سیستم فیلتراسیون چیست

سیستم فیلتراسیون

با توجه به اهمیت حفظ منابع آب و استفاده صحیح از این نعمت الهی و توجه به رشد روز افزون جمعیت نیاز به بهره گیری از روش های نوین آبیاری در مصارف کشاورزی امری اجتناب ناپذیر است . یکی از روش های به روز در آبیاری کشاورزی روش آبیاری قطره ای میباشد .

فیلتر آبیاری قطره ای متشکل از فیلتر های مختلفی می باشد که آب دارای ذرات جامد را تصفیه نموده و آب تصفیه شده را در اختیار گیاه قرار می دهد شایان به ذکر است، فیلتر آبیاری قطره ای بکار رفته در ایستگاه فیلتراسیون آبیاری قطره ای به طور معمول دارای دو نوع دستی و اتومات می باشند.

کشاورزان با توجه به خشک سالی های چند سال اخیر اقدام به استفاده از روان آب هایی همچون چاه ها، دریاچه ها و غیره نموده اند این منابع دارای ناخالصی هایی همچون ذرات معلق و مواد بیولیژیکی همچون جلبک و باکتری ها بوده به همین دلیل کشاورزان اقدام به احداث ایستگاه فیلتراسیون آبیاری قطره ای که یک پکیج فیلتراسیون آبیاری قطره ای است، نموده اند.

یکی از اجزای اساسی شبکه های آبرسانی و آبیاری؛ واحد ایستگاه فیلتراسیون مرکزی یا پکیج فیلتراسیون آبیاری قطره ای است که در شرایط گوناگون وظایف مختلفی از جمله حذف ناخالصی های درشت دانه نظیر سنگ و لای و جلبک تا ناخالصی های ریز دانه نظیر رس و حتی ناخالصی های بیولو‍ژیک و میکروبی را بر عهده دارد. در بخش آبیاری و کشاورزی حذف ناخالصی ها بسته به نوع گسیل مشخص می شود تا از گرفتگی و خرابی آن جلوگیری به عمل آید. فیلتر آبیاری قطره ای که در اصطلاح به واحد کنترل مرکزی معروف است از بخش های مختلف نظیر هیدروسیکلون، فیلترهای شن و فیلترهای دیسکی و توری تشکیل شده است.

اهمیت سیستم های کنترل مرکزی

سرویس و نگهداری سیستم های آبیاری قطره ای از اهمیت ویژه ای برخوردار میباشد . بدین منظور جلوگیری از انسداد قطره چکان ها جدی ترین مسئله در نگهداری سیستم های آبیاری قطره ای میباشد. روزنه های قطره چکان ها بسیار ریز میباشد و خطر انسداد و گرفتگی آن ها به واسطه مواد معلق و حتی باکتری های موجود در آب وجود دارد .  گرفتگی قطره چکان ها باعث می شود که آب به درستی به گیاه نرسد و خسارات زیادی به محصولات وارد شود. موادی که موجب مسدود شدن و گرفتگی قطره چکان می شود عبارتند از:

مواد فیزیکی به صورت معلق
مواد بیولوژیکی مانند جلبک ها و باکتری ها

به همین منظور وجود ایستگاه فیلتراسیون در آبیاری قطره ای برای جلوگیری از ورود مواد ناخواسته به داخل سیستم و گرفتگی قطره چکان ها لازم است.برای تصفیه کردن و جلوگیری از ورود مواد جامد به داخل لوله ‌ها از فیلتراسیون ها استفاده می ‌شود. درواقع فیتراسیون کمک می‌ کند تا آب زلال وارد لوله ‌ها شود و از گرفتگی لوله‌ ها جلوگیری می‌ کند.

آیا استفاده از فیلتر در سیستم آبیاری ضرورت دارد؟

هنگامی که از آب فیلتر نشده برای آبیاری استفاده کنیم، منجر به بروز مشکلات زیادی در سیستم آبیاری می‌گردد. ذرات معلق در آب مانند ماسه، چوب، شن‌های درشت و یا حتی جلبک‌ها می‌توانند وارد پمپ آب شوند و به پروانه و اجزای دیگر پمپ آسیب وارد کنند. ساییدگی‌های ایجاد شده بر اثر وجود ماسه در آب با گذشت زمان می‌تواند منجر به ساییدگی و از دست دادن توان و بازده پمپ شوند و عملکرد سیستم آبیاری را تحت تاثیر قرار دهند.

یکی دیگر از مشکلات رایج در استفاده از آب فیلتر نشده، بوجود آوردن خرابی و مشکلات در شیرآلات مورد استفاده در سیستم آبیاری است. ذرات شن و ماسه و جلبک‌ها می‌توانند در داخل شیرآلات رسوب کرده و علاوه بر ایجاد خوردگی و سایش، عملکرد و چرخش توپی و دیسک این نوع شیرآلات را مختل کنند. عبور ذرات شن و ماسه می‌تواند در گذر زمان باعث سایش دیسک شیر پروانه ای و یا خوردگی داخل شیرآلات شده و در مکانیزم باز و بسته شدن شیر خلل ایجاد کند.

