【摘 要】
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过滤器是处理微灌水源中泥沙的关键设备,能保证微灌系统的正常运行。但绝大多数过滤器的运行方式属于泵后强压过滤冲洗,存在能耗高,投资大,不易清洗等问题,为此提出了泵前微压过滤冲洗的一种新型过滤措施—微压过滤冲洗池。本文以水头损失为水力性能考核指标,泥沙去除率、滤网截沙质量及过滤时间为过滤性能考核指标,开展了微压过滤冲洗池的物理模型试验,利用数据处理系统(DPS)和投影寻踪回归(PPR)统计分析软件处理试验数据。探讨了2种不同滤网下微压过滤冲洗池的过滤性能,并运用量纲分析建立了微压过滤冲洗池的水头损失计算公式。
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过滤器是处理微灌水源中泥沙的关键设备,能保证微灌系统的正常运行。但绝大多数过滤器的运行方式属于泵后强压过滤冲洗,存在能耗高,投资大,不易清洗等问题,为此提出了泵前微压过滤冲洗的一种新型过滤措施—微压过滤冲洗池。本文以水头损失为水力性能考核指标,泥沙去除率、滤网截沙质量及过滤时间为过滤性能考核指标,开展了微压过滤冲洗池的物理模型试验,利用数据处理系统(DPS)和投影寻踪回归(PPR)统计分析软件处理试验数据。探讨了2种不同滤网下微压过滤冲洗池的过滤性能,并运用量纲分析建立了微压过滤冲洗池的水头损失计算公式。在此基础上,开展了含沙量、流量及滤网面积的均匀正交试验,确定了影响微压过滤冲洗池过滤性能的主要因素,建立了过滤性能考核指标同含沙量、流量及滤网面积的响应关系,获得了微压过滤冲洗池最优工况的因素组合方案。研究结果将为微压过滤冲洗池在微灌首部枢纽泥沙处理的推广应用提供技术支持,同时丰富了微压过滤理论。本文的主要研究成果如下:
(1)当含沙量为0.36-1.17kg/m3和流量为3-7m3/h时,腈纶滤网的泥沙去除率是60-80%,不锈钢滤网的泥沙去除率是40-60%,前者是后者的1.33-1.50倍;腈纶滤网拦截到的泥沙质量是不锈钢滤网的1.17-1.65倍;不锈钢滤网的过滤时间略大于腈纶滤网。综合考虑过滤性能考核指标,腈纶滤网更适用于微压过滤冲洗池。
(2)在含沙量为0.36-1.17kg/m3,流量为3-7m3/h,置信度95%下,建立的微压过滤冲洗池试验装置清水和浑水水头损失计算公式决定系数R2分别为0.957和0.990,公式可靠。
(3)微压过滤冲洗池的泥沙去除率受流量影响不大,但会随含沙量的增加而增大;滤网截沙质量随含沙量、流量的增大而增多;流量、含沙量越小,过滤时间越长。微压过滤冲洗池的过滤过程可分为滤网过滤、滤饼过滤和挤压过滤3个阶段。
(4)影响微压过滤冲洗池泥沙去除率因素的主次顺序依次为滤网面积、含沙量、流量;对截沙质量产生影响的因素主次顺序依次是滤网面积、含沙量、流量;影响过滤时间的因素主次顺序依次为流量、含沙量、滤网面积。
(5)建立的含沙量、流量及滤网面积同微压过滤冲洗池过滤性能考核指标预测模型,其建模与检验样本的合格率均为100%,模型可靠。并预测出微压过滤冲洗池试验装置最优工况的试验因素组合为含沙量0.36kg/m3,流量为4m3/h,滤网面积为2000cm2。
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