CN108476823B - 农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农用大棚加湿‑除湿型盐水淡化系统，该系统从加湿‑除湿盐水淡化技术出发，将传统农用大棚改造、增加组件作为空气加湿室，临近使用自然低温冷源，对大棚产生的湿热空气进行换热除湿，凝结产生淡水，凝结淡水与经过换热的常温盐水混合得到低浓度农用咸水。进一步地，与滴灌技术进行有机结合，高效利用所产生的农用咸水进行滴灌。整个系统的气相和液相通过各种仪表监测，并通过控制器调节，实现自我监控循环。该系统能够适应现有大部分大棚，以太阳能为主要能源，建造、运行成本低。在淡水资源缺乏，有较多的易汲取盐水的地区，基本满足产水‑用水平衡，实现农业种植的从无到有，从而进一步实现当地的生态和经济的良性循环。

Description

农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统
技术领域
本发明涉及一种盐水淡化和应用系统，特别是一种农用大棚加湿-除湿型盐水淡化、资源化利用系统。
背景技术
海水、苦咸水等盐水是由于水体矿化度高而无法直接利用或利用价值较低的劣质水资源，碱度大于硬度的水，并含大量盐。世界上70％以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域；而中国农村饮用苦咸水的人口有3800多万人，一直是国计民生的重大问题。
我国水资源丰富，但淡水紧缺，海水、苦咸水资源数量较大，开发利用程度较低。据初步估算，仅甘肃一省，地表水苦咸水量约为9.87亿m3。地下咸水分布区域面积9.68万km2(含与地表水重叠部分)，占全省计算面积的22.7％；微咸水分布面积10.7万km2，占全省计算面积的25.2％。
因此，合理开发利用各类盐水水资源，有效脱盐，解决淡化问题，成为缓解用水矛盾的有效途径之一，近年来被广泛关注。
现在所用的盐水淡化方法有蒸馏法、冷冻法、电渗析法、反渗透法、溶剂萃取法、水合物法、离子交换法、材料吸收与吸附法、空气加湿与除湿法。目前应用反渗透膜法及蒸馏法是市场中的主流。
然而现有的盐水淡化方法设备、运行、输送成本较高，需要持续的投入，难以在盐水丰富地区得到广泛的应用，同时不能实现自然循环，改善本地生态和经济。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统，将农用大棚、加湿-除湿分离技术、太阳能蒸发技术和滴灌技术有机结合，高效生产和应用凝结淡水，建造、运行成本低，实现农业种植从无到有，促进当地的生态和经济的良性循环。
为实现上述目的，本发明提供的一种农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统，包括：
大棚，大棚顶部设置有抽风机，经过抽风管道，将大棚内的湿热空气送入除湿器，湿热空气经过换热-除湿-凝结，产生淡水，淡水进入淡水管，淡水管分别接第一阀门和第二阀门，第二阀门与混水槽相通；
除湿器的冷源为自然冷源，自然冷源的介质经过格栅、过滤器、抽水泵的抽取，送入除湿器中进行换热，成为常温盐水，经第三阀门送入混水槽；
混水槽混合常温盐水和凝结淡水，得到低浓度农用盐水，输送到滴灌系统控制器后进入到大棚内的滴灌设备，对农作物进行灌溉；
经过除湿器的剩余空气经除湿冷干后，经过监测控制器和送风机送回大棚，重新参与循环。
所述抽风管道配有温度-湿度-流量监控仪表，大棚内部有温度-湿度-气体成份监控仪表，监测控制器本身能够监测气体的温度、湿度、流量和成份，并与温度-湿度-气体成份监控仪表相连，还通过滴灌系统控制器与温度-湿度-流量监控仪表连接，能够调节流量和外界空气进入量，实现对系统的监测和控制。
经过除湿-换热的常温盐水管上设置有温度-流量-盐度监控仪表，第一阀门前设置有流量计，第二阀门前设置有温度-流量监控仪表，温度-流量-盐度监控仪表和温度-流量监控仪表与具有温度-流量-盐度监控功能的滴灌系统控制器相连，实现对滴灌用水的监测和控制。
所述自然冷源为邻近的河水、海水、地下水、泉水以及拥有更低温度的深层自然盐水中的一种。
自然冷源经过换热成为的常温盐水，还经过第四阀门供给大棚内部顶端安装的盐水蒸发集热槽，盐水蒸发集热槽的向光面为深色集热涂层。
所述混水槽上还连接有其他自然能产生的水源，以供特殊情况和需求。
所述大棚内壁装有凝结水收集槽，所收集的凝结水通过淡水管送入混水槽。
所述大棚采用高透光薄膜、双层高透光薄膜、高透光聚碳酸酯板为保温透光材料。
所述大棚为并联设置的多组。
本发明的有益效果：
1、可以通过将传统农用大棚改造、增加组件作为空气加湿室，因此加湿室整体体积大，同时由于土壤、农作物和其他组件的原因，比表面积大，蒸腾效率高，经除湿步骤后淡水产量高。
2、能够适应现有大部分大棚，以太阳能为加湿热源，临近的低温盐水作为除湿冷源，建造、运行成本低，结构稳定性、连续性和鲁棒性高。
