CN102598948A - 沼液灌溉防堵系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沼液灌溉防堵系统及方法，属于沼液灌溉领域。该系统将沼液和清水的供给分为两条支路，实现了沼液和清水的混合灌溉以及两者的单独灌溉，并且采用土壤水分检测装置、控制器，针对农作物实际的水分和肥料需求量，对沼液和清水的供应量、混合比例分别进行控制，实现了对农作物科学、自动化地灌溉。此外，在灌溉结束后并未同时结束清水供应，而是采用清水对沼液灌区管网进行清洗，清除沼液灌区管网中残留的沼液有机成分，从而避免了沼液中微生物在沼液灌区管网中繁殖生长对沼液灌区管网的堵塞现象。

Description

沼液灌溉防堵系统及方法

技术领域

本发明涉及沼液灌溉系统，尤其是一种沼液灌溉防堵系统及方法。

背景技术

大中型养殖场对沼液和养殖废水的处理方式主要采用还田和达标排放的方式，其中沼液还田一般采用灌溉和人工湿地消纳两种方式。沼液达标排放由于处理成本高，企业难以负担，而人工湿地消纳存在处理时间长、处理量有限、占用土地面积大等缺点，且上述两种方式都存在技术复杂，容易造成二次污染。因此沼液灌溉是普遍采用的沼液还田方式，容易实施，能充分体现沼液资源化利用，有效减轻环境污染，促进农业循环经济发展。但是沼液和养殖废水具有富含微生物和少量的固体悬浮物的特性，在实施沼液灌溉时普遍存在管道内微生物大量繁殖造成管道堵塞等问题，难以实现喷灌、滴灌等既节约水资源又高效率的先进灌溉方式。目前沼液灌溉基本采用的是人工手提管灌方式，生产效率低，劳动强度大，难以实现自动控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种沼液灌溉防堵系统，可以清除原始沼液中的固体悬浮物质，以免在灌溉过程中固体悬浮物堵塞沼液灌区管网。

本发明的另一目的是提供一种沼液灌溉防堵方法，在灌溉结束后采用清水清洗沼液灌区管网，清洗沼液灌区管网上残留的有机成分，以免微生物繁殖堵塞沼液灌区管网。

为了实现上述目的，本发明提供了一种沼液灌溉防堵系统，包括沼液池、清水池和沼液灌区管网，所述沼液池用于储存沼液，所述清水池用于储存清水，且所述沼液灌区管网用于输送该沼液与清水的混合液体至沼液灌区，其特征在于：还包括与该沼液池连通的沼液前处理装置，所述沼液前处理装置用于对原始的沼液沉淀、粗过滤，滤除沼液中的固体悬浮物质，进一步进行耗氧分解处理，并将经粗过滤、分解处理后的沼液输送至沼液池。

该沼液灌溉防堵系统还包括设置于沼液池中的沼液水泵、设置于清水池中的清水水泵、通过管道与该沼液水泵连接的沼液过滤器、通过管道与该清水水泵连接的清水过滤器，其中所述沼液水泵、清水水泵用于分别从沼液池、清水池中抽取沼液、清水；所述沼液过滤器、清水过滤器用于分别过滤沼液、清水并通过沼液灌区管网输送到沼液灌区。

在所述沼液水泵与沼液过滤器之间设置有沼液调压阀，所述清水水泵与清水过滤器之间设置有清水调压阀。

该沼液灌溉防堵系统还包括沼液电动控制阀和清水电动控制阀，其中该沼液过滤器通过管道连接该沼液电动控制阀，该清水过滤器通过管道连接该清水电动控制阀；

所述沼液电动控制阀、清水电动控制阀分别用于调节沼液、清水的流速和流量。

所述沼液电动控制阀通过管道连接沼液电磁阀，所述清水电动控制阀通过管道连接清水电磁阀，且所述沼液电磁阀、清水电磁阀分别用于实现沼液、清水的同时供给或单独供给。

所述沼液电磁阀通过管道连接沼液单向阀，所述清水电磁阀通过管道连接清水单向阀，所述沼液单向阀、清水单向阀分别用于防止沼液、清水的回流。

该沼液灌溉防堵系统还包括控制器、与该控制器连接的土壤水分检测装置，所述土壤水分检测装置用于采集土壤中的湿度信息并发送给控制器；

所述控制器用于根据不同农作物的不同生长阶段对水分和肥料的需求，设定土壤的湿度值以及沼液和清水的混合比例，并且将该湿度信息与该湿度值相比较，分别控制沼液水泵、清水水泵以及沼液电磁阀、清水电磁阀的启闭，按照该沼液和清水的混合比例来调节沼液电动控制阀、清水电动控制阀的开度。

