CN102765797B - 灌溉水增氧设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种灌溉水增氧设备，属于农业用水处理设备领域。该增氧设备包括：微纳米气泡发生装置、纯氧供给装置和微纳米气泡发生器；其中，微纳米气泡发生装置设有进水管、进氧管和出水管，进水管用于引入所处理的灌溉水，进氧管与所述纯氧供给装置连接，出水管与所述微纳米气泡发生器连接，微纳米气泡发生器上设有出水口。该增氧设备通过微纳米气泡发生装置、纯氧供给装置和微纳米气泡发生器有机连接，相互配合，可以水为介质，来带动气水高效溶合，形成溶解氧浓度超高的微米和纳米量级的气泡水，提高了增氧效率，从而使经过该设备增氧后的富氧气泡水，直接进行正常的农业灌溉。
Description
技术领域
本发明涉及农业用水处理领域，尤其涉及一种可以促进农作物增产丰收的灌溉水增氧设备。
背景技术
农业种植中，作物根系发育需要有足够的氧气供给，虽然无土栽培显著地改善了作物的根系环境条件，但是无土栽培时，尤其是营养液栽培时，如果处理不当，也容易缺氧，影响作物的根系和地上部分植株的正常生长发育。
在营养液循环栽培系统中，作物根系呼吸作用所需的氧气主要来自营养液中溶解的氧。增氧措施主要是利用机械和物理的方法来增加营养液与空气的接触机会，增加氧在营养液中的扩散能力，从而提高营养液中氧气的含量。常用的加氧方法有落差、喷雾、搅拌、压缩空气等几种，采用这些方法的溶解效率非常低，不仅无法达到较高的溶解氧，而且还浪费了大量的能耗。除此之外，由于夏季温度较高，只能将营养液池建在地下以降低营养液的温度，增加溶氧量。另外，甚至通过降低营养液的浓度来增加溶氧量。根据试验，每降低电导度0.25毫西门子，可增加溶氧量仅为0.1mg/L。而在固体基质的无土栽培中，为了保持基质中有充足的空气，除了应选用合适的基质种类外，还应避免基质积水的问题。在设施农业中，这种溶解氧无法从根本上得到提高的问题至今仍然无法解决。
对于土壤栽培的情况下，其灌溉水的溶解氧更是无法解决，滴灌设施只能尽可能低减少灌溉水的用量，而无法解决灌溉水的溶解氧问题。
发明内容
本发明实施方式提供一种灌溉水增氧设备，可以解决目前的增氧方式不能有效提高灌溉水的溶解氧问题，该设备可迅速提高灌溉水的溶解氧，提高农作产量，达到增产增收的目的。
为解决上述问题本发明提供的技术方案如下：
本发明实施方式提供一种灌溉水增氧设备，包括：
微纳米气泡发生装置、纯氧供给装置和微纳米气泡发生器；其中，
所述微纳米气泡发生装置设有进水管、进氧管和出水管，所述进水管用于引入所处理的灌溉水，所述进氧管与所述纯氧供给装置连接，所述出水管与所述微纳米气泡发生器连接，所述微纳米气泡发生器上设有出水口。
由上述提供的技术方案可以看出，本发明实施方式的增氧设备通过微纳米气泡发生装置、纯氧供给装置和微纳米气泡发生器有机连接，相互配合，可以水为介质，来带动气水高效溶合，形成溶解氧浓度超高的微米和纳米量级的气泡水，提高了增氧效率和增氧效果，从而使经过该设备增氧后的富氧气泡水，直接进行正常的农业灌溉，如将富氧气泡水灌溉无土栽培农业或土壤栽培农业，增加农产品的产量(作物的产量明显提高10％～50％)和质量(一些水果如草莓，其甜度增加)。该设备结构简单，完全改变了原有作物灌溉水和营养液的增氧模式，从而在根本上解决了灌溉水和营养液的溶解氧增氧问题，实现迅速提高农作产量，达到增产增收的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例一的增氧设备示意图；
