專利名稱：滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置。
技術(shù)背景滴灌是局部灌溉的一種，由首部樞紐、干管、支管、毛管、灌水器等五部分組成。① 首部樞紐擔(dān)負(fù)取水、加壓和水處理任務(wù)，由水泵、化肥罐、過濾器、壓力表、流量表等部件組成；②干管起輸水作用；③支管起配水作用，按控制面積大小和作物需水量，將灌溉用水分配到灌溉地段；④毛管與支管聯(lián)接，將水送到作物根部附近；⑤灌水器，包括滴頭、出水口等，各有不同類型和形狀，用以均勻地潤濕作物根部土壤。把滴灌毛管和灌水器布置在地表下，稱之為地下滴灌。滴灌的突出優(yōu)點(diǎn)是非常省水，特別是地下滴灌因灌溉水幾乎沒有土壤表面蒸發(fā)，灌溉水的利用效率更高。滴灌的自動化程度高，可以使土壤濕度始終保持在最優(yōu)狀態(tài)。滴灌的主要缺陷是灌水器堵塞，特別是難以更換灌水器的地下滴灌，灌水器堵塞是導(dǎo)致地下滴灌系統(tǒng)報廢的主要原因，一般使用壽命僅有3 5年。滴灌灌水器堵塞一般可分為三類物理堵塞、生物堵塞和化學(xué)堵塞，其中最難纏的當(dāng)屬生物堵塞，時至今日仍沒有找到很好的解決辦法。所謂生物堵塞主要指細(xì)菌在灌水器流道內(nèi)繁殖而形成的粘稠物以及藻類、浮游生物的生長等造成的灌水器出水口堵塞和作物根系趨水性生長通過灌水器出水口進(jìn)入灌水器內(nèi)部造成的出水口堵塞。目前，對抗滴灌系統(tǒng)生物堵塞的最有效方法，一是發(fā)展價格低廉超薄的一次性滴灌帶；二是采用化學(xué)方法防治。一次性滴灌帶僅適用于地上滴灌，就發(fā)展策略而言，也僅僅是一個權(quán)宜之計，并不是根本的解決辦法。所謂化學(xué)方法是指在灌溉水中定期注入或在灌水器生產(chǎn)的原材料中添加化學(xué)藥劑來殺死流道內(nèi)的細(xì)菌微生物和灌水器外部周圍作物根系的方法。在美國采用PH值為2的酸性水或灌溉水中加氯氣進(jìn)行幾個小時沖洗的方法來防治生物堵塞，因?yàn)樘砑踊瘜W(xué)藥劑會對土壤、環(huán)境造成一定污染，添加劑量十分嚴(yán)格，技術(shù)要求高，制備、儲存、運(yùn)輸也比較麻煩、危險，除美國等少數(shù)國家外，一般不用。美國專利提出了用金屬銅制部件嵌入到滴灌灌水器中，利用銅質(zhì)元件被腐蝕后釋放的銅離子殺死、抑制細(xì)菌和根系在灌水器內(nèi)生長的技術(shù)方案。申請?zhí)枮?00910244089. 5的中國專利“微灌灌水器”提出了在灌水器覆蓋殺菌的光觸媒覆膜層的技術(shù)方案，將空調(diào)濾網(wǎng)的殺菌方案用到了灌水器上。但是上述兩種專利的技術(shù)方案的殺菌功能，僅局限在灌水器上，滴灌系統(tǒng)灌水器前、首部樞紐過濾器后的輸水管道內(nèi)生長繁殖的生物物質(zhì)，仍舊可以造成灌水器的堵塞，其抗生物堵塞效果及耐久性仍就得不到保證。另外，光觸媒物質(zhì)，顧名思義，需要在光線激發(fā)下，才能產(chǎn)生滅菌活性，很顯然不適合地下滴灌系統(tǒng)。滴灌系統(tǒng)的生物堵塞已經(jīng)嚴(yán)重影響了滴灌的灌水效率與質(zhì)量， 限制了滴灌技術(shù)尤其是地下滴灌技術(shù)的推廣應(yīng)用，急需更好的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞的方法與裝置
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、投資小、耐久性好、沒有化學(xué)污染物殘留、既適合地上滴灌系統(tǒng)更適合地下滴灌系統(tǒng)、便于生產(chǎn)、有利于作物生長、尤其是抗生物堵塞性能優(yōu)異的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，包括空氣濾清器、臭氧發(fā)生器、進(jìn)氣間閥、逆止閥、進(jìn)氣管、注氣腔、射流噴嘴、一級振蕩腔、二級振蕩腔、漸變流道，空氣濾清器的出氣端通過臭氧發(fā)生器、進(