CN111892196A - 具有加气功能的复合式过滤器及具有其的过滤系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的具有加气功能的复合式过滤器及具有其的过滤系统，属于农业节水灌溉技术领域，其中，具有加气功能的复合式过滤器包括：过滤器本体、第一进水管道、第二进水管道、进气管道和出水管道，过滤器本体内设置有叠片过滤装置和离心过滤装置；第一进水管道与离心过滤装置连通，第二进水管道与叠片过滤装置连通，进气管道的出口分别与第一进水管道和第二进水管道连通；本发明的具有加气功能的复合式过滤器，在过滤和反冲洗的过程中，通过进气管道进行加气，一方面可以直接降解难分解物质，提高反冲洗的冲洗效果，另一方面实现水流灌溉时富氧的目的，以解决滴灌造成的根系缺氧，实现根域气体环境的优化，促进作物生长。

Description

具有加气功能的复合式过滤器及具有其的过滤系统
技术领域
本发明涉及农业节水灌溉技术领域，具体涉及一种具有加气功能的复合式过滤器及具有其的过滤系统。
背景技术
滴灌是一种高效节水灌溉技术，但由于滴灌灌水器的流道或孔口尺寸微小，容易发生堵塞。为了防止和减缓堵塞，滴灌系统的上游需设置过滤器。过滤器作为滴灌系统的关键性设备，其工作性能直接影响整个滴灌系统的运行效果。
现有的过滤器一般使用串联的形式进行分级过滤。虽然过滤方法有很多，但由于结构设计的不合理，导致整体设备的反冲洗效果较差，不利于推广与使用。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中用于滴灌系统的过滤器在使用中反冲洗效果较差的缺陷，从而提供一种具有加气功能的复合式过滤器及具有其的过滤系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有加气功能的复合式过滤器，包括：
过滤器本体，具有上下依次连接的柱形外壳和锥形外壳，所述柱形外壳内设置有叠片过滤装置，所述锥形外壳内设置有离心过滤装置；
第一进水管道，一端与所述锥形外壳内的所述离心过滤装置的进口连通，另一端适于与灌溉洗水源连通；
第二进水管道，一端与所述柱形外壳内的所述叠片过滤装置的出口连通，另一端适于与反冲水源连通；
进气管道，出口分别与所述第一进水管道和所述第二进水管道连通，进口适于与气源连通；
出水管道，一端与所述叠片过滤装置的出口连通，另一端适于与灌水器连通。
作为优选方案，所述柱形外壳和锥形外壳之间通过法兰盘连接，所述法兰盘的中心孔的靠近叠片过滤装置的一侧设置有分散器，所述分散器为环形凹槽结构，所述分散器的靠近叠片过滤装置的内侧壁在朝向环形开口方向延伸的过程中，为逐渐朝向叠片过滤装置的方向进行偏移的结构。
作为优选方案，所述分散器的靠近叠片过滤装置的内侧壁为阶梯形结构。
作为优选方案，所述叠片过滤装置包括：多个叠片，所述叠片的正面和/或反面上具有围绕叠片中心均匀设置若干沟槽；
所述沟槽具有至少一个梯形单元，每个所述梯形单元内均具有间隔设置的多个横向的波浪形流道。
作为优选方案，多个所述波浪形流道在所述梯形单元内均匀间隔设置。
作为优选方案，所述叠片的正面和反面均具有沟槽，其中，位于正面的沟槽和位于反面的沟槽在俯视状态下为梯形开口相对的轴对称设置。
作为优选方案，所述离心过滤装置与所述锥形外壳之间形成有螺旋形的第一流道，所述第一流道的进口与所述第一进水管道连通，所述第一流道的出口与所述离心过滤装置的进口连通。
作为优选方案，所述锥形外壳的底端在所述离心过滤装置的进口的下方设置有沉沙箱，所述沉沙箱的上方具有与所述离心过滤装置的进口连通的开口。
作为优选方案，所述叠片过滤装置与所述柱形外壳之间形成有环形的第二流道，所述第二流道的环形内壁与所述叠片过滤装置的出口连通；
所述第二流道的顶端具有出口，所述第二流道的顶端具有导流盘，所述导流盘上具有间隔设置的若干导流孔。
