CN209302321U - 一种营养液智能消毒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了属于营养液消毒设备领域的一种营养液智能消毒装置；其中消毒循环泵、过滤器、紫外三通阀的入出口、紫外消毒机、液体三通阀的入出口、第一单向阀的入出口、气液混合泵的液体入出口和臭氧消毒回水管路顺序相连；消毒循环泵和臭氧消毒回水管路都置于营养液池中，紫外三通阀和液体三通阀的另一出口分别通过纯过滤回水管路和紫外消毒回水管路连接至营养液池。本实用新型实现了营养液过滤、杀菌消毒、增加溶氧的自动化控制，解决了在生产中营养液杀菌消毒不彻底和操作繁琐的问题；具有消毒效果好，成本低、结构简单，自动化控制的特点。

Description

一种营养液智能消毒装置

技术领域

本实用新型属于营养液消毒设备技术领域，具体为一种营养液智能消毒装置。

背景技术

我国农业发展面临着耕地不断减少，人口不断增加，社会需求不断提升的严峻挑战。常规栽培模式不足以满足生产要求，且受到气候，地域等诸多因素的限制，设施园艺产业应运而生。设施土壤栽培是设施园艺的常见形式，但土壤栽培存在着土传病害频发和连作障碍严重的问题。营养液栽培作为设施园艺的一种特殊形式，具有省水、省肥、省力、省工的优点，它弥补了设施土壤栽培中连作障碍，土壤退化及耕作管理不便等不足。且营养液栽培的作物长势强，品质好，土传病害少。这使得营养液栽培在我国迅速发展起来。

营养液有一次利用和循环利用两种形式。营养液经过一次利用之后，排放到环境中，通常可以保证安全生产，少有病害发生，但营养液利用效率低，造成经济上的浪费。循环利用营养液可以降低生产成本，显著提升生产效益，但循环利用营养液存在着许多制约生产的问题。首先，循环一次之后的营养液中可能会积累基质、断根、落叶等杂质，影响后续营养液的利用；其次，由于根系呼吸，营养液的溶解氧量会显著降低，对作物生长有不利影响；且营养液中一旦积累病原菌，便会迅速扩散到整个生产系统，造成严重的损失。在生产中如何处理营养液，使其能够循环利用，安全生产，一直以来都是营养液栽培中的重大课题。

针对循环利用的营养液中杂质积累的问题，可以通过常规过滤手段来有效的解决。

营养液中溶解氧量的变化，需要实时监测，并随时添加补充氧气，保证作物正常的生产。

营养液消毒过去常用高温消毒、微滤膜处理、施加氧化剂或农药等方式。高温消毒是过去常用的营养液消毒方法，但回收营养液后进行高温消毒，再降温后利用的方式，效率低下且浪费天然气等能源。微滤膜过滤掉病原生物的方法成本过高，且病原微生物的体积存在着差异，适宜的滤膜的选择存在困难。施加氧化剂或农药的方法在生产中应用普遍，但是营养液中残留的氧化剂和农药会随着后续循环进入到植物根系，进而影响人畜健康。近些年，随着人们生活水平的提高和健康意识的增强，消费者对无公害生产的呼声越来越高，改善农残、药残问题，迫在眉睫，显然，氧化剂或农药的使用不符合有机农业和绿色农业的发展趋势。

近些年，营养液消毒出现了新形式，即紫外线杀菌和臭氧消毒等手段。随着有机农业的发展，紫外线杀菌和臭氧消毒的方法，逐渐在营养液消毒领域发展起来，且紫外线杀菌和臭氧消毒具有成本低、安全无污染的优点，有很好的发展潜力。紫外线可以破坏微生物核蛋白和DNA，使其立即死亡或丧失繁殖能力。将紫外线置于营养液流通的管路中，对紫外灯外部水层进行照射，可以有效杀死营养液中病原菌。通过调节紫外灯的剂量和水层的厚度，可以提升紫外杀菌效果。臭氧作为一种强氧化剂，能够破坏病原菌的结构及遗传物质，且臭氧不稳定，易分解，安全无残留。通过调整曝气时间和臭氧浓度可以有效的进行营养液消毒。将臭氧和紫外线联合起来使用，成为了农业病害防控的发展趋势。中国专利号为ZL200520018004的专利中公开了一种臭氧-紫外营养液消毒器，将臭氧和紫外线结合起来用于营养液的消毒，大大提升消毒效果。中国专利号为ZL200820233614.4的专利中介绍了一种紫外线臭氧组合式消毒装置，利用过滤器，紫外线消毒机，臭氧发生器和多个文丘里射流器的串联，实现了营养液杀菌效果的大提升。

