专利名称：一种抗堵塞再生水滴灌系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抗堵塞再生水滴灌灌溉系统。属于水利工程领域，IPC国际专利分类号为E02B 13/00。
背景技术：
水资源日益紧缺已严重制约我国社会经济发展，而城市再生水具有不受气候影响、不与临近地区争水、就地可取、稳定可靠、保证率高等优点，在一定的使用范围内，为我们提供了一个经济可靠的新水源，我国近期可开发利用的再生水将达到300亿m3，再生水资源将成为我国重要的替代性水源。滴灌作为目前应用于农业、绿地的一种高效节水的灌溉方式，在有效提高水分生产效率、降低水分消耗的同时，也可有效降低再生水灌溉时污染物质、病原体等向空气媒介的传播，进一步降低再生水灌溉对植物品质与人群健康的影响风险，但由于再生水中含有悬浮物、病源微生物等污染物，其对滴灌系统的正常运行会产生显著影响。目前使用的滴灌系统所采用的砂石过滤器的填装滤料主要由单一粒径(2mm左右)的石英砂组成，其应用于再生水滴灌系统中，过滤效果较差，在达到反冲洗压差前，对 TSS (悬浮物)等的滤出率仅在30%以下，同时目前尚未对再生水滴灌系统中所使用的滴灌灌水器以及电磁阀、水表等控制计量设备的适宜性有明确说明，因此现状滴灌系统在长期使用再生水条件下易产生滴灌灌水器的堵塞，降低管网系统的灌水均勻度。因此有必要提出一种抗堵塞再生水滴灌系统，以提高滴灌系统的运行效率，市场应用前景十分广阔。发明内容
本发明根据多年的研究成果，提出一种抗堵塞再生水滴灌系统。本发明的技术方案是
一种抗堵塞再生水滴灌系统，包括过滤系统，测控系统，管网系统和滴灌灌水器； 其中，所述过滤系统包括砂石过滤器、叠片过滤器；所述测控系统包括中央控制设备、远传水表、压力传感器和电池阀；在所述管网系统上，自再生水进水端依次布设有过滤系统进水阀门、所述压力传感器、电池阀、砂石过滤器、压力传感器、叠片过滤器、电池阀、压力传感器、过滤系统出水阀门、所述远传水表、筛网过滤器、远传水表、电池阀和所述滴灌灌水器； 所述滴灌灌水器上布设有所述远传水表和所述电池阀；所述远传水表、压力传感器压力传感器和电池阀分别与所述中央控制设备连接；所述砂石过滤器内的滤料为10 20目和 20 40目的石英砂按照质量比1 1均勻混掺填装而成；所述叠片过滤器采用120目自动反冲洗叠片过滤器。
优选地，所述电池阀采用水动控制电池阀。
优选地，所述远传水表采用涡接式水表或超声波水表。
优选地，所述滴灌灌水器为典型流道结构滴灌灌水器，其流道长度小于150mm，流道截面积小于0. 5mm2。
灌溉用再生水在测控系统的控制下首先经过过滤系统，其中依次通过典型滤料配比的砂石过滤器、120目自动反冲洗叠片过滤器，以有效降低水中悬浮物、有机物及微生物的含量，本发明中涉及的砂石过滤器采用2种不同粒径的石英砂按照一定比例填装而成， 前期试验研究表明相比于传统砂石过滤器，该典型滤料配比添装的砂石过滤器具有较小的初始水头损失，对悬浮物等的滤除效果在反冲洗前仍保持在一个较高水平，长时间运行能够满足再生水滴灌系统的要求。同时通过设置120目自动反冲洗叠片过滤器进一步提高了系统的过滤效果。
通过过滤系统内设置在过滤器进、出口处的压力流量传感器、水动控制电磁阀、中央控制设备等测控系统对过滤器运行状态进行判定并根据设计临界压差执行反冲洗操作， 以保证过滤系统稳定高效运行。
在灌溉区处设置筛网过滤器、远传智能水表、电磁阀、压力表等。经过过滤系统的再生水进行灌溉前将通过筛网过滤进一步对其中易堵物质进行过滤。
该技术方案适用于长期使用再生水进行农业及绿地灌溉的需求，与传统滴灌系统相比，可有效提高其抗堵塞能力，解决目前国内无自主知识产权并可以推向市场的产品系统的现状，提高了我国再生水高效利用的应用装备水平。
