微灌系统中过滤设备的种类和选型

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/s

P —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。但是，自动冲洗时叠片必须能自行松散，因受水体中有机物和化学杂质的影响，有些叠片往往被粘在一起，不易彻底冲洗干净。

叠片式过滤器单位滤槽表面积过流量范围约为1.2—19.4L/h/cm2，过流量的大小受水质、目数、水中有机物含量和允许压差等因素的影响。为了减少冲洗频率，单位滤槽表面积过流量通常维持在2.4L/h/cm2，只要将叠片式过滤器装在某条支管上，测出过流量后就可反算出它的滤槽表面积。

七、砂石过滤器

在所有过滤器中，用砂石过滤器处理水中有机杂质和无机杂质最为有效，这种过滤器滤出和存留杂质的能力很强，并可不间断供水。只要水中有机物含量超过10mg/L时，无论无机物含量有多少，均应选用砂石过滤器。

过滤罐通常做成圆柱状，罐直径为0.6—1.2m，罐内滤料厚约25—50cm。它允许在滤料表面淤积几厘米厚的杂质，这一点远比网式和叠片式过滤器优越。砂石过滤器系统通常为多罐联合运行，以便用一组罐中滤后的水来反冲其它罐中的杂质，过流量越大需要并联运行的罐也越多。

1. 砂石过滤器的供水工作方式

当砂石过滤器在正常过滤状态下，未经过滤的水从每个罐的上部进入罐中，在水压力的作用下均匀透过滤料汇集到罐的底部，然后将各罐中的清洁水汇到干管中送入灌溉系统。在砂石过滤器的设计中，必须保证水体均匀扩散在滤料中，再由底部的集水装置汇集这些清洁水，严禁水体只从局部滤料中穿过。

2. 砂石过滤器的反冲工作方式

当某个过滤罐需要冲洗时，其它罐中滤后的清洁水部分从该罐的底部流入，反向透过滤料，使滤料膨胀后孔隙扩张，从而将留存的杂质反冲出罐体。反冲流量必须足以使滤料膨胀并冲洗出杂质，但同时又不能将滤料带出罐体，因而在排污管上装有阀门，用于控制和调节反冲流量。砂石过滤器必须用滤后的清洁水反冲洗，因此决定了一个砂石过滤系统至少由两个过滤罐并联组成，才能实现用一个罐中的清洁水去反冲洗另一个罐。

当某个罐处于反冲洗状态下，反冲水流自该罐的底部反向流入，由于反冲水流在罐中有循环流动的迹象，因此少量细小的杂质可能被带到并残留在该罐的底部，当该罐转入正常供水状态时，为防止这种杂质进入灌溉系统，应在砂石过滤器的下游再装网式或叠片式过滤器，确保系统安全运行。

即使砂石过滤器在清洁状态下正常供水，水体透过滤料也存在水头损失，造成过滤罐进、出口间有一个既定水头差，只要在这一既定水头差基础上又增加3.5m水头差时，整个过滤系统就应该进行反冲洗。在实际操作中，当过滤罐进、出口间总水头差超过7m时，就必须进行反冲洗。

3. 砂石过滤器底部的集水装置

合格的集水装置应满足两点：①在滤料不被带出的条件下，保证滤后的清洁水流顺利通过；②使反冲水流能均匀扩散到整个滤料中，保证反冲效果。

常用的集水装置有两种形式，一种由树脂混合材料制成，形似一块“蛋糕”，故且称之为“块状集水装置”；另一种由许多分叉的防锈管做成，可称其为“管状集水装置”。

块状集水装置由花岗岩碎硝和环氧树脂混合胶接而成，其孔隙的表面积很大，过滤状态下汇流和反冲状态下分散水流的效果都较好，局部水头损失很小。块状集水装置中的孔隙大小，取决于滤料的粒径，滤料越细要求块状集水装置中的孔隙愈小。

块状集水装置有一个致命的缺点，当它被藻类或细小的粘粒堵塞后，不得不取出罐中的所有滤料，重新换一块，用注入氯或酸的办法只能解决部分堵塞问题，表6给出了氯和酸的参考用量。堵塞后的块状集水装置，若反冲时压力偏高，可能使其破裂，另外这种集水装置还容易老化。

