NL8100599A

NL8100599A - Sterilising soil in greenhouse - by steaming covered soil whilst establishing vacuum via ducts below soil top level

Info

Publication number: NL8100599A
Application number: NL8100599A
Authority: NL
Original assignee: Marten Barel B V
Priority date: 1981-02-06
Filing date: 1981-02-06
Publication date: 1981-09-01

Abstract

The method sterilises soil by passing steam downwards through it, the surface being covered to prevent steam loss. A vacuum is generated below or in the soil to be sterilised by means of a system of pipes pref. of perforated polypropylene. The sub-atmospheric pressure can be 0-10mmm. of water, and where sterilisation is to take place for a depth of 50 cm. the vacuum pipes can be laid at 70-100 cm. depth. The steam can be delivered after the vacuum has been generated, the latter being supplied by a main pipe to which an exhauster is connected, also by branch pipes with stop valves, running in the lengthwise direction of the individual greenhouses.

Description

i -1- 2175Wk/jgi -1- 2175Wk / yg

Aanvrager: Marten Barel B.V., Veldhoven, Nederland.Applicant: Marten Barel B.V., Veldhoven, the Netherlands.

Korte aanduiding: Werkwijze voor het ontsmetten van grond en hierbij toe te passen leidingensysteem.Short designation: Method for disinfecting soil and piping system to be used for this.

5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ontsmet ten van grond door in de te ontsmetten grond stoom, in hoofdzaak van boven naar beneden, te voeren, waarbij de bovenlaag van de grond is afgedekt om stoomverlies te voorkomen. De uitvinding heeft verder betrekking op een leidingensysteem in de grond dat bij deze werkwijze wordt toegepast.The invention relates to a method for disinfecting soil by introducing steam, essentially from top to bottom, into the soil to be disinfected, wherein the top layer of the soil is covered to prevent steam loss. The invention further relates to a pipe system in the ground that is used in this method.

10 Het is algemeen bekend dat in de tuinbouw grond moet worden ont smet zodat deze vrij wordt van ziektekiemen, bacteriën, insekten en der-gelijke schadelijke organismen om van de tuinbouwgrond een zo hoog moge-lijke produktie en kwalitatief zo goed mogelijke produkten te verkrijgen. Voor het ontsmetten van de grond worden tegenwoordig twee werkwijzen voor-15 gesteld, te weten het ontsmetten van de grond met behulp van stoom, welke werkwijze berust op het principe dat de grond wordt verwarmd tot een temperatuur tussen 70 en 100 °C, waardoor de schadelijke organismen worden gedood en de tweede werkwijze berust op het principe dat door de grond methylbromide wordt geleid. Beide bekende werkwijzen hebben bepaalde na-20 delen.It is well known that soil must be decontaminated in horticulture so that it becomes free of germs, bacteria, insects and such harmful organisms in order to obtain the highest possible production and the best possible products from the horticultural soil. Two methods of disinfecting the soil are currently proposed, namely disinfecting the soil using steam, which method is based on the principle that the soil is heated to a temperature between 70 and 100 ° C, so that the harmful organisms are killed and the second method is based on the principle that methyl bromide is passed through the soil. Both known methods have certain disadvantages.

