專利名稱：沼液灌溉防堵系統及方法
技術領域：
本發明涉及沼液灌溉系統，尤其是一種沼液灌溉防堵系統及方法。
背景技術：
大中型養殖場對沼液和養殖廢水的處理方式主要采用還田和達標排放的方式，其中沼液還田一般采用灌溉和人工濕地消納兩種方式。沼液達標排放由于處理成本高，企業難以負擔，而人工濕地消納存在處理時間長、處理量有限、占用土地面積大等缺點，且上述兩種方式都存在技術復雜，容易造成二次污染。因此沼液灌溉是普遍采用的沼液還田方式， 容易實施，能充分體現沼液資源化利用，有效減輕環境污染，促進農業循環經濟發展。但是沼液和養殖廢水具有富含微生物和少量的固體懸浮物的特性，在實施沼液灌溉時普遍存在管道內微生物大量繁殖造成管道堵塞等問題，難以實現噴灌、滴灌等既節約水資源又高效率的先進灌溉方式。目前沼液灌溉基本采用的是人工手提管灌方式，生產效率低，勞動強度大，難以實現自動控制。
發明內容
本發明的目的是提供一種沼液灌溉防堵系統，可以清除原始沼液中的固體懸浮物質，以免在灌溉過程中固體懸浮物堵塞沼液灌區管網。本發明的另一目的是提供一種沼液灌溉防堵方法，在灌溉結束后采用清水清洗沼液灌區管網，清洗沼液灌區管網上殘留的有機成分，以免微生物繁殖堵塞沼液灌區管網。為了實現上述目的，本發明提供了一種沼液灌溉防堵系統，包括沼液池、清水池和沼液灌區管網，所述沼液池用于儲存沼液，所述清水池用于儲存清水，且所述沼液灌區管網用于輸送該沼液與清水的混合液體至沼液灌區，其特征在于還包括與該沼液池連通的沼液前處理裝置，所述沼液前處理裝置用于對原始的沼液沉淀、粗過濾，濾除沼液中的固體懸浮物質，進一步進行耗氧分解處理，并將經粗過濾、分解處理后的沼液輸送至沼液池。該沼液灌溉防堵系統還包括設置于沼液池中的沼液水泵、設置于清水池中的清水水泵、通過管道與該沼液水泵連接的沼液過濾器、通過管道與該清水水泵連接的清水過濾器，其中所述沼液水泵、清水水泵用于分別從沼液池、清水池中抽取沼液、清水；所述沼液過濾器、清水過濾器用于分別過濾沼液、清水并通過沼液灌區管網輸送到沼液灌區。在所述沼液水泵與沼液過濾器之間設置有沼液調壓閥，所述清水水泵與清水過濾器之間設置有清水調壓閥。該沼液灌溉防堵系統還包括沼液電動控制閥和清水電動控制閥，其中該沼液過濾器通過管道連接該沼液電動控制閥，該清水過濾器通過管道連接該清水電動控制閥；
所述沼液電動控制閥、清水電動控制閥分別用于調節沼液、清水的流速和流量。所述沼液電動控制閥通過管道連接沼液電磁閥，所述清水電動控制閥通過管道連接清水電磁閥，且所述沼液電磁閥、清水電磁閥分別用于實現沼液、清水的同時供給或單獨供給。
所述沼液電磁閥通過管道連接沼液單向閥，所述清水電磁閥通過管道連接清水單向閥，所述沼液單向閥、清水單向閥分別用于防止沼液、清水的回流。該沼液灌溉防堵系統還包括控制器、與該控制器連接的土壤水分檢測裝置，所述土壤水分檢測裝置用于采集土壤中的濕度信息并發送給控制器；
所述控制器用于根據不同農作物的不同生長階段對水分和肥料的需求，設定土壤的濕度值以及沼液和清水的混合比例，并且將該濕度信息與該濕度值相比較，分別控制沼液水泵、清水水泵以及沼液電磁閥、清水電磁閥的啟閉，按照該沼液和清水的混合比例來調節沼液電動控制閥、清水電動控制閥的開度。所述沼液灌區管網由主水管、支水管和末端毛管組成，其中主水管的直徑> 50 mm，支水管的直徑彡32 mm且末端毛管的直徑彡20 mm。本發明還提供一種沼液灌溉防堵方法，包括土壤水分檢測裝置、控制器、依次通過管道連接的沼液水泵、沼液電動控制閥、沼液電磁閥，依次通過管道連接的清水水泵、清水電動控制閥、清水電磁閥，經過沼液灌區管網輸送到沼液灌區，其中沼液水泵、清水水泵分別設置在沼液池、清水池中，土壤水分檢測裝置連接控制器且沼液水泵、沼液電動控制閥、 沼液電磁閥、清水水泵、清水電動控制閥和清水電磁閥均連接控制器，沼液電磁閥、清水電磁閥分別與沼液灌區管網的主水管連接；
