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我國微灌過濾器發展回顧

水資源是農業生產中不可替代的基本要素，目前水資源的匱乏，制約著農業生產的可持續發展，如何節約水資源、利用水資源成為促進農業發展的必要因素。微灌是節約水資源進行農業灌溉的重要技術，但其致命弱點是灌水器易堵塞。“微灌”是目前公認的效果好、效率高的有效節水灌溉技術。根據相關技術資料顯示，微灌所用水量是常規地面“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、半干旱農業產區，微灌技術的優勢更加明顯，這項技術已在國外一些缺水、干旱、甚至沙漠地區廣泛推廣，并且取得了一定成效。過濾器又稱為微灌系統“首部”，是微灌技術系統正常運行的主要核心設備以及提高灌溉用水質量、延長整個微灌系統使用年限的關鍵設備。

從左到右：旋流水砂分離器和碳鋼外殼篩網過濾器

上世紀70年代，我國開始引進滴灌技術，并從墨西哥引進了3套滴灌設備，對微灌技術的研究與應用推廣至今已有40余年的歷史。現如今微灌技術在開發、研制、生產新的設備和新的技術等方面取得了很大的研究進展，形成了灌水裝置、過濾凈化裝置、施肥裝置、管件管材、各類閥體等設備品種規格多樣、裝備配套齊全、市場上形成了一定規模的微灌設備產品系列“。單甜反沖洗砂石過濾器又叫易斯過濾器，是在微灌系統中開發并使用最早的反沖洗過濾器；濾網過濾器是山盆式陶管過濾器通過改進演變而來之后，雙式反沖洗砂石過濾器開始出現，作為微灌系統專用的過濾器，將兩個過濾罐并聯，特點是在反沖洗的同時系統持續供水“目前農業生產中應用較廣泛的過濾器有砂過濾器、網式過濾器和疊片式過濾器三種，為了防止腐蝕、生銹問題，許多過濾器以塑料為主要材料。

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過濾設備存在的問題

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多數產品的性能參數不明確

對過濾器內在的性能比如：公稱壓力、最大允許壓降、額定壓降、清潔壓降、過濾流量、公稱尺寸、過濾器自動沖洗時間、沖洗壓差、最小工作壓力、沖洗水量等沒有準確的描述或關注。國際上也沒有類似的標準。過濾器基本的性能參數不明確，使得過濾效果成為模糊的數，造成過濾器生產無序，質量無法保證，過濾效果可靠性差。更重要的是，阻礙了進一步開展過濾與堵塞方面的試驗研究，進而阻礙了微灌技術的發展和運用。

砂石過濾器和離心過濾器工程組合運用

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對砂過濾器和疊片式過濾器過濾性能缺乏深入研究

1、砂過濾器與疊片過濾器都具有吸附懸浮顆粒，降低顆粒的濃度的功能，只有對這一功能進行充分研究，才能找出濾料的過濾過程及濾料堵塞規律，解決劣質水微灌的水處理問題。

2、微灌過濾具有高壓力，高速度的特點，其過濾目標是濾除水中含有的多余的雜質顆粒，以減輕灌水器堵塞的概率。它對化學因素的濾后效果，如色、嗅有關的因素變化等沒有要求。

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對砂濾料和疊片材料結構的研究不足

1、砂石過濾器是國際上應用較普遍的微灌過濾設備，由于砂石過濾技術是從水處理行業借鑒而來，所以砂石濾料也是照搬水處理行業使用的石英砂或花崗巖砂，這些濾料的粒徑不是均勻的。目前國內外尚無人成功開發出微灌專用的砂石濾料。

2、疊片式過濾器的關鍵要素是塑料疊片的材料、流道結構和疊加方式，在國外開展研究較多較細的是一些生產企業，它們為了市場競爭的需要，其技術資料是保密的，國內尚無一家上規模的疊片過濾器生產廠家，更沒有開展系統的的試驗與研究。近幾年來疊片過濾器在灌溉上運用發展速度很快，有人預測它將會取代砂過濾器成為微灌的主流過濾設備。對于我們這個缺水的國家來說疊片過濾器的應用前景是非常廣闊的，開展關鍵設備技術研究是很必要的。

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反沖洗用水量問題

影響反沖洗用水量的因素很多，主要的有以下幾種：

過濾器的形式

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

原水水質和沖洗強度及壓差

同一種過濾器和相同的原水水質條件下，不同的反沖洗強度和沖洗壓差指標其沖洗用水量相差很大，網式過濾器和疊片過濾器的反沖洗強度受濾芯的結構與強度限制，同時反沖洗流量不應大于過濾流量。砂石過濾器的反沖洗受流速限制，流速過快容易將濾料帶出，同樣它的反沖洗速度不應超過過濾速度。

濾床結構

主要是指砂過濾器的內部結構，如承托板的結構、濾帽的型號、濾層厚度等，這些結構應在過濾器設計時就考慮到它的清洗耗水性能，疊片過濾器的濾芯和反沖洗結構的影響與砂過濾類似。

過濾材料規格

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

砂過濾器和疊片過濾器工程組合運用

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亟待解決的幾個問題

（一）制定行業或國家標準

目前我國微灌過濾器的標準有一個行業標準：《微灌用篩網過濾器》；三個國家標準：《農業灌溉裝備—過濾器—基本要素》；《農業灌溉裝備—過濾器網式過濾器》；《農業灌溉裝備—過濾器—自清洗網式過濾器》。

