北美地区应考虑连续冲洗

概述

本文是对先前文章的扩展:在这里。

在我们深入讨论细节之前，让我们先看一段由真正的农业在2016年9月的加拿大户外农场展上。

当压力下降，喷嘴开始溅射时，喷雾器被认为是空的。但是，它仍然可以保留大量的喷雾溶液。重复冲洗或槽倾倒在同一位置可导致积聚和原因点源污染．

针对环境中农药污染严重到不可接受的程度，欧盟发布了一项关于农药施用机械指令的修正案(2009/127/EC)。他们的目的是提高设备设计的标准，以减少喷雾溶液的静置量，并改进清洗方法。为了遵守，喷雾器技术和操作人员的做法将不得不改变。但修正案没有具体说明如何实施，也没有具体到何种程度。

法国(2006年)和丹麦(2009年)立法规定，冲洗后的喷雾器在喷嘴处取样时，其浓度不得分别超过原罐混合物浓度的1%或2%。P·G·安德森对此作出回应et al。建议从喷雾器上至少三个地方取样残留浓度。他们进行了研究(下载)结果表明，无论是现场喷雾器还是空气喷雾器，在空/填充阀、臂架末端和过滤器中都能保留10-15%的原始浓度，而在喷嘴处的漂洗量为1-2%。他们还表示，为了让喷雾器设计者、操作人员和当局遵守这些新规则，必须有人开发出一种简单但可靠的清洁喷雾器的方法。

连续清洗

在后来的一篇论文中，作者和他的团队提出了一种名为“连续清洗”的方法，(下载)该公司使用专用的清洁水泵将喷雾溶液从储罐中推出现场的吊臂。相比之下，传统的三次漂洗方法采用主泵用清水稀释剩余的喷雾溶液，进行一系列漂洗和喷雾。您可以在P. Balsari和P. Marucco的清晰和信息丰富的演示中了解更多关于点源污染和漂洗方法(下载)2015年在意大利都灵大学发表。

这种持续清洁的方法并不新鲜。在20世纪70年代，一些农民在清洗喷雾器的时候，把一根供水软管插入吸水管，同时把漂洗液喷出去。他们发现了一些东西，因为20世纪90年代末的正式测试表明，连续清洗比三次冲洗更有效。然后，从2005年开始，betterspray aps等小组的研究，TOPPS,朱利叶斯Kuhn-Institut而且批进一步完善了现场和空气喷雾器的过程。

安德森et al。对连续清洗法做出了令人信服的声明。他们表示，一个4000升的喷雾器和一个400升的清洁水箱只需要100升就能像三次冲洗一样有效地清洁管道，而三次冲洗需要整整400升。剩下的300升可以用来冲洗外部，整个过程可以在现场轮流进行。也许最有趣的是它只需要五分钟。

但是，重要的是要注意他们的漂洗样品来了从喷嘴根据法国和丹麦的要求。在终端管道中高浓度的问题没有得到解决。

欧洲采用

由于预计到这些规定，一些制造商已经在开发持续清洁套件，以升级所有品牌、型号和年龄的喷雾器。在丹麦(法国和德国在较小程度上)，这些工具包被用于车间升级喷雾器。但是，安装过程并不总是那么简单。

一些套件的性能优于其他套件，需要专业知识来匹配流量、水箱冲洗喷嘴和泵的功率要求。根据喷雾器的设计，有时需要试验和错误来建立在冲洗过程中打开和关闭阀门的过程。独立测试表明，许多喷雾器都有了很大的改进，(下载)但其他一些被证明是不兼容的，因为残留在管道中的喷雾混合物的体积或难以接近。具体情况包括臂架段的死角，或循环臂架上的回油管过长

定义适合北美的

2016年初，我们写了一篇初稿文章描述了我们所知道的方法，它产生了很多兴趣。我们决定在演示中亲自测试一下加拿大户外农场展．但在我们描述我们所做的之前，让我们澄清一些术语。你可能已经注意到，在欧洲这个过程被称为“连续清洗”，但接下来我们将把这种方法称为“连续冲洗”。这是因为我们觉得清洗喷雾器和冲洗喷雾器是不同的过程，目的不同。

“清洁”喷雾器是一种彻底的去污，应该在更换化学品时和在每个喷雾日结束时进行。它需要使用洗涤剂和任何标签要求的添加剂(如新的麦草畏产品之后的氨)。也许最重要的是，它要求运营商解决管道的死角区域。没有普遍接受的过程，但我们描述了相当常见的现场喷雾器协议在这里还有空气喷雾器在这里．

“清洗”是一种不那么密集的过程，旨在减少残留的数量，可以建立在喷雾器表面，或渗入。水与大部分管道接触，稀释喷雾器中残留的溶液，然后喷洒到田间。这一过程应每隔几次进行一次，或者当在田地之间移动空喷雾器时，或者如果操作人员(可能是不明智的)决定在一天结束时不清洁喷雾器，因为他们明天要喷洒相同的化学物质。通常，这是通过三次冲洗过程来完成的，我们在这里描述:

三次冲洗工艺:

1. 压力下降，喷嘴溅射(即喷雾罐空了)。
2. 如果喷雾器有一个感应碗或负载旁路，如果操作人员在填充后还没有冲洗这些系统，操作人员将离开驾驶室，打开清洁水箱的阀门，并使用一部分清洁水清洗这些电路。在某些情况下，冲洗过程可以在操作人员无需离开驾驶室的情况下进行。
3. 在吊杆部分末端有死角管道的喷雾器需要特别考虑。无论冲洗多少次，喷雾混合物都可能滞留在死角，是一个重要的污染源(见视频)．因此，第一次冲洗(步骤5)应在完成之前中断，以允许臂架末端打开、冲洗和关闭。
4. 然后操作人员通过漂洗喷嘴将1/3的清水库引入喷淋罐，循环5分钟(包括搅拌线)。
5. 操作人员返回驾驶室，开车将液体喷到现场，直到喷嘴发出飞溅声。
6. 操作人员离开驾驶室，通过漂洗喷嘴将1/3的清洁蓄水池引入喷淋罐，循环5分钟(包括搅拌线)。
7. 操作人员返回驾驶室，开车将液体喷到现场，直到喷嘴发出飞溅声。
8. 操作人员离开驾驶室，通过漂洗喷嘴将1/3的清洁蓄水池引入喷淋罐，循环5分钟(包括搅拌线)。
9. 操作人员返回驾驶室，开车将液体喷到现场，直到喷嘴发出飞溅声。

该过程，说明在这个领域喷雾器管道动画，采取大约40分钟，可能需要驾驶员多次离开驾驶室。

连续冲洗需要在系统中安装第二个泵。而不是在三个批次中进行连续稀释，这种冲洗基本上是用干净的水将喷雾溶液推出喷雾器。搅拌线产生了一些稀释，因为它循环回罐，但小体积很快被稀释的过程，如下所示:

连续冲洗工艺:

1. 压力下降和喷嘴溅射(即喷雾罐是空的)。
2. 如果喷雾器有一个感应碗或负载旁路，如果操作人员在填充后还没有冲洗这些系统，操作人员将离开驾驶室，打开清洁水箱的阀门，并使用一部分清洁水清洗这些电路。
3. 为了使这一过程工作，在臂架部分的末端不能有死角管道(例如，部分以吸气端盖终止)。
4. 操作人员回到驾驶室(如果他们已经离开)，并开始通过冲洗喷嘴向水箱中引入清水。
5. 当引入少量水时，操作人员将减少流量的搅拌管线连接到水箱中，并开始以略高于清洁水泵流量的速度驱动和喷洒。
6. 操作人员继续喷洒，直到喷嘴溅射。

该过程，说明在这个领域喷雾器管道动画，采取大约10分钟，最多需要操作员离开一次驾驶室．

构建演示系统和模型

我们和HJV设备在安大略省的阿利斯顿建立了一个台式模型，代表一个简单的、按比例缩小的喷雾器冲洗系统。利用这个模型，我们计划比较三次冲洗和连续冲洗的有效性和效率——我们将在观众面前这样做。HJV认为要做出一个合适的模型，我们应该以一个已安装的系统为基础。所以，他们把一个工作系统装进了罗格特700。

他们并联使用了两台Hypro电动滚轮泵(型号为4101 N-H)，并将其插入清洁水库。防回流阀将水引向水箱冲洗喷嘴。该系统可以从驾驶室连接，也可以与现有的冲洗系统隔离，使喷雾器的原始系统保持完整，并可在需要进行全面清洗时使用。设计师/机械师在接下来的视频中指出了关键特征。

RoGator 700有一个700美制加仑的水箱和一个50美制加仑的清洁水箱。通过连接现有的压缩机，HJV创造了一种用空气吹出动臂的方法，大大减少了空喷雾器中残留的喷雾溶液量。尽管如此，“空”喷雾器仍将在泵、水池和剩余管线中保留约15美制加仑。基于这些参数，我们设计并构建了我们的比例模型。我们在主水箱中使用了10升，在清水池中使用了4.5升。水管和水槽的容量约为1.25升，因此我们认为将4.5升的净水分成3个1.5升的体积是合理的。

在下面的图片中，你可以看到组件。基本上我们有一个喷雾罐，清洁水箱，主泵，专用的清洁水泵，喷雾臂，和一些聪明的防回流和阀门切换“喷雾器”从一种冲洗方法到另一种。

但是，我们仍然需要设计一种方法来测量两种冲洗系统的有效性。UV染料很难在现场观众面前实时使用，食物着色也太主观了。我们决定使用电导率仪，它可以快速测量液体的电导率。使用NaCl(食盐)作为一种易溶解的导体，我们校准了该装置，发现我们可以可靠地记录食盐的百万分率。

