CN108337977A - 一种反渗透膜种植的水肥系统及使用方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种反渗透膜种植的水肥系统，取水管后平行连接有第一分水管、第二分水管和第三分水管，第一分水管、第二分水管和第三分水管两端通过连通管连接；第一分水管和第二分水管上依次设有次阀门、水力驱动比例式加药施肥注液器、次阀门、水力驱动比例式加药施肥注液器、次阀门和次阀门；第三分水管上设有第五次阀门。本发明可以把营养液浓度提高而不用担心病毒，细菌，真菌和有害的重金属盐类，离子等因素的侵袭，极大地改善了植物营养环境，能大幅度减少农药的使用量；可以减少1/2‑2/3的灌溉用水；可以用高温开水溶解，可以再生回收，在农业生产上具有广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及种植大棚技术领域，具体说，本发明具体涉及一种反渗透膜大棚的技术领域。
背景技术
反渗透膜又叫RO(Reverse Osmosis)膜，它的基本原理与肾脏病人的血液透析是相同的，血液透析时，病人的血液透过纳米级别的反渗透薄膜，洁净的血液和体液可以穿透反渗透薄膜的微细小孔返回到病人体内。病毒，细菌，真菌和有害的重金属盐类，离子等则受到RO膜拦阻、被剔出血液循环系统。
反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜，表面微孔的直径一般在0.5～10nm之间。
如果将这种材料引入到农业种植中，就能够避免病菌、真菌和重金属盐类对作物质量的影响，同时采用反渗透膜种植时可以实现分层灌溉不同的水肥比例来定向满足植物不同部位的生长需求，提高水肥的利用率，同时有效避免农药和化肥对作物质量的影响，但是目前的灌溉系统都是向田地内统一输送同一种水肥的系统，无法实现不同浓度同时输送和调节。
发明内容
针对现有技术目前的灌溉系统都是向田地内统一输送同一种水肥的系统，无法实现不同浓度同时输送和调节的技术问题，本发明提供了一种反渗透膜种植的水肥系统，利用多组输送管和阀门将水肥系统进行分离调节浓度，能够向不同层同时或者按照要求输入规定浓度的营养液或者纯净水，保证了输入的准确性，使得农业种植中能够在不同层灌溉不同的营养液浓度，满足了作物不同部位生长的需求，而且底层滴灌管和上层滴灌管之间加入反渗透膜，使得农药和化肥等定向输入或者隔离，可以把营养液浓度提高而不用担心病毒，细菌，真菌和有害的重金属盐类，离子等因素的侵袭，极大地改善了植物营养环境，能大幅度减少农药的使用量；可以减少1/2-2/3的灌溉用水，在农业种植领域具有广泛的适用性。
本发明提供的一种反渗透膜种植的水肥系统，取水管后平行连接有第一分水管、第二分水管和第三分水管，第一分水管、第二分水管和第三分水管两端通过连通管连接；第一分水管上依次设有第一次阀门、第二次阀门、第三次阀门和第四次阀门，第一次阀门和第二次阀门之间设有第一水力驱动比例式加药施肥注液器，第二次阀门和第三次阀门之间设有第二水力驱动比例式加药施肥注液器，第一次阀门在靠近取水管一端；第二分水管上依次设有第六次阀门、第七次阀门、第八次阀门和第九次阀门，第六次阀门和第七次阀门之间设有第三水力驱动比例式加药施肥注液器，第七次阀门和第八次阀门之间设有第四水力驱动比例式加药施肥注液器，第六次阀门设在靠近取水管一端；第三分水管上设有第五次阀门；第三次阀门和第四次阀门之间的第一分水管上设有上分管；第八次阀门和第九次阀门之间的第二分水管上设有下分管；第一水力驱动比例式加药施肥注液器和第三水力驱动比例式加药施肥注液器通过管道和第一营养液罐连接，第二水力驱动比例式加药施肥注液器和第四水力驱动比例式加药施肥注液器通过管道和第二营养液罐连接。
本发明中，上分管和下分管上均设有次止回阀、液体流量计和压力计。
本发明中，取水管上设有主止回阀。
本发明中，取水管端头设有水泵。
