Sea++农业规划
一,核心理念
SEA ++世界农业区以智能管理,封闭循环为核心理念;开展新时代智慧农业,与小世界中“ SEA +智慧”的核心理念相呼应。
我们本着在满足生产需求的前提下减少农业区生产活动对外部影响的原则,利用智慧农业管理体系,减少因能源,物质的消耗的同时实现对空间利用的效率的提升;通过封闭循环,可以减少与外部直接物质交换,既避免了对外部的过多影响,也将导致额外的外部干扰排除。
二,布局设计
农业区主要由分别位于世界五个穹顶之上的五个区块链与海上渔船以及陆地林场组成,共有9大功能区。
1植物栽培区
2植物种植区
3畜牧养殖区
4微生物培养区
5食品原料处理区
6循环处理区
7中心管理区
8海产捕捞区
9陆地林业区
四大生活区穹顶的农业区都拥有1、2、3、5、6功能区的1/4组成部分,其中1、2、3、5功能区被建造在同一封闭体系中,确保生产空间无6功能区在处理1、2、3区产生的植物残骸,禽畜粪便与5区生产加工过程中的产生的不可使用部分的同时可以处理下方生活区产生的有机质垃圾与生活污水,完成与下面生活区的对接。
中心穹顶的农业区包括4、7区,分别为其他四个区域满足微生物配给需求与对其他各区域进行中心控制。中心穹顶的两个区域中4区对于封闭技术要求较高,7区则要求发挥中心作用,故置于中心穹顶之上。
海上捕鱼船以及陆地林场都相对独立于小世界。渔业部分使用渔船出海捕捞,可以扩大渔产资源来源海域面积,减少为单个区域海洋生态系统的影响;林业采用在周围陆地进行植树造林的模式,回馈自然的同时满足对于林业资源的需求。
农业区采用无人智能化管理模式,采用传感器—数据中心—各区调节器实时切换各区域条件,监控植物生长状况与培养环境理化性质,调节动物饲养环境,饲料投喂量等。机器人与传送带进行区域物资,产品的运输,各区之间通过货运电梯与管道进行自动化运输,同时各区的对接都通过中心管理区的服务器进行转换,从而大大减少了人力需求,增加了工作效率,具有了远超传统农业的生产能力。
三,各区分析
植物栽培区
植物种类:
粮食作物:水稻,小麦,玉米,马铃薯
蔬菜水果类(仅限草本):
白菜,花椰菜,胡萝卜,番茄,辣椒,茄子,韭菜,葱,姜,蒜,黄瓜,丝瓜,冬瓜,南瓜,豌豆,绿豆。西瓜,草莓,葡萄。
油料作物:花生,大豆,芝麻。
鲜花类:牡丹,菊花,芍药,郁金香,水仙,紫罗兰,蔷薇(玫瑰),石蒜花,仙人掌。
其他作物:木薯,甘蔗,棉花,蘑菇。
植物栽培区的物种几乎都由草本植物组成(蘑菇除外),植株体积较小,因此我们采用不同的植物分隔式的智能替代下的植物气雾栽培技术。
植物气雾栽培技术作为一种把植物根系完全纳入由超声波雾化器雾化营养液形成的弥雾环境中生长的一种新型栽培方式,在规模标准化生产中,系统运行,营养液供给现有以PICl6F877A芯片为核心内置的喷雾控制系统,保证了生产过程中的水与无机盐的几乎为零浪费,从而大大降低了植物培养所需的空间与资源。
相关实验表明,在气雾培与全自动化智能管理的条件下,农作物的生长周期延长一半周期以上,同时产量接近生物学上的理想参量。以粮食作物为例,经过初步计算,满足一个440人口的小世界所需要的粮食作物植株种植体积仅需要3200立方米的空间即可。而根据数据显示,叶菜类在气雾培条件下可达到年产16〜20批,更是保证了蔬菜的新鲜可口。小世界的谷物和蔬菜都由这个区域进行提供;油料作物将会在5区处理变成残渣转化为饲料;农业区为小世界里的每个个人准备了0.25kg鲜花,可用小世界公共空间装饰和居民们自己装点自己的生活;同时该区域生产的木薯与甘蔗将会在5区处理加工得到燃料酒精,提供给生活区与工业区使用。值得一提的是,小世界里作物的种类没有限制于以上类型,在世界的中心仓储区我们低温冷冻了地球上常见的谷物,蔬菜,鲜花等作物的优良品种的种子,有需要的时候可以收回栽培,增加小世界的作物种类,满足更多元的需求。