本发明根据再生水水质分析与前期试验研究，通过“砂石过滤器-叠片过滤器-筛网过滤器”的梯级过滤形式，其中砂石过滤器采用2种不同粒径的石英砂按照一定比例填装而成，保证了再生水中悬浮物、病源微生物等的有效滤除，并使用适合再生水灌溉的滴灌灌水器、电磁阀及水表等进一步提高了系统的运行稳定性，延长了该类型灌溉系统的使用寿命，很好地解决以往滴灌系统在使用再生水灌溉时过滤系统过滤效果不显著，滴灌灌水器、 电磁阀及水表易发生堵塞、性能下降、灌溉不均均的问题，同时该系统的压力、流量可实现自动采集，对电磁阀实现自动控制，大大提高了运行效率，有利于市场化，并且切合我国水资源短缺的基本国情，对于园林绿地、都市农业的再生水安全、高效、可持续利用具有重要的现实意义。
图1为本发明的滴灌系统中的过滤系统侧视图。
图2为本发明的滴灌系统中的灌溉区侧视图。
图3为本发明的滴灌系统中的过滤系统俯视图。
图4为本发明的滴灌系统中的灌溉区俯视图。
图中，1、2为砂石过滤器，3为砂石滤料，4、5为叠片过滤器，6为过滤系统进水阀门，7为过滤系统出水阀门，8 13为电磁阀，14、15、16为远传水表，17、18、19为压力传感器，20、21为压力表，22为筛网过滤器，23为滴灌灌水器，M为管网系统末端排水阀，25为中央控制设备二6为压力、流量数据采集信号，27为电磁阀控制信号。
具体实施方式
如图1 图4所示，本发明的抗堵塞再生水滴灌系统，从功能来区分，可以分成两大部分，即首部的过滤系统部分和灌溉区部分，首部的过滤系统部分，主要是对再生水进行二级过滤，有效降低水中悬浮物、有机物和微生物的含量，然后再进入灌溉区部分。从结构来区分，本发明的抗堵塞再生水滴灌系统，包括过滤系统，测控系统，管网系统和滴灌灌水器，其中，所述过滤系统包括砂石过滤器1和2、叠片过滤器4和5。所述测控系统包括中央控制设备25、远传水表14 16、压力传感器17 19和电池阀8 13。上述各个部件在系统中的安装位置，如图1 图4所示，按照水流方向，自所述管网系统的再生水进水端依次布设有过滤系统进水阀门6、所述压力传感器17、电池阀8和9、砂石过滤器1和2、压力传感器18、叠片过滤器4和5、电池阀10和11、压力传感器19、过滤系统出水阀门7、远传水表 14、筛网过滤器22、远传水表15、电池阀12和多个滴灌灌水器23。所述滴灌灌水器23上布设有所述远传水表16和所述电池阀13，所述远传水表14 16、压力传感器压力传感器 17 19和电池阀8 13分别与所述中央控制设备25连接。所述砂石过滤器1和2内的砂石滤料3是由10 20目和20 40目的石英砂按照质量比1 1均勻混掺填装而成。 所述叠片过滤器4和5采用120目自动反冲洗叠片过滤器。
测控系统中电磁阀8 13采用水动控制电磁阀，不易产生堵塞，远传智能水表 14 16采用抗堵塞性能较好的涡接式水表或超声波水表，以保证系统运行的稳定性。
再生水首先通过位于进水首部的过滤系统，对其中的悬浮物、有机物以及微生物进行有效过滤，其中针对再生水水质特点的砂石过滤器1、2的砂石滤料3填装方案为 10 20目(粒径1 2mm)和20 40目(粒径0. 5 Imm)的精致石英砂按照质量比 1 1均勻混掺填装，叠片过滤器4、5采用120目自动反冲洗叠片过滤器。
试验表明内部填装了上述砂石滤料3的砂石过滤器1、2对再生水中TSS(悬浮物)等的滤出率比传统按照单一尺寸粒径Omm左右)填装的要显著提高20% 40%，并且与120目自动反冲洗叠片过滤器组合条件下系统经过不间断300h的运行，平均流量仍保持在初始流量的96%以上，灌水均勻度比传统组合过滤系统要提高10% 20%，达到0. 977 以上，可以满足再生水滴灌条件下长期均勻稳定灌溉要求。
通过测控系统对过滤系统中砂石过滤器1、2及叠片过滤器4、5的运行状态进行判定并适时执行反冲洗操作。测控系统中的电磁阀8 13采用水动控制电磁阀，不易产生堵塞，远传智能水表14、15、16采用抗堵塞性能较好的涡接式水表或超声波水表，通过操作中央控制设备25对数据进行实时采集及控制电磁阀启闭。压力传感器17、18、19对砂石过滤器1、2及叠片过滤器4、5过水前后水头损失进行测定，并实时将数据信号沈传入中央控制设备25，当过滤系统过水前后压差超过5m时，即关闭取水首部过滤系统出水阀门7，通过中央控制设备25控制电磁阀8、9、10、11的启闭进行砂石过滤器1、2及叠片过滤器4、5的反冲洗操作。
