کیفیت آب آبیاری در آبیاری قطره‌ای به دلیل پیشگیری از گرفتگی لوازم آبیاری بسیار حائز اهمیت است. در نتیجه قبل از ورود آب به شبکه آبیاری بایستی کیفیت آب بررسی و سپس وارد شبکه شود. سیستم فیلتراسیون نقش بسیار مهمی را در تأمین و کنترل این کیفیت ایفا می‌کند. از این سیستم به منظور حذف ذرات معلق و شناور در آب استفاده می‌کنند که شامل مجموعه ای از فیلترهاست که عبارتند از هیدروسیکلون، تانک شن، فیلتر توری و فیلتر دیسکی. این مجموعه را ایستگاه کنترل مرکزی نیز می‌نامند. لذا انتخاب نوع فیلتر به عوامل مختلفی مانند کیفیت آب آبیاری، نوع ذرات و ناخالصی های موجود، نوع منبع برداشت آب (چاه، استخر،رودخانه و..)، مقدار آب ورودی به سیستم و حجم و مساحت طرح آبیاری (باغات کوچک و یا مزارع بزرگ) وابسته است. همچنین تانک تزریق کود و مواد شیمیایی نیز جزء متعلقات این ایستگاه محسوب میشود.
همانطور که ذکر شد بکارگیری هر یک از اجزای این ایستگاه متناسب با عوامل مختلفی از جمله نوع ناخالصی موجود ممکن است متفاوت باشد. لذا در برخی موارد همه اجزا بکار گرفته شده و در برخی دیگر خیر.
معمولا فیلتر دیسکی و توری در کنار هم بکار نمی‌رود و فقط یکی از آنها کاربرد دارد. همچنین در برخی سیستم ها هیدروسیکلون وجود ندارد و به جای آن از حوضچه‌های رسوب‌گیر استفاده میشود.
هیدروسیکلون Hydrocyclone
هیدروسیکلون دستگاهی به منظور جداسازی و حذف ذرات شن و ماسه از آب آبیاری است و در مواقعی استفاده میشود که آب مستقیماً از چاه یا رودخانه استخراج میشود و در صورت وجود شرایط مناسب قادر به حذف ذرات تا اندازه75 میکرون را می‌باشد. این دستگاه از سه قسمت استوانه‌ای و مخروطی و تحتانی تشکیل شده و مکانیزم آن بر اساس دو نیروی گریز از مرکز (حاصل حرکت چرخشی ذرات) و نیروی ثقلی است. ذرات پس از چرخش و خروج از قسمت استوانه به قسمت مخروطی وارد و ذرات بزرگتر تحت تاثیر نیروی ثقل جدا میشود. سپس این ذرات به قسمت تحتانی رفته و آب تصفیه شده از قسمت خروجی خارج میشود. به منظور کارایی مطلوب این فیلتر پس از هر تصفیه لازم است محفظه تحتانی که حاوی مواد معلق است تخلیه و پاکسازی شود.
کاربرد و نحوه انتخاب هیدروسیکلون
انتخاب هیدروسیکلون مناسب در عملکرد آن تاثیر بسزائی دارد بطوری که انتخاب نادرست میتواند نتیجه‌ای عکس نیز داشته باشد. مهم‌ترین پارامتر در انتخاب آن دبی ورودی (حجم آب ورودی در واحد زمان) به هیدروسیکلون است که میزان حجم و نوع دستگاه را تعیین می‌کند. همچنین عوامل دیگری همچون نوع آب وروردی و میزان املاح جامد موجود در آب نیز در طراحی و انتخاب هیدروسیکلون‌ها موثر است. بطور کلی این فیلتر ها در موارد و مکان‌های زیر کاربرد دارند:
- خروجی از چاه های و رودخانه ها آب
- تصفیه آب های کشاورزی
- ورودی به سیستم دستگاه تصفیه آب
- کارخانه کاشی و سرامیک
- کارخانه شن و ماسه
ویژگی های هیدروسیکلون
- عدم نیاز به انرژی الکتریکی
- راندمان بالا (95%) در حذف ذرات جامد
- سهولت در نصب و بهره‌برداری
- هزینه خرید و نگهداری مناسب
- مقاوم در برابر خوردگی
- کاربرد سیستم بصورت افقی،عمودی و یا معکوس
فیلتر شن Sand filter
فیلتر شنی با فیلتر نمودن فیزیكی آب باعث حذف ذرات معلق موجود در آن تا قطر 50 ميكرون نظیر گل، رنگ، مواد آلی، پلانكتون، باكتری‌ها و ذرات حاصل از خوردگی میشود .این فیلتر در مواقعی که آب آبیاری از منابع سطحی مانند چاه، رودخانه، استخر، حوضچه و… تامین شود و یا مخازن روباز که به دلیل راکد بودن آب و قرارگرفتن در معرض نور خورشید ممکن است حاوی جلبک باشند نیز بکار برده میشود. و بطور کلی ذرات و املاح و اجسام معلقی که در مرحله اول توسط هیدروسیکلون جدانشده‌اند وارد فیلتر شنی شده و در این مرحله جداسازی می‌گردند. لذا انتخاب نوع فیلتر وابسته به عواملی شامل سرعت خطی آب، دبی عبوری و کاتالوگ مربوط می‌باشد. به منظور شستشوی این فیلتر ها بایستی فرآیندی عکس عملکرد فیلتر انجام شود بطوری که آب با فشار از قسمت خروجی وارد شده و پس از شستشو خارج گردد.
