01

我國(guó)微灌過(guò)濾器發(fā)展回顧

水資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可替代的基本要素，目前水資源的匱乏，制約著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，如何節(jié)約水資源、利用水資源成為促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要因素。微灌是節(jié)約水資源進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉的重要技術(shù)，但其致命弱點(diǎn)是灌水器易堵塞。“微灌”是目前公認(rèn)的效果好、效率高的有效節(jié)水灌溉技術(shù)。根據(jù)相關(guān)技術(shù)資料顯示，微灌所用水量是常規(guī)地面“漫灌”用水量的1/3，是噴灌用水量的1／2。特別是在水資源匱乏的干旱、半干旱農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，微灌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加明顯，這項(xiàng)技術(shù)已在國(guó)外一些缺水、干旱、甚至沙漠地區(qū)廣泛推廣，并且取得了一定成效。過(guò)濾器又稱(chēng)為微灌系統(tǒng)“首部”，是微灌技術(shù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要核心設(shè)備以及提高灌溉用水質(zhì)量、延長(zhǎng)整個(gè)微灌系統(tǒng)使用年限的關(guān)鍵設(shè)備。

從左到右：旋流水砂分離器和碳鋼外殼篩網(wǎng)過(guò)濾器

上世紀(jì)70年代，我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)滴灌技術(shù)，并從墨西哥引進(jìn)了3套滴灌設(shè)備，對(duì)微灌技術(shù)的研究與應(yīng)用推廣至今已有40余年的歷史。現(xiàn)如今微灌技術(shù)在開(kāi)發(fā)、研制、生產(chǎn)新的設(shè)備和新的技術(shù)等方面取得了很大的研究進(jìn)展，形成了灌水裝置、過(guò)濾凈化裝置、施肥裝置、管件管材、各類(lèi)閥體等設(shè)備品種規(guī)格多樣、裝備配套齊全、市場(chǎng)上形成了一定規(guī)模的微灌設(shè)備產(chǎn)品系列“。單甜反沖洗砂石過(guò)濾器又叫易斯過(guò)濾器，是在微灌系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)并使用最早的反沖洗過(guò)濾器；濾網(wǎng)過(guò)濾器是山盆式陶管過(guò)濾器通過(guò)改進(jìn)演變而來(lái)之后，雙式反沖洗砂石過(guò)濾器開(kāi)始出現(xiàn)，作為微灌系統(tǒng)專(zhuān)用的過(guò)濾器，將兩個(gè)過(guò)濾罐并聯(lián)，特點(diǎn)是在反沖洗的同時(shí)系統(tǒng)持續(xù)供水“目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛的過(guò)濾器有砂過(guò)濾器、網(wǎng)式過(guò)濾器和疊片式過(guò)濾器三種，為了防止腐蝕、生銹問(wèn)題，許多過(guò)濾器以塑料為主要材料。

02

過(guò)濾設(shè)備存在的問(wèn)題

01

多數(shù)產(chǎn)品的性能參數(shù)不明確

對(duì)過(guò)濾器內(nèi)在的性能比如：公稱(chēng)壓力、最大允許壓降、額定壓降、清潔壓降、過(guò)濾流量、公稱(chēng)尺寸、過(guò)濾器自動(dòng)沖洗時(shí)間、沖洗壓差、最小工作壓力、沖洗水量等沒(méi)有準(zhǔn)確的描述或關(guān)注。國(guó)際上也沒(méi)有類(lèi)似的標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)濾器基本的性能參數(shù)不明確，使得過(guò)濾效果成為模糊的數(shù)，造成過(guò)濾器生產(chǎn)無(wú)序，質(zhì)量無(wú)法保證，過(guò)濾效果可靠性差。更重要的是，阻礙了進(jìn)一步開(kāi)展過(guò)濾與堵塞方面的試驗(yàn)研究，進(jìn)而阻礙了微灌技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用。

砂石過(guò)濾器和離心過(guò)濾器工程組合運(yùn)用

02

對(duì)砂過(guò)濾器和疊片式過(guò)濾器過(guò)濾性能缺乏深入研究

1、砂過(guò)濾器與疊片過(guò)濾器都具有吸附懸浮顆粒，降低顆粒的濃度的功能，只有對(duì)這一功能進(jìn)行充分研究，才能找出濾料的過(guò)濾過(guò)程及濾料堵塞規(guī)律，解決劣質(zhì)水微灌的水處理問(wèn)題。

