CN102657887A - 一种无土栽培营养液的消毒方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无土栽培营养液的消毒方法，其是向待消毒的无土栽培营养液中通入微纳米臭氧气泡进行营养液消毒。该方法是将臭氧灭菌与微纳米气泡技术结合进行无土栽培营养液消毒的方法，通过臭氧发生器产生臭氧，并通过微纳米气泡发生装置产生微纳米臭氧气泡，使其迅速溶解于待消毒的营养液中，利用臭氧的强氧化性杀灭营养液中的致病菌和其他有机物，从而达到营养液消毒的目的。采用本发明的方法，可以有效控制营养液中根传病害的传播，并且可以提高营养液中的溶氧量，且不会产生农药残留。

Description

一种无土栽培营养液的消毒方法

技术领域

本发明属于液体消毒技术领域，具体地说，涉及一种无土栽培营养液的消毒方法。

背景技术

无土栽培是指以育苗基质固定植株，用营养液供给营养进行栽培植物的方法。无土栽培系统根据营养液是否回收和重复利用，可以分为开放式和封闭式两大类。在开放式无土栽培系统中，营养液不循环使用，营养液经作物吸收后多余的即排放到环境中，会对环境，如地表或地下水、土壤造成一定的污染。在封闭式无土栽培系统中，营养液被搜集循环使用，节水省肥，而且减少了对环境的污染。

为了减少营养液排放对环境造成的污染，国内外的无土栽培系统正逐步由开放式向封闭式转变，但由于营养液的循环使用，营养液中的病原会不断累积，增大了植物根系接触病原的几率。因此，封闭式系统更容易发生根传病害，且传播迅速，如黄瓜枯萎病、十字花科软腐病和番茄枯萎病等，一旦发生则整个系统植物全部感染，危害严重，易造成巨大经济损失。因此，开发一种经济高效的循环营养液杀菌方法成为亟待解决的技术问题。

现有的消毒方法主要分为两种，化学消毒方法和物理消毒方法。

1)化学消毒方法

化学消毒是指用化学药物作用于生物体，使其蛋白质变性，失去正常功能而死亡。目前常用的有含氯消毒剂、氧化消毒剂、碘类消毒剂、醛类消毒剂、杂环类消毒剂、酚类消毒剂、醇类消毒剂、季胺类消毒剂等。化学方法具有高效、快速、操作方便、适用范围广及经济效益好等优点；但化学方法会导致人畜中毒、使有害生物产生抗药性、污染环境等缺点。因此使用经化学方法消毒的营养液进行无土栽培生产蔬菜、水果等，更容易造成药物残留和积累，引起人畜中毒。

2)物理方法，主要包括热消毒、氧化消毒、紫外消毒、过滤消毒等。

热消毒：高温热消毒是最早应用于营养液消毒的方法，其原理是利用高温使病原微生物机体蛋白质变性，失去生物功能，从而达到杀灭病原微生物。

氧化剂消毒：氧化剂消毒的原理是，利用强氧化剂在营养液中发生氧化还原反应，迅速分解溶液中的病原微生物。用于营养液消毒的氧化剂主要是臭氧，臭氧是很强的氧化剂，在溶液中产生氧化能力很强的单原子氧和羟基，不仅能分解微生物，还能与营养液中的其他还原性物质发生氧化还原反应，因此营养液中含有的其他有机物会消耗臭氧达到杀菌效果；杀灭微生物的效果与暴露时间及臭氧浓度有关。

紫外线消毒：其原理是，通过紫外线对微生物的照射，以破坏其体内核蛋白或DNA结构，使其立即死亡或丧失繁殖能力。具有最佳杀菌效果的紫外线是UV-C，波长在200～280nm，波长为254的紫外线杀菌效果最好，因为DNA对254nm的紫外线吸收最强。然而紫外线消毒的效果受溶液中悬浮颗粒的影响，因此隐藏在悬浮颗粒中的病菌，由于不能被紫外线照射而难以被杀死。

发明内容

本发明的目的针对现有的营养液消毒方法中存在的问题，如环境污染、对人畜有毒害作用、运行成本但高效率低以及有毒副产物等，提供一种新型的无土栽培营养液的消毒方法。

为了实现本发明目的，本发明的一种无土栽培营养液的消毒方法，其是向待消毒的无土栽培营养液中通入微纳米臭氧气泡进行营养液消毒。

前述消毒方法中，无土栽培营养液在进行消毒前预先过滤。过滤采用的过滤器为筛网式、叠片式或砂滤式过滤器，用于滤除营养液中的有机物杂质，减少对臭氧的无效损耗，提高消毒效率。