其特征在于包括以下步驟
51、對原始的沼液進行沉淀、粗過濾，濾除沼液中的固體懸浮物質，并對沼液進行耗氧分解處理，降低沼液中COD、BOD含量；
52、將經沉淀、粗過濾并耗氧分解后的沼液輸送至沼液池中；
53、控制器根據不同農作物的不同生長階段，設定濕度值以及沼液和清水的混合比例， 土壤水分檢測裝置采集土壤的濕度信息并發送給控制器，控制器將該濕度信息與該設定的濕度值相比較如果土壤的濕度〈該設定的濕度值，則控制啟動沼液水泵、清水水泵并開啟沼液電磁閥、清水電磁閥，按照設定的沼液和清水的混合比例調節沼液電動控制閥、清水電動控制閥的開度，在沼液水泵、清水水泵的作用下沼液、清水分別以設定的混合比例輸送至沼液灌區，經過沼液灌區管網同時或者單獨供應沼液和清水，開始對農作物的灌溉，該灌溉時間根據不同農作物預先制定的灌溉制度進行作業；
如果土壤的濕度彡該設定的濕度值，則控制關閉沼液水泵、沼液電磁閥，停止供應沼液，繼續供應清水。在所述步驟S3中控制器在停止供應沼液時開始計時，在T小時后控制器關閉清水水泵、清水電磁閥，停止供應清水，其中T的取值范圍為O. 5 I小時。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是
1、采用沼液前處理裝置，對原始的沼液進行沉淀、粗過濾處理，濾除沼液中的固體懸浮物質，以免在灌溉過程中固體懸浮物堵塞管網，并且進一步進行耗氧分解處理，降低了沼液中有機成分的含量；
2、分別采用沼液水泵、清水水泵來抽取沼液和清水，將沼液和清水的的供給分為兩條支路，實現了沼液和清水的混合灌溉以及兩者的單獨灌溉；并且采用沼液過濾器、清水過濾器，進一步過濾沼液中的固體懸浮物質且過濾清水中少量的固體懸浮物質；
3、在沼液供給支路和清水供給支路上分別設置沼液調壓閥、清水調壓閥，用于調節管道中的壓力，以滿足噴灌、滴灌等灌溉方式的壓力需要；
4、采用沼液電動控制閥和清水電動控制閥，分別調節沼液、清水的流速和流量；
5、采用沼液電磁閥、清水電磁閥，分別實現了沼液、清水的同時或單獨供給；
6、采用沼液單向閥、清水單向閥，分別防止沼液、清水的回流；
7、采用控制器和土壤水分檢測裝置，針對農作物實際的水分和肥料需求量，對沼液和清水的供應量、混合比例分別進行控制，實現了對農作物科學、自動灌溉；
8、主水管的直徑彡50mm,支水管的直徑彡32 mm且末端毛管的直徑彡20 mm,使得能夠更有效地防止網管堵塞；
9、在灌溉結束后并未同時結束清水供應，而是采用清水對沼液灌區管網進行清洗，清除沼液灌區管網中殘留的沼液有機成分，從而避免了微生物繁殖堵塞沼液灌區管網；
10、將采用清水清洗沼液灌區管網的時間設置在O.5 I小時的范圍內，不僅能夠徹底地清除殘留在網管上的有機成分，而且進一步節約了水資源。
本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中
圖I是本發明的結構示意圖2是本發明的電路原理圖。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。如圖I所示，該沼液灌溉防堵系統包括沼液前處理裝置I、控制器、土壤水分檢測裝置、沼液供給支路、清水供給支路、沼液灌區管網18組成，其中沼液前處理裝置I用于對原始的沼液進行沉淀、粗過濾，濾除沼液中的固體懸浮物質，并進一步進行耗氧分解處理，降低沼液中 COD (chemical oxygen demand,化學耗氧量)、BOD (Biochemical Oxygen Demand，生化需氧量)含量。