微灌系统中过滤设备的种类和选型
- 格式:doc
- 大小:98.50 KB
- 文档页数:14
浅谈微灌用过滤器戴 娆(扬州大学,江苏 扬州 225100)[摘要]我国农业用水效率较低,因此需要大力发展并推广高效节水灌溉技术,而微灌则是其中的一种重要节水灌溉技术。
然而该技术需要有良好的过滤器才可以提高其效果。
在文中主要就微灌用过滤器进行了介绍。
[关键词]微灌;过滤器;工作原理我国农业用水有很大一部分未被利用,因此大力发展和推广高效节水灌溉技术是缓解我国水资源供需矛盾的有效手段之一。
微灌作为节水灌溉技术之一,特别是在我国北方地区得到了迅速的发展近些年,水资源短缺与水污染现象并重,除地下水以外,黄河水、再生水、微咸水成为灌溉水源,实际上,任何水源都不同程度上含有一定的杂质。
这些杂质一定程度上加剧了灌水器的堵塞,从而影响灌水质量。
过滤器是能够有效清除灌溉水质杂质,减缓微灌系统堵塞的有效方法,是保证微灌系统正常工作,延长微灌工程寿命的关键设备。
1过滤器结构特点及工作原理1.1离心式过滤器结构特点与工作原理离心式过滤器主要由进水管、圆柱段、圆锥段、底流管、集砂罐和溢流管几个部分组成。
目前市场上的过滤器结构形式多样,主要包括圆锥筒体、蜗壳进口,材质也可分为铸铁和高强塑料,其工作原理均为含沙水流在一定的入口压力下以某一速度沿进水管切向进入旋流罐体,基于重力和离心力的作用下,主要形成重质相生成的外旋流,在受到锥体的约束作用下,沿着器壁向底部集砂罐运动。
而密度相对较小的清水相在旋流腔中心低压区的吸引下,形成与外旋流方向相反的内旋流,向上做圆周运动由溢流管流出。
其优点是结构简单、能耗低、除沙效果好,缺点是在水泵启动和停机时,过滤效果下降,会导致细颗粒泥沙进入灌溉系统堵塞灌水器,且水头损失大。
1.2砂石过滤器结构特点与工作原理砂石过滤器是以一定粒径级配或均质粒径的砂砾和砾石作为过滤介质进行三维立体深层过滤的过滤器,有较强拦截和存留杂质能力,能够清除水中比滤层孔隙尺寸小的藻类、微生物等絮凝物质,常用于初级过滤。
砂石过滤器进行过滤时,灌溉水水通过顶端进水口相对均匀地洒落在过滤器的滤料层表面,灌溉水中大于滤层孔隙尺度的固体颗粒物被截留在滤层表面形成滤饼,部分小颗粒吸附在滤层表面。
浅谈微灌系统网式过滤器1.研究背景我国水资源短缺,农业用水所占的比例较高,微灌作为农业节水技术中一种高效灌溉技术,近些年在我国得到迅速发展。
微灌用过滤器是一种能够清除水流中杂质,保证微灌系统正常工作的关键设备。
网式过滤器因其结构简单、拆卸方便、价格低廉,在现代农业灌溉系统中应用最普遍,常用于二级处理。
2.网式过滤器结构特点与工作原理筛网过滤器是依靠筛网对灌溉水进行过滤净化的装置,一般由滤芯、壳体、顶盖等部分组成,其过滤能力主要由过滤器的目数决定,筛网过滤器过滤机理为表面过滤,过滤初期,灌溉水从进水口由滤网外侧流向内侧,大于网眼尺寸的固体悬浮颗粒基于重力和惯性,沉积吸附在滤网表面,比网眼小的固体颗粒随水流通过滤网,由出水口排出。
随着固体悬浮物在滤网上的积聚,滤网表层形成滤饼,此时滤饼起着过滤介质的作用,就会出现类似砂石过滤器的深层过滤现象,拦截吸附比网孔直径小的固体颗粒物,过滤器进出口压差急剧增加,当过滤器达到允许压差时,应对其进行冲洗。
传统的筛网过滤器过滤面积较小、纳污量小,容易受污物堵塞、过滤部件需人工拆卸清洗、而且无法监控过滤器状态等众多缺点,增加了能量损耗,当压差过大时,会引起滤芯的破损,严重的影响了微灌系统的灌水质量。
相对于传统筛网式过滤器自清洗网式过滤器在实际运行过程中具有自动化程度高,清洗的同时能够满足大田灌溉。
3.国内外研究进展近些年,随着农业高效节水技术的迅速发展,微灌系统中杂质处理设备与设施在理论研究、研制、结构优化及实际应用性能方面都取得了进步,使过滤器在实际微灌工程使用过程中操作变得越来越简单和智能化。
从文献资料来看,基于过滤器在微灌系统中的应用,国内外专家学者关于网式过滤器的研究发展主要包括以下几个方面。
3.1水力性能研究目前,国内外专家学者对微灌用过滤器的水力性能测试主要是通过原位试验,探究了网式过滤器的设计参数和不同水源(地表水、黄河水、再生水、微咸水)的處理效果。
