技术领域
[0001] 本
发明涉及一种生态
水培系统，特别涉及一种包括曝气单元的生态水培系统。
背景技术
[0002] 已知，研究人员发明了一种管式水培系统，包括
营养液池、营养液供给管、营养液
回流管、水
泵、比例
施肥器、消毒器、
支架和若干水培管，并且水培管从上到下平行的固定在支架上，上下相邻的两个水培管之间通过一个U形连接管连接，并且在每个种植管的上部开设定植孔，该系统通过水泵将营养液输送至种植管内，并且使用方便、结构简单。此外，公开了一种多层式水培种植架，包括
支撑架和置于所述支撑架上的若干上下排列的水培管，水培管上开有定植孔，相邻水培管之间通过连通管连通，水培管与进液管和出液管连通。该方案中，由于相邻水培管之间需要一个U形管相连接，在经过多个的U型管后，使得营养液的循环大大受阻；另一方面，由于该方案需要一个大型的中心支撑架做支撑，在成本投入、场地建设和
包装运输等方面具有劣势。
[0003] 目前，在生态水培系统中，就增
氧功能方面而言，增氧部分设置在营养液池中，即给营养液池中的营养液增氧，需经水泵及管路输送至
植物根系，由于输送过程中的
温度变化及液槽中的腐化分解消耗造成氧气输送到根系时浓度不高，仍存在增氧不充分的问题；由于水培管为半封闭状态，存在种植管内营养物质滞留问题，需要定期清理滞留在种植管的物质，如藻类、植物根系
纤维、
叶片等，如果长期不清理，则会导致整个水培系统的营养液变质及堵塞，影响植物营养的供给，甚至会影响整个水培系统的
稳定性。
发明内容
[0004] 为了解决上述问题，本发明提供了一种生态水培系统，所述生态水培系统包括配液池、位于所述配液池的下部并与所述配液池相连通的进液管、位于所述配液池的上部并与所述配液池相连通的第一回液管、与所述第一回液管和所述进液管相连通并设有杀菌装置的第二回液管、与所述进液管相连通的曝气单元、与所述曝气单元和所述第一回液管相连通的水培管，其中，所述配液池内包括上部的搅拌泵、位于所述搅拌泵两侧的导流管、与所述导流管相连通的溢流管，所述溢流管与水位控制管相连通，所述水位控制管用于控制所述溢流管内的液位，溢流管与水培管为连通管，水位相同。
[0005] 作为一种改进，所述生态水培系统包括多个营养液的循环回路，所述循环回路为单向循环。
[0006] 作为一种改进，通过所述导流管的营养液输入和所述水位控制管的营养液输出来控制所述所述溢流管内的液位。
[0007] 作为一种改进，所述水位控制管的管口沿其中
心轴线移动。
[0008] 作为一种改进，所述曝气单元的出水口直接与所述水培管相连接，利用所述曝气单元与所述水培管的液位差，推动液体循环过程。
[0009] 作为一种改进，所述曝气单元位于所述水培管的上方，通过调整所述曝气单元相对于所述水培管的
位置来控制营养液中溶解氧含量及营养液的循环速度。
[0010] 作为一种改进，通过调整所述曝气单元的进气量来调整营养液中溶解氧含量及营养液的循环速度。
[0011] 作为一种改进，所述曝气单元包括缩颈部，所述缩颈部的横截面
自下而上逐渐减小。
[0012] 作为一种改进，所述曝气单元包括排液部，所述排液部设有排液
插件，并且所述排液插件的内部具有多个独立空间。
[0013] 作为一种改进，所述曝气单元为所述生态水培系统中的营养液或
水体的循环提供动
力。
[0014] 本发明的有益效果：
[0015] (1)结构简单、使用方便；
[0016] (2)能够方便快速的调节水培管中的水位，保证水培植物获得均匀、充足的水分或营养液；
[0017] (3)有效提高营养液或水中的溶解氧含量，增氧后的营养液直接进入植物根系，避免水中氧气在输送过程中的逸出，提高了根系增氧效果；
[0018] (4)精细控制每根水培管中的营养液的溶解氧含量及流速，实现一个水培系统中多种植物的混合种植：
[0019] (5)水培管中无隔断，水培系统中的营养液全部参与水培系统的循环，避免了营养液滞留，浓度降低的问题，还提高了生态水培系统的自净能力；
