CN220557115U - 一种适用于dft水培的营养液循环系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于DFT水培的营养液循环系统，包括多个栽培池和在栽培池底部设置的出水口，栽培池的外侧设置有主管路，主管路上设有变频水泵，每个栽培池内设有环形供水管路，栽培池的前端设有连通主管路与环形供水管路的支管路，支管路上设置有电磁减压阀，环形供水管路上间隔设置有多个恒流布水器。本实用新型结构合理且操作方便，通过变频水泵可有效控制主管路循环输送营养液时的稳定水压，电磁减压阀以及在环形供水管路上设置的恒流布水器，可将主管路中的水压依次递减的输入栽培池中，恒流布水器在环形供水管路间隔设置，可以避免死水区的形成且使营养液各项指标均匀分布并循环，保证栽培池中叶菜的长势与产量。

Description

一种适用于DFT水培的营养液循环系统

技术领域

本实用新型涉及叶菜栽培设备技术领域，具体的涉及一种适用于DFT水培的营养液循环系统。

背景技术

DFT漂浮水培系统是一种通过在地面上搭建水池，在水池中添加15-25cm深的营养液并采用泡沫板进行叶菜漂浮种植的生产技术，通过水泵分别连接水池的上下水两端进行营养液强制循环。

传统的DFT深液流漂浮水培系统一般建设规模较小，水池总长度短，水体量小，在小规模生产示范时采用水池一端上水、另一端下水通过水泵循环的方式可以获得不错的生产效果。但近年来，随着温室建造技术的发展及DFT技术的商业化运行，生产项目的建设规模越来越大，温室尺寸越来越大，对生产系统的工艺精细管理越来越高，也随之带来诸多技术问题：

1.均匀的营养液环境

在水培种植中，营养液循环一般由水泵提供动力，一个水泵实现一个或多个水池的营养液循环，水池的尺寸随温室变化有大有小，当水池长度长于25m 以上时，整个水池的循环效果开始变差，水池中EC值与PH值以及溶解氧含量作为叶菜生长的重要指标从上水口至下水口浓度不断下降，会导致同一个水池的叶菜长势不一；

当水池长度较长且仍由一台水泵向多个水池提供循环时，会导致距离水泵近的流量大，距离远的流量小，每个水池获得的水量不同，从而导致各个水池的水深不同，甚至有水位溢出的风险，因此即便通过阀门调节也无法获得均匀的流量。

同时，水池尺寸越大水体量越大需要水泵的流量就越大，采用一端上水一段下水的方式会导致上水端流速过快水花翻涌致使叶菜根系被水吹得七零八落，无法正常生长。

2.营养液中溶氧量控制

溶解在营养液中的分子态氧称为溶解氧，溶解氧含量与空气中氧的分压、水温都有密切关系。在水培生产中叶菜根系持续浸泡在营养液中自主呼吸不断消耗水中的溶解氧，当营养液中的营养液溶解氧含量低于5mg/L时，根系就会出现生理性病害，常见的有变黄、黑化、腐烂等表 现直至叶菜死亡。

常用的营养液充氧方式有跌落曝气、气石气盘曝气等方式，曝气充氧效率较低；曝气量难以计算且不匹配栽培池的需氧量；单点曝气方式导致栽培池中氧气分布不均，都不是栽培池营养液充氧的理想方式。

3.营养液微生物消杀

在叶菜水培生产中，叶菜根系生长在充满营养元素的水(又称营养液)中。水中的高浓度营养元素在为叶菜根系提供生长所需的养分同时也为水体中的微生物、细菌提供养分，这会导致微生物快速繁殖影响叶菜正常生长。

常用的营养液微生物消杀手段主要是强氧化性的药剂消杀，虽能杀死微生物但同时也伤害了作物根系导致减产，且药剂中的重金属元素残留对叶菜品质安全有较大影响，所以寻找一种安全有效的消毒杀菌方式迫在眉睫。

4.水温控制

在水培生产中营养液温度是对作物生长极其重要的指标，经研究发现叶菜根系适宜的营养液温度为18-21℃，低于18℃会导致根系活性降低，各类营养元素的吸收效率变低，作物生长缓慢或停止生长直至死亡；若营养液温度高于21℃会导致根系对铁Fe 、钙Ca等部分元素的吸收受限，导致作物出现缺铁、钙症，有黄叶、烧边等常见生理病害表现。

以上是现阶段DFT深液流漂浮水培所遇到的常见技术问题，为此需要开发了一款适用于DFT深液流漂浮水培系统大规模生产下的营养液循环系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对以上问题提供一种控制大型栽培池中营养液分布均匀的 DFT水培营养液循环系统。

