基于RO浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统

基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统
技术领域：
1.本发明涉及灌溉及水处理领域，特别涉及基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统。


背景技术：

2.宁夏地处我国西北地区，距海遥远，水资源严重短缺，如何将ro浓水(ro浓水是指反渗透脱盐处理过程中产生的高含盐的废水)资源化利用起来，是基于宁夏水资源短缺，水质差的基础条件上能有效解决用水短缺的重要手段。目前广泛应用的水处理方法主要有热法和膜法两大类,其中反渗透(ro)膜法水处理技术研究较早，目前已发展较成熟，但由于其需要较高外加压力、占地面积大、膜易污染等缺点限制了进一步的发展。
3.同时，宁夏平原地区在农业上采取大水漫灌，大引大排的粗放灌溉方式，排引比高达0.58左右，引起土地的盐渍化，使得粮食产量变低，且施肥不当造成土壤污染日益加剧，传统的农业灌溉时将水和肥分离，费时费力。因此，设计一种水肥一体，浓水再利用的灌溉系统是刻不容缓的。


技术实现要素：

4.针对资源的短缺和现有技术的局限，本发明基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统，工艺简单，可根据土壤中作物的情况自动控制水肥的比例进行灌溉。
5.基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统，包括：ro浓水循环系统、肥料汲取液稀释系统、正渗透膜组件和灌溉系统；正渗透膜组件的两侧分别连接ro浓水循环系统和肥料汲取液稀释系统，灌溉系统与肥料汲取液稀释系统的肥料汲取液水箱相连；其中，ro浓水循环系统包括ro浓水水箱、 ro浓水循环泵；肥料汲取液稀释系统包括汲取液循环泵、肥料汲取液水箱；灌溉系统包括第一水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第二水泵、纯水水箱、土壤综合传感器、电控箱和灌溉网络；ro浓水循环泵的进水口与ro浓水水箱的一端相连，ro浓水循环泵的出水口与正渗透膜组件相连，经过正渗透膜组件的浓水通过与ro浓水水箱另一端相连的管路输送回ro浓水水箱；汲取液循环泵进水口与肥料汲取液水箱的一端相连，汲取液循环泵的出水口与正渗透膜组件相连，经过正渗透膜组件的肥料汲取液通过与肥料汲取液水箱另一端相连的管路输送回肥料汲取液水箱；第一水泵的进水口与肥料汲取液水箱相连，第一水泵的出水口与灌溉网络连接，第二水泵的进水口与纯水水箱相连，第二水泵的出水口与灌溉网络连接相连，第一电磁阀和第二电磁阀分别连接在第一水泵和第二水泵出水口的管道上，电控箱与土壤综合传感器、第一电磁阀和第二电磁阀电信连接，电控箱接受人为设置，电控箱接收土壤综合传感器传递的信号并控制第一电磁阀和第二电磁阀的开闭。
6.本发明所述的基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统是反渗透体统的后置系统，反渗透系统产生的纯水存储于上述纯水水箱中，产生的浓水为上述ro浓水；系统启动前，肥料以最大溶解度溶于纯水中，形成饱和肥料汲取液，系统启动后ro浓
水从ro浓水水箱流经ro浓水循环泵、正渗透膜组件后，ro浓水被浓缩，其中的水分输送至肥料汲取液水箱，饱和肥料汲取液被初步稀释，浓缩后的ro浓水回到ro浓水水箱中；饱和肥料汲取液从肥料汲取液水箱流经汲取液循环泵、正渗透膜组件，回到肥料汲取液水箱中，在电控箱设置土壤中作物所需肥料(电导率)、水分(含水率)的上下阈值，当土壤综合传感器探测到作物所需的肥料和水分低于下线时，电控箱控制第一电磁阀和第二电磁阀同时打开，根据作物需要，肥料和水分按照比例自动混合后，灌溉到作物根部；当肥料和水分高于下线时，第一电磁阀和第二电磁阀关闭，停止灌溉。在这个过程中ro浓水经过正渗透膜组件，将纯水渗透到肥料汲取液中，随着ro浓水和肥料汲取液不断地循环，ro浓水逐渐被浓缩，肥料汲取液逐渐被稀释。