前述的消毒方法，其中所述微纳米臭氧气泡是由微纳米臭氧气泡发生装置产生的，直径在数十微米(μm)和数十纳米(nm)之间的微小气泡。所述微纳米臭氧气泡发生装置由三部分组成：氧气瓶、臭氧发生器和微纳米气泡发生装置。氧气瓶为臭氧发生器供氧，将臭氧发生器的出气端连接微纳米气泡发生装置的进气口，产气流量为1-3m³/h(优选2m³/h)。

前述消毒方法中，通气消毒时间为30min-1h，优选45min。

具体地，本发明的一种无土栽培营养液的消毒方法，包括以下步骤：

(1)经作物吸收利用后的营养液，回流到营养液暂存池中；

(2)营养液暂存池中的待消毒营养液，由水泵提供动力吸入过滤管路；

(3)营养液通过过滤器进行过滤，除去较大的有机杂质；

(4)过滤后的营养液流入营养液消毒池，在消毒池中等待消毒；

(5)将臭氧发生器的出气端连接微纳米气泡发生装置的进气口，同时将微纳米气泡发生装置的进水口与出水口放入盛有待消毒营养液的消毒池中；

(6)微纳米气泡发生装置的进水口与出水口应在位置上尽可能离得比较远，且进水口在消毒池的底层，出水口在消毒池的上层。

(7)连接系统电源，开启臭氧发生器和微纳米气泡发生装置，调节臭氧发生器的产气量，与微纳米气泡发生装置的流量，使其达到匹配。这样，在消毒池中的营养液中就形成了微纳米臭氧气泡，其迅速溶于营养液中形成微纳米臭氧水，对营养液进行灭菌；

所述臭氧发生器的产气量一般为20～40g/h(优选40g/h)，根据需求可利用瓶装氧气供给氧气，以提高臭氧产生的速率和纯度。

所述水泵一般为不锈钢耐腐蚀自吸泵，其流量和扬程可根据要求选配。

所述营养液消毒池中，消毒结束后的营养液中残留有臭氧，需放置8～10h，待臭氧浓度低于0.1mg/L时才能再次用于灌溉植物。

所述营养液消毒池中的营养液，在消毒结束8～10h后，可由灌溉水泵泵入灌溉管路进行浇灌植物。

本发明的优点在于：

(一)本发明提供的涉及设施园艺领域的一种利用臭氧灭菌与微纳米气泡技术结合进行无土栽培营养液消毒的方法，通过臭氧发生器产生臭氧，并通过微纳米气泡发生装置产生微纳米臭氧气泡，使其迅速溶解于待消毒的营养液中，利用臭氧的强氧化性杀灭营养液中的致病菌和其他有机物，从而达到营养液消毒的目的。采用本发明的方法，可以有效控制营养液中根传病害的传播，并且可以提高营养液中的溶氧量，且不会产生农药残留。

(二)臭氧具有强氧化性，可以快速杀灭营养液中的致病微生物，且对环境无污染；副产物为氧气，可提高营养液中的溶氧量，利于植物根系的呼吸作用，起到增产的作用。

(三)臭氧在水中溶解度较低，利用微纳米气泡发生装置，可以产生微纳米级别的臭氧气泡，气泡小、溶氧率高、水中停留长，从而提高臭氧的溶解度；且这种微纳米气泡臭氧水稳定性高(半衰期为16-20小时)，从而可以大幅提臭氧的杀菌效率。

附图说明

图1为本发明消毒系统示意图；其中，1为营养液暂存池，2为水泵，3为过滤器，4为营养液消毒池，5为微纳米气泡发生装置，6为臭氧发生器，7为氧气瓶。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。