jìn)氣間閥、逆止閥、進(jìn)氣管與注氣腔上部的進(jìn)氣端連接，射流噴嘴過流斷面大的一端與位于滴灌系統(tǒng)首部的過濾器出水端連接，射流噴嘴過流斷面小的一端即噴射口，水平深入到注氣腔的內(nèi)部，注氣腔的水平出流端通過直徑為dl的圓形喉道與一級振蕩腔的水平進(jìn)流端連接，射流噴嘴的噴射口正對著直徑為dl的圓形喉道過流斷面中心，一級振蕩腔的水平出流端通過直徑為d2的圓形喉道與二級振蕩腔的水平進(jìn)流端連接，二級振蕩腔的水平出流端通過直徑為d3的圓形喉道與漸變流道的水平進(jìn)流端連接，漸變流道的水平出流端與通向滴灌系統(tǒng)支管的干管連接，射流噴嘴、直徑為dl的圓形喉道、直徑為d2 的圓形喉道、直徑為d3的圓形喉道、漸變流道的過流斷面中心在一條直線上，射流噴嘴、一級振蕩腔、二級振蕩腔、漸變流道與該條直線的垂直截面均為圓形。所述的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，一級振蕩腔的出流端直徑d2與一級振蕩腔的進(jìn)流端直徑dl的比例為d2/dl = 1. 2 ；二級振蕩腔的出流端直徑d3與二級振蕩腔的進(jìn)流端直徑d2的比例為:d3/d2 = 1. 2。所述的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，一級振蕩腔的進(jìn)流端到出流端的距離為Li，與一級振蕩腔的進(jìn)流端直徑dl的比例為Ll/dl = 2.4 ；二級振蕩腔的進(jìn)流端到出流端的距離為L2，與二級振蕩腔的進(jìn)流端直徑d2的比例為L2/d2 = 2. 4。所述的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，振蕩腔的級數(shù)可適當(dāng)增減，附圖所示的為帶兩級振蕩腔的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置。本實(shí)用新型的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置的工作原理與過程如下臭氧具有極強(qiáng)的凈化殺菌之作用，臭氧在水中的半衰期大約二十分鐘，使用臭氧最適宜的方式是將臭氧溶解于水中，形成所謂的“臭氧水”。“臭氧水”具有極強(qiáng)的氧化能力、 殺菌、脫臭、消毒、降解農(nóng)藥等作用，是一種高效的廣譜殺菌劑，它的殺菌消毒能力強(qiáng)于紫外線照射，是氯氣的600 3000倍。臭氧能自動分解還原成氧氣，它的最大優(yōu)點(diǎn)是沒有污染環(huán)境的有害物質(zhì)殘留。本實(shí)用新型所謂的振蕩腔為亥姆霍茲式射流自激振蕩腔，射流自激振蕩腔的設(shè)計是為了使攜帶臭氧的空氣能更好地與灌溉水均勻混合，避免在流道內(nèi)形成大的氣泡或水氣分層的現(xiàn)象而導(dǎo)致的殺菌不均勻或不徹底的情況發(fā)生。因振蕩腔的自激振蕩頻率遠(yuǎn)高于“水錘”振蕩頻率，故不會引起灌溉系統(tǒng)管路發(fā)生 “水錘”而破壞管道。相反，振蕩的摻有空氣的水流，因?yàn)椤皻馕g”作用，對流道有很好的清洗效果，摻有空氣的水流在滴灌灌水器的出水口減壓釋放水中的空氣時，對滴灌灌水器的出水口也有很好的沖刷效果，特別有助于提高滴灌系統(tǒng)的抗堵塞性能。啟動滴灌系統(tǒng)，打開進(jìn)氣閘閥，啟動臭氧發(fā)生器，來自于滴灌系統(tǒng)首部的有壓水從射流噴嘴的噴射口高速噴出，于注氣腔內(nèi)形成負(fù)壓，在這個負(fù)壓的作用下，臭氧發(fā)生器使空氣電離產(chǎn)生的臭氧隨空氣濾清器過濾后的空氣，通過進(jìn)氣閘閥、逆止閥、進(jìn)氣管一同進(jìn)入到注氣腔內(nèi)，并隨射流噴嘴噴出的高速水流，通過直徑為dl的圓形喉道一同進(jìn)入一級振蕩腔內(nèi)，進(jìn)行一級渦旋振蕩攪拌“摻氣”，而后通過直徑為d2的圓形喉道進(jìn)入二級振蕩腔內(nèi)，進(jìn)行二級渦旋振蕩攪拌“摻氣”，形成氣液分布均勻的“臭氧水”，通過直徑為d3的圓形喉道和漸變流道進(jìn)入滴灌系統(tǒng)的輸水管道，殺死流道內(nèi)的微生物，在地下滴灌系統(tǒng)可同時抑制作物根系向滴灌灌水器出水口方向生長，達(dá)到滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞的目的。