本发明还提供一种过滤系统，包括上述方案中任一项所述的具有加气功能的复合式过滤器。
作为优选方案，还包括：
过滤水箱，与所述过滤器本体的出水管道连通；
反渗透增压泵，进口与所述过滤水箱连通，出口通过第一三通管分别适于与反渗透过滤装置的进口和出口连通，所述第一三通管的第一出口处设有第一阀门，所述第一三通管的第二出口处设有第二阀门；
反渗透过滤装置，出口适于与灌水器连通，进口通过第二三通管分别适于与反渗透增压泵的进口和出口连通，所述第二三通管的进口与所述第一阀门连通，所述第二三通管的第一出口与所述反渗透过滤装置的进口连通，所述第二三通管的第二出口适于与所述反渗透增压泵的进口连通；所述第二三通管的第二出口处设有第三阀门。
作为优选方案，还包括：
微纳米气泡发生器，进口与气泡源增压泵连通，出口与所述进气管道连通。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的具有加气功能的复合式过滤器，采用上下依次连接的柱形和锥形外壳，在外壳内分别设置叠片过滤装置和离心过滤装置，在过滤和反冲洗的过程中，通过进气管道进行加气，一方面可以直接降解难分解物质，提高反冲洗的冲洗效果，另一方面实现水流灌溉时富氧的目的，以解决滴灌造成的根系缺氧，实现根域气体环境的优化，不仅促进作物生长和提高农作物的产量，而且还能达到节水、节能的效果。
2.本发明提供的具有加气功能的复合式过滤器，位于柱形外壳内的叠片上，在叠片的正面和/或反面上设置的沟槽为梯形单元构成，在梯形单元内具有间隔设置的多个横向的波浪形流道，通过波浪形流道使水流进入叠片滤芯时，小颗粒杂质被拦截下来，杂质颗粒停留在了波浪形流道的圆弧连接处，可提高过滤精度，以及叠片的利用率。
3.本发明提供的具有加气功能的复合式过滤器，离心过滤装置和叠片过滤装置结合在一起，起到了双重过滤的目的，弥补了以往过滤器的不足，大大节省了占地空间，且减少了工程造价。
4.本发明提供的具有加气功能的复合式过滤器，采用微纳米气泡进行加气，微纳米气泡能够使微小杂质的表面被附着上微纳米气泡，最终将其从水中去除掉。通入的微纳米气泡是以氧气作为基底，当其完全溶于水中时，作为基底的氧气也会随之溶于水中，能够有效增加水中的溶解氧含量，逐渐改善受污染水体的水质，最终确保能够得到清洁的灌溉水源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的过滤系统的一种实施方式的主视图。
图2为图1中叠片装置的立体结构示意图。
图3为图2的仰视角度立体图。
图4为图2中叠片的正、反两面的沟槽在俯视时的结构示意图。
图5为图1中导流盘的立体结构示意图。
图6为图1中分散器的立体剖视结构示意图。
图7为图1中气泡产生系统的主视图。
图8为图1中反渗透系统的立体结构示意图。
附图标记说明：
1、过滤器本体；2、气泡产生系统；3、反渗透系统；4、叠片过滤装置；5、离心过滤装置；6、第一进水管道；7、第二进水管道；8、进气管道；9、出水管道；10、叠片；11、沟槽；12、波浪形流道；13、第一流道；14、沉沙箱；15、第二流道；16、导流盘；17、导流孔；18、微纳米气泡发生器；19、气泡源增压泵；20、过滤水箱；21、反渗透增压泵；22、反渗透过滤装置；23、第一三通管；24、第一阀门；25、第二阀门；26、第二三通管；27、第三阀门；28、三通换向阀；29、分散器；30、环形凹槽；31、喷头；32、纳米孔；33、微纳米气泡切割器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供一种过滤系统的具体实施方式，如图1所示，包括：过滤器本体1、气泡产生系统2和反渗透系统3，其中，所述气泡产生系统2设置在过滤器本体1的进口之前，所述反渗透系统3设置在过滤器本体1的出口之后。
