砂介质过滤器的研制与应用

砂介质过滤器的研制与应用

微灌是一种现代的节水灌溉技术，具有许多优点，如省水、节能、产水等。但微灌的特点是使用过水流道或孔口很小的滴头、微喷头和滴灌带等灌水器,它们很容易被灌溉水中的各种污物堵塞,造成微灌系统灌水不均匀,致使作物得不到充分和及时供水而减产。微灌工程实践表明,即使在微灌系统中安装有筛网过滤器,能把水中的固体砂粒等污物清除掉,但对水中的藻类、微生物、细菌团,各种化学絮凝物等污物,不能完全清除,照样会引起灌水器堵塞,因此必须安装能清除藻类、微生物等污物的过滤装置,以满足微灌水质要求。砂介质过滤器是微灌工程中使用最广泛且过滤效果良好的过滤设备,其主要优点是三维过滤,有较强的截获污物的能力,国外在使用地表水进行微灌时,几乎每个微灌系统均安装有砂介质过滤器。我国推广微灌技术所修建的微灌工程中,有些工程未安装砂过滤器,致使这类微灌工程因堵塞引起工程报废的事例不少。因此,在微灌系统中安装过滤效果更好的砂介质过滤器,是保证微灌工程安全运行的必不可少的措施。自1974年我国引进微灌技术以来,人们越来越认识到过滤对微灌系统的重要性,我国第一代砂介质过滤器由原武汉水利电力学院研制,初步探讨了微灌用砂介质过滤器的设计、制造和过滤机理,为我国的微灌用砂介质过滤器设计、制造积累了有益的资料和数据。至20世纪末,国内仿制国外过滤器的企业主要有北京通捷机电有限公司、新疆石河子汽修厂以及其他微灌设备生产厂家等生产的砂介质过滤器。然而,这些砂介质过滤器用在微灌工程上亦有很多问题,如品种规格少,过滤用砂不规范,焊接质量、防腐防锈处理质量差和水力性能较差,使用年限较短等。武汉大学水利水电学院在国家“九五”科技攻关计划和农业科技成果转化项目“水力驱动反冲洗砂过滤器中试制造”研制过程中,对微灌用砂过滤器的结构设计、加工制造和水力性能等进行了较深入的研究。在总结国内外砂介质过滤器研制成果和技术的基础上,根据水力学过滤理论,压力容器设计技术、水质处理理论与技术以及多年研制和实际应用经验,由武汉大学水利水电学院和武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室联合提出了提出了微灌用钢制砂介质过滤器使用标准,为节水灌溉用砂介质过滤器技术制造奠定了基础。现将该标准刊登出来,供同行专家和国内相关生产厂家参考和指正。1微灌系统中金属制壳体砂介质过滤器标准本标准规定了节水灌溉技术中微灌用砂介质过滤器的产品分类、技术要求、测试方法及检验规则。本标准适用于微灌系统中金属制壳体砂介质过滤器。本标准可适用具有自动冲洗功能的砂介质过滤器。2参考参数GB150-1998钢制压力容器;GB/T2932-1999水处理设备技术条件;JB/T4709钢制压力容器焊接规程。3集水器过滤系统依靠化学性质稳定的石英砂、花岗岩砂等过滤介质对灌溉水进行物理净化的装置。过滤器承压外壳。装入罐体内具有设计要求粒径、均匀系数和化学性能稳定的介质颗粒,如石英砂、花岗岩砂或无烟煤滤料等。将进入过滤器中的水流均匀分散到罐体中过滤砂床表面的元件。将过滤后的水集中并送入集水室的集水器件如滤头、滤管等。用于安装集水元件并将罐体内腔分隔成过滤室和集水室的隔板。在水平和铅垂面上过滤器进出口中心线及端面之间的距离。过滤器设计允许工作的最大水压值。过滤器进出口之间的压力水头降值。清洁水(已为另一过滤器净化)流过清洁砂床时(没有污物)过滤器的压降。通过最大工作流量时的清洁压降。砂床已有污物部分堵塞,但过滤器尚能工作的最大压降值,届时必须反冲洗砂床。4过滤器工作流量(1)过滤器最大工作压力分为0.4,0.6,0.8,1.0MPa4级。(2)过滤器最大工作流量分为5.0,20.0,40.0,50.0,100.05级。(3)过滤器产品代号进出口名义尺寸、产品名称代号、过滤罐体内直径、最大工作流量、承压能力等代号组合来表示。5技术要求5.1金属元素过滤器(1)罐体内外壁平整,无裂纹、明显的凹陷、沟纹等。(3)金属壳体过滤器的焊缝和热影响区表面无裂纹、气孔、弧坑和肉眼可见的夹渣缺陷,防锈防腐层应完整、无损伤,边缘与母材结合紧密、牢固。