滤网的目数、流量、含沙量浓度、泥沙颗粒级配等参数对国内外不同结构过滤器水头损失以及过滤前后含沙量或浊度变化的影响。
.0一、引起灌水器堵塞的主要原因:1.有机物:有机物来自于供水水源或在灌溉季节滋生于供水管道中,有机物数量的多少主要取决于水源,如开敞式静水塘坝或水池中,会滋长大量有机物。
大颗粒的有机杂质可过滤掉,但许多细小的澡类分解后仍能进入系统,然后在管道中不断絮结,并在灌水器出口处形成一道弧形的堆积带,从而堵塞灌水器流道。
2.微生物:经常出现的微生物主要含铁和硫离子。
含铁的微生物是由可溶解的亚铁离子氧化而成,粘附在管道内壁和灌水器流道中,形成一种称做赭石的沉积物,会很快堵塞灌水器。
硫化物是一种白色或黄色的粘稠纤维沉积物,其表面会吸咐很多其它杂质。
3.无机物:例如砂子、碎石硝等其它杂质,由于其粒径过大无法穿过灌水器流道,从而引起堵塞。
甚至悬浮于水中的粘土粒,也会聚集成大的颗粒堵塞灌水器流道。
4.化学杂质:通常水体中含大量Ca、Mg、Mn等矿物质,它们沉积后会形成水垢;具有施肥功能的微灌系统,一些随肥料、农药进入系统的可溶离子,由于温度、压力、PH值等因素的变化,也可能形成沉积物而堵塞灌水器。
二、过滤系统选型的基本计算和参数灌水器一旦堵塞,会引起配水不均、系统性能下降,甚至造成整个系统瘫痪,这样就不得不耗费大量人力和财力来排除堵塞或重建系统。
因此为防止灌水器堵塞和投资浪费,任何微灌系统都必须合理配置过滤设备。
在选择过滤设备之前,应首先确定以下因素:∙弄清楚灌溉水中含有哪些杂质。
通过水质化验可获得杂质的粒径、物理特性、浓度等指标,这些指标将决定所选过滤器型式及其维护方式。
∙确定所选灌水器的流道直径,将用此直径选定过滤器的过滤能力。
∙确定灌溉系统的峰值流量,将用此流量选择过滤器的过滤容量。
∙进行造价比较。
若选定了一种过滤器,但必须把自动控制和维护管理费用加进总造价中,进行经济比较后选择合适的过滤系统。
所选过滤器的目数即过滤器的过滤能力取决于灌水器的流道直径,大量观测数据表明,仅七、八个悬浮固体颗粒就可在流道出口处形成一个弧形堆积带,从而引起灌水器堵塞。
农业灌溉喷灌滴灌过滤器种类叠片过滤器广泛应用于工业、商业领域,如食品、纺织、冶金、塑料、医药、建材、造纸、工业及商业建筑的暖通空调系统、灌溉、废水处理、污水再生、市政供水、自来水厂、大型发电厂、化工企业、及应急情况过滤等领域,过滤等按后用水系统或设备对水质的要求、用水场合对水质的要求确定。
灌溉过滤器的产品点*确过滤:可根据用水要求选择不同精度的过滤盘片,有20微米、55微米、100微米、 130微米、200微米、400微米等多种规格,过滤比大于85。
*底*效反洗:由于反洗时将过滤孔隙*全打开,加上离心喷射作用,达到了其他过滤器无法达到的清洗效果。
每个过滤单元反洗过程只需10到20秒即可完成。
全自动运行,连续出水:时间和压差控制反洗启动。
在过滤器系统内,各个过滤单元和工作站间按顺序进行反洗。
工作、反洗状态之间自动切换,可连续出水,系统压损小,过滤和反洗效果不会因使用时间而变差。
模块化设计:用户可按需取舍过滤单元并联数量,灵活可变,互换性。
可灵活利用现场边角空间,因地制宜安装占地少。
维护简单:几乎不需日常维护,检查亦不需专用工具,可拆卸零部件很少。
灌溉过滤器的产品点。
离心过滤器基于重力及离心力的作用,主要水中比重大于水的固体颗粒。
水由进水管切向进入离心过滤器体内,旋转产生离心力,推动泥沙及密度较的固体颗粒沿管壁移动,形成旋流,使沙子和固体颗粒进入集沙罐,净水顺流沿出水口流出,完成水沙分离。
被分离的大量泥沙停留在集沙罐中,集沙罐装有排沙口和清洗口,对含沙量大的可不间断排沙和停止工作后清洗。
砂石过滤器又称石英砂过滤器,砂滤器,它是通过均质等粒径石英砂形成砂床作为过滤载体进行立体深层过滤的过滤器,常用于一过滤。
其主要是采用砂石作为滤料过滤。
污染环境是一个不耗能的自发反应。
而作为其逆反应,净化环境则是一个耗能过程。