7.优选的，基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统还包括反渗透系统；反渗透系统产生的纯水通过管路供给纯水水箱，产生的浓水通过管路供给ro浓水水箱，需要注意的是反渗透系统未图示。
8.优选的，基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统还包括 ro浓水循环加热系统，其中，ro浓水循环加热系统还包括太阳能集热器和太阳能循环泵，太阳能循环泵出水端与ro浓水水箱相连，太阳能循环泵与太阳能集热器一端相连，太阳能集热器另一端与ro浓水水箱相连，太阳能集热器不断给ro浓水加热，以提高ro浓水温度，增大膜通量。
9.优选的，基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统还包括 ro浓水保安过滤器和肥料汲取液保安过滤器，ro浓水保安过滤器设于ro浓水循环泵出口侧，肥料汲取液保安过滤器设于汲取液循环泵出口侧，ro浓水保安过滤器和肥料汲取液保安过滤器用于净化水质。
10.优选的，ro浓水循环系统还包括：第一液位仪、ro浓水电导率仪、第一流量传感器、第一压力传感器；第一液位仪和ro浓水电导率仪设于ro浓水水箱的内壁，第一流量传感器和第一压力传感器设于正渗透膜组件和ro浓水水箱之间的管道上。
11.优选的，肥料汲取液稀释系统还包括：第二压力传感器、第二流量传感器、第二液位仪、肥料汲取液电导率仪；第二压力传感器和第二流量传感器设于正渗透膜组件和肥料汲取液水箱之间的管道上，第二液位仪和肥料汲取液电导率仪设于肥料汲取液水箱内壁。
12.优选的，灌溉系统还包括：第三流量传感器、第四流量传感器；第三流量传感器设于第一电磁阀和第一水泵之间的管道上，第四流量传感器设于第二电磁阀和纯水水箱之间的管道上。
13.优选的，正渗透膜组件包括外壳和正渗透膜芯。
14.本发明设计的基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统，制作工艺简单，方法简易，操作便捷，不用人为水肥分离，节省人力物力，同时通过渗透法循环再利用ro浓水，一方面缓解用水压力，另一方面水肥一体灌溉以达到节水节肥的效果。
附图说明：
15.附图1是基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统的装置示意图。
16.图中：正渗透膜组件1、ro浓水循环系统2、肥料汲取液稀释系统3、灌溉系统 4、ro
浓水循环加热系统5、ro浓水水箱21、第一液位仪24、ro浓水电导率仪25、ro浓水保安过滤器23、ro浓水循环泵22、汲取液循环泵32、肥料汲取液水箱31、第二液位仪35、肥料汲取液电导率仪34、肥料汲取液保安过滤器 33、第一水泵41、第一电磁阀42、第二电磁阀43、第二水泵44、纯水水箱45、土壤综合传感器47、电控箱46、灌溉网络411、第一流量传感器26、第一压力传感器27、第二压力传感器36、第二流量传感器37、第三流量传感器48、第四流量传感器49、太阳能集热器51、太阳能循环泵52。
具体实施方式：
17.基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统，包括：ro浓水循环系统2、肥料汲取液稀释系统3、正渗透膜组件1和灌溉系统4；正渗透膜组件1的两端分别连接ro浓水循环系统2和肥料汲取液稀释系统3，灌溉系统4与肥料汲取液稀释系统3的肥料汲取液水箱31相连；其中，ro浓水循环系统2包括ro浓水水箱21、ro浓水循环泵22；肥料汲取液稀释系统3包括汲取液循环泵32、肥料汲取液水箱31；灌溉系统4包括第一水泵41、第一电磁阀42、第二电磁阀43、第二水泵44、纯水水箱45、土壤综合传感器47、电控箱46和灌溉网络411；ro浓水循环泵22的进水口与ro浓水水箱21的一端相连，ro浓水循环泵22的出水口与正渗透膜组件1相连，经过正渗透膜组件1 