為探究石塑混合介質(zhì)過濾器在清水條件下的水力特性,對石塑混合、石英砂與PVC塑料三種不同介質(zhì)進行了物理模型試驗。結(jié)果表明:石塑混合介質(zhì)的水頭損失比原始石英砂的減少了約20%,比PVC塑料介質(zhì)增加約為18%;水頭損失結(jié)構(gòu)系數(shù)分別為石英砂介質(zhì)大于石塑混合介質(zhì)大于PVC塑料介質(zhì)。反沖洗中濾料的膨脹率和上升厚度與流速成正比,各濾料的初始發(fā)生膨脹的流速不同,最大的是石塑混合介質(zhì),其次是石英砂,最后是PVC塑料介質(zhì);反沖洗后不同濾料都發(fā)生了相應(yīng)的膨脹,PVC塑料介質(zhì)是嚴重,其次是石英砂,最后是石塑混合介質(zhì);PVC塑料介質(zhì),石英砂介質(zhì)和石塑混合介質(zhì)的反沖洗流速分別控制在0.036～0.064,0.042～0.084和0.045～0.077 m/s以內(nèi),超過上限流速,會導(dǎo)致反向堵塞。通過試驗對比分析可知,石塑混合介質(zhì)過濾器能有效減小水頭損失,加入部分PVC塑料介質(zhì)的使用,相對的延長了介質(zhì)使用壽命,反沖洗后濾料膨脹小,濾層內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,過濾效果會更好。結(jié)合石英砂和PVC塑料介質(zhì)的各自優(yōu)勢,有利于探索更好的多層復(fù)合介質(zhì)的水力性能。 

【文章來源】：中國農(nóng)村水利水電. 2020,(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

主要部分過濾器裝置

式中:ΔH為系統(tǒng)的局部水頭損失,m;Q為系統(tǒng)過流量,m3/h;k為結(jié)構(gòu)系數(shù),與局部水頭損失系數(shù)、水質(zhì)和過水面積有關(guān)[16]。圖2為清水條件下,不同流量水頭損失的變化,可知,用3種濾料通過水頭損失與流量的數(shù)據(jù)擬合成二次關(guān)系,R2均大于0.98,擬合效果很好,試驗數(shù)據(jù)可靠。如表2知,結(jié)構(gòu)系數(shù)不同,依次是石英砂濾料介質(zhì)大于石塑混合濾料介質(zhì)大于PVC塑料薄片介質(zhì),結(jié)構(gòu)系數(shù)越大水頭損失也就越大,初始水頭損失也越大。說明砂石介質(zhì)水頭損失大于石塑混合介質(zhì)大于PVC塑料介質(zhì),石塑混合濾料介質(zhì)的結(jié)構(gòu)系數(shù)與PVC塑料薄片介質(zhì)相差很小,與石英砂的結(jié)構(gòu)系數(shù)相差很大。石塑混合介質(zhì)比石英砂介質(zhì)的初始水頭損失減少了約20%,比PVC塑料介質(zhì)增加約為18%。即石塑混合介質(zhì)的使用,有效降低了初始水頭損失,延長了過濾時間。

由以上曲線圖可以看出,石塑混合的雙介質(zhì)均初始上升和膨脹時,流速增大到0.037 m/s,跟石英砂濾料的反沖洗啟動流速比較接近,比PVC塑料介質(zhì)單獨使用時的反沖洗啟動流速要大。由于是雙濾料,比重不同,受水影響發(fā)生膨脹的流速不同,PVC塑料介質(zhì)比重較小先開始膨脹;又因水流在整個過濾器內(nèi)部濾料沿程受到的阻力較小,導(dǎo)致底部比重較大的石英砂濾料不易膨脹,當流速達到0.044 m/s時,底層的石英砂濾料才開始發(fā)生膨脹,隨著流速的增大,PVC塑料介質(zhì)隨著流速發(fā)生膨脹較快,石英砂濾料發(fā)生膨脹相對較慢,最大膨脹也相對較小。當流速達到0.077 m/s時,PVC塑料介質(zhì)膨脹率已經(jīng)達到100%,已經(jīng)導(dǎo)致反向堵塞現(xiàn)象,石英砂濾料膨脹率才25%左右,說明此流速下已經(jīng)超過需要反沖洗的狀態(tài)。由此可知,石塑混合介質(zhì)的反沖洗流速范圍為0.044～0.077 m/s以內(nèi),流速相對越大反沖洗時間越短,本試驗推薦流速為0.068 m/s時最佳。反沖洗時,PVC塑料介質(zhì)與石英砂濾料介質(zhì)自然分層幾乎不存在重疊部分,原因是兩種濾料材料本身的比重相差很大,在水流的作用石英砂介質(zhì)在下層,PVC塑料介質(zhì)在上層。形成分層過濾,是一種比較好的過濾方式,即減少水頭損失,又改善了過濾效果,分層多級過濾是介質(zhì)過濾器的發(fā)展方向。4 結(jié) 論

【參考文獻】：
期刊論文
[1]塑料介質(zhì)過濾器的水力性能及泥沙處理特性研究[J]. 段騰,張勝江,郭濤.  節(jié)水灌溉. 2018(07)
[2]玻璃球濾料在微灌過濾裝置中的應(yīng)用試驗研究[J]. 趙朋飛,翟國亮,鄧忠,蔡九茂,張文正.  灌溉排水學(xué)報. 2018(04)
[3]微灌條件下三種過濾器過濾效果試驗研究[J]. 張文正,翟國亮,呂謀超,蔡九茂,鄧忠,宗潔.  灌溉排水學(xué)報. 2017(04)
[4]微灌系統(tǒng)堵塞機理分析與微灌過濾器研究進展[J]. 鄧忠,翟國亮,宗潔,馮俊杰,李迎,蔡九茂,張文正,劉文娟.  節(jié)水灌溉. 2014(08)
[5]微灌砂濾料的表層過濾和氣水反沖洗試驗研究[J]. 張文正,翟國亮,鄧忠,劉楊,陳震.  灌溉排水學(xué)報. 2013(01)
[6]高含沙水流條件下過濾系統(tǒng)水力性能試驗研究[J]. 葉成恒,范興科,姜珊.  節(jié)水灌溉. 2010(01)
[7]關(guān)子微灌用鋼制砂介質(zhì)過濾器標準的制訂[J]. 董文楚,邱元鋒.  節(jié)水灌溉. 2008(07)
[8]微灌過濾器石英砂濾料過濾與反沖洗研究[J]. 鄧忠,翟國亮,仵峰,馮俊杰,劉楊.  水資源與水工程學(xué)報. 2008(02)
[9]微灌用石英砂濾料的過濾與反沖洗試驗[J]. 翟國亮,陳剛,趙武,鄧忠,馮俊杰,劉楊.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2007(12)
[10]滴灌用砂過濾器的過濾與反沖洗性能試驗研究[J]. 董文楚.  水利學(xué)報. 1997(12)

博士論文
[1]中國農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)推廣關(guān)鍵影響因素研究[D]. 孫偉.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]微灌用石英砂濾料的過濾與反沖洗性能研究[D]. 趙紅書.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2010



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