پیشگیری از گرفتگی قطره چکانها و مدیریت نگهداری سیستمهای آبیاری

با نصب و اجرای سیستم آبیاری قطره‌ ای تصمیم فوق‌العاده‌ای برای افزایش محصول، حفظ ذخائر آبی و... گرفته‌اید. اما در صورتی که در خصوص نگهداری این سیستم آبیاری اطلاعاتی نداشته باشید، دیر یا زود با مشکلات عدیده‌ای روبرو می‌شوید. فرآیند نگهداری اجزا سیستم آبیاری نیاز به دانش کافی دارد که در این مقاله سایت بازار بزرگ کشاورزی ایران به برخی از این موارد اشاره می‌شود.
دلایل گرفتگی قطره چکانها
گرفتگی و علایم آنها در سیستمهای آبیاری قطره ای علل مختلفی دارد :
1-گرفتگی شیمیایی (مواد محلول در آب)
2-گرفتگی فیزیکی (رسوبات معلق غیر محلول)
3-گرفتگی بیولوژیکی و مواد آلی (باکتری ها وجلبک)
گرفتگی در سیستم آبیاری می تواند همزمان هر سه نوع موارد بالا را شامل شود. ولی در کل دلیل گرفتگی در سیستم آبیاری بستگی به نوع منبع تامین آب در آن سیستم دارد. منابع آب در سیستمهای آبیاری دو گروه هستند :
-منابع زیر زمینی نظیر چاههای آب عمیق و نیمه عمیق
-منابع آب سطحی مانند رودخانه ها ، کانالهای رو باز و شبکه های آبیاری
•آنالیز آب آبیاری :
با آزمایش آب آبیاری و آنالیز آن که معمولا در آزمایشگاه های آب و خاک سراسر کشور صورت می پذیرد می توان تصمیم لازم در مورد چگونگی مدیریت سیستم فیلتراسیون و شستشوی شیمیایی لوله های آبیاری به صورتی که باعث رسوب برداری از لوله ها و قطره چکانها می گردد را عملی نمود. بنابر این در اولین قدم می بایست نتیجه آب آبیاری بهمراه آنالیز آن را در دست داشت.
عوامل گرفتگی قطره چکانها :
وجود املاح و فعل و انفعالات شیمیایی موجود در آب باعث گرفتگی قطره چکان ها و در نتیجه کاهش عملکرد محصول خواهد شد .
مهم ترین عاملی که ممکن است کشاورزان را نسبت به سیستم های آبیاری قطره ای مورد تردید قرار دهد ، گرفتگی قطره چکان ها می باشد . گرفتگی قطره چکان ها ناشی از عوامل متعدد فیزیکی ، بیولوژیکی ، شیمیایی و یا ترکیبی از آن ها می باشد .
معمولا گرفتگی قطره چکان ترکیبی از دو یا چند عامل مختلف است که در صورت مهیا بودن شرایط ، گرفتگی قطره چکان اتفاق می افتد . برخی مطالعات ، علت گرفتگی قطره چکان ها را در 55 % موارد عوامل فیزیکی (شن ، رسوب و ذرات پلاستیک) ، 11 % عوامل بیولوژیکی مانند جلبک ها و باکتری ها ، 2 % عوامل رسوبات شیمیایی مانند ترکیبات کربناته کلسیم و منیزیم ، اکسید ها و سولفید های آهن و منگنز و کود های مصرفی در سیستم آبیاری و در 12% موارد ترکیبی ار آن ها عنوان کردند . اما این مقادیر در شرایط و مناطق مختلف ، ممکن است تغییر کند .
نحوه گرفتگی بیولوژیکی:
معمولا سلولهای باکتریایی و همچنین جلبکها آنقدر کوچک هستند که براحتی از فیلتر های آبیاری عبور می کنند و موجب مسدود شدن قطره چکانها در سیستمهای آبیاری قطره ای می گردند.
معمولا سیستمهای آبیاری قطره ای نیز محیط مناسبی جهت رشد اینگونه موجودات هستند. بعلاوه اگر آب آبیاری از منابع آبهای سطحی تامین شود می تواند حاوی خزه، حلزون و قطعات گیاهی باشد که باید از ورودشان به سیستم جلوگیری شود. جهت جلوگیری از ورود ذرات بسیار درشت به سیستم می بایست ازمحفظه های توری مناسب در ابتدای لوله مکش پمپ استفاده نمود.
