Целью этого проекта является создание аквапонической системы, которая производит еду для трех человек, которые будут жить на барже WetLand в Филадельфии летом 2014 года. Она также вдохновит посетителей, продемонстрировав замкнутую систему выращивания продуктов питания, которую можно легко воспроизвести. Проект будет совместным усилием, включающим проект WetLand, жителей баржи WetLand, Cal Poly Humboldt, Team Hooked on 'Ponics, местное сообщество в Аркате и сообщество Филадельфии.
Содержание
Фон
Визуализация, выполненная Мэри Мэттингли из WetLand Project, на которой изображены геодезические купола и примерная планировка плавучих барж.
Окончательный проект аквапонической системы.
Команда Hooked on 'Ponics была основана студентами Cal Poly Humboldt на курсе Engineering 215 - Introduction to Design , который преподавал Лонни Графман , осенью 2013 года. Проект требовал от команды создания аквапонической системы для проекта WetLand Мэри Мэттингли . Миссия проекта WetLand заключается в том, чтобы представить мир воды и водно-болотных угодий путем создания островной экосистемы, которая действует как передвижная среда обитания, плавающая на реке Делавэр в Филадельфии. Плавающая баржа будет открыта для общественности, чтобы информировать людей об устойчивом использовании ресурсов и о водных экосистемах.
Постановка проблемы и критерии
Целью этого проекта является разработка аквапонической системы, способной обеспечить продовольствием жителей WetLand Project, а также продемонстрировать общественности устойчивый способ выращивания продуктов питания и рыбы. Аквапоническая система будет размещена в теплице, расположенной на барже. Она будет использоваться жителями WetLand в течение 3 месяцев летом 2014 года с минимальными задачами по обслуживанию каждый день для обеспечения надлежащего функционирования системы. Таблица 1 (сортируемая) показывает список критериев, созданных членами команды Hooked on 'Ponics в сотрудничестве с членами команды WetLand. Эти критерии взвешены по важности, чтобы помочь команде выбрать проект, который наилучшим образом соответствует потребностям клиента.
| Критерии | Важность | Описание |
|---|---|---|
| Ремонтопригодность | 9 | Находясь на барже, необходимо выделить 30 минут в день, чтобы убедиться в правильной работе системы. |
| Расходы | 7 | Менее 400 долларов США |
| Безопасность | 7 | Защищено от детей и не допускает контакта с анаэробной водой. |
| Производительность | 6 | Произвести достаточно еды для трех человек |
| Эстетика | 5 | Эстетически привлекательный для клиентов и посетителей |
| Уровень воплощенной энергии | 4 | Использовать как можно больше перерабатываемых и возобновляемых материалов |
Описание окончательного проекта: Аквапоническая система
Пристрастился к финальному дизайну постера «Ponics»
Чертеж AutoCAD аквапонической системы
Особенности аквапонической системы
Танки
Аквариум для рыбы сделан из использованного пластикового куба, называемого промежуточным контейнером для насыпных грузов. Аквариум вмещает около 250 галлонов воды с 15 или более рыбами. Растительный слой сделан из 1/3 использованного промежуточного контейнера для насыпных грузов и заполнен гранулированными камнями для посадки растений. Последний резервуар — это отстойник, сделанный из оставшихся 2/3 IBC, и вмещает около 100-200 галлонов воды в зависимости от количества воды, которая циркулирует по всей системе. Все резервуары окрашены несколькими слоями тумана, чтобы блокировать свет.
Трубы и шланги
1-дюймовый ПВХ-трубопровод идет от аквариума к отстойнику. Уровень воды контролируется с помощью шланга для сантехники. Трубопровод также идет от грядки для выращивания к отстойнику. Это создает замкнутую систему для циркуляции воды и питательных веществ через каждый аквариум.
Авто-сифон
Гранулированный грядка содержит автоматический сифонирующий колокол, который сливает воду в поддон. Автоматический сифон сливает воду из грядки в циклическом временном интервале (точное время пока неизвестно)
Водяные насосы
Внутри отстойника имеются два водяных насоса, которые направляют поток воды из отстойника в аквариум и на грядку для выращивания растений.
