[發明專利]一種設施農業水肥鹽輸入一體化調控的方法與裝置

在審

• 申請號: 201910248910.4
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109824114A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 黃斌;陳欣;馬建
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽應用生態研究所
• 主分類號: C02F1/42
• 分類號: C02F1/42;C02F101/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李穎

1.一種設施農業水肥鹽輸入一體化調控裝置，其特征在于：包括離子交換再生模塊及離子交換樹脂再生廢鹽水再生性處理模塊，其中離子交換再生模塊包括離子交換進水池(1)、離子交換出水池(2)、陽離子交換樹脂床(3)、陰離子交換樹脂床(4)、樹脂再生進水罐(5)及樹脂再生出水罐(6)，該陽離心交換樹脂床(3)的進液口及陰離子交換樹脂床(4)的進液口通過帶閥門的管路連接，且該管路與三通管路A中的一條支路相連，所述三通管路A中的另外兩條帶有閥門的支路分別與離子交換進水池(1)及樹脂再生進水罐(5)的出液口連接，所述陽離子交換樹脂床(3)的出液口與三通管路B的一條支路相連，該三通管路B中的另外兩條帶有閥門的支路分別與陰離子交換樹脂床(4)進液口的管路及樹脂再生出水罐(6)的一個進液口連接，所述陰離子交換樹脂床(4)的出液口與三通管路C的一條支路相連，該三通管路C的另外兩條帶有閥門的支路分別與所述離子交換出水池(2)及樹脂再生出水罐(6)的另一個進液口連接；所述離子交換樹脂再生廢鹽水再生性處理模塊包括樹脂再生出水罐(6)、溶液罐及沉淀收集池，該樹脂再生出水罐(6)的第三進液口通過帶閥門的管路與用于促進樹脂再生出水罐(6)中形成沉淀的溶液罐相連，所述樹脂再生出水罐(6)的一個出液口通過帶閥門的管路與沉淀收集池相連，另一個出液口通過帶閥門的管路與所述樹脂再生進水罐(5)的進液口連接。

2.按權利要求1所述的設施農業水肥鹽輸入一體化調控裝置，其特征在于：所述溶液罐包括硝酸鈣溶液罐(9)及碳酸鉀溶液罐(10)，所述樹脂再生出水罐(6)的第三進液口相應地為兩個進液口，通過帶閥門的管路分別與所述硝酸鈣溶液罐(9)及碳酸鉀溶液罐(10)連接。

3.按權利要求1所述的設施農業水肥鹽輸入一體化調控裝置，其特征在于：所述沉淀收集池包括硫酸鈣沉淀收集池(7)及碳酸鈣沉淀收集池(8)，所述樹脂再生出水罐(6)的一個出液口分出兩條帶閥門的管路，分別與所述硫酸鈣沉淀收集池(7)及碳酸鈣沉淀收集池(8)連接。

4.按權利要求3所述的設施農業水肥鹽輸入一體化調控裝置，其特征在于：與所述硫酸鈣沉淀收集池(7)連接的管路及與所述碳酸鈣沉淀收集池(8)連接的管路匯合后再與樹脂再生出水罐(6)的一個出液口連接，該硫酸鈣沉淀收集池(7)與匯合處之間的管路上以及所述碳酸鈣沉淀收集池(8)與匯合處之間的管路上均設有閥門。

5.按權利要求1所述的設施農業水肥鹽輸入一體化調控裝置，其特征在于：所述陽離子交換樹脂床(3)進液口和陰離子交換樹脂床(4)進液口之間的管路與三通管路A中的一條支路匯合，在匯合處與所述陰離子交換樹脂床(4)進液口之間的管路上設有閥門。

6.一種權利要求1所述的裝置進行設施農業水肥鹽輸入一體化調控的方法，其特征在于：將灌溉水依次經陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂對其進行離子交換處理，通過離子交換作用依次去除灌溉水中的鈣離子和硫酸根離子，待陰/陽離子交換樹脂失效后分別通入硝酸鉀鹽水對陰/陽離子交換樹進行再生處理，再生處理后陰/陽離子交換樹脂再次用于灌溉水的離子交換；產生的陰陽離子交換樹脂再生混合廢鹽水采用兩步沉淀法削減硫酸根和鈣離子濃度后，循環用于離子交換樹脂再生。

7.按權利要求6所述的裝置進行設施農業水肥鹽輸入一體化調控的方法，其特征在于：所述灌溉水依次經鉀離子型陽離子交換樹脂和硝酸根型陰離子交換樹脂進行交換去除其中的鈣離子和硫酸根。

8.按權利要求6所述的裝置進行設施農業水肥鹽輸入一體化調控的方法，其特征在于：當離子交換出水中的鈣離子或硫酸根濃度超過其進水濃度的20％-60％時，用0.2-0.8mol/L的硝酸鉀鹽水分別通入至陰陽離子交換樹脂中進行再生處理，直至離子交換樹脂再生廢鹽水中的硫酸根和鈣離子的濃度均<40mmol/L時，陰陽離子交換樹脂再次用于灌溉水的離子交換。

9.按權利要求6和8所述的裝置進行設施農業水肥鹽輸入一體化調控的方法，其特征在于：所述陰陽離子交換樹脂再生混合廢鹽水中，首先加入硝酸鈣沉淀削減硫酸根濃度，直至廢鹽水中硫酸根殘余濃度<10mmol/L，而后再加入碳酸鉀削減鈣離子濃度，使廢鹽水中的鈣離子殘余濃度<2.0mmol/L，然后循環用于離子交換樹脂再生。