3、经加湿-除湿过程产生的凝结淡水，和经过换热的常温盐水混合得到低浓度农用咸水，与滴灌技术进行有机结合进行高效利用。在淡水资源缺乏，有较多的易汲取盐水的地区，基本满足产水-农业用水平衡，部分时间凝结淡水还可供给其他应用，实现了农业种植从无到有，促进了当地的生态和经济的良性循环。
4、整个系统中的气相和液相通过各种仪表监控，并通过风机、泵等控制器调节，实现无人操作，自我监控、调节和循环。
附图说明
图1为本发明农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统示意图
图2为本发明农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统-大棚内部示意图
图中：1大棚，2抽风机，3抽风管道，4除湿器，5淡水管，6第一阀门，7混水槽，8自然冷源，9格栅，10过滤器，11抽水泵，12第三阀门，13第二阀门，14滴灌系统控制器，15滴灌设备，16农作物，17监测控制器，18送风机，19温度-湿度-流量监控仪表，20温度-湿度-气体成份监控仪表，21温度-流量-盐度监控仪表，22流量计，23温度-流量监控仪表，24第四阀门，25盐水蒸发集热槽，26其他水源，27凝结水收集槽，28淡水管
具体实施方式
下面结合附图对本发明的农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统做详细描述。
如图1、2所示，本发明的农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统，包括：
大棚1，大棚顶部设置有抽风机2，经过抽风管道3，将大棚内的湿热空气送入除湿器4，湿热空气经过换热-除湿-凝结，产生淡水，淡水进入淡水管5，淡水管5分别接第一阀门6和第二阀门13，第二阀门13与混水槽7相通；
除湿器4的冷源为自然冷源8，自然冷源8的介质经过格栅9、过滤器10、抽水泵11的抽取，送入除湿器4中进行换热，成为常温盐水，经第三阀门12送入混水槽7；
混水槽7混合常温盐水和凝结淡水，得到低浓度农用盐水，输送到滴灌系统控制器14后进入到大棚1内的滴灌设备15，对农作物16进行灌溉；
经过除湿器4的剩余空气经除湿冷干后，经过监测控制器17和送风机18送回大棚1，重新参与循环。
所述抽风管道3配有温度-湿度-流量监控仪表19，大棚内部有温度-湿度-气体成份监控仪表20，监测控制器17本身能够监测气体的温度、湿度、流量和成份，并与温度-湿度-气体成份监控仪表20相连，还通过滴灌系统控制器14与温度-湿度-流量监控仪表19连接，能够调节流量和外界空气进入量，实现对系统的监测和控制。
经过除湿-换热的常温盐水管上设置有温度-流量-盐度监控仪表21，第一阀门6前设置有流量计22，第二阀门13前设置有温度-流量监控仪表23，温度-流量-盐度监控仪表21和温度-流量监控仪表23与具有温度-流量-盐度监控功能的滴灌系统控制器14相连，实现对滴灌用水的监测和控制。
所述自然冷源8为邻近的河水、海水、地下水、泉水以及拥有更低温度的深层自然盐水中的一种。
经过换热成为的常温盐水，还经过第四阀门24供给大棚1内部顶端安装的盐水蒸发集热槽25，盐水蒸发集热槽25的向光面为深色集热涂层。
所述混水槽7上还连接有其他自然能产生的水源26，以供特殊情况和需求。
所述大棚1内壁装有凝结水收集槽27，所收集的凝结水通过淡水管28送入混水槽7。
所述大棚采用高透光薄膜、双层高透光薄膜、高透光聚碳酸酯板为保温透光材料。
所述大棚1为并联设置的多组。
本发明的农用大棚1采用双层高透光薄膜(也可选用高透光薄膜、高透光聚碳酸酯板)为保温透光材料；大棚内顶端安装有盐水蒸发集热槽25，槽内为当地咸水，集热槽的向光面为深色集热涂层，充分利用太阳光热，产生大量蒸汽，增加棚内空气温湿度(即空气的载水量)；大棚顶部设置有抽风机2，经过抽风管道3，将大棚内的湿热空气送入除湿器4，湿热空气经过换热-除湿-凝结，产生淡水，淡水进入淡水管5，淡水管5分别接阀门6、阀门13和混水槽7。同时，大棚内壁装有凝结水收集槽27，所收集的凝结水通过淡水管28也送入混水槽7中。
除湿器4内部的冷源为自然冷源8，主要为本地邻近的河水、海水、地下水、泉水，可以汲取拥有更低温度的深层水以提高换热-除湿效率。冷源水经过格栅9、过滤器10、抽水泵11的抽取，送入除湿器4中进行换热，成为常温盐水，一部分经阀门12送入混水槽7，另一部分过阀门24供给大棚1内的盐水蒸发集热槽25。
混水槽7混合常温盐水和凝结淡水，也可选择增加其他水源26供给，尤其是通过自然能(太阳能、冷能等)淡化所得的水源，以供特殊情况和需求。得到的低浓度农用咸水，输送到滴灌系统控制器14后进入到大棚1内的滴灌设备15，对农作物16进行灌溉。而经过除湿器4的剩余空气经过除湿的冷干空气经过监测控制器17和送风机18送回大棚1，重新参与循环。