目前对于无土栽培营养液的处理，仍只局限在几种手段的单独使用，营养液消毒效率低、不彻底；没能兼顾营养液的过滤、消毒和溶氧量问题；且自动化水平低。这制约了无土栽培产业的进步。针对生产中的这一问题，我们提出了一种应用于作物无土栽培中营养液消毒，或潮汐灌溉水消毒的新型营养液智能消毒装置，不仅兼顾营养液杂质过滤，溶氧量提升，以及营养液杀菌消毒等功能；而且具有结构简单，实时监控，自动化控制，节约能源，消毒效果好等优点。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种营养液智能消毒装置，其特征在于，消毒循环泵、过滤器、紫外三通阀的入出口、紫外消毒机、液体三通阀的入出口、第一单向阀的入出口、气液混合泵的液体入出口和臭氧消毒回水管路顺序相连；消毒循环泵和臭氧消毒回水管路都置于营养液池中，紫外三通阀和液体三通阀的另一出口分别通过纯过滤回水管路和紫外消毒回水管路连接至营养液池；消毒循环泵、过滤器、紫外三通阀、紫外消毒机、液体三通阀、气液混合泵、臭氧发生器、臭氧三通阀和测量采样泵的控制电路都与监测设备控制柜中的电路系统相连。

置于营养液池中的采样泵通过水监测管路与采样回水管路相连，其中水监测管路安装于监测设备控制柜中，水监测管路中安装有水监测传感器组中各传感器的探头；采样回水管路的末端置于营养液池中。

水监测传感器组包括电导率传感器、酸度控制器、溶氧控制器和溶解臭氧浓度控制器，其中电导率传感器、酸度控制器、溶氧控制器和溶解臭氧浓度控制器的探头分别安装于水监测管路中，电导率传感器、酸度控制器、溶氧控制器和溶解臭氧浓度控制器的电子读数器安装于监测设备控制柜内。

气液混合泵的空气入口通过第二单向阀的出入口和臭氧三通阀与臭氧发生器相连，其中臭氧三通阀的另一入口与外部空气进气管相连，外部空气进气管直接与大气相连。

监测设备控制柜内安装有与设备监测传感器组中各电压表和电流表相连的各电子读数器；消毒循环泵、过滤器、紫外消毒机、气液混合泵和臭氧发生器上都安装有独立的电压表和电流表。

监测设备控制柜内安装有空气温湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器和臭氧检测仪各自的电子读数器；其中空气温湿度传感器的探头安装于营养液室或温室内；光照度传感器的探头安装于监测设备控制柜外壳后方；二氧化碳传感器和臭氧检测仪的探头分别安装于营养液室或温室内。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型与化学药剂和微滤膜等营养液消毒方式相比，采用臭氧消毒和紫外消毒的方法处理营养液，不产生残留污染，可以发展有机农业生产，且成本低廉，设备简单。

