CN116143226A - 一种农用盐碱水高效分滤方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了应用于盐碱水过滤领域的一种农用盐碱水高效分滤方法，该方案利用双层设置的粗砂过滤层、悬沙过滤层和浮沙过滤层可以更好的实现对地下水的过滤，在低压状态下，大大减少颗粒物的运动流速，水分子通过正向渗透与分子扩散相结合的方式逐级通过过滤层，从而实现低压网袋式除沙，反渗腔可以进一步提高过滤效率，当前置过滤组件在长时间使用时，容易造成其内壁附着大量的污泥杂质使得渗透效率降低，此时利用高压液泵将干净的地下水泵入蓄水囊并通过导液孔进入反渗腔，并最终使得干净的地下水反向渗透将附着在前置过滤组件内壁的杂质被扬起，有效减少了杂质附着堵塞渗透效率。
Description
技术领域
本申请涉及盐碱水过滤领域，特别涉及一种农用盐碱水高效分滤方法。
背景技术
盐碱指氯化钠(NaCl)、碳酸钠(Na2CO3)的混合物，含盐碱较多量的的土地中农作物无法生存。盐碱土盐土土体、特别是表层(0～20厘米)含有大量的可溶性盐(0.6～2％或更多)。一般在气候干旱少雨、蒸发量大、地势低平、地下水位高、矿化度大等自然条件和人为活动影响下形成。此外还有由古代积盐而成的残积盐土。
近年来，随着设施农业的发展，节水滴灌、水肥一体化、无土栽培等技术不断兴起，对于农用水的品质要求愈来愈高。而目前农用水一般直接从浅层地表或深井取水，不仅含有大量纳米级的盐离子，同时里面主要含有大量泥沙、不溶性矿物质等微米尺度的不溶性颗粒，未经处理的地下水容易堵塞灌溉设备、影响传感器精度、造成设备结垢、不利于脱盐设备工作等问题，大大限制设施农业智能化发展。而通过传统旋流除砂、砂石过滤等设备，除沙效果不佳，同时维护频率极高，设备笨重昂贵，不适合农业使用。
对此，我们尝试利用多段分级过滤的方式对盐碱水进行处理，提出了一种农用盐碱水高效分滤方法来解决上述问题。
发明内容
本申请目的在于对盐碱水进行高效除砂，减少设备维护频率，相比现有技术提供一种农用盐碱水高效分滤方法，包括以下步骤：
S1：工作人员将刚抽取出来的地下水收集于集水池进行初步沉淀；
S2：通过低压水泵将沉淀后的地下水泵入位于集水箱内部的前置过滤组件中进行前置过滤，所述低压水泵的压力为1.2bar；
S3：当前置过滤组件内壁附着有大量杂质时，通过排污管将杂质排出；
S4：前置过滤后的地下水被收集后通过高压泵泵入紧密过滤组件中进行精密过滤。
利用集水池对地下水进行初步沉淀减少水中悬浮的杂质，通过低压水泵配合前置过滤组件对沉淀后的地下水进行初步过滤，实现了对地下水中的大颗粒悬浮物质的过滤，排污管可以将前置过滤组件中的杂质及时排除，避免杂质堵塞前置过滤组件。
进一步的，集水箱上端设有分区进水组件，分区进水组件包括封堵顶板，前置过滤组件连接于封堵顶板下端，封堵顶板上端设有进水管，封堵顶板上端设有蓄水囊，前置过滤组件包括由内至外布置的粗砂过滤层、悬沙过滤层和浮沙过滤层，粗砂过滤层、悬沙过滤层和浮沙过滤层均采用双层布置形成反渗腔，封堵顶板上端开设有多个分别连通于对应反渗腔内部的导液孔，集水箱外壁设有连通至外部的排水管，排水管上端通过循环管连通至蓄水囊内部，循环管内部设有高压液泵，高压液泵的泵送压力为低压水泵泵送压力的三倍，利用双层设置的粗砂过滤层、悬沙过滤层和浮沙过滤层可以更好的实现对地下水的过滤，在低压状态下，大大减少颗粒物的运动流速，水分子通过正向渗透与分子扩散相结合的方式逐级通过过滤层，从而实现低压网袋式除沙，反渗腔可以进一步提高过滤效率，当前置过滤组件在长时间使用时，容易造成其内壁附着大量的污泥杂质使得渗透效率降低，此时利用高压液泵将干净的地下水泵入蓄水囊并通过导液孔进入反渗腔，并最终使得干净的地下水反向渗透将附着在前置过滤组件内壁的杂质被扬起，有效减少了杂质附着堵塞，提升渗透效率。