在无人为干预的自然条件下,当单位时空内接收的太阳能(光合作用产氧)满足所收纳污染物的降解需求时,环境可以通过自身所具有的生化、物化等生态功能得以自净,对应可受纳污染物的量即为环境容量。
节水灌溉(微灌)系统设计与设备、材料选择作者:万勇来源:《长江蔬菜·技术版》2014年第10期一个完整的灌溉系统,从灌溉受水点到水源,一般由灌水器、各级输水管道和管件,各种控制和量测设备,过滤器、施肥(施药)装置和水泵电机、电器控制装置、水源等配套组成。
概括起来系统可划分为首部枢纽、输水管网、灌水器三大部分。
现在使用的各种微灌方式,最根本的区别就在于灌水器的不同,其系统组成基本是相同的。
1 灌溉系统首部枢纽灌溉系统的首部枢纽由水泵机组、过滤设备、量测仪表、控制设备以及管道、阀门等组成。
其作用是经加压、过滤、加肥等措施,将灌溉水处理成符合灌溉要求的水流,并通过管网送到灌水器进行灌溉。
首部枢纽正确,合理的设计、选型和安装,对于灌溉系统长期、安全、正常使用有着十分重要的意义。
1.1 水泵机组简单的灌溉系统一般采用直接启闭水泵来控制,由于投资较低,在生产实际中也有应用;但水泵直接供水系统对于给不是同时启动和关闭的多个灌溉系统供水时,由于管网的流量变化,会出现在不同的工作区水泵运行供水水压不稳定的情况。
在这种情况下,就需要考虑应用稳压供水系统。
常用的有无塔恒压压力罐稳压和变频恒压供水系统。
①无塔恒压压力罐稳压供水系统由气压水罐、水泵、压力传感系统、自动控制柜、管道、阀门等组成。
该系统具有结构简单、安装使用方便,能实现自动控制等特点。
②变频恒压供水系统是一种先进的节能恒压供水系统,由水泵机组、压力传感系统、变频器、微机控制器及管网、阀门等组成。
它可根据供水管网流量的变化,以设定的压力要求和其他程序自动调节水泵的运转速度、启动、停止,保证管网供水压力恒定,极大提高了灌溉制度变化的灵活性。
在小流量用水的情况下,变频恒压供水系统可与气压水罐联合使用,能避免小流量供水造成水泵低速长时间运行,减少能耗,延长设备使用寿命。
变频恒压供水系统常常与多台水泵并联使用,在大流量用水的情况下起到调节作用。
1.2 过滤设备堵塞是引起微灌系统故障的主要原因,正确的选择过滤设备非常关键。
灌溉系统介绍过滤装置任何水源中,都不同程度的含有各种杂质,而微灌系统中灌水器出口的孔径很小,灌水器很容易被水源中的杂质堵塞。
因此对灌溉水源进行严格的过滤处理是微灌中必不可少的首要步骤,是保障微灌系统正常运行,延长灌水器使用寿命和保障灌溉质量的关键。
旋流式水砂分离器:此类过滤器是根据重力和离心力的工作原理,清除密度比水大的固体颗粒,需要定期的进行除砂清理,时间按照当地水质情况而定。
由于在开泵和停泵的瞬间水流不稳,会影响过滤效果。
一般在地下水源中作为一级过滤器使用,和叠片过滤器或者筛网式过滤器同时使用效果更好。
砂石过滤器:此类过滤器是利用砂石作为过滤介质的一种过滤设备,主要清除水中的悬浮物(比如藻类),需要定期更换砂石,时间按照当地水质情况而定。
一定要按照设计流量使用,流量过大会导致过滤精度下降,当进出口压降大于0.07MPa时,应进行反冲洗。
一般在地表水源中作为一级过滤器使用,和叠片过滤器或者筛网式过滤器同时使用效果更好。
筛网式过滤器:此类过滤器的过滤介质是尼龙筛网或者不锈钢筛网,杂质在经过过滤器时,会被筛网拦截在筛网内壁,主要清除水中的各种杂质,需要定期清洗过滤器的筛网,一般建议每次灌溉后都清洗。
此类过滤器在安装过程中必须按照规定的进水方向安装,不可反向使用;如果发现筛网或者密封圈损坏,必须及时更换,否则将失去对水的过滤效果。
一般配合旋转式水砂分离器和砂石过滤器作为二级过滤器使用。
叠片过滤器:此类过滤器采用带沟槽的塑料圆片作为过滤介质,杂质在经过过滤器时,会被塑料圆片拦截在圆片外,主要清除水中各种杂质,需要定期清洗过滤器,时间按照当地水质情况而定。
此类过滤器在安装过程中必须按照规定的进水方向安装,不可反向使用。
一般旋转式水砂分离器和砂石过滤器作为二级过滤器使用。
施肥(药)装置微灌系统中向压力管道注入可溶性肥料或农药溶液的设备及装置称为施肥(药)装置。
常用的施肥装置有以下几种:(1) 压差式施肥装置:此类施肥装置是在施肥阀的两个副阀形成压力差,并利用这个压力差,将肥料(农药)注入系统。