De toepassing van methylbromide is effectief voor het doden van de schadelijke organismen, doch een groot nadeel van het gebruik van methylbromide is dat methylbromide giftig is. Dit kan tot gevolg hebben dat de mensen die werken met methylbromide en hierbij niet alle veiligheids-25 voorschriften kennen of naleven, het gevaar lopen ernstig ziek te worden, terwijl anderzijds, wanneer methylbromide in de grond is gebracht, de resterende hoeveelheid methylbromide die niet is verbruikt voor het doden van de schadelijke organismen ten slotte al of niet afgebroken in het grondwater terecht kan komen, in het drinkwater als dit water door leidin-30 gen van kunststof wordt gevoerd en in de omgevende lucht. Tegen het gevaar van het gebruik van methylbromide is onder meer gewezen door Steiniger (Chemiker-Ztg. 1952, blz. 266), vermeld in Chemie Lexikon, Römpp, 1962, blz. 3207.The use of methyl bromide is effective for killing the harmful organisms, but a major drawback of using methyl bromide is that methyl bromide is toxic. This may result in people working with methyl bromide who do not know or follow all the safety regulations at risk of becoming seriously ill, while on the other hand, when methyl bromide is introduced into the soil, the remaining amount of methyl bromide that is not consumed in order to kill the harmful organisms may eventually end up in the groundwater, whether or not broken down, in the drinking water if this water is passed through pipes of plastic and in the surrounding air. The danger of the use of methyl bromide has been pointed out, inter alia, by Steiniger (Chemiker-Ztg. 1952, p. 266), mentioned in Chemie Lexikon, Römpp, 1962, p. 3207.

Daar men de gevaren voor het chemisch ontsmetten van grond heeft 35 onderkend,heeft men getracht om een fysische ontsmetting te bewerkstelligen door de grond te verwarmen met behulp van stoom. De door de stoom overgedragen warmte wordt vooral verkregen door de vrijgekomen condensatiewarmte. Hiertoe brengt men op de grond een zeil of kunststoffoelie aan, 81 00 59 9 ~ Λ -2- 21754/Vk/jg waaronder men stoom leidt, met een overdruk van ongeveer 4 mm waterkolom, zodat de stoom niet voor het grootste deel in de atmosfeer wordt gespuid, welke bewerking gedurende 8-10 uren wordt uitgevoerd. Voor een goede ontsmetting is het noodzakelijk dat de grond over een laagdikte van ongeveer 5 45 cm wordt ontsmet, hetgeen in de praktijk niet haalbaar is gebleken met de bekende stoombewerking. Dit wordt veroorzaakt door het feit dat de in de grond gebrachte stoom, afhankelijk van de weersomstandigheden en de · samenstelling van de grond, na ongeveer 20 cm condenseert en de daar gevormde waterlaag een barrière vormt voor de verder toegevoerde stoom, zo-10 dat het vrijwel onmogelijk is om met behulp van stoom de grond verder te ontsmetten dan over een laagdikte van ongeveer 20 cm. Gestreefd werd steeds naar een ontsmetting over een laagdikte van ongeveer 45 cm, hetgeen met de conventionele "zeilstoomtewerking" onmogelijk bleek te zijn. De wortels van de planten kunnen tot een diepte van 45 cm doordringen en bij een 15 ontsmetting tot slechts 20 cm diepte zal snel een herbesmetting plaatshebben, vanuit grond gelegen onder de 20 cm dikke laag. Bovendien is deze 2 wijze van ontsmetten erg duur omdat voor het ontsmetten van 1 m grond o tot een diepte van + 20-30 cm 8-9 m aardgas moet worden verstookt, hetgeen overeenkomt met ongeveer 63.000 kcal. Bij deze berekening is ervan 3 20 uitgegaan dat 1 m aardgas ongeveer 7.000 kcal. geeft, rekening houdend met het ketelrendement en eventuele warmteverliezen. Bij dit gasverbruik 3 van 8-9 m wordt de grond dan ook nog maar gedeeltelijk ontsmet.Since the hazards of chemical decontamination of soil have been recognized, attempts have been made to effect a physical decontamination by heating the soil with the aid of steam. The heat transferred by the steam is mainly obtained by the released condensation heat. To this end, a tarpaulin or plastic foil is applied to the ground, 81 00 59 9 ~ Λ -2- 21754 / Vk / jg, under which steam is led, with an overpressure of approximately 4 mm water column, so that the steam does not largely flow into the atmosphere, which operation is carried out for 8-10 hours. For good disinfection it is necessary that the soil is disinfected over a layer thickness of about 45 cm, which has not proved feasible in practice with the known steam treatment. This is due to the fact that the steam introduced into the soil, depending on the weather conditions and the composition of the soil, condenses after about 20 cm and the water layer formed there forms a barrier to the further supplied steam, so that it it is virtually impossible to disinfect the soil with the help of steam than over a layer thickness of about 20 cm. The aim was always to disinfect a layer thickness of about 45 cm, which proved to be impossible with the conventional "sail steam effect". The roots of the plants can penetrate to a depth of 45 cm and with a disinfection to a depth of only 20 cm, re-contamination will quickly take place, from soil under the 20 cm thick layer. Moreover, this method of disinfection is very expensive, because disinfection of 1 m soil o to a depth of + 20-30 cm requires the combustion of 8-9 m natural gas, which corresponds to approximately 63,000 kcal. In this calculation, it is assumed that 1 m natural gas is approximately 7,000 kcal. takes into account the boiler efficiency and any heat losses. With this gas consumption 3 of 8-9 m, the soil is therefore only partially disinfected.

