炭酸カルシウム（石灰）の沈殿は、マイクロ灌漑システムにおける一般的な目詰まりの問題です。 pHが7.5以上、重炭酸レベルが2meq/l（120ppm）以上の水は、同等のレベルのカルシウムがシステム内に自然に存在するか、カルシウムを含む化合物がシステムに注入されると、炭酸カルシウムの沈殿を起こしやすくなる。
炭酸カルシウム沈殿の原因
大気圧下で水中にどの程度炭酸カルシウムが発生するかは水のpHと温度により異なる。 pHが約6以下の場合、水中にはほとんど溶存炭酸ガスと少量の炭酸が存在し、pHが約6以下の場合、水中にはほとんど溶存炭酸ガスと少量の炭酸が存在する。 pHが約6.5～10では、重炭酸塩が支配的です。 pH値が約10.5以上では、炭酸イオンが支配的である。 沈殿の原因には次のようなものがある。
- 地下水の場合、揚水によって井戸に流入する水の圧力が低下する。 この減少により溶存炭酸ガスが放出され、地下水のpHが上昇し、それが炭酸カルシウムの析出を引き起こすことがある。
- 蒸発により、エミッタに残る水に溶けている化学物質の濃度が上昇する。
- 炭酸カルシウムは水への溶解度が低いため、蒸発時に容易に析出する。
- アクアアンモニアや漂白剤などの特定の化学物質の注入、またはカルシウムを含む肥料や石膏などの材料の注入は、沈殿を引き起こす可能性がある。
目詰まり問題の予防と修正
水のpHを下げると、既存の炭酸カルシウムの沈殿物を溶解し、追加の炭酸塩の形成を防ぐことができます。 炭酸カルシウムの析出に対しては、酸を注入して水を酸性化し、pHを7以下にするのが一般的な処理方法である。 この目的で使用される一般的な酸には、硫酸、ムリヤリ酸、塩酸などがある。 その他、クエン酸、硝酸なども使用できるが、高価である。
酸はストレートな酸よりも尿素-硫酸のような酸と肥料の化合物を使用した方が安全である。 しかし、窒素を含む酸製品の連続注入は、リンゴやワイン用ブドウのような過剰な窒素の適用に敏感な作物に対して、シーズンを通して問題を引き起こすかもしれない。
研究者は、ホスホン酸やホスホン酸材料などの他の化合物を評価して、炭酸カルシウム沈殿を防ぐのに有効であることを発見している。
目詰まりを防ぐために推奨される処理は以下の通りです。
- 水のpHを5から7の間に保つために酸を連続注入する。
- 少なくとも30分から60分間、水のpHを4以下に保つために間欠的に酸を注入する。 注入頻度は、炭酸塩の析出速度によって異なります。 圧力補償型エミッターを使用する場合、pHを4以下にする前にメーカーに確認してください。
pHを所望のレベルまで下げるために必要な酸の量は、水のアルカリ度と目標pHに依存する。 必要な酸の量を決定するために2つのアプローチを使用することができます。 - 特定の灌漑用水について、水のpHを望ましい値まで下げるために必要な酸の量を示す滴定曲線を作成する。 これは通常実験室で行われ、水と酸のサンプルを提供することが必要です。 滴定の挙動は灌漑用水のアルカリ性に依存するため、滴定曲線は水源によって異なる場合があります。 図8は、49％の硫酸を含む尿素-硫酸溶液を用いた滴定曲線です。
- 水に少しずつ酸を加えてpHを測定し、目的のpHレベルに達するまで繰り返して試行錯誤する方法を用います。 リトマス紙、水族館やプール用のカラーメトリックテストキット、携帯用pHメーターなどを使って、水のpHを測定することができます。 携帯用pHメーターは数多く販売されているが、標準液を用いた定期的な校正が必要で、これも購入することができる。 49%硫酸を用いた尿素硫酸の滴定曲線。
注入量の計算
必要な酸量が決まれば、次の式で酸注入量を算出することができる。
IR = (A × Q × 60) ÷ 326,000
ここで
IR = 1時間当たりのガロン注入率(gph)
A = pHを下げるために必要な水のエーカーフィート当たりの酸のガロン
Q = 1分当たりのガロン流速（gpm）水のエーカーフィートは式Q×T×60 ÷ 326.000 で決定することができます。000、ここでTは灌漑設定時間（時間）です。
注入作業中、水のpHが4よりあまり下がらないように監視する。 ある水は 10gph を必要とするが、別の水は 2gph しか必要としない。
例
尿素-硫酸 (49%) を使用して pH を 4 に下げるために必要な注入率を計算する。 上図は滴定曲線です。 システムの流量は1,000ガロン/分です。
ステップ1. 滴定曲線から、pHを4に下げるには、水1エーカーフィートあたり26ガロンの尿素硫酸が必要であることに注目します。
ステップ2。
IR = (26 × 1,000 × 60) ÷ 326,000 = 4.8 gph安全対策
- 酸と塩素を直接混ぜないことです。 有毒な塩素ガスが発生します。
- 酸に水を加えないこと。 必ず酸を水に加える。