进一步的，高压液泵采用间断式工作方式，蓄水囊与循环管连接处设置有单向阀，间断式工作的高压液泵可以在不影响过滤的同时使得前置过滤组件内壁保持洁净，有效提高了过滤效率，单向阀可以避免污染的地下水倒流污染用于反渗的地下水，提高了地下水过滤的效果。
进一步的，排污管贯穿粗砂过滤层、悬沙过滤层和浮沙过滤层并延伸至集水箱外部，排污管通过连接套分别密封连接于粗砂过滤层、悬沙过滤层和浮沙过滤层，排污管外壁开设有多个分别与粗砂过滤层、悬沙过滤层和浮沙过滤层位置对应的排渣孔，当前置过滤组件内壁附着有大量杂质导致其过滤不畅，蓄积的地下水导致堵塞的过滤层向下沉坠并暴露出排渣孔，在反渗作用下扬起的杂质经过排渣孔被及时排出，提高了前置过滤组件内部的洁净度，提高了过滤的效率。
进一步的，粗砂过滤层、悬沙过滤层和浮沙过滤层分别采用500目、1000目、2000目复合聚酰胺网袋，粗砂过滤层、悬沙过滤层和浮沙过滤层为水滴状，采用目数逐渐增大的过滤层对地下水进行逐次过滤，有效提高了过滤的效率。
进一步的，连接套内壁设有多个与排渣孔位置对应的堵塞凸起，堵塞凸起采用橡胶材料制成，堵塞凸起外壁经过打磨处理得到粗糙表面，利用连接套翻转将排渣孔暴露出来进行排渣，利用堵塞凸起对排渣孔进行封堵，有效减少了地下水渗漏。
进一步的，紧密过滤组件包括外部的标准壳，标准壳内部设有过滤芯，过滤芯包括金属网层，金属网层内侧由外至内依次设有双圈式折叠滤芯、烧结活性炭柱和陶瓷滤芯，陶瓷滤芯中间开设有导水槽，标准壳外壁设有连通至其内部的出水口，通过四级复合滤芯，可以将农用水体中全部的微米级的固体颗粒物进行拦截，减少了后续农用脱盐膜的损伤，进一步提高了脱盐设备的使用寿命，并配备自动反清洗功能，实现一个滤芯使用1～2年，大大减少了更换维护频率。
进一步的，金属网层为3500目，过滤精度为5μm，此层可重复使用，作为前置低压网袋过滤的冗余保护层，同时防止内层滤芯更换频繁，双圈式折叠滤芯的过滤精度为1μm，烧结活性炭柱的碘值为1000-1200，过滤精度1μm，主要用于吸附农用水体中的农药、有机质、氯离子、气味物质等，陶瓷滤芯的过滤精度为0.1μm，作为精密过滤层最后一级，用于进一步对水质进行提质过滤。
进一步的，过滤芯下端设有密封底环，过滤芯上端设有密封进水顶，密封进水顶包括密封环，密封环上端开设有集水腔，集水腔内侧壁开设有散水腔，密封环外壁开设有连通至散水腔内部的散水孔，集水腔上端密封设有导水盘，利用散水腔配合散水孔将地下水导入过滤芯中进行过滤，使得地下水可以更加均匀的进入过滤芯，提高了过滤的效果。
进一步的，密封底环包括上端与过滤芯密封连接的封堵端，封堵端下端设有吸附柱托架，利用吸附柱托架使得过滤后的地下水可以被及时排出，未经过滤的地下水无法经过吸附柱托架排出，使得过滤具有单向性。
相比于现有技术，本申请的优点在于：
(1)利用集水池对地下水进行初步沉淀减少水中悬浮的杂质，通过低压水泵配合前置过滤组件对沉淀后的地下水进行初步过滤，实现了对地下水中的大颗粒悬浮物质的过滤，排污管可以将前置过滤组件中的杂质及时排除，避免杂质堵塞前置过滤组件。
