基于河道灌溉水净化技术的农业滴灌系统及方法与流程

本发明属于滴灌技术相关领域。

背景技术：

随着国内工业发展，河道内的灌溉用水也受到了污染，同时大部分受污染大河道水为富营养水体不能直接用来灌溉工作，现有的灌溉水净化往往结构庞大复杂，净化效率低，过滤过程中容易被堵塞等现象。

经过水净化的灌溉水尤其适用于滴灌系统进行高精度灌溉。滴灌是迄今为止农田灌溉最节水的灌溉技术之一。但因滴灌技术价格较高，一度被称作“昂贵技术”，滴灌技术仅用于高附加值的经济作物中。近年来，随着滴灌带的广泛应用，“昂贵技术”不再昂贵，完全可以在普通大田作物上应用，未来长期来看，随着水资源的逐步稀缺，滴灌技术将会进一步的普及。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于河道灌溉水净化技术的农业滴灌系统及方法，结构简单，灌溉农作物的用水量智能化可控，能够促进植物根系的快速生长，特别能够适用于待净化水体的水灌溉运用。

本发明的技术方案如下：

基于河道灌溉水净化技术的农业滴灌系统，包括进气端、空气过滤装置、空气泵、混合动力泵、进水单向阀、气液充分混合球腔容器、药箱、药剂调制装置、混合搅拌装置、灌溉水供应系统、加压室、分流器和滴灌毛细管路系统；所述进气端的出气端与空气过滤装置的进气端连接，所述空气过滤装置的出气端与空气泵的进气端连接，所述空气泵的出气端与混合动力泵的进气端连接；所述进水单向阀的进水端与抽水水管的出水端连接，所述抽水水管的进水端设置在灌溉水供应系统中，所述进水单向阀的出水端与混合动力泵的进水端连接；所述混合动力泵的气液混合出口端与气液充分混合球腔容器的进口连接，所述气液充分混合球腔容器的第一出口端通过压力阀与外界连通，所述气液充分混合球腔容器的第二出口端与药剂调制装置的进水端连接，所述药剂调制装置的进药端与药箱的出药端连接；所述药剂调制装置的出水端与混合搅拌装置连接，所述混合搅拌装置的出水端与加压室的进水端连接，所述加压室的出水端通过分流器与滴灌毛细管路系统连接。

进一步的，灌溉水供应系统包括源水河道、高位水箱、筛水器、接水池、杂物接料池、预沉淀池、待净化蓄水池、不对称纤维过滤器、灌溉池、第一水泵、第二水泵、第三水泵和虹吸装置；所述高位水箱位于所述源水河道上方，所述源水河道的出水端通过第一水泵s8与高位水箱的入水端连接；所述筛水器位于高位水箱下方，所述高位水箱底部出水端与筛水器上部的入水端连通连接；所述接水池位于筛水器的漏水部正下方；所述杂物接料池的入料端与筛水器的杂物出料口对应设置；所述预沉淀池池体与接水池池体之间由竖向隔水板分隔，且隔水板的上边缘横向阵列若干连通孔；所述预沉淀池的出水端通过虹吸装置与待净化蓄水池的入水端连通连接；所述待净化蓄水池的出水端通过第二水泵与不对称纤维过滤器的入水端连接；所述不对称纤维过滤器的出水端通过第三水泵与灌溉池的入水端连接；所述筛水器为刚性锥状螺旋管结构，所述筛水器从上至下的螺旋径逐部扩大，所述筛水器的管截面为矩形状，所述筛水器的螺旋管下壁均匀分布若干漏水孔，所述若干漏水孔下方正对应接水池，所述筛水器的螺旋管上端通过第一直线斜管与高位水箱连通连接，所述筛水器的螺旋管下端连通连接第二直线斜管，所述第二直线斜管的下部末端的杂物出料口对应在杂物接料池正上方；所述预沉淀池的沉淀池池底为锥形漏斗状，所述沉淀池池底通过连通管与下方的沉淀物临时储存池连通，所述连通管上设置有第一水阀；所述虹吸装置包括虹吸管支撑台、虹吸硬水管、浮子、第一软水管和第二软水管；所述虹吸管支撑台水平架设在预沉淀池和待净化蓄水池上方，所述虹吸硬水管水平设置在虹吸管支撑台，所述虹吸硬水管的两端分别位于预沉淀池和待净化蓄水池正上方，且所述虹吸硬水管的两端分别联通连接第一软水管和第二软水管的一端；所述浮子圆盘状浮子结构，所述浮子漂浮在预沉淀池液面，所述第一软水管的另一端连接在所述浮子上，且第一软水管的虹吸取水口位于浮子底部；所述第二软水管的虹吸出水口置于待净化蓄水池液面下侧；还包括铜质沉球，所述铜质沉球为球状联通结构，所述铜质沉球下沉至待净化蓄水池池底，所述铜质沉球入水接头连接第二软水管的虹吸出水口，所述铜质沉球的球面设置若干出水孔；还包括三通接头、第二水阀、备用净水箱、补水管和第四水泵；所述备用净水箱位于灌溉池、预沉淀池和待净化蓄水池上方，且所述备用净水箱的净水端通过第四水泵连接灌溉池；所述虹吸硬水管的中部连接有三通接头，所述三通接头分别连通预沉淀池、待净化蓄水池和所述备用净水箱；所述备用净水箱和三通接头之间的补水管上设置有第二水阀。