所述沼液灌区管网由主水管、支水管和末端毛管组成，其中主水管的直径≥50 mm，支水管的直径≥32 mm且末端毛管的直径≥20 mm。

本发明还提供一种沼液灌溉防堵方法，包括土壤水分检测装置、控制器、依次通过管道连接的沼液水泵、沼液电动控制阀、沼液电磁阀，依次通过管道连接的清水水泵、清水电动控制阀、清水电磁阀，经过沼液灌区管网输送到沼液灌区，其中沼液水泵、清水水泵分别设置在沼液池、清水池中，土壤水分检测装置连接控制器且沼液水泵、沼液电动控制阀、沼液电磁阀、清水水泵、清水电动控制阀和清水电磁阀均连接控制器，沼液电磁阀、清水电磁阀分别与沼液灌区管网的主水管连接；

其特征在于包括以下步骤：

S1、对原始的沼液进行沉淀、粗过滤，滤除沼液中的固体悬浮物质，并对沼液进行耗氧分解处理，降低沼液中COD、BOD含量；

S2、将经沉淀、粗过滤并耗氧分解后的沼液输送至沼液池中；

S3、控制器根据不同农作物的不同生长阶段，设定湿度值以及沼液和清水的混合比例，土壤水分检测装置采集土壤的湿度信息并发送给控制器，控制器将该湿度信息与该设定的湿度值相比较：如果土壤的湿度<该设定的湿度值，则控制启动沼液水泵、清水水泵并开启沼液电磁阀、清水电磁阀，按照设定的沼液和清水的混合比例调节沼液电动控制阀、清水电动控制阀的开度，在沼液水泵、清水水泵的作用下沼液、清水分别以设定的混合比例输送至沼液灌区，经过沼液灌区管网同时或者单独供应沼液和清水，开始对农作物的灌溉，该灌溉时间根据不同农作物预先制定的灌溉制度进行作业；

如果土壤的湿度≥该设定的湿度值，则控制关闭沼液水泵、沼液电磁阀，停止供应沼液，继续供应清水。

在所述步骤S3中控制器在停止供应沼液时开始计时，在T小时后控制器关闭清水水泵、清水电磁阀，停止供应清水，其中T的取值范围为0.5～1小时。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、采用沼液前处理装置，对原始的沼液进行沉淀、粗过滤处理，滤除沼液中的固体悬浮物质，以免在灌溉过程中固体悬浮物堵塞管网，并且进一步进行耗氧分解处理，降低了沼液中有机成分的含量；

2、分别采用沼液水泵、清水水泵来抽取沼液和清水，将沼液和清水的的供给分为两条支路，实现了沼液和清水的混合灌溉以及两者的单独灌溉；并且采用沼液过滤器、清水过滤器，进一步过滤沼液中的固体悬浮物质且过滤清水中少量的固体悬浮物质；