[0020] (6)多种循环回路，充分应对水培植物在不同生长周期对营养液浓度的需求；
[0021] (7)使整个生态水培系统更稳定；
[0023] 图1为本发明的水培系统的立体示意图。
[0024] 图2为本发明的水培系统的曝气单元的剖面结构示意图。
[0025] 图中，1.配液池；2.搅拌泵；3.进液管；4.液位观察管；5.消毒管；6.变向
阀门；7a.第一回液管；7b.第二回液管；8.水培管；9.定植孔；10.气体供给部；11.曝气单元；12.进水口；13.进气口；14.曝气部；15.缩颈部；16.排液部；17.横管；18.排气口；19.集水管；20.出水口；21.排液插件；22.水位控制管；23.溢流管；24.导流管。
具体实施方式
[0027] 图1示出了本发明的生态水培系统。如图1所示，生态水培系统例如为平铺式水培系统，并且生态水培系统包括配液池1、位于配液池1的下部并与配液池1相连通的进液管3、位于配液池1的上部并与配液池1相连通的第一回液管7a、与第一回液管7a和进液管3相连通并设有杀菌装置5的第二回液管7b、与进液管3和水培管8相连通的曝气单元11、与曝气单元11和第一回液管7a相连通的水培管8，具体地，配液池1内设有溢流管23，溢流管23与水位控制管22相连通，例如在溢流管23的一侧开口，该开口与水位控制管22连接，水位控制管22可以为软管或者具有水位调整开口的硬管，通过改变水位控制管22沿其中心轴线的位置来调整溢流管23内的液位，溢流管23与水培管8为连通管结构，水位相同，所以调整溢流管23内的液位，即调整水培管8中的液位。
[0028] 在本实施方式中，配液池1内还包括搅拌泵2、位于搅拌泵2两侧并与搅拌泵2相连通的导流管24、与导流管24相连通的溢流管23以及与溢流管23相连通的水位控制管22。在工作时，搅拌泵2持续工作，一部分营养液通过在搅拌泵2的一侧的导流管24流入配液池1，另一部分营养液通过在搅拌泵2的另一侧的导流管24流入溢流管23内，之后，营养液从配液池1的下部输送至进液管3，进入曝气单元11，经增氧后的营养液通过曝气单元11的出水口20直接与水培管8相连接，上述方式的进液过程能够最大程度的减小氧气损失。另外，第一回液管7a上设有用于控制营养液的循环回路的变向阀门6，，变向阀门6用于调整从水培管8流出的营养液的流向，具体地，该营养液经由消毒管5进入进液管3内、再经曝气单元11增氧后进入水培管8内，或者该营养液汇入配液池1内，由此形成了配液池-搅拌泵-进液管-曝气单元-水培管-第二回液管-消毒管-进液管的第一循环回路、配液池-搅拌泵-进液管-曝气单元-水培管-第一回液管-配液池的第二循环回路。在水培管8内的营养液的浓度处于所需浓度的范围内且溢流管23内的水位位于正常范围内的情况下，营养液的循环回路为第一循环回路；在水培管8内的营养液的浓度低于所需浓度的情况下，营养液需要返回至配液池并进行重新配制，以将营养液的浓度调整到所需浓度，再次进行进液，在这种情况下，营养液的循环回路为第二循环回路。另外，营养液的循环回路还包括配液池-搅拌泵-进液管-消毒管-第二回液管-第一回液管-配液池的第三循环回路。因此，有效调整植物不同生长阶段对营养液需求的不同浓度。应注意，在本实施方式中，营养液的输送方向是单向的。
[0029] 在本实施方式中，溢流管23、供液管3、水培管8利用U型连接等方式实现各管内的水位是齐平的，即位于相同的水平面。在溢流管23例如预先标记最低水位和最高水位，通过改变导流管24的营养液输入和水位控制管22的营养液输出，具体地，通过改变水位控制管22的管口的在其中心轴线的位置来控制溢流管23内的水位，从而控制水培管8内的水位。在溢流管23内的水位处于最低水位与最高水位之间、即正常范围内的情况下，无需进液。在进液管3上设有液位观察管4，通过观察液位观察管4来判断水培管8内的水位、即溢流管23内的水位，由此确定是否需要进液。需要说明的是，液位观察管4还可以设置在便于观察水培管8内的水位的其它位置，液位观察管4也可用于临时补充浓缩营养液。