2.本实用新型全电脑控制、智能化程度高，还可以实现远程操控，且控制箱经过简化后操作简单，便于控制。

3.本实用新型将砂石过滤罐，紫外线消毒和臭氧消毒等多种消毒原理和手段综合利用，消毒效果明显，消毒效率更高。

4.实时监测环境和营养液的状态，可以实现即时调整。

5.本实用新型应用于作物无土栽培或潮汐灌溉水等多种营养液需要进行过滤、消毒和溶氧量处理的方向中。

6.本实用新型兼顾了营养液基础过滤、杀菌消毒、补充溶解氧等多方面功能，使无土栽培生产实现自动化，一体化。

7.数据采集系统经过精心设计和传感器的适宜选型，所获取的数据准确可靠。

8.本实用新型结构紧凑、设备简单、利于推广。

附图说明

图1为本实用新型一种营养液智能消毒装置实施例的结构示意图。

其中：1-营养液池；2-消毒循环泵；3-过滤器；4-紫外三通阀；5-纯过滤回水管路；6-紫外消毒机；7-液体三通阀；8-紫外消毒回水管路；9-第一单向阀；10-气液混合泵；11-臭氧消毒回水管路；12-臭氧发生器；13-臭氧三通阀；14-第二单向阀；15-监测设备控制柜；16-测量采样泵；17-采样回水管路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示的本实用新型实施例，包括：营养液池1、消毒循环泵2、过滤器3、紫外三通阀4、纯过滤回水管路5、紫外消毒机6、液体三通阀7、紫外消毒回水管路8、第一单向阀 9、气液混合泵10、臭氧消毒回水管路11、臭氧发生器12、臭氧三通阀13、第二单向阀14、监测设备控制柜15、测量采样泵16、采样回水管路17、设备监测传感器组、环境传感器组和水监测传感器组；其中消毒循环泵2、过滤器3、紫外三通阀4的入出口、紫外消毒机6、液体三通阀7的入出口、第一单向阀9的入出口、气液混合泵10的液体入出口和臭氧消毒回水管路11顺序相连；消毒循环泵2和臭氧消毒回水管路11都置于营养液池1中，消毒循环泵2 将营养液泵入过滤器3、紫外消毒机6和气液混合泵10；紫外三通阀4和液体三通阀7的另一出口分别通过纯过滤回水管路5和紫外消毒回水管路8连接至营养液池1；伸入营养液池1中的臭氧消毒回水管路11，将处理后的营养液输送回营养液池1；消毒循环泵2、过滤器3、紫外三通阀4、紫外消毒机6、液体三通阀7、气液混合泵10、臭氧发生器12、臭氧三通阀13 和测量采样泵16的控制电路都与监测设备控制柜15中的电路系统相连；

置于营养液池1中的采样泵16通过水监测管路与采样回水管路17相连，其中水监测管路安装于监测设备控制柜15中，水监测管路中安装有水监测传感器组中各传感器的探头；采样回水管路17的末端置于营养液池1中，采样泵16将营养液泵入水监测管路中以读取当前营养液的电导率、pH值、溶解氧含量及溶解臭氧浓度，对营养液状态进行实时监测；读取过数据的营养液通过采样回水管路17排回营养液池1；

臭氧发生器12通过臭氧三通阀13、第二单向阀14的入出口与气液混合泵10的空气入口相连，其中臭氧三通阀13的另一入口与外部空气进气管相连，外部空气进气管直接与大气相连，外部空气进气管无需额外设置控制阀；当臭氧三通阀13将臭氧发生器12和第二单向阀 14连通时，与外部空气进气管的通道封闭，当臭氧三通阀13将臭氧发生器12和外部空气进气管连通时，与臭氧发生器12的通道封闭；

在本实施例中，营养液池1内装有用于设施园艺土壤栽培的营养液，营养液池1的尺寸可根据生产实际而定；

在本实施例中，消毒循环泵2流量为1m3/h；

在本实施例中，过滤器3为砂石过滤罐，设置为正向过滤模式；

在本实施例中，紫外消毒机6为全自动紫外线消毒机ZW150-5-C，包括不锈钢通水管路和内部的紫外灯管，紫外线波长253.7nm；

在本实施例中，臭氧发生器12为KT-OZ-10G臭氧发生器，进气口与氧气瓶相连，氧气进气流量为10L/min，臭氧出气口连接到臭氧三通阀13；

在本实施例中，测量采样泵16流量为600L/h；

设备监测传感器组包括安装于消毒循环泵2、过滤器3、紫外消毒机6、气液混合泵10和臭氧发生器12上的电压表、电流表和电子读数器，各电压表和电流表都与安装于监测设备控制柜15内相应的电子读数器相连以显示当前对应装置的数值，当开启监测设备控制柜15上的“设备状态”按钮后，即可读取消毒循环泵2、过滤器3、紫外消毒机6、气液混合泵10和臭氧发生器12的电压、电流值，当电压、电流值大于各装置的安全值时，说明仪器负载过重，设备停止运转，以免造成仪器损坏；

