一种利用太阳能的苦咸水亚淡化灌溉装置

本发明涉及太阳能发电和苦咸水亚淡化，尤其涉及一种利用太阳能的苦咸水亚淡化灌溉装置。

背景技术：

1、通常将含盐量在1000mg/l以上的水称为苦咸水，苦咸水主要分布在我国东部沿海和西北干旱内陆区。利用丰富的地表及浅层地下苦咸水资源进行灌溉可有效缓解淡水供应危机，但苦咸水盐分含量高，长期灌溉会造成严重减产、土壤次生盐渍化等问题。因此，合理开发利用苦咸水资源，将苦咸水亚淡化后用于耐盐植物灌溉生产，成为解决旱区灌溉水资源短缺及保障我国粮食安全的重要途径。

2、苦咸水淡化处理的目的是通过技术手段降低苦咸水的含盐量，以达到饮用水及灌溉用水的标准。但与饮用水相比，灌溉用水对水质要求相对较低。从能量形式来看，目前苦咸水淡化处理主要利用热能、机械能、化学能和电能，能耗过高已成为阻碍传统淡化技术发展的限制因素。西北旱区气候干燥，光热资源丰富，适合太阳能光伏发电，加之该地区是我国重要的棉花和制种玉米基地，对灌溉用水需求量大。因此，有必要提出一种利用太阳能的苦咸水亚淡化灌溉装置，将苦咸水亚淡化后用于旱区典型耐盐植物灌溉。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种利用太阳能的苦咸水亚淡化灌溉装置。

3、本发明提出了一种利用太阳能的苦咸水亚淡化灌溉装置，包括：

4、光伏发电组件，所述光伏发电组件为灌溉装置提供电能，所述光伏发电组件包括电气箱，所述电气箱包括控制器和直流电源；

5、初步过滤组件，所述初步过滤组件包括上下游依次设置的沉淀水箱、过滤装置和初滤储水箱，所述沉淀水箱顶部设置第一液位计，所述初滤储水箱的底部和顶部分别设置第二液位计和第三液位计；

6、设置在所述初步过滤组件下游的亚淡化组件，所述亚淡化组件包括电容去离子模组和咸水箱，所述电容去离子模组连接设置在所述初滤储水箱的出口管线上，所述电容去离子模组出口端设置tds传感器，所述第一液位计、所述第二液位计、所述第三液位计和所述tds传感器均与所述控制器电连接；

7、灌溉组件，所述灌溉组件包括灌溉水箱，所述灌溉水箱和所述咸水箱通过管线分别连接设置在所述电容去离子模组的出口端，所述控制器根据所述tds传感器的数据控制所述电容去离子模组出口端的水流入所述灌溉水箱或所述咸水箱或所述初滤储水箱。

8、在一些实施例中，所述光伏发电组件还包括蓄电池和多个并联连接的太阳能光伏板，所述蓄电池用于存储所述太阳能光伏板所转化的电能，所述直流电源连接所述蓄电池。

9、在一些实施例中，所述太阳能光伏板下方设置可旋转支架使得所述太阳能光伏板的角度可调，所述太阳能光伏板为单晶硅太阳能光伏板。

10、在一些实施例中，所述沉淀水箱与所述过滤装置之间的管线上设置进水水泵，所述过滤装置与所述初滤储水箱之间的管线上设置初滤水泵，所述初滤储水箱与所述电容去离子模组之间的管线上设置除盐水泵，当所述第一液位计监测到有水时，所述进水水泵和所述初滤水泵工作；当所述第三液位计监测到有水时，所述进水水泵和所述初滤水泵停止工作，所述除盐水泵工作；当所述第二液位计监测到水不足时，所述除盐水泵停止工作，所述进水水泵和所述初滤水泵再次开始工作。

11、在一些实施例中，在所述电容去离子模组的出口管线上且位于所述tds传感器的下游设置第一三通电磁阀，所述第一三通电磁阀的出口端分别连接所述灌溉水箱和第二三通电磁阀，所述灌溉水箱的出口管线上设置灌溉水泵，所述第二三通电磁阀的出口端分别连接所述咸水箱和所述初滤储水箱，所述第二三通电磁阀与所述初滤储水箱之间的管线上设置循环水泵，所述第一三通电磁阀和所述第二三通电磁阀均与所述控制器电连接。

12、在一些实施例中，所述亚淡化组件具有亚淡化模式和洗盐模式两种工作模式，在所述除盐水泵处于工作状态时，在亚淡化模式下，当所述tds传感器的数值持续小于预设值时，除盐后的水流入所述灌溉水箱，所述灌溉水泵工作；当所述tds传感器的数值持续大于预设值时，除盐后的水在所述循环水泵的作用下流入所述初滤储水箱；在洗盐模式下，经过清洗的盐水流入所述咸水箱。