منابع آلاینده‌های بیولوژیکی یا آلی، شامل جلبک‌ها و گیاهان و حیوانات آبزی، لجن‌های باکتریایی، روغن‌ها و روان‌کننده‌ها، کودها، علف‌کش‌ها، سموم دفع آفات و تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهان و سایر ترکیبات آلی می‌باشند. گرفتگی‌های بیولوژیکی بیشتر در مواردی که آهن یا سولفید هیدروژن در آب موجود باشد دیده می‌شوند. در این مدل از گرفتگی جز اصلی کربن بوده که منبع اصلی تغذیه باکتری‌ها است.
مخرب‌ترین اثر جلبک‌ها تشکیل یک ماتریس ژلاتینی در لوله‌های انتقال آب و قطره‌ چکان‌ها است که بعنوان پایه‌ای برای رشد باکتری محسوب می‌شود. آزمایشات متعدد نشان می‌دهد که رایج‌ترین باکتری‌های مسدود کننده، باکتری‌های اکسید‌ کننده سولفید هستند که در صورت وجود سولفید و اکسیژن در آب ایجاد می‌شوند.
نحوه گرفتگی فیزیکی:
منابع آبی داری ذرات ماسه به بزرگی دهانه ورودی و خروجی قطره چکانها از مهمترین عواملی هستند که باعث گرفتگی قطره چکانها از نوع فیزیکی می شوند. بنابراین انتخاب نوع قطره چکان نیز در پیشگیری از گرفتگی فیزیکی نقش موثری دارد.
معمولا منابع آبی زیرزمینی می تواند حاوی ذرات شن و ماسه مضر باشند. حتی اگر غلظت ذرات موجود در آب آبیاری به میزان500 ppm برسد در صورتی که از سیستم فیلتراسیون مناسب استفاده شود مشکلی پیش نخواهد آمد.
به طور کلی آب‌های سطحی دارای عوامل مسدود کننده فیزیکی و بیولوژیکی بیشتری نسبت به آب‌های زیرسطحی هستند. آب‌هایی که از سد‌ها خارج می‌شوند، علاوه بر شن و ماسه حاوی جلبک و عوامل بیولوژیکی نیز می‌باشند. متداول‌ترین علل گرفتگی فیزیکی قطره‌چکان‌ها، ذرات شن و ماسه بوده که عموما در آب‌های سطحی یافت می‌شوند. نازل قطره‌چکان‌ها در سیستم آبیاری قطره‌ای، باریک‌ترین مسیر در کل جریان محسوب می‌شوند، بنابراین بطور طبیعی احتمال گرفتگی در این منافذ بیشتر است. این مواد معلق منجر به گرفتگی در خطوط انتقال آب و قطره‌چکان‌ها شده، در نتیجه سیستم توان برطرف کردن نیاز آبی و آبیاری محصول را خواهد داشت.
فیلتر های مناسب جهت مقابله با رسوبات فیزیکی و بیولوژیکی:
1-فیلتر دیسکی یا توری: فیلتر های دیسکی معمولا جهت جلوگیری از عبور ذرات در شت تر از 100 میکرونی یا به عیارتی ذرات بین 300 الی 100 میکرونی (0.3 -0.1 م م) بکار می روند و در میان ذرات گرفتار شده در این نوع فیلتر ها می توان انواع شن و ماسه های ریز دانه، ذرات جلبک و مواد ارگانیک عبور کرده از فیلتر های قبلی را نیز مشاهده نمود.