(2)利用双层设置的粗砂过滤层、悬沙过滤层和浮沙过滤层可以更好的实现对地下水的过滤，在低压状态下，大大减少颗粒物的运动流速，水分子通过正向渗透与分子扩散相结合的方式逐级通过过滤层，从而实现低压网袋式除沙，反渗腔可以进一步提高过滤效率，当前置过滤组件在长时间使用时，容易造成其内壁附着大量的污泥杂质使得渗透效率降低，此时利用高压液泵将干净的地下水泵入蓄水囊并通过导液孔进入反渗腔，并最终使得干净的地下水反向渗透将附着在前置过滤组件内壁的杂质被扬起，有效减少了杂质附着堵塞渗透效率。
(3)当前置过滤组件内壁附着有大量杂质导致其过滤不畅，蓄积的地下水导致堵塞的过滤层向下沉坠并暴露出排渣孔，在反渗作用下扬起的杂质经过排渣孔被及时排出，提高了前置过滤组件内部的洁净度，提高了过滤的效率。
(4)利用连接套翻转将排渣孔暴露出来进行排渣，利用堵塞凸起对排渣孔进行封堵，有效减少了地下水渗漏。
(5)通过四级复合滤芯，可以将农用水体中全部的微米级的固体颗粒物进行拦截，减少了后续农用脱盐膜的损伤，进一步提高了脱盐设备的使用寿命，并配备自动反清洗功能，实现一个滤芯使用1～2年，大大节约了更换维护时间。
(6)利用散水腔配合散水孔将地下水导入过滤芯中进行过滤，使得地下水可以更加均匀的进入过滤芯，提高了过滤的效果，利用吸附柱托架使得过滤后的地下水可以被及时排出，未经过滤的地下水无法经过吸附柱托架排出，使得过滤具有单向性。
附图说明
图1为本申请的主体结构示意图；
图2为本申请的主体局部剖视图；
图3为本申请的前置过滤组件在正常过滤状态下的结构剖视图；
图4为本申请的前置过滤组件在正常过滤状态下的剖视图；
图5为本申请的前置过滤组件在排渣状态下的结构剖视图；
图6为本申请的精密过滤组件结构示意图；
图7为本申请的精密过滤组件爆炸图；
图8为本申请的密封进水顶结构示意图；
图9为本申请的精密过滤组件在过滤状态下的剖面示意图；
图10为本申请的前置过滤组件在排渣状态下的剖视图。
图中标号说明：
1、集水箱；11、排水管；2、前置过滤组件；21、粗砂过滤层；22、悬沙过滤层；23、浮沙过滤层；24、连接套；3、分区进水组件；31、蓄水囊；32、进水管；33、封堵顶板；4、排污管；41、排渣孔；5、精密过滤组件；51、标准壳；52、烧结活性炭柱；53、双圈式折叠滤芯；54、金属网层；55、陶瓷滤芯；6、密封底环；7、密封进水顶；71、密封环；711、散水腔；72、导水盘。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
实施例1：
本申请公开了一种农用盐碱水高效分滤方法，请参阅图1，包括以下步骤：
S1：工作人员将刚抽取出来的地下水收集于集水池进行初步沉淀；
S2：通过低压水泵将沉淀后的地下水泵入位于集水箱1内部的前置过滤组件2中进行前置过滤，低压水泵的压力为1.2bar；
S3：当前置过滤组件2内壁附着有大量杂质时，通过排污管4将杂质排出；
S4：前置过滤后的地下水被收集后通过高压泵泵入紧密过滤组件5中进行精密过滤。
具体的，利用集水池对地下水进行初步沉淀减少水中悬浮的杂质，通过低压水泵配合前置过滤组件2对沉淀后的地下水进行初步过滤，实现了对地下水中的大颗粒悬浮物质的过滤，排污管4可以将前置过滤组件2中的杂质及时排除，避免杂质堵塞前置过滤组件2。