植物种植区
植物种类:
水果:苹果,梨子,桃子,芒果,橘子,菠萝,荔枝,樱桃,椰子等。
其他作物:茶树,咖啡树,可可树。
本区由于植物都相对较高高且多年生,不适合气雾栽培的形式,故采用传统的无土栽培,固定并除草炭,蛭石以外均来自1区生产后留下的进过6区处理的有机腐质,而植物所需要的无机盐也主要由腐质提供。
该区域为小世界提供各种各样的水果(与1区一样可以从中心仓储区增加种类),原则上按照每人每天不低于300g的同时按照社会需求进行生产。对外茶叶,咖啡,可可等其他产品,丰富公民生活。
此外2区可以处理大量农业区内部与小世界生成的CO ?? 2,同时植物残骸会被送往六区处理,提供3区饲料,完成碳循环。
畜牧养殖区
动物种类:
猪,牛,羊,鸡,鸭等(可根据后续需要从仓储区取逐步繁育其他物种)
动物采取单只单间培养模式,分种类进行统一生存条件,确保每一个个体都能稳定生长,饲料的主要来源是5区利用1、2区生产的植物1不可使用部分在6区进行堆肥,确保能量多级利用。
例如小世界养殖奶牛提供牛奶,优质奶牛年产10吨,即每日27kg,4只奶牛称为小世界全部需求(鲜奶与制品),因此一共养殖奶牛5只(考虑损耗),一头牛每天需要6—10斤干草,新鲜草如果是12—20斤,或者五斤饲料,全部由秸秆发酵而来,只需20斤。即一共100斤。以谷物秸秆为原料进行养殖,玉米作物与秸秆数量比例为1:1.2,水稻为1:0.9;小世界玉米日产量不低于40公斤(每人每天100g),水稻日产量60单位(每人每天150g),完全满足需求。
微生物培养区
微生物培养区保留有初始化的多种生理状态下的牛,猪,鸡的初始化微生物样液,则可在智能交替下在每一个新生动物的初始营养液中混入适量的样液,保证其代际中间体菌群相似。
同时该区配备专业的微生物培养室,严格按照生物四级实验室要求进行建设与操作。培养室系统由更衣区,过滤区,过滤,消毒区,核心区组成。到达实验室的核心区,总共有10道门,最里面的7道门是互锁的,有效阻隔微生物与外部空间接触。从BSL-4实验室拿出的相关的物品必须通过离开BSL-4时,核心区的工作人员相互完成全身消毒一遍然后前往缓冲间。在缓冲间除去外层进入下一层缓冲门之后,再取下防护眼镜,将其插入传递窗进行消毒。此后,工作人员经过另外一个缓冲间,退到准备间。在这里取下身上所有的防护用具并立即前往沐浴室洗澡,最终离开实验室。
由于在农业区的生产过程中完全无菌,4区将负责给每一位公民提供益生菌“饮料”(由双歧杆菌,乳酸杆菌与少量抗生素组成)协助维持人类体内益生菌平衡。 6区进行污水处理和堆肥处理的微生物原料也都会从这里放置。
食品原料处理区
本区负责加工1,2,3,8区的食品原料,通过机器人将其中的可食用(利用)部分与其他部分分离,可食用(利用)部分放入仓储区或直接进入生活区,其他部分进入6区处理。
例如1区2区谷物,蔬菜,水果将会在这里经过清洗紫外线微观照再加工生产,将食用部分和果汁等分别运输到生活区; 3区畜牧业产品中蛋奶部分只需要简单清洗或消毒便可以运出,而动物通过该系统屠宰处理将不可食用部分去除转入6区。而一区中生产的木薯与甘蔗(被榨尽糖汁的残渣)以及大部分农业纤维素填充都将会在该区域用于生物乙醇的生产,然后进入人们的日常与工业生产。