滴灌系列第一章微灌概述第一节微灌的种类一、微灌的种类微灌是利用微灌设备组装成微灌系统,将有压水输送分配到田间,通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种灌水技术。
微灌按灌水器及出流形式的不同,主要有滴灌、微喷灌、小管出流、渗灌等形式。
(一)滴灌滴灌是利用安装在末级管道(称为毛管)上的滴头,或与毛管制作成一体的滴灌带(或滴灌管)将压力水以水滴状湿润土壤,在灌水器流量较大时,形成连续细小水流湿润土壤。
通常将毛管和灌水器放在地面,也可以把毛管和灌水器埋入地面以下30cm左右。
前者称为地表滴灌,后者称为地下滴灌。
滴灌灌水器的流量通常为1.14~10L/h。
(二)微喷灌微喷灌是利用直接安装在毛管上或与毛管连接的微喷头将压力水以喷洒状湿润土壤。
微喷头有固定式和旋转式两种。
前者喷射范围小,水滴小;后者喷射范围较大,水滴也大些,故安装的间距也比较大。
微喷头的流量通常为20~250L/h。
另外还有微喷带也属于微喷灌系列,微喷带又称多孔管、喷水带,是在可压扁的塑料软管上采用机械或激光直接加工出水小孔,进行微喷灌的设备。
(三)小管出流小管出流是利用Φ4的小塑料管与毛管连接作为灌水器,以细流(射流)状局部湿润作物附近的土壤,小管出流的流量常为40~250L/h。
对于高大果树通常围绕树干修一渗水小沟,以分散水流,均匀湿润果树周围土壤。
在国内,为增加毛管的铺设长度,减少毛管首末端流量的不均匀,通常在小塑料管上安装稳流器,以保证每个灌水器流量的均匀性。
(四)渗灌渗灌是利用一种特别的渗水毛管埋入地表以下30cm左右,压力水通过渗水毛管管壁的毛细孔以渗流的形式湿润其周围土壤。
由于渗灌能减少土壤表面蒸发,从技术上来讲,是用水量很省的一种微灌技术,但目前使用起来,渗灌管常埋于地下,由于作物根系有向水性,渗灌管经常遭受堵塞问题困扰。
渗灌管的流量常为2~3L/(h·m)。
第二节微灌技术优缺点一、使用微灌技术的优点(一)节水、节肥、省工1、管道灌溉,提高使用效率微灌属全管道输水和局部微量灌溉,使水分的渗漏和损失降低到最低限度。
微灌系统中过滤设备的种类和选型吕露内容提要:微灌系统通过灌水器(微喷头或滴头)来调节流量,灌水器的流道直径均很小,极易被灌溉水中的物理和化学杂质堵塞,因此,在微灌系统中必须配置适宜的过滤设备,本文就微灌系统设计中过滤设备的选型问题进行一些阐述。
一、引起灌水器堵塞的主要原因:1. 有机物:有机物来自于供水水源或在灌溉季节滋生于供水管道中,有机物数量的多少主要取决于水源,如开敞式静水塘坝或水池中,会滋长大量有机物。
大颗粒的有机杂质可过滤掉,但许多细小的澡类分解后仍能进入系统,然后在管道中不断絮结,并在灌水器出口处形成一道弧形的堆积带,从而堵塞灌水器流道。
2. 微生物:经常出现的微生物主要含铁和硫离子。
含铁的微生物是由可溶解的亚铁离子氧化而成,粘附在管道内壁和灌水器流道中,形成一种称做赭石的沉积物,会很快堵塞灌水器。
硫化物是一种白色或黄色的粘稠纤维沉积物,其表面会吸咐很多其它杂质。
3. 无机物:例如砂子、碎石硝等其它杂质,由于其粒径过大无法穿过灌水器流道,从而引起堵塞。
甚至悬浮于水中的粘土粒,也会聚集成大的颗粒堵塞灌水器流道。
4. 化学杂质:通常水体中含大量Ca、Mg、Mn等矿物质,它们沉积后会形成水垢;具有施肥功能的微灌系统,一些随肥料、农药进入系统的可溶离子,由于温度、压力、PH值等因素的变化,也可能形成沉积物而堵塞灌水器。
二、过滤系统选型的基本计算和参数灌水器一旦堵塞,会引起配水不均、系统性能下降,甚至造成整个系统瘫痪,这样就不得不耗费大量人力和财力来排除堵塞或重建系统。
因此为防止灌水器堵塞和投资浪费,任何微灌系统都必须合理配置过滤设备。
在选择过滤设备之前,应首先确定以下因素:弄清楚灌溉水中含有哪些杂质。
通过水质化验可获得杂质的粒径、物理特性、浓度等指标,这些指标将决定所选过滤器型式及其维护方式。
确定所选灌水器的流道直径,将用此直径选定过滤器的过滤能力。
