本發(fā)明涉及污染灌溉水凈化噴溉領(lǐng)域，特指利用高壓靜電場協(xié)同反滲透膜凈化水體，噴灌過程中形成空間電場促進(jìn)植物生長的灌溉水凈化噴灌系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，污水排放量加劇，全國各大水域水質(zhì)受到污染，灌溉用水中含有有毒有害物質(zhì)，造成土地有機(jī)物污染、重金屬污染和酸堿鹽污染，地表水和地下水富營養(yǎng)化，水環(huán)境受到污染，對農(nóng)產(chǎn)品食品安全形成了巨大的挑戰(zhàn)。

目前，農(nóng)村灌溉水缺乏一種快速有效、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便的凈化系統(tǒng)。CN201510747876“一種農(nóng)作物灌溉水凈化處理再循環(huán)工藝”主要利用一種低氧膜生物反應(yīng)器凈化灌溉水，但只能過濾懸浮物和水溶性大分子物，無法脫除正負(fù)離子。CN201410188362“一種種植園灌溉水凈化循環(huán)利用系統(tǒng)”由水收集系統(tǒng)、沉淀池、厭氧好氧反應(yīng)系統(tǒng)、人工濕地凈化系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)組成，占地空間大，凈化效率低。CN201420727384“農(nóng)作物灌溉水凈化裝置”應(yīng)用銅鋅合金濾料顆粒凈化灌溉水，水處理管道易堵塞，維護(hù)成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了避免和克服上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種灌溉水脫鹽殺菌、促進(jìn)植物生長、減少病蟲害的污染灌溉水凈化噴灌系統(tǒng)，利用高壓靜電場協(xié)同反滲透膜，脫除正負(fù)離子，消毒滅菌，經(jīng)處理后的水體帶有電荷，在噴灌時(shí)形成空間電場，促進(jìn)植物生長結(jié)果，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種污染灌溉水凈化噴灌系統(tǒng)，包括水池、供水泵、一號高壓靜電發(fā)生器、太陽能電池組、二號高壓靜電發(fā)生器、陽離子反滲透膜凈化器、噴灌噴嘴、靜電凈化模塊、陰離子水反滲透膜凈化器；所述水池通過管道與供水泵連接，所述供水泵通過管道與靜電凈化模塊連接；所述太陽能電池組與所述一號高壓靜電發(fā)生器和二號高壓靜電發(fā)生器均用導(dǎo)線連接，所述一號高壓靜電發(fā)生器通過高壓靜電線與所述靜電凈化模塊連接，所述二號高壓靜電發(fā)生器通過高壓靜電線與所述噴灌噴嘴的金屬接頭連接，噴灌噴嘴通過管道與所述靜電凈化模塊連接；所述陽離子反滲透膜凈化器和陰離子水反滲透膜凈化器均通過管道與所述靜電凈化模塊連接；

所述靜電凈化模塊包括桿式正電極、管狀負(fù)電極、陽離子水分離器、陰離子水分離器；所述桿式正電極設(shè)于管狀負(fù)電極內(nèi)，且桿式正電極設(shè)于管狀負(fù)電極的中心軸線上；所述管狀負(fù)電極的進(jìn)口端為灌溉水進(jìn)口，所述灌溉水進(jìn)口通過管道與所述供水泵連接；所述管狀負(fù)電極的出口端通過螺紋與所述陽離子水分離器的進(jìn)口端連接，陽離子水分離器的出口端通過螺紋與所述陰離子水分離器連接；沿所述陰離子水分離器中心軸線的縱剖面為“山”字形，在所述“山”字形的外側(cè)壁上開有一個(gè)凈化水出口，所述凈化水出口通過管道與所述噴灌噴嘴的進(jìn)口端連接；沿所述“山”字形的中心軸線開有一個(gè)圓柱形通道，所述圓柱形通道的中心軸線與所述管狀負(fù)電極的中心軸線重合，圓柱形通道的出口端為陰離子出水口，所述陰離子出水口通過管道與所述陰離子水反滲透膜凈化器的進(jìn)口端連接，所述陰離子水反滲透膜凈化器的出口端通過管道與所述灌溉水進(jìn)口連接；所述陽離子水分離器的管壁上開有一個(gè)外環(huán)形通道，所述外環(huán)形通道的外側(cè)壁上開有一個(gè)陽離子出水口，所述陽離子出水口通過管道與所述陽離子反滲透膜凈化器的進(jìn)口端連接，所述陽離子反滲透膜凈化器的出口端通過管道與所述灌溉水進(jìn)口連接；所述外環(huán)形通道的內(nèi)側(cè)壁、“山”字形的外側(cè)壁與所述圓柱形通道的管壁之間形成內(nèi)環(huán)形通道。

