Жилищно-производственный комплекс
Изобретение относится к области обеспечения жизнедеятельности людей, к организации сельскохозяйственного производства и к улучшению экологии. Жилищно-производственный комплекс содержит жилой 1, растениеводческий 8, животноводческий 9 и энергетические блоки, связанные между собой потоками вещества и энергии. Причем растениеводческий 8 и животноводческий 9 блоки расположены в терморегулируемых помещениях. Жилая зона 1 отделена от остальных блоков, образующих производственную зону 6, и оборудована системой сбора и измельчения отходов 3 с гомогенизатором 4. В производственную зону 6 введен блок переработки отходов 7, соединенный входами через трубопроводы с выходом гомогенизатора 4 и выходами отходов растениеводческого 8 и животноводческого 9 блоков, а выходами - с системой технической воды жилой зоны 1 и всех блоков, входами подачи грунта и стимуляторов развития растениеводческого 8 блока, включающий в себя систему очистки воды 14, устройство для переработки отходов в экочернозем и концентрированный почвенный раствор 15. При этом растениеводческий 8 блок включает в себя устройства для выращивания зелени 16 на экочерноземе и устройство выращивания энергетических растений 17 с использованием концентрированного почвенного раствора. Выход устройства для выращивания зелени 16 связан с входами питания жилой зоны 1 и животноводческого блока 9, а выход устройства выращивания энергетических растений 17 через устройство подготовки топлива 10 связан с входом подачи топлива энергетического блока 11. Энергетический блок 11 включает в себя генераторы электроэнергии 12 и тепла 13, а выход выхлопных газов энергетического блока 11 связан с растениеводческим 8 блоком. Изобретение обеспечивает сокращение потребления воды, количества неперерабатываемых отходов, увеличивает автономность комплекса от условий окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области обеспечения жизнедеятельности людей, к организации сельскохозяйственного производства и к улучшению экологии.
Известно, что продукты и отходы жизнедеятельности одних видов организмов являются питанием для других видов; образующиеся таким образом трофические цепи в планетарном масштабе замыкаются. Известно также, что человек издавна применяет для повышения эффективности производства продуктов питания локальное замыкание трофических цепей, например: кормление скота растительностью и использование навоза для удобрения полей, что повышает урожайность растений. Использование отходов всегда улучшает экологиию и дает экономический эффект в виде сокращения затрат труда на единицу продукции. Поэтому увеличение переработки отходов и замыкание локальных трофических цепей относятся к главным направлениям развития среды существования людей. Это относится не только к продуктам питания, но и к другим потребностям людей, в частности к обеспечению электроэнергией, теплом, водоснабжению и т.п. Известны, например, электростанции, работающие на биогазе, получаемом при переработке животноводческих и растительных отходов.
Увеличение степени переработки отходов в рамках локального места обитания людей уменьшает зависимость его от условий окружающей среды и внешних связей. Но одновременно это увеличивает число внутренних связей и заставляет стремиться к объединению различных функциональных блоков в комплекс.
Известно изобретение «Интегральный способ безотходного сельскохозяйственного производства», по которому в котловане выработанного карьера или в разъедаемом почвенной эрозией овраге путем рационального планирования с учетом географических и геофизических факторов размещается многоотраслевое безотходное сельскохозяйственное предприятие, состоящее из комплексных теплиц, прудов, подземных водяных теплоаккумуляторов, обеспечивающее благоприятный для садоводства микроклимат и получающее широкий ассортимент экологически чистой продукции (патент RU 2268581 C2 МПК: A01G 9/24, приоритет 27.07.2000).
Недостаток этого технического решения состоит в том, что он относится только к сельскохозяйственному производству, не учитывает потребности людей и не использует отходы их жизнедеятельности.
Известно изобретение «Экочернозем и концентрированный почвенный раствор, способ и устройство для их получения», по которому можно перерабатывать любые органические отходы (патент RU 2433109 C2 МПК: C05G, C05F, приоритет 05.08.2009).