此外，抽风管道3前配有温度-湿度-流量监控仪表19，大棚内部有温度-湿度-气体成份监控仪表20，监测控制器17本身能够监测气体的温度、湿度、流量和成份，并与仪表19、20以及滴灌系统控制器14连接，能够调节流量和外界空气进入量，实现对系统的监测和控制。
经过除湿-换热的常温盐水管具有温度-流量-盐度监控仪表21，阀门6前有流量计22，阀门13和混水槽7之间有温度-流量监控仪表23，仪表21、23与具有温度-流量-盐度监控功能的滴灌系统控制器14相连，实现对滴灌用水的监测和控制。使本农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统可以做到无人操作，自我监控、调节和循环。
该系统从加湿-除湿盐水淡化技术出发，将传统农用大棚改造、增加组件作为空气加湿室，临近使用低温冷源，对大棚产生的湿热空气进行换热除湿，凝结产生淡水，凝结淡水与经过换热的常温盐水混合得到低浓度农用咸水。进一步地，与滴灌技术进行有机结合，高效利用所产生的农用咸水进行滴灌。整个系统的气相和液相通过各种仪表监控，并通过风机、泵等控制器调节，实现自我调节循环。该系统能够适应现有大部分大棚，以太阳能为主要能源，建造、运行成本低。在淡水资源缺乏，有较多的易汲取盐水的地区，基本满足产水-用水平衡，实现农业种植，从而进一步实现当地的生态和经济的良性循环。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统，其特征在于，包括：
大棚(1)，大棚顶部设置有抽风机(2)，经过抽风管道(3)，将大棚内的湿热空气送入除湿器(4)，湿热空气经过换热-除湿-凝结，产生淡水，淡水进入淡水管(5)，淡水管(5)分别接第一阀门(6)和第二阀门(13)，第二阀门(13)与混水槽(7)相通；
除湿器(4)的冷源为自然冷源(8)，自然冷源(8)的介质经过格栅(9)、过滤器(10)、抽水泵(11)的抽取，送入除湿器(4)中进行换热，成为常温盐水，经第三阀门(12)送入混水槽(7)；
混水槽(7)混合常温盐水和凝结淡水，得到低浓度农用盐水，输送到滴灌系统控制器(14)后进入到大棚(1)内的滴灌设备(15)，对农作物(16)进行灌溉；
经过除湿器(4)的剩余空气经除湿冷干后，经过监测控制器(17)和送风机(18)送回大棚(1)，重新参与循环。
2.根据权利要求1所述农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统，其特征在于，所述抽风管道(3)配有温度-湿度-流量监控仪表(19)，大棚内部有温度-湿度-气体成份监控仪表(20)，监测控制器(17)本身能够监测气体的温度、湿度、流量和成份，并与温度-湿度-气体成份监控仪表(20)相连，还通过滴灌系统控制器(14)与温度-湿度-流量监控仪表(19)连接，能够调节流量和外界空气进入量，实现对系统的监测和控制。
3.根据权利要求1所述农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统，其特征在于，经过除湿-换热的常温盐水管上设置有温度-流量-盐度监控仪表(21)，第一阀门(6)前设置有流量计(22)，第二阀门(13)前设置有温度-流量监控仪表(23)，温度-流量-盐度监控仪表(21)和温度-流量监控仪表(23)与具有温度-流量-盐度监控功能的滴灌系统控制器(14)相连，实现对滴灌用水的监测和控制。
4.根据权利要求1所述农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统，其特征在于，所述自然冷源(8)为邻近的河水、海水、地下水、泉水以及拥有更低温度的深层自然盐水中的一种。
5.根据权利要求1所述农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统，其特征在于，经过换热成为的常温盐水，还经过第四阀门(24)供给大棚(1)内部顶端安装的盐水蒸发集热槽(25)，盐水蒸发集热槽(25)的向光面为深色集热涂层。
6.根据权利要求1所述农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统，其特征在于，所述混水槽(7)上还连接有其他自然能产生的水源(26)，以供特殊情况和需求。
7.根据权利要求1所述农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统，其特征在于，所述大棚(1)内壁装有凝结水收集槽(27)，所收集的凝结水通过淡水管(28)送入混水槽(7)。
8.根据权利要求1所述农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统，其特征在于，所述大棚采用高透光薄膜、双层高透光薄膜、高透光聚碳酸酯板为保温透光材料。
9.据权利要求1所述农用大棚加湿-除湿型盐水淡化系统，其特征在于，所述大棚(1)为并联设置的多组。
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