2、微灌過(guò)濾具有高壓力，高速度的特點(diǎn)，其過(guò)濾目標(biāo)是濾除水中含有的多余的雜質(zhì)顆粒，以減輕灌水器堵塞的概率。它對(duì)化學(xué)因素的濾后效果，如色、嗅有關(guān)的因素變化等沒(méi)有要求。

03

對(duì)砂濾料和疊片材料結(jié)構(gòu)的研究不足

1、砂石過(guò)濾器是國(guó)際上應(yīng)用較普遍的微灌過(guò)濾設(shè)備，由于砂石過(guò)濾技術(shù)是從水處理行業(yè)借鑒而來(lái)，所以砂石濾料也是照搬水處理行業(yè)使用的石英砂或花崗巖砂，這些濾料的粒徑不是均勻的。目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)人成功開(kāi)發(fā)出微灌專(zhuān)用的砂石濾料。

2、疊片式過(guò)濾器的關(guān)鍵要素是塑料疊片的材料、流道結(jié)構(gòu)和疊加方式，在國(guó)外開(kāi)展研究較多較細(xì)的是一些生產(chǎn)企業(yè)，它們?yōu)榱耸袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，其技術(shù)資料是保密的，國(guó)內(nèi)尚無(wú)一家上規(guī)模的疊片過(guò)濾器生產(chǎn)廠家，更沒(méi)有開(kāi)展系統(tǒng)的的試驗(yàn)與研究。近幾年來(lái)疊片過(guò)濾器在灌溉上運(yùn)用發(fā)展速度很快，有人預(yù)測(cè)它將會(huì)取代砂過(guò)濾器成為微灌的主流過(guò)濾設(shè)備。對(duì)于我們這個(gè)缺水的國(guó)家來(lái)說(shuō)疊片過(guò)濾器的應(yīng)用前景是非常廣闊的，開(kāi)展關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)研究是很必要的。

05

反沖洗用水量問(wèn)題

影響反沖洗用水量的因素很多，主要的有以下幾種：

過(guò)濾器的形式

資料顯示，網(wǎng)式自清潔過(guò)濾器的反沖洗最省水，一次清洗時(shí)間僅有10秒左右，排出污水的濃度最大；砂過(guò)濾器的過(guò)濾周期較長(zhǎng)，但是一次性清洗水量消耗大，一次清洗時(shí)間約為250~300秒左右；疊片過(guò)濾器單次沖洗耗水量小于砂過(guò)濾，但它的沖洗頻率高，一次清洗時(shí)間約為10~20秒左右。在沖洗強(qiáng)度方面疊片式要高于沙石過(guò)濾器，因此一般認(rèn)為疊片過(guò)濾器清洗用水相對(duì)砂石過(guò)濾較少，但還存在著爭(zhēng)議點(diǎn)。

原水水質(zhì)和沖洗強(qiáng)度及壓差

同一種過(guò)濾器和相同的原水水質(zhì)條件下，不同的反沖洗強(qiáng)度和沖洗壓差指標(biāo)其沖洗用水量相差很大，網(wǎng)式過(guò)濾器和疊片過(guò)濾器的反沖洗強(qiáng)度受濾芯的結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度限制，同時(shí)反沖洗流量不應(yīng)大于過(guò)濾流量。砂石過(guò)濾器的反沖洗受流速限制，流速過(guò)快容易將濾料帶出，同樣它的反沖洗速度不應(yīng)超過(guò)過(guò)濾速度。

濾床結(jié)構(gòu)

主要是指砂過(guò)濾器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如承托板的結(jié)構(gòu)、濾帽的型號(hào)、濾層厚度等，這些結(jié)構(gòu)應(yīng)在過(guò)濾器設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到它的清洗耗水性能，疊片過(guò)濾器的濾芯和反沖洗結(jié)構(gòu)的影響與砂過(guò)濾類(lèi)似。

過(guò)濾材料規(guī)格

是指濾網(wǎng)和疊片的目數(shù)、砂石濾料的粒徑級(jí)配等，一般情況目數(shù)越大反沖洗耗水量越多，砂石濾料的清洗比較復(fù)雜，平均粒徑越大反沖洗耗水量越多。原水中的雜質(zhì)含量大小與濾料的清洗需要的水量呈正比例關(guān)系，含量高沖洗頻率就大，耗水量當(dāng)然就大。水中雜質(zhì)顆粒的粘性和比重不同，其與過(guò)濾材料脫離的難易程度大小不同，同樣也會(huì)影響沖洗耗水量的大小。