本實(shí)用新型具有如下積極效果1、本實(shí)用新型的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置與方法，與向灌溉水中注入化學(xué)藥劑的方法一樣有效，而較向灌溉水中注入化學(xué)藥劑的方法的突出優(yōu)點(diǎn)是沒有污染環(huán)境的有害物質(zhì)殘留，不存在危險化學(xué)藥劑制備、儲存、運(yùn)輸?shù)穆闊┖托孤╋L(fēng)險；2、本實(shí)用新型的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，自激振蕩使氣液混合體受到反復(fù)的剪切作用，氣泡尺寸被剪切得更小。臭氧水體在振蕩循環(huán)過程中發(fā)生劇烈的紊動和剪切，提高了水體的對流擴(kuò)散能力，促進(jìn)了水體中臭氧的均勻化分布，氣液之間得到充分的混合。避免了在流道內(nèi)形成大的氣泡或水氣分層的現(xiàn)象，殺菌均勻、徹底；3、本實(shí)用新型的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，無需另外的加壓驅(qū)動裝置。本裝置的振蕩腔也被稱為“諧振腔”，工作在“諧振”狀態(tài)，維持其振蕩需消耗的能量極少，因此，本裝置具有較低的能耗；4、本實(shí)用新型的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，機(jī)械活動部件和運(yùn)動密封少，結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械故障少，無堵塞、滲漏現(xiàn)象，可經(jīng)久耐用，投入、運(yùn)行費(fèi)用低；5、本實(shí)用新型的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，產(chǎn)生的振蕩的摻有空氣的水流，因?yàn)?“氣蝕”作用，對流道有很好的清洗效果，摻有空氣的水流在滴灌灌水器的出水口減壓釋放水中的空氣時，對滴灌灌水器的出水口也有很好的沖刷效果，特別有助于提高滴灌系統(tǒng)的抗堵塞性能；6、本實(shí)用新型的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，利用摻氣的臭氧水灌溉作物植株根區(qū)，可殺死活動于根際土層中、在大棚蔬菜普遍發(fā)生、危害嚴(yán)重、其他方法難以奏效的根結(jié)線幼蟲或卵，有效控制根結(jié)線蟲病的發(fā)生。臭氧水在土壤中半小時后即可還原為氧氣，摻氣的臭氧灌溉水釋放的空氣和氧氣，不僅不會對作物植株根系造成危害，而且可改善土壤環(huán)境，起到促進(jìn)作物植株生長的作用。

附圖為本實(shí)用新型的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置的示意圖。
具體實(shí)施方式
一種滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，如附圖所示，包括空氣濾清器1、臭氧發(fā)生器2、 進(jìn)氣閘閥3、逆止閥4、進(jìn)氣管5、注氣腔6、射流噴嘴7、一級振蕩腔8-1、二級振蕩腔8-2、漸變流道9，空氣濾清器1的出氣端通過臭氧發(fā)生器2、進(jìn)氣閘閥3、逆止閥4、進(jìn)氣管5與注氣腔6上部的進(jìn)氣端連接，射流噴嘴7過流斷面大的一端與位于滴灌系統(tǒng)首部的過濾器出水端連接，射流噴嘴7過流斷面小的一端即噴射口，水平深入到注氣腔6的內(nèi)部，注氣腔6的水平出流端通過直徑為dl的圓形喉道與一級振蕩腔8-1的水平進(jìn)流端連接，射流噴嘴7的噴射口正對著直徑為dl的圓形喉道過流斷面中心，一級振蕩腔8-1的水平出流端通過直徑為d2的圓形喉道與二級振蕩腔8-2的水平進(jìn)流端連接，二級振蕩腔8-2的水平出流端通過直徑為d3的圓形喉道與漸變流道9的水平進(jìn)流端連接，漸變流道9的水平出流端與通向滴灌系統(tǒng)支管的干管連接，射流噴嘴7、直徑為dl的圓形喉道、直徑為d2的圓形喉道、直徑為 d3的圓形喉道、漸變流道9的過流斷面中心在一條直線上，射流噴嘴7、一級振蕩腔8-1、二級振蕩腔8-2、漸變流道9與該條直線的垂直截面均為圓形。