Известен жилищно-производственный комплекс, включающий отдельные компактные блоки, объединенные совместно и образующие жилой дом и подсобные помещения с внутренним двором, причем жилое и подсобное помещения выполнены в двухуровневом варианте, в котором дом и подсобные помещения размещены в плане комплекса так, что образуют замкнутый периметр, внутри которого расположен бассейн, и все помещения обоих уровней технологически связаны друг с другом для обеспечения единого экологически замкнутого процесса производства и переработки биологической продукции на основе многоступенчатого цикла биоконверсии (патент RU 2032048 C1 A01K 1/00 приоритет 25.07.1994).
Это устройство наиболее близко к предлагаемому изобретению по решаемой задаче и по технической сущности и принято за прототип.
Его недостаток состоит в недостаточности элементов и связей для использования отходов. Это техническое решение предназначено для отдельного фермерского хозяйства, тогда как ряд известных приемов переработки нерационально экономически использовать в малых масштабах (например, выработка электроэнергии).
Цель изобретения состоит в увеличении масштабов применения технологии и увеличении степени переработки отходов.
Указанная цель достигается тем, что в жилищно-производственный комплексе, содержащем жилой, растениеводческий, животноводческий и энергетический блоки, связанные между собой потоками вещества и энергии, причем растениеводческий и животноводческий блоки расположены в терморегулируемых помещениях, жилая зона отделена от остальных блоков, образующих производственнсую зону, и оборудована системой сбора и измельчения отходов и гомогенизатором, в производственную зону введен блок переработки отходов, соединенный входами через трубопроводы с выходом гомогенизатора и выходами отходов растениеводческого и животноводческого блоков, а выходами - с системой технической воды жилой зоны и всех блоков, входами подачи грунта и стимуляторов развития растениеводческого блока, включающий в себя систему очистки воды, устройство для переработки отходов в экочернозем и концентрированный почвенный раствор, при этом растениеводческий блок включает в себя устройства для выращивания зелени на экочерноземе и устройство выращивания энергетических растений с использованием концентрированного почвенного раствора, причем выход устройства для выращивания зелени связан с входами питания жилой зоны и животноводческого блока, а выход устройства выращивания энергетических растений через устройство подготовки топлива связан с входом подачи топлива энергетического блока, включающего в себя генераторы электроэнергии и тепла, а выход выхлопных газов энергетического блока связан с растениеводческим блоком.
Цель изобретения достгается также тем, что в качестве энергетических растений используются быстрорастущие деревья, размножающиеся черенкованием.
Предлагаемое изобретение может реализоваться в масштабе поселка, в частности, удаленного от других поселений, и в различных климатических зонах.
На чертеже показана блок-схема жилищно-производственного комплекса. Он содержит жилую зону 1, включающую в себя жилые помещения 2, систему 3 сбора и измельчения органических отходов с гомогенизатором 4 и канализацию 5, связанную выходом с входом производственной зоны 6, включающей в себя блок 7 переработки отходов, растениеводческий блок 8, животноводческий блок 9, устройство 10 подготовки топлива и энергетический блок 11, содержащий генератор 12 электроэнергии и генератор 13 тепла, соединенные электрической и тепловой сетями с жилой зоной 1 и остальными блоками производственной зоны 6, при этом блок 7 переработки отходов содержит систему 14 очистки воды, соединенную входами со стоками воды всех блоков, а выходом - с сетью технической воды, подключенной ко всем блокам, и устройство 15 для переработки отходов в экочернозем и концентрированный почвенный раствор (КПР), соединенный входами с выходами отходов гомогенизатора 4, растениеводческого блока 8 и животноводческого блока 9, выходом подачи грунта - с входом устройства 16 для выращивания зелени, выходом КПР - с входом устройства 17 выращивания энергетических растений, выход которого через устройство 10 подготовки топлива связан с входом подачи топлива генератора 12 электроэнергии, выход выхлопных газов которого соединен с входом генератора 13 тепла, выход которого соединен с входом подачи газа устройства 17, а выход устройства 16 для выращивания зелени связан с жилой зоной 1 и входом животноводческого блока 9, выход продукции которого также связан с жилой зоной 1.
