Kalsiumkarbonaatin (kalkin) saostuminen on yleinen tukkeutumisongelma mikrokastelujärjestelmissä. Vesi, jonka pH on 7,5 tai korkeampi ja jonka bikarbonaattipitoisuus on vähintään 2 meq/l (120 ppm), on altis kalsiumkarbonaatin saostumiselle, jos järjestelmässä on luonnostaan vastaavia määriä kalsiumia tai jos järjestelmään ruiskutetaan kalsiumia sisältävää yhdistettä.
Kalsiumkarbonaatin saostumisen syyt
Kalsiumkarbonaatin esiintymisaste vedessä ilmanpaineen vallitessa riippuu veden pH:sta ja lämpötilasta. Kun pH-arvo on alle noin 6, vedessä on pääasiassa liuennutta hiilidioksidia ja pieni määrä hiilihappoa. Jos pH-arvo on noin 6,5-10, bikarbonaatti on hallitsevassa asemassa. Jos pH-arvo on yli noin 10,5, karbonaatti-ioni on hallitseva. Saostumisen syitä ovat muun muassa seuraavat.
- Pohjaveden osalta pumppaus alentaa veden painetta, kun se virtaa kaivoon. Tämä aleneminen vapauttaa liuennutta hiilidioksidikaasua, jolloin pohjaveden pH nousee, mikä puolestaan voi aiheuttaa kalsiumkarbonaatin saostumista.
- Höyrystyminen lisää niiden kemikaalien pitoisuutta, jotka ovat liuenneet päästökaivoon jäävään veteen. Koska kalsiumkarbonaatti liukenee veteen huonosti, se saostuu helposti haihtuessaan.
- Kalsiumkarbonaatin liukoisuusaste laskee veden lämpötilan noustessa. Pintapuolisissa mikrokastelujärjestelmissä veden lämpötila voi nousta, kun vesi virtaa sivukanavia pitkin.
- Tietyjen kemikaalien, kuten aqua ammoniakin ja valkaisuaineen, tai kalsiumia sisältävien lannoitteiden tai materiaalien, kuten kipsin, ruiskuttaminen voi aiheuttaa saostumista.
Tukkeutumisongelmien ehkäiseminen ja korjaaminen
Veden pH:n alentaminen liuottaa mahdolliset olemassa olevat kalsiumkarbonaattisaostumat ja estää uusien karbonaattisuolojen muodostumisen. Kalsiumkarbonaattisaostumien tavanomainen käsittelymenetelmä on happojen ruiskuttaminen veden happamuuden lisäämiseksi, jolloin pH-arvo laskee 7:ään tai sen alle. Yleisiä tähän tarkoitukseen käytettäviä happoja ovat rikkihappo, muraattihappo ja suolahappo. Myös muita happoja, kuten sitruunahappoa ja typpihappoa, voidaan käyttää, mutta ne ovat kalliimpia.
Happo-lannoiteyhdiste, kuten urea-rikkihappo, on turvallisempi käyttää kuin puhdas happo. Typpipitoisten happotuotteiden jatkuva ruiskutus voi kuitenkin aiheuttaa kauden mittaan ongelmia viljelykasveille, jotka ovat herkkiä liialliselle typen käytölle, kuten omenat ja viinirypäleet.
Tutkijat ovat arvioineet muita yhdisteitä, kuten fosfonaatti- ja fosfonihappomateriaaleja, ja havainneet niiden olevan tehokkaita estämään kalsiumkarbonaatin saostumista.
Suositellut käsittelyt tukkeutumisen estämiseksi ovat seuraavat.
- Suihkuta happoa yhtäjaksoisesti, jotta veden pH-arvo pysyy välillä 5-7.
- Suihkuta happoa ajoittain, jotta veden pH-arvo pysyy alle 4:n vähintään 30-60 minuutin ajan. Injektointitiheys riippuu karbonaatin saostumisnopeudesta. Kun käytät paineenkompensoivia emittoreita, tarkista valmistajalta, ennen kuin lasket pH:n arvoon 4 tai alle. Messinki ja muut ei-ruostumattomasta metallista valmistetut liitososat voivat kuoppaantua.
Hapon määrä, joka tarvitaan pH:n laskemiseen halutulle tasolle, riippuu veden emäksisyydestä ja tavoitepH:sta. Tarvittavan happomäärän määrittämiseen voidaan käyttää kahta lähestymistapaa. - Kehitä titrauskäyrä, joka osoittaa happomäärän, joka tarvitaan veden pH:n alentamiseen haluttuun arvoon tietylle kasteluvedelle. Tämän tekee yleensä laboratorio, ja se edellyttää näytteiden toimittamista vedestä ja haposta. Titrauksen käyttäytyminen riippuu kasteluveden emäksisyydestä, joten titrauskäyrä voi vaihdella eri vesilähteistä. Kuvassa 8 on titrauskäyrä, jossa käytetään 49-prosenttista rikkihappoa sisältävää urea-rikkihappoliuosta.
- Käytä kokeilu ja erehdys -menetelmää lisäämällä happoa veteen asteittain ja mittaamalla pH ja toistamalla, kunnes saavutat halutun pH-tason. Veden pH:n määrittämiseen voidaan käyttää lakmuspaperia, akvaarioiden ja uima-altaiden värimittareita ja kannettavia pH-mittareita. Lukuisat lähteet myyvät tasku-pH-mittareita; ne vaativat säännöllistä kalibrointia käyttäen standardiliuoksia, joita voi myös ostaa.
Kuva 8. Titrauskäyrä urean rikkihapolle 49-prosenttisella rikkihapolla.
Syöttönopeuden laskeminen
Kun olet määrittänyt tarvitsemasi happomäärän, voit laskea hapon syöttönopeuden seuraavan yhtälön avulla:
IR = (A × Q × 60) ÷ 326,000
jossa
IR = injektointinopeus gallonoina tunnissa (gph)
A = pH:n alentamiseen tarvittava määrä gallonoita happoa hehtaarijalkaa kohti
Q = kastelujärjestelmän virtausnopeus gallonoina minuutissa (gpm)
Veden hehtaarijalat voidaan määrittää kaavalla Q × T × 60 ÷ 326,000, jossa T on kastelusäätöaika tunteina.
Valontaa veden pH-arvoa ruiskutusprosessin aikana varmistaaksesi, että se ei laske paljon alle 4:n. Kaikki vedet “puskuroituvat” eri tavalla niiden sisältämien suolojen vuoksi; yksi vesi voi vaatia 10 gph, kun taas toinen vaatii vain 2 gph.
Esimerkki
Laskekaa ruiskutusnopeus, joka tarvitaan pH:n laskemiseksi 4:ään urea-rikkihapon (49 %) avulla. Yllä oleva kuva on titrauskäyrä. Järjestelmän virtausnopeus on 1 000 gallonaa minuutissa.
Vaihe 1. Titrauskäyrästä huomataan, että pH:n laskemiseen 4:ään tarvitaan 26 gallonaa urea-rikkihappoa hehtaarijalkaa kohti.
Vaihe 2.
IR = (26 × 1 000 × 60) ÷ 326 000 = 4,8 gph
Turvallisuustoimenpiteet
- Älä sekoita happoa ja klooria suoraan. Tällöin muodostuu myrkyllistä kloorikaasua.
- Älä lisää vettä happoon. Sen sijaan lisää happoa aina veteen.