اجزا و مکانیزم فیلترشن
صافی های شن محفظه های فلزی تحت فشاری به شکل استوانه و گاها مربع هستند که داخل آنها چند لایه شن (معمولا 3 تا 5 لایه ) با دانه بندی معین ریخته شده است که مجموع این لایه‌ها حدودا به ارتفاع یک متر می‌رسد. در هنگام تصفیه، آب استخر از لوله ورودی وارد فیلتر میشود. فشار پمپ و نیروی جاذبه موجود، آب را به سمت پایین هدایت می‌کند و شن و ماسه های درشت و ریز موجود در فیلتر مواد معلق و زائد را از آب استخر می‌گیرند. در پایین دستگاه نازل هایی با سوراخ های بسیار ریز وجود دارد که اجازه عبور شن و ماسه را نخواهند داد اما آب از داخل این نازل ها عبور می‌کند. در زیر مخزن، آب تصفیه شده به مخزن زیرین هدایت شده و از لوله خروجی خارج می شود.
انواع فیلتر شن
فیلترهای شن بر اساس دانه‌بندی و اندازه شن‌های موجود و به طبع آن سرعت عبور آب از داخل آن به سه دسته زیر تقسیم میگردد:
فیلتر کند (Slow Sand Filter): عبور آب بدون هیچ‌گونه فشار و تحت تاثیر وزن خود آن انجام میگردد و سرعت عبور کمی داراست.
فیلتر تند (Rapid Sand Gravity Filter): آب توسط فشار حاصل از پمپ عبور داده میشود و سریع‌تر از فیلتر کند است.
فیلتر تند تحت فشار (Rapid Sand Pressure Filter): علاوه بر فشار پمپ دارای دانه‌های بزرگتر شن برای عبور سریع‌تر و افت فشار کمتر است اما کیفیت آب خروجی از دو نوع قبل پایین‌تر است.
کاربرد فیلترهای شن
- فیلتراسیون مصارف آشامیدنی و صنعتی (رنگ، غذایی، شیمیایی،کاغذسازی، فولاد، پلاستیک،…)
- تصفیه آب‌های سطحی
- تصفیه پساب خروجی از فاضلاب
- فیلتراسیون سیستمهای حرارتی و برودتی
- پیش تصفیه اسمز معکوس
فیلتر توری Screen filter
فیلتر توری آبیاری، مانند دیگر فیلترها مانع عبور ناخالصی‌های موجود در آب میگردد. این فیلترها در مواردی کاربرد دارند که ذراتی مانند شن،لای و یا سیلت در آب و بطور کلی ذرات ریز مواد آلی وجود دارند که در هیدروسیکلون و تانک شن تصفیه نشده‌اند. ولی قادر به جداسازی ذرات درشت مواد آلی مانند جلبک ها و… نیستند. عمر این فیلترها به فشار آب، جنس ذرات که به آن برخورد می‌کند و حجم و مقدار ذرات بستگی دارد.