Ook heeft men geprobeerd om de druk te verhogen, waaronder de stoom werd toegevoerd. Een van de limiterende factoren was dat bij verho-25 gen van de stoomdruk het afdekkend zeil moest worden verzwaard of verankerd, waarna men tot een overdruk kon komen van ongeveer 10 mm waterkolom. De doordringbaarheid van de stoom in de grond werd echter nauwelijks vergroot .Attempts have also been made to increase the pressure under which the steam was supplied. One of the limiting factors was that when the steam pressure was increased, the covering sail had to be weighted or anchored, after which an overpressure of about 10 mm water column could be obtained. However, the permeability of the steam to the soil was hardly increased.

Als alternatief voor het bovenvermelde "zeilstomen" heeft men 30 een werkwijze voorgesteld waarbij de stoom via leidingen in de grond werd gebracht, op een diepte van 55-60 cm en vanuit deze diepte werd de stoom naar boven geperst. Met deze verbetering was het wel mogelijk om de grond iets beter te ontsmetten, doch het verbruik aan kcal. of het verbruik aan aardgas was nagenoeg gelijk aan de wzeilstoom”-bewerking, terwijl in de 35 grond een groot aantal leidingen moest worden gelegd, gemiddeld 3-4 leidingen over een afstand van 320 cm, hetgeen de breedte van één kap in een kas is. Door deze nadelen is het ontsmetten van grond door de stoom, via leidingen in de aarde te leiden niet tot een alternatief geworden voor het 81 00 59 9 -3- 21754/Vk/jg "zeiIstomen".As an alternative to the above-mentioned "sail steaming", a method has been proposed in which the steam was introduced into the ground via pipes, at a depth of 55-60 cm and from this depth the steam was pressed upwards. With this improvement it was possible to disinfect the soil a little better, but the consumption of kcal. or the consumption of natural gas was almost the same as the steam-steaming operation, while in the ground a large number of pipes had to be laid, on average 3-4 pipes over a distance of 320 cm, which is the width of one hood in a greenhouse . Due to these drawbacks, the disinfection of soil by leading the steam through pipes in the earth has not become an alternative to the 81 00 59 9 -3- 21754 / Vk / yg "said steaming".