所述的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，一級振蕩腔8-1的出流端直徑d2與一級振蕩腔 8-1的進(jìn)流端直徑dl的比例為d2/dl = 1. 2 ；二級振蕩腔8-2的出流端直徑d3與二級振蕩腔8-2的進(jìn)流端直徑d2的比例為:d3/d2 = 1. 2。所述的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，一級振蕩腔8-1的進(jìn)流端到出流端的距離為 Li，與一級振蕩腔8-1的進(jìn)流端直徑dl的比例為Ll/dl = 2.4 ；二級振蕩腔8_2的進(jìn)流端到出流端的距離為L2，與二級振蕩腔8-2的進(jìn)流端直徑d2的比例為L2/d2 = 2. 4。所述的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，振蕩腔的級數(shù)可適當(dāng)增減，附圖所示的為帶兩級振蕩腔的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置。本實(shí)用新型的滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置的工作原理與過程如下臭氧具有極強(qiáng)的凈化殺菌之作用，臭氧在水中的半衰期大約二十分鐘，使用臭氧最適宜的方式是將臭氧溶解于水中，形成所謂的“臭氧水”。“臭氧水”具有極強(qiáng)的氧化能力、 殺菌、脫臭、消毒、降解農(nóng)藥等作用，是一種高效的廣譜殺菌劑，它的殺菌消毒能力強(qiáng)于紫外線照射，是氯氣的600 3000倍。臭氧能自動分解還原成氧氣，它的最大優(yōu)點(diǎn)是沒有污染環(huán)境的有害物質(zhì)殘留。本實(shí)用新型所謂的振蕩腔為亥姆霍茲式射流自激振蕩腔，射流自激振蕩腔的設(shè)計是為了使攜帶臭氧的空氣能更好地與灌溉水均勻混合，避免在流道內(nèi)形成大的氣泡或水氣分層的現(xiàn)象而導(dǎo)致的殺菌不均勻或不徹底的情況發(fā)生。因振蕩腔的自激振蕩頻率遠(yuǎn)高于“水錘”振蕩頻率，故不會引起灌溉系統(tǒng)管路發(fā)生 “水錘”而破壞管道。相反，振蕩的摻有空氣的水流，因?yàn)椤皻馕g”作用，對流道有很好的清洗效果，摻有空氣的水流在滴灌灌水器的出水口減壓釋放水中的空氣時，對滴灌灌水器的出水口也有很好的沖刷效果，特別有助于提高滴灌系統(tǒng)的抗堵塞性能。啟動滴灌系統(tǒng)，打開進(jìn)氣閘閥3，啟動臭氧發(fā)生器2，來自于滴灌系統(tǒng)首部的有壓水從射流噴嘴7的噴射口高速噴出，于注氣腔6內(nèi)形成負(fù)壓，在這個負(fù)壓的作用下，臭氧發(fā)生器2使空氣電離產(chǎn)生的臭氧隨空氣濾清器1過濾后的空氣，通過進(jìn)氣閘閥3、逆止閥4、進(jìn)氣管5 —同進(jìn)入到注氣腔6內(nèi)，并隨射流噴嘴7噴出的高速水流，通過直徑為dl的圓形喉道一同進(jìn)入一級振蕩腔8-1內(nèi)，進(jìn)行一級渦旋振蕩攪拌“摻氣”，而后通過直徑為d2的圓形喉道進(jìn)入二級振蕩腔8-2內(nèi)，進(jìn)行二級渦旋振蕩攪拌“摻氣”，形成氣液分布均勻的“臭氧水”， 通過直徑為d3的圓形喉道和漸變流道9進(jìn)入滴灌系統(tǒng)的輸水管道，殺死流道內(nèi)的微生物， 在地下滴灌系統(tǒng)可同時抑制作物根系向滴灌灌水器出水口方向生長，達(dá)到滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞的目的。