循环处理区
本区负责生活区部分废水,有机质废料与农业区不可利用取代的处理。
英国贝辛斯托克污水处理厂采用的嵌入式热分解工艺(中间热水解工艺,ITHP),通过初级AD(厌氧消化,厌氧消化)+ THP (热分解,热水解过程)+二级AD的流程进行污水处理的同时发电;工艺路线如下:
T1和T2分别接受不同来源的初沉污泥和剩余污泥,在T3进行混合,T4是初级中温厌氧消化罐,T6是缓冲罐,T6接收初级厌氧消化处理之后的污泥,经T6缓冲之后进行带式脱水,再进入料斗加水代替,之后进入T9(THP罐),T10为释压罐,T11为储泥罐,经过热粉碎之后的污泥在T11里加水代替,之后进入二级厌氧消化罐T5。T4和T5产生的沼气由同一个沼气收集罐进行收集,沼气收集罐采用浮顶罐,以保持罐体内部的恒定气体压力,如果内部压力过高,多余的沼气会转氧气通过火炬进行燃烧,由气体流量计来检测沼气的总产量。厌氧消化后的污泥分别通过Klampress®脱水机和Bucher®脱水机进行脱水。
该工艺沼气产量可达500m3 / TDS,电能消耗为1200kWh / TDS,根据贝辛斯托克污水处理厂的实际运行状况,其中有600kWh可向农业区其他区域部分输出电力。
残液通过高温处理和紫外模拟照后将重新作为气雾栽培与水培的培养液使用。
固体有机质废料可以被分为农业植物性废料,动物性废料,生活废料。农业植物性废料主要用于生成青贮饲料和干饲料供3区使用。当乳酸积累到一定浓度后,便抑制腐败菌的生长,将青绿将变成原料切碎,压实,密封,在厌氧环境下使乳酸菌大量繁殖,从而将饲料中的淀粉和可溶性糖变成牛奶。饲料中养分保存下来。动物性废料将和生活废料混合后参与堆肥。
中心管理区
中心管理区有农业区的核心服务器,负责处理来自各功能区中传感器传输的原始数据,将之进行整合之后分析处理,得到各区各小区间的实时情况,再利用自动调节装置与机器人,运输传送带控制生产条件与种植收获。
由于农业区的高度智能化,该区的工作人员数量极少,同时他们主要要求掌握的知识为农业基础知识与信息化设备管理能力以及微生物培养能力。
我们可以利用技嘉科技现有的智慧农业硬件,配合符合百万立方小世界具体情况的控制模式,使用FarmREP等公司的部分技术(如下图),实现农业区智能化监控。
海产捕捞区
海南渔业资源极度丰富,现阶段可捕捞捕鱼主要品种如下表;因此我们的小世界渔业资源供应可采取浮岛渔船以一定与季节相关的轮次在不同海域每日捕捞少量收获,并当日运回5区处理,从而在对海洋影响相对较多的情况下满足对鱼类资源的需要,实现人与海洋的和谐相处。
我们公认的小世界对渔业资源的消耗应该建立在季节,天气等因素综合影响下当天的渔获种类,而不是自己的私欲向自然索求各类渔获。这样更符合百万立方中人与自然和谐共处的理念。
陆地林业区
小世界的林业区将被安排在小世界附近的陆地上。
首先,林业区域存在满足了小世界对于木材等林业物资的需求;通过种植树木进行光合作用有利于减少小世界对于整个星球碳循环带来的影响,符合百万立方项目的核心精神。
小世界将在出发之前贮存数十立方的各类原木材料,到达新世界之后根据社会分工将会有专人携带设备与2区培养的树苗前往附近陆地进行种植。树种由小世界材料刚需品种与个人喜好品种共同组成。
林业区采取亲近自然的种植模式,种植者要减少对树木生长的干预,并利用林业区与自然环境融为一体,提供其他生物的生存环境,实现回馈自然的目标。
林业区树木的采伐将由小世界需求决定,每年采伐量保证小于新生成的树木量,采伐得到的树木将直接送往小世界工业区进行加工,替代工业原料。