在粗過濾中可以采用沉淀、網式過濾等方法濾除該固體懸浮物， 在本實施例中采用I 3級的沉淀、過濾處理，并且在耗氧分解處理中可以采用化學或者生物的方式，通過在沼液中添加對應的化學試劑或者微生物來實現。該沼液供給支路由沼液池2、沼液水泵4以及依次由管道連接的沼液調壓閥6、沼液過濾器8、沼液電動控制閥10、沼液電磁閥12、沼液單向閥14和沼液球閥16組成，其中原始的沼液經沼液前處理裝置I沉淀、粗過濾和耗氧分解處理后輸送給沼液池2，沼液水泵 4從該沼液池2中抽取沼液，并且將沼液依次通過沼液調壓閥6、沼液過濾器8、沼液電動控制閥10、沼液電磁閥12、沼液單向閥14和沼液球閥16輸送給沼液灌區。沼液調壓閥6用于調節管道中的壓力，以滿足噴灌、滴灌等灌溉方式的壓力需要；沼液過濾器8用于進一步過濾沼液中的固體懸浮物質，在本發明的實施例中該沼液過濾器8選用兩次過濾，由網式過濾器8-1和疊式過濾器8-2組成，兩者通過管道連接；該沼液電動控制閥10用于調節沼液的流速和流量；該沼液電磁閥12用于實現沼液的供給；該沼液單向閥14用于防止沼液的回流；該沼液球閥16用于便于該沼液供給支路的維修。由于在沼液灌溉中使用的清水往往未經處理，存在一些泥土等其他固體懸浮物， 因此在清水供給過程中有必要對清水進行過濾處理。該清水供給支路由清水池3、清水水泵 5以及依次由管道連接的清水調壓閥7、清水過濾器9、清水電動控制閥11、清水電磁閥13、 清水單向閥15和清水球閥17組成，其中清水水泵5從該清水池3中抽取清水，并且將清水依次通過清水調壓閥7、清水過濾器9、清水電動控制閥11、清水電磁閥13、清水單向閥15 和清水球閥17輸送給沼液灌區。清水調壓閥7用于調節管道中的壓力，以滿足噴灌、滴灌等灌溉方式的壓力需要；清水過濾器9用于進一步過濾清水中的固體懸浮物質，在本發明的實施例中該清水過濾器9選用兩次過濾，由網式過濾器9-1和疊式過濾器9-2組成，兩者通過管道連接；該清水電動控制閥11用于調節清水的流速和流量；該清水電磁閥13用于實現清水的供給；該清水單向閥15用于防止清水的回流；該清水球閥17用于便于該沼液供給支路的維修。在沼液和清水流向沼液灌區的過程中，沼液和清水在層流和紊流的共同作用下充分混合。經過沼液灌區管網18及噴頭向農作物進行灌溉。該沼液灌區管網由主水管、支水管和末端毛管組成,在本實施例中主水管的直徑> 50 mm,支水管的直徑>32 mm且末端毛管的直徑> 20 _，沼液灌區管網的尺寸設計在此范圍內能夠更有效地防止網管堵塞。上述沼液水泵4、沼液電動控制閥10、沼液電磁閥12、清水水泵5、清水電動控制閥 11和清水電磁閥13不僅可以實現手動控制，還可以實現自動控制。為了達到高效節水和節肥的目的，如圖2所示，本發明中增加了土壤水分檢測裝置并且該土壤水分檢測裝置連接控制器。控制器根據農作物的種類、不同生長階段，設定濕度值以及沼液和清水的混合比例；該土壤水分檢測裝置用于實時地對土壤中的水分進行檢測，采集相應的濕度信息并發送給控制器，控制器將該濕度信息與設定的濕度值相比較如果土壤的濕度小于該設定的濕度值，則控制啟動沼液水泵4、清水水泵5并開啟沼液電磁閥12、清水電磁閥13，按照沼液和清水的混合比例調節沼液電動控制閥10、清水電動控制閥11的開度；如果土壤的濕度大于設定的濕度值，則控制關閉沼液水泵4、沼液電磁閥12，停止供應沼液，并且在停止供應沼液時開始計時，在T小時后控制器關閉清水水泵5、清水電磁閥13，停止供應清水，以清除殘留在網管上的有機成分，從而防止微生物在沼液灌區管網內部繁殖堵塞該管網。在本發明的實施例中，該T的取值范圍為O. 5 I小時，在此范圍內不僅能夠徹底地清除殘留在網管上的有機成分，而且進一步節約了水資源。綜上所述，本發明將沼液和清水的供給分為兩條支路，實現了沼液和清水的混合灌溉以及兩者的單獨灌溉，并且采用土壤水分檢測裝置、控制器，針對農作物實際的水分和肥料需求量，對沼液和清水的供應量、混合比例分別進行控制，實現了對農作物科學、自動化地灌溉。此外，在灌溉結束后并未同時結束清水供應，而是采用清水對沼液灌區管網進行清洗，清除沼液灌區管網中殘留的沼液有機成分，從而避免了微生物繁殖堵塞沼液灌區管網。基于上述沼液灌溉防堵系統的沼液灌溉防堵方法由以下步驟組成