本发明中，上分管和下分管端头连接有滴灌管。
本发明中，滴灌管上设有电磁阀。
本发明中，上分管平行连接有两组以上的滴灌管，下分管平行连接有两组以上的滴灌管。
本发明中，反渗透膜种植的水肥系统设置在棚体内一端，棚体外设有太阳能发电机构，棚体内两侧设有蓄电池，太阳能发电机构和蓄电池电性连接，所述太阳能发电机构包括覆盖在棚体外侧的大棚覆盖太阳能板和棚体四周的独立太阳能板，大棚覆盖太阳能板和独立太阳能板和蓄电池电性连接，大棚覆盖太阳能板和独立太阳能板背面设有太阳能跟踪器，大棚棚体两侧设有太阳辐射传感器，太阳辐射传感器和蓄电池电性连接。
本发明中，棚体内反渗透膜种植的水肥系统和种植架连接，种植架有若干反渗透层，种植架除过底层外其他每层背面设有LED光源，LED光源和蓄电池电性连接，反渗透膜种植的水肥系统和蓄电池电性连接。
本发明的反渗透膜种植的水肥系统的使用方法，包括如下步骤：
(1)管道铺设：每条栽培田垄上设置了两根下部营养液滴管，一根上部营养液滴管，上部滴管点滴阀间距为15cm，下部滴管点滴阀间距为30cm，上部滴管长度为33m；
(2)设备调校：管道铺设好后，为了测定营养液的流量和浓度，需要进行输液试验，点滴管上一个点滴阀的流量是1.6L/hr，每条田垄的上部灌水量为5.85L/min，每条田垄的下部灌水量同样为5.85L/min；
(3)按照反渗透膜栽培灌水时间表进行灌溉。
(4)第一营养液罐和第二营养液罐中加入需要的营养液，根据将来灌溉的需求调节第一水力驱动比例式加药施肥注液器、第二水力驱动比例式加药施肥注液器、第三水力驱动比例式加药施肥注液器和第四水力驱动比例式加药施肥注液器上的加药比例，开启水泵使得取水管吸取到纯净水，关闭第四次阀门和第九次阀门使得液体流入上分管和下分管，根据液体流量计和压力计显示数据控制电磁阀，通过滴灌管将液体加入到反渗透膜的上层和下层。
本发明使用方法中反渗透膜栽培灌水时间表如下：
| 时间 | 8:00 | 8:30 | 9:00 | 10:00 | 10:30 | 11:00 | 12:00 | 12:30 | 13:00 | 14:00 | 14:30 |
| 上部灌水 | -30s(1h) | -35s(1h) | -40s(1h) | -40s(1h) | -45s(1h) | -30s(1h) | -30s(18h) | ||||
| 下部灌水 | -20s(2h) | -20s(2h) | -25s(2h) | -20s(18h) |
所述时间是灌水的时段；
所述-20s，-40s是表示灌水时间为20s，40s；
所述(1h)(2h)是灌水间隔时间。
本发明的有益效果:
本发明提供的一种反渗透膜种植的水肥系统，可以把营养液浓度提高而不用担心病毒，细菌，真菌和有害的重金属盐类，离子等因素的侵袭，极大地改善了植物营养环境，能大幅度减少农药的使用量；可以减少1/2-2/3的灌溉用水；可以用高温开水溶解，可以再生回收，利用大棚顶上和四周的太阳能调节灌溉水的温度，保证大棚内温湿度，利用太阳能蓄能电池储备电量保证隔层植物获得均匀充足光照，实现立体化种植节省能源，在农业生产上具有广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明反渗透膜种植的水肥系统结构示意图；
图2为本发明反渗透膜种植的水肥系统混液机构结构示意图；
图3为本发明水力驱动比例式加药施肥注液器结构示意图。
图4为本发明反渗透膜种植的水肥系统大棚结构示意图；
图5为本发明反渗透膜种植的水肥系统剖视结构示意图。