进一步的，所述气液充分混合球腔容器包括球体容器、内盘旋绕管和通孔，所述球体容器内沿其中心线由球体容器内部的一端靠近球形内轮廓面盘旋设置有内盘旋绕管，所述内盘旋绕管的内侧管体上开设有若干沿其管体盘旋走向的通孔，若干通孔分布形态呈趋向于球心方向聚拢设置。

进一步的，所述加压室包括水箱、活塞、伸缩柔性皮管和空气流电磁阀，所述活塞上、下滑动设置于水箱上，所述活塞通过伸缩柔性皮管连通药剂调制装置和混合搅拌装置，所述空气流电磁阀设置于活塞运动轨迹最下端的水箱的侧壁上，所述空气流电磁阀连通水箱与外界；活塞向下加压位移时，空气流电磁阀密封，所述活塞向上抽拉位移时，空气流电磁阀打开连通外界。

基于河道灌溉水净化技术的农业滴灌系统的工作方法：

滴灌的方法：

所述灌溉水供应系统内的水经过进水单向阀由混合动力泵抽进气液充分混合球腔容器6中；

外界空气依次由进气端、空气过滤装置、空气泵抽进混合动力泵中，气液初步混合后进入气液充分混合球腔容器中；

空气和水在气液充分混合球腔容器中充分加压混合后，形成微小空气气泡的气液混合体，该气液混合体的微小气泡的含量可以通过与气液充分混合球腔容器连通的压力阀7调节；

微小空气气泡的气液混合体进入到药剂调制装置中，与药箱中流出的药液进行混合调制，调制完成的药液进入到混合搅拌装置，将未充分溶液的药物颗粒杂质进行沉淀滤出，过滤完毕的药液进入加压室，在加压室的一定频率的加压调节下，分配加压至各种对应的滴灌毛细管路系统。

灌溉水供应系统的水处理工作方法：

筛水方法：第一水泵将河道中的源水提升至高位水箱中，高位水箱中的水在重力作用下沿第一直线斜管进入至筛水器中，进入筛水器中的水在锥状螺旋管内向下盘旋流动，同时筛水器中的水逐渐沿螺旋管下壁的若干漏水孔直接漏出，树叶、悬浮大块塑料等固态杂物大于漏水孔直径，会残留在筛水器中，当固态杂物积累到一定程度后会堵塞一部分漏水孔，此时筛水器中的部分水会分流至第二直线斜管中，同时在螺旋式水流的冲击将固态杂物一并带入第二直线斜管并下料至杂物接料池中，固态杂物被冲走后漏水孔重新畅通，筛水器中的水继续向接水池漏水；