如图1所示，所述过滤器本体1具有上下依次连接的柱形外壳和锥形外壳，所述柱形外壳内设置有叠片过滤装置4，所述锥形外壳内设置有离心过滤装置5，进行过滤时，灌溉水通过锥形外壳上方一侧的切向进水口进入到过滤器本体1内，然后依次通过离心过滤装置5和叠片过滤装置4进行过滤，其中离心过滤装置5用于过滤悬浮物质，叠片过滤装置4进行二级过滤，用于过滤无机物。
如图1所示，所述过滤器本体1上还具有：第一进水管道6、第二进水管道7、进气管道8和出水管道9；所述第一进水管道6的一端与所述锥形外壳内的所述离心过滤装置5的进口连通，第一进水管道6的另一端适于与灌溉水源连通；所述第二进水管道7的一端与所述柱形外壳内的所述叠片过滤装置4的出口连通，第二进水管道7的另一端适于与反冲洗水源连通；所述进气管道8的出口分别与所述第一进水管道6和所述第二进水管道7连通，进气管道8的进口适于与气源连通，具体的，在进气管道8的中间设有一个三通换向阀28，该三通换向阀28的进口适于与气源连通，三通换向阀28的出口分别与所述第一进水管道6和所述第二进水管道7连通；所述出水管道9的一端与所述叠片过滤装置4的出口连通，出水管道9的另一端适于与灌水器连通。
如图2、图3所示，所述叠片过滤装置4包括：多个叠片10，多个叠片10通过四个支撑柱连接，从而形成过滤滤芯。每个所述叠片10的正、反两面上均具有围绕叠片10中心均匀设置若干沟槽11，其中，位于正面的沟槽11和位于反面的沟槽11在俯视状态下为梯形开口相对的轴对称设置。
如图4所示，所述沟槽11具有两个依次连通的梯形单元，每个所述梯形单元内均具有均匀间隔设置的多个横向的波浪形流道12。另外，作为一种可替换实施方式，所述梯形单元还可以设置一个或更多个。
如图1所示，所述离心过滤装置5与所述锥形外壳之间，通过旋流板形成有螺旋形的第一流道13，所述第一流道13的进口与所述第一进水管道6连通，所述第一流道13的出口与所述离心过滤装置5的进口连通。所述旋流板一方面起到旋流作用，另一方面起到扰流作用，使水、气均匀混合；水流进入第一流道13时，水中的悬浮颗粒在离心作用下，最后进入沉沙罐内。另外，在离心过滤装置5的内部，还可以设置与第一流道13旋向相反的螺旋形旋流流道，以进一步的提高对水中悬浮颗粒物的清除效果。
如图1所示，所述锥形外壳的底端在所述离心过滤装置5的进口的下方设置有沉沙箱14，所述沉沙箱14的上方具有与所述离心过滤装置5的进口连通的开口。
如图1所示，所述叠片过滤装置4与所述柱形外壳之间形成有环形的第二流道15，所述第二流道15的环形内壁与所述叠片过滤装置4的出口连通；
如图5所示，所述第二流道15的顶端具有出口，所述第二流道15的顶端具有导流盘16，所述导流盘16上具有间隔设置的若干导流孔17，通过导流盘16用于对过滤后的水流进行均匀分散。
如图6所示，所述柱形外壳和锥形外壳之间通过法兰盘连接，所述法兰盘的中心孔的靠近叠片过滤装置4的一侧设置有分散器29。灌溉水经过分散器29的分散以后，能够从各个方向进入叠片10的沟槽11，提高叠片过滤装置4的过滤效果。所述分散器29为环形凹槽30结构，所述分散器29的靠近叠片过滤装置4的内侧壁在朝向环形开口方向延伸的过程中，为逐渐朝向叠片过滤装置4的方向进行偏移的结构。具体的，所述分散器29的靠近叠片过滤装置4的内侧壁为阶梯形结构。分散器29用于在水流通过时，对水流进行扰流，使水流分散均匀。
如图7所示，所述气泡产生系统2包括：微纳米气泡发生器18，所述微纳米气泡发生器18的进口与气泡源增压泵19连通，微纳米气泡发生器18的出口与所述进气管道8连通。在所述微纳米气泡发生器18内，上层具有两根进水管，进水管的一端与气泡源增压泵19连通，进水管上分布有多个喷头31，通过喷头31将水以喷洒的形式落下，同时使微纳米气泡发生器18内的气压增大；在微纳米气泡发生器18内的下层具有两根进气管，进气管的伸出外部的一端通过进气阀与大气连通，进气管上分布有若干纳米孔32，外界空气通过纳米孔32与通过喷头31喷洒落下水混合，从而形成溶气，当微纳米气泡发生器18内压力降低时，溶气内的气体重新释放产生气泡，然后通过微纳米气泡发生器18的出口能够将气泡导入至进气管道8；另外，在微纳米气泡发生器18的出口，还设有微纳米气泡切割器33，气泡经过微纳米气泡切割器33的切割处理后，在进行导入至进气管道8。通过将反冲洗水中混入微纳米气泡，通过微纳米气泡可以降解难以分解的物质，达到直接清理的目的。