از تاثیرات دیگر عدم استفاده از سیستم فیلتراسیون می‌توان به آسیب‌های لوله‌ها، لترال، آبپاش‌ها و قطره چکان‌ها نیز اشاره کرد. این ناخالصی‌های در آب آبیاری میتوانند منجر به گرفتگی‌های آبپاش و قطره چکان‌ها شوند. هرچند در طراحی‌های مدرن، نازل‌های قطره چکان‌ها دارای مکانیزم خودشویندگی هستند اما وجود سیستم فیلتراسیون امکان بروز گرفتگی‌های احتمالی را از بین می‌برد. از آسیب‌های دیگر این عارضه می‌توان به برهم خوردن یکنواختی پاشش آبپاش‌ها و همچنین افت فشار در سیستم و نچرخیدن آبپاش‌ها اشاره کرد.

مطالعه بیشتر : شیر خودکار آبیاری چیست

اجزا سیستم کنترل مرکزی

با توجه به منبع تامین آب طراحی و انتخاب نوع سیستم کنترل مرکزی تغییر خواهد کرد . در صورتیکه که برداشت بصورت مستقیم از چاه یا رودخانه باشد در سیستم کنترل مرکزی از دستگاه هیدروسیکلون استفاده خواهیم کرد .

اگر برداشت بصورت مستقیم از استخر باشد در سیستم کنترل مرکزی از دستگاه فیلتر شن استفاده خواهیم کرد .

یک سیستم کنترل مرکزی که بصورت کامل طراحی و ساخته شده است شامل قسمت های زیر میباشد :

  1 )فیلتر شن sand filter

  2)هیدروسیکلون hydrocyclone

  3)تانک کود fertilizer tank

  4)فیلترهای میکرونیscreen filters

فیلتر شن

با توجه به وجود گل و لای و مواد آلی در آب های سطحی و وجود جلبک ها در استخرهای ذخیره آب به منظور جلوگیری از انسداد لوله های شبکه آبیاری قطره ای و قطره چکان ها لزوم استفاده از دستگاه فیلترشن وجوددارد. در فیلتر های شن با گذر آب از بستر شنی ( سیلیس ) ذرات غیرقابل ترسیب و گل و لای محلول در آب حذف خوهند شد .

فیلترهای شنی تحت فشار توانائی حذف ذرات زیر را دارا میباشند:

1) املاح غیرقابل ترسیب مثل گل ولای و بی کربناتهای محلول در آب

2) مواد معلقی که بر اثر ریزش مقطعی دیواره چاههای عمیق و حرکت متلاطم رودخانه ها درآب موجود میباشد.

3) جلبک هایی که در استخر ایجاد میشوند.

مطالعه بیشتر : رایز آبیاری چیست

مکانیزم فیلترهای شنی

در فیلتر های شنی آب ورودی با عبور از بستر سیلیسی که عمدتا از سیلیس های کوارتز با درجه خلوص بالا و ضریب یکنواختی مناسب تشکیل شده اند عبور میکند . سیلیس ها در سه لایه بندی درشت ، متوسط و ریز به ترتیب لایه درشت در کف مخزن ( روی نازل ها) سپس لایه متوسط و لایه ریز در مرحله آخر و روی دولایه قبلی ریخته میشود .

پس از عبور آب از بستر سیلیس نازل های موجود در کف مخزن فیلتر شن مانع از عبور ذرات عبورکرده از بستر سیلیس خواهند شد و در پایان آب خروجی از فیلترهای شن عاری از ذرات فیزیکی درشت خواهد بود.

پس از چند مرحله فیلتراسیون توسط فیلترهای شنی بستر سیلیسی به درجه اشباع خواهد رسید و دراین حالت فیلتر شن در برابر شدت جریان آب عبوری بیشترین میزان حد مجاز مقاومت را خواهد داشت و دراین مرحله نیاز به عملیات شستشوی معکوس یا بکواش خواهد بود.

هیدروسیکلون

دستگاهی است جهت جداسازی ذرات شن و ماسه و بزرگتر از آن ، که وزن مخصوصشان بیشتر از آب باشد . بنابراین هرگاه آب ورودی بصورت مستقیم از رودخانه یا چاه های ریزشی باشد استفاده از هیدروسیکلون الزامی میباشد.

مکانیزم هیدروسیلکونها یا شنگیرهای هیدرولیکی

در ابتدا آب خام ورودی به هیدروسیلکون جریان خطی داشته و با برخورد به بدنه دوار (قسمت بالای سیلکون) حرکت آب دورانی میگردد و به صورت مارپیچی در می آید. در این قسمت با برخورد ذرات به بدنه قیفی شکل هیدروسلکون تحت نیروی گریز از مرکز و نیروی جاذبه  زمین ذرات به قسمت پایین هیدروسیلکون بعنی انباره آن هدایت شده و از آب خام جدا میگردند. هیدروسیلکونهای گروه مهندسی آبین توانائی جداسازی تمام ذرات شن و ماسه (که دانسیته آنها از دانسیته آب بالاتر میباشند)را از آب خام دارا میباشد.

