CN104925984A - 一种灌溉水的处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灌溉水的处理方法，包括以下步骤：将河水或收集的雨水依次通过砂石过滤系统、叠片过滤系统进行过滤，并与臭氧生成系统制备成的臭氧气体充分混合之后进入微喷灌溉系统，用于农作物的灌溉。此外，本发明还公开了一种灌溉水的处理装置，包括砂石过滤系统、叠片过滤系统、主要由制氧机、臭氧发生器组成的臭氧生成系统、文丘里射流器以及微喷灌溉系统。本发明克服了“传统灌溉水处理存在粪大肠杆菌、挥发酚、硫化物等有害物质含量高”得不到解决的问题，且将废水变为具有活性功能的灌溉水，有利于农作物的生长。本发明不仅节能，而且非常有利于推广和实施，不仅适合节水灌溉水处理的需要，也适合城乡民用供水及废水、污水的处理。

Description

一种灌溉水的处理方法及装置

技术领域

本发明涉及环保水处理领域，具体涉及一种灌溉水的处理方法及装置，尤其涉及一种应用臭氧强氧化性杀菌消毒并生成具有活化功能的灌溉水的方法及装置。

背景技术

由于水资源日益稀少，灌溉水短缺已成为制约我国农业生产持续发展的主要因素。与此同时，我国还有大量的劣质水没有得到安全和规范的利用。有资料表明，目前全国污水排放量已达693亿立方米，相当于黄河年径流量的1.5倍；预计2030年将增加到850～1060亿立方米。同时，我国每年还有130亿立方米的微咸水资源。由于缺水，各地多年来已经在利用劣质水进行灌溉。据2004年统计，全国仅污水灌溉面积已达361.8万公顷，占有效灌溉面积的6.4%。但是，不规范的劣质水利用方式，造成了对土壤和地下水环境的污染，也严重威胁到农产品的质量以及人民的身体健康。

传统的农业灌溉水处理仅针对水中的泥沙进行简单过滤，其他有害物质依然存在，不仅不利于农作物的生长，更威胁到土壤、水环境、人类的健康。例如，含酚浓度高的废水不宜用于农田灌溉，否则会使农作物枯死或减产；若用含有硫化物的废水灌溉农田，植物的根系生长将受到抑制，使植物根部发黑而腐烂，造成农作物枯萎；若用含粪大肠杆菌等有害微生物的废水灌溉农田，不仅会造成土壤生态系统失衡，还会渗透到蔬菜等农产品中，影响农产品质量，危害人类身体健康。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种灌溉水的处理装置，克服了“传统灌溉水处理存在粪大肠杆菌、挥发酚、硫化物等有害物质含量高”得不到解决的问题，且将废水变为具有活性功能的灌溉水，有利于农作物的生长。为此，本发明还提供一种灌溉水的处理方法。

为解决上述技术问题，本发明具体采用如下技术方案：

一种灌溉水的处理装置，包括由1个或多个砂石过滤器组成的砂石过滤系统，由1个或多个叠片过滤器组成的叠片过滤系统，主要由制氧机、臭氧发生器组成的臭氧生成系统，文丘里射流器，微喷灌溉系统以及引入原水用的进水管路、导出过滤水的出水管路，进水管路依次连接砂石过滤系统、叠片过滤系统、并与臭氧生成系统通过文丘里射流器相连汇合到出水管路，出水管路与微喷灌溉系统相连。

由砂石过滤系统、叠片过滤系统组成的过滤系统既可以与臭氧发生系统同时运行，亦可以单独运行而不对设备产生影响。

作为优选的技术方案，所述臭氧生成系统包括：制氧机，减压阀，臭氧发生器，流量、压力调节阀，流量计，压力变送器，温度变送器，臭氧监控仪；其中，制氧机通过减压阀连接臭氧发生器，臭氧发生器依次连接流量调节阀，压力调节阀，流量计，压力变送器，温度变送器，以及臭氧监控仪后，再与文丘里射流器连接。