实施例1 温室番茄水培循环营养液的微纳米气泡臭氧水消毒

消毒系统示意图如图1所示，具体方法为：

(1)经番茄吸收利用后的营养液，回流到营养液暂存池1中；营养液由水泵2(流量为5m³/h)提供动力吸入管路；

(2)在管路中安装筛网式过滤器3，过滤器的筛目为100目，营养液通过过滤器，滤除有机杂质；

(3)过滤后的营养液流入体积为2.5m³的营养液消毒池4中，等待进行臭氧消毒；

(4)由瓶装氧气瓶7为臭氧发生器6供氧，将臭氧发生器6(产气量为40g/h)的出气端连接微纳米气泡发生装置5(流量为2m³/h)的进气口，同时将微纳米气泡发生装置5的进水口与出水口放入盛有待消毒营养液的消毒池4中；

(5)营养液消毒池4为长方形，微纳米气泡发生装置5的进水口在消毒池的一个角上，且在消毒池的底层(贴近底面)放置；微纳米气泡发生装置5的出水口在消毒池与进水口的对角上，且在消毒池的上层(贴近水面)放置；

(6)连接系统的电源，开启臭氧发生器和微纳米气泡发生装置，调节臭氧发生器和微纳米气泡发生装置，在营养液中形成微纳米臭氧气泡，使其迅速溶于营养液中形成微纳米气泡臭氧水，对营养液进行灭菌；通气时间1h即可完全杀灭营养液中的致病菌；

(7)营养液消毒池中消毒结束后的营养液，放置8小时后，由灌溉水泵泵入灌溉管路进行再次浇灌番茄。

实施例2 温室黄瓜水培循环营养液的微纳米气泡臭氧水消毒

消毒系统示意图如图1所示，具体方法为：

(1)经黄瓜吸收利用后的营养液，回流到营养液暂存池1中；营养液由水泵2(流量为3m³/h)提供动力吸入管路；

(2)在管路中安装筛网式过滤器3，过滤器的筛目为100目，营养液通过过滤器，滤除有机杂质；

(3)过滤后的营养液流入体积为2m³的营养液消毒池4中，等待进行臭氧消毒；

(4)由瓶装氧气瓶7为臭氧发生器6供氧，将臭氧发生器6(产气量为20g/h)的出气端连接微纳米气泡发生装置5(流量为2m³/h)的进气口，同时将微纳米气泡发生装置5的进水口与出水口放入盛有待消毒营养液的消毒池4中；

(5)营养液消毒池4为长方形，微纳米气泡发生装置5的进水口在消毒池的一个角上，且在消毒池的底层(贴近底面)放置；微纳米气泡发生装置5的出水口在消毒池与进水口的对角上，且在消毒池的上层(贴近水面)放置；

(6)连接系统的电源，开启臭氧发生器和微纳米气泡发生装置，调节臭氧发生器和微纳米气泡发生装置，在营养液中形成微纳米臭氧气泡，使其迅速溶于营养液中形成微纳米气泡臭氧水，对营养液进行灭菌；通气时间45min即可完全杀灭营养液中的致病菌；

(7)营养液消毒池中消毒结束后的营养液，放置8小时后，由灌溉水泵泵入灌溉管路进行再次浇灌黄瓜。

分别采用实施例1和2的方法，与常规紫外线营养液消毒方法对戊土栽培营养液进行消毒，进行了温室营养液栽培番茄和黄瓜的对比。结果表明：采用微纳米气泡臭氧水消毒后的营养液栽培种植出的番茄和黄瓜，在叶片数、株高、叶绿素含量等方面，较紫外线消毒处理相比，分别有不同程度的提高；特别是在产量方面，分别比对照提高了5.7％和8.2％。因此，本发明的方法能显著提高作物的生物学指标，具有良好的增产效果。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种无土栽培营养液的消毒方法，其特征在于，其是向待消毒的无土栽培营养液中通入微纳米臭氧气泡进行营养液消毒。

2.根据权利要求1所述的消毒方法，其特征在于，无土栽培营养液在进行消毒前预先过滤。

3.根据权利要求1所述的消毒方法，其特征在于，所述微纳米臭氧气泡是由微纳米臭氧气泡发生装置产生的，流量为1-3m³/h。

4.根据权利要求3所述的消毒方法，其特征在于，所述微纳米臭氧气泡是由微纳米臭氧气泡发生装置产生的，流量为2m³/h。

5.根据权利要求1-4任一项所述的消毒方法，其特征在于，通气消毒时间为30min-1h。

6.根据权利要求5所述的消毒方法，其特征在于，通气消毒时间为45min。

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