Door· gedane onderzoekingen is een verbetering bewerkstelligd op de bestaande stoombewerkingen en deze werkwijze volgens de uitvinding voor het ontsmetten van de grond door in de te ontsmetten grond stoom, in 5 hoofdzaak van boven naar beneden te voeren, waarbij de bovenlaag van de grond is afgedekt om stoomverlies te voorkomen, wordt hierdoor gekenmerkt, dat onder of in de te ontsmetten grond door middel van een leidingensysteem een onderdruk wordt bewerkstelligd. Het verdient de voorkeur om in het leidingensysteem in de grond een subatmosferische druk te bewerkstel-10 ligen van 0-100 mm waterdruk en de leidingen te leggen op een diepte van 70-100 cm, gerekend vanaf het maaiveld. In zijn algemeenheid verdient het de voorkeur om de leidingen zo diep mogelijk in de grond te leggen, doch ongeveer 20 cm boven het grondwater en niet dieper dan 1 m. Hierdoor is het mogelijk dat de gecondenseerde stoom makkelijk en snel door de te ontsmet-15 ten grond over een dikte van ongeveer 50 cm wordt getrokken. Door de te volgen bewerking dringt de stoom sneller en dieper in de grond, waardoor in een kortere tijd en op een effectievere wijze meer warmte aan de grond kan worden overgedragen. Uit een theoretische berekening is gebleken dat voor het ontsmetten van 1 m2 grond (60* water, 40% zand), met een soortelijke 3 20 warmte van 0,48 kcal./kg en een soortelijk gewicht van 1,66 kg/cm , 23.900 kcal. nodig zijn wanneer de grond over een diepté van 40 cm wordt verwarmd, waarbij de eerste 10 cm worden verwarmd tot een temperatuur van o o 100 C, de volgende 10 cm tot een temperatuur van 90 C, de daarop volgende laag van 10 cm tot 80 °C en de laatste laag van 10 cm tot 70 °C en de 25 begintemperatuur van de grond 10 °C is.Investigations made have improved the existing steaming operations and this method according to the invention for disinfecting the soil by introducing steam in the soil to be disinfected substantially from top to bottom, the top layer of the soil being covered In order to prevent steam loss, it is characterized in that a negative pressure is created under or in the soil to be disinfected by means of a pipe system. It is preferable to apply a subatmospheric pressure of 0-100 mm water pressure in the ground pipe system and to lay the pipes at a depth of 70-100 cm, calculated from ground level. In general, it is preferable to lay the pipes as deep as possible in the ground, but about 20 cm above the groundwater and not deeper than 1 m. This allows the condensed steam to be disinfected easily and quickly by grounded over a thickness of about 50 cm. Due to the operation to be followed, the steam penetrates faster and deeper into the ground, so that more heat can be transferred to the ground in a shorter time and in a more effective way. A theoretical calculation has shown that for the disinfection of 1 m2 of soil (60 * water, 40% sand), with a specific heat of 0.48 kcal./kg and a specific weight of 1.66 kg / cm, 23,900 kcal. are necessary when the soil is heated to a depth of 40 cm, the first 10 cm are heated to a temperature of 100 ° C, the next 10 cm to a temperature of 90 ° C, the subsequent layer from 10 cm to 80 ° C and the last layer from 10 cm to 70 ° C and the initial temperature of the soil is 10 ° C.

Uit gedane experimenten is gebleken dat bij het volgen van de werkwijze volgens de uitvinding onder de bovenvermelde omstandigheden on- 2 geveer 25.000 kcal. nodig zijn om 1 m grond te ontsmetten, hetgeen vergelijkbaar is met de theoretisch vereiste hoeveelheid· warmte en een bespa-30 ring geeft van ruim 60% ten opzichte van de tot nu toe toegepaste werkwijze voor het ontsmetten met stoom. Bovendien wordt met de werkwijze volgens de uitvinding een beter ontsmettingsresultaat verkregen. Omdat de ontsmetting volgens de uitvinding in minder dan de helft van de tijd kan gebeuren dan bij het bekende "zeilstomen", wordt de samenstelling van de 35 grond ook minder beïnvloed, hetgeen ook als een groot voordeel kan worden beschouwd. Bovendien zijn de problemen ten aanzien van het verankeren van het zeil bij de onderhavige werkwijze geminimaliseerd.Experiments carried out have shown that following the method according to the invention under the above-mentioned conditions about 25,000 kcal. are required to disinfect 1 m of soil, which is comparable to the theoretically required amount of heat and gives a saving of more than 60% compared to the steam disinfection method used hitherto. Moreover, a better disinfection result is obtained with the method according to the invention. Since the disinfection according to the invention can take place in less than half the time than with the known "sail steaming", the composition of the soil is also less affected, which can also be considered a great advantage. Moreover, the problems of anchoring the sail have been minimized in the present method.