Жилищно-производственный комплекс функционирует следующим образом:
В жилую зону 1 поступают извне питьевая вода и часть продуктов питания. Жидкие отходы жизнедеятельности собираются канализацией 5, из которой они попадают в систему 14 очистки воды, выполненную, например, по патенту RU 2333043 C1, МПК B04C 9/00, приоритет 17.05.2007. Твердые отходы жизнедеятельности сортируются, органические отходы попадают в систему 3 сбора и измельчения отходов, на выходе которой установлен гомогенизатор 4, выдающий однородную смесь частиц размером 1…10 мкм, в устройство 15 переработки отходов. В нем отходы жилой зоны смешиваются в заданных пропорциях с отходами растениеводческого блока 8 и животноводческого блока 9 и перерабатываются в экочернозем и концентрированный почвенный раствор (КПР), например, как это описано в патенте RU 2433109 C2, МПК C05G 3/08, приоритет 05.08.2009. Экочернозем поступает в растениеводческий блок 8, где на нем выращивается зеленная продукция, например, как это описано в патенте RU 2428403 C2, МПК C05G 3/06, приоритет 11.11.2009. Избыток экочернозема и КПР является товарной продукцией. Зеленная продукция направляется на питание людей в жилую зону 1, на корм в животноводческий блок 9, а ее избыток также является товарной продукцией. КПР с выхода устройства 15 поступает в устройство 17 выращивания энергетических растений, например, ивы или тополя, как описано в статье «Быстрорастущие плантации тополя - новая сырьевая энергетическая база» в журнале «ЛесПроминформ» №8(30) 2005 г. Для сокращения цикла выращивания энергетических деревьев высаживаются их черенки, из которых растут деревья в течение 6-7 лет. Выращенные растения убираются, на их место высаживаются новые черенки, а убранные растения поступают через устройство 10 подготовки топлива, где они высушиваются и перерабатываются в паллеты, в энергетический блок 11, в генератор 12 электроэнергии. В этой роли может быть использована газотурбинная энергоустановка на твердом топливе, например, описанная в журнале «Газотурбинные технологии №6, 2011 г., статья С.Л. Балашова и др. «Когенерационные газотурбинные установки внешнего горения». Электроэнергия поступает ко всем блокам комплекса, а выхлопные газы нагревают пар в генераторе 13 тепла, с выхода которого часть выхлопных газов поступает в растениеводческий блок 8, а в нем - в устройство 17, где они используются для интенсификации роста энергетических растений, как это описано на сайте http://www.planetnftural.com. Для оптимального роста концентрация углекислого газа в воздухе должна быть повышена в 3…10 раз по сравнению с обычной.
В предложенном комплексе происходит частичное самообеспечение продуктами питания, энергетическими ресурсами, сокращено потребление воды, производится товарная продукция, значительно сокращены неперерабатываемые отходы, т.е. увеличена автономность комплекса от условий окружающей среды, чем и достигается цель изобретения.
1. Жилищно-производственный комплекс, содержащий жилой, растениеводческий, животноводческий и энергетический блоки, связанные между собой потоками вещества и энергии, причем растениеводческий и животноводческий блоки расположены в терморегулируемых помещениях, отличающийся тем, что жилая зона отделена от остальных блоков, образующих производственную зону, и оборудована системой сбора и измельчения отходов с гомогенизатором, в производственную зону введен блок переработки отходов, соединенный входами через трубопроводы с выходом гомогенизатора и выходами отходов растениеводческого и животноводческого блоков, а выходами - с системой технической воды жилой зоны и всех блоков, входами подачи грунта и стимуляторов развития растениеводческого блока, включающий в себя систему очистки воды, устройство для переработки отходов в экочернозем и концентрированный почвенный раствор, при этом растениеводческий блок включает в себя устройства для выращивания зелени на экочерноземе и устройство выращивания энергетических растений с использованием концентрированного почвенного раствора, причем выход устройства для выращивания зелени связан с входами питания жилой зоны и животноводческого блока, а выход устройства выращивания энергетических растений через устройство подготовки топлива связан с входом подачи топлива энергетического блока, включающего в себя генераторы электроэнергии и тепла, а выход выхлопных газов энергетического блока связан с растениеводческим блоком.
2. Жилищно-производственный комплекс по п.1, отличающийся тем, что в качестве энергетических растений используются быстрорастущие деревья, размножающиеся черенкованием.
