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【发明授权】防止滴灌灌水器堵塞的系统以及方法_中国水利水电科学研究院_201810206381.7 

申请/专利权人:中国水利水电科学研究院

申请日:2018-03-13

公开(公告)日:2020-01-10

公开(公告)号:CN108617467B

主分类号:A01G25/00(20060101)

分类号:A01G25/00(20060101);A01G25/02(20060101);A01G25/16(20060101);B01F13/10(20060101);C02F1/50(20060101);C02F1/76(20060101);C02F1/66(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.01.10#授权;2018.11.02#实质审查的生效;2018.10.09#公开

摘要:本发明公开了一种防止滴灌灌水器堵塞的系统以及方法,属于灌溉领域。所述系统包括:水泵、进水端与水泵的排水口连通的主管道所述系统还包括:混合器、储酸罐、储氯罐、第一计量泵、第二计量泵;混合器设置在主管道上,包括:按照水流方向顺次连通的第一混合管、第二混合管,且第一混合管与第二混合管均包括:按照水流方向顺次连通的圆锥渐缩段、等径段、圆锥渐扩段;第一计量泵的进、出口分别与储酸罐、所述第一混合管的进水端连通;第二计量泵的进、出口分别与储氯罐、第二混合管的进水端连通。本发明提供的防止滴灌灌水器堵塞的系统,既可实现对灌溉指标的精确控制,也可效防止堵塞滴灌灌水器发生堵塞,能降低运行成本。

主权项:1.一种防止滴灌灌水器堵塞的系统,包括:水泵1、进水端与所述水泵1的排水口连通的主管道2;其特征在于,所述系统还包括:混合器3、储酸罐4、储氯罐5、第一计量泵6、第二计量泵7;所述混合器3设置在所述主管道2上,包括:按照水流方向顺次连通的第一混合管301、第二混合管302,且所述第一混合管301与所述第二混合管302均包括:按照水流方向顺次连通的圆锥渐缩段3a、等径段3b、圆锥渐扩段3c;所述第一计量泵6的进、出口分别与所述储酸罐4、所述第一混合管301的进水端连通;所述第二计量泵7的进、出口分别与所述储氯罐5、所述第二混合管302的进水端连通,所述混合器3还包括:第一布药环303、第二布药环304;所述第一布药环303安装在所述第一混合管301的进水端处,并与所述第一计量泵6的出口连通,所述第一混合管301的进水端处与所述第一混合管301的圆锥渐缩段3a邻接;所述第二布药环304安装在所述第二混合管302的进水端处,并与所述第二计量泵7的出口连通,所述第二混合管302的进水端处与所述第二混合管302的圆锥渐缩段3a邻接。

全文数据:防止滴灌灌水器堵塞的系统以及方法技术领域[0001]本发明涉及灌溉领域,特别涉及一种防止滴灌灌水器堵塞的系统以及方法。背景技术[0002]目前,采用滴灌系统对农田进行灌溉已得到广泛应用,以解决农业用水短缺以及水肥利用率低等问题。由于灌溉水中含有固体颗粒物、藻类、化学离子、微生物等杂质,且这些杂质易堵塞滴灌系统中的滴灌灌水器,不利于灌溉。因此,提供一种防止滴灌灌水器堵塞的系统是十分必要的。[0003]现有技术提供了一种防止滴灌灌水器堵塞的系统,该系统包括:水泵、主管道、第一支管道、第二支管道、第三支管道、二级文丘里管、储肥罐、储酸氯罐、三通;主管道的进水端与水泵的出口连通;第一支管道的两端口均与主管道连通,且沿水流方向设置有第一阀门、第二阀门;第二支管道的两端口分别与三通的第一端口、储肥罐连通;第三支管道的两端口分别与三通的第二端口、储酸氯罐连通;三通的第三端口与第一支管道连通,并位于第一阀门与第二阀门之间;主管道上设置有第三阀门,且第三阀门位于第一支管道的两端口之间,第二支管道、第三支管道上分别安装有第四阀门、第五阀门;二级文丘里管按照液体流动方向设置在第一支管道的末端。应用时,先向主管道内加酸,具体为:关闭第三阀门,并打开第二阀门、第五阀门,且第二阀门的开度小于第五阀门的开度,储酸氯罐中的酸液在压差作用下便通过二级文丘里管被吸入主管道内,使系统处于弱酸状态;然后,向主管道内加氯,具体为:关闭第三阀门,并打开第二阀门、第五阀门,且第二阀门的开度小于第五阀门的开度,储酸氯罐中的氯液在压差作用下便通过二级文丘里管被吸入主管道内,与滴灌用水混合后流出。