请参阅图1-5，集水箱1上端设有分区进水组件3，分区进水组件3包括封堵顶板33，前置过滤组件2连接于封堵顶板33下端，封堵顶板33上端设有进水管32，封堵顶板33上端设有蓄水囊31，前置过滤组件2包括由内至外布置的粗砂过滤层21、悬沙过滤层22和浮沙过滤层23，粗砂过滤层21、悬沙过滤层22和浮沙过滤层23均采用双层布置形成反渗腔，封堵顶板33上端开设有多个分别连通于对应反渗腔内部的导液孔，集水箱1外壁设有连通至外部的排水管11，排水管11上端通过循环管连通至蓄水囊31内部，循环管内部设有高压液泵，高压液泵的泵送压力为低压水泵泵送压力的三倍。
高压液泵采用间断式工作方式，蓄水囊31与循环管连接处设置有单向阀。
具体的，间断式工作的高压液泵可以在不影响过滤的同时使得前置过滤组件2内壁保持洁净，有效提高了过滤效率，单向阀可以避免污染的地下水倒流污染用于反渗的地下水，提高了地下水过滤的效果。
请参阅图5，排污管4贯穿粗砂过滤层21、悬沙过滤层22和浮沙过滤层23并延伸至集水箱1外部，排污管4通过连接套24分别密封连接于粗砂过滤层21、悬沙过滤层22和浮沙过滤层23，排污管4外壁开设有多个分别与粗砂过滤层21、悬沙过滤层22和浮沙过滤层23位置对应的排渣孔41。
具体的，当前置过滤组件2内壁附着有大量杂质导致其过滤不畅，蓄积的地下水导致堵塞的过滤层向下沉坠并暴露出排渣孔41，在反渗作用下扬起的杂质经过排渣孔41被及时排出，提高了前置过滤组件2内部的洁净度，提高了过滤的效率。
粗砂过滤层21、悬沙过滤层22和浮沙过滤层23分别采用500目、1000目、2000目复合聚酰胺网袋，粗砂过滤层21、悬沙过滤层22和浮沙过滤层23为水滴状。
具体的，采用目数逐渐增大的过滤层对地下水进行逐次过滤，有效提高了过滤的效率，水滴状的前置过滤组件2与地下水接触面积更大。
连接套24内壁设有多个与排渣孔41位置对应的堵塞凸起，堵塞凸起采用橡胶材料制成，堵塞凸起外壁经过打磨处理得到粗糙表面。
具体的，利用连接套24翻转将排渣孔41暴露出来进行排渣，利用堵塞凸起对排渣孔41进行封堵，有效减少了地下水渗漏，粗糙表面可以与排污管4之间形成气密层，进一步减少了地下水的渗漏。
请参阅图6-7，紧密过滤组件5包括外部的标准壳51，标准壳51内部设有过滤芯，过滤芯包括金属网层54，金属网层54内侧由外至内依次设有双圈式折叠滤芯53、烧结活性炭柱52和陶瓷滤芯55，陶瓷滤芯55中间开设有导水槽，标准壳51外壁设有连通至其内部的出水口。
金属网层54为3500目，过滤精度为5μm，此层可重复清洗使用，作为前置低压网袋过滤的冗余保护层，防止滤芯更换频繁，双圈式折叠滤芯53的过滤精度为1μm，烧结活性炭柱52的碘值为1000-1200，过滤精度1μm，主要用于吸附农用水体中的农药、有机质、氯离子、气味物质等，陶瓷滤芯55的过滤精度为0.1μm，作为精密过滤层最后一级，用于进一步对水质进行进一步提质过滤。
通过四级复合滤芯，可以将农用水体中全部的微米级的固体颗粒物进行拦截，减少了后续农用脱盐膜的损伤，进一步提高了脱盐设备的使用寿命，并配备自动反清洗功能，实现一个滤芯使用1～2年，大大节约了更换维护时间。
请参阅图8-9，过滤芯下端设有密封底环6，过滤芯上端设有密封进水顶7，密封进水顶7包括密封环71，密封环71上端开设有集水腔，集水腔内侧壁开设有散水腔711，密封环71外壁开设有连通至散水腔711内部的散水孔，集水腔上端密封设有导水盘72。