图1-5中，1-水泵、2-取水管、3-主阀、4-第一次阀门、5-第一分水管、6-第二分水管、7-第三分水管、8-第一水力驱动比例式加药施肥注液器、9-第二水力驱动比例式加药施肥注液器、10-第二次阀门、11-第三次阀门、12-第四次阀门、13-第五次阀门、14-第六次阀门、15-第七次阀门、16-第八次阀门、17-第九次阀门、18-第一营养液罐、19-主止回阀、20-第二营养液罐、21-第三水力驱动比例式加药施肥注液器、22-第四水力驱动比例式加药施肥注液器、23-次止回阀、24-液体流量计、25-压力计、26-电磁阀、27-连通管、28-滴灌管、29-下分管、30-上分管、31-太阳辐射传感器、32-种植架、33-大棚覆盖太阳能板、34-独立太阳能板、35-蓄电池、36-LED光源。
具体实施方式
下面结合附图1-5和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，但本发明的方法不限于下述实施例。
本发明中用到的水泵1、取水管2、主阀3、次阀门、分水管、水力驱动比例式加药施肥注液器、次阀门、营养液罐、主止回阀19、次止回阀23、液体流量计24、压力计25、电磁阀26、连通管27、滴灌管28、下分管29、上分管30、太阳辐射传感器31、种植架32、大棚覆盖太阳能板33、独立太阳能板34、蓄电池35、LED光源36都可通过市场途径采购或者定制获得。
实施例一：本发明大棚反渗透膜种植水肥系统
本发明提供的一种反渗透膜种植的水肥系统，取水管后平行连接有第一分水管5、第二分水管6和第三分水管7，第一分水管5、第二分水管6和第三分水管7两端通过连通管27连接；第一分水管5上依次设有第一次阀门4、第二次阀门10、第三次阀门11和第四次阀门12，第一次阀门4和第二次阀门10之间设有第一水力驱动比例式加药施肥注液器8，第二次阀门10和第三次阀门11之间设有第二水力驱动比例式加药施肥注液器9，第一次阀门4在靠近取水管2一端；第二分水管6上依次设有第六次阀门14、第七次阀门15、第八次阀门16和第九次阀门17，第六次阀门14和第七次阀门15之间设有第三水力驱动比例式加药施肥注液器21，第七次阀门15和第八次阀门16之间设有第四水力驱动比例式加药施肥注液器22，第六次阀门14设在靠近取水管2一端；第三分水管7上设有第五次阀门13；第三次阀门11和第四次阀门12之间的第一分水管5上设有上分管30；第八次阀门16和第九次阀门17之间的第二分水管6上设有下分管29；第一水力驱动比例式加药施肥注液器8和第三水力驱动比例式加药施肥注液器21通过管道和第一营养液罐18连接，第二水力驱动比例式加药施肥注液器9和第四水力驱动比例式加药施肥注液器22通过管道和第二营养液罐20连接。
本发明中，上分管30和下分管29上均设有次止回阀23、液体流量计24和压力计25。
本发明中，取水管2上设有主止回阀19和主阀3。
本发明中，取水管2端头设有水泵1。
本发明中，上分管30和下分管29端头连接有滴灌管28。
本发明中，滴灌管28上设有电磁阀26。
本发明中，上分管30平行连接有两组以上的滴灌管28，下分管29平行连接有两组以上的滴灌管28。
本发明中，棚体外设有太阳能发电机构，棚体内两侧设有蓄电池35，太阳能发电机构和蓄电池35电性连接；太阳能发电机构包括覆盖在棚体外侧的大棚覆盖太阳能板33和棚体四周的独立太阳能板34，大棚覆盖太阳能板33和独立太阳能板34和蓄电池35电性连接；大棚覆盖太阳能板33和独立太阳能板34背面设有太阳能跟踪器；棚体两侧设有太阳辐射传感器31，太阳辐射传感器31和蓄电池35电性连接，观察太阳辐射传感器31就能了解室内电能储备而不需要频繁出入大棚。
本发明中，棚体1内设有反渗透膜种植的水肥系统和种植架32，种植架32有若干反渗透层，种植架32除过底层外其他每层背面设有LED光源20，LED光源20和蓄电池35电性连接，反渗透膜种植的水肥系统和种植架32连接，反渗透膜种植的水肥系统和蓄电池35电性连接。
实施例二：本发明大棚反渗透膜种植水肥系统使用方法
本发明的反渗透膜种植的水肥系统的使用方法，包括如下步骤：
(1)管道铺设：每条栽培田垄上设置了两根下部营养液滴管，一根上部营养液滴管，上部滴管点滴阀间距为15cm，下部滴管点滴阀间距为30cm，上部滴管长度为33m；