作为优选的技术方案，所述砂石过滤系统通过进水管路连接水泵。

此外，本发明还提供一种灌溉水的处理方法，包括如下步骤：

（1）河水或收集的雨水（可通过水泵）依次引入砂石过滤系统、叠片过滤系统进行过滤；

（2）臭氧生成系统生成臭氧气体；

（3）步骤（2）生成的臭氧气体通过文丘里射流器与经过步骤（1）过滤处理的水汇合到出水管路，实现臭氧气体与水的混合；

（4）步骤（3）产生的臭氧水通过微喷灌溉系统喷出灌溉水对农田进行灌溉。

作为优选的技术方案，步骤（2）中，所述臭氧生成系统生成臭氧气体具体包括如下步骤：制氧机采用变压吸附法制备高浓度氧气，经减压阀进入臭氧发生器，在臭氧发生器的高频高压电场内，变成臭氧化气体，经流量调节阀、压力调节阀调节和流量计、压力变送器及温度变送器检测流量、压力、温度，以及臭氧监控仪检测臭氧浓度后，再与水混合；所述制氧机产生的氧气浓度、臭氧发生器产生的臭氧气体浓度均可调控，依据水污染的严重程度，选择调节浓度高低。

作为优选的技术方案，步骤（3）中，所述臭氧气体通过文丘里射流器与出水管相连，实现臭氧气体与水的剧烈混合，臭氧气体在水体中以细微气泡上升，在整个过程中形成高效的物质传递，使臭氧溶解率达到95%以上。

作为优选的技术方案，步骤（3）中，所述出水管路中臭氧水浓度为1～5ppm。

作为优选的技术方案，步骤（4）中，所述灌溉水的粪大肠杆菌数量≤50MPN/100ml、挥发酚含量≤0.001mg/L、硫化物含量≤0.005mg/L、悬浮物≤30mg/L、生化需氧量≤3mg/L、化学需氧量≤20mg/L；所述灌溉水的有效利用系数在0.85以上；所述灌溉水的溶氧量≥12ppm。

所述步骤（1）和步骤（2）同时进行，或步骤（1）可单独进行。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：本发明采用砂石过滤及叠片过滤双重过滤，并与制备的臭氧气体充分结合，在去除泥沙等杂质的同时，不仅解决了泥沙堵塞灌溉水管的问题，更解决了传统灌溉水处理方式所不能解决的挥发酚、硫化物、粪大肠杆菌等有害物质含量高的问题；除此之外，本发明处理所得到的灌溉水，溶解氧含量高，可充分补充农作物根系土壤中的氧气，促进根系对营养物质的吸收，有利农作物的健康生长，是一种活性功能水，本发明能有效改善作物根系的溶氧环境，解决作物因缺氧而容易烂根的问题，显著提高作物根系的呼吸作用和吸肥效率，提高作物的温度耐受性，从而达到促进作物生长，缩短作物发育周期，提高作物产量，增加果实品质的作用；同时，本发明采用微喷灌溉，能有效利用灌溉水，节省运营成本。本发明不仅节能，而且非常有利于推广和实施，不仅适合节水灌溉水处理的需要，也适合城乡民用供水及废水、污水的处理。相较于已有的灌溉水处理技术，本发明更适应现代农业发展需求。

附图说明

图1是本发明一种灌溉水的处理装置的结构示意图；

图2是本发明臭氧生成系统的具体结构示意图；

图3是本发明过滤系统的实施例之一的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1是水泵，2是砂石过滤系统，3是叠片过滤系统，4是制氧机，5是臭氧发生器，6是文丘里射流器，7是微喷灌溉系统，8是减压阀，9是流量调节阀，10是压力调节阀，11是流量计，12是压力变送器，13是温度变送器，14是臭氧监控仪，45是臭氧生成系统。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步详细的说明：

