Mục đích của dự án này là tạo ra một hệ thống aquaponic sản xuất thức ăn cho tối đa ba người sẽ sống trên sà lan WetLand ở Philidelphia trong Mùa hè năm 2014. Nó cũng sẽ mang lại nguồn cảm hứng cho du khách bằng cách trình diễn một hệ thống trồng trọt thực phẩm khép kín. có thể dễ dàng sao chép. Dự án sẽ là nỗ lực hợp tác bao gồm dự án WetLand, cư dân trên sà lan WetLand, Cal Poly Humboldt, Team Hooked on 'Ponics, cộng đồng địa phương ở Arcata và cộng đồng Philadelphia.
Nội dung
Lý lịch
Một bản vẽ được hoàn thành bởi Mary Mattingly của Dự án WetLand cho thấy các mái vòm trắc địa và cách bố trí thô trên sà lan nổi.
Thiết kế cuối cùng của hệ thống aquaponic.
Nhóm Hooked on 'Ponics được thành lập bởi các sinh viên tại Cal Poly Humboldt trong lớp Kỹ thuật 215 - Giới thiệu về Thiết kế do Lonny Grafman giảng dạy vào mùa thu năm 2013. Dự án yêu cầu nhóm xây dựng một hệ thống aquaponic cho dự án WetLand của Mary Mattingly . Sứ mệnh của dự án WetLand là giới thiệu thế giới nước và vùng đất ngập nước bằng cách xây dựng một hệ sinh thái trên đảo hoạt động như một môi trường sống di động trôi nổi trên sông Delaware ở Philadelphia. Sà lan nổi sẽ được mở cửa cho công chúng để giáo dục mọi người về cách sử dụng bền vững tài nguyên và hệ sinh thái dưới nước.
Tuyên bố vấn đề và tiêu chí
Mục tiêu của dự án này là thiết kế một hệ thống aquaponic có khả năng cung cấp thực phẩm cho những người tham gia Dự án WetLand, đồng thời cho công chúng thấy một cách bền vững để trồng thực phẩm và cá. Hệ thống aquaponic sẽ được chứa trong nhà kính đặt trên sà lan. Nó sẽ được cư dân WetLand sử dụng trong 3 tháng vào Mùa hè năm 2014 với nhiệm vụ bảo trì tối thiểu mỗi ngày để đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường. Bảng-1 (có thể sắp xếp) hiển thị danh sách các tiêu chí được tạo bởi các thành viên nhóm Hooked on 'Ponics phối hợp với các thành viên nhóm WetLand. Các tiêu chí này được đánh giá cao về tầm quan trọng để giúp nhóm chọn được thiết kế phù hợp nhất với nhu cầu của khách hàng.
| Tiêu chuẩn | Tầm quan trọng | Sự miêu tả |
|---|---|---|
| Khả năng bảo trì | 9 | Lưu trú trên sà lan phải dành 30 phút/ngày để đảm bảo hệ thống hoạt động tốt |
| Trị giá | 7 | Ít hơn $400 |
| Sự an toàn | 7 | Chống trẻ em và không ai tiếp xúc với nước kỵ khí |
| Năng suất | 6 | Sản xuất đủ thức ăn cho ba người |
| Tính thẩm mỹ | 5 | Tính thẩm mỹ hấp dẫn đối với khách hàng và du khách |
| Mức năng lượng thể hiện | 4 | Để sử dụng càng nhiều vật liệu có thể tái chế và tái tạo |
Mô tả thiết kế cuối cùng: Hệ thống Aquaponic
Bị cuốn hút vào thiết kế poster cuối cùng của 'Ponics
Bản vẽ AutoCAD hệ thống Aquaponic
Tính năng hệ thống Aquaponic
Xe tăng
Bể cá được làm từ một khối nhựa đã qua sử dụng gọi là thùng chứa số lượng lớn trung gian. Bể cá chứa khoảng 250 gallon nước với 15 con cá trở lên. Giường trồng trọt được làm từ 1/3 thùng chứa trung gian đã qua sử dụng và chứa đầy đá dạng hạt để trồng thực vật. Bể cuối cùng là bể chứa nước thải, được làm từ 2/3 còn lại của IBC và chứa xung quanh 100-200 gallon nước tùy thuộc vào lượng nước được luân chuyển trong toàn bộ hệ thống. Tất cả các bể đều được sơn một số lớp sơn mờ để chặn ánh sáng.