为达到上述目的本实用新型公开了一种适用于DFT水培的营养液循环系统，包括多个栽培池和分别在每个栽培池底部设置的出水口，其结构特点是，所述栽培池的外侧设置有与出水口相连通的主管路，主管路上设置有变频水泵，每个栽培池内设有环栽培池内壁设置的环形供水管路，所述栽培池的前端设有连通主管路与环形供水管路的支管路，支管路上设置有电磁减压阀，所述环形供水管路上间隔设置有多个恒流布水器。

采用上述结构后，通过主管路上设置的变频水泵可以有效控制主管路循环输送营养液时的稳定水压，在支管路设置的电磁减压阀以及在环形供水管路上设置的多个恒流布水器，可以将主管路中的水压依次递减的输送进栽培池中，而多个恒流布水器在环形供水管路间隔设置，可以避免死水区的形成且有效解决栽培池内的营养液各项指标均匀分布并循环，从而保证栽培池中叶菜的长势与产量。

优选的，变频水泵前端的主管路上设置有增氧水池，所述增氧水池的底壁水平高度低于栽培池的底壁水平高度且增氧水池侧壁的上端面水平高度大于栽培池侧壁上端面的水平高度。通过增氧水池的底部低于栽培池底部可以保证栽培池内的营养液流入到增氧水池，而增氧水池的侧壁高于栽培池侧壁的高度，则能有效避免增氧水池内的营养液溢出。

优选的，增氧水池前端的主管路沿增氧水池的侧壁延伸进增氧水池内，增氧水池后端的主管路端部设置在增氧水池的底壁上，所述增氧水池的底部设置有增氧机和臭氧消毒机。通过增氧机可以增加流入增氧水池营养液中的溶解氧含量，防止营养液中的营养液溶解氧含量过低，叶菜根系出现生理性病害的状况发生，而臭氧消毒机则是为了消杀营养液中的微生物，避免培养池营养液中的微生物快速繁殖影响叶菜的生长与产量。

优选的，变频水泵后端的主管路上设置有营养液温控装置以及水肥一体机，所述营养液温控装置设置在位于变频水泵与水肥一体机之间的主管路上。通过水肥一体机可以有效保证营养液中的各种营养元素的含量。

优选的，主管路内的水压大于环形供水管路内的水压，环形供水管路内的水压大于恒流布水器流出的水压。主管路内水压设计压力较大可以实现较长距离的营养液稳定输送，而支管路设置电磁减压阀的目的，可将主管路内高压降至低压流入到环形供水管路内，这样虽然损失了小部分水流势能，但当与变频水泵距离不同的多个环形供水管路内同时降压工作时，可使每个环形供水管路内的流量、流速、压力都相同。

优选的，多个恒流布水器沿环形供水管路的长度方向间隔设置，位于栽培池左右两侧壁环形供水管路上的多个恒流布水器相对交错设置。左右两侧的多个恒流布水器交错设置，使恒流布水器流出的营养液分布均匀，并有效的防止相对恒流布水器流出的水流相对冲，影响栽培池内叶菜的生长。

优选的，增氧水池前端的主管路上设置有用于检测各栽培池营养液数据的传感器系统，所述传感器系统包括营养液电导率传感器、营养液酸碱度传感器、营养液溶解氧传感器以及营养液ATP微生物菌群传感器。通过传感器系统可以实时检测循环管路中各栽培池中营养液的多种元素指标，利用营养液电导率传感器可以检测营养液中电解质的电导率，从而可以更好地控制营养液的浓度，利用营养液酸碱度传感器与营养液溶解氧传感器，可以检测营养液中pH值以及溶解氧，从而防止栽培池内叶菜根系出现生理性病害，而通过营养液ATP微生物菌群传感器，可以实时检测各栽培池内微生物含量，以防止营养液中微生物快速繁殖影响叶菜正常生长。

优选的，变频水泵后端的主管路上设置有检测主管路水压的管路压力传感器。通过管路压力传感器与变频水泵相配合，可以实时控制主管路中输送营养液时的水压。

优选的，增氧机为纳米气泡机。

综上所述，本实用新型的有益效果在于：本实用新型结构合理且操作方便，通过主管路上设置的变频水泵可以有效控制主管路循环输送营养液时的稳定水压，在支管路设置的电磁减压阀以及在环形供水管路上设置的多个恒流布水器，可以将主管路中的水压依次递减的输送进栽培池中，而多个恒流布水器在环形供水管路间隔设置，可以避免死水区的形成且有效解决栽培池内的营养液各项指标均匀分布并循环，从而保证栽培池中叶菜的长势与产量。