如图1所示，本发明一种灌溉水的处理装置，包括由1个或多个砂石过滤器组成的砂石过滤系统2，由1个或多个叠片过滤器组成的叠片过滤系统3，主要由制氧机4、臭氧发生器5组成的臭氧生成系统，文丘里射流器6，微喷灌溉系统7以及引入原水用的进水管路、导出过滤水的出水管路；进水管路依次连接砂石过滤系统2、叠片过滤系统3、并与臭氧生成系统通过文丘里射流器6相连汇合到出水管路，出水管路与微喷灌溉系统7相连。砂石过滤系统2可通过进水管路连接水泵1，水源通过水泵1泵入砂石过滤系统2。由砂石过滤系统2、叠片过滤系统3组成的过滤系统既可以与臭氧发生系统同时运行，亦可以单独运行而不对设备产生影响。

如图2所示，本发明的臭氧生成系统，具体包括：制氧机4，减压阀8，臭氧发生器5，流量调节阀9、压力调节阀10，流量计11，压力变送器12，温度变送器13，臭氧监控仪14。其中，制氧机4通过减压阀8连接臭氧发生器5，臭氧发生器5依次连接流量调节阀9，压力调节阀10，流量计11，压力变送器12，温度变送器13，以及臭氧监控仪14后，再与文丘里射流器6连接（见图1）。制氧机4采用变压吸附法（PSA）制备高浓度氧气，经减压阀8进入臭氧发生器5，在臭氧发生器5的高频高压电场内，变成臭氧化气体，经流量调节阀9、压力调节阀10分别进行流量和压力调节，然后再经流量计11、压力变送器12及温度变送器13检测流量、压力、温度，以及臭氧监控仪14检测臭氧浓度后，再与水混合。可以随用随制，且不间断的产生高浓度臭氧，保证灌溉水的杀菌消毒效果，且运行成本低，性能稳定，安全可靠。所述制氧机4产生的氧气浓度、臭氧发生器5产生的臭氧气体浓度均可调控，依据水污染的严重程度，选择调节浓度高低。

主要配置参数如下表1：

表1

图3是本发明过滤系统的实施例之一的结构示意图，如图3所示，该实施例的过滤系统具体包括：两个砂石过滤器组成的沙石过滤系统2及两个叠片过滤器组成的叠片过滤系统3；将河水/收集的雨水（水源）经过进水管路依次通过两个砂石过滤器组成的沙石过滤系统2及两个叠片过滤器组成的叠片过滤系统3进行过滤，并与臭氧生成系统45（主要由制氧机4、臭氧发生器5组成，见图1）通过文丘里射流器6相连汇合到出水管路（臭氧生成系统45制备成的臭氧气体与经过过滤的水充分混合），出水管路与微喷灌溉系统7相连，实现30亩火龙果树的微喷灌溉。砂石过滤器和叠片过滤器都是常用的过滤设备，本发明采用的是上海晟鹏灌溉技术有限公司生产的型号为S2001和S2602的砂石过滤器，型号为3号的叠片过滤器。微喷灌溉系统7采用本领域常用的微喷灌溉装置。

采用图1所示的本发明装置进行灌溉水处理的方法，包括如下步骤：

（1）河水或收集的雨水通过水泵1依次引入砂石过滤系统2、叠片过滤系统3进行过滤；砂石过滤系统2对河水或收集的雨水进行粗过滤，叠片过滤系统3再进行精过滤；

（2）臭氧生成系统（主要由制氧机4、臭氧发生器5组成，见图1）生成臭氧气体；

（3）步骤（2）生成的臭氧气体通过文丘里射流器6与经过步骤（1）过滤处理的水汇合到出水管路，实现臭氧气体与水的混合；所述臭氧气体通过文丘里射流器与出水管相连，实现臭氧气体与水的剧烈混合，臭氧气体在水体中以细微气泡上升，在整个过程中形成高效的物质传递，使臭氧溶解率达到95%以上；所述出水管路中臭氧水浓度为1～5ppm；

（4）步骤（3）产生的臭氧水通过微喷灌溉系统7喷出灌溉水对农田进行灌溉。所述灌溉水的粪大肠杆菌数量≤50MPN/100ml、挥发酚含量≤0.001mg/L、硫化物含量≤0.005mg/L、悬浮物≤30mg/L、生化需氧量≤3mg/L、化学需氧量≤20mg/L；所述灌溉水的有效利用系数在0.85以上；所述灌溉水的溶氧量≥12ppm。