预沉淀方法：接水池中的水随着水量增多液面逐渐上升至连通孔高度，进而接水池中的水平稳的通过若干连通孔溢出至预沉淀池中，降低了对预沉淀池池底的扰动，预沉淀池中当沉淀池池底的沉淀物到达一定量时，打开第一水阀，沉淀物在水压的作用下压入至沉淀物临时储存池中，沉淀物下料结束后关闭第一水阀；

虹吸方法：预沉淀池与待净化蓄水池中的液面在虹吸装置的作用下保持平，同时第二水泵连续抽走待净化蓄水池中的水，由于第一软水管的虹吸取水口位于浮子底部，使第一软水管的虹吸取水口始终吸取液面下部的水，防止吸入漂浮物，由于浮子为漂浮状态，也防止了第一软水管的虹吸取水口吸到池底的沉淀物，有效防止不对称纤维过滤器堵塞现象发生；初始状态下虹吸装置中为无水状态，无法形成虹吸现象，此时打开第二水阀使备用净水箱中的水通过补水管进入预沉淀池和待净化蓄水池中，进而使虹吸硬水管、第一软水管和第二软水管中的水充盈，此时关闭第二水阀使预沉淀池和待净化蓄水池之间产生虹吸连接。

有益效果：1)本发明的滴灌装置实现微小空气气泡的气液混合体与药液混合成滴灌液体，从而达到滴灌液体中含有药剂和空气微小气泡(氧气)，有助于植物的根系呼吸，促进植物的发育生长。2)灌溉水供应系统(s)过滤精度高，对水中悬浮物的去除率可达95％以上，对大分子有机物、病毒、细菌杂质有一定的去除作用，有利于植物生长，保障滴灌系统的长久使用。

附图说明

附图1为本发明的结构原理图；

附图2为气液充分混合球腔容器的结构示意图；

附图3为本灌溉水供应系统整体第一结构示意图；

附图4为本发明整体第二结构示意图；

附图5为本灌溉水供应系统整体第三结构示意图；

附图6为灌溉水供应系统的虹吸装置具体结构示意图；

附图7为灌溉水供应系统的筛水器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1-7，基于河道灌溉水净化技术的农业滴灌系统，包括进气端1、空气过滤装置2、空气泵3、混合动力泵4、进水单向阀5、气液充分混合球腔容器6、药箱8、药剂调制装置9、混合搅拌装置10、灌溉水供应系统s、加压室12、分流器3和滴灌毛细管路系统14；所述进气端1的出气端与空气过滤装置2的进气端连接，所述空气过滤装置2的出气端与空气泵3的进气端连接，所述空气泵3的出气端与混合动力泵4的进气端连接；所述进水单向阀5的进水端与抽水水管的出水端连接，所述抽水水管的进水端设置在灌溉水供应系统s中，所述进水单向阀5的出水端与混合动力泵4的进水端连接；所述混合动力泵4的气液混合出口端与气液充分混合球腔容器6的进口连接，所述气液充分混合球腔容器6的第一出口端通过压力阀7与外界连通，所述气液充分混合球腔容器6的第二出口端与药剂调制装置9的进水端连接，所述药剂调制装置9的进药端与药箱8的出药端连接；所述药剂调制装置9的出水端与混合搅拌装置10连接，所述混合搅拌装置10的出水端与加压室12的进水端连接，所述加压室12的出水端通过分流器3与滴灌毛细管路系统14连接。混合搅拌装置10内部设置有搅拌旋浆101。

