Очищення води для поливу

ХЛОРУВАННЯ

   Перш ніж ухвалювати будь-яке рішення щодо додавання хімічних речовин у поливну воду, слід зазначити, що існує дві потенційні небезпеки:

Перша можлива небезпека пов'язана із впорскуванням хімічних речовин під час безпосереднього споживання поливної води людьми або тваринами. Людей, які працюють у полі та звикли пити або митися поливною водою, слід попередити, і проєктувальник системи має проінформувати, що хімічно оброблена вода може бути токсичною.

Друга можлива небезпека - зворотний потік. Зворотний потік - зміна напрямку нормального потоку, спричинена сифонуванням або зворотним тиском. Зворотний потік може призвести до забруднення системи комунального водопостачання, такої, як водосховища, колодязі, муніципальні трубопроводи тощо, якщо проєктувальник не вніс у систему відповідний пристрій попередження зворотного потоку.

   Практика хлорування, яке являє собою добавку хлору в джерело води, застосовувалася протягом багатьох десятиліть як засіб очищення системи питного водопостачання. Хлор, розчинений у воді, діє як потужний окислювальний засіб і сильно вражає такі мікроорганізми, як водорості, гриби та бактерії. Хлорування - ефективне, економічно вигідне розв'язання проблеми засмічення отворів та емітерів, де таке засмічення зумовлене мікроорганічними продуктами росту.

   Коли хлор розчиняється у воді, молекули хлору об'єднуються з водою в реакції, яка називається гідролізом. У результаті реакції гідролізу утворюється хлорнуватиста кислота (HOCl):

H2O + Cl2 = HOCL + H + + Cl - .

Після цієї реакції хлорнуватиста кислота потім вступає в реакцію іонізації:

HOCl = H + + OCl - .

  Хлорнуватиста кислота (HOCL) і гіпохлорит (OCl - ), які разом називаються "вільно доступним хлором", співіснують у стані рівноваги, на яку впливає температура і рН. Там, де вода кисла (рН нижчий за 7), зазначена рівновага зміщується вліво і призводить до високого відсотка вільно доступного хлору, що перебуває у формі HOCl. Там, де вода основна (рН вище, ніж 7), високий відсоток вільно доступного хлору зустрічається у формі гіпохлориту.

   Оскільки ефективність HOCl у знищенні мікроорганізмів приблизно в 40-80 разів більша, ніж OCl, ефективність хлорування дуже залежить від рН води джерела. Тому вода, що має низький рН, може призвести до високої концентрації HOCl, яка є більш сильнодіючим біоцидом.

   Хлор є досить реакційно активним з багатьма сполуками. Хлор, який перебуває у вільному стані, реагує з речовинами, що легко окислюються, такими, як залізо, марганець, сірководень, часто утворюючи нерозчинні сполуки, які можуть спричиняти випадання осаду в розчині. Ці осади можуть спричинити проблеми засмічення в системі мікрозрошення. Хлор також реагує з аміаком, утворюючи сполуки, звані хлорамінами, і тому там, де азотне добриво потрібно вносити за допомогою системи мікрозрошення, слід вжити заходів для забезпечення внесення азоту і хлору в різний час.

   Найпоширенішими сполуками хлору, що застосовуються в системах мікрозрошення, є гіпохлорит кальцію і натрію та хлорний газ.

ГІПОХЛОРИТ КАЛЬЦІЮ

   Гіпохлорит кальцію продається в сухих формах, таких, як порошок або гранули, спресовані таблетки або пігулки. Гіпохлорит кальцію легко розчиняється у воді та за належних умов зберігання відносно стійкий. Гіпохлорит кальцію слід зберігати в прохолодному сухому місці, стійкому до корозії.

ГІПОХЛОРИТ НАТРІЮ

   Гіпохлорит натрію, добре відомий більшості людей як відбілювач, існує в розчині, концентрацією до 15 %. Гіпохлорит натрію легко розщеплюється за високих концентрацій, схильний до дії світла і тепла, і повинен зберігатися в прохолодному місці в резервуарах, стійких до корозії.

ХЛОРНИЙ ГАЗ

   Хлорний газ поставляється як зріджений газ під високим тиском у контейнерах змінного розміру, від 40-кілограмових циліндрів до 1-тонних контейнерів. Хлорний газ як дуже отруйний, так і корозійний, і оскільки він важчий за повітря, на рівні підлоги сховищ має бути передбачена відповідна витяжна вентиляція.