图2为本发明实施例一的增氧设备的微纳米气泡发生装置示意图；
图3为本发明实施例二的设备示意图；
图4为本发明实施例三的设备示意图；
图5为本发明实施例四的设备示意图；
图6为本发明实施例五的设备示意图；
图中各标号对应的部件为：1、灌溉水池；2、微纳米气泡发生装置；21、增压泵；22、溶气装置；3、纯氧制氧机或纯氧气罐；4、微纳米气泡发生器；5、溶氧罐；6、配水管路；7、微纳米气泡发生装置的进水管；8、微纳米气泡发生装置的进氧管；9、微纳米气泡发生装置的出水管；10、微纳米气泡富氧水出水管；A、供水；B、供纯氧。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明实施例作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供一种灌溉水增氧设备，可用于对农业栽培中的灌溉水进行增氧，达到高效的增氧效果，如图1所示，该设备包括：微纳米气泡发生装置、纯氧供给装置和微纳米气泡发生器；
其中，微纳米气泡发生装置设有进水管、进氧管和出水管，进水管用于引入所处理的灌溉水，进氧管与纯氧供给装置连接，出水管与微纳米气泡发生器连接，微纳米气泡发生器上设有出水口。
上述设备中，微纳米气泡发生装置的结构如图2所示，包括：增压泵和溶气装置；
其中，增压泵和溶气装置分别与微纳米气泡发生装置的出水管连接，即增压泵的出水口及溶气装置的出气管分别与微纳米气泡发生装置的出水管连接；
增压泵上设置进水管；溶气装置上设置进氧管。
上述微纳米气泡发生装置中，增压泵可采用扬程为0.2MPa～1MPa的增压泵；溶气装置可采用文丘里原理射流器或带有溶气功能的气液混合装置。
上述设备中的微纳米气泡发生器可采用高速旋回式气液混合型微纳米泡沫发生器。如可采用专利申请号为200610140565.5的高速旋回式气液混合型微纳米泡沫发生器。该微纳米气泡发生器与微纳米气泡发生装置配合，利用水作为介质，通过文丘里原理的射流器或溶气泵负压进气，将气液混合后的混合液以一定压力射入特定结构的微纳米气泡发生器中，将气体高速旋转切割后释放出来，其形成的气泡直径主要分布5～60μm的气泡在溶液中处于悬浮状态，上升流速＜0.1m/s，这样的气液混合装置不仅可以使气液接触界面大大增加，从而使气液传质效率大大增加，而且产生的微米级的气泡在溶液中停留时间大大增长。这些微纳米气泡中含有丰富的氧，作为溶液中的溶解氧的贮备库，当溶液中的溶解氧减少的时候，气泡中的溶解氧就会补充进来，形成一个长时间可以保持溶解氧在较高水平的相对稳定的气液混合体，从而完全保证对灌溉水的增氧需求。
上述设备中的微纳米气泡发生器的出水量为0.6～1.2m3/h，一般出水量为1m3/h，微纳米气泡发生装置的出水管可以作为总出水管，该出水管的出水端分出多个出水管支管，微纳米气泡发生器的数量与所述出水管支管的数量相同，每个微纳米气泡发生器与所述微纳米气泡发生装置的出水管一个出水管支管连接。实际中，微纳米气泡发生器的数量，可以根据微纳米气泡发生装置的增压泵的出水量来设置，使增压泵供水压力保持能正常产生微纳米泡沫即可。
上述设备中，纯氧供给装置可采用纯氧制氧机或氧气罐，主要是稳定地产生标准状态下的氧气，以供给微纳米气泡发生装置，提供的氧气浓度需大于90％，纯氧供给装置的输出管路连接至微纳米气泡发生装置的进氧管。
可进一步在本实施例的增氧设备的微纳米气泡发生器设置的进水管、出水管均设置控制阀，以方便控制。
下面结合具体实施例对上述增氧设备作进一步说明。
实施例二