اجزا و مکانیزم فیلتر توری
فیلترهای توری از توری‌های فلزی که بصورت لایه‌لایه روی هم قرار گرفته‌اند تشکیل شده است که آب پس از ورود به داخل فیلتر، با عبور از روزنه‌های ریز توری که فضای باز آن متناسب با حجم آب ورودی بوده، عمل فیلتراسیون را انجام می‌دهد و سپس از قسمت خروجی خارج میگردد. برای عملکرد مناسب فیلتر بایستی مانند دیگر فیلترها پاکسازی انجام شود که به منظور آن کافیست با باز کردن درپوش قسمت بالایی فیلتر و شستشو با آب این عمل را انجام داد. همچنین انتخاب و نوع فیلترهای توری به دبی عبوری از آن، قطر و نوع ذرات بستگی دارد و براساس آن دسته‌بندی میگردد.
ویژگی های فیلتر توری
- دارای جنس مقاوم به فشار تا 10 اتمسفر
- مقاوم به دمای بسیار بالا یا پایین
- قدرت ضربه گیری بالا
- مقاوم به تنشهای محیطی و همچنین مواد شیمیایی مانند اسید و باز
فیلتر دیسکی Disc Filter
فیلتر های دیسکی نوع دیگری از فیلتر های آبیاری هستند که فرآیندی مشابه با فیلتر های توری دارند و به منظور جداسازی ذرات ریز معلق مانند شن و ماسه از آب بکار میروند. بااین تفاوت که در فیلتر دیسکی به جای لایه های توری، از تعدادی صفحه تشکیل شده اند و میتوان گفت بازده و راندمان بالاتری نسبت به فیترهای توری دارند. این فیلترها همچنین با نام فیلترهای ثانویه نیز شناخته میشوند. فیلتر دیسکی بر اساس نوع مصرف، سایز و مدل میتواند متفاوت باشد.
مکانیزم و انواع فیلتر دیسکی
فیلتر دیسکی از واشر و صفحه‌های پهن و حلقه مانند که بر روی همدیگر بصورت فشرده قرار دارند، تشکیل شده است. این صفحات بصورت رنگارنگ قرار داشته که صفحات هم‌رنگ دارای روزنه‌های هم اندازه هستند. بر روی این دیسک ها برجستگی و تورفتگی‌هایی وجود دارد که مانع عبور ذرات ریز میگردد. از آنجا که تمامی فیلتر ها نیاز به شستشو دارند، این فیلترها از لحاظ نحوه پاکسازی به دو نوع دستی (شستشو بصورت دستی و با حضور کاربر) و اتوماتیک (شستشو بدون نیاز به کاربر) تقسیم می‌گردند که نوع دستی آنها با توجه به هزینه مناسب‌تر کاربرد بیشتری در بخش کشاورزی دارد.
ویژگی های فیلتر دیسکی
- مقاومت بالا در برابر زنگ‌زدگی، مواد شیمیایی،….
- نصب آسان
- تنوع در رنگ و سایز
- بازده بالا
- افت فشار پایین
- قابل باز شدن و شستشوی آسان
تانک کود Fertilizer tank
تانک کود وظیفه فیلترهای آبیاری را انجام نمی‌دهد اما جزو ایستگاه فیلتراسیون محسوب و در مجاور دیگر فیلترها نصب میشود. این دستگاه مخزن تحت فشاری است که وظیفه تزریق و انتقال کود محلول را برعهده دارد. تانک کود عمدتا بین فیلترهای شنی و هیدروسیکلون قرار میگیرد. ساز و کار این دستگاه به این صورت است که کود ها و مواد شیمیایی در داخل تانک کود قرار داده میشوند و آب که توسط bypass به خط اصلی آبیاری متصل است، وارد تانک شده و از خروجی تانک به داخل مزرعه تزریق میشود. این جریان بر اساس اختلاف فشاری که بین ورودی و خروجی تانک است، ایجاد میگردد که توسط یک شیر فلکه تنظیم میشود.
مزایای تانک کود
- نصب آسان
- قابل استفاده برای تزریق انواع کودها و مواد شیمیایی، سموم و همچنین اسیدشویی
- سبک بودن و سهولت در جابجایی
- دارای جنس مقاوم در برابر خوردگی
- سهولت اتصال به انواع شبکه لوله کشی
- هزینه نصب و نگهداری مناسب
- عدم واکنش با انواع کود و سموم شیمیایی
معایب تانک کود
از معایب این مخزن میتوان به عدم تزریق و پخش یکنواخت کود (یا هر ماده دیگر) در هنگام آبیاری به دلیل آنکه سرعت رقیق شدن محلول با زمان متغیر است، اشاره کرد که استفاده از پمپ های تزریق کود میتواند این مشکل را برطرف سازد.