[0004]发明人发现现有技术至少存在以下问题:[0005]上述二级文丘里管在使用时需保证第二阀门的开度小于第五阀门的开度,这消耗了滴灌系统3m〜5m的水头,增加滴灌系统的运行成本;同时,该二级文丘里管在使用过程中对主管道的液体流量、压力变化反应敏感,不利于实现对灌溉指标例如灌溉时间)的精确控制;同时,现有技术在控制灌水器堵塞时,加酸和加氯过程不同步,不能最大程度保证加入氯的有效性,降低了加酸加氯方法对控制系统堵塞的有效程度。发明内容[0006]本发明实施例提供了一种防止滴灌灌水器堵塞的系统以及方法,可以解决上述问题。所述技术方案如下:[0007]一方面,提供了一种防止滴灌灌水器堵塞的系统,所述系统包括:水泵、进水端与所述水泵的排水口连通的主管道;[0008]所述系统还包括:混合器、储酸罐、储氯罐、第一计量泵、第二计量栗;[0009]所述混合器设置在所述主管道上,包括:按照水流方向顺次连通的第一混合管、第二混合管,且所述第一混合管与所述第二混合管均包括:按照水流方向顺次连通的圆锥渐缩段、等径段、圆锥渐扩段;[0010]所述第一计量泵的进、出口分别与所述储酸罐、所述第一混合管的进水端连通;[0011]所述第二计量栗的进、出口分别与所述储氯罐、所述第二混合管的进水端连通。[0012]在一种可能的设计中,所述圆锥渐缩段的侧壁与中心轴之间的夹角为29。〜31。,所述圆锥渐扩段的侧壁与中心轴之间的夹角为29°〜31%’[0013]所述圆锥渐缩段、所述圆锥渐扩段的最大直径均为所述等径段直径的19倍〜2.丄倍。[0014]在一种可能的设计中,所述混合器还包括:第一布药环、第二布药环;[0015]所述第一布药环安装在所述第一混合管的进水端处,并与所述第一计量泵的出口连通;[0016]所述第二布药环安装在所述第二混合管的进水端处,并与所述第二计量栗的出口连通。[0017]在一种可能的设计中,所述混合器还包括:外管,设置有与所述第一计量泵的屮口连通的第一进药口、与所述第二计量泵的出口连通的第二进药口;[0018]所述第一布药环、所述第一混合管、所述第二布药环、所述第二混合管的两端均与所述外管的内壁相抵;[0019]所述第一布药环沿周向安装有多个第一布药管,且每个所述第一布药管均与所述第一进药口贯通;[0020]所述第二布药环沿周向安装有多个第二布药管,且每个所述第二布药管均与所述第二进药口贯通。[0021]在一种可能的设计中,所述第一布药管沿所述第一布药环的径向设置,且相对的两个所述第一布药管的长度相同;[0022]所述第二布药管沿所述第二布药环的径向设置,且相对的两个所述第二布药管的长度相同。[0023]在一种可能的设计中,所述系统还包括:沿水流方向顺次设置在所述主管道上的蝶阀与逆止阀。[0024]另一方面,提供了一种防止滴灌灌水器堵塞的方法,所述方法包括:[0025]利用第一计量栗,将储酸罐内的酸液以第一预设流量注入至混合器的第一混合管内,同时,利用第二计量栗,将储氯罐内的氯液以第二预设流量注入至所述混合器的第二混合管内;[0026]所述酸液、所述氯液与主管道内的灌溉水进行混合,以抑制滴灌灌水器内堵塞物的生长;[0027]其中,所述第一混合管、所述第二混合管均通过顺次连通的圆锥渐缩段、等径段、圆锥渐扩段用于将所述氯液、所述酸液以及所述灌溉水混合。[0028]在一种可能的设计中,所述酸液为硫酸溶液,所述氯液为次氯酸钠溶液。[0029]在一种可能的设计中,所述第一预设流量通过以下计算公式计算得到:[0030]〇酿=Qj®5tXCdCf猶X1〇〇〇[0031]式中:[0032]〇鑛~所述第一预设流量,Lh;[0033]Qj摄I-所述灌溉水在所述主管道内的流量,m3h;[0034]C雛"所述储酸罐内的硫酸浓度,%;[0035]Cd_所述灌溉水pH调节至6.3〜6.7时的硫酸浓度,%。[0036]在一种可能的设计中,所述第二预设流量通过如下计算公式计算得到:[0037]Qf贏=Q趨tX1000XCr+CsCf贏[0038]式中:[0039]所述第二预设流量,Lh;[0040]Cr_所述灌溉水的终端余氯浓度,取1•5〜2•5mgL;[0041]Cs_所述灌溉水的自身耗费余氯浓度,mgL;[0042]Cf靝-所述储氯罐内的有效氯浓度,mgL。[0043]在一种可能的设计中,所述自身耗费余氯浓度通过如下方法获取:[0044]向容器中注入所述灌溉水、有效氯含量为〇_2%的次氯酸钠溶液,且所述灌溉水与所述次氯酸钠溶液的加入总体积为1L;[0045]摇晃所述容器,并利用余氯计测量所述容器内的余氯浓度,若所述容器内的余氯浓度大于或小于所述终端余氯浓度,减少或增加所述容器中所述次氯酸钠溶液的加入量,直至所述容器内的余氯浓度等于所述终端余氯浓度;[0046]利用以下计算公式计算所述自身耗费余氯浓度:[0047]Cs=VX2-Cr[0048]式中:[0049]V-所述次氯酸钠溶液的加入量,ml。