原理實現固體有機物和液體發酵液的充分攪拌混合，利用逆流混合原理實現沼氣混合物和氨水的充分混合以吸收分離取3、⑶2、？！！3等酸性氣體，利用逆流混合原理實現沼氣混合物和稀硫酸的充分混合以吸收分離順3等鹼性氣體。固液垂直混合管，固體從上管口進入，下管口流出，液體從下管口進入，上管口流出。氣液垂直分離管，混合氣體從下管口進入，上管口流出，洗氣液體從上管口噴入，下管口流出。利用重力和浮力相互作用原理，實現固液、氣液的充分攪拌混合，節省動力，節省勞力，方便快捷，可以實現連續流水作業，系統浪費小。
[0052]通過全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置，使太陽光能得到最大限度吸收固定轉化利用，只有陰雨天光照嚴重不足時，才需要用人工光源[￡0或其它人工照明裝置補充光照，維持食物鏈運轉平衡。苗種幼體養殖以投餵鮮活餌料為主，養殖生物成體在天然餌料不足時，通過人工投餵配合餌料解決，使太陽能成為系統運行能量的主要來源。
[0053]通過全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置，使單胞藻光合作用產生的溶氧得到最大限度儲存利用，防止溶氧逃逸水面，讓溶氧成為調控水質、底質、病害、清塘、清淤的有效工具。只有天氣久陰久雨溶氧達不到規定要求時才開動增氧泵充氧。
[0054]通過全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置，使動物代謝產生的二氧化碳、氨氮、有機物、細菌分解產物、硫化氫、淤泥等作為浮遊植物營養源得到充分有效利用，使系統內所有營養鹽得到充分及時循環，只有營養鹽不足時才通過施肥解決，使系統內自有營養物質元素得到最大限度循環利用，減少養殖廢水對公共水域的汙染排放。
[0055]通過全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置，可以充分開發利用城市光熱水肥資源。城市化發展建設佔有大量耕地資源，影響糧食安全和農產品生產供給能力，一旦遭遇大規模戰爭封鎖或大型自然災害襲擊，就會嚴重降低人民經濟生活水平。對於農業來說，光熱水肥都是資源，都需要花錢購買，具體表現為地租(相當於光費、熱費?、水費、肥費，價格不菲，約佔農產品成本構成一半左右。而對於城市來說，除一小部分光熱水肥作為資源以維持城市生態系統和景觀正常運轉之外，其它絕大多數光熱水肥不但不能成為有用資源，而是作為環境汙染對待的，如光汙染、熱汙染、水汙染、肥汙染，為了降低這些光熱水肥汙染危害，政府和各單位各居民花費大量金錢、物力、財力來防治光汙染、熱汙染、水汙染、肥汙染，如遮光系統、空調系統、汙水收集處理系統等，而這些光熱水肥對於生產人類食物原料的光合作用來說都是不可或缺的寶貴資源，只是由於過去人們沒有研究發明開發製造出相應的技術裝置系統來利用這些寶貴資源，而把這些資源當成垃圾，當成廢物，當成汙染物白白浪費，甚至還要花費巨大代價去處理這些寶貴資源。
[0056]通過全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置，可以充分開發利用草原戈壁沙漠乾旱半乾旱地區的光熱水肥資源。在陸地上限制農作物光合作用生產能力的主要限制性因素是淡水資源，地球表面光熱資源分布比較平均，差別不大，基本上與地理緯度成正相關，低緯度地區多，高緯度地區少，熱帶多，寒帶少，夏季多，冬季少。肥資源分布不均可以通過人工施肥解決，有機肥、化肥的合理施用基本上可以解決缺肥問題。制約農產品生產潛力發揮作用的最主要限制因素是水。地球表面淡水資源分布十分不均，時空分布相差巨大，水多了成澇，水少了成旱，風調雨順的溼潤地區成為農產品生產力最高的區域，而其它風不調雨不順的乾旱半乾旱地區，農產品生產力年際波動很大，有時豐收，有時歉收，有時絕收。全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置可以使草原戈壁沙漠乾旱半乾旱地區的農作物光合作用生產力穩定保持在一個相對比較高的水平。利用全封閉系統來防止水分蒸發流失，利用全循環流水系統來充分利用光熱肥資源，將草原戈壁沙漠地區十分有限的水資源最大限度用於生產有機物、食物、能源。
[0057]通過全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置，可以充分利用海洋表面的光熱水肥資源生產有機物、食物、能源。海洋表層不缺乏光熱水資源，海洋表層最缺乏的是肥資源，而肥資源就在海洋表層以下的深層水中，海洋表層以下200米以深的海水中營養鹽含量是海洋表層海水營養鹽含量的數十倍至數百倍，利用循環流水裝置可以把海洋深層的富營養鹽海水循環至海洋表層參與光合作用，生產有機物、藻類、浮遊動物、魚蝦蟹貝參魷，生產水產品、魚粉、魚油。
[0058]通過全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置，除了地球表面以外，在光熱資源十分豐富的太空，只要提供相應的水肥資源，一樣可以利用生物光合作用生產有機物、食物、能源，為未來人類開發利用太空作技術儲備。
[0059]全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置系統所有指標都可以通過一個閥門開關精確調控，將餌料、肥料、溶氧、二氧化碳、硫化氫、氨氣、營養鹽、浮遊植物、浮遊動物、養殖動物、微生物生態系統得到完美綜合集成控制。全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置系統設計方案大大簡化養殖環境指標的調控難度和程序，提高自然資源綜合利用效率，降低生物混養時相互幹擾相互攝食，降低自體汙染強度，節省大量水質調控成本，節省大量餌料成本和其它成本，提升養殖業主超額利潤率水平。