進(jìn)一步，所述供水泵、一號高壓靜電發(fā)生器、太陽能電池組、二號高壓靜電發(fā)生器、陽離子反滲透膜凈化器、陰離子水反滲透膜凈化器、管狀負(fù)電極均接地。

進(jìn)一步，所述陽離子水分離器、陰離子水分離器的材質(zhì)均為聚四氟乙烯，所述凈化水出口與噴灌噴嘴之間的管道材質(zhì)為非金屬，所述噴灌噴嘴的材質(zhì)為金屬。

本發(fā)明的工作過程為：太陽能電池組為一號高壓靜電發(fā)生器、二號高壓靜電發(fā)生器、水泵提供電源，桿式正電極與管狀負(fù)電極之間的環(huán)形空間形成高強(qiáng)度靜電場。高強(qiáng)度靜電場細(xì)胞膜具有電擊穿作用，同時(shí)對水體進(jìn)行電解產(chǎn)生的·OH、O·等自由基、H₂O₂、O₃等均可殺傷細(xì)胞，利用電滲和電泳作用干擾細(xì)胞代謝功能，實(shí)現(xiàn)水體的消毒滅菌。污染灌溉水中陰、陽離子在電場力的作用下移動(dòng)，陽離子主要集中在靠近管狀負(fù)電極的流層，陰離子主要集中在靠近桿式正電極的流層，遠(yuǎn)離桿式正電極與管狀負(fù)電極的區(qū)域內(nèi)離子濃度極低，可以直接用于噴灌。靠近管狀負(fù)電極的陽離子水和靠近桿式正電極的陰離子水的量相較于進(jìn)入靜電凈化模塊的灌溉水總量小很多，大幅減輕了應(yīng)用反滲透法實(shí)施的二級凈化水量，減少了反滲透膜的損耗。對于離子污染不很嚴(yán)重的灌溉水，可以關(guān)閉反滲透法二級凈化裝置，定時(shí)關(guān)閉一號高壓靜電發(fā)生器，由供水泵供水沖洗桿式正電極與管狀負(fù)電極構(gòu)成的環(huán)形腔體。

應(yīng)用反滲透法進(jìn)一步脫除陽離子水和陰離子水中的離子，其脫除率可達(dá)90％以上。對膠體微生物、有機(jī)物也有優(yōu)良的攔截作用，其電能消耗是電滲析法的1/2，蒸餾法的1/40，但分滲透膜需定期更換。陽離子水經(jīng)陽離子分離器進(jìn)入陽離子反滲透膜凈化器，進(jìn)一步脫除水中的陽離子后，這部分水體再次進(jìn)入靜電凈化模塊。陰離子水經(jīng)陰離子分離器進(jìn)入陰離子反滲透膜凈化器，進(jìn)一步脫除水中的陰離子后，這部分水體再次進(jìn)入靜電凈化模塊。