砂石过滤器广泛采用的是管状集水装置，它经久耐用并且维护管理也方便。采用管状集水装置的砂石过滤器，在过滤罐的底部要填装一层花岗岩砾，其粒径范围为12—19mm，从管状集水装置最顶端算起，该层填装厚度不小于7.5cm。填装花岗岩砾层的作用，一是将上部滤料和底部管状集水装置隔开，防止滤料通过管状集水装置被送入灌溉系统，二是帮助反冲水流充分扩散到滤料中，提高反冲洗效果。若反冲流量过大，会造成滤料混入花岗岩砾层中，引起过滤效果下降。管状集水装置上的缝隙大小必须与滤料的粒径相适配，以防堵塞而降低集水和反冲效果。

4. 集水装置的维护

集水装置堵塞后，常用氯来处理有机物堵塞，而处理无机物堵塞要用酸，具体操作步骤如下：

⑴确认注入过滤罐的水能与所用的化学药品混合。

⑵打开过滤罐上部的检查孔，关闭干管上的总阀门，然后开始向每个罐中注水，使水面与罐体上

部的一圈焊缝齐平，此时不必将罐中的滤料取出来。

⑶不能将化学药品直接投进罐中，应把它用水稀释后注入。在此务必注意，不能在同一次处理中

即使用氯又使用酸！

⑷处理有机物堵塞时，若采用浓度为12%的氯水，请按表6确定剂量，如果氯水浓度为6%，表6

中的剂量得加倍，然后保持24小时。

⑸处理无机物堵塞时，按照表6中的剂量注入浓度为31.4%的酸剂，然后保持5小时。

⑹在处理堵塞期间，盖好检查孔但不能拧紧螺栓。

⑺在过滤器上作出明显标记，警告人们此系统正在进行化学处理，以免发生意外。

⑻化学处理完成后，锁紧检查孔盖板，打开干管上的总阀门，然后启动机组依次将每个罐反冲洗

3分钟并重复几次，接着让整个灌溉系统轮灌一遍，至此完成一个处理过程。

按照以上步骤处理一到两次，一般足以消除堵塞，如果处理完后仍无效，只有请求厂家来处理。

表6 处理砂石过滤器堵塞所用化学药品的种类和剂量

5. 砂石过滤器的安装调试

只有正确的安装，才能使砂石过滤器发挥出应有的效能，应先确认第一次运行水体透过滤料时的水头损失值。若安装不正确，可能使水头损失达7—17m，远远超过允许的2—3.5m。安装时应遵循以下步骤:

[1]先向过滤罐中装入花岗岩砾，再装中粗粒的砂介质，最后装入最细的砂介质。若花岗岩砾及滤料在运输中受到污染，必须用水洗净后才能装入过滤罐中。

[2]严格按照厂商给出的各介质层厚填装相应的滤料。

[3]关闭过滤罐上的反冲控制阀，关小排污管上的流量调节阀，打开干管上的主阀，然后启动机组。

[4]缓慢打开某个罐上的反冲控制阀，然后缓慢增大流量调节阀的开度，但确认反冲流量在允许范围内（后面还将详细阐述反冲流量的调节方法）。这样做是为了保证水体缓慢透过滤料，但又不把细粒滤料带到罐底部而堵塞集水装置。

[5]关闭该罐的反冲控制阀，对其它所有过滤罐重复④的动作。

[6]按④、⑤的方法再对每个罐冲洗一遍后，关闭所有反冲控制阀，使过滤系统进入正常供水状态。

一个合理的砂石过滤系统，还应具备以下条件:

(1)砂石过滤系统的过滤容量应比灌溉系统所要求的容量大。

(2)砂石过滤系统的总过水量应与所采用的灌水器流量相适配。

(3)应合理布置砂石过滤系统的排污管，以利于冲洗过滤罐和杂质排出。

(4)应在泵入口处安装初级过滤器，先处理掉水体中漂浮的大颗粒杂质。

(5)与砂石过滤器配套，应在首部安装流量计、水表和压力表，这些设备不仅用于监测砂石过滤系统的效能，而且可用来观测整个微灌系统的运行状态。

(6)应在施肥器入口的下游装有网式或叠片式过滤器，以拦截施肥中不溶于水的杂质；同时若砂石过滤器出现故障或误操作，可防止杂质进入微灌系统，不致于造成整个微灌系统瘫痪。

