Как известно каждому из нас, вкус – это нечто субъективное. Чистая вода не содержит каких-либо соединений, поэтому она не имеет вкуса, не имеет в своем составе каких-либо питательных веществ и, в связи с этим, не несет никакой пользы или вреда для растения или животного. Ключевая вода может быть вкусна для людей, т.к. она содержит растворенные минералы и другие полезные соединения. Подобные вещества помогают укреплять кости и зубы. Но такая же вода может быть совершенно бесполезна для полива растений, потому что не будет содержать в своем составе различных элементов в нужной пропорции, которые нужны рассаде, таких как, к примеру, кальций и магний.
Методы очистки воды.
Одним из очевидных и неоспоримых преимуществ гидропонной культивации являются отдельные секции для выращивания, где вы можете в нужную сторону варьировать температуру, влажность и уровень освещения, а также можете подбирать подходящий набор полезных веществ непосредственно для вашей рассады и для культур, которые являются её частью. Чтобы дать растениям сбалансированный питательный раствор, который будет содержать в своем составе все необходимое рассаде для развития в нужной пропорции, следует для начала разобраться в потребностях растений. Качество воды измеряется как соотношение её свойств и содержания в ней определенных элементов, каждый из которых определенным образом влияет на процессы жизнедеятельности, проходящие внутри вашей рассады. Для начала давайте перечислим свойства, которые характеризуют качество воды. Держите в уме, что гидропонная среда является активной: садовод может контролировать её и, в частности, состав воды.
Мы обратим внимание на: уровень рН, жесткость воды, содержание углерода и сульфатов, содержание солей, железа, сульфидов и различных органических соединений, таких как гуминовые производные, также обратим внимание на пестициды и строительные отходы, а также на содержание особых металлов, вроде селена. Посмотрим на содержание хлорина и его соединений, а также на вкусовые и ароматические качества воды.
pH
Большая часть воды, которая поставляется посредством городского водоснабжения, схожа по многим характеристикам. К примеру, рН такой воды находится обычно в пределах 8-9, это защищает металлические трубы от коррозии. На другой «чаше» вода с диаметрально противоположными свойствами: к примеру, вода, которая содержит разлагающуюся органику – лесная или горная вода. Такая вода является значительно более кислотной, чем водопроводная. Фосфаты, содержащиеся в удобрениях для гидропоники , создадут хороший буфер чуть выше рН, равного 7, чтобы сделать более походящей любую воду, кроме совсем крайних случаев. Как бы то ни было, для растений, который предпочитают подкисленную воду с рН, равным 6 или менее, фосфаты являются плохим буфером, т.к. он имеет слабую способность предоставлять или поглощать избыток водорода в растворе питательных веществ. Те из вас, кто проживает в известняковых районах, имеют некоторое преимущество в том, что углерод является эффективным буфером в этом диапазоне: нужно только осторожно добавить кислоту, чтобы сделать питательный раствор более подходящим, и он, как правило, меняет свои свойства в течение нескольких дней. Только после этого вы можете проводить следующую корректировку. Остальному миру, который пользуется обычной мягкой водой, требуется дополнительная корректировка воды. К счастью, качественные удобрения являют собой отличный буфер, но существует предел количеству буфера, который можно добавлять в питательный раствор. Наиболее общим решением подобных проблем с корректировкой этого свойства воды является доломит – слегка растворимая углеродная порода, которая несет в своем составе кальций и магний. Обычно немного силикатного бурового раствора от примесей остается в сельскохозяйственных культурах. Другим источником карбонатов может быть обычный мел, карбонат кальция. Он является более полезным для растений, чем бикарбонат натрия , потому что не вызывает у человека проблем с пищеварением при случайном употреблении в пищу.
Пока мы разговариваем об уровне рН, хочется упомянуть, что стоит постоянно проверять уровень рН с помощью рН-метров, желательно не с одним, а сразу с двумя стандартными значениями буфера, т.к. электроды плохо работают после долгого использования.
Жесткость
Жесткость воды, как правило, зависит от растворенных в ней карбонатов, кроме мест, вроде Калифорнийской долины, где сульфат магния и кальция накопились, а не находятся в виде коралловых образований, как это обычно происходит где-то еще. Так как кальций, магний, а также сульфаты являются важными питательными веществами, я утверждаю, что жесткость воды – это, в определенном смысле, «хорошая вещь» до тех пор, пока вы знаете, какова пропорция этих соединений в воде и соответствующе корректируете их содержание. Помните, что растворение удобрений, которые уже содержат в своем составе все необходимое растениям, в жесткой воде может нарушить пропорции этих веществ, делая питательный раствор вредным для рассады. Также имейте в виду, что кальций выражается в долях на миллион карбоната кальция, так что содержание непосредственно самого кальция составляет порядка 40% от указанных значений. То же самое справедливо и для общей жесткости воды, кальций плюс магний.