3、在沼液供给支路和清水供给支路上分别设置沼液调压阀、清水调压阀，用于调节管道中的压力，以满足喷灌、滴灌等灌溉方式的压力需要；

4、采用沼液电动控制阀和清水电动控制阀，分别调节沼液、清水的流速和流量；

5、采用沼液电磁阀、清水电磁阀，分别实现了沼液、清水的同时或单独供给；

6、采用沼液单向阀、清水单向阀，分别防止沼液、清水的回流；

7、采用控制器和土壤水分检测装置，针对农作物实际的水分和肥料需求量，对沼液和清水的供应量、混合比例分别进行控制，实现了对农作物科学、自动灌溉；

8、主水管的直径≥50 mm，支水管的直径≥32 mm且末端毛管的直径≥20 mm，使得能够更有效地防止网管堵塞；

9、在灌溉结束后并未同时结束清水供应，而是采用清水对沼液灌区管网进行清洗，清除沼液灌区管网中残留的沼液有机成分，从而避免了微生物繁殖堵塞沼液灌区管网；

10、将采用清水清洗沼液灌区管网的时间设置在0.5～1小时的范围内，不仅能够彻底地清除残留在网管上的有机成分，而且进一步节约了水资源。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的电路原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，该沼液灌溉防堵系统包括沼液前处理装置1、控制器、土壤水分检测装置、沼液供给支路、清水供给支路、沼液灌区管网18组成，其中沼液前处理装置1用于对原始的沼液进行沉淀、粗过滤，滤除沼液中的固体悬浮物质，并进一步进行耗氧分解处理，降低沼液中COD（chemical oxygen demand，化学耗氧量）、BOD（Biochemical Oxygen Demand，生化需氧量）含量。在粗过滤中可以采用沉淀、网式过滤等方法滤除该固体悬浮物，在本实施例中采用1～3级的沉淀、过滤处理，并且在耗氧分解处理中可以采用化学或者生物的方式，通过在沼液中添加对应的化学试剂或者微生物来实现。

该沼液供给支路由沼液池2、沼液水泵4以及依次由管道连接的沼液调压阀6、沼液过滤器8、沼液电动控制阀10、沼液电磁阀12、沼液单向阀14和沼液球阀16组成，其中原始的沼液经沼液前处理装置1沉淀、粗过滤和耗氧分解处理后输送给沼液池2，沼液水泵4从该沼液池2中抽取沼液，并且将沼液依次通过沼液调压阀6、沼液过滤器8、沼液电动控制阀10、沼液电磁阀12、沼液单向阀14和沼液球阀16输送给沼液灌区。沼液调压阀6用于调节管道中的压力，以满足喷灌、滴灌等灌溉方式的压力需要；沼液过滤器8用于进一步过滤沼液中的固体悬浮物质，在本发明的实施例中该沼液过滤器8选用两次过滤，由网式过滤器8-1和叠式过滤器8-2组成，两者通过管道连接；该沼液电动控制阀10用于调节沼液的流速和流量；该沼液电磁阀12用于实现沼液的供给；该沼液单向阀14用于防止沼液的回流；该沼液球阀16用于便于该沼液供给支路的维修。

由于在沼液灌溉中使用的清水往往未经处理，存在一些泥土等其他固体悬浮物，因此在清水供给过程中有必要对清水进行过滤处理。该清水供给支路由清水池3、清水水泵5以及依次由管道连接的清水调压阀7、清水过滤器9、清水电动控制阀11、清水电磁阀13、清水单向阀15和清水球阀17组成，其中清水水泵5从该清水池3中抽取清水，并且将清水依次通过清水调压阀7、清水过滤器9、清水电动控制阀11、清水电磁阀13、清水单向阀15和清水球阀17输送给沼液灌区。清水调压阀7用于调节管道中的压力，以满足喷灌、滴灌等灌溉方式的压力需要；清水过滤器9用于进一步过滤清水中的固体悬浮物质，在本发明的实施例中该清水过滤器9选用两次过滤，由网式过滤器9-1和叠式过滤器9-2组成，两者通过管道连接；该清水电动控制阀11用于调节清水的流速和流量；该清水电磁阀13用于实现清水的供给；该清水单向阀15用于防止清水的回流；该清水球阀17用于便于该沼液供给支路的维修。

在沼液和清水流向沼液灌区的过程中，沼液和清水在层流和紊流的共同作用下充分混合。经过沼液灌区管网18及喷头向农作物进行灌溉。该沼液灌区管网由主水管、支水管和末端毛管组成，在本实施例中主水管的直径≥50 mm，支水管的直径≥32 mm且末端毛管的直径≥20 mm，沼液灌区管网的尺寸设计在此范围内能够更有效地防止网管堵塞。