确定灌溉系统的峰值流量,将用此流量选择过滤器的过滤容量。
节水灌溉技术知识讲座之九灌溉设备(三)——过滤器佚名【摘要】@@ 微灌系统中灌水器出水口孔径一般都很小,灌水器极易被水源中的污物和杂质堵塞.任何水源,如湖泊、库塘、河流和沟溪水中,都不同程度地含有各种污物和杂质,即使水质良好的井水,也会含有一定数量的砂粒和可能产生化学沉淀的物质.【期刊名称】《云南农业》【年(卷),期】2010(000)009【总页数】1页(P15)【正文语种】中文微灌系统中灌水器出水口孔径一般都很小,灌水器极易被水源中的污物和杂质堵塞。
任何水源,如湖泊、库塘、河流和沟溪水中,都不同程度地含有各种污物和杂质,即使水质良好的井水,也会含有一定数量的砂粒和可能产生化学沉淀的物质。
因此对灌溉水源进行严格的净化处理是微灌中必不可少的首要步骤,是保证微灌系统正常运行、延长灌水器使用寿命和保证浇水质量的关键措施。
灌溉水中所含污物及杂质分为物理、化学和生物等三类。
物理污物或杂质是悬浮在水中的有机的或无机的颗粒;化学污物或杂质主要指溶于水中的某些化学物质,如碳酸钙和碳酸氢钙等;生物污物或杂质主要包括活的菌类、藻类等微生物和水生动物等。
消除水中化学杂质和生物杂质的方法是在灌溉水中注入某些化学药剂或消毒药品将微生物和藻类杀死,称为化学处理法。
对物理杂质进行处理的设备与设施主要包括:拦污栅(筛、网)、沉淀池、过滤器(离心式过滤器、砂石过滤器、筛网式过滤器、叠片式过滤器等)。
1 拦污栅(筛、网)拦污栅是一种初级净化处理设施,主要用于地表水如河流、塘库等含有较大体积杂物的灌溉水源中,如拦截枯枝残叶、藻类、杂草和其他较大的漂浮物等,防止这些杂物进入沉淀池或蓄水池中增加过滤器的负担。
拦污栅构造简单,可以根据水源实际情况自行设计和制作。
2 沉淀池沉淀池是灌溉用水水质净化初级处理设施之一,主要用于对砂粒与淤泥等污物含量较高的浑浊地表水源进行净化处理,可清除水中存在的固体物质,它是通过重力作用,使水中的悬浮固体在静止的水体中自然下沉于池底。
微灌系统中过滤设备的种类和选型内容提要:微灌系统通过灌水器(微喷头或滴头)来调节流量,灌水器的流道直径均很小,极易被灌溉水中的物理和化学杂质堵塞,因此,在微灌系统中必须配置适宜的过滤设备,本文就微灌系统中过滤设备的选型问题进行一些阐述。
一、引起灌水器堵塞的主要原因:1.有机物:有机物来自于供水水源或在灌溉季节滋生于供水管道中,有机物数量的多少主要取决于水源,如开敞式静水塘坝或水池中,会滋长大量有机物。
大颗粒的有机杂质可过滤掉,但许多细小的澡类分解后仍能进入系统,然后在管道中不断絮结,并在灌水器出口处形成一道弧形的堆积带,从而堵塞灌水器流道。
2.微生物:经常出现的微生物主要含铁和硫离子。
含铁的微生物是由可溶解的亚铁离子氧化而成,粘附在管道内壁和灌水器流道中,形成一种称做赭石的沉积物,会很快堵塞灌水器。
硫化物是一种白色或黄色的粘稠纤维沉积物,其表面会吸咐很多其它杂质。
3.无机物:例如砂子、碎石硝等其它杂质,由于其粒径过大无法穿过灌水器流道,从而引起堵塞。
甚至悬浮于水中的粘土粒,也会聚集成大的颗粒堵塞灌水器流道。
4.化学杂质:通常水体中含大量Ca、Mg、Mn等矿物质,它们沉积后会形成水垢;具有施肥功能的微灌系统,一些随肥料、农药进入系统的可溶离子,由于温度、压力、PH值等因素的变化,也可能形成沉积物而堵塞灌水器。
二、过滤系统选型的基本计算和参数灌水器一旦堵塞,会引起配水不均、系统性能下降,甚至造成整个系统瘫痪,这样就不得不耗费大量人力和财力来排除堵塞或重建系统。
因此为防止灌水器堵塞和投资浪费,任何微灌系统都必须合理配置过滤设备。
在选择过滤设备之前,应首先确定以下因素:●弄清楚灌溉水中含有哪些杂质。
通过水质化验可获得杂质的粒径、物理特性、浓度等指标,这些指标将决定所选过滤器型式及其维护方式。
●确定所选灌水器的流道直径,将用此直径选定过滤器的过滤能力。
●确定灌溉系统的峰值流量,将用此流量选择过滤器的过滤容量。
微灌系统中过滤设备的应用通常微灌系统是由水泵、仪表、控制阀、过滤器组成的首部枢纽和担负着输配水任务的各干管、支管、毛管组成的管网系统以及直接向作物根部供水的各种形式的灌水器三部分组成。