Аэратор
Аэратор висит снаружи отстойника. Он использует шланг, который идет в отстойник, чтобы увеличить уровень растворенного кислорода в воде, чтобы рыба могла процветать.
Дизайн
Аквариум, отстойник и грядка для выращивания сделаны из двух переработанных промежуточных контейнеров для массовых грузов (IBC). Один полный IBC используется для аквариума и вмещает до 1000 литров. Второй IBC разрезается на две части, чтобы сформировать грядку для выращивания и грядку для выращивания.
Контроллер уровня воды пассивно перекачивает воду из аквариума в отстойник. Это снижает энергию, необходимую для работы насосов системы, и гарантирует, что аквариум никогда не будет полностью осушен.
Из отстойника вода перекачивается в грядку, где корни растений очищают воду, а гравий отфильтровывает крупные твердые частицы. После того, как грядка полностью заполнена, вода сливается автосифоном и возвращается в аквариум, где цикл начинается снова.
Соображения по дизайну
Система была разработана так, чтобы ее было легко обслуживать людям, незнакомым с аквапоническими системами. Этот критерий повлиял на многие аспекты окончательного дизайна, в частности, на грядку. В то время как другие части аквапонической системы (аквариум и отстойник) являются довольно стандартными, существует множество вариантов грядок. Некоторые из этих вариантов требовали особого ухода и частого тестирования и регулировки состояния воды, а также установки дополнительных фильтров. В конечном итоге мы решили использовать гранулированную грядку из-за ее простоты и удобства использования. Не требуется никаких дополнительных фильтров, и для поддержания оптимальных условий воды требуется минимальное вмешательство человека.
Энергоэффективность была еще одним приоритетом проектирования из-за природы WetLand. Поскольку баржа не будет подключена к электросети, все освещение, приборы и системы на барже смогут работать только на энергии, вырабатываемой бортовыми солнечными панелями. Это ограничение было особенно сложным для нашей системы, которая требовала постоянной циркуляции воздуха и воды в системе. Учитывая это, мы подобрали размеры наших насосов и нашей системы так, чтобы они работали на минимально возможной мощности.
- Компоненты
Гранулированный субстрат, удерживающий растения на месте
Регулятор уровня воды
Автосифон и дренажные трубы
Электрические водяные насосы, прикрепленные к купленным в магазине шлангам, для перекачивания воды между всеми резервуарами.
Воздушный насос с четырьмя выходами для насыщения кислородом воды в аквариуме.
Как построить аквапоническую систему
Купите большие материалы, которые будут удерживать до 1000 литров воды. Пристрастились к 'Ponics приобрели два бывших в употреблении 500-галлонных пластиковых контейнера средней грузоподъемности (IBC).
Найдите прочное место для размещения вашей аквапонической системы. Убедитесь, что есть покрытие, и не допускайте попадания внешней воды в систему или около нее.
Тщательно очистите внутреннюю и внешнюю часть среднетоннажных контейнеров (IBC).
Преобразуйте ваши контейнеры в подходящие для вашей системы емкости. Этот шаг будет зависеть от того, какие контейнеры вы приобрели. Здесь мы удаляем ненужные компоненты из наших контейнеров, которые могли бы помешать работе системы. Важно сохранить структурную устойчивость, одновременно обеспечивая максимальную функциональность.
Укрепите свою систему. Этот шаг также будет зависеть от особенностей вашей системы. Команда Hooked on 'Ponics должна была спроектировать свою систему для установки на барже, поэтому они построили раму, чтобы удерживать грядку на месте. Это может быть необязательно, если ваша система не находится на движущейся барже! Примите меры предосторожности, чтобы убедиться, что ваша система безопасна и устойчива в месте, где она будет установлена.
Разрежьте один из 500-галлонных IBC на 2/3, которые будут использоваться как для грядки, так и для отстойника. Затем покрасьте внешнюю часть обоих промежуточных контейнеров для массовых грузов краской, содержащей оксид цинка. Солнечный свет может вызвать рост водорослей, которые могут засорить водопровод и нарушить поток воды.
После того, как краска высохнет, поместите контейнеры IBC для аквариума обратно в клетку из нержавеющей стали. Используйте клей для сварки пластика, чтобы прикрепить регулятор уровня воды к клапану IBC.
