Udfældning af calciumcarbonat (kalk) er et almindeligt tilstopningsproblem i mikroirrigeringssystemer. Vand med en pH-værdi på 7,5 eller højere og et bikarbonatniveau på mindst 2 meq/l (120 ppm) er modtageligt for udfældning af calciumcarbonat, hvis der naturligt findes tilsvarende niveauer af calcium i systemet, eller hvis der injiceres en forbindelse, der indeholder calcium, i systemet.
Forårsager til udfældning af calciumcarbonat
Den grad, i hvilken calciumcarbonat forekommer i vand ved atmosfærisk tryk, afhænger af vandets pH-værdi og temperatur. Ved pH-værdier på mindre end ca. 6 findes der hovedsagelig opløst kuldioxid og en lille mængde kulsyre i vandet. Ved pH-værdier på mellem ca. 6,5 og 10 er bicarbonat dominerende. Ved pH-værdier på over ca. 10,5 dominerer carbonat-ionen. Årsagerne til udfældning omfatter følgende.
- For grundvand reducerer pumpning trykket i vandet, når det strømmer ind i brønden. Denne reduktion frigiver opløst kuldioxidgas, hvilket får grundvandets pH-værdi til at stige, og det kan igen forårsage udfældning af calciumcarbonat.
- Dampning øger koncentrationen af kemikalier, der er opløst i det vand, der forbliver i emitteren. På grund af dets lave opløselighed i vand udfældes calciumcarbonat let under fordampning.
- Graden af opløselighed af calciumcarbonat falder, når vandtemperaturen stiger. Vandets temperatur i overflademikrovandingssystemer kan stige, efterhånden som vandet strømmer ned gennem sideledningerne.
- Indsprøjtning af visse kemikalier som f.eks. vandammoniak og blegemiddel eller indsprøjtning af calciumholdige gødningsstoffer eller materialer som f.eks. gips kan forårsage udfældning.
Forebyggelse og afhjælpning af tilstopningsproblemer
Sænkning af vandets pH-værdi opløser eventuelle eksisterende udfældninger af kalciumkarbonat og forhindrer dannelsen af yderligere karbonatsalte. Den sædvanlige behandling af udfældning af calciumcarbonat er at injicere syre for at forsure vandet og sænke pH-værdien til 7 eller derunder. Almindelige syrer, der anvendes til dette formål, omfatter svovlsyre, muriasyre og saltsyre. Andre syrer som citronsyre og salpetersyre kan anvendes, men de er dyrere.
En syre-gødningsforbindelse som f.eks. urinstof-svovlsyre er mere sikker at anvende end en ren syre. Den kontinuerlige indsprøjtning af nitrogenholdige syreprodukter kan dog give problemer i løbet af en sæson for afgrøder, der er følsomme over for overdreven kvælstoftilførsel, f.eks. æbler og vindruer.
Forskere har evalueret andre forbindelser som f.eks. et phosphonat og phosphonsyrematerialer og har fundet, at de er effektive til at forhindre udfældning af calciumkarbonat.
De anbefalede behandlinger til forebyggelse af tilstopning er følgende.
- Indsprøjt syre kontinuerligt for at holde vandets pH-værdi mellem 5 og 7.
- Indsprøjt syre med mellemrum for at holde vandets pH-værdi under 4 i mindst 30 til 60 minutter. Hyppigheden af indsprøjtningen afhænger af den hastighed, hvormed karbonatudfældningen sker. Ved brug af trykkompenserende udstrømmere skal du kontakte producenten, før du sænker pH-værdien til 4 eller derunder. Messing og alle andre fittings af ikke-rustfrit metal kan blive hullede.
Mængden af syre, der er nødvendig for at sænke pH-værdien til det ønskede niveau, afhænger af vandets alkalinitet og mål-pH-værdien. Der kan anvendes to metoder til at bestemme den nødvendige syremængde. - Udarbejd en titreringskurve, der viser den mængde syre, der er nødvendig for at sænke vandets pH-værdi til en ønsket værdi for et bestemt vandingsvand. Dette udføres normalt af et laboratorium og kræver, at du leverer prøver af vandet og syren. Titreringens opførsel afhænger af vandingsvandets alkalinitet, så titreringskurven kan variere fra den ene vandkilde til den anden. Figur 8 viser en titreringskurve med en opløsning af urinstof og svovlsyre med et svovlsyreindhold på 49 %.
- Vis en forsøgs- og fejlmetode ved at tilsætte syre til vandet i trinvis tilsætning og måle pH-værdien, idet du gentager, indtil du når det ønskede pH-niveau. Lakmuspapir, kolormetriske testsæt til akvarier og svømmebassiner og bærbare pH-målere kan bruges til at bestemme vandets pH-værdi. Mange kilder sælger lomme-pH-målere; de kræver periodisk kalibrering ved hjælp af standardopløsninger, som også kan købes.
Figur 8. Titreringskurve for urinstof svovlsyre med 49% svovlsyre.
Beregning af indsprøjtningshastigheden
Når du har bestemt, hvor meget syre du har brug for, kan du beregne syreindsprøjtningshastigheden ved hjælp af følgende ligning:
IR = (A × Q × 60) ÷ 326.000
hvor
IR = injektionshastigheden i galloner i timen (gph)
A = de galloner syre pr. acre-fod vand, der er nødvendige for at sænke pH-værdien
Q = vandingssystemets gennemstrømningshastighed i galloner pr. minut (gpm)
Afvandingsmængden i acre-fødder kan bestemmes ved hjælp af formlen Q × T × 60 ÷ 326,000, hvor T er den indstillede vandingstid i timer.
Overvåg vandets pH-værdi under injektionsprocessen for at sikre, at den ikke kommer meget under 4. Alle vandtyper “buffres” forskelligt af de salte, de indeholder; et vand kan kræve 10 gph, mens et andet kun kræver 2 gph.
Eksempel
Beregn den injektionshastighed, der er nødvendig for at sænke pH-værdien til 4 ved hjælp af en urinstof-svovlsyre (49 %). Figuren ovenfor er titreringskurven. Systemets strømningshastighed er 1.000 gallon pr. minut.
Skridt 1. Ud fra titreringskurven kan det konstateres, at der er behov for 26 galloner urinstofsvovlsyre pr. acre-fod vand for at sænke pH-værdien til 4.
Strin 2.
IR = (26 × 1.000 × 60) ÷ 326.000 = 4,8 gph
Sikkerhedsforanstaltninger
- Du må ikke blande syre og klor direkte. Dette vil medføre, at der dannes giftig klorgas.
- Du må ikke tilsætte vand til syre. Tilsæt i stedet altid syre til vand.