5.2安装尺寸过滤器安装尺寸公差应符合表1的规定。5.3该过滤器的物理力学能过滤器的物理力学性能应符合表2的规定。6测试方法6.1压力波动和流量量测(1)试验用水应为经另一过滤器净化的水或自来水。(2)加压设备应能保证连续稳定地提供压力水源,压力波动应不超过5%。(3)水压和流量量测仪表的精度应不低于2%。(4)测压孔位置距上游干扰源不得小于10倍管内径,距下游干扰源不得小于5倍管内径。6.2外观质量分析外部用肉眼观察,内壁可用光源照看。6.3测量的安装应用精度为1mm的钢尺测量安装尺寸。6.4试验装置及检查(1)试验设备应为试压泵和标准压力表。(2)试验应按下列步骤进行:①按工作状态安装过滤器并组装成试验装置如图1所示,进口测压孔处装压力表;②关闭出口阀和排污阀,向过滤器充水并排净罐体内空气;③升压至1.25倍最大工作压力;保压5min。检查并记录泄漏情况;④停止供压,排除罐体内水体,打开装料盖,检查并记录各部件是否有永久变形,裂纹和损伤,砂床是否平整。6.5过滤器的试验装置(1)试验设备应为额定流量不小于1.2倍过滤器最大工作流量的水泵、压差计或两块标准压力表、电磁流量计或涡轮流量计。(2)试验应接按下列步骤进行:①按工作状态安装过滤器并组装成图1所示的试验装置;从测压孔引管接压差计或各装1块压力表、在图1所示装置进口上游设置压力水源、在此出水管上距压力表5倍管内径装测流仪表;②关闭排污阀、出口阀,向过滤器充水并排净体内空气;③开泵,调节出口阀门开度,在0.2～1.2倍最大工作流量范围内,至少分为10个流量档。每调整一档流量,应使仪表显示数稳定后同时测记压(或进、出口压力)和流通量值;④按步骤③重复一次试验。(3)采用压差计时,压差即为压降;当采用表测压时,压降应由(1)式计算过滤器设计允许工作的最大流量。(13)允许降至最大压力(12)最大的清洁压力降至最低(11)清洁压力降至最低(10)压力降至最低(8)最大的压力是工作(9)最大的工作流(7)可安装尺寸(6)批准(5)集水源(4)布管道(3)砂浆砂(2)罐里(1)压力解决表风速响应曲线(2)过滤砂质和粒径应按过滤水要求选用。式中;△H为以水柱高表示的过滤器清洁压降,m;H1为进口压力表读数换算的压力水头,m;H2为出口压力表读数换算的压力水头，m;△Z为进、出口压力表表盘中心的髙程差，以进口压力表高为正，m。(4)对全部数据进行回归分析,得出式(2)中之k、m值，置信度不得低于95%。式中为流量，m3/h;k、m为参数。(5)按式(2)绘出清洁压降(纵坐标)H与流量Q(横坐标)的关系曲线,将试验曲线与厂家提供的标准曲线作比较，按式(3)求出试验曲线比标准曲线压降偏大的最大百分比。式中:a为压降偏大百分比为同一流量下标准曲线的压降水头值，m。7不合格包括采集本设备工艺、设备和生产设备等工况时(1)结构、材质、工艺相同的一型号规格的过滤器20台作为一批，3个月产量不足20台时，以3个月产量为一批。(2)每批抽样数为2台，试验项目及台数见表3。(3)按本标准第5.1〜5.3条逐项检验，若有任一台任一项不符合本标准要求。则该台为不合格;需从该批号取2倍试样对该项进行复验结果仍不合格,则该批为不合格。(4)出现下列情况之一时,应进行形式检验:①试验定型鉴定;②结构、材质、工艺有改变,可能影响产品性能;③距上次形式检验时间已达1年;④停产1年恢复生产;⑤国家质量监督机构提出要求。(5)买方可在到货日起3个月内进行行验收抽测,同批、同规格抽1台,按本标准第。(6)供需双方对产品质量发生异议时,仲裁单位由双方商定,仲裁试验抽样数为:购货量大于等于5台时,抽2台;购货量小于3台时,抽1台。按第7.3条进行检验。8该标志8.1产品质量规格(1)过滤器应有下列明显、永久性标志:①厂名或商标;②产品名称型号;③水流方向;④生产年、月(或编号)。(2)过滤器应有下列耐久性标志:①承压能力,正常工作水头,初始水头损失;②工作最大工作流量。8.2产品包装工艺(1)包装应能抵御运输过程中可能遇到的不利条件。金属罐体可用塑料膜、草绳等材料绕