上述沼液水泵4、沼液电动控制阀10、沼液电磁阀12、清水水泵5、清水电动控制阀11和清水电磁阀13不仅可以实现手动控制，还可以实现自动控制。为了达到高效节水和节肥的目的，如图2所示，本发明中增加了土壤水分检测装置并且该土壤水分检测装置连接控制器。控制器根据农作物的种类、不同生长阶段，设定湿度值以及沼液和清水的混合比例；该土壤水分检测装置用于实时地对土壤中的水分进行检测，采集相应的湿度信息并发送给控制器，控制器将该湿度信息与设定的湿度值相比较：如果土壤的湿度小于该设定的湿度值，则控制启动沼液水泵4、清水水泵5并开启沼液电磁阀12、清水电磁阀13，按照沼液和清水的混合比例调节沼液电动控制阀10、清水电动控制阀11的开度；如果土壤的湿度大于设定的湿度值，则控制关闭沼液水泵4、沼液电磁阀12，停止供应沼液，并且在停止供应沼液时开始计时，在T小时后控制器关闭清水水泵5、清水电磁阀13，停止供应清水，以清除残留在网管上的有机成分，从而防止微生物在沼液灌区管网内部繁殖堵塞该管网。在本发明的实施例中，该T的取值范围为0.5～1小时，在此范围内不仅能够彻底地清除残留在网管上的有机成分，而且进一步节约了水资源。

综上所述，本发明将沼液和清水的供给分为两条支路，实现了沼液和清水的混合灌溉以及两者的单独灌溉，并且采用土壤水分检测装置、控制器，针对农作物实际的水分和肥料需求量，对沼液和清水的供应量、混合比例分别进行控制，实现了对农作物科学、自动化地灌溉。此外，在灌溉结束后并未同时结束清水供应，而是采用清水对沼液灌区管网进行清洗，清除沼液灌区管网中残留的沼液有机成分，从而避免了微生物繁殖堵塞沼液灌区管网。

基于上述沼液灌溉防堵系统的沼液灌溉防堵方法由以下步骤组成：

S1、对原始的沼液进行沉淀、粗过滤，滤除沼液中的固体悬浮物质，并对沼液进行耗氧分解处理，降低沼液中COD、BOD含量；

S2、将经沉淀、粗过滤并耗氧分解后的沼液输送至沼液池中；

S3、控制器根据不同农作物的不同生长阶段，设定湿度值以及沼液和清水的混合比例，土壤水分检测装置采集土壤的湿度信息并发送给控制器，控制器将该湿度信息与该设定的湿度值相比较：如果土壤的湿度小于该设定的湿度值，则控制启动沼液水泵、清水水泵并开启沼液电磁阀、清水电磁阀，按照设定的沼液和清水的混合比例调节沼液电动控制阀、清水电动控制阀的开度，在沼液水泵、清水水泵的作用下沼液、清水分别以设定的混合比例输送至沼液灌区，通过沼液灌区管网同时供应沼液和清水，开始对农作物的灌溉；

如果土壤的湿度≥该设定的湿度值，则控制关闭沼液水泵、沼液电磁阀，停止供应沼液，继续供应清水，并且控制器在停止供应沼液时开始计时，在T小时后控制器关闭清水水泵、清水电磁阀，停止供应清水，在本发明的实施例中T的取值范围为0.5～1小时。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种沼液灌溉防堵系统，包括沼液池（2）、清水池（3）和沼液灌区管网（18），所述沼液池（2）用于储存沼液，所述清水池（3）用于储存清水，且所述沼液灌区管网（18）用于输送该沼液与清水的混合液体至沼液灌区，其特征在于：还包括与该沼液池（2）连通的沼液前处理装置（1），所述沼液前处理装置（1）用于对原始的沼液沉淀、粗过滤，滤除沼液中的固体悬浮物质，进一步进行耗氧分解处理，并将经粗过滤、分解处理后的沼液输送至沼液池（2）。

2.根据权利要求1所述的沼液灌溉防堵系统，其特征在于：还包括设置于沼液池中的沼液水泵（4）、设置于清水池中的清水水泵（5）、通过管道与该沼液水泵（4）连接的沼液过滤器（8）、通过管道与该清水水泵（5）连接的清水过滤器（9），其中所述沼液水泵（4）、清水水泵（5）用于分别从沼液池（2）、清水池（3）中抽取沼液、清水；所述沼液过滤器（8）、清水过滤器（9）用于分别过滤沼液、清水并通过沼液灌区管网（18）输送到沼液灌区。

3.根据权利要求2所述的沼液灌溉防堵系统，其特征在于：在所述沼液水泵（4）与沼液过滤器（8）之间设置有沼液调压阀（6），所述清水水泵（4）与清水过滤器（9）之间设置有清水调压阀（7）。