附图说明

图1为本实用新型整体的结构示意图。

图中：1、栽培池；2、出水口；3、主管路；4、变频水泵；5、环形供水管路；6、支管路；7、电磁减压阀；8、恒流布水器；9、增氧水池；10、增氧机；11、臭氧消毒机；12、营养液温控装置；13、水肥一体机；14、传感器系统；15、管路压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文是结合附图对本实用新型的优选的实施例说明。

参照附图，本实用新型包括多个栽培池1和分别在每个栽培池1底部设置的出水口2，通常多个栽培池1并排设置且每个栽培池1的长度在25m以上，在栽培池1的外侧设置有与出水口2相连通的主管路3，设计时，该主管路3分布在栽培池1的上下两侧以及栽培池1左右其中的一侧，在主管路3上设置有变频水泵4，通过主管路3上设置的变频水泵4可以有效控制主管路3循环输送营养液时的稳定水压，而在每个栽培池1内设有环栽培池1内壁设置的环形供水管路5，多个栽培池1内的环形供水管路5位于同一水平面内；设计时，在栽培池1的前端设有连通主管路3与环形供水管路5的支管路6，在管路上还设置有用于控制该支管路6水压的电磁减压阀7，而在环形供水管路5上间隔设置有多个恒流布水器8，制作时，多个恒流布水器8沿环形供水管路5的长度方向间隔设置，位于栽培池1左右两侧壁环形供水管路5上的多个恒流布水器8相对交错设置。通过左右两侧的多个恒流布水器8交错设置，使恒流布水器8流出的营养液分布均匀，并有效的防止相对恒流布水器8流出的水流相对冲，影响栽培池1内叶菜的生长。

上述的主管路3内的水压大于环形供水管路5内的水压，其环形供水管路5内的水压大于恒流布水器8流出的水压，使主管路3内水压与环形供水管路5内水压以及恒流布水器8流出水压比为：5:3:1，这样通过变频水泵4与电磁减压阀7以及恒流布水器8相配合，使整个流体循环管路为带压恒压供水主管路3内水压设计压力较大，可以实现较长距离的营养液稳定输送；而支管路6设置电磁减压阀7的目的，可将主管路3内高压降至低压流入到环形供水管路5内，这样虽然损失了小部分水流势能，但当与变频水泵4距离不同的多个环形供水管路5内同时降压工作时，可使每个环形供水管路5内的流量、流速、压力都相同，当然，上述的恒流布水器8为公知结构，也可以通过恒流阀或限流阀代替。

在变频水泵4前端的主管路3上设置有增氧水池9，该增氧水池9的底壁水平高度低于栽培池1的底壁水平高度且增氧水池9侧壁的上端面水平高度大于栽培池1侧壁上端面的水平高度，这样通过增氧水池9的底部低于栽培池1底部，可以保证栽培池1内的营养液流入到增氧水池9；而增氧水池9的侧壁高于栽培池1侧壁的高度，则能有效避免增氧水池9内的营养液溢出，从而使工作状态下栽培池1水位与增氧水池9内营养液水位高度一致。设计时，增氧水池9前端的主管路3端部沿增氧水池9的侧壁延伸进增氧水池9内，而远离端部的管体上设置有与各栽培池1底部出水口2相连通的连通管路，位于增氧水池9后端设有变频水泵4的主管路3端部安装在增氧水池9的底壁上，同时，在增氧水池9的底部还安装有增氧机10和臭氧消毒机11。制作时，增氧机10通常为纳米气泡机，通过纳米气泡机可以增加流入增氧水池9营养液中的溶解氧含量，防止营养液中的营养液溶解氧含量过低，叶菜根系出现生理性病害的状况发生，而臭氧消毒机11则是为了消杀营养液中的微生物，避免培养池营养液中的微生物快速繁殖影响叶菜的生长与产量。当然上述的变频水泵4与纳米气泡机以及臭氧消毒机11的结构以及安装方式为公知结构，在此不做赘述。