如图8所示，所述反渗透系统3包括：过滤水箱20、反渗透增压泵21和反渗透过滤装置22。所述过滤水箱20与所述过滤器本体1的出水管道9连通，用于存储从过滤器本体1内流出并经过过滤的原水；所述反渗透增压泵21的进口与所述过滤水箱20连通，反渗透增压泵21的出口通过第一三通管23分别适于与反渗透过滤装置22的进口和出口连通，所述第一三通管23的第一出口处设有第一阀门24，所述第一三通管23的第二出口处设有第二阀门25。所述反渗透过滤装置22内具有反渗透膜，反渗透膜通过把手进行安装拆卸，且始终保持湿润状态。反渗透膜的材料是芳香聚酰胺，形状为圆形。通过反渗透膜可以过滤一些溶解盐类，进行脱盐，经过滤后的水流含盐率低，对土壤以及作物生长有益。
如图8所示，所述反渗透过滤装置22的出口适于与灌水器连通，反渗透过滤装置22的进口通过第二三通管26分别适于与反渗透增压泵21的进口和出口连通，所述第二三通管26的进口与所述第一阀门24连通，所述第二三通管26的第一出口与所述反渗透过滤装置22的进口连通，所述第二三通管26的第二出口适于与所述反渗透增压泵21的进口连通；所述第二三通管26的第二出口处设有第三阀门27。对于反渗透过滤装置22内部的反渗透膜，有两种清洗方式：物理清洗和化学清洗。当脱盐效率降低时，可以通过反压渗透的方式进行清洗；出水效率降低时，过滤器短时间停滞，通过1％的NaHSO3水溶液进行保养；长时间停滞时，通过2％的甲醛进行保养。当反渗透膜污染严重，且不确定反渗透膜的污染源时，采用清洗+消毒+0.1％HCl对膜进行清理。清洗时，先用低PH清洗剂去除水垢，再用高PH清洗剂去除有机物，最后用PH在4-10的药品浸泡；消毒时，采用氯气；HCl的PH为3。
工作原理
本实施例的过滤器本体1，在进行灌溉水的过滤时，灌溉水通过第一进水管道6进入到过滤器本体1的第一流道13内，灌溉水沿着第一流道13螺旋向下流动，在旋转力的作用下，将灌溉水中的泥沙进行沉积到沉沙箱14内，较为清洁的灌溉水从离心过滤装置5的底部进口进入到内部，然后进入到叠片过滤装置4内。灌溉水从叠片过滤装置4内以向外环流动的方式经过叠片10内的沟槽11，在沟槽11内通过波浪形流道12的圆弧连接位置，对灌溉水的小颗粒杂质进行拦截，然后灌溉水通过叠片过滤装置4顶端的导流盘16流出过滤器本体1。另外，本实施例的过滤器本体1，在进行灌溉水的过滤时，还能同时进行灌溉水的加气，以提高灌溉水的含氧量，增强作物生长。
本实施例的过滤器本体1，在进行反冲洗时，将叠片过滤装置4的叠片10调松，反冲洗水通过第二进水管道7进入到过滤器本体1的第二流道15内，反冲洗水沿着叠片10内的沟槽11反向朝向叠片过滤装置4的内部冲洗，从而将叠片10进行冲洗干净，然后，冲洗水通过离心过滤装置5，从离心过滤装置5的进口处流入到沉沙箱14内。另外，本实施例的过滤器本体1，在进行反冲洗时，还能同时进行冲洗水的加气，以提高对叠片10的清洁效果。
本实施例的反渗透系统3，在进行灌溉水的除盐过滤时，通过反渗透增压泵21将过滤水箱20内的经过过滤器本体1进行过滤后的原水进行加压，从而使原水进入到反渗透过滤装置22的进口，并经过反渗透过滤装置22的除盐过滤后，从反渗透过滤装置22的出口流出。
本实施例的反渗透系统3，在进行反冲洗时，通过反渗透增压泵21将过滤水箱20内的原水朝向反渗透过滤装置22的出口内流动，使原水在反渗透过滤装置22内从出口朝向进口进行反向流动，从而将积留在反渗透膜上的盐分冲回至过滤水箱20内，以提高反渗透过滤装置22的过滤效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.具有加气功能的复合式过滤器，其特征在于，包括：