بنابر این در یک ایستگاه مرکزی در سیستمهای آبیاری قطره ای، این نوع فیلتر آخرین فیلتر می باشد و از اهمیت ویژه ای مخصوصا در سیستمهایی که در آن قطره چکانها و یا نوارهای آبیاری قطره ای از حساسیت ویژه ای برخودار هستند، برخوردار می باشد. در کل فیلتر های دیسکی یا توری با مش مناسب یکی از حساس ترین عضوهای سیستم کنترل مرکزی می باشند. در این نوع سیستم ها پیشنهاد می شود تا در صورت بروز افت فشار به میزان 0.7 اتمسفر بین دو سر ورودی و خروجی فیلتر، فیلترشستشو (backwash) شود. شستشو در صورت پکیج بودن سیستم مراحل سهلی داشته و تنها با باز و بسته کردن دو شیر جهت هر فیلتر به صورت متوالی امکان پذیر می باشد. در غیر این صورت معمولا با باز شدن محفظه آن اقدام به تمیز نمودن دیسکها می شود. اخیرا فیلتر های دیسکی از نوع تلفیق دیسک های شبکه ای با نام فیلتر های دیسکی 3 بعدی این امکان را به مصرف کننده می دهد تا با افزایش سطح جانبی فیلتراسیون به میزان 10 برابر فیلترهای دیسکی پیشین و افزایش راندمان و کاهش افت فشار، دفعات شستشو در یک دوره کاری کاهش داده شود.بعلاوه شستشوی دیسکهای شبکه ای در این نوع سیستمها بسیارساده تر از دیسکهای پیشین می باشد.
نکته مهمی که در طراحی سیستمهای فیلتراسیون می بایست به آن توجه نمود کارایی فیلتر های مختلف و کاربرد متفاوت آنها می باشد. به عنوان مثال هیچگاه نمی توان بدلیل ریزبودن مش فیلتر های دیسکی از نصب هیدروسیکلون و فیلتر شن صرفنظر نمود مگر در مواردی خاص و پس از تحقیق و آزمونهای مختلف به حذف برخی از فیلتر ها از چرخه فیلتراسیون اقدام نمود.
2- هیدروسیکلون:‌ از فیلتر های اولیه مجموعه سیستم کنترل می باشد و صرفا ذرات شن بزرگتر از 1 میلیمتر را می تواند جدا سازد. معمولا جهت استفاده از منابع آبهای سطحی با کیفیت نامطمئن، هیدروسیکلون نقش مهمی جهت تصفیه ذرات درشت ایفا می کند. در کل یک هیدروسیکلون می تواند تا 90 درصد ذرات شن و ماسه با دانه بندی متوسط را تصفیه کند.
معمولا بسته به غلظت مواد معلق در آب آبیاری محفظه زیرین آن می بایست بین هر 3 الی 10 روز یکبار باز بینی شود.
3- فیلتر شنی: فیلتر شن که پس از هیدروسیکلون قرار می گیرد عامل بسیار موثری در تصفیه عوامل آلی و جلبکها می باشد در حالی که می تواند درصد مناسبی از ذرات معلق بزرگتر از 0.5 میلیمتر را نیز در خود نگاه دارد(بسته به اندازه دانه بندی درون فیلتر). میزان جریان عبوری مجاز در فیلتر های شنی نباید از حدود 1000 لیتر در دقیقه در هر متر مربع مساحت مقطع، تجاوز نماید. در صورت بروز افت فشار معادل حدود 0.8 اتمسفر بین ورودی و خروجی فیلتر می بایست فیلترها شستشو شوند بدین معنی که جریان آب در محفظه ها عکس شده تا ذرات تصفیه شده مابین دانه های فیلتر از آن خارج شوند. باید دقت شود در هنگام شستشو از آب تصفیه شده استفاده گردد.
نحوه گرفتگی شیمیایی:
بیش از 90 درصد گرفتگی های شیمیایی در سیستمهای آبیاری معمولا از دو عامل 'کربنات کلسیم (CaCO ) و آهن (( Fe3' نشات می گیرد. هنگامی که مواد شیمیایی مانند کود به منبع آب اضافه می‌شود، خصوصیات آب تغییر کرده و منجر به تشکیل رسوب می‌گردد. کربنات کلسیم به دو صورت زیر قابل رسوب گذاری می باشد:
1- تبخیر آب و باقی گذاردن نمکهای موجود در آب که بیشتر در دهانه قطره چکانها صورت می گیرد.