[0030] 如图1和图2所示，生态水培系统还包括与曝气单元11相连通的气体供给部10，气体供给部10是给曝气单元11提供空气的
风机或空气
压缩机。此外，生态水培系统还包括多个水培管8，并且水培管8上设有定植孔9。每个水培管8均设有曝气单元11，曝气单元11具有增氧功能，并且为水培系统中的营养液或水体的循环提供动力，曝气单元11的出水口20直接与水培管8连接，并且水培管8中没有隔断，由此最大程度地减小氧气损失，增氧后的营养液或水体在最短时间内与植物根系
接触、吸收，因此，营养液全部参与系统的增氧、杀菌、浓度调整过程，并且提高了生态水培系统的自净能力，由此无需定期清理滞留于水培管内的营养物质。
[0031] 另外，由于曝气单元11的横管部分位于水培管8的上方，曝气单元11内的液位与水培管8中液位形成小的水位差，利用该水位差来推动液体的单向循环，提高了节能效果。另外，曝气单元11相对于水培管8的位置高度是可以调节的，并且通过调整曝气单元11的相对位置高度来控制营养液中溶解氧含量的大小及营养液循环的速度，具体地，通过控制气体供给部10来控制曝气单元11的进气量，以调整营养液中溶解氧含量的大小及营养液循环的速度。另外，还可以通过调整单个曝气单元11相对于水培管8的设置高度或者通过控制气体供给部10的进气量，来实现单个水培管8中营养液的溶解氧含量及循环速度的局部控制，从而能够实现一个水培系统多钟植物的混合种植。
[0032] 由此可知，本发明的生态水培系统结构简单、使用方便，能够保证水培管8中均匀、充足的水分或营养液、以及根部对氧气的需求。另外，水培管中无隔断，增强了
水循环作用，提高了生态水培系统的自净能力。
[0033] 实施例2
[0034] 以下，将对本发明的生态水培系统中使用的曝气单元进行详细的说明。在本实施方式中，曝气单元为圆筒型曝气单元，但是也可以为其它类型的曝气单元。
[0035] 如图2所示，在每个水培管8的一端部均配备有圆筒型曝气单元。圆筒型曝气单元11包括进水口12，其位于曝气单元11下部的一侧面；进气口13，其位于进水口12的上方，并且该进气口13通过气体分配器与气体供给部相连；曝气部14，其位于进气口13的上方并与进气口13连接，并且该曝气部14设置有曝气管；缩颈部15，位于曝气部14的上方，并且该缩颈部15的横截面面积自下而上逐渐变小；排液部16，其位于缩颈部15的上方，并且该排液部
16设置有排液插件21，排液插件21的内部具有多个独立空间，从排液插件21的横截面来看，该多个独立空间例如由经过横截面中心的多条线分隔而成、或者由两组平行线相互交叉而分隔形成，具体地，排液插件能够增强气泡与气泡之间相互
挤压，并减小气泡与气泡之间的间隔以便于排液；具有该这结构的排液插件使气泡在固定路径上升，气泡上升的速度增加，并且有利于有效提高水中的氧气
溶解度；横管17，其与排气口18连通，并且该横管17用于将气泡输送至集水管19；排气口18，其位于该曝气单元11的上端面，并且该排气口18用于排出气体；集水管19，其位于排气口18的下方，在集水管19中汇集了气泡以及连同随气泡运动的液体，在重力作用下形成气液分离；出水口20，其将集水管19中分离出的液体排出。
[0036] 另外，在本发明的生态水培系统中设有圆筒型曝气单元，一方面，通过曝气过程对水培管8增氧，保证了增氧充分。另一方面，通过曝气单元11内的水位与水培管8内的水位之差，给水培管8的增氧提供动力，提高了节能效果。另外，还增强了水循环作用，由此消除了水培内营养物质滞留的问题，使整个生态水培系统更稳定。
[0037] 另外，本发明的水培系统可以应用于利用绿植高效节能
吸附水体中的富营养物质以实现水体修复的水体生态修复系统，还可以应用于设施
园艺、家庭、甚至是在沙漠荒滩、盐
碱地等的作物生产等。
[0038] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