本实施例提供一种灌溉水增氧设备，可用于对农业栽培中的灌溉水进行增氧，达到高效的增氧效果，如图3所示，本实施例的设备在上述实施例一给出的设备基础上，还包括：溶氧灌和配水管路；微纳米气泡发生器设置在溶氧灌内；
其中，灌溉水池(其中可放置灌溉水或无土栽培的营养液)的出水口与微纳米气泡发生装置的进水管连接；
溶氧灌上设有微纳米气泡富氧水出水管，微纳米气泡富氧水出水管与配水管路连接。
上述设备中溶氧灌采用耐压大于0.2MPa的密闭罐体，溶氧灌的水力停留时间为0.5～5分钟。溶氧罐中可设置多个微纳米气泡发生器，设置的数量可根据增压泵的水量而定，一般情况下单个微纳米气泡发生器的出水量约为0.6～1.2m3/h。
本实施例的增氧设备使用时，微纳米气泡发生装置的进水来自灌溉水池(引入灌溉水或营养液)，依次经过微纳米气泡发生器和溶氧罐后，产生的微纳米气泡水，作为灌溉水从溶氧罐出水后经配水管路进行灌溉作业，直接灌溉于农作物。该增氧设备可以连续流运行模式运行，具有结构简单，增氧效率高的优点。
实施例三
本实施例提供一种灌溉水增氧设备，可用于对农业栽培中的灌溉水进行增氧，达到高效的增氧效果，如图4所示，本实施例的设备在上述实施例一给出的设备基础上，还包括：灌溉水池、溶氧灌和配水管路；微纳米气泡发生器设置在溶氧灌内；
其中，溶氧灌上设有进水管、灌溉水供水管和微纳米气泡富氧水出水管；进水管用于引入待增氧的灌溉水；灌溉水供水管与微纳米气泡发生装置的进水管连接；微纳米气泡富氧水出水管与配水管路连接。
进一步的，本实施例的增氧设备中，在微纳米气泡发生装置的出水管可以经管路直接与配水管路连接，为控制方便，出水管可设置两个控制阀，而将连接配水管路的管路连接至两控制阀之间。这样形成微纳米气泡发生装置的出水管和溶氧灌的微纳米气泡富氧水出水管均可以连接至配水管路，向其输出增氧后的灌溉水。
本实施例增氧设备中溶氧灌采用耐压大于0.2MPa的密闭罐体，溶氧灌的水力停留时间为0.5～5分钟。溶氧罐中可设置多个微纳米气泡发生器，设置的数量可根据增压泵的水量而定，一般情况下单个微纳米气泡发生器的出水量为1m3/h。
本实施例的增氧设备使用时，直接在溶氧罐中注入灌溉水(清水或营养液均可)，微纳米气泡发生装置的进水来自溶氧罐，从微纳米气泡发生器产生的微纳米气泡水再循环注入溶氧罐，经过一定时间的循环后，产生高浓度溶氧值的灌溉水，一次性灌溉农作物。然后重复以上操作。该增氧设备可实现间歇性反应器的运行模式，具有结构简单，运行费用低，增氧效果好的优点。
实施例四
本实施例提供一种灌溉水增氧设备，可用于对农业栽培中的灌溉水进行增氧，达到高效的增氧效果，如图5所示，本实施例的设备在上述实施例一给出的设备基础上，还包括：灌溉水池和配水管路；微纳米气泡发生器设置在灌溉水池内；
其中，灌溉水池设有出水口和微纳米气泡富氧水出水管，出水口与微纳米气泡发生装置的进水管连接；
灌溉水池的微纳米气泡富氧水出水管与所述配水管路连接。
本实施例的增氧设备使用时，微纳米气泡发生装置的进水(待增氧的灌溉水或营养液)直接从灌溉水池中引入，引入的进水依次经过微纳米气泡发生装置、微纳米气泡发生器产生微纳米气泡水，产生的微纳米气泡水再循环注入灌溉水池；然后通过灌溉水池输出至配水管路进行农作物灌溉。这种增氧设备属于连续流反应器模式，这样可省去封闭的溶氧罐，变为敞开体系下的增氧过程，这种模式虽会对溶氧效率产生一定不利影响。但是由于对于水培来说，由于存在大量营养液循环的问题，因此增氧主要设置在水培的营养液中，也能以较简单的设备结构，较低的成本保证增氧效果。
实施例五