(2)设备调校：管道铺设好后，为了测定营养液的流量和浓度，需要进行输液试验，点滴管上一个点滴阀的流量是1.6L/hr，每条田垄的上部灌水量为5.85L/min，每条田垄的下部灌水量同样为5.85L/min；
(3)按照反渗透膜栽培灌水时间表进行灌溉。
(4)首先在第一营养液罐18和第二营养液罐20中加入需要的营养液，根据将来灌溉的需求决定营养液的成分和比例，开启水泵使得取水管吸取到纯净水，调节第一水力驱动比例式加药施肥注液器8、第二水力驱动比例式加药施肥注液器9、第三水力驱动比例式加药施肥注液器21和第四水力驱动比例式加药施肥注液器22上的加药比例，使得第一分水管5和第二分水管6中流过不同成分的水肥，关闭第四次阀门12和第九次阀门17使得液体流入上分管30和下分管29，根据液体流量计24和压力计25显示数据适时开启电磁阀26，通过滴灌管28将液体加入到反渗透膜的上层和下层，实现作物上下不同营养液成分和浓度滴灌，如果只需要浇灌纯净水时打开第五次阀门13关闭第一次阀门4和第六次阀门14，下分管29需要纯净水打开第九次阀门17关闭第四次阀门12，上分管需要纯净水关闭第九次阀门17打开第四次阀门12，需要将两种营养液按比例混合后只供入上分管30或者下分管29时只需要关闭对应的次阀门即可，也通过开启第四次阀门12和第九次阀门17，关闭第三次阀门11或者第八次阀门16等实现交替供给营养液，这样保证作物的生长完全按照设定的模式和作物生长的不同时段供给营养液，作物上部下午也能够根据需求供给合适浓度的营养液。
本发明使用方法中反渗透膜栽培灌水时间表如下：
| 时间 | 8:00 | 8:30 | 9:00 | 10:00 | 10:30 | 11:00 | 12:00 | 12:30 | 13:00 | 14:00 | 14:30 |
| 上部灌水 | -30s(1h) | -35s(1h) | -40s(1h) | -40s(1h) | -45s(1h) | -30s(1h) | -30s(18h) | ||||
| 下部灌水 | -20s(2h) | -20s(2h) | -25s(2h) | -20s(18h) |
所述时间是灌水的时段；
所述-20s，-40s是表示灌水时间为20s，40s；
所述(1h)(2h)是灌水间隔时间。
实施例三：本发明大棚反渗透膜种植水肥系统与普通种植方法对比试验
建立两个相同的大棚，一个利用本发明大棚反渗透膜种植水肥系统另外一个采用普通的滴灌管及其铺设方法进行滴灌。连续三年种植圣女果，记录圣女果的产量和质量。
测量：利用电子秤对每次采摘的圣女果进行称重，求和后作为一年总的产量；
利用高效液相色谱法测量圣女果中番茄红素含量；
利用水果无损测糖仪检测每次采摘的圣女果糖度，取平均值。
| 三年总产量 | 平均番茄红素含量 | 平均糖度 | |
| 本发明系统 | 5411kg/亩 | 1371μg/g | 6 |
| 对照系统 | 4724kg/亩 | 811μg/g | 11 |
从上述试验可以看出，本发明系统种植的圣女果糖度、番茄红素都有明显提升，糖度提高可达到80％以上，番茄红素含量提升超过40％，而且本系统种植的圣女果连续采摘达到10个月，亩产上万斤，没有污染，口感好。
本发明的反渗透膜种植的水肥系统，也可以把营养液浓度提高而不用担心病毒，细菌，真菌和有害的重金属盐类，离子等的侵袭，极大地改善了植物生长环境，能大幅度减少农药的使用量；还可以减少1/2-2/3的灌溉用水；可以用90℃的高温开水溶解，能够根据作物不同部位和不同生长时期供给特定的营养液，在大棚种植领域具有广泛的适用性。