水监测传感器组包括电导率传感器、酸度控制器、溶氧控制器和溶解臭氧浓度控制器，其中电导率传感器、酸度控制器、溶氧控制器和溶解臭氧浓度控制器的探头分别安装于水监测管路中，电导率传感器、酸度控制器、溶氧控制器和溶解臭氧浓度控制器的电子读数器安装于监测设备控制柜15内，当开启监测设备控制柜15上的“水监测”按钮后，即可读取营养液的电导率、pH值、溶氧值和溶解臭氧浓度；

环境传感器组包括空气温湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器和臭氧检测仪，其中空气温湿度传感器的探头安装于营养液室或温室适宜位置，用于监测周围环境温湿度；光照度传感器的探头安装于监测设备控制柜15外壳后方，用于监测周围环境光照强度；二氧化碳传感器和臭氧检测仪的探头分别安装于营养液室或温室的适宜位置，以可以到监测周围环境中的臭氧和二氧化碳浓度为准，避免空气中的臭氧和二氧化碳含量过高或过低对植物产生不利影响，空气温湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器和臭氧检测仪各自的电子读数器都安装于监测设备控制柜15内，当开启监测设备控制柜15上的“环境监测”按钮后，即可读取周围环境的温湿度、光照强度、二氧化碳浓度和臭氧浓度值。

在本实施例中，水监测传感器组中所使用的电导率传感器为DDK-210型电导率传感器，酸度控制器为PHG-210型控制器，溶氧控制器为DO-8100型溶氧控制器，溶解臭氧浓度控制器为OZS6100型溶解臭氧浓度控制器；

在本实施例中，环境传感器组中所使用的空气温湿度传感器为JZ-ATH型空气温湿度传感器，光照度传感器为JXBS-3001-GZ型光照度传感器，二氧化碳传感器为COZIR-A型二氧化碳传感器，臭氧检测仪为SKY2000型臭氧检测仪。

监测设备控制柜15上有设置有用于观察环境传感器组、水监测传感器组和设备监测传感器组中各传感器电子读数器的观察窗，还设置有“设备状态”、“水监测”、“环境监测”、“循环泵”、“紫外消毒”、“气液混合”和“臭氧消毒”七个操作旋钮；其中按钮“循环泵”、“紫外消毒”、“气液混合”和“臭氧消毒”分别对应“纯过滤模式”、“紫外消毒模式”、“营养液加氧模式”、“臭氧消毒模式”，当按下相应按钮时，相应模式启动。

纯过滤模式应用为：

启动该模式后，紫外三通阀4调整为将过滤器3与纯过滤回水管路5相连，此时消毒循环泵2将营养液泵入过滤器3进行过滤；过滤后的营养液通过纯过滤回水管道5直接返回营养液池1完成单纯过滤循环；

此模式中，过滤器3与紫外消毒机6间的通道封闭。

紫外消毒模式应用为：

启动该模式后，紫外三通阀4调整为将过滤器3与紫外消毒机6相连，液体三通阀7调整为紫外消毒机6和紫外消毒回水管路8相连；

消毒循环泵2将营养液输送至过滤器3进行过滤，紫外消毒机6通电开启紫外灯管进行消毒，消毒后的营养液直接通过紫外消毒回水管路8回流到营养液池1完成整个紫外消毒循环；

此模式中，过滤器3与纯过滤回水管路5间的通道封闭，紫外消毒机6和第一单向阀9 间的通道封闭。

营养液加氧模式应用为：

启动该模式后，紫外三通阀4调整为将过滤器3与紫外消毒机6相连，液体三通阀7调整为紫外消毒机6和第一单向阀9相连，臭氧三通阀13调整为外部空气进气管和第二单向阀14 相连；

消毒循环泵2将营养液输送至过滤器3，紫外消毒机6此时可自动开启进行紫外消毒，也可关闭仅作为营养液进入下一环节的输送通道；空气直接接入气液混合泵10中的“气路输入端”；气液混合泵10启动将从第一单向阀9中输入的营养液与从第二单向阀14输入的空气充分混合后返回营养液池1，此时，返回营养液池1的营养液中已混入一定量的空气，其溶解氧浓度得到提高；溶解氧浓度提高后的营养液通过臭氧消毒回水管路11排回营养液池1完成整个加氧循环；