2- افزایش دما ویا pH که باعث کاهش حلالیت کربنات کلسیم در آب شده و با واکنش با سایر فلزات موجود در آب از جمله Ca باعث رسوب کربناتها در لوله و قطره چکانها می شود. عناصرآهن موجود درآب آبیاری با اکسیداسیون بیولوژیکی مواجه شده و رسوبات اکسید آهن با رسوب در آب موجب گرفتگی دریپر ها می شود.
تزریق مواد شیمیایی به درون سیستم آبیاری:
موارد ذکر شده در زیر تنها در صورتی که آب آبیاری آنالیزشده در سطح مرزی و خطر قرار دارند پیشنهاد می گردد.
1- جلوگیری از رسوب کربنات کلسیم: تزریق دایم اسیدسولفوریک، هیدروکلریک و یا فسفریک جهت نگاه داشتن pH آب آبیاری نزدیک به 7 و در مواردی که به صورت موضعی هر یک ماه یکبار تزریق صورت می گردد پایین آوردن pH تا حد 3 و درمواردی که تزریق اسید به منظور بر طرف کردن رسوب تثبیت شده بکار می رود، pH میبایست تا حد 2 پایین آورده شود. درمواردی که pH به میزان 3 یا پایین تر می رسد جهت جلوگیری از آسیب دیدن ریشه ها مدت تزریق می بایست نهایتا 15-20 دقیقه باشد. در این مورد قبل از تزریق اسید حتما با کارشناسان مشورت کنید. . با تزریق اسید حلالیت کربنات کلسیم بالا رفته و امکان رسوب گذاری کربنات کلسیم پایین می آید. قبل از تزریق خورندگی اتصالات آهنی وآلمینیومی توسط اسید می بایست مد نظر قرار گیرد. معمولا اتصالات پلی اتیلن و پی وی سی نسبت به اسید مقاوم هستند.
2-جلوگیری از رسوب آهن: جهت جلوگیری از رسوب آهن می توان قبل از ورود آب به پمپ آن را به استخر هدایت نموده و عملیات هوادهی صورت گیرد و بدین ترتیب آهن اکسیده شده درکف استخر رسوب نماید. اقدام شیمیایی در این مورد تزریق کلرین به سیستم آبیاری می باشد که در این مورد مسائل زیست محیطی، تثبیت کلرین در خاک و حساسیت گیاهان می بایست درنظر گرفته شود. در مورد میزان و نحوه تزریق کلرین جهت جلوگیری از رسوبات آهن با کارشناسان مشورت شود.
3-شستشوی گرفتگیهای بیولوژیکی و ارگانیک: جهت جلوگیری از گرفتگی بیولوژیکی در سیستمهای آبیاری تزریق کلرین به صورت دایم به میزان 1 الی 2 ppm پیشنهاد میشود. مدت تزریق می بایست برابر با 10 الی 20 دقیقه جهت دور ترین دریپر درسیستم باشد. اگر گرفتگی شروع شده و در مرحله میانی قرار دارد غلظت 5 ppm پیشنهاد شده و در صورتی که گرفتگی درمرحله بحرانی قرار گرفته باشد با غلظت 20 الی 30 ppm می توان سیستم را شستشو داد. در کل جهت کنترل رشد بیولوژیکیمواد ارگانیک تزریق دوره ای به روزانه ترجیح داده می شود.
با توجه به اینکه سفید کننده های موجود در بازار که به مصارف خانگی میرسد همه جا در دسترس می باشد می توان از این محلول به جای کلرین استفاده نمود به شرطی که به این نکته که سفید کنننده ها دارای کلرین 5 درصد هستند توجه شود. به عنوان مثال در صورت نیاز به 0.5 لیتر کلرین می بایست 10 لیتر سفید کننده تهیه نمود و در صورت نیاز به تزریق 1 ppm کلرین می بایست سفیدکننده را به غلظت 20 ppm تزریق نمود.
جهت تست و کنترل شستشوی کامل سیستم، غلظت کلرین در هنگام خروج از دریپر ها می بایست مساوی با غلظت کلرین تزریقی باشد. در کل در مورد تزریق کلرین به سیستم آبیاری می بایست نهایت دقت صورت پذیرد تا اثرات سوء آن بر محیط زیست،تثبیت در خاک و حساسیت گیاه کنترل شود.