81 00 59 9 -if- 21754/Vk/jg <ί m-81 00 59 9 -if- 21754 / Vk / jg <ί m-

Een ander bijkomend voordeel bij de werkwijze volgens de uitvinding, is dat samen met het ontsmetten van de grond een beluchting van de grond wordt bewerkstelligd, hetgeen door deskundigen als zeer gunstig wordt beschouwd.Another additional advantage with the method according to the invention is that aeration of the soil is effected together with the disinfection of the soil, which is considered very favorable by those skilled in the art.

5 Voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding is het noodzakelijk om een leidingensysteem onder of in de te ontsmetten grond aan te leggen, welke leidingen kunnen zijn vervaardigd uit geperforeerde polypropyleen-buizen of andere buizen of slangen die worden toegepast voor drainage-doeleinden, zoals uit rubberafval vervaardigde buizen 10 (leaky pipe) of leidingen van andere polymeren of copolymeren. Het is voldoende om in een kap met een lengte van 60-80 m en een breedte van ongeveer 3 m een leiding te leggen over de totale lengte van de kap, welke leiding is afgetakt van een hoofdleiding die verbonden is met de centrifti-gaal lucht-ventilator of een ander hiertoe geschikt afzuigorgaan voor 15 lucht. Omdat de tuinbouw meestal wordt uitgevoerd in kassen, zal de verdere beschrijving worden toegelicht aan de hand van het ontsmetten van grond in kassen. Wanneer de hoofdleiding buiten de kassen wordt gelegd, en van daaruit leidingen worden afgetakt door de grond -in de kappen, welke aftakkingen van afsluiters zijn voorzien, verdient het de voorkeur dat de 20 afgetakte leiding over enige afstand verder loopt dan de kas, omdat aan het einde van de leiding de subatmosferische druk of onderdruk nagenoeg nul is. Door de leiding iets verder te laten uitlopen, wordt_in de grond onder de kas in elk geval een verlaagde druk bewerkstelligd. De hoofdleiding heeft in het algemeen een diameter variërend van 50 mm tot 300 mm en 25 kan taps toelopen, in afhankelijkheid van het aantal kassen en kappen in de kassen, dat op de hoofdleiding is aangesloten. Ook is het mogelijk om de hoofdleiding niet buiten de kassen aan te leggen, doch in het midden van de kassen, zodat de afgetakte leidingen zich slechts over een kortere afstand hoeven uit te strekken ten opzichte van de hoofdleiding. Andere 30 varianten zijn voor een deskundige waarschijnlijk vanzelfsprekend en behoeven niet nader te worden toegelicht.To carry out the method according to the invention it is necessary to install a pipe system under or in the soil to be disinfected, which pipes can be made of perforated polypropylene pipes or other pipes or hoses that are used for drainage purposes, such as pipes (leaky pipe) made from rubber waste or pipes from other polymers or copolymers. In a hood with a length of 60-80 m and a width of about 3 m it is sufficient to lay a pipe over the total length of the hood, which pipe is branched from a main pipe connected to the centigrade air. fan or other suitable air extractor. Because horticulture is usually carried out in greenhouses, the further description will be explained on the basis of the disinfection of soil in greenhouses. When the main pipe is laid outside the greenhouses, and pipes are branched from there through the ground - in the hoods, which branches are provided with shut-off valves, it is preferable that the branched pipe runs some distance further than the greenhouse, because the end of the line is substantially zero subatmospheric pressure or negative pressure. By allowing the pipe to run a little further, a reduced pressure is in any case brought about in the soil under the greenhouse. The main line generally has a diameter ranging from 50mm to 300mm and can taper depending on the number of greenhouses and hoods in the greenhouses connected to the main line. It is also possible not to install the main pipe outside the greenhouses, but in the middle of the greenhouses, so that the branched pipes only have to extend over a shorter distance with respect to the main pipe. Other variants are probably self-evident to a person skilled in the art and need not be further explained.