Ống và Ống mềm
Đường ống PVC 1 inch chạy từ bể cá đến bể chứa nước thải. Mực nước được kiểm soát bằng cách sử dụng vòi cho hệ thống ống nước. Đường ống cũng chạy từ luống trồng tới bể chứa nước thải. Điều này tạo ra một hệ thống khép kín để nước và chất dinh dưỡng được tuần hoàn qua mỗi bể.
Tự động hút nước
Giường trồng dạng hạt có chuông hút tự động chảy vào bể chứa nước thải. Hệ thống hút tự động hút nước từ luống trồng theo khung thời gian theo chu kỳ (chưa chắc chắn về thời gian chính xác)
Máy bơm nước
Trong bể chứa có 2 máy bơm nước dẫn dòng nước từ bể chứa đến bể cá và luống trồng trọt.
Máy sục khí
Một thiết bị sục khí treo bên ngoài bể chứa nước thải. Nó sử dụng một ống dẫn vào bể chứa nước thải để tăng lượng oxy hòa tan trong nước giúp cá phát triển mạnh.
Thiết kế
Bể cá, bể chứa nước thải và luống trồng trọt được làm từ hai thùng chứa trung gian tái chế (IBC). Một IBC hoàn chỉnh được sử dụng cho bể cá và chứa tới 1.000 Lít. IBC thứ hai được cắt thành hai phần để tạo thành bể trồng trọt và bể chứa nước thải.
Bộ điều khiển mực nước hút nước một cách thụ động từ bể cá sang bể chứa nước thải. Điều này làm giảm năng lượng cần thiết để chạy máy bơm của hệ thống và đảm bảo rằng bể cá sẽ không bao giờ cạn nước hoàn toàn.
Từ bể chứa nước, nước được bơm vào luống trồng, nơi rễ cây làm sạch nước và lọc sỏi cùng các hạt bụi lớn. Sau khi bể nuôi được lấp đầy hoàn toàn, nước sẽ được rút ra bằng ống hút tự động và xả trở lại bể cá nơi chu kỳ bắt đầu lại.
Cân nhắc thiết kế
Hệ thống được thiết kế để dễ bảo trì cho những người chưa quen với hệ thống aquaponic. Tiêu chí này ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh của thiết kế cuối cùng-- đáng chú ý nhất là luống trồng trọt. Trong khi các bộ phận khác của hệ thống aquaponic (bể cá và bể chứa nước thải) là tiêu chuẩn cổ điển thì có rất nhiều lựa chọn về luống trồng trọt. Một số phương án này yêu cầu phải được chăm sóc đặc biệt, thường xuyên kiểm tra và điều chỉnh các điều kiện nước cũng như lắp đặt các bộ lọc bổ sung. Cuối cùng, chúng tôi quyết định sử dụng luống trồng trọt dạng hạt vì tính đơn giản và dễ sử dụng. Không cần bộ lọc bổ sung và cần ít sự can thiệp của con người nhất để duy trì điều kiện nước tối ưu.
Hiệu quả năng lượng là một ưu tiên thiết kế khác do tính chất của vùng đất ngập nước. Vì sà lan sẽ không được kết nối với lưới điện nên tất cả đèn chiếu sáng, thiết bị và hệ thống trên sà lan sẽ chỉ có thể hoạt động bằng năng lượng do các tấm pin mặt trời trên tàu tạo ra. Hạn chế này đặc biệt là thách thức đối với hệ thống của chúng tôi vốn đòi hỏi không khí và nước phải liên tục lưu thông trong hệ thống. Với suy nghĩ này, chúng tôi đã điều chỉnh kích thước máy bơm và hệ thống của mình để hoạt động ở công suất nhỏ nhất có thể.
