[发明专利]一种利用小型风能与太阳能驱动地下咸水反渗透处理的农田滴灌系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种滴灌系统，具体涉及一种利用小型风能与太阳能驱动地下咸水反渗透处理的农田滴灌系统，属于农业节水灌溉技术领域。

背景技术

淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一，是一切生命之源。很多偏远地区、设施农业产业园区由于淡水资源天然匮乏，只能利用苦咸水或海水经过处理获取淡水。我国滨海地区人口众多，交通发达，区域发展优势明显，然而在淡水资源日渐趋紧的背景下，工业化及城镇化的快速发展挤占了大量农用淡水资源，严重影响了地区粮食安全生产和土地安全耕种。一方面淡水资源不够用，一方面丰沛地下咸水不能用的水资源现状使得滨海农业处境十分尴尬。咸水资源转化为淡水农业利用是实现滨海地区经济稳步增长及农业可持续的关键问题，也正是解决滨海地区水问题的最直接办法。

多数成熟的淡化处理技术依赖电能驱动，偏远地区或引入电网成本太高的地区电荒现象几成常态，若直接采用柴油发电不仅成本高，油料运输非常困难，而且后期维护工作量大，对环境也并不友好。因此，气候资源丰富的地区，风力、太阳能发电就成为替代常规能源发电的重要方式。随着风力发电、太阳能发电技术的逐渐成熟与应用经验的不断积累，风力、太阳能发电应用方式也逐步拓宽，与其它下游技术相结合的风力发电、太阳能发电应用将创造更大价值。风能、太阳能咸水淡化技术的关键是选择适合风力发电、太阳能发电的咸水淡化农业利用方法，由农田滴灌技术特性、咸水淡化技术特性、风力和太阳能发电的特性及使用场地的自然环境条件所决定。反渗透法是最适合风能、太阳能咸水淡化技术的方法之一，目前应用也非常广泛，其最主要的原因是反渗透法单位能耗低，系统结构简洁，适用于各种规模，应用便捷。如前所述的海岛、滩涂等偏远地区，淡水资源天然匮乏，又无法引入公共电网、电力配额不足或产水成本高等综合因素共同决定了风能、太阳能对地下咸水反渗透处理的农田滴灌系统具有非常重要的现实意义和应用价值。

发明内容

本发明目的在于公开一种利用小型风能与太阳能驱动地下咸水反渗透处理的农田滴灌系统。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种利用小型风能与太阳能驱动地下咸水反渗透处理的农田滴灌系统，包括风能与太阳能发电装置、地下咸水反渗透处理系统、农田重力滴灌装置三部分；

所述的风能与太阳能发电装置包括风电机组（1）、太阳能光伏电池板（2）、逆变器（3）、可移动式蓄电池组（4）、发电控制器（5）、卸荷器（6）；整流滤波器（7）、增变压器（8）；

其中风电机组（1）与逆变器（3）连接，逆变器（3）与可移动式蓄电池组（4）连接，并与卸荷器（6）连接，太阳光伏电池板（2）与可移动式蓄电池组（4）连接，并与卸荷器（6）连接；发电控制器（5）与逆变器（3）、可移动式蓄电池组（4）、卸荷器（6）、整流滤波器（7）、增变压器（8）连接，用于控制太阳能光伏电池板对蓄电池以及蓄电池向负载供电，并进行实时数据采集和检测。

所述的地下咸水反渗透处理系统包括超滤隔层潜水井（9）、提水泵（10）、保安过滤器（11）、RO反渗透膜（12）、高压泵（13）、水泵（14）、各种控制及显示仪表；所述提水泵（10）与超滤隔层潜水井（9）连接，用于初级预处理地下咸水，再与保安过滤器（11）连接，去除前处理泄漏的大于5μm的物质后，将接口与RO反渗透膜组件（12）进水口连接，由高压泵（13）提供反渗透所需压力，出水口与农田重力滴灌装置的高架储水箱（15）直接对接或由水泵（14）配送至高架储水箱（15）。

所述的水泵（14）是直流咸水泵，所述控制器输出端与咸水增压泵的直流电机连接，利用蓄电池组直流电进行工作；

所述农田重力滴灌装置包括设置于地面的支架，储水箱、蓄肥箱、滴灌组件，储水箱连接反渗透淡化水出水口，蓄肥箱置于储水箱上部，并由挡板隔开，需要施肥时抽离挡板，使肥水混合均匀后通过滴灌组件灌溉。

本发明处理并利用的地下咸水盐度范围在3～20g/L之间；风电机、太阳能光伏电池板、地下咸水RO反渗透膜的额定功率配型选择为5：5：3.5。

本发明的优势在于：

采用风电、太阳能发电驱动反渗透进行咸水淡化，通过计算风能、太阳能资源储量及分布特征，结合风力发电机组、太阳能光伏电池板的最大机械功率，进而确定太阳能、风能发电子系统的最佳输出功率，使得风能与太阳能发电装置工作效率始终处于最佳状态。一方面能够满足小型RO反渗透法咸水淡化装置的驱动控制需求；一方面，整体整合风能+太阳能输出功率与RO反渗透淡化生产过程保持效率最大化和运行安全。