[發(fā)明專利]一種設施農(nóng)業(yè)水肥鹽輸入一體化調(diào)控的方法與裝置

在審

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• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109824114A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 黃斌;陳欣;馬建
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院沈陽應用生態(tài)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

本發(fā)明屬于水處理領域，提供一種設施農(nóng)業(yè)水肥鹽輸入一體化調(diào)控的方法與裝置。用鉀離子型陽離子交換樹脂和硝酸根型串聯(lián)式去除灌溉水中的鈣離子和硫酸根，然后用硝酸鉀鹽水并聯(lián)式再生失效的陰陽離子交換樹脂，產(chǎn)生的陰陽離子交換樹脂再生混合廢鹽水通過兩步沉淀法削減其中的硫酸根和鈣離子濃度后，循環(huán)用于陰陽離子交換樹脂的再生，實現(xiàn)設施農(nóng)業(yè)水肥鹽輸入一體化調(diào)控，提高硫酸鈣含量較高的灌溉用水的設施農(nóng)業(yè)應用價值，防治設施土壤硫酸鈣過量累積導致的次生鹽化。

技術領域

本發(fā)明屬于水處理領域，提供一種設施農(nóng)業(yè)水肥鹽輸入一體化調(diào)控的方法與裝置。

背景技術

設施農(nóng)業(yè)土壤施肥量和灌溉水量高，一般種植3-5年后就面臨著次生鹽化的問題。土壤次生鹽化不但降低設施作物的生境質(zhì)量，影響設施作物產(chǎn)量與品質(zhì)，也降低作物對土壤氮磷等養(yǎng)分的利用效率，加劇氮磷面源污染。因此，控制設施農(nóng)業(yè)土壤鹽分的累積是設施農(nóng)業(yè)安全和可持續(xù)生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)。

在設施土壤鹽分累積調(diào)控過程中，既要關注鹽分總量的調(diào)控，又要關注鹽分離子組成的調(diào)控。一般情況下多控制那些對作物生長不利或需求量不大的無機鹽分離子，比如鈉離子、硫酸根和氯離子；當植物生長必須的鹽分離子(比如鈣離子和硝酸根)過量累積時也需要適度削減。

設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多用鉀肥的硫酸鹽替代氯鹽，常常導致硫酸鹽過量累積；水肥一體化措施，一般可以適度提高肥料和水的利用率，降低設施土壤鹽分累積速率；土壤強還原處理不但可以緩解設施土壤連作障礙，也可以適度削減設施土壤硝酸根和鈣離子累積，但對其它土壤鹽分離子累積的調(diào)控作用較小；常見的大水灌溉洗鹽直接導致大量養(yǎng)分流失，污染地下和地表水體環(huán)境。

除了施肥，應用高礦化度的水灌溉是導致設施土壤鹽分過量累積的另一個重要原因。高礦化度灌溉水經(jīng)過反滲透等方法脫鹽處理后，可以用于耐鹽能力弱的苗期作物的灌溉。不過，反滲透膜與納濾膜不但對進水水質(zhì)要求高，得水率偏低，伴生的濃水需要外排或適當處理，在水資源缺乏的地區(qū)大量應用有難度。

離子交換脫鹽的方法對進水水質(zhì)要求相對較低，適用于地下水來源的灌溉用水的特定鹽分離子的削減處理。不過，一般離子交換脫鹽處理結(jié)束后離子交換樹脂再生和清洗環(huán)節(jié)均產(chǎn)生外排鹽水，不但降低得水率，也增加后續(xù)處理的難處，中國專利ZL201310544877.2“一種離子交換法轉(zhuǎn)移并資源化回收并利用水中硝態(tài)氮的方法及裝置”中離子交換脫鹽工藝，樹脂再生和清洗環(huán)節(jié)均產(chǎn)生廢水，雖然這種廢水可以作為大田的液體肥料，但存在大田非生產(chǎn)季節(jié)廢水儲存問題等，因而用于設施農(nóng)業(yè)灌溉用水處理時，實用性一般。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種設施農(nóng)業(yè)水肥鹽輸入一體化調(diào)控的方法和裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：

一種設施農(nóng)業(yè)水肥鹽輸入一體化調(diào)控裝置，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。