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我国微灌过滤器发展回顾

水资源是农业生产中不可替代的基本要素，目前水资源的匮乏，制约着农业生产的可持续发展，如何节约水资源、利用水资源成为促进农业发展的必要因素。微灌是节约水资源进行农业灌溉的重要技术，但其致命弱点是灌水器易堵塞。“微灌”是目前公认的效果好、效率高的有效节水灌溉技术。根据相关技术资料显示，微灌所用水量是常规地面“漫灌”用水量的1/3，是喷灌用水量的1／2。特别是在水资源匮乏的干旱、半干旱农业产区，微灌技术的优势更加明显，这项技术已在国外一些缺水、干旱、甚至沙漠地区广泛推广，并且取得了一定成效。过滤器又称为微灌系统“首部”，是微灌技术系统正常运行的主要核心设备以及提高灌溉用水质量、延长整个微灌系统使用年限的关键设备。

从左到右：旋流水砂分离器和碳钢外壳筛网过滤器

上世纪70年代，我国开始引进滴灌技术，并从墨西哥引进了3套滴灌设备，对微灌技术的研究与应用推广至今已有40余年的历史。现如今微灌技术在开发、研制、生产新的设备和新的技术等方面取得了很大的研究进展，形成了灌水装置、过滤净化装置、施肥装置、管件管材、各类阀体等设备品种规格多样、装备配套齐全、市场上形成了一定规模的微灌设备产品系列“。单甜反冲洗砂石过滤器又叫易斯过滤器，是在微灌系统中开发并使用最早的反冲洗过滤器；滤网过滤器是山盆式陶管过滤器通过改进演变而来之后，双式反冲洗砂石过滤器开始出现，作为微灌系统专用的过滤器，将两个过滤罐并联，特点是在反冲洗的同时系统持续供水“目前农业生产中应用较广泛的过滤器有砂过滤器、网式过滤器和叠片式过滤器三种，为了防止腐蝕、生锈问题，许多过滤器以塑料为主要材料。

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过滤设备存在的问题

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多数产品的性能参数不明确

对过滤器内在的性能比如：公称压力、最大允许压降、额定压降、清洁压降、过滤流量、公称尺寸、过滤器自动冲洗时间、冲洗压差、最小工作压力、冲洗水量等没有准确的描述或关注。国际上也没有类似的标准。过滤器基本的性能参数不明确，使得过滤效果成为模糊的数，造成过滤器生产无序，质量无法保证，过滤效果可靠性差。更重要的是，阻碍了进一步开展过滤与堵塞方面的试验研究，进而阻碍了微灌技术的发展和运用。

砂石过滤器和离心过滤器工程组合运用

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对砂过滤器和叠片式过滤器过滤性能缺乏深入研究

1、砂过滤器与叠片过滤器都具有吸附悬浮颗粒，降低颗粒的浓度的功能，只有对这一功能进行充分研究，才能找出滤料的过滤过程及滤料堵塞规律，解决劣质水微灌的水处理问题。

2、微灌过滤具有高压力，高速度的特点，其过滤目标是滤除水中含有的多余的杂质颗粒，以减轻灌水器堵塞的概率。它对化学因素的滤后效果，如色、嗅有关的因素变化等没有要求。

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对砂滤料和叠片材料结构的研究不足

1、砂石过滤器是国际上应用较普遍的微灌过滤设备，由于砂石过滤技术是从水处理行业借鉴而来，所以砂石滤料也是照搬水处理行业使用的石英砂或花岗岩砂，这些滤料的粒径不是均匀的。目前国内外尚无人成功开发出微灌专用的砂石滤料。

2、叠片式过滤器的关键要素是塑料叠片的材料、流道结构和叠加方式，在国外开展研究较多较细的是一些生产企业，它们为了市场竞争的需要，其技术资料是保密的，国内尚无一家上规模的叠片过滤器生产厂家，更没有开展系统的的试验与研究。近几年来叠片过滤器在灌溉上运用发展速度很快，有人预测它将会取代砂过滤器成为微灌的主流过滤设备。对于我们这个缺水的国家来说叠片过滤器的应用前景是非常广阔的，开展关键设备技术研究是很必要的。