此模式中，过滤器3与纯过滤回水管路5间的通道封闭，紫外消毒机6和紫外消毒回水管路8间的通道封闭；臭氧发生器12和第二单向阀14间的通道封闭。

臭氧消毒模式应用为：

启动该模式后，紫外三通阀4调整为将过滤器3与紫外消毒机6相连，液体三通阀7调整为紫外消毒机6和第一单向阀9相连，臭氧三通阀13调整为臭氧发生器12和第二单向阀14 相连；

消毒循环泵2将营养液输送至过滤器3，紫外消毒机6可自动开启进行紫外消毒，也可关闭仅作为营养液进入下一环节的输送通道；臭氧发生器12上电启动生成混有高纯度的臭氧的空气，混有高纯度的臭氧的空气接入气液混合泵10中的“气路输入端”；气液混合泵10启动，从第二单向阀14输入的混有高纯度臭氧的空气与从第一单向阀9中输入的营养液充分混合后，大大提高了营养液中的臭氧浓度，这些纯度较高的臭氧可快速分解营养液中的有害物质以达到消毒的目的；消毒后的营养液通过臭氧消毒回水管路11排回营养液池1完成整个臭氧消毒循环；

此模式中，过滤器3与纯过滤回水管路5间的通道封闭，紫外消毒机6和紫外消毒回水管路8间的通道封闭；外部空气进气管和第二单向阀14间的通道封闭。

Claims (6)

1.一种营养液智能消毒装置，其特征在于，消毒循环泵(2)、过滤器(3)、紫外三通阀(4)的入出口、紫外消毒机(6)、液体三通阀(7)的入出口、第一单向阀(9)的入出口、气液混合泵(10)的液体入出口和臭氧消毒回水管路(11)顺序相连；消毒循环泵(2)和臭氧消毒回水管路(11)都置于营养液池(1)中，紫外三通阀(4)和液体三通阀(7)的另一出口分别通过纯过滤回水管路(5)和紫外消毒回水管路(8)连接至营养液池(1)；消毒循环泵(2)、过滤器(3)、紫外三通阀(4)、紫外消毒机(6)、液体三通阀(7)、气液混合泵(10)、臭氧发生器(12)、臭氧三通阀(13)和测量采样泵(16)的控制电路都与监测设备控制柜(15)中的电路系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种营养液智能消毒装置，其特征在于，所述置于营养液池(1)中的采样泵(16)通过水监测管路与采样回水管路(17)相连，其中水监测管路安装于监测设备控制柜(15)中，水监测管路中安装有水监测传感器组中各传感器的探头；采样回水管路(17)的末端置于营养液池(1)中。

3.根据权利要求2所述的一种营养液智能消毒装置，其特征在于，所述水监测传感器组包括电导率传感器、酸度控制器、溶氧控制器和溶解臭氧浓度控制器，其中电导率传感器、酸度控制器、溶氧控制器和溶解臭氧浓度控制器的探头分别安装于水监测管路中，电导率传感器、酸度控制器、溶氧控制器和溶解臭氧浓度控制器的电子读数器安装于监测设备控制柜(15)内。

4.根据权利要求1所述的一种营养液智能消毒装置，其特征在于，所述气液混合泵(10)的空气入口通过第二单向阀(14)的出入口和臭氧三通阀(13)与臭氧发生器(12)相连，其中臭氧三通阀(13)的另一入口与外部空气进气管相连，外部空气进气管直接与大气相连。

5.根据权利要求1所述的一种营养液智能消毒装置，其特征在于，所述监测设备控制柜(15)内安装有与设备监测传感器组中各电压表和电流表相连的各电子读数器；消毒循环泵(2)、过滤器(3)、紫外消毒机(6)、气液混合泵(10)和臭氧发生器(12)上都安装有独立的电压表和电流表。

6.根据权利要求1所述的一种营养液智能消毒装置，其特征在于，所述监测设备控制柜(15)内安装有空气温湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器和臭氧检测仪各自的电子读数器；其中空气温湿度传感器的探头安装于营养液室或温室内；光照度传感器的探头安装于监测设备控制柜(15)外壳后方；二氧化碳传感器和臭氧检测仪的探头分别安装于营养液室或温室内。