演示过程

我们在三天内进行了六次演示，记录了每次冲洗所需的时间，以及每次冲洗在降低原始浓度方面的效果。我们是这样做的:

三次冲洗(~4.5分钟)

1. 将主油箱注满10升。
2. 加入10毫升盐(用绿色食用染料着色)，创建我们的喷雾混合物。
3. 将溶液通过主泵和搅拌线循环，确保溶液完全均匀。
4. 启动系统，向吊臂喷射。
5. 画一个喷雾混合物的样本作为我们的基准浓度。
6. 当喷嘴开始溅射时，水箱是“空的”(持续时间:150秒)。
7. 我们通过臂架末端的阀门排干臂架，模拟“吹出”臂架。(持续时间:5秒)
8. 我们通过水箱冲洗喷嘴引入1.5 L清水(持续时间:15秒)。
9. 我们把溶液通过搅拌线循环。(时长:30秒)。
10. 我们将溶液从吊臂中喷射出来，在喷嘴溅射之前抽取漂洗样品(持续时间:30秒)
11. 重复步骤8-10两次以上，以代表其他两次冲洗。

连续冲洗(~1.5分钟)

1. 将主油箱注满10升。
2. 加入10毫升盐(用绿色食用染料着色)，创建我们的喷雾混合物。
3. 将溶液通过主泵和搅拌线循环，确保溶液完全均匀。
4. 启动系统，向吊臂喷射。
5. 画一个喷雾混合物的样本作为我们的基准浓度。
6. 当喷嘴开始溅射时，水箱是“空的”(持续时间:150秒)。
7. 我们通过臂架末端的阀门排干臂架，模拟“吹出”臂架。(持续时间:5秒)
8. 我们将搅拌流量降低到低速率，并使用专用泵通过冲洗喷嘴引入1.5 L清水(持续时间:5秒)
9. 在第5秒时，我们开始喷洒，同时仍然引入干净的水。
10. 每隔一定时间抽取漂洗液样本，特别注意收集喷嘴溅射时的最后体积分数(持续时间:100秒)

结果

三重冲洗:
三次冲洗样品的平均启动电导率为2520 μS (n=6)。
最终漂洗样品的电导率为490 μS (n=6)，最终浓度为原始样品的19.4%。
平均时间:4.5分钟。

连续冲洗:
连续冲洗样品的平均启动电导率为2145 μS (n=6)。
最终漂洗样品的电导率为342 μS (n=6)，最终浓度为原始样品的16%。
平均时间1.5分钟。

我们感到惊讶的是，该模型不能将盐的浓度降低到可接受的1-2%的水平。的Agrimetrix稀释计算器App说明它本该更好。我们怀疑系统的蓄积量比我们预测的要高，而且我们没有使用足够的清洁水来稀释它。如果我们一开始就使用更低浓度的盐，和/或更多的清洁水，我们可能会得到更好的结果。我们将继续调整演示模型，并在收集更多信息时更新本文。欧洲更严格的研究表明，连续冲洗比三次冲洗更有效。

最有趣的结果是，连续冲洗所花费的时间是三次冲洗所需时间的1/3(1.5分钟对4.5分钟)。欧洲的研究表明，四分之一的时间是三次冲洗。这种差异很可能是由司机进出出租车所用的时间造成的。

您可以在这个AAMS演示视频中看到该过程的有效性。Sure, their demo unit is nicer than the one we built, but our rustic version has charm Note the sequence of opening and closing valves to ensure all circuits are rinsed clear of dye.

结论

如果连续冲洗和三次冲洗一样有效，并且可以在较少的操作人员暴露的情况下在一小部分时间内完成，那么我们应该修改我们的喷雾器来支持这种方法。空气喷雾器和小型现场喷雾器相对容易修改，甚至可以配备一个喷雾棒，这样多余的清洁可以用来冲洗外部。

然而，较大的田间喷雾器可能更具挑战性，因为它们并不都适合转换:

• 清洁水泵(液压或电动)必须有足够的功率。
• 将泵的容量与喷雾器匹配可能会有问题;清水泵流量必须为臂架流量的30-50%。
• 带有死角臂段或循环流回线的喷雾器可能不兼容，首选带有清除臂段溶液的气动系统的喷雾器。
• 更复杂的电子速率控制器系统(例如在较大的自行喷雾器上)可能不兼容。

当然，我们必须记住，三次或连续冲洗都不应该被视为喷雾器清洗过程的替代品。喷雾器的任何可排水部分仍将含有高浓度的残留物(例如过滤器、阀门、电感器、旁路线路-任何死角管道)。随着新的堆叠化学物质在北美被引入(有些化学物质在残留仅为百万分之几时仍然有效)，勤勉的喷雾器卫生比以往任何时候都更加重要。

感谢Jan Langenakens批感谢他对这篇文章的研究和信息的帮助。