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反冲洗用水量问题

影响反冲洗用水量的因素很多，主要的有以下几种：

过滤器的形式

资料显示，网式自清洁过滤器的反冲洗最省水，一次清洗时间仅有10秒左右，排出污水的浓度最大；砂过滤器的过滤周期较长，但是一次性清洗水量消耗大，一次清洗时间约为250~300秒左右；叠片过滤器单次冲洗耗水量小于砂过滤，但它的冲洗频率高，一次清洗时间约为10~20秒左右。在冲洗强度方面叠片式要高于沙石过滤器，因此一般认为叠片过滤器清洗用水相对砂石过滤较少，但还存在着争议点。

原水水质和冲洗强度及压差

同一种过滤器和相同的原水水质条件下，不同的反冲洗强度和冲洗压差指标其冲洗用水量相差很大，网式过滤器和叠片过滤器的反冲洗强度受滤芯的结构与强度限制，同时反冲洗流量不应大于过滤流量。砂石过滤器的反冲洗受流速限制，流速过快容易将滤料带出，同样它的反冲洗速度不应超过过滤速度。

滤床结构

主要是指砂过滤器的内部结构，如承托板的结构、滤帽的型号、滤层厚度等，这些结构应在过滤器设计时就考虑到它的清洗耗水性能，叠片过滤器的滤芯和反冲洗结构的影响与砂过滤类似。

过滤材料规格

是指滤网和叠片的目数、砂石滤料的粒径级配等，一般情况目数越大反冲洗耗水量越多，砂石滤料的清洗比较复杂，平均粒径越大反冲洗耗水量越多。原水中的杂质含量大小与滤料的清洗需要的水量呈正比例关系，含量高冲洗频率就大，耗水量当然就大。水中杂质颗粒的粘性和比重不同，其与过滤材料脱离的难易程度大小不同，同样也会影响冲洗耗水量的大小。

砂过滤器和叠片过滤器工程组合运用

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亟待解决的几个问题

（一）制定行业或国家标准

目前我国微灌过滤器的标准有一个行业标准：《微灌用筛网过滤器》；三个国家标准：《农业灌溉装备—过滤器—基本要素》；《农业灌溉装备—过滤器网式过滤器》；《农业灌溉装备—过滤器—自清洗网式过滤器》。

上述标准主要针对网式过滤器产品，砂过滤器或叠片过滤器却没有相关的标准，这就造成国内微灌过滤设备生产的混乱，产品质量低下的状况。国产的砂过滤器存在着加工粗糙，可靠性差，性能参数不全等问题。叠片式过滤器的工艺要求更高，国内还没有开发成功的例子，市场由国外产品主导，但是由于大多数的国外产品是从其它行业直接拿来用于微灌，在工程应用中还存在着过滤效果和清洗功能模糊不清的问题。因此制定微灌过滤器标准已势在必行。

（二）过滤器过滤效果差多采用组合型过滤器

自微灌技术推广以来，滴灌带堵塞成为国内农业生产所面对的主要问题，过滤器过滤效果差是根本原因，多种过滤装置的科学组合成为关键。新疆耕地面积广、灌溉水资源多以河渠水为主，泥沙含量较大，因此使用三种过滤器逐级过滤的方法，即首先由叠片式过滤器过滤出大量泥沙，再通过砂石过滤器将有机物和其他杂质滤掉，最后通过筛网过滤器进行第三级过滤。但此类过滤系统存在的问题也很多，例如水头损失大，设备及管网安装复杂且成本高、易堵塞等问题。组合型过滤器不是不同过滤装置的简单组合，而是利用水流的方向性，如利用某种装置来调节水流的方向或形态迫使水中的固体杂质沿某一特定的方向流动，而且流动速度可以加以控制，比如将网式过滤器的滤网设计为垂直方向，利用某种装置使固体杂质始终保持悬浮状态，而不是沉积在滤网之上，可以减轻滤网的堵塞程度，延长冲洗间隔，节省劳动力、提高环境效益。