[0050]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:[0051]本发明实施例提供的防止滴灌灌水器堵塞的系统,通过第一计量栗、第二计量泵分别控制酸液、氯液的注入流量,不仅有利于实现对灌溉指标的精确控制,而且也可避免使用阀门来调节酸液、氯液的注入流量,简化了操作步骤,有利于该系统的推广和应用;通过在主管道上安装第一混合管与第二混合管,且第一混合管与第二混合管均包括圆锥渐缩段、等径段、圆锥渐扩段,既可使加入的酸液和氯液与主管道内的灌溉水快速混合均匀,而且也可避免因使用文丘里管而消耗灌溉系统3m〜5m的水头,降低运行成本;另外,通过储酸罐、储氯罐可同时向混合器内注入酸液、氯液,这不仅可保证灌溉水处于弱酸环境中,能有效防止堵塞滴灌灌水器发生堵塞,而且也可降低氯液的加入量,能提高加氯操作的经济性。综上,本发明实施例提供的防止滴灌灌水器堵塞的系统,既可实现对灌溉指标的精确控制,也可效防止堵塞滴灌灌水器发生堵塞,能降低运行成本。附图说明[0052]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。[0053]图1是本发明实施例提供的防止滴灌灌水器堵塞的系统的结构示意图;[0054]图2是本发明实施例提供的混合器的结构示意图;[0055]图3是本发明实施例提供的第一布药环的结构示意图.[OO56]图4是本发明实施例提供的第一布药环的侧视示章[0057]其中,附图中的各个标号说明如下:^。[0058]卜水栗;[0059]2-主管道;[0060]3-混合器;[0061]301-第一混合管;[0062]302-第二混合管;[0063]3a_圆锥渐缩段;[0064]3b-等径段;[0065]3c-圆锥渐扩段;[0066]303-第一布药环;[0067]303a-第一布药管;[0068]304-第二布药环;[0069]304a-第二布药管;[0070]305-外管;[0071]305a-第一进药口;[0072]305b-第二进药口;[0073]306-法兰盘;[0074]307-限位环;[0075]4-储酸罐;[0076]5-储氯罐;[0077]6_第一计量栗;[0078]601-第一支管道;[0079]7-第二计量栗;[0080]701-第二支管道;[0081]8-蝶阀;[0082]9-逆止阀;[0083]10-过滤器;[0084]1卜压力表;[0085]12-流量计。具体实施方式[0086]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。[0087]本发明实施例提供了一种防止滴灌灌水器堵塞的系统,如附图1所示,该系统包括:水泵1、进水端与水栗1的排水口连通的主管道2;进一步地,该系统还包括:混合器3、储酸罐4、储氯罐5、第一计量栗6、第二计量杲7;其中,混合器3设置在主管道2上,包括:按照水流方向顺次连通的第一混合管3〇1、第二混合管302参见附图2,且第一混合管3〇1与第二混合管3〇2均包括:按照水流方向顺次连通的圆锥渐缩段3a、等径段3b、圆锥渐扩段3c参见附图2;另外,第一计量泵6的进、出口分别与储酸罐4、第一混合管301的进水端连通;第二计量栗7的进、出口分别与储氯罐5、第二混合管302的进水端连通。[0088]可以理解的是,第一混合管301的进水端指的是第一混合管301中灌溉水流入的端口,即第一混合管301的圆锥渐缩段3a的进水端;同样地,第二混合管302的进水端指的是第二混合管302中灌溉水流入的端口,即第二混合管302的圆锥渐缩段3a的进水端。另外,第一混合器301、第二混合器3〇2中的等径段3b段指的是直径不变的管段。[0089]下面就本发明实施例提供的防止滴灌灌水器堵塞的系统的工作原理给予描述:[0090]应用时,利用水泵1向主管道2内注入灌溉水,并利用第一计量泵6将储酸罐4内的酸液例如硫酸溶液)以第一预设流量注入至混合器3的第一混合管301内,且同时利用第二计量栗7将储氯罐5内的氯液例如次氯酸钠溶液)以第二预设流量注入至混合器3的第二混合管302内,将酸液、氯液与灌溉水进行混合,使灌溉水处于弱酸环境中,进而利用氯液来防止灌溉水中微生物代谢形成生物膜,以抑制滴灌灌水器内堵塞物的生长,可有效防止堵塞滴灌灌水器发生堵塞。