CN103417999A

CN103417999A - 一种应用氧化电位水来对无土栽培的营养液进行杀菌消毒的系统装置及方法

Info

Publication number: CN103417999A
Application number: CN2013102201922A
Authority: CN
Inventors: 苏东海; 么居标; 朱青松; 周海君; 张晓辉
Original assignee: Beijing Polytechnic
Current assignee: Beijing Polytechnic
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2013-12-04

Abstract

本发明提供一种应用氧化电位水来对无土栽培的营养液进行杀菌消毒的系统装置及方法，其通过向无土栽培的营养液中按一定比例注入氧化电位水来对营养液进行消毒。本发明的应用氧化电位水来对无土栽培的营养液进行杀菌消毒的系统装置包括氧化电位水制备装置、氧化电位水输出装置、电解剂输入装置、自动检测装置和控制装置。本发明采用氧化电位水来取代常规使用的高温消毒、紫外线消毒或氧化剂消毒等消毒方式，使用后对植物生长无影响，无残留、对环境无污染，成本低廉。

Description

一种应用氧化电位水来对无土栽培的营养液进行杀菌消毒的系统装置及方法

技术领域

本发明涉及无土栽培营养液的消毒以防止无土栽培系统中出现的各种病害，主要属于农业种植的病害预防领域。

背景技术

无土栽培技术自问世以来，在国内外蔬菜设施栽培中得到了迅速的推广应用。无土栽培技术不仅可以节约耕地，而且在克服农作物连作障碍，抵御外界不良环境，生产无公害蔬菜等方面，具有常规土壤栽培难以比拟的优越性。因此，无土栽培技术应用的规模逐步扩大，自动化程度也越来越高。但是无土栽培的核心在于营养液的配制与管理，营养液的循环使用不可避免地产生各类细菌的滋生和繁殖，进而导致无土栽培系统中各类病害的传播，在一定程度上限制了无土栽培技术的推广和应用。

目前广泛使用的营养液消毒方法主要包括高温消毒、氧化剂消毒、紫外线消毒及过滤消毒等办法。高温消毒的原理是利用高温使病原微生物机体蛋白质变性，从而杀死营养液里的致病微生物，但高温消毒需要耗费大量的能源，增加了无土栽培的运营成本。氧化剂消毒主要利用臭氧的强氧化性，在溶液中产生氧化能力很强的单原子氧和羟基来与营养液中的病原微生物发生氧化还原反应，从而分解杀灭溶液中的病原微生物，但臭氧的使用剂量较难掌握，在使用中若控制不当极易对环境和人员造成伤害。紫外线消毒是利用波长为254nm的UV-C紫外线对微生物的照射，以破坏其机体内核的蛋白或DNA的结构，从而杀灭微生物，但紫外线的穿透能力有限，大量使用紫外线灯也加大了运营成本。过滤消毒主要包括砂过滤和膜过滤，砂过滤的消毒能力较低，而膜过滤在滤除各类病菌的同时，也会滤掉营养液中部分的化合物营养元素。从以上可以看出，目前常规使用的各种营养液消毒方法均存在一定的局限性，因此，在实际使用过程中，人们一直在寻求节能环保和低廉高效的营养液消毒产品。

发明内容

本发明就是针对目前常规使用的各种营养液消毒方法存在的一些问题和不足，设计采用氧化电位水来取代常规使用的营养液消毒方法，如高温消毒、紫外线消毒或氧化剂消毒等消毒方式，以实现对无土栽培的营养液进行消毒的系统装置及方法。特别是应用氧化电位水对无土栽培的营养液进行消毒的系统装置及方法。

应用氧化电位水来对无土栽培的营养液进行杀菌消毒的系统装置包括氧化电位水制备装置、氧化电位水输出装置、电解剂输入装置、自动检测装置和控制装置。其中氧化电位水制备装置包括电解装置、酸性水储存装置、碱性水储存装置。氧化电位水输出装置包括隔膜泵或磁力泵、电磁阀或电动阀、流量计。电解剂输入装置包括计量泵或脉冲泵。自动检测装置包括测量营养液电导率的电导率仪、测量营养液pH值的pH仪。

