Utfällning av kalciumkarbonat (kalk) är ett vanligt problem i mikrobevattningssystem. Vatten med ett pH på 7,5 eller högre och en bikarbonatnivå på minst 2 meq/l (120 ppm) är känsligt för utfällning av kalciumkarbonat om jämförbara nivåer av kalcium finns naturligt i systemet eller om en förening som innehåller kalcium sprutas in i systemet.
Causer till utfällning av kalciumkarbonat
Den grad i vilken kalciumkarbonat uppstår i vatten vid atmosfäriskt tryck beror på vattnets pH och temperatur. Vid pH-värden på mindre än cirka 6 förekommer främst löst koldioxid och en liten mängd kolsyra i vattnet. Vid pH-värden mellan cirka 6,5 och 10 dominerar bikarbonat. Vid pH-värden över cirka 10,5 dominerar karbonatjonen. Orsakerna till nederbörd är bland annat följande.
- För grundvatten minskar pumpning vattnets tryck när det strömmar in i brunnen. Denna minskning frigör löst koldioxidgas, vilket gör att grundvattnets pH ökar, vilket i sin tur kan orsaka kalciumkarbonatutfällning.
- Dunstning ökar koncentrationen av kemikalier som är lösta i det vatten som stannar kvar i emittenten. På grund av sin låga löslighet i vatten fälls kalciumkarbonat lätt ut vid avdunstning.
- Den grad av löslighet som kalciumkarbonat har sjunker när vattentemperaturen stiger. Vattentemperaturen i ytliga mikrobevattningssystem kan öka när vattnet rinner ner i sidledningarna.
- Injicering av vissa kemikalier, t.ex. vattenammoniak och blekmedel, eller injektion av kalciumhaltiga gödselmedel eller material, t.ex. gips, kan orsaka utfällning.
Förebyggande och korrigering av propproblem
Sänkning av vattnets pH-värde löser upp eventuella befintliga utfällningar av kalciumkarbonat och förhindrar bildandet av ytterligare karbonatsalter. Den vanliga behandlingen av kalciumkarbonatutfällning är att injicera syra för att surgöra vattnet och sänka pH-värdet till 7 eller lägre. Vanliga syror som används för detta ändamål är svavelsyra, muriasyra och saltsyra. Andra syror som citronsyra och salpetersyra kan användas, men de är dyrare.
En förening av syra och gödselmedel som t.ex. urea-vavelsyra är säkrare att använda än en ren syra. Den kontinuerliga injektionen av kvävehaltiga syraprodukter kan dock orsaka problem under en säsong för grödor som är känsliga för överdriven kvävetillförsel, t.ex. äpplen och vindruvor.
Forskare har utvärderat andra föreningar, t.ex. en fosfonat och fosfoniska syramaterial, och har funnit att de är effektiva för att förhindra utfällning av kalciumkarbonat.
De rekommenderade behandlingarna för att förhindra igensättning är följande.
- Injicera syra kontinuerligt för att hålla vattnets pH-värde mellan 5 och 7.
- Injicera syra med jämna mellanrum för att hålla vattnets pH-värde under 4 i minst 30 till 60 minuter. Injektionsfrekvensen beror på hur snabbt karbonatutfällningen sker. När man använder tryckkompenserande spridare ska man kontrollera med tillverkaren innan man sänker pH-värdet till 4 eller lägre. Mässing och alla andra kopplingar av icke rostfri metall kan bli håliga.
Mängden syra som behövs för att sänka pH till önskad nivå beror på vattnets alkalinitet och det önskade pH-värdet. Två tillvägagångssätt kan användas för att bestämma den mängd syra som behövs. - Utarbeta en titreringskurva som visar den mängd syra som behövs för att sänka vattnets pH till ett önskat värde för ett visst bevattningsvatten. Detta görs vanligtvis av ett laboratorium och kräver att du tillhandahåller prover av vattnet och syran. Titreringens beteende beror på bevattningsvattnets alkalinitet, så titreringskurvan kan variera från en vattenkälla till en annan. Figur 8 visar en titreringskurva med en urea-svavelsyralösning som innehåller 49 procent svavelsyra.
- Använd en trial-and-error-metod genom att tillsätta syra till vattnet i steg och mäta pH-värdet och upprepa tills du når den önskade pH-nivån. Lackmuspapper, kolormetriska testkit för akvarier och simbassänger och bärbara pH-mätare kan användas för att bestämma vattnets pH-värde. Många källor säljer pH-mätare i fickformat; de kräver regelbunden kalibrering med hjälp av standardlösningar som också kan köpas.
Figur 8. Titreringskurva för urea svavelsyra med 49 % svavelsyra.
Beräkning av injektionshastigheten
När du har bestämt hur mycket syra du behöver kan du beräkna injektionshastigheten med hjälp av följande ekvation:
IR = (A × Q × 60) ÷ 326 000
varvid
IR = injektionshastigheten i gallon per timme (gph)
A = de gallon syra per acre-fot vatten som behövs för att sänka pH-värdet
Q = bevattningssystemets flödeshastighet i gallon per minut (gpm)
Acre-fot vatten kan bestämmas med formeln Q × T × 60 ÷ 326,000, där T är den inställda bevattningstiden i timmar.
Bevaka vattnets pH-värde under injektionsprocessen för att se till att det inte sjunker mycket under 4. Alla vatten “buffras” på olika sätt av de salter de innehåller; ett vatten kan kräva 10 gph medan ett annat bara kräver 2 gph.
Exempel
Beräkna den injektionshastighet som behövs för att sänka pH-värdet till 4 med hjälp av en urea-svavelsyra (49 %). Figuren ovan är titreringskurvan. Systemets flödeshastighet är 1 000 gallon per minut.
Steg 1. Från titreringskurvan kan man se att det behövs 26 liter urea-svavelsyra per acre-fot vatten för att sänka pH-värdet till 4.
Steg 2.
IR = (26 × 1 000 × 60) ÷ 326 000 = 4,8 gph
Säkerhetsåtgärder
- Du får inte blanda syra och klor direkt. Detta leder till att giftig klorgas bildas.
- Du får inte tillsätta vatten till syra. Tillsätt i stället alltid syra till vatten.