上述標準主要針對網式過濾器產品，砂過濾器或疊片過濾器卻沒有相關的標準，這就造成國內微灌過濾設備生產的混亂，產品質量低下的狀況。國產的砂過濾器存在著加工粗糙，可靠性差，性能參數不全等問題。疊片式過濾器的工藝要求更高，國內還沒有開發成功的例子，市場由國外產品主導，但是由于大多數的國外產品是從其它行業直接拿來用于微灌，在工程應用中還存在著過濾效果和清洗功能模糊不清的問題。因此制定微灌過濾器標準已勢在必行。

（二）過濾器過濾效果差多采用組合型過濾器

自微灌技術推廣以來，滴灌帶堵塞成為國內農業生產所面對的主要問題，過濾器過濾效果差是根本原因，多種過濾裝置的科學組合成為關鍵。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，因此使用三種過濾器逐級過濾的方法，即首先由疊片式過濾器過濾出大量泥沙，再通過砂石過濾器將有機物和其他雜質濾掉，最后通過篩網過濾器進行第三級過濾。但此類過濾系統存在的問題也很多，例如水頭損失大，設備及管網安裝復雜且成本高、易堵塞等問題。組合型過濾器不是不同過濾裝置的簡單組合，而是利用水流的方向性，如利用某種裝置來調節水流的方向或形態迫使水中的固體雜質沿某一特定的方向流動，而且流動速度可以加以控制，比如將網式過濾器的濾網設計為垂直方向，利用某種裝置使固體雜質始終保持懸浮狀態，而不是沉積在濾網之上，可以減輕濾網的堵塞程度，延長沖洗間隔，節省勞動力、提高環境效益。

目前國內過濾處理技術來講，劣質水運用于微灌條件并不成熟，其關鍵問題是過濾和反沖洗方面還存在著技術障礙。

（三）開發適宜于微灌利用的過濾材料

過濾材料是過濾器的核心，微灌專用過濾材料要求必須是理化性能穩定，清洗快速方便，適宜于高速過濾的材料。理化性能穩定是指砂濾料的不易碎裂和磨損，含水解化合物量少，塑料疊片過濾芯的強度高，不易變形，耐老化抗腐蝕能力強，網式過濾芯的要求安全可靠，不開裂變形等。清潔快速方便是指過濾材料堵塞后容易清洗，尤其是易于自動清洗，并且清洗耗水量要少。另外，不同的水質對過濾材料的要求不同，有針對地開發一些專用過濾材料，過濾效率可以大幅提高。只有好的過濾材料，才能生產出高性能的過濾產品，所以研制開發過濾新材料，是微灌行業發展的一個長久的課題。

（四）開發推廣自動化程度高的過濾器

普通農戶一般都購買價格便宜、結構簡單的單罐砂石過濾裝置，形式比較單一，導致過濾性能較差，而且反沖洗大多是手動形式，如手動式開閉閥門，技術含量較低。即使是自動反沖洗技術，也大多是從國外進口的控制系統與控制技術。為了提高過濾裝置的技術含量，適應微灌的精準灌溉和自動化控制，應對各種自動控制閥門和自動控制系統進行開發研究，通過壓力傳感器、流量傳感器、視覺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，如計算機和變頻器，再利用電磁閥等電控裝置對過濾器進行自動反沖洗和流量壓力的調節，通過計算機和手機客戶端完成流量監控、施肥監控、反沖洗監控等。

自清洗過濾器是指過濾器能夠按照過濾時間、前后壓差和過濾流量等指標，通過自身的清洗機構，對過濾材料進行自動清洗操作。砂過濾器和疊片過濾器一般采用反沖洗機構進行自動清洗，網式過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濾器。

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過濾器未來發展趨勢

（一）過濾器仍將保持高速發展態勢

1、我國經濟的高速增長，提供了經濟保證。尤其是今年經濟刺激計劃，有利于節水灌溉的推廣；

2、缺水問題和糧食問題是我國政府最關注民生大問題，去年國際糧價的暴漲，再次堅定了政府支持農業水利建設的路線。另外，糧價的上漲將有利于微灌技術的推廣；

3、我國廣大農村正在大力推行的土地集約化生產，土地的集中經營將有利于微灌發展，研究適用于新形式下的灌溉設備，將帶來無限的發展商機；

4、農村勞動力價格的上漲，沖擊傳統的灌溉方式。自動化灌溉方式將是我國農村發展方向。

5、微灌的發展必將帶來過濾器產業的發展！

（二）自動化過濾系統是未來的主流

1、自動化過濾器性能更加安全可靠，用戶使用更加方便。

2、隨著自動化過濾器的推廣數量的快速增加，其生產成本會大幅的降低，舊產品的更新大多會選擇自動化過濾器；

3、組合過濾系統更需要自動化控制。

（三）過濾介質、材料專用化系列化

1、不同的水質有不同的過濾材料；

2、不同的水質具有不同的介質構造；

3、不同的灌水器要求采用不同的材料。

（四）過濾器發展趨勢

1、大中型工程和水質較差條件下仍以砂過濾為主過濾；

2、疊片過濾器的應用數量將逐漸成為市場的主流；

3、旋流式水砂分離器和網式過濾器主要作為輔助過濾器。

水力驅動過濾器

來源：百度文獻