沼液自動(dòng)反沖深層過(guò)濾裝置的研制*

易文裕 熊昌國(guó) 邱云橋 王攀 余滿江

四川省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究設(shè)計(jì)院，四川成都

近年來(lái)，我國(guó)沼氣工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展日趨成熟，應(yīng)用日益廣泛[1～2]。沼液作為沼氣工程產(chǎn)生的殘余物，含有多種氨基酸以及農(nóng)作物生長(zhǎng)所需要的Ca、Mg、Fe、Zn等微量元素和B族維生素等，能夠有效促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育[3]。將沼液作為肥料是當(dāng)前沼液處理的主要手段，對(duì)保護(hù)環(huán)境、提高沼氣工程綜合效益具有重要意義[4]。

沼氣工程產(chǎn)生的沼液中通常含有沼渣，導(dǎo)致沼液灌溉過(guò)程中常出現(xiàn)灌溉系統(tǒng)出液口堵塞的情況，嚴(yán)重時(shí)造成灌溉系統(tǒng)運(yùn)行停止，不僅降低了灌溉作業(yè)效率，而且降低了灌溉系統(tǒng)的使用壽命，增加了作業(yè)成本。因此，研制沼液自動(dòng)反沖深層過(guò)濾裝置對(duì)提高沼液利用效率具有重要意義。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)

沼液自動(dòng)反沖深層過(guò)濾裝置整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由底座、第一過(guò)濾罐、第二過(guò)濾罐、進(jìn)液管、壓力計(jì)、出液管、反沖管、布水管、球閥等組成。

圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1.2 工作原理

作業(yè)時(shí)，確保進(jìn)液管上的第一進(jìn)液球閥和第二進(jìn)液球閥保持開啟狀態(tài)，第一、第二反沖支管上的第一反沖球閥和第二反沖球閥保持關(guān)閉狀態(tài)。啟動(dòng)供液泵，將需要過(guò)濾的沼液通過(guò)進(jìn)液主管導(dǎo)入到過(guò)濾罐體中，即進(jìn)入正常過(guò)濾工作狀態(tài)。沼液通過(guò)過(guò)濾罐體中的多層骨料過(guò)濾，可有效去除沼液中的固體雜質(zhì)和懸浮物，過(guò)濾后的沼液從出液主管輸送至沼液灌溉管網(wǎng)系統(tǒng)中。

當(dāng)進(jìn)液主管上的壓力計(jì)和出液主管上的壓力計(jì)所測(cè)的壓力差值大于正常過(guò)濾工作的壓力差值時(shí)，需要進(jìn)行自動(dòng)反沖自清潔操作。當(dāng)對(duì)第一過(guò)濾罐進(jìn)行反沖自清潔時(shí)，首先確保第一進(jìn)液球閥保持開啟狀態(tài)，第二進(jìn)液球閥保持關(guān)閉狀態(tài)，第一反沖支管上的第一反沖球閥保持關(guān)閉狀態(tài)，第二反沖支管上的第二反沖球閥保持開啟狀態(tài)，關(guān)閉出液主管。啟動(dòng)供液泵，此時(shí)沼液先通過(guò)第二過(guò)濾罐進(jìn)行過(guò)濾處理，過(guò)濾后的沼液再反向流過(guò)第一過(guò)濾罐體，將第一過(guò)濾罐體中的過(guò)濾雜質(zhì)通過(guò)反沖管排出。

當(dāng)對(duì)第二過(guò)濾罐體進(jìn)行自動(dòng)反沖自清潔工作時(shí)，保證第二進(jìn)液球閥保持開啟狀態(tài)，第一進(jìn)液分球閥保持關(guān)閉狀態(tài)，保證第二反沖分管上的第二反沖球閥保持關(guān)閉狀態(tài)，第一反沖分管上的第一反沖球閥保持開啟狀態(tài)，保證出液主管保持關(guān)閉狀態(tài)，最后啟動(dòng)供液泵即可。

2 過(guò)濾罐體內(nèi)部設(shè)計(jì)

過(guò)濾罐內(nèi)部過(guò)濾結(jié)構(gòu)如圖2所示。罐體內(nèi)包含五層骨料層，各層骨料層厚度均為350 mm，相鄰骨料層中的上層骨料層骨料的直徑與相鄰下層骨料層骨料的直徑比為0.4，各層骨料直徑分別為1.6 mm、4.0 mm、10.0 mm、25.0 mm、62.5 mm，最上層骨料與罐體頂部保留一定空間。

采用此種骨料布置方式，一方面能夠使罐體底部形成多空隙空間，保證出液布水器不被骨料堵死；另一方面可有效保證各層骨料分布均勻，減少上層骨料滑落到下層的現(xiàn)象發(fā)生，并能有效過(guò)濾掉沼液中的固體雜質(zhì)和懸浮物。在過(guò)濾罐體上部保留一定的空間有利于在反沖自清潔工作時(shí)使被過(guò)濾的固體雜質(zhì)和懸浮物排出并減少最上一層細(xì)小骨料隨反沖液體進(jìn)入進(jìn)液布水器的可能性。

圖2 過(guò)濾罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)論

本文研制的沼液自動(dòng)反沖深層過(guò)濾裝置，采用機(jī)械物理過(guò)濾方法，能夠穩(wěn)定高效去除沼液中的固體雜質(zhì)和懸浮物，使輸出的沼液完全滿足灌溉系統(tǒng)出液口的要求，保證灌溉系統(tǒng)不堵塞。同時(shí)，通過(guò)自動(dòng)反沖自清潔工作，使過(guò)濾骨料能夠長(zhǎng)期使用，保證過(guò)濾系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。該裝置通過(guò)與沼氣工程、設(shè)施農(nóng)業(yè)等配套使用，可為沼液用于規(guī)模化種植農(nóng)業(yè)灌溉施肥提供技術(shù)保障。