具体的，利用散水腔711配合散水孔将地下水导入过滤芯中进行过滤，使得地下水可以更加均匀的进入过滤芯，提高了过滤的效果。
密封底环6包括上端与过滤芯密封连接的封堵端，封堵端下端设有吸附柱托架，利用吸附柱托架使得过滤后的地下水可以被及时排出，未经过滤的地下水无法经过吸附柱托架排出，使得过滤具有单向性。
本方案通过低压筛滤网袋多层梯度前置过滤安装在进水口中，并通过自由悬浮的方式分散在原水罐中，后端通过低压水泵将原水罐中的水低压增压1.2bar后进行复合滤芯微米级精密过滤模块，从而形成了一套高效轻简集成化微米级的农用水前处理过滤系统。采用手动超声清洗、自清洗、耗材更换等多种清洗措施，实现了农用水脱盐的全部前端过滤操作，在保证脱盐膜前置与精密过滤处理的要求基础上，大大减少了设备体积，空间占用仅为传统多级多设备过滤的1/10。采用复合滤芯设计，减少了过多膜壳的使用，大大降低了设备成本与维护费用，使用成本仅为传统多级前置与精密过滤的1/3。
请参阅图10，在使用该分滤方法时，利用双层设置的粗砂过滤层21、悬沙过滤层22和浮沙过滤层23可以更好的实现对地下水的过滤，在低压状态下，大大减少颗粒物的运动流速，水分子通过正向渗透与分子扩散相结合的方式逐级通过过滤层，从而实现低压网袋式除沙，反渗腔可以进一步提高过滤效率，当前置过滤组件2在长时间使用时，容易造成其内壁附着大量的污泥杂质使得渗透效率降低，此时利用高压液泵将干净的地下水泵入蓄水囊31并通过导液孔进入反渗腔，并最终使得干净的地下水反向渗透将附着在前置过滤组件2内壁的杂质被扬起，有效减少了杂质附着堵塞渗透效率。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围内。
Claims (10)
1.一种农用盐碱水高效分滤方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：工作人员将刚抽取出来的地下水收集于集水池进行初步沉淀；
S2：通过低压水泵将沉淀后的地下水泵入位于集水箱(1)内部的前置过滤组件(2)中进行前置过滤，所述低压水泵的压力为1.2bar；
S3：当前置过滤组件(2)内壁附着有大量杂质时，通过排污管(4)将杂质排出；
S4：前置过滤后的地下水被收集后通过高压泵泵入紧密过滤组件(5)中进行精密过滤。
2.根据权利要求1所述的一种农用盐碱水高效分滤方法，其特征在于，所述集水箱(1)上端设有分区进水组件(3)，所述分区进水组件(3)包括封堵顶板(33)，所述前置过滤组件(2)连接于封堵顶板(33)下端，所述封堵顶板(33)上端设有进水管(32)，所述封堵顶板(33)上端设有蓄水囊(31)，所述前置过滤组件(2)包括由内至外布置的粗砂过滤层(21)、悬沙过滤层(22)和浮沙过滤层(23)，所述粗砂过滤层(21)、悬沙过滤层(22)和浮沙过滤层(23)均采用双层布置形成反渗腔，所述封堵顶板(33)上端开设有多个分别连通于对应反渗腔内部的导液孔，所述集水箱(1)外壁设有连通至外部的排水管(11)，所述排水管(11)上端通过循环管连通至蓄水囊(31)内部，所述循环管内部设有高压液泵，所述高压液泵的泵送压力为低压水泵泵送压力的三倍。
3.根据权利要求2所述的一种农用盐碱水高效分滤方法，其特征在于，所述高压液泵采用间断式工作方式，所述蓄水囊(31)与循环管连接处设置有单向阀。