进一步的，灌溉水供应系统s包括源水河道s1、高位水箱s27、筛水器s26、接水池s25、杂物接料池s24、预沉淀池s3、待净化蓄水池s9、不对称纤维过滤器s6、灌溉池s10、第一水泵s8、第二水泵s5、第三水泵s7和虹吸装置s4；所述高位水箱s27位于所述源水河道s1上方，所述源水河道s1的出水端通过第一水泵s8与高位水箱s27的入水端连接；所述筛水器s26位于高位水箱s27下方，所述高位水箱s27底部出水端与筛水器s26上部的入水端连通连接；所述接水池s25位于筛水器(s26)的漏水部正下方；所述杂物接料池s24的入料端与筛水器s26的杂物出料口s29对应设置；所述预沉淀池s3池体与接水池s25池体之间由竖向隔水板s50分隔，且隔水板s50的上边缘横向阵列若干连通孔s30；所述预沉淀池s3的出水端通过虹吸装置s4与待净化蓄水池s9的入水端连通连接；所述待净化蓄水池s9的出水端通过第二水泵s5与不对称纤维过滤器(s6)的入水端连接；所述不对称纤维过滤器s6的出水端通过第三水泵s7与灌溉池(s10)的入水端连接；所述筛水器s26为刚性锥状螺旋管结构，所述筛水器s26从上至下的螺旋径逐部扩大，所述筛水器s26的管截面为矩形状，所述筛水器s26的螺旋管下壁s37均匀分布若干漏水孔s36，所述若干漏水孔s36下方正对应接水池s25，所述筛水器s26的螺旋管上端通过第一直线斜管s28与高位水箱27连通连接，所述筛水器s26的螺旋管下端连通连接第二直线斜管s35，所述第二直线斜管s35的下部末端的杂物出料口s29对应在杂物接料池s24正上方；所述预沉淀池s3的沉淀池池底s31为锥形漏斗状，所述沉淀池池底s31通过连通管s32与下方的沉淀物临时储存池s21连通，所述连通管s32上设置有第一水阀s20；所述虹吸装置s4包括虹吸管支撑台s24、虹吸硬水管s13、浮子s11、第一软水管s12和第二软水管s16；所述虹吸管支撑台s24水平架设在预沉淀池s3和待净化蓄水池s9上方，所述虹吸硬水管s13水平设置在虹吸管支撑台s24，所述虹吸硬水管s13的两端分别位于预沉淀池s3和待净化蓄水池s9正上方，且所述虹吸硬水管s13的两端分别联通连接第一软水管s12和第二软水管s16的一端；所述浮子s11圆盘状浮子结构，所述浮子s11漂浮在预沉淀池s3液面，所述第一软水管s12的另一端连接在所述浮子s11上，且第一软水管s12的虹吸取水口位于浮子底部；所述第二软水管s16的虹吸出水口置于待净化蓄水池s9液面下侧；还包括铜质沉球s18，所述铜质沉球s18为球状联通结构，所述铜质沉球s18下沉至待净化蓄水池s9池底，所述铜质沉球s18入水接头连接第二软水管s16的虹吸出水口，所述铜质沉球s18的球面设置若干出水孔s19；还包括三通接头s17、第二水阀s14、备用净水箱s23、补水管s33和第四水泵s22；所述备用净水箱s23位于灌溉池s10、预沉淀池s3和待净化蓄水池s9上方，且所述备用净水箱s23的净水端通过第四水泵s22连接灌溉池s10；所述虹吸硬水管s13的中部连接有三通接头s17，所述三通接头s17分别连通预沉淀池s3、待净化蓄水池s9和所述备用净水箱s23；所述备用净水箱s23和三通接头s17之间的补水管s33上设置有第二水阀s14。

进一步的，所述气液充分混合球腔容器6包括球体容器61、内盘旋绕管62和通孔63，所述球体容器61内沿其中心线由球体容器内部的一端靠近球形内轮廓面盘旋设置有内盘旋绕管62，所述内盘旋绕管62的内侧管体上开设有若干沿其管体盘旋走向的通孔63，若干通孔63分布形态呈趋向于球心方向聚拢设置。气液充分混合球腔容器6内部设置的上述分布形态的内盘旋绕管62，且其内盘旋绕管62的特定形态分布的通孔63，实现高压缩率快速成型的微小气泡水体结构，该水体结构可以促进药液混合的充分性和植物根系的生长发育。本发明的形成的微小气泡为微米级气泡，微米级的微小气泡的水质中的气泡与一般气泡上升到水面爆裂不同，微气泡缓慢上升到水面，一部分气泡溶解于水中，增加溶解氧，瞬间爆裂，发出高热，促进药液溶解(最大程度排除颗粒药物的悬浮杂质到的存在)；另一部分溶解在水质中的微米气泡的水质进入滴灌系统，使得植物根系获取充足的氧气，促进植物根系发育，增氧效果可以达到给植物松土所能达到的效果。