權(quán)利要求1.一種滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，其特征在于包括空氣濾清器(1)、臭氧發(fā)生器O)、 進(jìn)氣閘閥(3)、逆止閥0)、進(jìn)氣管(5)、注氣腔(6)、射流噴嘴(7)、一級振蕩腔(8-1)、二級振蕩腔(8-2)、漸變流道(9)，空氣濾清器(1)的出氣端通過臭氧發(fā)生器O)、進(jìn)氣閘閥(3)、 逆止閥G)、進(jìn)氣管( 與注氣腔(6)上部的進(jìn)氣端連接，射流噴嘴(7)過流斷面大的一端與位于滴灌系統(tǒng)首部的過濾器出水端連接，射流噴嘴(7)過流斷面小的一端即噴射口，水平深入到注氣腔(6)的內(nèi)部，注氣腔(6)的水平出流端通過直徑為dl的圓形喉道與一級振蕩腔(8-1)的水平進(jìn)流端連接，射流噴嘴(7)的噴射口正對著直徑為dl的圓形喉道過流斷面中心，一級振蕩腔(8-1)的水平出流端通過直徑為d2的圓形喉道與二級振蕩腔(8-2) 的水平進(jìn)流端連接，二級振蕩腔(8- 的水平出流端通過直徑為d3的圓形喉道與漸變流道 (9)的水平進(jìn)流端連接，漸變流道(9)的水平出流端與通向滴灌系統(tǒng)支管的干管連接，射流噴嘴(7)、直徑為dl的圓形喉道、直徑為d2的圓形喉道、直徑為d3的圓形喉道、漸變流道 (9)的過流斷面中心在一條直線上，射流噴嘴(7)、一級振蕩腔(8-1)、二級振蕩腔(8-2)、漸變流道(9)與該條直線的垂直截面均為圓形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，其特征在于一級振蕩腔 (8-1)的出流端直徑d2與一級振蕩腔(8-1)的進(jìn)流端直徑dl的比例為d2/dl = 1. 2 ；二級振蕩腔(8-2)的出流端直徑d3與二級振蕩腔(8-2)的進(jìn)流端直徑d2的比例為d3/d2 = 1. 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，其特征在于一級振蕩腔 (8-1)的進(jìn)流端到出流端的距離為Li，與一級振蕩腔(8-1)的進(jìn)流端直徑dl的比例為Li/ dl = 2. 4;二級振蕩腔(8-2)的進(jìn)流端到出流端的距離為L2，與二級振蕩腔(8_2)的進(jìn)流端直徑d2的比例為L2/d2 = 2. 4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置，其特征在于振蕩腔的級數(shù)可適當(dāng)增減。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞裝置。啟動滴灌系統(tǒng)，打開進(jìn)氣閘閥，啟動臭氧發(fā)生器，來自滴灌系統(tǒng)首部的有壓水從射流噴嘴的噴射口高速噴出，于注氣腔內(nèi)形成負(fù)壓，在這個負(fù)壓的作用下，臭氧發(fā)生器使空氣電離產(chǎn)生的臭氧隨空氣濾清器過濾后的空氣，通過進(jìn)氣閘閥、逆止閥、進(jìn)氣管一同進(jìn)入到注氣腔內(nèi)，并隨射流噴嘴噴出的高速水流，一同進(jìn)入振蕩腔內(nèi)，進(jìn)行渦旋振蕩攪拌“摻氣”，形成氣液分布均勻的“臭氧水”進(jìn)入滴灌系統(tǒng)，殺死流道內(nèi)的微生物，在地下滴灌系統(tǒng)可同時抑制作物根系向滴灌灌水器出水口方向生長，達(dá)到滴灌系統(tǒng)抗生物堵塞的目的。較向灌溉水中注入化學(xué)藥劑的方法的突出優(yōu)點(diǎn)是沒有污染環(huán)境的有害物質(zhì)殘留和使用危險化學(xué)藥劑的風(fēng)險。
文檔編號C02F1/78GK202168387SQ201120275800
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者高任翔, 高勝國 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所