По той причине, что мягкая вода преобразует «хороший» кальций и магний в «плохой» натрий, соблюдайте меры предосторожности и внимательно относитесь к тому, чем поливаете ваши растения. Если вы проживаете в регионе с повышенным содержанием сульфатов, то вам обязательно стоит озаботиться его количественным содержанием в поливной воде. Тогда как растения в обычной жизнедеятельности могут выдерживать достаточно высокие дозы сульфатов без последствий, удобрения, изготовленные, как раз таки, из сульфатов при добавлении в воду с высоким содержанием этих соединений могут способствовать превышению рекомендуемой концентрации этих веществ, в связи с чем ваше растение может быть травмировано, а в отдельных случаях даже погибнуть.
Содержание солей – показатель, который вы с легкость можете проверить с помощью специального прибора – кондуктометра. Проблема состоит только в том, что этот прибор не покажет, сколько точно солей присутствует в вашем растворе или их концентрацию. Он показывает проводимость жидкости, а этот показатель дает весьма приблизительные данные о содержании солей в очень большом диапазоне значений.
Рекомендуемое максимальное содержание солей в питьевой воде стремится к 500 ррм, это значение является достаточно высоким для растений и в некоторых районах оно может превышаться из-за растворенных солей, а также других негативных или полезных соединений. К счастью, большинство водоочистительных и других инженерных служб, ответственных за водоснабжение, хорошо выполняют свою работу и любят выкладывать результаты своей деятельности в виде регулярных отчетов. Различные сельскохозяйственные службы также занимаются анализом почвы и подземных вод и по результатам готовят отчеты. В конце концов, существуют специализированные лаборатории по замерам воды, которые могут за определенную сумму протестировать воду и дать вам исчерпывающую информацию по ней за определенную сумму.
Железо
Железо окрашивает воду, но имеет ограниченную растворяемость в воде. Железо куда больше нравится растениям, чем людям. Чистое нейтральное трехвалентное железо плохо растворяется в воде. Двухвалентное железо более растворимо, но может окисляться на воздухе, создавая осадок, который нередко становится причиной засорения фильтров, если присутствует в больших количествах и по этой же причине становится менее доступным для корневой системы растения. Таким образом, железо, содержащееся в водопроводной воде – не совсем то, что нужно большинству растений. А нужен им хелат железа.
Сульфиды
Сульфиды можно распознать по характерному запаху гнилых яиц, которые они испускают при добавлении кислоты. Многие считают, что сульфиды –источник серы, если бы не тот факт, что некоторые другие вещества образуют нерастворимые сульфиды, к примеру: цинк, марганец и медь. Сульфиды в воде должны восприниматься с максимальной серьезностью.
Стандартным методом контроля сульфидов (и, к слову, железа) – фильтрация с помощью марганцевого «зеленого песка», в котором содержится перманганат окислителя. Активированный уголь также является эффективным средством в борьбе с сульфидами, но его емкость ограничена 3% веса используемого угля.
Органические вещества и особые металлы
В некоторых зонах вода содержит загрязняющие вещества. Например, селен, который является одним из главных загрязняющих веществ в воде Калифорнии, США. Также, бор находится в избытке в некоторых других местах. Помимо этих двух элементов, и другие виды подобных составляющих могут быть найдены с помощью химического анализа местной воды. Этот вопрос требует особого рассмотрения, и первое, с чем стоит разобраться – хорошо или плохо эти вещества влияют на растения и продукты питания. Многие водоросли успешно используются для удаления этих и подобных им веществ из воды. К примеру, гиацинты и камыш достаточно давно и успешно используются для выполнения очистки сточной воды перед её дальнейшей обработкой.
Хлор и субпродукты
Большинство воды, использующейся для городского водоснабжения, содержит в своем составе хлор. Хотя я слышал, что небольшое количество окислителя хлора может оказывать благоприятное воздействие на некоторые растениях, частое чрезмерное хлорирование вредно. Для очистки воды от хлора и его субпродуктов обычно используют обычную аэрацию: поток воздуха пропускают через воду, и в течение нескольких минут он уничтожает большую часть хлора и типов субпродуктов хлорирования.
