Методы дезинфекции питательного раствора
Методы дезинфекции питательного раствора
К слову, химические средства дезинфекции имеют ряд недостатков. Например, окислители приносят вред не только микроорганизму, но и корневой системе растения. Учитывая, что замкнутый цикл гидропоники подразумевает многоразовое использование раствора, а значит многоразовую дезинфекцию, очень сложно держать под контролем концентрацию окислителя, которая эффективно бы подавляла патогене, но не приносила ощутимого вреда растению. Ну и, конечно же, дезинфекция воды не является методом лечения уже пораженных растений.
Термическая обработка
Самый популярный метод дезинфекции воды - нагревание. Сначала он был аналогичен технологии пастеризации, но разные исследования говорят об эффективности применения довольно широкого спектра температур. Например, полная стерильность достигается после трехминутной выдержки воды при температуре 85°С или 30-секундной выдержке при температуре 95°С.
Второй вопрос - это источник энергии. Не всегда является рентабельным использование газа, потому на смену ему постепенно приходит дезинфекция микроволнами. В перспективе, микроволновые установки могут решить не только проблему патогенов в поливной воде, но и стать одним из биологических методов контроля вредителей в теплицах.
Обработка озоном
Все больше популярность приобретает обработка воды озоном. Механизм его действия такой же, как и у конечного потребителя произведенной продукции. Достаточно всего 20-минутной выдержки озона в поливной воде, чтобы в ней не осталось ни патогенов, ни химических примесей, за исключение чистого кислорода. Существует два вида установок для озонирования воды.
Первое семейство установок основано на синтезе озона в ультрафиолетовых лампах. Через лампы пропускается воздух с окружающей среды, который, под влиянием освещения с длиной волны в 185 нм, ионизируется с последующим образованием озона. Производительность такой лампы не более 2 грамм озона в час при максимальной концентрации на вы ходе в 0,2%. Такие установки успешно используются в различном микроклимате, в том числе, при высокой относительной влажности воздуха. Однако, лампы разрушаются под влиянием солнца и требуют периодической замены.
Второе семейство установок использует для озонирования электрическое поле. Но 85-95% энергии в установке уходит на тепловые потери, потому она, чаще всего, оснащена несколькими системами охлаждения. К тому же, воздух предварительно должен высушиваться, в противном случае будет образовываться азотная кислота, которая вызовет коррозию оборудования. Но современные установки содержат в своем строении все необходимые фильтры из нержавеющей стали, потому могут служить до 10 лет. Еще одно преимущество - они генерируют большее количество озона и практически не производят других нежелательных газов, в отличие от ультрафиолетовых ламп.
Оба семейства установок имеют свои преимущества и недостатки, потому выбор должен зависеть от каждого конкретного случая. Но сама технология озонирования требует большой осторожности и высокой квалификации обслуживающего персонала.
Локальное повышение концентрации этого газа может привести к поражению легких, развитию респираторных инфекций, нарушений работы органов дыхания (кашель, боль в груди, раздражение горла), возникновению головных болей и снижению работоспособности.
Минус озона, как и любого другого окислителя, при определенном уровне кислотности могут разрушаться хеллатированные формы микроэлементов, в последствие чего они станут недоступными растению и выпадут в осадок. В таком случае, дефицитные элементы необходим будет добавлять к питательному раствору в начале каждого цикла его использования.
Чуть менее экономичный, но проверенный годами метод дезинфекции - ультрафиолетовые лампы, знакомые нам как - «кварцевые». Безусловно, современное оборудование имеет другие характеристики и параметры но основная классификация ламп осталась прежней: это лампы низкого, среднего и высокого давления (последние - наименее экономичные).
Принцип их работы прост - производимый ультрафиолет (длина волны лежит в диапазоне 200-300 нм) разрушает ДНК, полностью стерилизуя питательный раствор. Наиболее оптимальная длина - 254 нм.
Рекомендуемая доза ультрафиолета от 80 мДж/см2 против грибов и бактерий до 250 мДж/см2 для уничтожения вирусов. Но "микроорганизмы могут пережить ультрафиолетовую очистку, если он банально не пропадет под излучение лампы. Потому питательный раствор перед подачей в бак должен проходить через фильтр тонкой очистки, чтобы избежать наличия непрозрачных примесей. Разумеется, аналогично озонированию, такая очистка будет связывать некоторые микроэлементы.
На рынке все чаще встречаются системы дезинфекции, где комбинируются ультрафиолетовые лампы с подачей перекиси водорода.
ФИЛЬТРАЦИЯ
Современные фильтры, способные к многоступенчатой очистке воды, научились бороться не только с механическими примесями, но и патогенами. Промышленные системы фильтрации оказывают двойное действие на болезнетворные бактерии и грибы: физическое, за счет медленного прохождения воды через мелкий песок и пористые материалы, биологическое - за счет наличия биопленки, образованной антагонистическими микроорганизмами. Однако этот метод очистки не позволяет решить проблему вирусов.
Системы медленной фильтрации довольно просты. Они доступны на рынке, но их можно производить и самостоятельно. Их работа не зависит от микроклимата помещения, не чревата потерями элементов питания. Но лучше всего использовать систему фильтраций для подготовки воды к другой системе стерилизации воды.
МЕМБРАННАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ
Один из примеров возможной доочистки воды после предыдущего Метода - использование мембран. Уже успели нашуметь такие - системы, как мембраны обратного осмоса. В зависимости от поставленной задачи, используются технологии гипер - нано - ультра - и микрофильтрации. Самые тонкие из них способны удалять даже отдельные ионы. В первую очередь, такой метод очистки хорош для под-готовки воды в начале цикла, если в ней содержится большое количество токсичных веществ (например, высокое содержание натрия).
Один из минусов мембранного метода - высокая стоимость и необходимость регулярной замены фильтров. Именно потому, чтобы увеличить их рабочий ресурс, советуется производить предварительную очистку воды с помощью фильтра менее тонкой очистки.
Микрофильтрация показала отменные результаты в вопросах контроля микроорганизмов от микроорганизмов рода Fusarium и p. Clavibacter. Но ее рентабельность подобна к использованию химической стерилизации только при работе с большими объемами воды. Ультрафильтрация обойдется еще дороже. Один из самых дешевых методов стерилизации – использование - перекиси водорода. Однако, это довольно слабый окислитель и его работа достаточно эффективна при совестном использовании с кислотами или солями серебра со стабилизаторами. Тем не менее, даже такая комбинация позволяет только ощутимо снизить присутствие патогенов и вредителей (нематод), часть из которых, все же, сохраняют жизнеспособность.
Особо высокие дозировки перекиси водорода (400 ррm) даже могут снижать присутствие вирусов.
ХЛОРИРОВАНИЕ
Метод хлорирования широко используется в мире для подготовки воды. В гидропонных теплицах для дезинфекции используют хлорную известь (также ее добавляют в воду перед подачей в бассейны). Хлор - достаточно сильный окислитель, который убивает всех микроорганизмов при прямом контакте. Но стерилизация воды исключительно методом хлорирования не даст положительного эффекта. Слишком высокие дозы извести будут поражать корни растения (при этом, хлор не обладает системным действием, то есть, не повлияет на патогенов внутри растительного организма). Потому хлорирование комбинируют с другими методами химической стерилизации.
Концентрация активного хлора в 10 ррm убивает большинство болезнетворных грибов за 15 минут, меньшие концентрации требуют большей экспозиции. Концентрация в 5 ррm также даст положительный результат при несколько часовой экспозиции воды. Для неподготовленной заранее воды в начале цикла рециркуляционной гидропоники советуют повышать концентрацию активного хлора до 15 ррm. При заборе воды с открытых водоемов после дождя, до 20 ррm. Но стоит понимать, что если в бак добавляется заранее подготовленный маточный раствор извести, то необходимо вносить несколько завышенное количество дезинфектора. Концентрация хлора ощутимо снижается под воздействием солнца и при циркуляции воздуха. В том числе, выветривания хлора будет наблюдаться даже при наполнении бака водой, а добавление дезинфектора в уже наполненный бак неэффективно - невозможно уравнять концентрацию.
ЙОДИРОВАНИЕ
Аналогично хлору, г в качестве окислителя может использоваться йод. Первые системы йодирования появились в Австралии в 2004 году и показали более высокий уровень безопасности этого дезинфектора.
Его недостаток - он более стабилен и токсичен, потому более пригоден для дезинфекции баков и магистралей, чем воды. Обработку лучше проводить в прохладу, ближе к вечеру. Так как в жару наблюдается ощутимо сильнее интоксикация растений.
Технология йодирования только набирает популярность. Не смотря на высокую ценность оборудования, строгих правил безопасности при ее использовании, она позволяет экономить средства на дезинфекции, и повышать качество продукции.
ЭЛЕКТРОЛИЗ
Метод электролиза считается перспективным для гидропоники. Он нашел широкое применение в медицине. С помощью электролиза стерилизуют упаковку овощей, растительную продукцию, семена, цветы.
Перспективность метода электролиза заключается также в его способности убивать патогенную биопленку в трубках системы капельного полива. С этой задачей не справляются химические дезинфекторы, а оборудование для физической стерилизации (ультрафиолетом или высокой температурой) не влияют на микрофлору трубок вовсе.
Его минус - для высокой электропроводимости систему поливу необходимо заполнить концентрированным солевым раствором. Как правило, для этого используют хлорид натрия. В результате электролиза образовывается свободный хлор и другие окислители, которые и несут пагубное влияние на патогенную микрофлору.
ИТОГИ
Основная цель этой статьи - сказать несколько о существующих системах стерилизации питательного раствора в рециркуляционном орошении в мире. Но стоит ли воспринимать эти методы только в таком ракурсе? Львиная доля теплиц использует для полива неподготовленную воду. К тому же, ее химический состав часто желал бы стать лучше. А в результате - падение урожайности растений, проникновение инфекции и водорослей, которые снижают аэрацию субстрата. И это в случае, когда есть возможность брать воду, по крайней мере, со скважины. Использование каналов, особенно в период таяния снега или после проливных дождей, вовсе может погубить существующую систему фертигации. А значит, вопрос очистки воды не так уж заоблачен?