砂過(guò)濾器和疊片過(guò)濾器工程組合運(yùn)用

03

亟待解決的幾個(gè)問(wèn)題

（一）制定行業(yè)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

目前我國(guó)微灌過(guò)濾器的標(biāo)準(zhǔn)有一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：《微灌用篩網(wǎng)過(guò)濾器》；三個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：《農(nóng)業(yè)灌溉裝備—過(guò)濾器—基本要素》；《農(nóng)業(yè)灌溉裝備—過(guò)濾器網(wǎng)式過(guò)濾器》；《農(nóng)業(yè)灌溉裝備—過(guò)濾器—自清洗網(wǎng)式過(guò)濾器》。

上述標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)網(wǎng)式過(guò)濾器產(chǎn)品，砂過(guò)濾器或疊片過(guò)濾器卻沒(méi)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，這就造成國(guó)內(nèi)微灌過(guò)濾設(shè)備生產(chǎn)的混亂，產(chǎn)品質(zhì)量低下的狀況。國(guó)產(chǎn)的砂過(guò)濾器存在著加工粗糙，可靠性差，性能參數(shù)不全等問(wèn)題。疊片式過(guò)濾器的工藝要求更高，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有開(kāi)發(fā)成功的例子，市場(chǎng)由國(guó)外產(chǎn)品主導(dǎo)，但是由于大多數(shù)的國(guó)外產(chǎn)品是從其它行業(yè)直接拿來(lái)用于微灌，在工程應(yīng)用中還存在著過(guò)濾效果和清洗功能模糊不清的問(wèn)題。因此制定微灌過(guò)濾器標(biāo)準(zhǔn)已勢(shì)在必行。

（二）過(guò)濾器過(guò)濾效果差多采用組合型過(guò)濾器

自微灌技術(shù)推廣以來(lái)，滴灌帶堵塞成為國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所面對(duì)的主要問(wèn)題，過(guò)濾器過(guò)濾效果差是根本原因，多種過(guò)濾裝置的科學(xué)組合成為關(guān)鍵。新疆耕地面積廣、灌溉水資源多以河渠水為主，泥沙含量較大，因此使用三種過(guò)濾器逐級(jí)過(guò)濾的方法，即首先由疊片式過(guò)濾器過(guò)濾出大量泥沙，再通過(guò)砂石過(guò)濾器將有機(jī)物和其他雜質(zhì)濾掉，最后通過(guò)篩網(wǎng)過(guò)濾器進(jìn)行第三級(jí)過(guò)濾。但此類(lèi)過(guò)濾系統(tǒng)存在的問(wèn)題也很多，例如水頭損失大，設(shè)備及管網(wǎng)安裝復(fù)雜且成本高、易堵塞等問(wèn)題。組合型過(guò)濾器不是不同過(guò)濾裝置的簡(jiǎn)單組合，而是利用水流的方向性，如利用某種裝置來(lái)調(diào)節(jié)水流的方向或形態(tài)迫使水中的固體雜質(zhì)沿某一特定的方向流動(dòng)，而且流動(dòng)速度可以加以控制，比如將網(wǎng)式過(guò)濾器的濾網(wǎng)設(shè)計(jì)為垂直方向，利用某種裝置使固體雜質(zhì)始終保持懸浮狀態(tài)，而不是沉積在濾網(wǎng)之上，可以減輕濾網(wǎng)的堵塞程度，延長(zhǎng)沖洗間隔，節(jié)省勞動(dòng)力、提高環(huán)境效益。

目前國(guó)內(nèi)過(guò)濾處理技術(shù)來(lái)講，劣質(zhì)水運(yùn)用于微灌條件并不成熟，其關(guān)鍵問(wèn)題是過(guò)濾和反沖洗方面還存在著技術(shù)障礙。

（三）開(kāi)發(fā)適宜于微灌利用的過(guò)濾材料

過(guò)濾材料是過(guò)濾器的核心，微灌專(zhuān)用過(guò)濾材料要求必須是理化性能穩(wěn)定，清洗快速方便，適宜于高速過(guò)濾的材料。理化性能穩(wěn)定是指砂濾料的不易碎裂和磨損，含水解化合物量少，塑料疊片過(guò)濾芯的強(qiáng)度高，不易變形，耐老化抗腐蝕能力強(qiáng)，網(wǎng)式過(guò)濾芯的要求安全可靠，不開(kāi)裂變形等。清潔快速方便是指過(guò)濾材料堵塞后容易清洗，尤其是易于自動(dòng)清洗，并且清洗耗水量要少。另外，不同的水質(zhì)對(duì)過(guò)濾材料的要求不同，有針對(duì)地開(kāi)發(fā)一些專(zhuān)用過(guò)濾材料，過(guò)濾效率可以大幅提高。只有好的過(guò)濾材料，才能生產(chǎn)出高性能的過(guò)濾產(chǎn)品，所以研制開(kāi)發(fā)過(guò)濾新材料，是微灌行業(yè)發(fā)展的一個(gè)長(zhǎng)久的課題。