其中灌水器是完成灌水任务中最末级的关键设备,被称为微灌系统中的心脏,而为了能使灌水器正常工作,过滤设备的选择和工作性能是至关重要的。
如果过滤设备的选择失误,导致灌水器堵塞,会引起配水不均和系统性能下降,甚至造成整个微灌系统瘫痪,这样就不得不耗费大量人力和财力来排除堵塞或重建系统。
过滤设备有以下几种类型:(1)拦污栅(筛网)主要用于河流、库塘等含有较大体积杂物的灌溉水源中,拦截枯枝残叶、杂草和其他较大的漂浮物等,防止杂物进入沉淀池或蓄水池中。
拦污栅构造简单,可以根据水源实际情况自行设计和制作。
初级拦污筛(网)是安装在水源中水泵进口处的一种网式拦污栅,即初级净化处理设施,主要用于含有大量水草、杂物和藻类等水源处拦泥。
(2)沉淀池沉淀池是灌溉用水水质净化初级处理设施之一,尽管是一种简单而又古老的水处理方法,但却是解决多种水源水质净化问题的有效而又经济的一种处理方式,沉淀池的作用表现在两个方面;①清除水中存在的固体物质。
当水中含泥沙太多时,使用的筛网过滤器和介质过滤器将因频繁冲洗而失去作用,此种情况下沉淀池可起初级过滤作用。
②去除铁物质。
溶解在地下水中的二氧化碳,在沉淀池中因压力降低,水温升高而逸出,水的pH值增大,引起铁物质的氧化和沉淀。
(3)离心式过滤器(又称砂分离器)主要用于清除井水泥沙。
离心式过滤器的工作原理是由高速旋转水流产生的离心力,将砂粒和其他较重的杂质从水体中分离出来,它内部没有滤网,也没有可拆卸的部件,保养维护很方便。
离心式过滤器底部的积沙室必须频繁冲洗,以防沉积的泥沙再次被带入系统。
对有机物或比重小于水的杂质,离心式过滤器的分离效果很差,只有在一定的流量范围内,离心式过滤器才能发挥出应有的净化水质的效果。
微灌系统中过滤设备的种类和选型美国雨鸟国际公司吕露内容提要:微灌系统通过灌水器(微喷头或滴头)来调节流量,灌水器的流道直径均很小,极易被灌溉水中的物理和化学杂质堵塞,因此,在微灌系统中必须配置适宜的过滤设备,本文就微灌系统中过滤设备的选型问题进行一些阐述。
一、引起灌水器堵塞的主要原因:1.有机物:有机物来自于供水水源或在灌溉季节滋生于供水管道中,有机物数量的多少主要取决于水源,如开敞式静水塘坝或水池中,会滋长大量有机物。
大颗粒的有机杂质可过滤掉,但许多细小的澡类分解后仍能进入系统,然后在管道中不断絮结,并在灌水器出口处形成一道弧形的堆积带,从而堵塞灌水器流道。
2.微生物:经常出现的微生物主要含铁和硫离子。
含铁的微生物是由可溶解的亚铁离子氧化而成,粘附在管道内壁和灌水器流道中,形成一种称做赭石的沉积物,会很快堵塞灌水器。
硫化物是一种白色或黄色的粘稠纤维沉积物,其表面会吸咐很多其它杂质。
3.无机物:例如砂子、碎石硝等其它杂质,由于其粒径过大无法穿过灌水器流道,从而引起堵塞。
甚至悬浮于水中的粘土粒,也会聚集成大的颗粒堵塞灌水器流道。
4.化学杂质:通常水体中含大量Ca、Mg、Mn等矿物质,它们沉积后会形成水垢;具有施肥功能的微灌系统,一些随肥料、农药进入系统的可溶离子,由于温度、压力、PH值等因素的变化,也可能形成沉积物而堵塞灌水器。
二、过滤系统选型的基本计算和参数灌水器一旦堵塞,会引起配水不均、系统性能下降,甚至造成整个系统瘫痪,这样就不得不耗费大量人力和财力来排除堵塞或重建系统。
因此为防止灌水器堵塞和投资浪费,任何微灌系统都必须合理配置过滤设备。
在选择过滤设备之前,应首先确定以下因素:∙弄清楚灌溉水中含有哪些杂质。
通过水质化验可获得杂质的粒径、物理特性、浓度等指标,这些指标将决定所选过滤器型式及其维护方式。
∙确定所选灌水器的流道直径,将用此直径选定过滤器的过滤能力。
∙确定灌溉系统的峰值流量,将用此流量选择过滤器的过滤容量。
∙进行造价比较。
若选定了一种过滤器,但必须把自动控制和维护管理费用加进总造价中,进行经济比较后选择合适的过滤系统。
所选过滤器的目数即过滤器的过滤能力取决于灌水器的流道直径,大量观测数据表明,仅七、八个悬浮固体颗粒就可在流道出口处形成一个弧形堆积带,从而引起灌水器堵塞。