ВПОРСКУВАННЯ ХЛОРУ

   Хлор можна вводити в систему за допомогою низки способів. Гіпохлорит натрію (рідина) або гіпохлорит кальцію (тверда речовина) можна вводити в систему дозовано, або хлорний газ можна розчиняти безпосередньо в трубопроводі, що підводить, використовуючи дозатор, званий хлоратором. Там, де потрібне хлорування більших систем, газова система може бути вельми вигідною з економічної точки зору, але для менших систем можуть більше підходити тверді або рідкі форми. Введення хлорного газу, незважаючи на потенційну небезпеку за деяких умов, широко застосовується, тому що зазвичай воно є найдешевшим способом. Застосування газу переважно також на територіях, де додавання натрію або кальцію в ґрунт слід уникати.

   Хлор - засіб, що сильно окислює, і в концентрованій рідкій або газоподібній формі може бути небезпечним, якщо застосовується без дотримання інструкцій виробника. На всіх резервуарах, що містять розчини хлору, слід встановити запобіжні клапани для захисту від створення тиску.

   Хлорування системи може бути безперервним або переривчастим, залежно від передбачуваних результатів. Там, де мета - придушити ріст біологічних культур у поливних трубопроводах або інших частинах системи, як правило, задовільною виявилася переривчаста обробка. Безперервна обробка буде необхідною в тих випадках, коли метою є обробка самої води, як у випадку, коли хлор впорскується для осадження заліза, що розчинилося. Загальні рекомендації щодо впорскування хлору даються нижче:

Впорскуйте хлор у точці вгору за течією фільтра. Це запобігає зростанню бактерій або водоростей у фільтрі, який знижує ефективність фільтрації. Це дає змогу також видаляти будь-які осади, спричинені впорскуванням хлору, і виключає фільтр як потенційний інкубатор для зростання органічних сполук.

Обчисліть кількість хлору, необхідну для впорскування. Необхідна така інформація: об'єм оброблюваної води, діюча активна речовина застосовуваної хлорвмісної хімічної речовини, і необхідна концентрація оброблюваної води.

Вприскування слід починати з увімкненням системи.

Візьміть пробу води, що виходить з емітера на найближчому поливному трубопроводі і визначте рівень вільного хлору, використовуючи набір приладів для аналізу на хлор. Нехай мине достатньо часу, щоб отримати стійке показання.

Відрегулюйте дозу впорскування.

Повторіть кроки 4 і 5 поки не досягнете бажаної концентрації.

Відберіть пробу води, що виходить з емітера, в кінці найвіддаленішого поливного трубопроводу та визначте вміст вільного хлору. Якщо має місце помітне зниження концентрації, збільште дозу впорскування, щоб компенсувати поглинання хлору в системі.

РЕКОМЕНДОВАНА КОНЦЕНТРАЦІЯ ХЛОРУ

   Вам можуть знадобитися такі керівні вказівки щодо концентрацій. Ці концентрації відбирають у кінці найвіддаленішого поливного трубопроводу.

Безперервна обробка для попередження росту водоростей або бактерій: 1-2 мг/л.

Періодична обробка для знищення утворених водоростей або бактерій: 10-20 мг/л протягом 30-60 хвилин. У більшості випадків, де потрібна боротьба з мікроорганічними слизами або продуктами росту, рекомендується періодична обробка. Частота періодичної обробки залежатиме від рівня забруднення водопостачання. Проводьте обробки спочатку часто, а потім поступово рідше, якщо це дозволяють умови.

Додаткове хлорування, щоб розчинити органічну речовину, що обмежує потік емітера. Вприскуйте хлор у концентрації 500 мг/л. Вимикайте систему, залиште максимум на 24 години і потім промийте всі відгалуження від магістрального трубопроводу і поливні трубопроводи. Ця висока концентрація хлору сильно руйнує органічну речовину і допомагає усунути засмічення.

ЯК РОЗРАХУВАТИ КІЛЬКІСТЬ ХЛОРУ, ЩО ВПОРСКУЄТЬСЯ

ГІПОХЛОРИТ НАТРІЮ В ЖИДКІЙ ФОРМІ NaOCl

Загальна формула:

IR = Q x C x 0.36 / S, Ур.1

де IR - доза впорскування, л/год

        Q - витрата води в системі, л/с

        С - необхідна концентрація хлору, мг/л

        S - концентрація розчину NaOCl, %.

ПРИКЛАД № 1:

   Фермер бажає застосувати побутове хлорне вапно (NaOCl 5.25% активний хлор), щоб досягти в точці впорскування вмісту хлору 2 мг/л. Витрата в його системі становить 9,8 л/с. З якою витратою слід впорскувати хлорне вапно?

РІШЕННЯ:

IR = 10 л/сек x 2 мг/л x 0,36 / 5.25 = 1,37 л/год.

ПРИКЛАД № 2:

   Фермер бажає використовувати 10.0% NaOCl, щоб досягти вмісту хлору 10 мг/л у точці впорскування. Витрата в його системі становить 39 л/с. З якою витратою слід впорскувати NaOCl?

РІШЕННЯ:

IR = 40 л/сек x 10 мг/л x 0,36 / 10.0 = 14,4 л/год.