Si、對原始的沼液進行沉淀、粗過濾，濾除沼液中的固體懸浮物質，并對沼液進行耗氧分解處理，降低沼液中COD、BOD含量；52、將經沉淀、粗過濾并耗氧分解后的沼液輸送至沼液池中；
53、控制器根據不同農作物的不同生長階段，設定濕度值以及沼液和清水的混合比例， 土壤水分檢測裝置采集土壤的濕度信息并發送給控制器，控制器將該濕度信息與該設定的濕度值相比較如果土壤的濕度小于該設定的濕度值，則控制啟動沼液水泵、清水水泵并開啟沼液電磁閥、清水電磁閥，按照設定的沼液和清水的混合比例調節沼液電動控制閥、清水電動控制閥的開度，在沼液水泵、清水水泵的作用下沼液、清水分別以設定的混合比例輸送至沼液灌區，通過沼液灌區管網同時供應沼液和清水，開始對農作物的灌溉；
如果土壤的濕度彡該設定的濕度值，則控制關閉沼液水泵、沼液電磁閥，停止供應沼液，繼續供應清水，并且控制器在停止供應沼液時開始計時，在T小時后控制器關閉清水水泵、清水電磁閥，停止供應清水，在本發明的實施例中T的取值范圍為O. 5 I小時。本發明并不局限于前述的具體實施方式
。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
1.一種沼液灌溉防堵系統，包括沼液池(2)、清水池(3)和沼液灌區管網(18)，所述沼液池(2)用于儲存沼液，所述清水池(3)用于儲存清水，且所述沼液灌區管網(18)用于輸送該沼液與清水的混合液體至沼液灌區，其特征在于還包括與該沼液池(2)連通的沼液前處理裝置(1)，所述沼液前處理裝置(I)用于對原始的沼液沉淀、粗過濾，濾除沼液中的固體懸浮物質，進一步進行耗氧分解處理，并將經粗過濾、分解處理后的沼液輸送至沼液池 (2)。
2.根據權利要求I所述的沼液灌溉防堵系統，其特征在于還包括設置于沼液池中的沼液水泵(4)、設置于清水池中的清水水泵(5)、通過管道與該沼液水泵(4)連接的沼液過濾器(8)、通過管道與該清水水泵(5)連接的清水過濾器(9)，其中所述沼液水泵(4)、清水水泵(5)用于分別從沼液池(2)、清水池(3)中抽取沼液、清水；所述沼液過濾器(8)、清水過濾器(9)用于分別過濾沼液、清水并通過沼液灌區管網(18)輸送到沼液灌區。
3.根據權利要求2所述的沼液灌溉防堵系統，其特征在于在所述沼液水泵(4)與沼液過濾器(8)之間設置有沼液調壓閥(6)，所述清水水泵(4)與清水過濾器(9)之間設置有清水調壓閥(7)。
4.根據權利要求2或3所述的沼液灌溉防堵系統，其特征在于還包括沼液電動控制閥(10)和清水電動控制閥(11)，其中該沼液過濾器(8)通過管道連接該沼液電動控制閥(10),該清水過濾器(9)通過管道連接該清水電動控制閥(11);所述沼液電動控制閥(10)、清水電動控制閥(11)分別用于調節沼液、清水的流速和流量。
5.根據權利要求4所述的沼液灌溉防堵系統，其特征在于所述沼液電動控制閥(10) 通過管道連接沼液電磁閥(12)，所述清水電動控制閥(11)通過管道連接清水電磁閥(13)， 且所述沼液電磁閥(12)、清水電磁閥(13)分別用于實現沼液、清水的同時供給或單獨供5口 O
6.根據權利要求5所述的沼液灌溉防堵系統，其特征在于所述沼液電磁閥(12)通過管道連接沼液單向閥(14)，所述清水電磁閥(13)通過管道連接清水單向閥(15)，所述沼液單向閥(14)、清水單向閥(15 )分別用于防止沼液、清水的回流。