在灌溉区首部设置筛网过滤器22、远传智能水表14、水动控制电磁阀12、压力表 20、21。经过过滤系统的再生水进行灌溉前将通过120目的筛网过滤器22进一步对其中易堵物质进行过滤。根据压力表20、21测定再生水通过筛网过滤器22前后的水头损失值，当压差超过5m时，则打开筛网过滤器22，清洗内部筛网。
前期试验研究表明再生水灌溉条件下滴灌系统连续工作270h，滴头流量的降幅随滴头流道长度、流道截面积的增加而增大，呈正相关关系，流道长度大于150mm，流道截面积大于0. 5mm2的滴灌灌水器其流量降幅达到20% 50%。因此本发明的滴灌系统中使用抗堵塞性能好的典型流道结构滴灌灌水器23，其流道长度小于150mm、流道截面积小于 0. 5mm2，不建议采用具有压力补偿功能的滴灌灌水器。再生水滴灌系统管网末端的滴灌灌水器易发生堵塞，因此本系统在管网末端设置排水阀M，通过定期将其打开排出污物，减少悬浮固体颗粒等的沉积，保证管网系统灌溉的均勻性和稳定性。
本发明的滴灌系统中涉及的输水管网均应使用抗腐蚀性耐久材料，并且应选灰色管材与清水进行区分，便于识别管理。
权利要求
1.一种抗堵塞再生水滴灌系统和滴灌方法，包括过滤系统，测控系统，管网系统和滴灌灌水器；其中，所述过滤系统包括砂石过滤器(1、幻和叠片过滤器G、5)；所述测控系统包括中央控制设备05)、远传水表(14 16)、压力传感器(17 19)和电池阀(8 13)； 在所述管网系统上，自再生水进水端依次布设有过滤系统进水阀门(6)、压力传感器(17)、 电池阀(8、9)、砂石过滤器(1、2)、压力传感器(18)、叠片过滤器0、5)、电池阀(10、11)、压力传感器(1 、过滤系统出水阀门(7)、远传水表(14)、筛网过滤器0 、远传水表(15)、电池阀(1 和所述滴灌灌水器；所述滴灌灌水器上布设有远传水表(16)和电池阀(13)；所述远传水表(14 16)、压力传感器(17 19)和电池阀(8 13)分别与所述中央控制设备0 连接；所述砂石过滤器(1、2)内的砂石滤料C3)为10 20目和20 40目的石英砂按照质量比1 1均勻混掺填装而成；所述叠片过滤器(4、幻采用120目自动反冲洗叠片过滤器。
2.根据权利要求1所述的一种抗堵塞再生水滴灌系统，其特征在于，所述电磁阀(8 13)采用水动控制电磁阀。
3.根据权利要求1或2所述的一种抗堵塞再生水滴灌系统，其特征在于，所述远传水表 (14 16)采用涡接式水表或超声波水表。
4.根据权利要求3所述的一种抗堵塞再生水滴灌系统，其特征在于，所述滴灌灌水器采用典型流道结构滴灌灌水器(23)，其流道长度小于150mm、流道截面积小于0. 5mm2。
全文摘要
本发明涉及一种抗堵塞再生水滴灌灌溉系统。属于水利工程领域，IPC国际专利分类号为E02B 13/00。本发明的滴灌系统，包括过滤系统、测控系统、管网系统和滴灌灌水器。灌溉用再生水依次通过典型滤料配比的砂石过滤器和自动反冲洗式叠片过滤器，有效降低再生水中悬浮物、有机物以及微生物等的含量，进行灌溉前再通过筛网过滤器进一步对其中易堵物质进行过滤。该技术方案适用于长期使用再生水进行农业、绿地灌溉需求，可以很好地解决现有滴灌系统在使用再生水进行灌溉时过滤系统过滤效果不显著、滴灌灌水器、电磁阀及水表易发生堵塞、性能下降以及管网系统灌水不均匀的问题，市场应用前景十分广阔。
文档编号A01G25/02GK102499022SQ201110300399
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者刘洪禄, 吴文勇, 吴显斌, 宝哲, 张先权, 潘兴瑶, 黄炎 申请人:北京市水利科学研究所