- Các thành phần
Vật liệu dạng hạt giữ cây cố định tại chỗ
Bộ điều khiển mực nước
Ống siphon và ống thoát nước tự động
Máy bơm nước điện được gắn vào ống mềm mua tại cửa hàng để chuyển nước giữa tất cả các bể
Một máy bơm không khí có bốn cửa xả oxy cho nước trong bể cá
Cách xây dựng hệ thống aquaponic
Mua những vật liệu lớn có thể chứa tới 1000 lít nước. Hooked on 'Ponics đã mua hai thùng chứa số lượng lớn trung gian bằng nhựa 500 gallon (IBC) đã qua sử dụng trước đây.
Tìm một vị trí vững chắc để đặt hệ thống aquaponic của bạn. Đảm bảo có mái che, không cho nước bên ngoài vào hoặc gần hệ thống.
Làm sạch hoàn toàn bên trong và bên ngoài thùng chứa trung gian (IBC).
Chuyển đổi thùng chứa của bạn thành thùng chứa phù hợp cho hệ thống của bạn. Bước này sẽ khác nhau tùy thuộc vào loại thùng chứa bạn đã mua. Ở đây, chúng tôi đang loại bỏ các thành phần không cần thiết khỏi vùng chứa có thể cản trở hoạt động của hệ thống. Điều quan trọng là duy trì sự ổn định về cấu trúc đồng thời cung cấp chức năng tối đa.
Củng cố hệ thống của bạn. Bước này cũng sẽ khác nhau tùy thuộc vào chi tiết cụ thể của hệ thống của bạn. Nhóm Hooked on 'Ponics phải thiết kế để hệ thống của họ có thể lắp đặt trên sà lan, vì vậy họ đã chế tạo một khung để giữ luống trồng trọt tại chỗ. Điều này có thể không cần thiết nếu hệ thống của bạn không có trên sà lan đang di chuyển! Hãy thực hiện các biện pháp phòng ngừa để đảm bảo rằng hệ thống của bạn an toàn và ổn định ở vị trí sẽ được lắp đặt.
Cắt một trong 2/3 IBC 500 gallon sẽ được sử dụng cho cả luống trồng trọt và bể chứa nước thải. Sau đó sơn mặt ngoài của cả hai thùng chứa số lượng lớn trung gian bằng sơn có chứa oxit kẽm. Ánh sáng mặt trời có thể gây ra sự phát triển của tảo, làm tắc nghẽn hệ thống ống nước và làm gián đoạn dòng nước.
Sau khi sơn khô, đặt hộp đựng IBC cho bể cá vào lồng thép không gỉ. Dùng keo hàn nhựa gắn bộ điều khiển mực nước lên van IBC.
Lắp chuông siphon tự động vào luống trồng dạng hạt được làm từ 1/3 IBC thứ hai.
Gắn một ống nhựa PVC vào đáy ống hút tự động. Điều này sẽ cho phép nước thoát từ luống trồng vào bể chứa nước thải.
Gắn máy bơm nước điện ở bên ngoài lồng thép không gỉ chứa bể chứa nước thải. Một máy bơm sẽ di chuyển nước từ bể chứa nước thải đến bể cá và máy bơm thứ hai sẽ di chuyển nước từ bể chứa nước thải đến bể trồng trọt.
Tổng hợp tất cả các thành phần chính (giường trồng, bể chứa nước thải, bể cá) thành một thiết kế dành riêng cho vị trí đặt hệ thống aquaponic và lượng không gian có sẵn. Hệ thống hiện đã hoàn thiện và có thể thực hiện các bước để trồng cây và nuôi thủy sản đúng cách.
