[发明专利]一种利用农业用水增施二氧化碳的方法及所用装置

权利要求书

1.一种利用农业用水增施二氧化碳的方法，其特征是，包括以下步骤：

1）首先将二氧化碳通入农用水中，提升已通入二氧化碳的水溶液体系的气相分压至饱和大气压下，制备出高浓度二氧化碳水溶液；

2）使用耐压0.45Mpa以上的水管输运步骤1）中所制备的高浓度二氧化碳水溶液至待增施二氧化碳的植物光合作用区；

3）通过农用水的常规使用，将高浓度二氧化碳水溶液中的二氧化碳气相分压降低至500Pa；高浓度二氧化碳水溶液中溶解的二氧化碳溢出并以气态形式释放到植物光合作用区；

4）通过控制农用水的供给量和二氧化碳的气相分压，调控植物光合作用区二氧化碳的释放量；

其中，在常温常压下，二氧化碳补充量Y、气源二氧化碳浓度C _CO2与植物光合作用区的供水量V_水符合以下关系式：

Y = K ( C _CO2×V_水 )；

式中：Y为植物区要求的二氧化碳增施量，单位g/m².hr ；

C _CO2 为用于增施气体中的二氧化碳的含量，单位为V/V；

V_水为植物区供水量，单位L/m².hr；

K:为水体温度下二氧化碳的饱和溶解度与水密度之积，单位为g/L 。

2.根据权利要求1所述的一种利用农业用水增施二氧化碳的方法，其特征是，所述农用水包括灌溉用水、含营养物质的水肥或增湿及水帘冷却用水。

3.根据权利要求1所述的一种利用农业用水增施二氧化碳的方法，其特征是，所述二氧化碳包括纯品二氧化碳或是工业二氧化碳排放气；所述纯品二氧化碳为气态、液态或固态；所述工业二氧化碳排放气为发酵气、化工废气或烟道气。

4.根据权利要求1所述的一种利用农业用水增施二氧化碳的方法，其特征是，所述植物光合作用区指日光温室、植物工厂或其他需要提升环境二氧化碳浓度的种植区域。

5.根据权利要求1所述的一种利用农业用水增施二氧化碳的方法，其特征是，步骤3）中，农用水的常规使用包括：滴灌、喷淋、喷雾、水帘冷却。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种利用农业用水增施二氧化碳的方法所用装置，其特征是，该装置包括二氧化碳气源设备、二氧化碳溶解设备、气体控制系统、农用水输送设备、位于植物光合作用区的二氧化碳释放设备以及二氧化碳气体压力及含量、水流量的监测和控制系统；

通过气体控制系统将二氧化碳气源设备与二氧化碳溶解设备贯通，二氧化碳气源设备内的二氧化碳气体被引入二氧化碳溶解设备，通过气体控制系统提升并保持二氧化碳溶解设备中气相部分的二氧化碳的分压至饱和大气压下；将二氧化碳溶解设备的出水口与农用水输送设备相连，从而将水溶液输送到植物光合作用区；农用水输送设备连接二氧化碳释放设备，水溶液流出二氧化碳释放设备后，二氧化碳气相分压减至500Pa，水溶液内过量的二氧化碳溢出并以气态形式释放到植物光合作用区的大气空间内；

所述农用水输送设备包括具有0.45Mpa以上耐压能力的耐压水管、泵以及水流量控制阀；所述气体控制系统包括气体减压阀、流量调节阀以及压力、温度显示仪表；所述二氧化碳释放设备为滴灌管、喷淋管、雾培管或水帘冷却系统；二氧化碳气体压力及含量、水流量的监测和控制系统包括气源二氧化碳浓度监测、农用水流量监测及控制、植物光合作用区内的二氧化碳浓度监测仪。

7.根据权利要求6所述的一种利用农业用水增施二氧化碳的方法所用装置，其特征是，所述二氧化碳采用纯品二氧化碳或工业二氧化碳排放气；所述纯品二氧化碳的纯度大于99.9%，为气态、液态或固态二氧化碳产品；所述工业二氧化碳排放气为发酵气、化工废气或烟道气；

当二氧化碳气源为液态二氧化碳时，可采用带减压器及输送管的钢瓶或含汽化器、输送管、控制及安全装置的贮罐；当二氧化碳气源为气态二氧化碳时，采用含控制及安全装置的输送管道。

8.根据权利要求6所述的一种利用农业用水增施二氧化碳的方法所用装置，其特征是，所述二氧化碳溶解设备为带有出入水口、二氧化碳进气口并与大气隔绝的封闭式农业用水的中转槽；采用封闭的方法是浮筒或密闭容器或专用耐压容器；对于密闭容器，其顶部需安装有泄压装置。