7.根據權利要求6所述的沼液灌溉防堵系統，其特征在于還包括控制器、與該控制器連接的土壤水分檢測裝置，所述土壤水分檢測裝置用于采集土壤中的濕度信息并發送給控制器；所述控制器用于根據不同農作物的不同生長階段對水分和肥料的需求，設定土壤的濕度值以及沼液和清水的混合比例，并且將該濕度信息與該濕度值相比較，分別控制沼液水泵(4)、清水水泵(5)以及沼液電磁閥(12)、清水電磁閥(13)的啟閉，按照該沼液和清水的混合比例來調節沼液電動控制閥(10 )、清水電動控制閥(11)的開度。
8.根據權利要求I所述的沼液灌溉防堵系統，其特征在于所述沼液灌區管網由主水管、支水管和末端毛管組成，其中主水管的直徑> 50 mm,支水管的直徑>32 mm且末端毛管的直徑彡20 mm。
9.一種沼液灌溉防堵方法，包括土壤水分檢測裝置、控制器、依次通過管道連接的沼液水泵(4)、沼液電動控制閥(10)、沼液電磁閥(12)，依次通過管道連接的清水水泵(5)、清水電動控制閥(11)、清水電磁閥(13)，經過沼液灌區管網輸送到沼液灌區，其中沼液水泵(4)、清水水泵(5)分別設置在沼液池(2)、清水池(3)中，土壤水分檢測裝置連接控制器且沼液水泵(4 )、沼液電動控制閥(10 )、沼液電磁閥(12 )、清水水泵(5 )、清水電動控制閥(11) 和清水電磁閥(13)均連接控制器，沼液電磁閥(12)、清水電磁閥(13)分別與沼液灌區管網的主水管連接；其特征在于包括以下步驟.51、對原始的沼液進行沉淀、粗過濾，濾除沼液中的固體懸浮物質，并對沼液進行耗氧分解處理，降低沼液中COD、BOD含量；.52、將經沉淀、粗過濾并耗氧分解后的沼液輸送至沼液池中；.53、控制器根據不同農作物的不同生長階段，設定濕度值以及沼液和清水的混合比例， 土壤水分檢測裝置采集土壤的濕度信息并發送給控制器，控制器將該濕度信息與該設定的濕度值相比較如果土壤的濕度〈該設定的濕度值，則控制啟動沼液水泵(4)、清水水泵(5) 并開啟沼液電磁閥(12)、清水電磁閥(13)，按照設定的沼液和清水的混合比例調節沼液電動控制閥(14)、清水電動控制閥(16)的開度，在沼液水泵(4)、清水水泵(5)的作用下沼液、 清水分別以設定的混合比例輸送至沼液灌區，經過沼液灌區管網同時或者單獨供應沼液和清水，開始對農作物的灌溉，該灌溉時間根據不同農作物預先制定的灌溉制度進行作業；如果土壤的濕度彡該設定的濕度值，則控制關閉沼液水泵(4)、沼液電磁閥(12)，停止供應沼液，繼續供應清水。
10.根據權利要求9所述的沼液灌溉防堵方法，其特征在于在所述步驟S3中控制器在停止供應沼液時開始計時，在T小時后控制器關閉清水水泵(5)、清水電磁閥，停止供應清水，其中T的取值范圍為O. 5 I小時。
全文摘要
本發明公開了一種沼液灌溉防堵系統及方法，屬于沼液灌溉領域。該系統將沼液和清水的供給分為兩條支路，實現了沼液和清水的混合灌溉以及兩者的單獨灌溉，并且采用土壤水分檢測裝置、控制器，針對農作物實際的水分和肥料需求量，對沼液和清水的供應量、混合比例分別進行控制，實現了對農作物科學、自動化地灌溉。此外，在灌溉結束后并未同時結束清水供應，而是采用清水對沼液灌區管網進行清洗，清除沼液灌區管網中殘留的沼液有機成分，從而避免了沼液中微生物在沼液灌區管網中繁殖生長對沼液灌區管網的堵塞現象。
文檔編號A01C23/04GK102598948SQ20121005122
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月1日 優先權日2012年3月1日
發明者唐寧, 孫俊環, 崔晉波, 徐進, 李平, 李芝渝, 李萍, 楊玉鵬, 王玉海, 蔡鳴, 陳正明, 韋秀麗, 高立均, 高立洪, 龍翰威 申請人:重慶凱銳農業發展有限責任公司, 重慶市農業科學院