[0091]由于第一混合管301与第二混合管302包括圆锥渐缩段3a与圆锥渐扩段3c,可利用横截面的多段渐变,使加入的酸液和氯液与主管道2内的灌溉水快速混合均匀,避免氯液与酸液发生剧烈反应,可提高该系统的稳定性,从而可以实现安全高效加氯操作。[0092]可见,本发明实施例提供的防止滴灌灌水器堵塞的系统,通过第一计量栗6、第二计量泵7分别控制酸液、氯液的注入流量,不仅有利于实现对灌溉指标的精确控制,而且也可避免使用阀门来调节酸液、氯液的注入流量,简化了操作步骤,有利于该系统的推广和应用;通过在主管道2上安装第一混合管301与第二混合管302,且第一混合管301与第二混合管302均包括圆锥渐缩段3a、等径段3b、圆锥渐扩段3c,既可使加入的酸液和氯液与主管道2内的灌溉水快速混合均匀,而且也可避免因使用文丘里管而消耗灌溉系统3m〜5tn的水头,降低运行成本;另外,通过储酸罐4、储氯罐5可同时向混合器3内注入酸液、氯液,这不仅可保证灌溉水处于弱酸环境中,能有效防止堵塞滴灌灌水器发生堵塞,而且也可降低氯液的加入量,能提高加氯操作的经济性。[0093]综上,本发明实施例提供的防止滴灌灌水器堵塞的系统,既可实现对灌溉指标的精确控制,也可效防止堵塞滴灌灌水器发生堵塞,能降低运行成本。[0094]为了进一步使酸液和氯液与主管道2内的灌溉水快速混合均匀,本发明实施例中,圆锥渐缩段3a的侧壁与中心轴之间的夹角为29°〜31°举例来说,该夹角可设置为29°、30°、31°等),圆锥渐扩段3c的侧壁与中心轴之间的夹角为29°〜31°举例来说,该夹角可设置为29°、30°、31°等);圆锥渐缩段3a、圆锥渐扩段3c的最大直径均为等径段3b直径的1•9倍〜2.1倍举例来说,可设置为1.9倍、2.0倍、2.1倍等)。[0095]上述第一混合管301与第二混合管302的圆锥渐缩段3a、等径段3b、圆锥渐扩段3c可一体化成型,以保证第一混合管301与第二混合管302的强度。[0096]为了使酸液、氯液均匀分布到第一混合管301、第二混合管3〇2中,如附图2所示,本发明实施例中,混合器3还包括:第一布药环3〇3、第二布药环304;第一布药环3〇3安装在第一混合管3〇1的进水端处,并与第一计量泵6的出口连通;第二布药环3〇4安装在第二混合管302的进水端处,并与第二计量泵7的出口连通。[0097]应用时,利用第一计量泵6将储酸罐4内的酸液注入至第一布药环3〇3内,第一布药环303将酸液均匀布入至第一混合管3〇1中,进而与流入至第一混合管3〇1内的灌溉水均匀混合;同样地,利用第二计量泵7将储氯罐5内的氯液注入至第二布药环304内,第二布药环304将酸液均匀布入至第二混合管302中,进而与流入至第二混合管302内的酸液、灌溉水均匀混合。[0098]进一步地,为了使酸液、氯液均匀分布到第一混合管301、第二混合管302中,如附图2所示,本发明实施例中,该混合器3还包括:外管305,外管3〇f5上设置有与第一计量栗6的出口连通的第一进药口305a、与第二计量栗7的出口连通的第二进药口305b;第一布药环303、第一混合管301、第二布药环304、第二混合管302沿外管305的两端均与外管305的内壁相抵;第一布药环303沿周向安装多个第一布药管3〇3a参见附图3,且每个第一布药管303a均与第一进药口305a贯通;第二布药环3〇4沿周向安装多个的第二布药管304a参见附图2,且每个第一布药管303a均与第二进药口30¾贯通。[0099]可以理解的是,由于第一布药环3〇3、第二布药环304的两端均与外管305的内壁相抵,则说明第一布药环303、第二布药环304的左、右端部外径均大于中部外径参见附图4,可使第一布药环303、第二布药环304的中部均与外管305的内壁形成环形空间,且第一布药环303所对应的环形空间分别与第一进药口305a、第一布药管303a贯通,这样就使得每个第一布药管303a均通过该环形空间与第一进药口305a连通;第二布药环304所对应的环形空间分别与第二进药口305b、第二布药管304a贯通,这样就使得每个第二布药管304a均通过该环形空间与第二进药口305a连通。