Vật liệu/Chi phí
Vật liệu để thiết kế hệ thống aquaponics có được bằng cách mua các mặt hàng mới, đã qua sử dụng và giảm giá. Một số bộ phận cũng được tặng cho đội. Bảng 2 (có thể sắp xếp) trình bày chi tiết tổng số vật liệu và chi phí để xây dựng hệ thống aquaponics.
| Số lượng | Vật liệu | Giá ưu đãi ($) | Giá đầy đủ ($) |
|---|---|---|---|
| 1 | Lưỡi kim loại Bi | 3,75 | 3,99 |
| 1 | Ống cấp hàng hải 1/2" x 25' | 21/12 | 12,99 |
| 1 | Tote IBC (Emul cá.) | 100,00 | 250,00 |
| 1 | Máy bơm chìm Eco 396 | 20h40 | 27,95 |
| 2 | Đá không khí tròn nhỏ Ecoplus | 5,60 | 7 giờ 80 |
| 1 | Ống trong suốt (10ft) | 1,00 | 1,50 |
| 1 | Bơm nguyên tố O 2 (254 GPH) | 19h45 | 23,95 |
| 1 | Tote IBC (Giấm gỗ) | 50,00 | 250,00 |
| 1 | Bộ kiểm tra pH | 19h35 | 19h35 |
| 1 | Ống trong suốt (12ft) | 1,20 | 1,80 |
| 10 | Ống PVC 1" | 4,90 | 5.19 |
| 2 | Ống ABS 4" | 5,58 | 5,91 |
| 1 | Khớp nối PVC | 10,51 | 14/11 |
| 1 | Vách Ngăn Poly 1 1/4 | 6,95 | 6,95 |
| 1 | MIP thích ứng sxm 1 1/4 | 1,50 | 3,00 |
| 1 | s/40 Bush SxS 1 1/4 x 1 | 0,99 | 1,98 |
| 1 | Sơn mờ | 6,99 | 20:00 |
| 1 | Xóa caulking | 9,99 | 9,99 |
| 1 | linh sam 2x4x8 | 9:33 | 3.11 |
| Tổng chi phí | $289,71 | $660,60 | |
Chi phí thiết kế
Chi phí thiết kế được tính bằng giờ. Tổng số giờ dành cho việc tạo ra Hệ thống Aquaponic là 201 giờ với tổng số giờ được chia thành các phần tiêu biểu như trong Hình 2 bên dưới.
Biểu đồ hình tròn về số giờ thiết kế dành cho từng phần thiết kế của Hệ thống Aquaponic.Chi phí bảo trì
Chi phí bảo trì được tính bằng phút mỗi ngày. Tổng số phút mỗi ngày cho Hệ thống Aquaponic là 30 phút/ngày với tổng số phút được chia thành các phân đoạn như trong Hình 3 và Bảng-3 (có thể sắp xếp) bên dưới.
Biểu đồ hình tròn về số phút/ngày dành cho việc duy trì Hệ thống Aquaponic.| BẢO TRÌ | Thời gian (phút) |
|---|---|
| Kiểm tra độ pH | 5 |
| Cho cá ăn | 5 |
| Loại bỏ giường trồng | 5 |
| Làm sạch cá chết | 5 |
| Theo dõi hệ thống để đảm bảo sử dụng đúng cách | 10 |
Băng hình
Kết quả
Hệ thống aquaponic luân chuyển nước với tốc độ 400 gallon mỗi giờ, cho phép cung cấp oxy tối ưu cho cá sống sót, nơi cá cung cấp chất dinh dưỡng cho cây ăn được phát triển. Thiết kế này có khả năng sản xuất đủ lượng thức ăn cho 3 người.
Người giới thiệu
- Aquaponics
- Trung tâm Sống ích lợi (dành riêng cho hệ thống aquaponic)
- Hướng dẫn sử dụng & Hướng dẫn hàng ngày
Bị cuốn hút vào 'Ponics
Từ trái sang phải:Ariane Pierson ,Courtney Brown ,David Douglas vàDaniel Burgett