要防止这种弧形堆积带的形成,对于微喷系统的过滤器,必须能将大于1/7喷咀直径的杂质全部滤掉;对采用长流道滴头的滴灌系统,过滤器的过滤能力务必达到能将大于1/10滴孔直径的杂质全部滤出。
对于不同的微灌系统,过滤器的滤孔直径可用公式表示如下:微喷系统: d L=d P/7 (1)滴灌系统: d L=d D/10 (2)式中 d L —滤孔直径(mm)d P —微喷头喷咀直径(mm)d D —滴头滴孔直径(mm)表1给出滤孔直径与滤网目数的对应关系,设计中可参考查用。
网式和叠片式过滤器的过滤能力通常以目数表示,而砂石过滤器则用过滤砂的标号表示过滤能力,因此查出目数后还需从表7中查出对应该目数的过滤砂的标号。
表1 滤孔直径与滤网目数的对应关系在此给出不同水质条件下的常用过滤器型式(见表2),此表把水质作为主要影响因素,也许再考虑其它影响因素选出的过滤器型式与该表中所列的有所不同,例如水中有机和无机物含量均小于5 mg/L,按此表选用手动冲洗网式过滤器即可,若整个系统采用自动控制,考虑自控的要求,就需选用自动冲洗网式过滤器,表2仅供设计中参考。
表3列出一些厂家微灌设备所推荐的过滤要求,以便工程设计中查用。
表2 不同水质下的常用过滤器型式三、沉沙池一般水中含沙量超过200mg/L或水中含有氧化铁,均需建沉沙池进行水质处理,沉沙池设计应遵循以下原则:∙微灌系统的取水口尽量远离沉沙池的进水口。
∙在灌溉季节结束后,沉沙池必须能保证排掉所沉积的泥沙。
∙微灌系统尽量提取沉沙池的表层水。
∙在满足沉沙速度和沉沙面积的前提下,应建窄长形沉沙池,这种形状的沉沙池比方形沉沙池的沉沙效果好。
表4给出了不同粒径泥沙的沉降速度。
∙从过滤器反冲出的水应回流至沉沙池,但其回水口应尽量远离微灌系统的取水口。
表4 不同粒径泥沙的沉降速度泥沙沉降的快慢取决于其自身的粒径和重量,由于粘土颗粒很小,需要的沉降时间太长,要在沉沙池中完全沉降是不现实的,即使过滤系统也无法去除如此小的颗粒,因此允许悬浮在水中,并通过过滤器由滴头滴出。
由于毛管末端的流速很低,很可能在此处发生堵塞,一段时间后通过冲洗毛管即可解决。
可由式(3)计算出沉沙池中泥沙需要的沉降时间:t =h/V (3)式中: t —需要的沉降时间(min)h —泵吸水管入口位于水面以下的深度(m)V —泥沙沉降速度(m/min),查表4虽然用沉沙池处理悬浮泥沙的效果很好,但同时由于容易滋生藻类和微生物,造成有机物含量增加,因此应对水质加以分析,再决定微灌系统应选用何种类型的过滤器。
四、砂石分离器砂石分离器是由高速旋转水流产生的离心力,将砂粒和其它较重的杂质从水体中分离出来,它内部没有滤网,也没有可拆卸的部件,保养维护很方便。
其底部的积沙室必须频繁冲洗,以防沉积的泥沙再次被带入系统。
针对有机物或比水轻的杂质,砂石分离器的分离效果很差。
只有在一定的流量范围内,砂石分离器才能发挥出应有的净化水质的效果,因而对那些分区大小不一、各区流量不均的灌溉系统,不宜选用此种过滤器。
砂石分离器正常运行条件下的水头损失应在3.5—7.7m 范围内,若水头损失小于3.5m,则说明流量太小而形不成足够的离心力,将不能有效分离出水中的杂质。
只要通过砂石分离器的流量保持恒定,则其水头损失也就是恒定的,并不象网式和砂石过滤器那样,随着滤出的杂质增多其水头损失也随之增大。
对大于200目的杂质,砂石分离器虽可分离出95%,但它并不能分离出水体中的所有杂质,因此它只适宜用于微灌系统水质的初级过滤,一般用在含沙量大的地下水和地表水的初级处理中。
五、网式过滤器网式过滤器用于处理水体中的无机杂质最有效,当水流穿过滤网时,大于滤网目数的杂质将被拦截下来,随着滤网上粘附的杂质不断增多,滤网前、后的压差也愈来愈大,如果压差过大,网孔受压扩张将使一些杂质“挤”过滤网进入灌溉系统,甚至致使滤网破裂,因此必须采取适当的管理措施,确保滤网前、后的压差保持在允许范围内。
只有通过严格选型并在正常条件下运行,网式过滤器才能达到经济高效的目的,表5给出了不锈钢滤网的一些参数。
1. 手动冲洗的网式过滤器如果要用网式过滤器拦截和除去大量的有机杂质,就必须大幅缩减过流量,降低它应有的过滤效能,因此一般不用手动冲洗的网式过滤器去处理含有大量有机杂质的水体,虽然自动冲洗的网式过滤器在这方面的效果比手动冲洗的网式过滤器好些,但效率仍然不高。