[0100]应用时,利用第一计量栗6将储酸罐4内的酸液通过外管305的第一进药口305a注入至第一布药环303与外管305所形成的环形空间内,然后该酸液经过第一布药环303的第一布药管303a进入至第一混合管301中,进而与流入至第一混合管301内的灌溉水均匀混合;同样地,利用第二计量泵7将储氯罐5内的氯液通过外管305的第二进药口305b注入至第二布药环304与外管305形成的环形空间内,然后该氯液经过第二布药环304的第二布药管304a进入至第二混合管302中,进而与流入至第二混合管302内的灌溉水、酸液均匀混合。[0101]可见,通过在第一布药环303的周向设置多个第一布药管303a,既可将酸液均匀加入至第一混合管301内,又可起到搅拌流体的作用,能加快酸液与灌溉水的混合速度;同样地,通过在第二布药环304的周向设置多个第二布药管304a,既可将氯液均匀加入至第二混合管302内,又可起到搅拌流体的作用,能加快氯液、酸液与灌溉水的混合速度。[0102]其中,第一布药管303a可为耐腐蚀的钢管,可采用焊接的方式或螺纹连接的方式设置在第一布药环303的周向上;同样地,第二布药管304a可为耐腐蚀的钢管,可采用焊接的方式或螺纹连接的方式设置在第二布药环304的周向上。[0103]更进一步地,为了使酸液、氯液均匀分布到第一混合管301、第二混合管302中,如附图3所示,本发明实施例中,多个第一布药管303a均沿第一布药环303的径向设置,且相对的两个第一布药管303a的长度相同;多个第二布药管304a均沿第二布药环304的径向设置,且相对的两个第二布药管304a的长度相同。[0104]需要说明的是,相对的两个第一布药管303a指的是,中心轴重合的两个第一布药管303a;同样地,相对的两个第二布药管304a指的是,中心轴重合的两个第二布药管304a。[0105]其中,第一布药管303a、第二布药管304a的个数均可设置为6个,本发明实施例不对第一布药管303a、第二布药管304a的个数进行具体限制。[0106]本发明实施例中,外管305的进水端、出水端均设置有法兰盘306,即采用法兰连接的方式设置在主管道2上,便于混合器3的拆装。[0107]关于第一布药环303、第一混合管301、第二布药环304、第二混合管3〇2在外管3〇5内的安装方式,若第一布药环303、第一混合管3〇1、第二布药环3〇4与第二混合管3〇2的长度之和等于外管3〇5的长度,且外管305进水端的法兰盘3〇6内径小于外管305的内径,可将第一布药环303、第一混合管301、第二布药环304与第二混合管302直接放置在外管305内,使第一布药环3〇3、第二布药环304分别与外管3〇5进水端、出水端的法兰盘306相抵;反之,若第一布药环303、第一混合管301、第二布药环304与第二混合管302的长度之和小于外管305的长度,且外管305进水端的法兰盘306内径小于外管305的内径参见附图2,可在外管305的内部设置限位环307例如在外管305中靠近出水端的内部设置限位环307,以使第一布药环3〇3、第一混合管301、第二布药环304与第二混合管3〇2放置在外管305内后,不发生横向移动。[0108]如附图1所示,本发明实施例中,该系统还包括:沿水流方向顺次设置在所述主管道2上的蝶阀8与逆止阀9。通过在主管道2上设置蝶阀8,便于对灌溉水的流量进行调节;且,蝶阀8具有结构简单的特点,便于生产加工。另外,通过在蝶阀8的后端设置逆止阀9,可防止主管道2内的灌溉水回流,进而可避免污染灌溉水源。[0109]此外,如附图1所示,本发明实施例中,主管道2上还分别设置有过滤器10、压力表11、流量计12。通过在主管道2上设置过滤器1〇,可除去灌溉水中的固体颗粒物、藻类等杂质;通过在主管道2上设置压力表11,可实时查看该系统的压力,以保证滴灌系统所需要的运行压力;通过在主管道2上设置流量计12,可读取该系统的流量,以保证滴灌的顺利运行。[0110]其中,蝶阀8、逆止阀9、过滤器10、压力表11与流量计12均位于混合器3的上游,便于对灌概指标进彳丁控制。[0111]本发明实施例中,如附图1所示,第一计量栗6的出口通过第一支管道601与第一混合管301的进水端连通,且第一支管道601设置有第一球阀;同样地,第二计量栗7的出口通过第二支管道701与第二混合管302的进水端连通,且第二支管道701设置有第二球阀。[0112]通过在第一支管道601上设置第一球阀,以及在第二支管道701上设置第二球阀,便于滴灌系统的顺利运行,例如,若滴灌水的水质达标,而不需要利用氯液来抑制灌溉水中微生物代谢形成生物膜时,可关闭第一球阀、第二球阀,只将滴灌水通过滴灌灌水器输送至农作物即可。