本实施例提供一种灌溉水增氧设备，可用于对农业栽培中的灌溉水进行增氧，达到高效的增氧效果，如图6所示，本实施例的设备在上述实施例一给出的设备基础上，还包括：灌溉水池、溶氧罐和配水管路；所述的微纳米气泡发生器设置在所述溶氧罐内；
其中，溶氧灌上设有出水管；
灌溉水池设有进水管、出水口和微纳米气泡富氧水出水管；灌溉水池的进水管与溶氧灌的出水管连接；灌溉水池的出水口与微纳米气泡发生装置的进水管连接；灌溉水池的微纳米气泡富氧水出水管与配水管路连接。
本实施例增氧设备中溶氧灌采用耐压大于0.2MPa的密闭罐体，溶氧灌的水力停留时间为0.5～5分钟。溶氧罐中可设置多个微纳米气泡发生器，设置的数量可根据增压泵的水量而定，一般情况下单个微纳米气泡发生器的出水量为1m3/h。
本实施例增氧设备使用时，微纳米气泡发生装置直接从灌溉水池(营养液池)中引入待处理的灌溉水(清水或营养液均可)，引入的灌溉水依次经过微纳米气泡发生装置、微纳米气泡发生器处理后，产生的微纳米气泡水再注入溶氧罐，溶氧罐出水再循环回灌溉水池，然后通过灌溉水池进行输出至配水管路进行农作物灌溉。这种增氧设备的工作模式属于一种连续流反应器模式。具有结构简单，增氧效率高的优点。
上述各实施例的增氧设备中，灌溉水池可以是农业灌溉或无土栽培营养液的循环蓄水池。配水管路可采用目前农业灌溉中的配水管路，可以是漫灌，也可以是滴灌。
综上所述，本发明实施例的增氧设备具有以下优点：
(1)该增氧设备完全改变了设施农业原有增氧装置的弊病，打破了设施农业在灌溉水及营养液的增氧问题上的瓶颈，从而仅以物理作用就达到了农作物的大量增产增收的效用。
(2)该增氧设备所产生的富氧微纳米气泡水，可以保证作物根本在较长时间范围内都能够处于溶解氧的较高水平，可以完全满足作物根系对溶解氧的需求。氧气微纳米气泡粒径非常小，可以渗入到土壤或者基质的深层次，保证深层次根系的供氧需要，另外，微纳米气泡小到在30μm以下时，气泡会逐渐缩小，最后破灭，气泡在破灭的过程中会产生一个瞬时的高热量释放，这个现象被称为空化效应，这个能量的释放可以促进作物根部对营养液中成分的吸收，使作物的生长周期缩短或产量提升。
(3)该增氧设备具有移动方便，可以与原有灌溉和水循环系统直接连接，简单方便，无需对原有系统进行改造。另外，该增氧设备可以设置在汽车等运输工具的车体上，从而完成移动式的灌溉作业，成为现代设施农业不可或缺的增氧设备。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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披露的技术范围内，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。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种灌溉水增氧设备，其特征在于，包括：
微纳米气泡发生装置、纯氧供给装置和微纳米气泡发生器；其中，
所述微纳米气泡发生装置设有进水管、进氧管和出水管，所述进水管用于引入所处理的灌溉水，所述进氧管与所述纯氧供给装置连接，所述出水管与所述微纳米气泡发生器连接，所述微纳米气泡发生器上设有出水口；
所述微纳米气泡发生装置包括：增压泵和溶气装置；其中，
所述增压泵和溶气装置分别与所述出水管连接；
所述增压泵上设置所述进水管；
所述溶气装置上设置所述进氧管；
所述增压泵采用扬程为0.2MPa～1MPa的增压泵；
所述溶气装置采用文丘里原理射流器或带有溶气功能的气液混合装置；
