Wytrącanie się węglanu wapnia (wapna) jest częstym problemem zatykania w systemach mikronawadniania. Woda o pH 7,5 lub wyższym i poziomie wodorowęglanów co najmniej 2 meq/l (120 ppm) jest podatna na wytrącanie się węglanu wapnia, jeśli porównywalne poziomy wapnia są obecne naturalnie w systemie lub jeśli związek zawierający wapń jest wstrzykiwany do systemu.
Przyczyny wytrącania się węglanu wapnia
Stopień, w jakim węglan wapnia występuje w wodzie pod ciśnieniem atmosferycznym zależy od pH i temperatury wody. Przy wartościach pH poniżej około 6, w wodzie występuje głównie rozpuszczony dwutlenek węgla i niewielka ilość kwasu węglowego. Przy wartościach pH pomiędzy 6,5 a 10 dominuje wodorowęglan. Przy wartościach pH większych niż ok. 10,5 dominuje jon węglanowy. Przyczyny opadów obejmują następujące elementy.
- W przypadku wód gruntowych, pompowanie zmniejsza ciśnienie wody, gdy wpływa ona do studni. Ta redukcja uwalnia rozpuszczony gazowy dwutlenek węgla, powodując wzrost pH wody gruntowej, a to z kolei może powodować wytrącanie się węglanu wapnia.
- Odparowanie zwiększa stężenie substancji chemicznych rozpuszczonych w wodzie, która pozostaje w emiterze. Ze względu na niską rozpuszczalność w wodzie, węglan wapnia łatwo wytrąca się podczas odparowywania.
- Stopień rozpuszczalności węglanu wapnia spada wraz ze wzrostem temperatury wody. Temperatura wody w powierzchniowych systemach mikronawadniania może wzrastać wraz z przepływem wody w dół kanałów.
- Wstrzykiwanie niektórych substancji chemicznych, takich jak aqua amoniak i wybielacze lub wstrzykiwanie nawozów zawierających wapń lub materiałów takich jak gips może powodować wytrącanie.
Prewencja i korekta problemów z zatykaniem
Obniżenie pH wody rozpuszcza wszelkie istniejące osady węglanu wapnia i zapobiega tworzeniu się dodatkowych soli węglanowych. Zwykłe leczenie wytrącania się węglanu wapnia polega na wstrzyknięciu kwasu w celu zakwaszenia wody, obniżając pH do 7 lub mniej. Powszechnie stosowane do tego celu kwasy to kwas siarkowy, kwas muriatowy i kwas chlorowodorowy. Inne kwasy, takie jak kwas cytrynowy i kwas azotowy, mogą być stosowane, ale są one droższe.
Związek kwasu z nawozem, taki jak kwas mocznikowo-siarkowy, jest bezpieczniejszy w użyciu niż zwykły kwas. Jednak ciągłe wstrzykiwanie produktów kwasowych zawierających azot może powodować problemy w trakcie sezonu w przypadku upraw, które są wrażliwe na nadmierne stosowanie azotu, takich jak jabłka i winogrona.
Badacze ocenili inne związki, takie jak fosfoniany i materiały kwasu fosfonowego i stwierdzili, że są one skuteczne w zapobieganiu wytrącania się węglanu wapnia.
Zalecane zabiegi zapobiegające zatykaniu są następujące.
- Wstrzykiwać kwas w sposób ciągły, aby utrzymać pH wody między 5 a 7.
- Wstrzykiwać kwas z przerwami, aby utrzymać pH wody poniżej 4 przez co najmniej 30 do 60 minut. Częstotliwość wstrzykiwania zależy od szybkości wytrącania się węglanów. W przypadku stosowania emiterów z kompensacją ciśnienia, przed obniżeniem pH do 4 lub mniej należy skontaktować się z producentem. Złączki mosiężne i wszelkie inne złączki z metali niebrudzących mogą ulec wykruszeniu.
Ilość kwasu potrzebna do obniżenia pH do pożądanego poziomu zależy od zasadowości wody i docelowego pH. Do określenia ilości potrzebnego kwasu można zastosować dwa podejścia. - Opracowanie krzywej miareczkowania, która pokazuje ilość kwasu potrzebną do obniżenia pH wody do pożądanej wartości dla danej wody do nawadniania. Zazwyczaj jest to wykonywane przez laboratorium i wymaga dostarczenia próbek wody i kwasu. Zachowanie miareczkowania zależy od alkaliczności wody do nawadniania, więc krzywa miareczkowania może się różnić w zależności od źródła wody. Rysunek 8 przedstawia krzywą miareczkowania przy użyciu roztworu kwasu mocznikowo-siarkowego zawierającego 49 procent kwasu siarkowego.
- Użyj metody prób i błędów, dodając kwas do wody w przyrostach i mierząc pH, powtarzając aż do osiągnięcia pożądanego poziomu pH. Papierki lakmusowe, zestawy testów kolorymetrycznych dla akwariów i basenów oraz przenośne mierniki pH mogą być użyte do określenia pH wody. Liczne źródła sprzedają kieszonkowe mierniki pH; wymagają one okresowej kalibracji przy użyciu roztworów wzorcowych, które również można nabyć.
Rysunek 8. Krzywa miareczkowania kwasu siarkowego mocznika 49% kwasem siarkowym.
Obliczanie dawki wtrysku
Po określeniu ilości potrzebnego kwasu, można obliczyć dawkę wtrysku kwasu za pomocą poniższego równania:
IR = (A × Q × 60) ÷ 326,000
gdzie
IR = dawka iniekcji w galonach na godzinę (gph)
A = galony kwasu na stopę akrową wody potrzebnej do obniżenia pH
Q = natężenie przepływu w systemie nawadniającym w galonach na minutę (gpm)
Stopę akrową wody można określić za pomocą wzoru Q × T × 60 ÷ 326,000, gdzie T jest czasem trwania nawadniania w godzinach.
Monitoruj pH wody podczas procesu wstrzykiwania, aby upewnić się, że nie spadnie ono znacznie poniżej 4. Wszystkie wody są “buforowane” w różny sposób przez zawarte w nich sole; jedna woda może wymagać 10 gph, podczas gdy inna będzie wymagać tylko 2 gph.
Przykład
Oblicz dawkę iniekcji potrzebną do obniżenia pH do 4 przy użyciu kwasu mocznikowo-siarkowego (49%). Powyższy rysunek przedstawia krzywą miareczkowania. Natężenie przepływu w systemie wynosi 1000 galonów na minutę.
Krok 1. Na podstawie krzywej miareczkowania zauważ, że do obniżenia pH do 4 potrzeba 26 galonów kwasu mocznikowo-siarkowego na stopę akrylową wody.
Krok 2.
IR = (26 × 1,000 × 60) ÷ 326,000 = 4.8 gph
Środki bezpieczeństwa
- Nie mieszać bezpośrednio kwasu i chloru. Spowoduje to powstanie trującego gazu chlorowego.
- Nie dodawać wody do kwasu. Zamiast tego należy zawsze dodawać kwas do wody.
.