表5 不锈钢滤网的参数市场上有很多不同用途的网式过滤器,直冲网式过滤器是常用的一种,在过滤状态时,杂质被拦截在滤网的内侧,当需要冲洗时打开冲洗口的排沙阀,高速水流迅速将滤出的杂质冲出过滤器,微灌系统经常用到30—200目的尼龙或不锈钢滤网。
在实际应用中,为了提高过滤系统的容量,往往将多个网式过滤器并联使用。
2.自动直冲网式过滤器直冲网式过滤器可通过在冲洗口处安装电磁阀,用滤网前、后形成的压差来控制自动冲洗,当压差达到预设值时,控制器将信号传给电磁阀,使其打开从而完成自动冲洗。
另一种方法是用定时控制器实现自动冲洗,设置每隔一定时间启动一次电磁阀,完成一次冲洗过程。
3. 网式过滤器的选择水流通过滤网的经济流速一般推荐为0.15m/s,各厂家率定网式过滤器的最大过流量的标准可能有些不同,在选择一种网式过滤器时,可从其技术参数中查得经济流速值。
所有网式过滤器都应通过设计和率定,并提出一般水质条件下的最大过流量指标。
如果水质很差,要让网式过滤器仍能通过期望的流量,那么就需增加滤网的表面积。
在水流通过滤网的经济流速V=0.15m/s条件下,可用式(4)计算出网式过滤器的最大过流量,以式(5)计算滤网的表面积。
Q=550A (4)SA=Q/(3650 x V x P) (5)式中: Q —网式过滤器的最大过流量(m3/h)A —网孔的总面积(m2)SA—滤网的表面积(m2)V —水流通过滤网的经济流速(m/s),一般V=0.15m/sP —网孔面积占滤网总表面积的百分数,由表5查得,在公式中以小数表示例 1:有一采用滴灌带的灌溉系统,系统流量为45m3/h,滴灌带的滴孔直径0.75mm,从井中取水,井水中不含有机物,无机物含量小于5mg/L。
试选过滤器型式;若选用了网式过滤器,在水流通过滤网的经济流速为0.15m/s时,请确定滤网目数及表面积并选定过滤器型号和技术指标。
解:根据上述的各参数和条件,首先选择过滤器型式,其次计算其它指标并确定滤网目数和表面积,最后选定过滤器型号和技术指标。
1. 选择过滤器型式以水中杂质类型和含量查表2,该例水中不含有机物且无机物含量小于5mg/L,因而选用手动冲洗网式过滤器即可。
2. 确定滤网目数滴灌系统采用式(2)计算过滤器的网孔直径d L,现知滴灌带滴孔直径d D=0.75mm,则d L=d D/10=0.075mm;以d L查表1选定200目滤网。
3. 确定滤网表面积以式(5)计算滤网的表面积,现知Q=45m3/h,V=0.15m/s,由表5查得200目滤网对应的网孔比例P=33.6%,则滤网表面积:SA= Q/(3650 x V x P)=45/(3650 x 0.15 x 0.336)=0.245m2通过以上步骤可知,该系统应选用200目手动冲洗网式过滤器,且滤网表面积不小于0.245m2。
4. 选定过滤器的型号以上述参数查有关厂商的产品样本或向其咨询,即可选定符合要求的过滤器的型号。
例如查美国雨鸟公司的样本,选定SS6-1型号的不锈钢手动冲洗网式过滤器,其技术指标为:滤网目数200目,最大过流量45.4 m3/h,滤网表面积0.26 m2,工作压力0.7MPa,进、出口直径为3”,排污管直径2”。
六、叠片式过滤器叠片式过滤器是由大量很薄的圆形叠片重叠起来,并锁紧形成一个圆柱形滤芯,每个圆形叠片有两个面,一面分布着许多S形滤槽,另一面为大量的同心环形滤槽。
如果叠片式过滤器的过滤能力不同,则其叠片上的S形和环形滤槽的尺寸也不同,与网式过滤器一样,叠片式过滤器的过滤能力也以目数表示,一般这种过滤器的过滤能力在40—400目之间,通常将不同目数的叠片做成不同的颜色以便区分。
由于叠片上的滤槽是三维的,厂商除了提出滤槽的表面积外,还会给出滤槽的体积。
叠片式过滤器正常工作时,叠片是被锁紧的,当要手动冲洗时,可将滤芯拆下并松开压紧螺母,用水冲洗即可。
此种过滤器也分手动或自动冲洗,在过流量相同时,它比网式过滤器存留杂质的能力强,因而冲洗次数相对较少,冲洗的耗水量也较小。