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种反渗透膜种植的水肥系统，其特征在于，取水管后平行连接有第一分水管、第二分水管和第三分水管，第一分水管、第二分水管和第三分水管两端通过连通管连接；第一分水管上依次设有第一次阀门、第二次阀门、第三次阀门和第四次阀门，第一次阀门和第二次阀门之间设有第一水力驱动比例式加药施肥注液器，第二次阀门和第三次阀门之间设有第二水力驱动比例式加药施肥注液器，第一次阀门在靠近取水管一端；第二分水管上依次设有第六次阀门、第七次阀门、第八次阀门和第九次阀门，第六次阀门和第七次阀门之间设有第三水力驱动比例式加药施肥注液器，第七次阀门和第八次阀门之间设有第四水力驱动比例式加药施肥注液器，第六次阀门设在靠近取水管一端；第三分水管上设有第五次阀门；第三次阀门和第四次阀门之间的第一分水管上设有上分管；第八次阀门和第九次阀门之间的第二分水管上设有下分管；第一水力驱动比例式加药施肥注液器和第三水力驱动比例式加药施肥注液器通过管道和第一营养液罐连接，第二水力驱动比例式加药施肥注液器和第四水力驱动比例式加药施肥注液器通过管道和第二营养液罐连接。
2.如权利要求1所述的反渗透膜种植的水肥系统，其特征在于，所述上分管和下分管上均设有次止回阀、液体流量计和压力计。
3.如权利要求1所述的反渗透膜种植的水肥系统，其特征在于，所述取水管上设有主止回阀；所述取水管端头设有水泵；所述上分管和下分管端头连接有滴灌管。
4.如权利要求3所述的反渗透膜种植的水肥系统，其特征在于，所述滴灌管上设有电磁阀。
5.如权利要求3所述的反渗透膜种植的水肥系统，其特征在于，所述上分管平行连接有两组以上的滴灌管，下分管平行连接有两组以上的滴灌管。
6.一种应用如权利要求1-5所述的反渗透膜种植的水肥系统的大棚，其特征在于，棚体外设有太阳能发电机构，棚体内两侧设有蓄电池，太阳能发电机构和蓄电池电性连接，所述太阳能发电机构包括覆盖在棚体外侧的大棚覆盖太阳能板和棚体四周的独立太阳能板，大棚覆盖太阳能板和独立太阳能板和蓄电池电性连接，大棚覆盖太阳能板和独立太阳能板背面设有太阳能跟踪器，大棚棚体两侧设有太阳辐射传感器，太阳辐射传感器和蓄电池电性连接。
7.一种应用如权利要求1-5所述的反渗透膜种植的水肥系统的大棚，其特征在于，棚体内反渗透膜种植的水肥系统和种植架连接，种植架有若干反渗透层，种植架除过底层外其他每层背面设有LED光源，LED光源和蓄电池电性连接，反渗透膜种植的水肥系统和蓄电池电性连接。
8.如权利要求1-5任一项所述的反渗透膜种植的水肥系统的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括如下步骤：
(1)管道铺设：每条栽培田垄上设置了两根下部营养液滴管，一根上部营养液滴管，上部滴管点滴阀间距为15cm，下部滴管点滴阀间距为30cm，上部滴管长度为33m；
(2)设备调校：管道铺设好后，为了测定营养液的流量和浓度，需要进行输液试验，点滴管上一个点滴阀的流量是1.6L/hr，每条田垄的上部灌水量为5.85L/min，每条田垄的下部灌水量同样为5.85L/min；
(3)按照反渗透膜栽培灌水时间表进行灌溉；
(4)第一营养液罐和第二营养液罐中加入需要的营养液，根据将来灌溉的需求调节第一水力驱动比例式加药施肥注液器、第二水力驱动比例式加药施肥注液器、第三水力驱动比例式加药施肥注液器和第四水力驱动比例式加药施肥注液器上的加药比例，开启水泵使得取水管吸取到纯净水，关闭第四次阀门和第九次阀门使得液体流入上分管和下分管，根据液体流量计和压力计显示数据控制电磁阀，通过滴灌管将液体加入到反渗透膜的上层和下层。
9.如权利要求8所述的反渗透膜种植的水肥系统的使用方法，其特征在于，所述使用方法中反渗透膜栽培灌水时间表如下：
所述时间是灌水的时段；
所述-20s，-40s是表示灌水时间为20s，40s；
所述(1h)(2h)是灌水间隔时间。
10.如权利要求1-7任一项所述的反渗透膜种植的水肥系统在利用反渗透膜种植的大棚中的应用。
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