所述步骤（1）和步骤（2）可以同时进行，或步骤（1）可以单独进行。

对采用本发明装置及方法生成的灌溉水及源头河水进行检测比较，得出如下检测数据，具体见表2：

表2

检测项目	处理前河水	处理后河水
			五日生化需氧量，mg/L	103.4	2.9
化学需氧量，mg/L	215.7	15.3
			悬浮物，mg/L	119.1	26
硫化物，mg/L	0.8	0.05
			粪大肠杆菌，个/100ml	107	33
挥发酚，mg/L	1.5	0.0012
			溶解氧，ppm	5.3	12.8

本发明装置及方法应用在火龙果上具体的实施效果：

经过一年的试验灌溉，没有发生喷灌设施损坏、堵头现象，节约灌溉水近2000t，火龙果长势旺，较往年亩产平均增加500kg，病虫害鲜少发生，果实品质优良。

Claims (10)

1.一种灌溉水的处理装置，其特征在于，包括由1个或多个砂石过滤器组成的砂石过滤系统，由1个或多个叠片过滤器组成的叠片过滤系统，主要由制氧机、臭氧发生器组成的臭氧生成系统，文丘里射流器，微喷灌溉系统以及引入原水用的进水管路、导出过滤水的出水管路；进水管路依次连接砂石过滤系统、叠片过滤系统、并与臭氧生成系统通过文丘里射流器相连汇合到出水管路，出水管路与微喷灌溉系统相连。

2.如权利要求1所述的灌溉水的处理装置，其特征在于，所述由砂石过滤系统、叠片过滤系统组成的过滤系统与臭氧发生系统同时运行，或单独运行而不对设备产生影响。

3.如权利要求1所述的灌溉水的处理装置，其特征在于，所述臭氧生成系统包括：制氧机，减压阀，臭氧发生器，流量、压力调节阀，流量计，压力变送器，温度变送器，臭氧监控仪；其中，制氧机通过减压阀连接臭氧发生器，臭氧发生器依次连接流量调节阀，压力调节阀，流量计，压力变送器，温度变送器，以及臭氧监控仪后，再与文丘里射流器连接。

4.如权利要求1所述的灌溉水的处理装置，其特征在于，所述砂石过滤系统通过进水管路连接水泵。

5.一种灌溉水的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）河水或收集的雨水依次引入砂石过滤系统、叠片过滤系统进行过滤；

（2）臭氧生成系统生成臭氧气体；

（3）步骤（2）生成的臭氧气体通过文丘里射流器与经过步骤（1）过滤处理的水汇合到出水管路，实现臭氧气体与水的混合；

（4）步骤（3）产生的臭氧水通过微喷灌溉系统喷出灌溉水对农田进行灌溉。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述臭氧生成系统生成臭氧气体具体包括如下步骤：制氧机采用变压吸附法制备高浓度氧气，经减压阀进入臭氧发生器，在臭氧发生器的高频高压电场内，变成臭氧化气体，经流量调节阀、压力调节阀调节和流量计、压力变送器及温度变送器检测流量、压力、温度，以及臭氧监控仪检测臭氧浓度后，再与水混合；所述制氧机产生的氧气浓度、臭氧发生器产生的臭氧气体浓度均可调控，依据水污染的严重程度，选择调节浓度高低。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述臭氧气体通过文丘里射流器与出水管相连，实现臭氧气体与水的剧烈混合，臭氧气体在水体中以细微气泡上升，在整个过程中形成高效的物质传递，使臭氧溶解率达到95%以上。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述出水管路中臭氧水浓度为1～5ppm。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述灌溉水的粪大肠杆菌数量≤50MPN/100ml、挥发酚含量≤0.001mg/L、硫化物含量≤0.005mg/L、悬浮物≤30mg/L、生化需氧量≤3mg/L、化学需氧量≤20mg/L；所述灌溉水的有效利用系数在0.85以上；所述灌溉水的溶氧量≥12ppm。

10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）和步骤（2）同时进行，或步骤（1）可单独进行。