目前国内过滤处理技术来讲，劣质水运用于微灌条件并不成熟，其关键问题是过滤和反冲洗方面还存在着技术障碍。

（三）开发适宜于微灌利用的过滤材料

过滤材料是过滤器的核心，微灌专用过滤材料要求必须是理化性能稳定，清洗快速方便，适宜于高速过滤的材料。理化性能稳定是指砂滤料的不易碎裂和磨损，含水解化合物量少，塑料叠片过滤芯的强度高，不易变形，耐老化抗腐蚀能力强，网式过滤芯的要求安全可靠，不开裂变形等。清洁快速方便是指过滤材料堵塞后容易清洗，尤其是易于自动清洗，并且清洗耗水量要少。另外，不同的水质对过滤材料的要求不同，有针对地开发一些专用过滤材料，过滤效率可以大幅提高。只有好的过滤材料，才能生产出高性能的过滤产品，所以研制开发过滤新材料，是微灌行业发展的一个长久的课题。

（四）开发推广自动化程度高的过滤器

普通农户一般都购买价格便宜、结构简单的单罐砂石过滤装置，形式比较单一，导致过滤性能较差，而且反冲洗大多是手动形式，如手动式开闭阀门，技术含量较低。即使是自动反冲洗技术，也大多是从国外进口的控制系统与控制技术。为了提高过滤装置的技术含量，适应微灌的精准灌溉和自动化控制，应对各种自动控制阀门和自动控制系统进行开发研究，通过压力传感器、流量传感器、视觉传感器等电子仪器将压降、流量、肥料含量等信息反馈到控制中心，如计算机和变频器，再利用电磁阀等电控装置对过滤器进行自动反冲洗和流量压力的调节，通过计算机和手机客户端完成流量监控、施肥监控、反冲洗监控等。

自清洗过滤器是指过滤器能够按照过滤时间、前后压差和过滤流量等指标，通过自身的清洗机构，对过滤材料进行自动清洗操作。砂过滤器和叠片过滤器一般采用反冲洗机构进行自动清洗，网式过滤器水力冲洗效果较差，比较盛行的是具有吸食功能的自清洗过滤器。

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过滤器未来发展趋势

（一）过滤器仍将保持高速发展态势

1、我国经济的高速增长，提供了经济保证。尤其是今年经济刺激计划，有利于节水灌溉的推广；

2、缺水问题和粮食问题是我国政府最关注民生大问题，去年国际粮价的暴涨，再次坚定了政府支持农业水利建设的路线。另外，粮价的上涨将有利于微灌技术的推广；

3、我国广大农村正在大力推行的土地集约化生产，土地的集中经营将有利于微灌发展，研究适用于新形式下的灌溉设备，将带来无限的发展商机；

4、农村劳动力价格的上涨，冲击传统的灌溉方式。自动化灌溉方式将是我国农村发展方向。

5、微灌的发展必将带来过滤器产业的发展！

（二）自动化过滤系统是未来的主流

1、自动化过滤器性能更加安全可靠，用户使用更加方便。

2、随着自动化过滤器的推广数量的快速增加，其生产成本会大幅的降低，旧产品的更新大多会选择自动化过滤器；

3、组合过滤系统更需要自动化控制。

（三）过滤介质、材料专用化系列化

1、不同的水质有不同的过滤材料；

2、不同的水质具有不同的介质构造；

3、不同的灌水器要求采用不同的材料。

（四）过滤器发展趋势

1、大中型工程和水质较差条件下仍以砂过滤为主过滤；

2、叠片过滤器的应用数量将逐渐成为市场的主流；

3、旋流式水砂分离器和网式过滤器主要作为辅助过滤器。

水力驱动过滤器

来源：百度文献