防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法及系统，包括以下内容：1）化学加酸氯并配合管道冲洗①向滴灌系统中加酸，使滴灌系统处于偏酸性状态，滴灌系统加酸的时间为20min～1h，浓度为0.5～1.5mg/L；②向滴灌系统中加氯，抑制堵塞物质生物膜的生长，促进其脱落，滴灌系统加氯的时间为1～3h，加酸浓度为0.8～2.5mg/L；③对滴灌系统进行冲洗，将脱落的堵塞物质排除系统外，减小灌水器堵塞的风险；滴灌系统管道冲洗的流速为0.45m/s，冲洗时间为5～10min，冲洗频率为1次/1～2周；2）基于尾部pH值控制的系统首部加酸、加氯计算方法。本发明系统中前一排前一列的冲洗用水作为后一排后一列轮灌组的滴灌用水，有效地节约了水资源，实现了水资源利用最大化。本发明可以广泛用于农作物大田滴灌过程中。
【专利说明】防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防止堵塞的控制方法及系统，特别是关于一种防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法及系统。
【背景技术】
[0002]我国水资源紧缺程度日益加深，若不采取有效措施，水资源紧缺将成为制约我国各项发展的重大因素。农业用水量占全国总用水量的70%，其中农田滴灌用水量，占农业用水量的90%?95%。滴灌因其精准可控、节能和增产等因素是世界公认最节水的灌溉技术之一。灌水器是滴灌系统最关键的部件，而灌水器流道狭小(一般只有0.5?1.2_)，水中的悬浮物、溶解盐、化学沉淀、有机物和微生物等杂质都极易引起灌水器流道及出水孔口堵塞。灌水器堵塞问题已成为制约滴灌技术应用和推广的主要障碍，灌水器堵塞问题解决的好坏直接决定着滴灌系统使用寿命和应用效益。大量的科研学者试图从多方面来解决灌水器堵塞问题，虽然已经取得了一些较为显著的成果，但是依然未能得到完全解决。与此同时，随着滴灌系统的持续发展，单纯利用地下水作为滴灌水源已经不能满足滴灌用水的需求，河湖库地表水、城市再生水和微咸水等水源通常也会作为滴灌水源。新疆、内蒙古、辽宁和宁夏等地纷纷提出了地表水滴灌工程建设需求，并开展了一些探索性的工程建设。受我国水环境污染的影响，地表水和再生水等滴灌水源中通常含有大量的藻类、水微生物、漂浮物有机杂质和微细颗粒等杂质，这使得滴灌系统灌水器堵塞的风险大大增加，且堵塞机理也更为复杂，因此必须加以控制。
[0003]最新研究报道显示:再生水滴灌系统的堵塞与滴灌系统内生物膜的形成和生长有着密切的关系。因此，采取有效措施抑制生物膜生长，促进生物膜脱落并及时将生物膜排除出系统成为解决灌水器堵塞问题的关键。加氯处理是目前给排水领域广为采用的堵塞控制方法，加氯处理不但能有效抑制生物膜的生长，而且能促进生物膜脱落，但是通常因为滴灌水质和灌水器类型及堵塞程度等试验条件的差异较大，不同研究者建议采用的加氯加酸浓度、注入频率和注入方式等运行参数的研究结论差异很大。管道冲洗是常用的滴灌系统维护方法，更能有效、及时地将脱落的生物膜排除出系统。目前有很多专家学者提出灌水器抗堵塞系统及方法，如将过滤系统、管网系统和滴灌灌水器配合使用，虽然很好的解决了现有滴灌系统在使用再生水滴灌时滴灌灌水器易发生堵塞等问题，但其仅增强了过滤措施，关于灌水器堵塞与其内部生物膜的形成和生长的关系并未得到重视，从而不能有效抑制生物膜的生长及促进生物膜的脱落等。借助臭氧发生器的滴灌系统虽然有效杀死流道内微生物，但其结构相对复杂，成本较高，不适宜在大田普遍推广应用。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种既能有效地抑制生物膜生长，又能促进杂质脱落排出，还能在大田普遍推广使用的防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法及系统。[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法，包括以下内容:1)化学加酸氯并配合管道冲洗①向滴灌系统中加酸，使滴灌系统处于偏酸性状态，滴灌系统加酸的时间为20min~lh，浓度为0.5~1.5mg/L ;②向滴灌系统中加氯，抑制堵塞物质生物膜的生长，促进其脱落，滴灌系统加氯的时间为I~3h，加酸浓度为0.8~2.5mg/L 对滴灌系统进行冲洗，将脱落的堵塞物质排除系统外，减小灌水器堵塞的风险；滴灌系统管道冲洗的流速为0.45m/s，冲洗时间为5~lOmin，冲洗频率为I次/I~2周；2)基于尾部pH值控制的系统首部加酸、加氯计算方法①基于尾部pH值的首部加酸量V #为:
[0006]
【权利要求】