还包括：灌溉水池、溶氧罐和配水管路；所述微纳米气泡发生器设置在所述溶氧罐内；其中，所述溶氧罐上设有进水管、灌溉水供水管和微纳米气泡富氧水出水管；所述溶氧罐上的进水管用于引入待增氧的灌溉水；所述灌溉水供水管与所述微纳米气泡发生装置的进水管连接；所述微纳米气泡富氧水出水管与所述配水管路连接。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述微纳米气泡发生器采用高速旋回式气液混合型微纳米泡沫发生器；
所述微纳米气泡发生器的出水量为0.6～1.2m3/h。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述微纳米气泡发生装置的出水管的出水端设有多个出水管支管，所述微纳米气泡发生器的数量与所述出水管支管的数量相同，每个微纳米气泡发生器与所述微纳米气泡发生装置的出水管一个出水管支管连接；
所述纯氧供给装置采用纯氧制氧机或氧气罐。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述溶氧罐为耐压大于0.2MPa的密闭罐体，溶氧罐的水力停留时间为0.5～5分钟。
5.一种灌溉水增氧设备，其特征在于，包括：
微纳米气泡发生装置、纯氧供给装置和微纳米气泡发生器；其中，
所述微纳米气泡发生装置设有进水管、进氧管和出水管，所述进水管用于引入所处理的灌溉水，所述进氧管与所述纯氧供给装置连接，所述出水管与所述微纳米气泡发生器连接，所述微纳米气泡发生器上设有出水口；
所述微纳米气泡发生装置包括：增压泵和溶气装置；其中，
所述增压泵和溶气装置分别与所述出水管连接；
所述增压泵上设置所述进水管；
所述溶气装置上设置所述进氧管；
所述增压泵采用扬程为0.2MPa～1MPa的增压泵；
所述溶气装置采用文丘里原理射流器或带有溶气功能的气液混合装置；
还包括：灌溉水池和配水管路；所述微纳米气泡发生器设置在所述灌溉水池内；
其中，所述灌溉水池设有出水口和微纳米气泡富氧水出水管，所述灌溉水池的出水口与所述微纳米气泡发生装置的进水管连接；
所述灌溉水池的微纳米气泡富氧水出水管与所述配水管路连接。
6.一种灌溉水增氧设备，其特征在于，包括：
微纳米气泡发生装置、纯氧供给装置和微纳米气泡发生器；其中，
所述微纳米气泡发生装置设有进水管、进氧管和出水管，所述进水管用于引入所处理的灌溉水，所述进氧管与所述纯氧供给装置连接，所述出水管与所述微纳米气泡发生器连接，所述微纳米气泡发生器上设有出水口；
所述微纳米气泡发生装置包括：增压泵和溶气装置；其中，
所述增压泵和溶气装置分别与所述出水管连接；
所述增压泵上设置所述进水管；
所述溶气装置上设置所述进氧管；
所述增压泵采用扬程为0.2MPa～1MPa的增压泵；
所述溶气装置采用文丘里原理射流器或带有溶气功能的气液混合装置；
还包括：灌溉水池、溶氧罐和配水管路；所述微纳米气泡发生器设置在所述溶氧罐内；其中，所述溶氧罐上设有出水管；所述灌溉水池设有进水管、出水口和微纳米气泡富氧水出水管；所述灌溉水池的进水管与所述溶氧罐的出水管连接；所述灌溉水池的出水口与所述微纳米气泡发生装置的进水管连接；所述灌溉水池的微纳米气泡富氧水出水管与所述配水管路连接。
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| CN102765797A (zh) | 2012-11-07 |
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