Соберите автоматический сифонный колокол в гранулированном субстрате, который сделан из 1/3 второго IBC.
Прикрепите трубку из ПВХ к нижней части автосифона. Это позволит воде стекать из грядки в поддон.
Прикрепите электрические водяные насосы снаружи стальной клетки, в которой находится отстойник. Один насос должен перекачивать воду из отстойника в аквариум, а второй — из отстойника в грядку для выращивания.
Соберите все основные компоненты (грунт, отстойник, аквариум) в проект, который будет соответствовать месту расположения аквапонической системы и количеству доступного пространства. Теперь система завершена, и можно предпринять шаги для правильного выращивания растений и разведения водных животных.
Материалы/Стоимость
Материалы для проектирования системы аквапоники были получены путем покупки новых, бывших в употреблении и уцененных товаров. Некоторые детали также были пожертвованы команде. Таблица 2 (сортируемая) содержит сведения об общих материалах и расходах на строительство системы аквапоники.
| Количество | Материал | Цена со скидкой ($) | Полная цена ($) |
|---|---|---|---|
| 1 | Биметаллическое лезвие | 3.75 | 3.99 |
| 1 | Шланг морского класса 1/2" x 25' | 12.21 | 12.99 |
| 1 | Контейнер IBC (рыбный эмульгатор) | 100.00 | 250.00 |
| 1 | Погружной насос Eco 396 | 20.40 | 27.95 |
| 2 | Ecoplus маленький круглый воздушный камень | 5.60 | 7.80 |
| 1 | Прозрачная трубка (10 футов) | 1.00 | 1.50 |
| 1 | Насос Elemental O2 ( 254 галлона в час) | 19.45 | 23.95 |
| 1 | Контейнер IBC (древесный уксус) | 50.00 | 250.00 |
| 1 | Набор для тестирования pH | 19.35 | 19.35 |
| 1 | Прозрачная трубка (12 футов) | 1.20 | 1.80 |
| 10 | 1" ПВХ труба | 4.90 | 5.19 |
| 2 | 4-дюймовая АБС-труба | 5.58 | 5.91 |
| 1 | ПВХ-муфта | 10.51 | 11.14 |
| 1 | Полимерная переборка 1 1/4 | 6.95 | 6.95 |
| 1 | MIP адаптация sxm 1 1/4 | 1.50 | 3.00 |
| 1 | s/40 Втулка SxS 1 1/4 x 1 | 0,99 | 1.98 |
| 1 | Туманная краска | 6.99 | 20.00 |
| 1 | Прозрачная герметизация | 9.99 | 9.99 |
| 1 | 2x4x8 Пихта | 9.33 | 3.11 |
| Общая стоимость | $289.71 | 660,60 долл. США | |
Стоимость проектирования
Стоимость проектирования измеряется в часах. Общее количество часов, потраченных на создание Аквапонической системы, составляет 201 час, при этом общее количество часов разбито на репрезентативные сегменты, показанные на рисунке 2 ниже.
Стоимость технического обслуживания
Стоимость обслуживания измеряется в минутах в день. Общее количество минут в день для Aquaponic System составляет 30 минут/день, а общее количество разбито на сегменты, как показано на рисунке 3 и в таблице 3 (сортируемой) ниже.
| Обслуживание | Время (минуты) |
|---|---|
| Проверить рН | 5 |
| Кормить рыбу | 5 |
| Выпалывать сорняки Грядка для выращивания | 5 |
| Уберите мертвую рыбу | 5 |
| Система наблюдения для обеспечения правильного использования | 10 |
видео
Полученные результаты
Аквапоническая система циркулирует воду со скоростью 400 галлонов в час, обеспечивая оптимальную оксигенацию для выживания рыб, где рыбы обеспечивают питательные вещества для процветания съедобных растений. Эта конструкция способна производить достаточное количество еды для 3 человек.
Рекомендации
- Аквапоника
- Центр полезного проживания (посвященный аквапонным системам)
- Руководство по эксплуатации и ежедневное руководство
Пристрастился к «Ponics»
Слева направо:Ариана Пирсон ,Кортни Браун ,Дэвид Дуглас иДэниел Бергетт