[0113]另外,为了节省能量消耗,本发明实施例中的第一计量泵6与第二计量泵7可通过双头隔膜计量栗的形式进行设置,这样仅可通过1台电动机的带动下能够根据系统对酸液和氯液的不同需求对注入流量进行分别设定,故节省了电能消耗。[0114]其中,双头隔膜计量荥指的是,通过1台电动机可带动两个计量栗独立作业的装置。[0115]第二方面,本发明实施例提供了一种防止滴灌灌水器堵塞的方法,该方法包括:[0116]步骤101、利用第一计量泵6,将储酸罐4内的酸液以第一预设流量注入至混合器3的第一混合管301内,同时,利用第二计量泵7,将储氯罐5内的氯液以第二预设流量注入至混合器3的第二混合管302内。[0117]步骤102、酸液、氯液与主管道2内的灌溉水进行混合,以抑制滴灌灌水器内堵塞物的生长;[0118]其中,第一混合管301、第二混合管3〇2均通过顺次连通的圆锥渐缩段3a、等径段3b、圆锥渐扩段3c用于将氯液、酸液以及灌溉水混合。[0119]本发明实施例提供的防止滴灌灌水器堵塞的方法,通过第一计量栗6、第二计量泵7同时向混合器3内分别加入酸液和氯液实现对滴灌灌水器堵塞的防控,通过加酸液可使灌溉水保持在弱酸性环境,能显著提高加入氯液的有效性,在实现加氯液防止滴灌灌水器发生堵塞的同时可明显降低氯液的使用量,提高加氯操作的经济性。[0120]下面就本发明实施例提供的防止滴灌灌水器堵塞的方法的各个步骤进行描述:[0121]在步骤101中,利用第一计量泵6,将储酸罐4内的酸液以第一预设流量注入至混合器3的第一混合管301内,同时,利用第二计量泵7,将储氯罐5内的氯液以第二预设流量注入至混合器3的第二混合管302内。[0122]具体为:利用水栗1向主管道2内注入灌溉水,并利用第一计量栗6将储酸罐4内的酸液以第一预设流量注入至混合器3的第一混合管301内,且同时利用第二计量栗7将储氯罐5内的氯液以第二预设流量注入至混合器3的第二混合管302内。[0123]为了提高加氯操作的有效性和经济性,酸液与氯液的加入时间为1.9h〜2.lh,举例来说,加入时间可设置为1•9h、2.Oh、2.lh等。[0124]该步骤中的酸液为硫酸溶液,氯液为次氯酸钠溶液。其中,次氯酸钠加入灌溉水后会部分发生水解,生成具有强氧化性的次氯酸,可抑制灌溉水中细菌的代谢,进而可防止生物膜的形成。[0125]进一步地,为了避免加酸量不足或者过量,本发明实施例中,硫酸溶液的第一预设流量通过以下计算公式计算得到:[0126]〇雜=Q趙fXCdCf碰X1000[0127]式中:[0128]〇礮-第一预设流量,Lh;[0129]Qi灌溉水在主管道2内的流量,m3h;[0130]Q雜-储酸罐4内的硫酸浓度,%;[0131]Cd_灌溉水pH调节至6•3〜6•7时的硫酸浓度,%。[0132]其中,鉴于市场常见的硫酸浓度硫酸的质量分数为98%过高,加入灌溉水后短期内会放出大量热量,不利于系统的稳定,故上述计算公式中的储酸罐4内的硫酸浓度取5%,这不仅降低了高浓度硫酸对人体和系统安全的潜在风险,而且还可加快硫酸在主管道2中的混合速度及均匀程度。[0133]上述硫酸浓度为5%的溶液可由硫酸浓度为98%的浓硫酸密度为1.84gcm3进行稀释而成,稀释时可按照1L水加入28.6mL的上述浓硫酸进行配置。[0134]另外,考虑到加氯的有效性与经济性,本发明实施中,加入硫酸后的灌溉水的pH值取6.3〜6.7,举例来说,可取6.3、6.4、6.5、6.6、6.7等。[0135]鉴于灌溉水中含有大量能与加入酸液发生反应的c〇32lrac〇3_等离子,因此灌溉水pH调节加酸量与灌溉水水质紧密相关,且其无法简单按照酸碱中和反应中基于H+浓度对加酸量进行计算,故本发明实施例提出一种基于试测法的加酸浓度获取方法,以灌溉水的pH等于6•5为例,其具体操作如下:[0136]步骤al、利用pH测定伩测量灌溉水的PH值。[0137]步骤bl、采用灌溉水冲洗5个1L的容器瓶,并分别向每个容器瓶中加入8〇〇mL的灌溉水。[0138]步骤cl、分别向5个容器瓶中加入〇.lmL、0.2mL、0.3mL、0•4mL和0•5mL硫酸溶液硫酸浓度为98%,密度为1.84gcm3,并使用灌溉水将各个容器瓶加满,并拧上瓶盖上下摇匀。[0139]步骤dl、利用pH测定伩分别测定各个容器瓶中溶液的pH值,若pH值均不等于6.5,增加或减少各容器瓶瓶中硫酸溶液的加入量,直至任何一个容器瓶中溶液的pH值等于6.5。[0140]步骤el、根据以下计算公式获得灌溉水PH调节至6.5时的硫酸浓度:[0141]Cd=V浓X1.84X0.981000[0142]式中:[0143]V?r硫酸溶液的加入体积,mL。