ТВОРДА ФОРМА ГІПОХЛОРИТУ КАЛЬЦІЮ Ca(OCl)2

   Зазвичай гіпохлорит кальцію розчиняють у воді до утворення розчину, який потім впорскують у систему. 65 % питомої ваги гіпохлориту кальцію становить хлор. Тому 10%-вий розчин хлору потребуватиме додаткового додавання 150 гр гіпохлорту кальцію на літр води. Посилаючись на цей факт, додатковий розчин необхідної концентрації може бути змішаний і застосований за тим самим принципом, що і розчини гіпохлориту натрію.

ГАЗООБРАЗНА ФОРМА Cl2

   Загальна формула:

IR = Q x C x 0,086 Ур. 2

Де IR - доза впорскування хлору, кг/день

       Q - витрата води в системі, л/сек

       C - необхідна концентрація хлору, мг/л

ПРИКЛАД:

   Фермер хоче впорскувати хлорний газ у систему, щоб досягти концентрації хлору 15 мг/л при впорскуванні в магістральний трубопровід. Якщо витрата в магістральному трубопроводі 50 л/сек, яка доза впорскування газу?

РІШЕННЯ:

IR = 50 л/сек x 15 мг/л x 0,086 = 64,5 кг/день

У таблиці 3 подано додаткові вказівки для розрахунку дози хлорування.

 * Це кількість, необхідна на 1000 м3 води, щоб досягти 1 мг/л хлору в точці впорскування.

ЗАПОБІЖНІ ЗАХОДИ:

Ніколи не змішуйте хлор безпосередньо з будь-якими іншими хімічними речовинами.

Зберігайте хлор окремо від інших хімічних речовин.

Впорскуйте хлор і кислоту в різних місцях системи.

ВПРИСКУВАННЯ КИСЛОТИ

Вприскування кислоти, як правило, проводиться для зниження рН, як механізму вирішення різних проблем якості води. Обробка кислотою часто застосовується для попередження осадження таких твердих речовин, що розчинилися, як карбонати і залізо. Кислота може також застосовуватися для придушення росту мікроорганізмів у системі, і може використовуватися в поєднанні з хлором для підвищення концентрації HOCl, яка підсилює біоціозну дію хлору. Вприскування кислоти, як правило, проводиться періодично і не впливає на ріст більшості багаторічних рослин. Звертаючись до кислот, слід бути обережним, оскільки багато компонентів системи та інжекторні насоси нестійкі до кислоти. Тому слід подбати про те, щоб застосовувалися тільки насоси з матеріалів, стійких до кислоти.

   До різних кислот, що широко застосовуються, належать фосфорна кислота (яка додає також фосфат у кореневу зону), соляна кислота (хлористоводнева кислота) і сірчана кислота (сірчаний ангідрид). Усі кислоти небезпечні, якщо застосовуються неправильно.

   Методика застосування кислоти така:

Розрахуйте кількість кислоти, що впорскується. Вам необхідно знати об'єм оброблюваної води, концентрацію і вид використовуваної кислоти, рН води і необхідну величину рН після обробки.

Впорскування слід починати під час увімкнення системи.

Перейдіть до емітера на найближчому поливному трубопроводі та визначте рН, застосовуючи комплект приладів для рН аналізу або індикаторний папір для визначення рН. Надайте достатньо часу для отримання стійкого показання.

Відрегулюйте дозу впорскування.

Повторюйте кроки 3 і 4 доти, доки не отримаєте необхідну концентрацію.

ЯК РОЗРАХУВАТИ КІЛЬКІСТЬ КИСЛОТИ, ЩО ВПРИСКУЄТЬСЯ

   Для того щоб розрахувати кількість кислоти, що додається в поливну воду, для досягнення необхідної величини рН, необхідна крива титрування, і для цього потрібна лабораторія з відповідним обладнанням. У полі найлегше взяти 200-літрову залізну бочку і наповнити її поливною водою. Потім повільно додавайте кислоту того різновиду, яку Ви бажаєте впорскувати, в залізну бочку, і розмішуйте з водою, щоб отримати належну суміш. Виміряйте рН води і повторюйте до тих пір, поки не буде отримана необхідна величина рН. Кількість необхідної кислоти може бути вельми маленькою, і під час використання сірчаної кислоти для зниження рН від 7 до 4 може знадобитися 30 мілі літрів.

   Коли кількість необхідної кислоти для виправлення рН води було виміряно, розрахунок кількості кислоти, що впорскується в систему при відомій витраті системи, являє собою просту операцію.

ЗАПОБІЖНІ ЗАХОДИ:

Ніколи не додавайте воду в кислоту: завжди додавайте кислоту у воду.

Ніколи не змішуйте кислоту безпосередньо з хлором або речовинами, що містять хлор: це звільнить токсичний газ хлору.