Биологическое загрязнение
Под биологическим загрязнением понимаются жуки и насекомые, которые процветают в гидропонной среде и против которых собственно и используется хлор. Такая проблема появляется вследствие того, что садовод долго не ухаживает за резервуаром с питательным раствором или же просто доливает в него новую жидкость без предварительной очистки.
Эффективной альтернативой хлору в качестве дезинфицирующего средства является озон. Озон более предпочтителен для использования вместо хлора, но его стоимость гораздо больше. Недавно с озоном проводились различные опыты, в том числе и компанией НАСА, и он показал себя удивительным образом. Оксидный электрод, который используется в аккумуляторных батарейках, с фосфатным буфером вместо серной кислоты аккумуляторной батареи, будет генерировать около 25% озона с кислородом, когда к батарее подводится ток для «чрезмерной зарядки». Это в 10 раз больше озона, генерируемого обычным электрическим разрядом в воздухе при сравнительно небольшом потреблении электроэнергии. Поскольку озон является более эффективным средством против бактерий и вирусов, чем хлор, стерильность воды достигается гораздо более быстрым образом, чем при использовании пресловутого хлора. Также озон не остается активным также долго, как хлор, он не является постоянной защитой для воды. Избыточный озон может быть удален из воды и должен удаляться из воздуха с помощью активированного угля. Озон окисляет соединения углерода в воде, и, безусловно, уничтожает любые хелаты в питательных растворах.
Вкус и запах
Вкус и запах воды получаются из гумусовых остатков, если не из сульфидов. Эти вещества вызывают опасения у растениеводов. Это связано с тем, что в муниципальных учреждениях они удаляются с помощью флокуляции – процесса, который должен тщательно контролироваться и который сложно осуществляется в индивидуальных установках для очистки воды. В качестве альтернативы активированный уголь является достаточно эффективным средством для удаления органического загрязнения в воде, но он имеет ограниченную емкость. Чтобы очистить активированный уголь требуется паровая обработка на достаточно высоких температурах, так что его проще заменять, чем очищать. Если конечно, вы не обладаете достаточно крупным предприятием, чтобы этот процесс был рентабельным.
Очистка воды, методы
Давайте рассмотрим несколько доступных методов очистки воды и попробуем применить их для очистки воды в гидропонных установках. Первое, что приходит на ум – традиционная дистилляция. Дистилляция, если не брать в расчет большие специализированные продвинутые установки, является очень энергоемким процессом. К тому же, вода, очищенная таким образом, является слишком чистой. В самом деле, для большинства муниципальных предприятий для очистки воды, ректификационные установки выполнены таким образом, что они обеспечивают возможность частичного сохранения солей в воде. Солнечная дистилляция заслуживает внимания, особенно в тропических и регионах, где высокое содержание соли может сделать воду непригодной для употребления в пищу растений без очистки, и где могут быть использована солнечная энергия в потребном объеме. Уникальная система солнечной дистилляции была создана в General Hydroponics Co. Несколькими выдающимися специалистами этой компании, некоторые из которых приложили руку и к написанию этой статьи, и она обеспечивает идеальной водой для гидропонных целей все предприятие. Лабораторные деионизаторы также производят слишком чистую воду для гидропонных целей, ее трудно восстановить и сам процесс достаточно дорог.
Реверсивный осмос стоит обсуждения. В его основе лежит применение мембраны обратного осмоса, которая способна очистить воду от многих существующих в природе примесей. Применение мембран для отделения одних компонентов раствора от других имеет очень давнюю историю. Еще древние греки впервые обнаружили, что морская вода опресняется, если ее пропустить через стенки воскового сосуда. В начале 60-х годов прошлого столетия уже существовали промышленные установки, опресняющие морскую воду используя мембранные технологии обратного осмоса.
Усовершенствование технологии обратного осмоса дало возможность применения фильтров для воды на её основе не только в промышленных, но и в домашних условиях. Благодаря этому по всему миру уже установлены тысячи подобных систем, позволяющих получить питьевую воду с высочайшей степенью очистки. Вода, получаемая на выходе систем обратного осмоса, признана экологически чистой.
В университете Калифорнии по изучению воды проводились многочисленные исследования этого метода фильтрации , там же проводились и первые эксперименты по созданию подобных устройств. Вот некоторые преимущества и недостатки этого метода очистки воды:
Преимущества.