4.根据权利要求2或3所述的沼液灌溉防堵系统，其特征在于：还包括沼液电动控制阀（10）和清水电动控制阀（11），其中该沼液过滤器（8）通过管道连接该沼液电动控制阀（10），该清水过滤器（9）通过管道连接该清水电动控制阀（11）；

所述沼液电动控制阀（10）、清水电动控制阀（11）分别用于调节沼液、清水的流速和流量。

5.根据权利要求4所述的沼液灌溉防堵系统，其特征在于：所述沼液电动控制阀（10）通过管道连接沼液电磁阀（12），所述清水电动控制阀（11）通过管道连接清水电磁阀（13），且所述沼液电磁阀（12）、清水电磁阀（13）分别用于实现沼液、清水的同时供给或单独供给。

6.根据权利要求5所述的沼液灌溉防堵系统，其特征在于：所述沼液电磁阀（12）通过管道连接沼液单向阀（14），所述清水电磁阀（13）通过管道连接清水单向阀（15），所述沼液单向阀（14）、清水单向阀（15）分别用于防止沼液、清水的回流。

7.根据权利要求6所述的沼液灌溉防堵系统，其特征在于：还包括控制器、与该控制器连接的土壤水分检测装置，所述土壤水分检测装置用于采集土壤中的湿度信息并发送给控制器；

所述控制器用于根据不同农作物的不同生长阶段对水分和肥料的需求，设定土壤的湿度值以及沼液和清水的混合比例，并且将该湿度信息与该湿度值相比较，分别控制沼液水泵（4）、清水水泵（5）以及沼液电磁阀（12）、清水电磁阀（13）的启闭，按照该沼液和清水的混合比例来调节沼液电动控制阀（10）、清水电动控制阀（11）的开度。

8.根据权利要求1所述的沼液灌溉防堵系统，其特征在于：所述沼液灌区管网由主水管、支水管和末端毛管组成，其中主水管的直径≥50 mm，支水管的直径≥32 mm且末端毛管的直径≥20 mm。

9.一种沼液灌溉防堵方法，包括土壤水分检测装置、控制器、依次通过管道连接的沼液水泵（4）、沼液电动控制阀（10）、沼液电磁阀（12），依次通过管道连接的清水水泵（5）、清水电动控制阀（11）、清水电磁阀（13），经过沼液灌区管网输送到沼液灌区，其中沼液水泵（4）、清水水泵（5）分别设置在沼液池（2）、清水池（3）中，土壤水分检测装置连接控制器且沼液水泵（4）、沼液电动控制阀（10）、沼液电磁阀（12）、清水水泵（5）、清水电动控制阀（11）和清水电磁阀（13）均连接控制器，沼液电磁阀（12）、清水电磁阀（13）分别与沼液灌区管网的主水管连接；

其特征在于包括以下步骤：

S1、对原始的沼液进行沉淀、粗过滤，滤除沼液中的固体悬浮物质，并对沼液进行耗氧分解处理，降低沼液中COD、BOD含量；

S2、将经沉淀、粗过滤并耗氧分解后的沼液输送至沼液池中；

S3、控制器根据不同农作物的不同生长阶段，设定湿度值以及沼液和清水的混合比例，土壤水分检测装置采集土壤的湿度信息并发送给控制器，控制器将该湿度信息与该设定的湿度值相比较：如果土壤的湿度<该设定的湿度值，则控制启动沼液水泵（4）、清水水泵（5）并开启沼液电磁阀（12）、清水电磁阀（13），按照设定的沼液和清水的混合比例调节沼液电动控制阀（14）、清水电动控制阀（16）的开度，在沼液水泵（4）、清水水泵（5）的作用下沼液、清水分别以设定的混合比例输送至沼液灌区，经过沼液灌区管网同时或者单独供应沼液和清水，开始对农作物的灌溉，该灌溉时间根据不同农作物预先制定的灌溉制度进行作业；

如果土壤的湿度≥该设定的湿度值，则控制关闭沼液水泵（4）、沼液电磁阀（12），停止供应沼液，继续供应清水。

10.根据权利要求9所述的沼液灌溉防堵方法，其特征在于：在所述步骤S3中控制器在停止供应沼液时开始计时，在T小时后控制器关闭清水水泵（5）、清水电磁阀，停止供应清水，其中T的取值范围为0.5～1小时。

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