[0144]其中,当灌溉水的pH为8时,将其pH调节到6.5后,灌溉水中所要加入硫酸浓度为0.01%。[0145]进一步地,为了避免加次氯酸钠量不足或者过量,本发明实施例中,次氯酸钠溶液的第二预设流量通过如下计算公式计算得到:[0146]Qf贏=〇£»«X1〇〇〇XCr+CsC親[0147]式中:[0148]Of贏-第二预设流量,Lh;[0149]Q主1灌溉水在主管道内的流量,m3h;[0150]Cr-灌溉水的终端余氯浓度,取1.5〜2.5mgL;[0151]Cs-灌溉水的自身耗费余氯浓度,mgL;[0152]Cf篇r储氯罐5内的有效氯浓度,取2000mgL。[0153]需要说明的是,储氯罐5内的有效氯浓度指的是次氯酸钠中氧化能力相当的氯量;灌溉水的终端余氯浓度指的是灌溉水由灌溉系统末端滴灌灌水器排出的有效氯浓度。[0154]其中,为了提高次氯酸钠在主管道2内混合的均匀程度,本发明实施中,储氯罐5内的有效氯浓度为2000mgL,所对应的有效氯含量为0.2%,小于市场常见的次氯酸钠溶液的有效氯含量为10%。[0155]另外,考虑到加氯的有效性与经济性,以及农田的环境问题,本发明实施中,灌溉水的终端余氯浓度为1.5〜2.5mgL,举例来说,可取1.5mgL、2mgL、2•5mgL等。[0156]鉴于灌溉水中含有大量能与加入次氯酸钠发生反应的还原性物质,而消耗大量加入灌溉水中的有效氯,则灌溉水的终端余氯浓度与灌溉水的水质紧密相关,且很难通过水质中部分指标的测定来准确计算得到滴灌水对有效氯的消耗量。故,本发明实施例中提供一种获取灌溉水的自身耗费余氯浓度的方法,具体为:[0157]步骤a2、向容器中注入灌溉水、有效氯含量为0.2%的次氯酸钠溶液,且灌溉水与次氯酸钠溶液的加入总体积为1L。[0158]步骤b2、摇晃容器,并利用余氯计测量容器内的余氯浓度,若容器内的余氯浓度大于或小于终端余氯浓度,减少或增加容器中次氯酸钠溶液的加入量,直至容器内的余氯浓度等于终端余氯浓度;[0159]步骤C2、利用以下计算公式计算自身耗费余氯浓度:[0160]Cs=VX2-Cr[0161]式中:[0162]V-次氯酸钠溶液的加入量,ml。[0163]在应用时,为了便于获取上述自身耗费余氯浓度,可具体采用如下方法:采用灌溉水冲洗5个1L的黑色避光容器瓶,并分别向每个容器瓶中加入8〇〇raL的灌溉水;分别向5个容器瓶中加入0.5mL、lmL、1.5mL、2mL和2•5mL次氯酸钠溶液有效氯含量为0.2%,并使用灌溉水将各个容器瓶加满,并拧上瓶盖上下摇匀;利用余氯仪分别测定各个容器瓶中溶液的余氯浓度值,若余氯浓度值均不等于终端余氯浓度例如2mgL,增加或减少各容器瓶瓶中次氯酸钠溶液的加入量,直至任何一个容器瓶中溶液的余氯浓度等于终端余氯浓度例如2mgL;最后,根据上述计算公式,获得灌溉水的自身耗费余氯浓度。[0164]在步骤102中,酸液、氯液与主管道2内的灌溉水进行混合,以抑制滴灌灌水器内堵塞物的生长。[0165]具体为,酸液、氯液流入至混合器3内后与主管道2内的灌溉水进行混合,使灌溉水处于弱酸环境中,从而利用氯液来防止灌溉水中微生物代谢形成生物膜,以抑制灌水器内堵塞物的生长,可有效防止堵塞滴灌灌水器发生堵塞。[0166]综上,本发明实施例提供的防止滴灌灌水器堵塞的方法,通过灌溉水的流量和pH值确定酸液的注入流量,以及通过灌溉水的流量以及终端余氯浓度、自身耗费余氯浓度确定氯液的注入流量,可实现滴灌系统的精确加酸和加氯,避免加酸和加氯量不足或者过量,进而维持滴灌系统及农田环境安全。[0167]上述所有可选技术方案,可以采用任意结合形成本公开的可选实施例,在此不再一一赞述。[0168]以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求:1.一种防止滴灌灌水器堵塞的系统,包括:水泵a、进水端与所述水泵⑴的排水口连通的主管道⑵;其特征在于,所述系统还包括:混合器3、储酸罐⑷、储氯罐5、第一计量泵6、第二计量泵⑺;所述混合器3设置在所述主管道2上,包括:按照水流方向顺次连通的第一混合管301、第二混合管302,且所述第一混合管301与所述第二混合管302均包括:按照水流方向顺次连通的圆锥渐缩段C3a、等径段3b、圆锥渐扩段3c;所述第一计量泵⑹的进、出口分别与所述储酸罐4、所述第一混合管301的进水端连通;所述第二计量泵7的进、出口分别与所述储氯罐5、所述第二混合管30¾的进水端连通。