在采用砂石过滤器的条件下，虽然没有必要在支管的进口处再装小型网式过滤器，但经济许可的条件下，一些用户仍愿意这样做，为使整个微灌系统更加安全运行。

6. 反冲流量的调节

反冲流量必须足以使滤料膨胀，并将有机杂质和比滤料轻的杂质完全冲洗干净。反冲流量过大会将滤料冲出罐外，若反冲流量偏小又达不到冲洗效果，因此必须在排污管上设有反冲流量调节阀。不同标号的滤料所要求的反冲流量也不同（见表9），手动反冲洗的砂石过滤系统应按照以下方法操作：

(1)关小干管上的总阀，获得足够的反冲压力。

(2)缓慢打开反冲控制阀和排污管上的反冲流量调节阀。

(3)用100目滤网或尼龙袜套承接反冲水流，检查有无滤料被冲出。

(4)在刚发现有滤料被冲出时，停止打开反冲流量调节阀并锁定此位置，以后不得改变。

7. 自动反冲洗的操作

为了避免水质突变和人为误操作引起的一系列问题，砂石过滤系统常采用自动反冲洗。自动反冲洗砂石过滤系统的主要问题是，如何保证反冲的压力和冲洗时间。

?用压差计测量过滤系统进、出口的压差值，当此值达到预设的压差时，产生一个电信号并反馈给控制器，控制器即依次自动打开每个罐上的反冲控制阀，从而实现自动反冲洗；同时控制器中装有一个计时器，可预设冲洗延续时间。在洁净的滤料既定的水头损失上再加3.5—5.0m即为要预设的压差值，此值一般界定在5.5—10m之间，关键取决于滤料洁净状态下既定的水头损失大小，因此首先要确认滤料洁净状态下既定的水头损失值。为了防止罐底部集水装置被细小的滤料堵塞，预设压差不宜过大，适度增加反冲洗频率。

?从一个罐反冲控制阀关闭到另一个反冲控制阀完全打开之前，必须预留一定的延时，以便压力回升使每个罐均能获得相同的足够的反冲压力。

?定期检测排污管排出的水质是否洁净，若发现反冲过程末排出的水中仍含有杂质，说明罐中杂质未被反冲干净，应适当调长反冲延续时间。

8. 选择砂石滤料

砂石滤料用平均有效粒径和均匀系数两个指标来分类，平均有效粒径是指某种砂石滤料中小于这种粒径的砂样占总砂样的10%，例如某种滤料的有效粒径为0.8mm，其意义是指其中有10%的砂样粒径小于0.8mm；均匀系数用于描述砂石滤料的粒径变化情况，以60%砂样通过筛孔的粒径与10%砂样通过筛孔的粒径的比值来表示（即d60/d10），若此比值等于1，说明该滤料由同一粒径组成。用于微灌系统的砂石过滤器，滤料的均匀系数在1.5左右为宜。

带有棱面的滤料比圆滑的滤料过滤效果好，棱面越多则表面积越大，吸附杂质的能力愈强，因此在微灌系统中，宜选用石英或花岗岩碎砂。不同微灌灌水器对应的滤料见表3，表7列出了不同滤料与过滤目数之间的对应关系。在选滤料时，先保证其均匀系数达到1.5，然后再考虑它能达到的过滤能力，由于砂石滤料是由多种粒径构成的，因而其对应的过滤目数也有一个范围，实际应用中应取中值更安全。

表7 不同滤料与过滤能力对应关系表

9. 砂石过滤器的选型

可按以下步骤选择砂石过滤器，其原则是不仅考虑过水流量，还要保证反冲流量：

?在中等水质条件下，滤料单位截面积过水流量不应大于49m3/h/m2。

?如果水质太差，悬移质含量大于50mg/L时，滤料单位截面积过水流量应减至25--37m3/h/m2，以增加过滤罐数量即增加过流面积的办法来保证过滤容量和反冲流量（见表9），同时应减小压差计上的预设值，提高反冲频率，以保证系统正常运行。