的浓水通过与ro浓水水箱21另一端相连的管路输送回ro浓水水箱21；汲取液循环泵32进水口与肥料汲取液水箱31的一端相连，汲取液循环泵32的出水口与正渗透膜组件1相连，经过正渗透膜组件1的肥料汲取液通过与肥料汲取液水箱31另一端相连的管路输送回肥料汲取液水箱31；第一水泵41的进水口与肥料汲取液水箱31相连，第一水泵41的出水口与灌溉网络411连接，第二水泵44的进水口与纯水水箱45相连，第二水泵44的出水口与灌溉网络411连接相连，第一电磁阀42和第二电磁阀43分别连接在第一水泵41和第二水泵44 出水口的管道上，电控箱46与土壤综合传感器47、第一电磁阀42和第二电磁阀43电信连接，电控箱46接受人为设置，电控箱46接收土壤综合传感器47 传递的信号并控制第一电磁阀42和第二电磁阀43的开闭。
18.在另一种实施方式中，第一水泵41和第二水泵44人为控制开闭或与电控箱46电信连接。
19.本发明所述的基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统是反渗透体统的后置系统，反渗透系统产生的纯水存储于上述纯水水箱45中，产生的浓水为上述ro浓水；系统启动前，肥料以最大溶解度溶于纯水中，形成饱和肥料汲取液，系统启动后ro浓水从ro浓水水箱21流经ro浓水循环泵 22、正渗透膜组件1后，ro浓水被浓缩，其中的水分输送至肥料汲取液水箱31，饱和肥料汲取液被初步稀释，浓缩后的ro浓水回到ro浓水水箱21中；饱和肥料汲取液从肥料汲取液水箱31流经汲取液循环泵32、正渗透膜组件1，回到肥料汲取液水箱31中，在电控箱46设置土壤中作物所需肥料(电导率)、水分(含水率)的上下阈值，当土壤综合传感器47探测到作物所需的肥料和水分低于下线时，电控箱46控制第一电磁阀42和第二电磁阀43同时打开，根据作物需要，肥料和水分按照比例自动混合后，灌溉到作物根部；当肥料和水分高于下线时，第一电磁阀42和第二电磁阀43关闭，停止灌溉。在这个过程中ro 浓水经过正渗透膜组件1，将纯水渗透到肥料汲取液中，随着ro浓水和肥料汲取液不断地循环，ro浓水逐渐被浓缩，肥料汲取液逐渐被稀释。
20.在本实施方式中，基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统还包
括反渗透系统；反渗透系统产生的纯水通过管路供给纯水水箱45，产生的浓水通过管路供给ro浓水水箱21，需要注意的是反渗透系统未图示。
21.在本实施方式中，基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统还包括ro浓水循环加热系统，其中，ro浓水循环加热系统5还包括太阳能集热器51和太阳能循环泵52，太阳能循环泵52出水端与ro浓水水箱21相连，太阳能循环泵52与太阳能集热器51一端相连，太阳能集热器51另一端与ro 浓水水箱21相连，太阳能集热器51不断给ro浓水加热，以提高ro浓水温度，增大膜通量。
22.在本实施方式中，基于ro浓水处理的肥料汲取液正渗透水肥一体化灌溉系统还包括ro浓水保安过滤器23和肥料汲取液保安过滤器33，ro浓水保安过滤器23设于ro浓水循环泵22出口侧，肥料汲取液保安过滤器33设于汲取液循环泵32出口侧，ro浓水保安过滤器23和肥料汲取液保安过滤器33用于净化水质。
23.在本实施方式中，ro浓水循环系统2还包括：第一液位仪24、ro浓水电导率仪25、第一流量传感器26、第一压力传感器27；第一液位仪24和ro浓水电导率仪25设于ro浓水水箱21的内壁，第一流量传感器26和第一压力传感器27设于正渗透膜组件1和ro浓水水箱21之间的管道上。
24.在本实施方式中，肥料汲取液稀释系统3还包括：第二压力传感器36、第二流量传感器37、第二液位仪35、肥料汲取液电导率仪34；第二压力传感器 36和第二流量传感器37设于正渗透膜组件1和肥料汲取液水箱31之间的管道上，第二液位仪35和肥料汲取液电导率仪34设于肥料汲取液水箱31内壁。
25.在本实施方式中，灌溉系统4还包括：第三流量传感器48、第四流量传感器49；第三流量传感器48设于第一电磁阀42和第一水泵41之间的管道上，第四流量传感器49设于第二电磁阀43和纯水水箱45之间的管道上。
26.在本实施方式中，正渗透膜组件1包括外壳和正渗透膜芯。