4.根据权利要求2所述的一种农用盐碱水高效分滤方法，其特征在于，所述排污管(4)贯穿粗砂过滤层(21)、悬沙过滤层(22)和浮沙过滤层(23)并延伸至集水箱(1)外部，所述排污管(4)通过连接套(24)分别密封连接于粗砂过滤层(21)、悬沙过滤层(22)和浮沙过滤层(23)，所述排污管(4)外壁开设有多个分别与粗砂过滤层(21)、悬沙过滤层(22)和浮沙过滤层(23)位置对应的排渣孔(41)。
5.根据权利要求4所述的一种农用盐碱水高效分滤方法，其特征在于，所述粗砂过滤层(21)、悬沙过滤层(22)和浮沙过滤层(23)分别采用500目、1000目、2000目复合聚酰胺网袋，所述粗砂过滤层(21)、悬沙过滤层(22)和浮沙过滤层(23)为水滴状。
6.根据权利要求4所述的一种农用盐碱水高效分滤方法，其特征在于，所述连接套(24)内壁设有多个与排渣孔(41)位置对应的堵塞凸起，所述堵塞凸起采用橡胶材料制成，所述堵塞凸起外壁经过打磨处理得到粗糙表面。
7.根据权利要求1所述的一种农用盐碱水高效分滤方法，其特征在于，所述紧密过滤组件(5)包括外部的标准壳(51)，所述标准壳(51)内部设有过滤芯，所述过滤芯包括金属网层(54)，所述金属网层(54)内侧由外至内依次设有双圈式折叠滤芯(53)、烧结活性炭柱(52)和陶瓷滤芯(55)，所述陶瓷滤芯(55)中间开设有导水槽，所述标准壳(51)外壁设有连通至其内部的出水口。
8.根据权利要求7所述的一种农用盐碱水高效分滤方法，其特征在于，所述金属网层(54)为3500目，过滤精度为5μm，所述双圈式折叠滤芯(53)的过滤精度为1μm，所述烧结活性炭柱(52)的碘值为1000-1200，过滤精度1μm，所述陶瓷滤芯(55)的过滤精度为0.1μm，。
9.根据权利要求7所述的一种农用盐碱水高效分滤方法，其特征在于，所述过滤芯下端设有密封底环(6)，所述过滤芯上端设有密封进水顶(7)，所述密封进水顶(7)包括密封环(71)，所述密封环(71)上端开设有集水腔，所述集水腔内侧壁开设有散水腔(711)，所述密封环(71)外壁开设有连通至散水腔(711)内部的散水孔，所述集水腔上端密封设有导水盘(72)。
10.根据权利要求9所述的一种农用盐碱水高效分滤方法，其特征在于，所述密封底环(6)包括上端与过滤芯密封连接的封堵端，所述封堵端下端设有吸附柱托架。
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| CN202310314653.6A CN116143226A (zh) | 2023-03-29 | 2023-03-29 | 一种农用盐碱水高效分滤方法 |
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| CN107902782A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-13 | 丁继来 | 一种涡轮增压式自清洁高效过滤器 |
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2023
- 2023-03-29 CN CN202310314653.6A patent/CN116143226A/zh active Pending
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