电解装置产生的酸性水和碱性水的理化指标可以根据控制装置的指令要求，以及电解剂输入装置供应的电解剂的多少来进行一定范围的调整。理化指标主要包括pH值和氯离子浓度。其中酸性水的pH值调整范围为3.0～6.5，氯离子浓度调整范围为30ppm～90ppm；而碱性水的pH值调整范围为8.5～11.5，氯离子浓度调整范围为3ppm～10ppm。

在进行营养液的配制时，通过氧化电位水输出装置向营养液中注入一定比例的氧化电位水。在植物生长过程中，营养液在植物根系和营养液池之间不断循环，控制器通过自动检测装置来检测营养液的浓度变化，并定时向营养液中注入一定比例的氧化电位水。

在进行营养液的配制时，先确定各种营养元素的比例和浓度，根据需要配制的营养液总量确定出所需水量，在配制时按照氧化电位水和软水的体积比为1∶200～1∶500的比例往营养液中添加氧化电位水，优先体积比为1∶300，以杀灭配制营养液的软水中可能存在的病原微生物。

当营养液在植物根系和营养液池之间不断循环过程中，控制器通过自动检测装置来检测营养液的电导率变化，并定时向营养液中注入一定量的氧化电位水。控制器通过自动检测装置来检测营养液pH值的变化，以确定注入的氧化电位水中酸性水和碱性水的比例，以保证营养液的pH值控制在5.5～6.5范围内。通过氧化电位水优良的杀菌能力来杀灭营养液中的病原微生物，并用氧化电位水来调节营养液的pH值，以保证营养液的pH值处于植物生长最适宜的pH值范围内。

氧化电位水是一种具有较高氧化还原电位，较低的pH值，含一定浓度的有效氯的电解水，它是一种无色透明的液体，具有较强的氧化性和杀灭微生物的作用，对各种微生物都有较强的杀灭作用。具有杀灭速度快、安全可靠、不留残毒、有利于环保等特点，作用后还可以还原成普通水，不会污染环境和造成公害，与传统的消毒方法相比较有显著优势。

附图说明

图1是本发明的应用氧化电位水来对无土栽培的营养液进行杀菌消毒的系统装置的示意性系统结构框图；

图2是本发明的应用氧化电位水来对无土栽培的营养液进行杀菌消毒的系统装置的控制流程图。

附图标记说明

1-电解剂输入泵；2-电解装置；3-酸性水储存桶；4-碱性水储存桶；5-氧化电位水输出泵；6-电导率仪及pH仪；7-控制器；8-营养液池；9-无土栽培的蔬菜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明中的电解液的配制在营养液池8中进行，在进行营养液的配制时，先确定各种营养元素的比例和浓度，根据需要配制的营养液总量确定出所需总水量，按照1∶300的比例确定出所需软水量和氧化电位水的舔加量然后将各种营养元素化合物倒入营养液池8中，并向营养液池8中添加根据浓度确定的软水量氧化电位水的舔加量，然后在营养液池8中充分混合即得到配制好的营养液。

在植物生长过程中，营养液在各类蔬菜9的植物根系和营养液池8之间不断循环，控制器7通过自动检测装置6来检测营养液池8中营养液的浓度变化，并定时氧化电位水输出泵5向营养液池8中注入一定比例的氧化电位水。

当营养液在蔬菜9的植物根系和营养液池8之间不断循环过程中，控制器7通过自动检测装置6来检测营养液的电导率变化，并定时向营养液中注入一定量的氧化电位水。控制器7通过自动检测装置6来检测营养液pH值的变化，以确定往营养液池8中注入的是酸性水储存桶3中的酸性水，还是碱性水储存桶4的碱性水。控制器7通过控制往营养液池8中注入酸性水和碱性水的比例，来保证营养液的pH值控制在5.5～6.5范围内。