1.一种防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法，包括以下内容: 1)化学加酸氯并配合管道冲洗 ①向滴灌系统中加酸，使滴灌系统处于偏酸性状态，滴灌系统加酸的时间为20min~Ih,浓度为 0.5 ~1.5mg/L ； ②向滴灌系统中加氯，抑制堵塞物质生物膜的生长，促进其脱落，滴灌系统加氯的时间为I~3h,加酸浓度为0.8~2.5mg/L ； ③对滴灌系统进行冲洗，将脱落的堵塞物质排除系统外，减小灌水器堵塞的风险；滴灌系统管道冲洗的流速为0.45m/s，冲洗时间为5~lOmin，冲洗频率为I次/I~2周； 2)基于尾部pH值控制的系统首部加酸、加氯计算方法 ①基于尾部PH值的首部加酸量Vig为:
2.如权利要求1所述的防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法，其特征在于:所述步骤2)的①中Vsg通过以下方式得到: 需将体积为V的pH=a的溶液调节至pH=6的溶液: 溶液由碱性变为中性所需酸的体积V1 ^XV1AXx = 10_(14_a)XV 溶液由中性变为酸性所需酸的体积V2:2XV2/VXx = 10_6XV 则将体积为V的pH=a的溶液调节至pH=6的溶液所需浓硫酸的体积V’酸为:
V，酸=Vi+V2 = (l(T14+a+l(r6)V2/2x ViM为单位轮灌组在加酸时间t #内所需灌溉用水量；
3.如权利要求1所述的防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法，其特征在于:所述步骤2)的②中系统首部加氯的体积Ve通过以下方式得到: a、还原性比氨氮强的物质需氯量Hiag:
111^=0X2X70.9/32 ^ 4.43C 其中，C为加氯前后测得的COD差值； b、根据氨氮含量的最少加氯量mgg__
4.如权利要求2所述的防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法，其特征在于:所述步骤2)的②中系统首部加氯的体积Ve通过以下方式得到: a、还原性比氨氮强的物质需氯量Hiag:
111^=0X2X70.9/32 ^ 4.43C 其中，C为加氯前后测得的COD差值； b、根据氨氮含量的最少加氯
5.如权利要求1或2或3或4所述的防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法，其特征在于:所述冲洗过滤系统工作时，分为两个阶段:第一个阶段，将所述冲洗过滤系统的截止阀和两球阀打开、电磁阀关闭，通过所述冲洗过滤系统水表测量通过所述支路管的流量，反算得到通过所述支路管的流速，调节所述冲洗过滤系统的截止阀，控制流速为目标流速;第二阶段，将所述冲洗过滤系统的两球阀关闭、电磁阀打开，水流以目标流速流出所述冲洗过滤系统的叠片过滤器和电磁阀，作为灌溉用水流入后一排后一列轮灌组的支管。
6.一种实现如权利要求1~5所述的防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制方法的控制系统，其特征在于:它包括由供水系统、加液系统和电路控制系统组成的系统首部，轮灌组，冲洗过滤系统，PH值测量仪和余氯计； 所述供水系统包括依次连接主管道的水泵、球阀、压力表、水表、沙石过滤器、真空破坏阀、筛网过滤器和电磁阀，所述主管道出口连接若干分干管； 所述加液系统包括连接真空破坏阀进口和出口的两球阀，两所述球阀之间连接有一二级文丘里装置，所述二级文丘里装置的进口喉管处连接有一三通吸液管，所述三通吸液管的两接口分别依次连接一截止阀和一单向阀，其中一单向阀连接一储肥罐，另一单向阀连接一储酸/氯罐； 所述主管道出口连接若干分干管，每一所述分干管上间隔连接有一排轮灌组，每一所述轮灌组包括一连接分干管的支管，所述支管经一球阀后并联连接若干毛管，各所述毛管上间隔设置有若干灌水器，各所述毛管的另一端并联连接一连通管； 所述冲洗过滤系统与所述轮灌组的数量相同，每一所述冲洗过滤系统包括一连接相应所述轮灌组连通管末端的一出水管，所述出水管上依次连接有一截止阀、一叠片过滤器和一电磁阀；所述叠片过滤器进口与所述电磁阀出口之间的所述出水管上并联连接一支管路，所述支管路上依次连接有一球阀、一水表和另一球阀； 呈矩阵排列的所述轮灌组的冲洗过滤系统中，前一排前一列的所述出水管与后一排后一列所述轮灌组的所述支管进口连接，最后一排和最后一列所有的所述轮灌组的所述冲洗系统通过所述出水管连接一出水总管，并将所述出水总管引入一出水池； 所述电路控制系统包括变频柜、配电箱和自动控制器，所述变频柜电连接所述水泵和所述压力表，所述自动控制器电连接各所述电磁阀。
7.如权利要求6所述的防止滴灌灌水器堵塞的加酸氯控制系统，其特征在于:所述水泵外设置保护设备。
【文档编号】B08B7/00GK103752561SQ201410022695
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】李云开, 冯吉, 宋鹏, 裴旖婷, 张志静 申请人:中国农业大学