所述加压室12包括水箱120、活塞121、伸缩柔性皮管122和空气流电磁阀123，所述活塞121上、下滑动设置于水箱120上，所述活塞121通过伸缩柔性皮管122连通药剂调制装置9和混合搅拌装置10，所述空气流电磁阀123设置于活塞121运动轨迹最下端的水箱120的侧壁上，所述空气流电磁阀123连通水箱120与外界；活塞121向下加压位移时，空气流电磁阀123密封，所述活塞121向上抽拉位移时，空气流电磁阀123打开连通外界。加压室的结构设计及原理，通过实现滴灌系统中的滴灌毛细管路系统14管径的足够细小，通过加压室的加压，根据实际需求，进行实时的或者非实时的节奏性滴灌作业。

基于河道灌溉水净化技术的农业滴灌系统的工作方法：

滴灌的方法：

所述灌溉水供应系统s内的水经过进水单向阀5由混合动力泵4抽进气液充分混合球腔容器6中；

外界空气依次由进气端1、空气过滤装置2、空气泵3抽进混合动力泵4中，气液初步混合后进入气液充分混合球腔容器6中；

空气和水在气液充分混合球腔容器6中充分加压混合后，形成微小空气气泡的气液混合体，该气液混合体的微小气泡的含量可以通过与气液充分混合球腔容器6连通的压力阀7调节；

微小空气气泡的气液混合体进入到药剂调制装置9中，与药箱8中流出的药液进行混合调制，调制完成的药液进入到混合搅拌装置10，将未充分溶液的药物颗粒杂质进行沉淀滤出，过滤完毕的药液进入加压室12，在加压室12的一定频率的加压调节下，分配加压至各种对应的滴灌毛细管路系统14。

进一步的，灌溉水供应系统s的水处理工作方法：

筛水方法：第一水泵s8将河道中的源水提升至高位水箱s27中，高位水箱s27中的水在重力作用下沿第一直线斜管s28进入至筛水器s26中，进入筛水器s26中的水在锥状螺旋管内向下盘旋流动，同时筛水器s26中的水逐渐沿螺旋管下壁s37的若干漏水孔s36直接漏出，树叶、悬浮大块塑料等固态杂物大于漏水孔s36直径，会残留在筛水器s26中，当固态杂物积累到一定程度后会堵塞一部分漏水孔s36，此时筛水器s26中的部分水会分流至第二直线斜管s35中，同时在螺旋式水流的冲击将固态杂物一并带入第二直线斜管s35并下料至杂物接料池s24中，固态杂物被冲走后漏水孔s36重新畅通，筛水器s26中的水继续向接水池s25漏水；

预沉淀方法：接水池s25中的水随着水量增多液面逐渐上升至连通孔s30高度，进而接水池s25中的水平稳的通过若干连通孔s30溢出至预沉淀池s3中，降低了对预沉淀池s3池底的扰动，预沉淀池s3中当沉淀池池底s31的沉淀物到达一定量时，打开第一水阀s20，沉淀物在水压的作用下压入至沉淀物临时储存池s21中，沉淀物下料结束后关闭第一水阀s20；

虹吸方法：预沉淀池s3与待净化蓄水池s9中的液面在虹吸装置s4的作用下保持平，同时第二水泵s5连续抽走待净化蓄水池s9中的水，由于第一软水管s12的虹吸取水口位于浮子s11底部，使第一软水管s12的虹吸取水口始终吸取液面下部的水，防止吸入漂浮物，由于浮子s11为漂浮状态，也防止了第一软水管s12的虹吸取水口吸到池底的沉淀物，有效防止不对称纤维过滤器s6堵塞现象发生；初始状态下虹吸装置s4中为无水状态，无法形成虹吸现象，此时打开第二水阀s14使备用净水箱s23中的水通过补水管s33进入预沉淀池s3和待净化蓄水池s9中，进而使虹吸硬水管s13、第一软水管12和第二软水管s16中的水充盈，此时关闭第二水阀s14使预沉淀池s3和待净化蓄水池s9之间产生虹吸连接。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。