[0060]全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置主體工程為固體發酵罐、生物反應管、注入埠、流出埠，以及配套的在線檢測儀器儀表裝置。工程主體製造材料固體發酵罐可以選用玻璃鋼材料、橡膠材料、鋼筋混凝土材料，生物反應管優先選用價格低廉的柔性膜狀透光材料，如各種塑料薄膜、高分子材料薄膜、高透光樹脂、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、有機玻璃、亞克力材料、矽酸鹽玻璃以及其它各種膜狀管狀高透光材料，製造安裝方便快捷。實際選料時依據養殖生物要求、材料使用壽命、材料強度、對環境影響、採購成本等綜合因素統籌考慮具體材料。
[0061]【具體實施方式】:
在工廠裡按設計圖紙尺寸要求預製固體發酵罐、生物反應管、注入埠、流出埠、檢測埠、管道接口、閥門、開關、攪拌設備、熱交換設備、離心過濾設備、板框過濾設備、固液混合分離設備、氣液混合分離設備、烘乾設備、速凍設備，以及相應的在線檢測儀器儀表、防逆流閥等配件，並製造安裝到位，碼放整齊包裝。
[0062]將全套全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置運輸到指定位置，按設計程序要求安裝連接到位，調試系統正常運轉。
[0063]定時定點定位測量固體發酵罐各層發酵液溫度、鹽度、固液比、溶氧、？！！值、營養鹽、氧化還原電位、細菌生物量、好氧細菌、厭氧細菌、甲烷細菌活力、甲烷氣體生產速率、氣體成分、產氣量等指標。
[0064]定時定點定位測量各層各條生物反應管道養殖水體溫度、鹽度、光照、光質、溶氧、四值、硬度、鹼度、有機物濃度、營養鹽、硫化氫、氨氮、亞硝酸鹽、透明度、氧化還原電位、養殖生物密度、生物量、培養液流速等指標，測量初級生產力和次級生產力，測量養殖生物成活率和生長狀況。
【權利要求】
1.全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置的核心裝置是固體發酵罐和生物反應管結構，凡應用固體發酵罐和生物反應管結構或類似結構，均受專利權保護，需經過專利權人授權。
2.全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置有關技術原理、製造材料、設計理念、圖紙方案、技術數據等，均受專利權保護，需經專利權人授權。
3.全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置通過不同生物光合作用色素細菌視紫紅質、菌綠素、葉綠素等按比例均衡搭配，調控光波質量，全波段利用太陽光能，均受專利權保護，需經過專利權人授權。
4.全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置通過生物反應管道交織、堆疊、螺旋、分層，通過調控管道內生物培養液流動速度來調控光照強度，提高太陽光能利用效率，均受專利權保護，需經過專利權人授權。
5.全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置通過生物反應管道粗細、大小、長短、明暗、串並聯、交織、摺疊、水平盤旋、垂直盤旋、在各層間穿行、流速，調控養殖目標生物最佳生態條件，均受專利權保護，需經過專利權人授權。
6.全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置通過在生物反應管道注入埠補充菌種、餌料、營養液等必需成分；通過流出埠監測氧化還原電位、目標生物產品，實現全封閉流水循環養殖，均受專利權保護，需經過專利權人授權。
7.全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置通過全封閉系統使注入的二氧化碳、氧氣、氨氣、硫化氫不會逃逸散失，向培養液中添加的各種營養元素不會流失，沒有廢水廢渣廢氣排出，外界被有毒有害藻類病原菌汙染的海水不會進入到魚蝦蟹貝參魷養殖系統中去，均受專利權保護，需經過專利權人授權。
8.全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置無論大小高低尺寸如何變化，層間距多少，管徑大小，交織堆疊螺旋層數，管道長短，均不構成實質性改變，均不影響本發明專利權利要求，均需經過專利權人授權。
9.全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置通過有機物濃度調控溶解氧濃度，通過溶解氧濃度調控氧化還原電位，均受專利權保護，需經過專利權人授權。
10.全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置通過通過氧化還原電位調控微生物菌相、浮遊植物相、浮遊動物相、養殖動物相、養殖增殖生物種類、化學反應方向、化學反應速度、化學反應產物、化學反應時間、生物化學反應成品、商品產出速率等控制指標，均受專利權保護，需經過專利權人授權。
11.全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置生物膜生產力理論，以及生態仿生學系列技術，均受專利權保護，需經過專利權人授權。
12.全自動工廠化全波段封閉循環流水實時監控養殖裝置的自體水循環、自體肥循環、自體餌循環、自體能量流動，均受專利權保護，需經過專利權人授權。
【文檔編號】C12M1/38GK104450513SQ201310606191
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年11月26日 優先權日:2013年11月26日
【發明者】朱祖陽 申請人:朱祖陽