Application of high‐voltage discharges for disinfection and activation of irrigation water. (23rd October 2020)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Belov, Alexander; Vasilyev, Alexey; Musenko, Andrey
• Is Part Of: Irrigation and drainage. Volume 70:Number 2(2021)
• Page Start: 185
• Page End: 194
• Publication Date: 2020-10-23
• Subjects: capacitance of capacitors -- electro‐hydraulic effect -- microbiological contamination -- nitrogen compounds -- operating voltage -- spark discharges; capacité des condensateurs -- effet électro‐hydraulique -- contamination microbiologique -- composés azotés -- tension de fonctionnement -- décharges d'étincelles; Irrigation engineering -- Periodicals; Drainage -- Periodicals; Flood control -- Periodicals; Sustainable agriculture -- Periodicals; 627.52
• DOI: 10.1002/ird.2535
• Languages: English
• ISSNs: 1531-0353

Abstract

Abstract: To prevent the development of plant diseases, irrigation water needs to be disinfected. The commonly applied cleaning methods do not allow the possibility of activation and enrichment of irrigation water with nutrients. The target of this study is to develop an environmentally friendly method for disinfecting and activating irrigation water by treatment with high‐voltage discharges in an electro‐hydraulic installation. The study used the following materials and equipment: a high‐voltage installation with an electro‐hydraulic spark gap, an EnSURE luminometer (Hygiena) to measure the level of hygiene of water and its solutions, AquaSnap Total (AQ100X) test tubes (Hygiena) to determine the total amount of adenosine triphosphate (ATP) in water, and an ITAN ionomer (Tomanalit) for measuring nitrogen compounds in water. Experimentally the following optimal parameters and technological conditions were determined and substantiated to reduce irrigation water pollution from 1210 RLU to 73 RLU and increase water content of nitrogen compounds from 1.2 mg L ‐1 to 8.4 mg L ‐1 : an operating voltage of 19.9 kV, a capacity 0.145 μF, and a number of discharges of 2860 pcs. Water disinfected with high‐voltage discharges will be useful for agricultural irrigation since it can serve as a nitrogen fertilizer, which does not have any harmful effect on the environment. RÉSUMÉ: Pour éviter le développement de maladies des plantes, l'eau d'irrigation doit être désinfectée. Les méthodes de nettoyage appliquées ne permettent pas d'activer et d'enrichir l'eau d'irrigation en nutriments. L'objectif de l'étude est de développer une méthode respectueuse de l'environnement pour la désinfection et l'activation de l'eau d'irrigation par traitement avec des décharges haute tension dans une installation hydro‐électrique. L'étude a utilisé les matériaux et équipements suivants: installation haute tension avec éclateur électro‐hydraulique, un luminomètre EnSURE (Hygiena) pour mesurer le niveau d'hygiène de l'eau et de ses solutions, des tubes à essai AquaSnap Total (AQ100X) pour déterminer le total quantité d'ATP dans l'eau et d'ionomère ITAN pour mesurer les composés azotés dans l'eau. Des paramètres et des conditions technologiques optimaux ont été déterminés expérimentalement et corroborés pour réduire la pollution de l'eau d'irrigation de 1210 RLU à 73 RLU et augmenter la teneur en composés azotés de 1, 2 mg L‐1 à 8, 4 mg L‐1: tension de fonctionnement 19, 9 kV, capacité 0, 145 μF et le nombre de décharges 2860 pcs. L'eau désinfectée avec des décharges à haute tension sera utile pour l'irrigation agricole, car elle peut servir d'engrais azoté respectueux de l'environnement, qui n'a pas d'effet néfaste sur l'environnement.