Bij het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding, wordt bij het ontsmetten van grond een onderdruk bewerkstelligd in de grond onder de te ontsmetten kap en in de grond van de aan weerszijden gelegen kappen, 35 zodat de stoom goed door de grond kan dringen van de te ontsmetten kap en geen trechtervormig profiel van onderdruk wordt bewerkstelligd in de grond van de te ontsmetten kap. Voor de eerste en laatste kap geldt, dat de grond buiten de kas zo veel dichter is, dat daar de trechtervorming 81 00 59 9 ------------ -5- 21754/Vk/jg naar de buitenkant aanzienlijk minder is en dit probleem kan eventueel verder worden opgeheven door aan de buitenkant van de kas ook een leiding af te takken van de hoofdleiding. Na het instellen van de afsluiters van de afgetakte leidingen in de te behandelen kap en de twee nabij gele-5 gen kappen, wordt de onderdruk bewerkstelligd in de hoofdleiding en zodra de gewenste onderdruk is verkregen, wordt stoom-toegevoerd aan de grond in de te ontsmetten kap, welke stoom wordt toegevoerd onder een zeil of foelie volgens op zich bekende wijzen. Na een tijdsverloop van ongeveer 3-4 uren is de grond over een laagdikte van 40-50 cm ontsmet, 10 welke bewerking slechts één keer per seizoen behoeft te worden uitgevoerd.When applying the method according to the invention, when the soil is disinfected, an underpressure is effected in the soil under the hood to be disinfected and in the soil of the caps located on either side, so that the steam can penetrate well through the soil of the hood to be disinfected and no funnel-shaped profile of negative pressure is created in the soil of the hood to be disinfected. For the first and last cap, the soil outside the greenhouse is so much denser that the funnel formation 81 00 59 9 ------------ -5- 21754 / Vk / jg to the outside is considerably less and this problem can be solved further by branching off a pipe from the main pipe on the outside of the greenhouse. After adjusting the shut-off valves of the branch pipes in the hood to be treated and the two adjacent hoods, the underpressure is effected in the main line and as soon as the desired underpressure is obtained, steam is supplied to the ground in the sanitizing hood, which steam is supplied under a tarp or foil according to methods known per se. After a period of time of about 3-4 hours, the soil is disinfected over a layer thickness of 40-50 cm, which treatment only has to be carried out once per season.

-CONCLUSIES- 81 00 59 9- CONCLUSIONS - 81 00 59 9

Claims

Method for disinfecting soil by introducing steam, mainly from top to bottom, into the soil to be disinfected, the top layer of the soil being covered to prevent steam loss, characterized in that under or in the soil to be disinfected a negative pressure is achieved by means of a pipe system.

Method according to claim 1, characterized in that the sub-atmospheric pressure is 0-100 mm water pressure.

Method according to claims 1-2, wherein the soil is disinfected over a depth of about 50 cm, characterized in that the sub-atmospheric pipes are laid at a depth of 70-100 cm, calculated from ground level.

Method according to claims 1-3, characterized in that the subatmospheric pressure is first effected in the source and then steam is supplied.

5. Piping system for the method according to claims 1-4, characterized in that the system consists of a main pipe, connected to a suction member, which main pipe is connected to branched pipes, provided with a shut-off valve, which is substantially parallel to the run in the longitudinal direction of the greenhouses, in which at least one branched pipe is arranged in each greenhouse.

System according to claim 5, characterized in that the pipes for effecting the subatmospheric pressure are perforated polypropylene pipes.

System according to claims 5-6, characterized in that the subatmospheric pressure is effected by means of a centrifugal air fan.

System according to claims 5-7, characterized in that the main pipe runs in the middle of the greenhouses, namely in greenhouses with a length of about 70 m at a distance of about 35 m from the front.

System according to claims 5-8, characterized in that the branched pipe extends a distance outside the greenhouse in order to effect a subatmospheric pressure in the ground under the greenhouse over the entire length of the greenhouse.

System according to claims 5-9, characterized in that the main line from the fan tapers. Eindhoven, February 1981. 81 00 59 9