Seleziona il filtro giusto per il riflusso

Molte delle serre più grandi utilizzano ora pavimenti allagati con soluzioni nutritive ricircolate e quasi tutte richiedono un sistema di filtraggio. Durante l'allagamento e il ritorno, l'acqua passa a portate elevate dai serbatoi ai pavimenti e di nuovo al serbatoio di ritorno. L'acqua di ritorno può essere carica di detriti, tra cui parti di piante, substrati di coltivazione ed etichette (Figura 1, vedere la presentazione). Può potenzialmente anche distribuire agenti patogeni delle piante e altri microbi.

L'acqua di ritorno dall'irrigazione a flusso e riflusso può contenere un carico elevato di materiale organico, comprese foglie e substrato radicale, nonché altri materiali come etichette di plastica.

Un filtro a vaglio vibrante.

Un esempio di filtro in tessuto o carta.

La fotografia microscopica del tessuto filtrante su sfondo bianco mostra che la dimensione dei pori nel tessuto era molto maggiore rispetto ai 20 micron riportati. Ogni rettangolo giallo nel righello è lungo circa 100 micron. Fotografia per gentile concessione di Dale Haskell, Università della Florida.

Il sistema di filtrazione a due stadi installato nella nuova gamma di serre. L'acqua passa prima attraverso uno schermo statico autopulente da 400 micron (a sinistra) per rimuovere le particelle grossolane, quindi attraverso un filtro in tessuto (a destra) per rimuovere le particelle più fini.

Calcolo del volume totale di acqua di ritorno all'anno presso la sede del nostro coltivatore di caso di studio.

Semplice analisi finanziaria delle opzioni di filtro nelle Figure 2 e 3. I costi di acquisto e installazione sono stati rispettivamente di $ 17.000 e $ 24.000 per il vibrovaglio e i filtri in tessuto. I costi per 1.000 galloni si basavano sulla divisione dei costi annuali per 15,14 milioni di galloni dalla Tabella 1.

Conversione di alcune dimensioni comuni delle maglie in micron e millimetri di diametro delle particelle. 1000 micron (μm) = 1 millimetro (mm).

I coltivatori utilizzano vari tipi di filtri per pulire l'acqua di ritorno, come parte della catena di trattamento dell'acqua per ridurre al minimo malattie, alghe e intasamenti del sistema. La nostra ricerca sta analizzando la qualità dell'acqua ricircolata nelle operazioni dei coltivatori e l'efficienza dei loro filtri.

Calcolo del costo

Prendiamo l'esempio di un importante coltivatore del Michigan che stava valutando due diversi tipi di filtri, per illustrare i fattori da considerare quando si filtra l'acqua di ritorno dai pavimenti allagati. Per prima cosa abbiamo calcolato che il volume totale di acqua filtrata ogni anno era di circa 15,14 milioni di galloni (Tabella 1). È molta acqua! Pertanto, il costo e l’efficienza dei sistemi di filtrazione sono importanti.

Il coltivatore utilizzava due tipi di filtro (figure 2 e 3, vedere la presentazione). Con un filtro a vaglio vibrante (Figura 2, vedi presentazione), l'acqua entra da un tubo centrale su uno schermo metallico circolare. Un motore fa vibrare il vaglio per mantenere il filtro pulito e rimuovere il materiale fino al bordo del filtro dove viene raccolto per lo smaltimento. Lo svantaggio è che questo filtro è un po' rumoroso e richiede energia elettrica.

Con un filtro multimediale in tessuto (a volte chiamato carta) (Figura 3, vedere la presentazione), l'acqua passa in una vasca di raccolta e drena attraverso un tessuto filtrante. Poiché le particelle ostruiscono i pori del tessuto, il livello dell'acqua nella vasca di raccolta aumenta. Un sensore accende un motore che srotola il tessuto fresco. I tessuti variano ampiamente nel loro spessore e dimensione dei pori.

Con alcune semplici ipotesi finanziarie (Tabella 2, vedere la presentazione), abbiamo stimato il costo annuo e per 1.000 galloni per questi due tipi di filtro. La grande differenza tra il costo del trattamento per 1.000 galloni era nei materiali di consumo: elettricità per il vibrovaglio o rotoli di tessuto utilizzati dal filtro in tessuto.

Valutazione delle prestazioni

C'era una differenza di prestazioni tra i filtri? Per testarlo in condizioni commerciali, abbiamo misurato i solidi sospesi totali (TSS) prima e dopo la filtrazione dell'acqua di irrigazione riciclata in 11 serre e vivai negli Stati Uniti. Nel test di laboratorio TSS, un filtro molto fine (2 micron) rimuove le particelle in un campione d'acqua. Dopo aver asciugato il filtro in forno, il peso di queste particelle può essere misurato in milligrammi per litro (mg/L, pari a ppm).