?在排污管上应安装一个流量调节阀，一方面为了控制反冲流量，另一方面限制滤料被排出罐外。?当某个罐被反冲洗时，其它未冲洗的罐的过流量，应满足系统正常运行的流量和反冲流量的总和，此时滤料单位截面积过水流量允许有所提高，但最大不得超过73 m3/h/m2；若校核后超来此值，应增加足够数量的过滤罐，将该值降到允许值以下。

表8 过滤罐的一些技术参数

表9 不同滤料单位截面积所需的最小反冲流量

例2: 有一自动控制滴灌系统，每颗树布置2个滴头，每个滴头流量为2L/h，滴孔直径0.75mm，地表水源中有机物含量10mg/L左右，系统总流量50m3/h，部分肥料计划由滴灌系统施入。请选配过滤器类型，若选用了砂石过滤器，帮助确定滤料标号、过滤罐直径和数量，并列出所选砂石过滤器的型号及各项技术参数。

解：首先选择过滤器类型，若选定砂石过滤器，接着逐步确定它的各项结构参数，最后选定型号及技术参数。

1.选择过滤器类型

过滤器的类型与水源的水质密切相关，现为地表水源且有机物含量约10mg/L，参考表2选用自动反冲洗砂石过滤器。

2.确定过滤器的过滤能力

滴灌系统由式（2）计算滤孔直径，现知滴孔直径d D=0.75mm，则滤孔直径:

d L=d D/10=0.75/10=0.075mm

以此查表1知，选得该灌水器所要求的过滤能力为200目。

3.确定滤料标号和所需罐的总截面积

以200目过滤能力查表7，与此对应的滤料为#16石英砂；对自动反冲洗砂石过滤器而言，此例水源中有机物含量偏允许值的下限，因而可取滤料单位截面积过水流量q=49m3/h/m2，已知系统总流量Q=50m3/h，则所需罐的总截面积:

A=Q/q=50/49=1.02 m2

4.初步确定过滤罐直径和数量

以总截面积A=1.02 m2，查表8可知，3个直径为76cm或2个直径为91cm的罐均能满足要求，罐的总截面积分别为1.39m2和1.30m2，均大于计算的1.02m2。

5.通过计算单罐的反冲流量和其它未冲洗罐的单位截面积过流量，确定砂石过滤器的结构参数

对于3个直径为76cm的罐：由表9知，#16石英砂滤料单位截面积所需的最小反冲流量q1=44 m3/h/m2，而其单罐截面积a1=0.46 m2，则单罐反冲流量：

Q1=q1 x a1=44 x 0.46=20.24 m3/h

因过滤系统为自动反冲洗，一个罐反冲洗时，其它两个罐的过流量必须等于系统总流量与单罐反冲流量的总和，两个罐的总截面积a2=0.95 m2，则未冲洗的两个罐的单位截面积过流量:

q2=(Q+Q1)/a2=(50+20.24)/0.95=73.94 m3/h/m2

此值接近允许的73 m3/h/m2，可满足要求。

对于2个直径为91cm的罐：以上述同样的方法，确定出其单罐反冲流量为28.6 m3/h，在冲洗过程中，另一个未冲洗罐的单位截面积过流量将增加到120.92 m3/h/m2，此值远大于允许的73 m3/h/m2，因而不能满足要求。

经过以上的分析和计算，所选的自动反冲洗砂石过滤器，应由3个直径为76cm的过滤罐、填装#16石英砂滤料构成，才能满足200目过滤和系统正常供水要求。

部分肥料计划由该滴灌系统施入，因砂石过滤器滤料的表面积很大，吸附力极强，肥料透过时会丢失部分离子而降低肥效，故而应在砂石过滤器下游选配一网式过滤器，使注肥口位于砂石过滤器和网式过滤器之间，用网式过滤器拦截肥料中的杂质；该滴灌系统采用自动控制，所选的网式过滤器，不仅要满足200目过滤并能通过系统总流量，而且也应采用自动控制。

6.选定过滤器型号及技术参数

以上述已确定了的各项指标，向厂商咨询或直接查有关厂商的产品样本，即可选定过滤器型号及技术参数。如查美国雨鸟公司的产品样本，所选的过滤器型号及技术参数见下表：