在变频水泵4后端的主管路3上安装有营养液温控装置12以及水肥一体机13，该营养液温控装置12设置在位于变频水泵4与水肥一体机13之间的主管路3上。这样通过水肥一体机13可以有效保证营养液中的各种营养元素的含量，而通过营养液温控装置12，将循环管路中的营养液控制温度在18-21℃，以防止作物出现缺铁、钙症、有黄叶、烧边等常见生理病害表现。在增氧水池9前端的主管路3上安装有用于检测各栽培池1营养液数据的传感器系统14，该传感器系统14包括营养液电导率传感器、营养液酸碱度传感器、营养液溶解氧传感器以及营养液ATP微生物菌群传感器。这样通过传感器系统14可以实时检测循环管路中各栽培池1中营养液的各项指标，例如，利用营养液电导率传感器可以检测营养液中电解质的电导率，从而可以更好地控制营养液的浓度；利用营养液酸碱度传感器与营养液溶解氧传感器，可以检测营养液中pH值以及溶解氧，从而防止栽培池1内叶菜根系出现生理性病害；而通过营养液ATP微生物菌群传感器，可以实时检测各栽培池1内微生物含量，以防止营养液中微生物快速繁殖影响叶菜正常生长。同时，在变频水泵4后端的主管路3上还安装有检测主管路3水压的管路压力传感器15，通过管路压力传感器15与变频水泵4相配合，可以实时控制主管路3中输送营养液时的水压。当然，还可以在循环管路外设有远程监控各个传感器的控制面板，以方便培育人员的操控，此监控面板为现有技术，在此不做赘述。

使用时，在增氧水池9注入营养液并通过变频水泵4注入到各个栽培池1中对叶菜进行培育，各栽培池1中消耗一定养分的营养液沿主管路3流入增氧水池9中，通过主管路3上设置的传感器系统14检测营养液指标，从而控制纳米气泡机与臭氧消毒机11对营养液进行充氧以及灭杀微生物，然后通过变频水泵4沿主管道输送，同时根据传感器系统14检测的结果，可通过营养液温控装置12或水肥一体机13选择的对营养液进行温度调整或肥料浓度调整，营养液经变频水泵4与电磁减压阀7以及恒流布水器8相配合，均匀分布在各个栽培池1中。

以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种适用于DFT水培的营养液循环系统，包括多个栽培池（1）和分别在每个栽培池（1）底部设置的出水口（2），其特征在于：所述栽培池（1）的外侧设置有与出水口（2）相连通的主管路（3），主管路（3）上设置有变频水泵（4），每个栽培池（1）内设有环栽培池（1）内壁设置的环形供水管路（5），所述栽培池（1）的前端设有连通主管路（3）与环形供水管路（5）的支管路（6），支管路（6）上设置有电磁减压阀（7），所述环形供水管路（5）上间隔设置有多个恒流布水器（8）。

2.如权利要求1所述的适用于DFT水培的营养液循环系统，其特征在于：所述变频水泵（4）前端的主管路（3）上设置有增氧水池（9），所述增氧水池（9）的底壁水平高度低于栽培池（1）的底壁水平高度且增氧水池（9）侧壁的上端面水平高度大于栽培池（1）侧壁上端面的水平高度。

3.如权利要求2所述的适用于DFT水培的营养液循环系统，其特征在于：所述增氧水池（9）前端的主管路（3）沿增氧水池（9）的侧壁延伸进增氧水池（9）内，增氧水池（9）后端的主管路（3）端部设置在增氧水池（9）的底壁上，所述增氧水池（9）的底部设置有增氧机（10）和臭氧消毒机（11）。

4.如权利要求1或2所述的适用于DFT水培的营养液循环系统，其特征在于：所述变频水泵（4）后端的主管路（3）上设置有营养液温控装置（12）以及水肥一体机（13），所述营养液温控装置（12）设置在位于变频水泵（4）与水肥一体机（13）之间的主管路（3）上。

5.如权利要求1所述的适用于DFT水培的营养液循环系统，其特征在于：所述主管路（3）内的水压大于环形供水管路（5）内的水压，环形供水管路（5）内的水压大于恒流布水器（8）流出的水压。

6.如权利要求1所述的适用于DFT水培的营养液循环系统，其特征在于：所述多个恒流布水器（8）沿环形供水管路（5）的长度方向间隔设置，位于栽培池（1）左右两侧壁环形供水管路（5）上的多个恒流布水器（8）相对交错设置。

7.如权利要求2所述的适用于DFT水培的营养液循环系统，其特征在于：所述增氧水池（9）前端的主管路（3）上设置有用于检测各栽培池（1）营养液数据的传感器系统（14），所述传感器系统（14）包括营养液电导率传感器、营养液酸碱度传感器、营养液溶解氧传感器以及营养液ATP微生物菌群传感器。

8.如权利要求1所述的适用于DFT水培的营养液循环系统，其特征在于：所述变频水泵（4）后端的主管路（3）上设置有检测主管路（3）水压的管路压力传感器（15）。

9.如权利要求3所述的适用于DFT水培的营养液循环系统，其特征在于：所述增氧机（10）为纳米气泡机。