مزایای هیدروسیلکونها

1)  با جداسازی ذرات شن و ماسه از آبهای زیرزمینی و سطحی میتوان عمر و بازدهی شیر آلات و الکتروپمپها را افزایش داده و باعث بالا رفتن ضریب اطمینان و عملکرد دیگر دستگاههای کنترل مرکزی گردید.

2) هر یک از دستگاه های سیستم کنترل مرکزی باعث افت فشار در آبدهی میباشند. چنانچه طراحی دستگاه ها مهندسی و بصورت استاندارد نباشد این افت فشار بیش از حد بوده و باعث توقف آبدهی میگردد.

3) هیدروسیکلون ها دارای حداقل افت فشار هیدرولیکی میباشد.

4) هیدروسیکلون ها نیازی به هواگیری ندارند. به سادگی نگهداری میشوند و با داشتن دریچه مناسب تخلیه تمامی ذرات در زمانهای دلخواه تخلیه میشوند.

5) قیمت هیدروسیکلونها نسبت به کیفیت بالای آنها پایین بوده برای کشاورز مقرون به صرفه میباشد.

6) توانایی حذف ذرات را در آبدهی های متنوعی از 2 الی 350 L/S دارا میباشند.

7) هیدروسیکلونها دارای انبار مجزا بوده و به وسیله ی انباره مشترک میتوان آنها را به صورت سری یا موازی متصل کرده و باعث افزایش ظرفیت آنها گردید.

مطالعه بیشتر : آبپاش تمام دور آبیاری چیست

تانک کود

تانک کود دستگاهی است که عمدتا بین فیلترهای شنی و فیلترهای توری قرار گرفته و بوسیله این دستگاه میتوان کود و مواد شیمیایی مورد نیاز را به سیستم تزریق کرد .

تانک کود دستی و تانک کود انژکتور پرکاربردترین مدل های تانک هستند . زمانیکه میزان دقیق کوددهی و غلظت محلول کود مورد نظر نباشد از تانک کود دستی و درصورت مهم بودن موارد مذکور از سیستم تزریق کود انژکتور استفاده خواهد شد .

راکتورهای تزریق کود یا تانک کودها تامین کننده و توزیع کننده مواد غذایی مورد نیاز گیاه در تمامی مراحل رشد میباشند.

به سه دلیل این مخازن در سیستم از اهمیت بالایی برخوردار هستند :

1) تزریق کودهای شیمیایی و مواد غذایی مورد نیاز گیاهان

2) تزریق سموم و دفع آفات مانند علف کش ها نماتدها و آفت کش ها و ...

3) شستشوی شیمیایی مسیر لوله های شبکه آبیاری تحت فشار و جلوگیری از انسداد قطره چکانها با استفاده از محلولهای شیمیایی

نکاتی در مورد سرویس و نگهداری تانک کودها

1) کودهای جامدی که در آب به سختی حل می شوند بایستی با احتیاط کامل و پس از حل شدن کامل وارد مخزن شوند. در غیر این صورت مواد معلق باقیمانده در مخزن وارد فیلترهای دیسکی شده و باعث گرفتگی آنها می شود.

2) در فصل سرما می بایست مخزن تانک از آب خالی باشد تا یخ زدگی در مخزن صورت نگیرد.

3) پس از هر بار کوددهی حتماً مخزن کود کاملاً شسته شود تا مواد شیمیایی در داخل آن باقی نمانده و باعث پوسیدگی و خرابی تانک کود نشود.

4) حتماً در باز و بسته کردن شیرهای گازی روی تانک کود دقت کافی داشته باشید و طبق دستورالعملی که قبلاً توضیح داده شد عمل نمایید تا از آسیب رسیدن به قطعه انژکتور جلوگیری شود.

5) در صورتی که سیستم در فضای باز باشد و در فصولی که به کوددهی نیازی نباشد می توان لوله کشی و مخزن فلزی را کاملاً از سیستم جدا نمود و در انبار یا مکان سرپوشیده نگهداری کرد.

6) اختلاف فشار بین ورودی و خروجی انژکتور را می توان بوسیله الکتروموتور یا نیمه بسته کردن شیر ارتباطی ایجاد کرد.

فیلتر توری

مطالعه بیشتر : اتصالات آبیاری قطره ای

دستگاهی است که در آن آب با عبور از توری های استنلس استیل با مش های متفاوت کاملا تصفیه وزلال میگردد .

فیلترهای توری یا میکرونی تحت فشار قابلیت جداسازی ذرات و املاح زیر را دارند:

1)  جلبک ها و باکتری های فعال در مسیر لاترالها

2)  ذرات شن و ماسه میکرونی

3)  خاک رس و سیلت های بسیار ریز

4)  ناخالصی های شیمیایی تانک کود