过滤器本体(1)，具有上下依次连接的柱形外壳和锥形外壳，所述柱形外壳内设置有叠片过滤装置(4)，所述锥形外壳内设置有离心过滤装置(5)；
第一进水管道(6)，一端与所述锥形外壳内的所述离心过滤装置(5)的进口连通，另一端适于与灌溉水源连通；
第二进水管道(7)，一端与所述柱形外壳内的所述叠片过滤装置(4)的出口连通，另一端适于与反冲洗水源连通；
进气管道(8)，出口分别与所述第一进水管道(6)和所述第二进水管道(7)连通，进口适于与气源连通；
出水管道(9)，一端与所述叠片过滤装置(4)的出口连通，另一端适于与灌水器连通。
2.根据权利要求1所述的具有加气功能的复合式过滤器，其特征在于，所述叠片过滤装置(4)包括：多个叠片(10)，所述叠片(10)的正面和/或反面上具有围绕叠片(10)中心均匀设置若干沟槽(11)；
所述沟槽(11)具有至少一个梯形单元，每个所述梯形单元内均具有间隔设置的多个横向的波浪形流道(12)。
3.根据权利要求2所述的具有加气功能的复合式过滤器，其特征在于，多个所述波浪形流道(12)在所述梯形单元内均匀间隔设置。
4.根据权利要求2所述的具有加气功能的复合式过滤器，其特征在于，所述叠片(10)的正面和反面均具有沟槽(11)，其中，位于正面的沟槽(11)和位于反面的沟槽(11)在俯视状态下为梯形开口相对的轴对称设置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的具有加气功能的复合式过滤器，其特征在于，所述离心过滤装置(5)与所述锥形外壳之间形成有螺旋形的第一流道(13)，所述第一流道(13)的进口与所述第一进水管道(6)连通，所述第一流道(13)的出口与所述离心过滤装置(5)的进口连通。
6.根据权利要求5所述的具有加气功能的复合式过滤器，其特征在于，所述锥形外壳的底端在所述离心过滤装置(5)的进口的下方设置有沉沙箱(14)，所述沉沙箱(14)的上方具有与所述离心过滤装置(5)的进口连通的开口。
7.根据权利要求6所述的具有加气功能的复合式过滤器，其特征在于，所述叠片过滤装置(4)与所述柱形外壳之间形成有环形的第二流道(15)，所述第二流道(15)的环形内壁与所述叠片过滤装置(4)的出口连通；
所述第二流道(15)的顶端具有出口，所述第二流道(15)的顶端具有导流盘(16)，所述导流盘(16)上具有间隔设置的若干导流孔(17)。
8.过滤系统，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的具有加气功能的复合式过滤器。
9.根据权利要求8所述的过滤系统，其特征在于，还包括：
过滤水箱(20)，与所述过滤器本体(1)的出水管道(9)连通；
反渗透增压泵(21)，进口与所述过滤水箱(20)连通，出口通过第一三通管(23)分别适于与反渗透过滤装置(22)的进口和出口连通，所述第一三通管(23)的第一出口处设有第一阀门(24)，所述第一三通管(23)的第二出口处设有第二阀门(25)；
反渗透过滤装置(22)，出口适于与灌水器连通，进口通过第二三通管(26)分别适于与反渗透增压泵(21)的进口和出口连通，所述第二三通管(26)的进口与所述第一阀门(24)连通，所述第二三通管(26)的第一出口与所述反渗透过滤装置(22)的进口连通，所述第二三通管(26)的第二出口适于与所述反渗透增压泵(21)的进口连通；所述第二三通管(26)的第二出口处设有第三阀门(27)。
10.根据权利要求8或9所述的过滤系统，其特征在于，还包括：
微纳米气泡发生器(18)，进口与气泡源增压泵(19)连通，出口与所述进气管道(8)连通。
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