[发明专利]一种设施农业水肥盐输入一体化调控的方法与装置

说明书

本发明属于水处理领域，提供一种设施农业水肥盐输入一体化调控的方法与装置。用钾离子型阳离子交换树脂和硝酸根型串联式去除灌溉水中的钙离子和硫酸根，然后用硝酸钾盐水并联式再生失效的阴阳离子交换树脂，产生的阴阳离子交换树脂再生混合废盐水通过两步沉淀法削减其中的硫酸根和钙离子浓度后，循环用于阴阳离子交换树脂的再生，实现设施农业水肥盐输入一体化调控，提高硫酸钙含量较高的灌溉用水的设施农业应用价值，防治设施土壤硫酸钙过量累积导致的次生盐化。

技术领域

本发明属于水处理领域，提供一种设施农业水肥盐输入一体化调控的方法与装置。

背景技术

设施农业土壤施肥量和灌溉水量高，一般种植3-5年后就面临着次生盐化的问题。土壤次生盐化不但降低设施作物的生境质量，影响设施作物产量与品质，也降低作物对土壤氮磷等养分的利用效率，加剧氮磷面源污染。因此，控制设施农业土壤盐分的累积是设施农业安全和可持续生产的一个重要环节。

在设施土壤盐分累积调控过程中，既要关注盐分总量的调控，又要关注盐分离子组成的调控。一般情况下多控制那些对作物生长不利或需求量不大的无机盐分离子，比如钠离子、硫酸根和氯离子；当植物生长必须的盐分离子(比如钙离子和硝酸根)过量累积时也需要适度削减。

设施农业生产多用钾肥的硫酸盐替代氯盐，常常导致硫酸盐过量累积；水肥一体化措施，一般可以适度提高肥料和水的利用率，降低设施土壤盐分累积速率；土壤强还原处理不但可以缓解设施土壤连作障碍，也可以适度削减设施土壤硝酸根和钙离子累积，但对其它土壤盐分离子累积的调控作用较小；常见的大水灌溉洗盐直接导致大量养分流失，污染地下和地表水体环境。

除了施肥，应用高矿化度的水灌溉是导致设施土壤盐分过量累积的另一个重要原因。高矿化度灌溉水经过反渗透等方法脱盐处理后，可以用于耐盐能力弱的苗期作物的灌溉。不过，反渗透膜与纳滤膜不但对进水水质要求高，得水率偏低，伴生的浓水需要外排或适当处理，在水资源缺乏的地区大量应用有难度。

离子交换脱盐的方法对进水水质要求相对较低，适用于地下水来源的灌溉用水的特定盐分离子的削减处理。不过，一般离子交换脱盐处理结束后离子交换树脂再生和清洗环节均产生外排盐水，不但降低得水率，也增加后续处理的难处，中国专利ZL201310544877.2“一种离子交换法转移并资源化回收并利用水中硝态氮的方法及装置”中离子交换脱盐工艺，树脂再生和清洗环节均产生废水，虽然这种废水可以作为大田的液体肥料，但存在大田非生产季节废水储存问题等，因而用于设施农业灌溉用水处理时，实用性一般。

发明内容

本发明目的在于提供一种设施农业水肥盐输入一体化调控的方法和装置。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种设施农业水肥盐输入一体化调控装置，包括离子交换再生模块及离子交换树脂再生废盐水再生性处理模块，其中离子交换再生模块包括离子交换进水池1、离子交换出水池2、阳离子交换树脂床3、阴离子交换树脂床4、树脂再生进水罐5及树脂再生出水罐6，该阳离心交换树脂床3的进液口及阴离子交换树脂床4的进液口通过带阀门的管路连接，且该管路与三通管路A中的一条支路相连，所述三通管路A中的另外两条带有阀门的支路分别与离子交换进水池1及树脂再生进水罐5的出液口连接，所述阳离子交换树脂床3的出液口与三通管路B的一条支路相连，该三通管路B中的另外两条带有阀门的支路分别与阴离子交换树脂床4进液口的管路及树脂再生出水罐6的一个进液口连接，所述阴离子交换树脂床4的出液口与三通管路C的一条支路相连，该三通管路C的另外两条带有阀门的支路分别与所述离子交换出水池2及树脂再生出水罐6的另一个进液口连接；所述离子交换树脂再生废盐水再生性处理模块包括树脂再生出水罐6、溶液罐及沉淀收集池，该树脂再生出水罐6的第三进液口通过带阀门的管路与用于促进树脂再生出水罐6中形成沉淀的溶液罐相连，所述树脂再生出水罐6的一个出液口通过带阀门的管路与沉淀收集池相连，另一个出液口通过带阀门的管路与所述树脂再生进水罐5的进液口连接。