（四）開(kāi)發(fā)推廣自動(dòng)化程度高的過(guò)濾器

普通農(nóng)戶一般都購(gòu)買(mǎi)價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單罐砂石過(guò)濾裝置，形式比較單一，導(dǎo)致過(guò)濾性能較差，而且反沖洗大多是手動(dòng)形式，如手動(dòng)式開(kāi)閉閥門(mén)，技術(shù)含量較低。即使是自動(dòng)反沖洗技術(shù)，也大多是從國(guó)外進(jìn)口的控制系統(tǒng)與控制技術(shù)。為了提高過(guò)濾裝置的技術(shù)含量，適應(yīng)微灌的精準(zhǔn)灌溉和自動(dòng)化控制，應(yīng)對(duì)各種自動(dòng)控制閥門(mén)和自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，通過(guò)壓力傳感器、流量傳感器、視覺(jué)傳感器等電子儀器將壓降、流量、肥料含量等信息反饋到控制中心，如計(jì)算機(jī)和變頻器，再利用電磁閥等電控裝置對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行自動(dòng)反沖洗和流量壓力的調(diào)節(jié)，通過(guò)計(jì)算機(jī)和手機(jī)客戶端完成流量監(jiān)控、施肥監(jiān)控、反沖洗監(jiān)控等。

自清洗過(guò)濾器是指過(guò)濾器能夠按照過(guò)濾時(shí)間、前后壓差和過(guò)濾流量等指標(biāo)，通過(guò)自身的清洗機(jī)構(gòu)，對(duì)過(guò)濾材料進(jìn)行自動(dòng)清洗操作。砂過(guò)濾器和疊片過(guò)濾器一般采用反沖洗機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)清洗，網(wǎng)式過(guò)濾器水力沖洗效果較差，比較盛行的是具有吸食功能的自清洗過(guò)濾器。

04

過(guò)濾器未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

（一）過(guò)濾器仍將保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)

1、我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，提供了經(jīng)濟(jì)保證。尤其是今年經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃，有利于節(jié)水灌溉的推廣；

2、缺水問(wèn)題和糧食問(wèn)題是我國(guó)政府最關(guān)注民生大問(wèn)題，去年國(guó)際糧價(jià)的暴漲，再次堅(jiān)定了政府支持農(nóng)業(yè)水利建設(shè)的路線。另外，糧價(jià)的上漲將有利于微灌技術(shù)的推廣；

3、我國(guó)廣大農(nóng)村正在大力推行的土地集約化生產(chǎn)，土地的集中經(jīng)營(yíng)將有利于微灌發(fā)展，研究適用于新形式下的灌溉設(shè)備，將帶來(lái)無(wú)限的發(fā)展商機(jī)；

4、農(nóng)村勞動(dòng)力價(jià)格的上漲，沖擊傳統(tǒng)的灌溉方式。自動(dòng)化灌溉方式將是我國(guó)農(nóng)村發(fā)展方向。

5、微灌的發(fā)展必將帶來(lái)過(guò)濾器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展！

（二）自動(dòng)化過(guò)濾系統(tǒng)是未來(lái)的主流

1、自動(dòng)化過(guò)濾器性能更加安全可靠，用戶使用更加方便。

2、隨著自動(dòng)化過(guò)濾器的推廣數(shù)量的快速增加，其生產(chǎn)成本會(huì)大幅的降低，舊產(chǎn)品的更新大多會(huì)選擇自動(dòng)化過(guò)濾器；

3、組合過(guò)濾系統(tǒng)更需要自動(dòng)化控制。

（三）過(guò)濾介質(zhì)、材料專(zhuān)用化系列化

1、不同的水質(zhì)有不同的過(guò)濾材料；

2、不同的水質(zhì)具有不同的介質(zhì)構(gòu)造；

3、不同的灌水器要求采用不同的材料。

（四）過(guò)濾器發(fā)展趨勢(shì)

1、大中型工程和水質(zhì)較差條件下仍以砂過(guò)濾為主過(guò)濾；

2、疊片過(guò)濾器的應(yīng)用數(shù)量將逐漸成為市場(chǎng)的主流；

3、旋流式水砂分離器和網(wǎng)式過(guò)濾器主要作為輔助過(guò)濾器。

水力驅(qū)動(dòng)過(guò)濾器

來(lái)源：百度文獻(xiàn)