污染灌溉水經(jīng)過靜電凈化模塊后帶有靜電，凈化水經(jīng)管路從噴灌噴嘴噴出，形成空間電場。噴灌噴嘴采用金屬材質(zhì)，與二號高壓靜電發(fā)生器相連，進(jìn)一步增加凈化水帶電量。適當(dāng)強(qiáng)度的靜電場有助于農(nóng)作物生長結(jié)果，縮短生長周期，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。若將該灌溉水凈化噴灌系統(tǒng)應(yīng)用于溫室大棚，在不需要噴灌的時(shí)候，該噴嘴相當(dāng)于一電極，靜電場的作用除促進(jìn)農(nóng)作物生長外，還可以除霧降低大棚內(nèi)空氣濕度，減少病蟲害的發(fā)生，降低農(nóng)藥使用量與農(nóng)產(chǎn)品藥物殘留量。

有益效果：

(1)本發(fā)明同步實(shí)現(xiàn)污染灌溉水的離子脫除、消毒滅菌，防止土壤、地表水和地下水污染，保持水環(huán)境安全，滿足農(nóng)業(yè)噴灌需求。

(2)通過特殊的流道設(shè)計(jì)，自行分離出陽離子水、陰離子水以及可直接用于灌溉的凈化水，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，效率高，運(yùn)行穩(wěn)定安全。

(3)經(jīng)靜電凈化模塊處理后的凈化水帶有電荷，噴灌時(shí)水柱形成空間電場，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品生長結(jié)果增收，噴灌噴嘴荷電進(jìn)一步強(qiáng)化了該作用。

(4)非噴灌期內(nèi)，荷電的噴灌噴嘴形成空間電場，促進(jìn)農(nóng)作物生長的同時(shí)，降低大棚內(nèi)空氣濕度，減少病蟲害，降低農(nóng)藥使用量與農(nóng)產(chǎn)品藥物殘留量，為實(shí)現(xiàn)有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供保證。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是靜電凈化模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.水池；2.供水泵；3.一號高壓靜電發(fā)生器；4.太陽能電池組；5.二號高壓靜電發(fā)生器；6.陽離子反滲透膜凈化器；7.噴灌噴嘴；8.靜電凈化模塊；9.陰離子反滲透膜凈化器；10.灌溉水進(jìn)口；11.桿式正電極；12.管狀負(fù)電極；13.陽離子水分離器；14.陽離子水出口；15.凈化水出口；16.陰離子水出口；17.陰離子水分離器；18.圓柱形通道；19.內(nèi)環(huán)形通道；20.外環(huán)形通道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

如圖1、2所示，一種污染灌溉水凈化噴灌系統(tǒng)，包括水池1、供水泵2、一號高壓靜電發(fā)生器3、太陽能電池組4、二號高壓靜電發(fā)生器5、陽離子反滲透膜凈化器6、噴灌噴嘴7、靜電凈化模塊8、陰離子水反滲透膜凈化器9；所述水池1通過管道與供水泵2連接，所述供水泵2通過管道與靜電凈化模塊8連接；所述太陽能電池組4與所述一號高壓靜電發(fā)生器3和二號高壓靜電發(fā)生器5均用導(dǎo)線連接，所述一號高壓靜電發(fā)生器3通過高壓靜電線與所述靜電凈化模塊8連接，所述二號高壓靜電發(fā)生器5通過高壓靜電線與所述噴灌噴嘴7的金屬接頭連接，噴灌噴嘴7通過管道與所述靜電凈化模塊8連接；所述陽離子反滲透膜凈化器6和陰離子水反滲透膜凈化器9均通過管道與所述靜電凈化模塊8連接；