接下来通过具体的实例来描述本发明的系统装置的具体使用方法。

实例1：采用氧化电位对无土栽培蔬菜大棚营养液的配制及消毒根据对大棚种植蔬菜所各种需营养元素进行计算确定出配方中各类元素含量为2442mg/L，因此配制1吨营养液需要总量为2.442kg的各类元素化合物。要配制1吨营养液，按照1∶300的比例计算需要软水约996.7升，氧化电位水约3.3升。将上述的营养元素用软水稀释后，和氧化电位水混合一起注入到营养液池内。

配制好的营养液按照常规的供应设备向大棚内种植的蔬菜进行供应并收集和循环。在工作过程中，若控制器7通过自动检测装置6检测到营养液pH值低于5.5时，控制器7便控制氧化电位水输出泵5向营养液池8中添加少量的碱性水储存桶4的碱性水；若控制器7通过自动检测装置6检测到营养液pH值高于6.5时，控制器7便控制氧化电位水输出泵5向营养液池8中添加少量的酸性水储存桶3的碱酸性水，通过这种方法使营养液池8中的pH值在5.5～6.5的范围内。

在实际运行过程中，定期从营养液池8中取少量的营养液进行微生物菌落的检测，并与未使用氧化电位水消毒处理的其他蔬菜大棚的营养液进行比较对照，实验的对照数据如下：

实验检测数据表明，使用氧化电位水对营养液进行消毒处理可以显著降低营养液中的菌落数。

Claims

1.一种应用氧化电位水来对无土栽培的营养液进行杀菌消毒的系统装置，包括氧化电位水制备装置、氧化电位水输出装置、电解剂输入装置、自动检测装置和控制装置，氧化电位水制备装置和氧化电位水输出装置有输送管路相连，电解剂输入装置和氧化电位水制备装置有输送管路相连，控制装置有导线和氧化电位水制备装置、氧化电位水输出装置、电解剂输入装置、自动检测装置相连；特征在于，氧化电位水制备装置包括电解装置、酸性水储存装置、碱性水储存装置，氧化电位水输出装置包括隔膜泵或磁力泵、电磁阀或电动阀、流量计，电解剂输入装置包括计量泵，自动检测装置包括测量营养液电导率的电导率仪、测量营养液pH值的pH仪。

2.如权利要求1所述对无土栽培的营养液进行杀菌消毒的系统装置，其特征在于，所述的电解装置产生的酸性水和碱性水的理化指标可以根据控制装置的指令要求，以及电解剂输入装置供应的电解剂的多少来进行一定范围的调整，理化指标主要包括pH值和氯离子浓度，其中酸性水的pH值调整范围为3.0～6.5，氯离子浓度调整范围为30ppm～90ppm；而碱性水的pH值调整范围为8.5～11.5，氯离子浓度调整范围为3ppm～10ppm。

3.应用氧化电位水来对无土栽培的营养液进行杀菌消毒的方法，包括：在进行营养液的配制时，通过氧化电位水输出装置向营养液中注入一定比例的氧化电位水；在植物生长过程中，营养液在植物根系和营养液池之间不断循环，控制器通过自动检测装置来检测营养液的浓度变化，并定时向营养液中注入一定比例的氧化电位水；通过氧化电位水优良的杀菌能力来杀灭营养液中的病原微生物，以防止无土栽培系统中的病害发生。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在进行营养液的配制时，先确定各种营养元素的比例和浓度，根据需要配制的营养液总量确定出所需水量，在配制时按照氧化电位水和软水的体积比为1∶200～1∶500的比例往营养液中添加氧化电位水，优先体积比为1∶300，以杀灭配制营养液的软水中可能存在的病原微生物。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当营养液在植物根系和营养液池之间不断循环过程中，控制器通过自动检测装置来检测营养液的电导率变化，并定时向营养液中注入一定量的氧化电位水；控制器通过自动检测装置来检测营养液pH值的变化，以确定注入的氧化电位水中酸性水和碱性水的比例，以保证营养液的pH值控制在5.5～6.5范围内；通过氧化电位水优良的杀菌能力来杀灭营养液中的病原微生物，并用氧化电位水来调节营养液的pH值，以保证营养液的pH值处于植物生长最适宜的pH值范围内。