Современные расценки на электроэнергию (электричество, требуемое для использования в фильтрах подобного типа не намного больше, чем требуемое для очистки воды от солей, а это достаточно немного). Существуют специальные мембраны для подобных установок, которые обеспечивают не полную очистки воды, оставляя в ней часть солей, они дешевле, чем те, что обеспечивают полную очистки. В гидропонике не требуется полной очистки, обычно это делается для очистки питьевой воды. Осмотическими установками удобно управлять, они небольшие и их достаточно легко устанавливать. Т.к. осмотическая фильтрация достаточно давно присутствует на рынке, существуют недорогие потребительские фильтры специально для домашнего использования, стоимость которых не сильно ударит по карману обычного садовода.
Недостатки.
Мембраны легко блокируются преципитатами и различными осадками или жесткой водой, жесткость которой превышает растворимость солей, а также другими жесткими осадками, которые могут оставаться после предварительной фильтрации. Поток отходов в таких системах велик. В обычной практике в одноступенчатых системах обратного осмоса с низким рабочим давлением поток отходов составляет более половины исходной воды! В результате получается раствор с небольшой концентрацией солей, который может быть использован только для других целей. Мембраны подвержены деградации и отказу от бактериальных атак и / или от окисления хлора.
Поверхностный обзор домашних осмотических фильтров проводился в ходе исследований относительно недавно, эти системы тестировались на ряду с другими устройствами для очистки воды. Осмотические системы тестировались на воде с содержанием соли порядка 600 ррм на низком давлении (45 psi) и, в ходе испытаний, оказалось, что 10-25% воды достигло пригодного уровня. «Главной проблемой является не высокая концентрация соли, а в той воде, которая по разным причинам не проходит сквозь мембрану. Кроме того, требуется достаточно сильное давление для того, чтобы процесс шел с высокой эффективностью, большая длина мембраны. Но, вместе с увеличением длины мембраны, увеличивается и риск её засорения различными сульфатами и другими отходами» - выдержка из отчета о тестировании фильтров обратного осмоса. Большие установки обратного осмоса имеют различные уровни предварительной фильтрации, которые могут сохранить мембраны от засорения. Также гексаметафосфат натрия может быть использовано для ингибирования осадка, но используемое количество имеет решающее значение. Кроме того, оба варианта повышают стоимость фильтра или стоимость его эксплуатации.
Обычно осмотический фильтр представляет из себя следующее:
Блок предфильтрации для предварительной очистки водопроводной воды от микрочастиц, активного хлора, низкомолекулярной органики.
Узел ввода ингибитора осадкообразования для предотвращения образования осадка нерастворимых солей на поверхности обратноосмотической мембраны.
Блок обратного осмоса для удаления основной массы растворённых солей, коллоидов и бактерий, значительной части органических соединений. Для предотвращения образования осадка на мембране предусмотрено дозирование ингибитора осадкаобразования.
Блок деионизации на ионообменных смолах для финишной очистки воды от растворённых солей.
Блок контроля качества для непрерывного контроля электропроводности очищенной воды (в аппаратах с базовой комплектацией). Цветовая светодиодная индикация предусмотрена при нормальном значении электропроводности, при достижении порогового значения электропроводности и при его повышении, а также при отсутствии воды в водопроводной сети. В дисттилляторах производительностью 50 и 100 литров в часустановлен дисплей для индикации значения электропроводности и температуры очищенной воды.
Вывод:
Специализированные установки обратного осмоса пригодны для использования в домашней гидропонике, где сточная вода может пойти в сад на открытом воздухе.
Также существует и альтернативный процесс. Процесс с использованием второй мембраны электродиализа был изобретен в 1960-ые годы как метод удаления солей из воды, но метод обратного осмоса оказался более экономичным для использования в крупных установках.
Электродиалитические мембраны служат гораздо дольше, чем обычные, используемые в фильтрах обратного осмоса, но их стоимость высока и они имеют тенденцию к протеканию после длительного использования. Подобные мембраны нашли применения в некоторых регионах, где требуется особая очистка воды. Они работают путем пропускания электрического тока через ионообменные мембраны с разным зарядом: соли во входящем потоке воды разделяются на положительно заряженные ионы (они собираются в одну сторону) и отрицательно заряженные (собираются в другую). Мембраны расположены таким образом, что ионы могут пройти через первую мембрану, но не через вторую, которая имеет противоположный заряд: это создает поток воды с растворенной солью. Если подача воды имеет умеренно низкую проводимость, в результате электрическое сопротивление между мембранами вызывает значительные потери мощности.