所述靜電凈化模塊8包括桿式正電極11、管狀負(fù)電極12、陽離子水分離器13、陰離子水分離器17；所述桿式正電極11設(shè)于管狀負(fù)電極12內(nèi)，且桿式正電極11設(shè)于管狀負(fù)電極12的中心軸線上；所述管狀負(fù)電極12的進(jìn)口端為灌溉水進(jìn)口10，所述灌溉水進(jìn)口10通過管道與所述供水泵2連接；所述管狀負(fù)電極12的出口端通過螺紋與所述陽離子水分離器13的進(jìn)口端連接，陽離子水分離器13的出口端通過螺紋與所述陰離子水分離器17連接；沿所述陰離子水分離器17中心軸線的縱剖面為“山”字形，即在陰離子水分離器17的中心軸和外側(cè)壁之間有一個(gè)空心的通道；所述“山”字形的外側(cè)壁上開有一個(gè)凈化水出口15，所述凈化水出口15通過管道與所述噴灌噴嘴7的進(jìn)口端連接；沿所述“山”字形的中心軸線開有一個(gè)圓柱形通道18，所述圓柱形通道18的中心軸線與所述管狀負(fù)電極12的中心軸線重合，圓柱形通道18的出口端為陰離子出水口16，所述陰離子出水口16通過管道與所述陰離子水反滲透膜凈化器9的進(jìn)口端連接，所述陰離子水反滲透膜凈化器9的出口端通過管道與所述灌溉水進(jìn)口10連接；所述陽離子水分離器13的管壁上開有一個(gè)外環(huán)形通道20，所述外環(huán)形通道20的外側(cè)壁上開有一個(gè)陽離子出水口14，所述陽離子出水口14通過管道與所述陽離子反滲透膜凈化器6的進(jìn)口端連接，所述陽離子反滲透膜凈化器6的出口端通過管道與所述灌溉水進(jìn)口10連接；所述外環(huán)形通道20的內(nèi)側(cè)壁、“山”字形的外側(cè)壁與所述圓柱形通道18的管壁之間形成內(nèi)環(huán)形通道19。

所述供水泵2、一號高壓靜電發(fā)生器3、太陽能電池組4、二號高壓靜電發(fā)生器5、陽離子反滲透膜凈化器6、陰離子水反滲透膜凈化器9、管狀負(fù)電極12均接地。

所述陽離子水分離器13、陰離子水分離器17的材質(zhì)均為聚四氟乙烯，所述凈化水出口16與噴灌噴嘴7之間的管道材質(zhì)為非金屬，所述噴灌噴嘴7的材質(zhì)為金屬。

使用時(shí)，打開供水泵2電源開關(guān)，啟動(dòng)一號高壓靜電發(fā)生器3、二號高壓靜電發(fā)生器5，污染灌溉水經(jīng)灌溉水進(jìn)口10進(jìn)入靜電凈化模塊8，在正電壓高強(qiáng)度電場作用下，污染灌溉水中的陰離子聚集在桿式正電極11附近流層，陽離子聚集在管狀負(fù)電極12附近流層，在桿式正電極11與管狀負(fù)電極12之間遠(yuǎn)離電極區(qū)域離子濃度低，這區(qū)域的水可作為凈化水直接使用，靠近桿式正電極11的陰離子水經(jīng)陰離子水分離器17收集進(jìn)入陰離子反滲透膜凈化器9，之后再經(jīng)灌溉水進(jìn)口10進(jìn)入靜電凈化模塊8?？拷軤钬?fù)電極12的陽離子水經(jīng)陽離子水分離器13后進(jìn)入陽離子反滲透膜凈化器6，之后經(jīng)灌溉水進(jìn)口10進(jìn)入靜電凈化模塊8。在靜電凈化模塊8中，污染灌溉水脫除了陰離子和陽離子，并且由于高壓靜電場的作用，污染灌溉水中的病原菌亦可被有效殺滅。凈化水經(jīng)凈化水出口15經(jīng)管路由噴灌噴嘴7噴出，經(jīng)靜電凈化模塊8處理過后的水帶有正電荷，水柱形成空間電場，促進(jìn)農(nóng)作物生長。噴灌噴嘴7因與二號高壓靜電發(fā)生器5相連，帶有與凈化水同種電荷，再次強(qiáng)化該作用。在非噴灌期間，關(guān)閉供水泵2和一號高壓靜電發(fā)生器3，啟動(dòng)二號高壓靜電發(fā)生器5，此時(shí)噴灌噴嘴7的作用相當(dāng)于電極，形成空間電場，在促進(jìn)植物生長結(jié)果增收的同時(shí)，還可以除霧降低空氣濕度，減少農(nóng)作物病蟲害，降低農(nóng)藥使用量和農(nóng)產(chǎn)品藥物殘留量。