13、在一些实施例中，所述电容去离子模组包括设置在两端的端板和设置在中间的多个电极单元，所述电极单元包括电极框和对称设置在所述电极框两侧的集电极，所述集电极与所述电极框之间设置垫片，所述电极框内部安装隔板和对称设置在所述隔板两侧的工作电极。

14、在一些实施例中，所述工作电极为活性炭和聚乙烯醇制成的碳电极，所述垫片为橡胶材质。

15、在一些实施例中，所述蓄电池为铅酸蓄电池。

16、在一些实施例中，所述过滤装置为砂石过滤器和网式过滤器的集成。

17、相对于现有技术，本发明的有益效果为：

18、本发明使用的电容去离子技术具有更好的效率和更低的能耗，亚淡化后的微咸水可满足旱区农业生产中对灌溉水低廉、量大和易获取等要求，降低了旱区农业灌溉的成本。

19、本发明利用太阳能光伏发电为苦咸水亚淡化灌溉装置供电，西北旱区光热资源丰富，且太阳能光伏板可根据典型地区的光照状况调整启闭、角度等，相较于传统的咸水淡化设备，本发明最大程度利用了旱区当地丰富的太阳能，将咸水亚淡化至可符合农业生产需求的微咸水，还具有消耗能量低，易于安装，环境污染小，使用寿命长等优势。

技术特征：

1.一种利用太阳能的苦咸水亚淡化灌溉装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光伏发电组件还包括蓄电池和多个并联连接的太阳能光伏板，所述蓄电池用于存储所述太阳能光伏板所转化的电能，所述直流电源连接所述蓄电池。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述太阳能光伏板下方设置可旋转支架使得所述太阳能光伏板的角度可调，所述太阳能光伏板为单晶硅太阳能光伏板。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述沉淀水箱与所述过滤装置之间的管线上设置进水水泵，所述过滤装置与所述初滤储水箱之间的管线上设置初滤水泵，所述初滤储水箱与所述电容去离子模组之间的管线上设置除盐水泵，当所述第一液位计监测到有水时，所述进水水泵和所述初滤水泵工作；当所述第三液位计监测到有水时，所述进水水泵和所述初滤水泵停止工作，所述除盐水泵工作；当所述第二液位计监测到水不足时，所述除盐水泵停止工作，所述进水水泵和所述初滤水泵再次开始工作。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述电容去离子模组的出口管线上且位于所述tds传感器的下游设置第一三通电磁阀，所述第一三通电磁阀的出口端分别连接所述灌溉水箱和第二三通电磁阀，所述灌溉水箱的出口管线上设置灌溉水泵，所述第二三通电磁阀的出口端分别连接所述咸水箱和所述初滤储水箱，所述第二三通电磁阀与所述初滤储水箱之间的管线上设置循环水泵，所述第一三通电磁阀和所述第二三通电磁阀均与所述控制器电连接。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述亚淡化组件具有亚淡化模式和洗盐模式两种工作模式，在所述除盐水泵处于工作状态时，在亚淡化模式下，当所述tds传感器的数值持续小于预设值时，除盐后的水流入所述灌溉水箱，所述灌溉水泵工作；当所述tds传感器的数值持续大于预设值时，除盐后的水在所述循环水泵的作用下流入所述初滤储水箱；在洗盐模式下，经过清洗的盐水流入所述咸水箱。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电容去离子模组包括设置在两端的端板和设置在中间的多个电极单元，所述电极单元包括电极框和对称设置在所述电极框两侧的集电极，所述集电极与所述电极框之间设置垫片，所述电极框内部安装隔板和对称设置在所述隔板两侧的工作电极。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述工作电极为活性炭和聚乙烯醇制成的碳电极，所述垫片为橡胶材质。

9.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述蓄电池为铅酸蓄电池。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过滤装置为砂石过滤器和网式过滤器的集成。

技术总结
本发明公开了一种利用太阳能的苦咸水亚淡化灌溉装置，可对旱区苦咸水进行亚淡化处理用于农业灌溉，灌溉装置包括光伏发电组件、初步过滤组件、亚淡化组件和灌溉组件，其中，光伏发电组件包括太阳能光伏板、蓄电池和电气箱；初步过滤组件包括沉淀水箱、过滤装置和初滤储水箱；亚淡化组件包括电容去离子模组和咸水箱；灌溉组件包括灌溉水箱。本发明以太阳能为能量来源，通过太阳能光伏发电对苦咸水亚淡化灌溉装置进行供电，利用电容去离子过程的双电层理论对苦咸水进行盐离子选择性去除，所产生的亚淡化水可直接用于旱区耐盐植物灌溉。本发明与传统的亚淡化装置相比，具有环保无污染、经济效益高和亚淡化组件易获得等优点。

技术研发人员：王棣,杜太生,王欣宇,李潇,王海菁
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16