一、 开发背景 土壤盐碱化和钠化是威胁生态系统的主要土壤退化过程,被认为是全球范围内威胁 干旱和半干旱地区农业生产、粮食安全和可持续性的最重要问题之一。土壤盐渍化会使 农业生产力、水质、土壤生物多样性和土壤侵蚀的下降。受盐影响的土壤作为缓冲和过 滤污染物的能力下降。受盐影响的土壤降低了农作物吸收水分的能力和微量元素的可用 性。它们还集中了对植物有毒的离子,并可能使土壤结构退化。 我国盐碱土按土壤盐类的组成可以分为内陆盐碱土、滨海盐碱土和冲积平原盐碱土 三大类,主要集中分布在东北平原、西北干旱、半干旱地区、黄淮海平原及东部沿海地 区,盐碱荒地约 3460 万公顷,其中耕地盐碱化 760 万公顷,占耕地面积的 6%左右。严 重危害着我国耕地安全,破坏生态环境。 二十大报告指出,“要推进美丽中国建设,坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统 治理,统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化,协同推进降碳、减污、 扩绿、增长,推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展。”为响应国家号,召支持国家 政策,我们设计了盐碱治理仿生仪。
二、结构说明 由地下水抽取泵,地下管道系统,晒盐还水底盘,蒸馏水回流 线罩,自动回收盐碱装置,太阳能发电板,储水箱七大部分组成。 功能: 1.地下水抽取泵吸取地下向上漫的地下水,防止阳光将土壤间的 地下水蒸发使得结晶盐残留在土壤间形成盐碱地。 2.太阳能发电板利用太阳能发电,为设备提供一部分电力。 3.晒盐还水底盘晒出蒸馏水,并且在盘底收集盐碱
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4.自动回收盐碱装置,自动化收集晒出盐分,提供给加工市场。 5.蒸馏水回流线罩,蒸馏水附着在玻璃罩,玻璃罩与地面呈现一 定角度,使蒸馏水回流并收集。 6.地下管道系统,连接排水暗渠收集向上蔓延的地下水。 使用: 1. 总控装置控制设备内水泵抽水,进入晒盐还水底盘铺开。 2. 晒盐还水底盘通过阳光曝晒,析出盐分,蒸出水分。 3. 总控装置控制,太阳能板利用太阳能,为系统提供部分电能。 4. 底盘外围收集蒸馏水,连接储水箱收集。 5. 底盘扫盐杆旋转将晒出的盐分从出口出。 设 计 说 明
三,结构设计及其原理
1. 太阳能光伏发电板部分 该部分由太阳能电池板、太阳能控制器、逆变器、蓄电池组 组成,其中太阳能电池板为主要组成部分。太阳能光伏发电板原 理:主要具体原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时, 它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收的能量足够 大,能克服金属内部引力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光 电子。硅原子有 4 个外层电子,如果在纯硅中掺入有 5 个外层电 子的原子如磷原子,就成为 N 型半导体;若在纯硅中掺入有 3 个 外层电子的原子如硼原子,形成 P 型半导体。当 P 型和 N 型结合 在一起时,接触面就会形成电势差,成为太阳能电池。当太阳光 照射到 P-N 结后,空穴由 P 极区往 N 极区移动,电子由 N 极区向 P 极区移动,形成电流。继而形成太阳能光伏板发电。产品拥有 3 板块太阳能光伏发电板,位于盐碱治理仿生仪,通过总控系统控 制开启,为系统供电 。
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2.地下水抽取装置 该部分主要由抽水泵连接内部装置,以及地下暗渠,在打开水 泵后,叶轮在泵体内做高速旋转运动(打开水泵前要使泵体内充 满液体),泵体内的液体随着叶轮一块转动,在离心力的作用下 液体在出水处被叶轮甩出,甩出的液体在泵体扩散室内速度逐渐 变慢,液体被甩出后,叶轮中心处形成真空低压区,液池中的液 体在外界大气压的作用下,经吸入管流入水泵内。泵体扩散室的 容积是一定的,随着被甩出液体的增加,压力也逐渐增加,最后 从水泵的出口被排出。液体就这样连续不断地从液池中被吸上来 然后又连续不断地从水泵出口被排出去,简而言之,通过改变泵 内压力,和外界形成气压差,将地下水吸入装置。 3.晒盐还水底盘 通过抽水泵将地下水抽取至盘中,是利用太阳能将地下水中的 水蒸发后,使盐碱达到饱和,再继续蒸发盐碱,使其中的水逐渐 减少,这样就使食盐结晶析出。 4.自动回收盐碱装置 盐碱治理仿生仪中间部分连接有扫盐杆,通过内部电机驱动旋 转,通过离心力作用,将底盘上已经析出的盐碱由出口取出。
四,设计方案
地下水缓慢向上渗水,当高度抵达排水暗渠时渗入暗渠,不会 继续向上蔓延,保护了上层土层,抽水泵通过管道接入地下暗渠, 将暗渠内抽取进入晒盐盘内,太阳光透过玻璃罩,蒸馏析出水和 盐碱,水蒸气上升至锥形玻璃罩凝结为水滴,由重力作用向底盘 四周回流底盘内由小于外径的隔层用于收集蒸馏水,隔层与储水 箱通过管道相连,将水储存在水箱内,另外底盘有倾斜的出盐口, 盐分析出淤积时,启动中部扫盐杆,带通盐碱旋转,借盐碱自身 离心力由出口取出,顶部太阳能发电板连接系统电路为系统提供 部分清洁能源。 当地下水较缓上升,以至于排水暗渠内没有水时,系统自动停 止工作。
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产 品 特 色 一,先进性 1. 获得附加价值。传统的排水暗渠将向上蔓延的地下水排走, 浪费了其中的使用价值,通过收集这些地下水,不仅可以提供 更多的用水,还可以额外获得盐碱创造部分商业价值。 2. 使用新能源,一定程度降低了其成本,符合新时代的潮流趋 势。 二,实用性 盐碱地的形成是由于土地内盐碱含量过多,仿生盐碱治理仪抽 取含盐地下水,同时挡住太阳光线可以从根源上处理盐碱过多 问题,同时获得一定的附加经济效益,正契合国家治理环境问 题,发展经济的政策 三,创新型 1. 外观创新,整体如同一颗新生植物幼苗,三块太阳能板组成 “枝叶”为荒芜的盐碱地添一抹人类的生机。
2. 从原有治理盐碱地用排水暗渠进行改造升级,创新性地利用 本是部分盐碱地罪魁祸首的地下水,使其获得更多的价值。从 另一个方面推动了盐碱地治理。
3. 仿生性,仿照现实中的“吃盐植物”即盐生植物原理,一方 面该装置能够产生能量,另一方面将盐碱以独特的形式“吃掉”。