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述圆锥渐缩段3a的侧壁与中心轴之间的夹角为29°〜31°,所述圆锥渐扩段3c的侧壁与中心轴之间的夹角为29°〜31°;所述圆锥渐缩段(3a、所述圆锥渐扩段3c的最大直径均为所述等径段3b直径的1.9倍〜2.1倍。3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述混合器3还包括:第一布药环303、第二布药环304;所述第一布药环303安装在所述第一混合管301的进水端处,并与所述第一计量泵⑹的出口连通;所述第二布药环304安装在所述第二混合管302的进水端处,并与所述第二计量泵7的出口连通。4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述混合器3还包括:外管305,设置有与所述第一计量泵6的出口连通的第一进药口(305a、与所述第二计量栗7的出口连通的第二进药口(305b;所述第一布药环3〇3、所述第一混合管301、所述第二布药环3〇4、所述第二混合管302的两端均与所述外管305的内壁相抵;所述第一布药环3〇3沿周向安装有多个第一布药管303a,且每个所述第一布药管303a均与所述第一进药口(305a贯通;所述第二布药环304沿周向安装有多个的第二布药管304a,且每个所述第二布药管3〇4a均与所述第二进药口(305b贯通。5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述第一布药管30¾沿所述第一布药环303的径向设置,且相对的两个所述第一布药管3〇3a的长度相同;所述第二布药管304a沿所述第二布药环3〇4的径向设置,且相对的两个所述第二布药管304a的长度相同。6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:沿水流方向顺次设置在所述主管道⑵上的蝶阀⑻与逆止阀(9。7.—种防止滴灌灌水器堵塞的方法,其特征在于,所述方法包括:利用第一计量泵6,将储酸罐4内的酸液以第一预设流量注入至混合器3的第一混合管301内,同时,利用第二计量杲7,将储氯罐5内的氯液以第二预设流量注入至所述混合器3的第二混合管3〇2内;所述酸液、所述氯液与主管道2内的灌溉水进行混合,以抑制滴灌灌水器内堵塞物的生长;其中,所述第一混合管(3〇1、所述第二混合管(3〇2均通过顺次连通的圆锥渐缩段3a、等径段3b、圆锥渐扩段3c用于将所述氯液、所述酸液以及所述灌溉水混合。8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述酸液为硫酸溶液,所述氯液为次氯酸钠溶液。9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述第一预设流量通过以下计算公式计算得到:0嫩=QiSJIxCdC雜X1〇〇〇式中:tor所述第一预设流量,Lh;所述灌溉水在所述主管道⑵内的流量,m3h;Cftit所述储酸罐⑷内的硫酸浓度,%;Cd-所述灌溉水pH调节至6.3〜6.7时的硫酸浓度,%。10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述第二预设流量通过如下计算公式计算得到:0贏=〇3?B3t1000XCr+CsC親式中:0瀛-所述第二预设流量,Lh;Cr-所述灌溉水的终端余氯浓度,取1•5〜2•5mgL;Cs_所述灌溉水的自身耗费余氯浓度,mgL;Cf翁T所述储氯罐⑸内的有效氯浓度,mgL。11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述自身耗费余氯浓度通过如下方法获取:向容器中注入所述灌溉水、有效氯含量为0.2%的次氯酸钠溶液,且所述灌溉水与所述次氯酸钠溶液的加入总体积为1L;摇晃所述容器,并利用余氯计测量所述容器内的余氯浓度,若所述容器内的余氯浓度大于或小于所述终端余氯浓度,减少或增加所述容器中所述次氯酸钠溶液的加入量,直至所述容器内的余氯浓度等于所述终端余氯浓度;利用以下计算公式计算所述自身耗费余氯浓度:Cs=VX2-Cr式中:V-所述次氯酸钠溶液的加入量,ml。

百度查询: 中国水利水电科学研究院 防止滴灌灌水器堵塞的系统以及方法

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