[发明专利]灌溉施肥设备及灌溉施肥方法

说明书

技术领域

本发明涉及农田灌溉领域，具体地说，涉及一种农田灌溉施肥设备及灌溉施肥方法。

背景技术

世界人口的迅速增加使得粮食供给面临巨大压力。在可耕地面积无法大幅度增加甚至由 于城市建设、工业生产用地而日益减少的情况下，粮食增产只能依靠肥料的大规模使用。同 时粮食生产也需要消耗大量水资源，据统计约70％的地球可用水量被用于农业生产。因此可 持续的农业生产要求解决农业用水问题。

近年来膜分离技术的长足发展使得该技术的应用越来越广泛。正渗透(FO)是指水通过 半透膜从高水化学势区域(或较低渗透压)自发地向低水化学势区域(或较高渗透压)传递 的过程，是一种常见的物理现象。近年来正渗透技术在污水处理和咸水淡化方面的优势得到 研究人员的广泛重视。与压力驱动膜分离过程相比较，FO过程无需外加压力，而仅仅依靠渗 透压驱动。因此FO运行过程中的能耗小，膜污染情况也会相对较少，可以长时间的运行而 不需要频繁清洗。

目前关于FO工艺的研究，仅限于实验室机理研究和小试应用阶段。笔者受到FO工艺浓 缩城市污水、污泥消化液、垃圾渗滤液的启发，将正渗透技术应用于灌溉施肥领域，从污水 中获得灌溉所需水源，具有结构简单、能耗低、经济实用以及环境友好等特点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种能够将污水处理后直接用于农田灌溉的灌溉施肥设备 及灌溉施肥方法。

本发明所述的灌溉施肥设备，包括污水池、污水泵、处理器、汲取液储池、汲取液泵、 肥料液储池，所述处理器包括套装在一起的内筒和外筒，所述内筒为管式正渗透膜组件，污 水池通过管道与内筒连接，污水池与内筒之间的管道上设有污水泵，汲取液储池通过管道与 外筒连接，汲取液储池与外筒之间的管道上设有汲取液泵；外筒出水口通过管道连通肥料液 储池。

所述灌溉施肥设备还可以采用下述方案：一种灌溉施肥设备，包括污水池、污水泵、处 理器、汲取液储池、汲取液泵、肥料液储池，所述处理器包括套装在一起的内筒和外筒，所 述内筒为管式正渗透膜组件，污水池通过管道连接外筒，污水池与外筒之间的管道上设有污 水泵，汲取液储池通过管道与内筒连接，汲取液储池与内筒之间的管道上设有汲取液泵；内 筒出水口通过管道连通肥料液储池。

本发明的另一个目的是提供一种使用所述灌溉施肥设备的灌溉施肥方法，包括以下步骤：

污水池中污水经污水泵提升后进入处理器内，汲取液储池中汲取液经汲取液泵提升至处 理器内，污水与汲取液在处理器内错流，污水中的水透过正渗透膜组件进入到汲取液中，汲 取液从处理器内流出进入肥料液储池内。

优选的，肥料液储池出水口设有灌溉泵，汲取液储池一侧设有水源泵，所述水源泵通过 管道连通肥料液储池出水口和汲取液储池。

优选的，所述正渗透膜组件的膜孔径为0.1～0.5nm，纯水下的膜通量为17.4L/m²·h， 所述述污水与汲取液的错流流速为20～25cm/s。

优选的，所述汲取液为氮、磷、钾复合肥或氮、磷、钾复合肥与微量元素肥料的混合物， 所述汲取液中氮、磷、钾复合肥或氮、磷、钾复合肥与微量元素肥料的混合物的浓度为2mol/L。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)从污水中获得灌溉水源，有效利用了污水中的水分子，开辟了农业新水源的同时减少 了污水的排放量，为可持续的环境友好型技术；

2)灌溉施肥设备以渗透压为驱动力，无需消耗额外的能源；而且渗透膜组件的污染较少， 可以长时间运行，不需要频繁清洗；

3)本发明以肥料作为汲取液，经过灌溉施肥设备的处理器后可以直接作为灌溉水源，不 存在汲取液再生的问题，方法简单、经济；而且提高了肥料的利用率，该种施肥方法能够维 持理想的土壤水分、通透性，能够克服传统灌溉造成的农田过湿、缺氧、烂根或干燥、盐积 累等问题；

4)本发明所用处理器为套筒式，提高了污水与渗透膜组件的接触面积，增加了污水与汲 取液错流时的接触面积，提高了产水效率。

附图说明

图1为灌溉施肥设备结构示意图；

其中，1-格栅；2-污水池；3-污水泵；4-肥料液储池；5-灌溉泵；6-处理器；7-汲取液泵； 8-汲取液储池；9-水源泵。

具体实施方式