ترشيح التراب الدياتومي

تُعتبر مرشحات التراب الدياتومي عمومًا الخيار الأمثل لإزالة الملوثات بكفاءة عالية. عند استخدامها في ترشيح مياه المسابح، أثبتت هذه المرشحات قدرتها على احتجاز جزيئات بأحجام مختلفة للحفاظ على نقاء المياه. تُشير الدراسات الحديثة إلى قدرة مرشحات التراب الدياتومي على إزالة جزيئات يتراوح حجمها بين 1 و6 ميكرومترات ، مما يُحسّن جودة المياه إلى أقصى حد. [ ^{2 ] تسمح} هذه الدرجة من الترشيح بإزالة الجزيئات الصغيرة، بما في ذلك البكتيريا والطحالب والفيروسات وغيرها من الجزيئات المجهرية . يأتي العديد من هذه الجزيئات من سوائل الجسم والبراز وأنواع أخرى من البكتيريا التي قد تُلوّث المياه. على الرغم من وجود مواد مُخثِّرة ، مثل الكلور ، يُمكن إضافتها للمساعدة في عملية الترشيح عن طريق إزالة هذه الجزيئات، إلا أن بعض الملوثات الشائعة التي لا يُمكن إزالتها بكفاءة بواسطة الكلور تشمل الكريبتوسبوريديوم ، والجيارديا المعوية ، والزائفة الزنجارية ، وغيرها. تتميز هذه الطفيليات عادةً بتحملها العالي للكلور، ولذلك يصعب إزالتها بالطرق التقليدية كالتخثير. مع ذلك، يبدو أن تفشي الكريبتوسبوريديوم أو الجيارديا منخفض، وفي دراسات حديثة أُجريت في أتلانتا، جورجيا: من بين 160 حوض سباحة، كانت نتائج 13 عينة (18.1%) إيجابية لأحد الطفيليين على الأقل. ^{[ 3 ]}

يمكن استخدام ترشيح التراب الدياتومي في صناعة الأغذية والمشروبات لإزالة الملوثات، بما في ذلك البكتيريا والكائنات الدقيقة التي قد تؤثر سلبًا على جودة المنتج. فإذا لم تُزل البكتيريا والفطريات من بعض السوائل، فقد يؤدي ذلك إلى تلوث طويل الأمد يؤثر على حفظ المنتج وجودته. ^{[ 8 ]} يجب أن تستوفي العديد من المنتجات متطلبات الترشيح، فعلى سبيل المثال، يجب على مصانع الجعة استيفاء متطلبات محددة أثناء إنتاج أنواع معينة من المشروبات الكحولية، بما في ذلك مشروبات الشعير ( البيرة ، والجعة ، وغيرها). ^{[ 9 ]} من الشائع أن يزيل ترشيح البيرة العكارة ( الخميرة ، وراتنج الجنجل ، وأكسالات الكالسيوم ) التي قد تترك كائنات دقيقة ضارة وتؤثر على مذاق المشروب. يُسهم هذا الترشيح في التخلص من الميكروبات، مما يُحسّن مذاق البيرة ومظهرها، ويُطيل مدة حفظها. وبينما توجد طرق عديدة للترشيح، يُستخدم ترشيح التراب الدياتومي كعامل مُلتقط ، حيث يحجز الجزيئات الموجودة في البيرة، مما يُحسّن صفائها. أصبح التراب الدياتومي خيارًا بسيطًا نسبيًا لصانعي الجعة، حيث يخضع لعملية طبيعية بدون مواد كيميائية، ويمكن تعديل كمية التراب الدياتومي بناءً على احتياجات التخمير الفردية. ^{[ 10 ]}

يجب أن يتم ترشيح السوائل من مصدر مياه مباشر، والذي قد يختلف باختلاف الموقع ومصدر المياه. وبناءً على موقع هذه السوائل أو توزيعها، يجب أن تكون المواد المستخدمة لتسهيل تدفقها مقاومة للصدأ والتآكل. ^{[ 11 ]} يُعد النحاس من أكثر المواد شيوعًا في توفير مياه الشرب الآمنة نظرًا لخصائصه القوية في مقاومة التآكل الطبيعي. في معظم الاستخدامات الصناعية وغير التجارية ، يمكن عزل أنابيب النحاس المستخدمة لنقل السوائل باستخدام أكمام عازلة أو تغليفها بأكمام أنابيب من البولي فينيلين إيثر لتوفير حماية إضافية. تشمل بعض البدائل المعدنية، بحسب الاستخدام، أنابيب المياه المصنوعة من البولي فينيل كلوريد ( PVC ) والبولي إيثيلين المتشابك ( PEX ) والأكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS). تستخدم هذه الفئة من الأنابيب البلاستيك نظرًا لمتانتها وسهولة تشكيلها، وقدرتها على تحمل الضغوط العالية ومنع الصدأ والتآكل. ^{[ 12 ]} أثناء عملية الترشيح باستخدام التراب الدياتومي، يجب استخدام نفس مادة الأنابيب طوال العملية للحفاظ على نقاء تدفق المياه أثناء خضوعها لعملية الترشيح. ^{[ 13 ]}

تتكون السوائل، المعروفة باسم الملاط ، غالبًا من خليط من جزيئات متفاوتة الأحجام لا يمكن ترشيحها بكفاءة بواسطة مرشح التراب الدياتومي الرئيسي. يمكن أن يؤدي تراكم هذه الجزيئات إلى زيادة الضغط، مما ينتج عنه انخفاض في تدفق السائل وتعطل المرشح. ولمنع ذلك، يمكن إضافة مواد مساعدة للترشيح إلى عملية الترشيح لتوزيع جزيئات معينة ومنع أي مشاكل تعيق عملية الترشيح . ^{[ 14 ]} مواد مساعدة الترشيح عبارة عن جزيئات صلبة تُحسّن النفاذية والمسامية لتحسين نقاء المرشح عن طريق احتجاز جزيئات ذات أحجام محددة مع السماح بتدفق مستمر للسوائل. عندما تتراكم مواد مساعدة الترشيح ، فإنها تتميز بمسامية عالية؛ فعلى الرغم من تراكم الحجم، إلا أن حوالي 15% من الحجم الكلي يكون صلبًا، مما يترك الباقي فراغًا. ^{[ 15 ]} يمكن استخدام هذه المرشحات كطبقة أولية تُطبق قبل عملية الترشيح. تُضخ هذه المواد عبر مكبس الترشيح ، مما يُنشئ في الوقت نفسه طبقة ترشيح مسامية على أقمشة الترشيح المحددة. يُعدّ مُغذّي الجسم مُساعدًا إضافيًا للترشيح، يُضخّ عادةً خلال عملية الترشيح بأكملها لتحسين التصفية ومنع تراكم طبقة الترشيح. يُمكن أن يكون تراكم طبقة الترشيح ضارًا، إذ يُصبح غير منفذ ويُعيق التدفق المُستمر للمُعلق. عادةً ما يكون مُغذّي الجسم خشنًا وذا حجم أكبر، مما يُساعد على تراكم طبقة الترشيح مع السماح بإزالة الجزيئات بكفاءة. ^{[ 16 ]} يُؤدي خزان الطلاء المُسبق وخزان مُغذّي الجسم الغرض نفسه عمومًا، وهو ترشيح الجزيئات الكبيرة التي قد تُعيق عملية الترشيح. اعتمادًا على نقاء المُعلق الأولي، قد تختلف الكمية المطلوبة من مُغذّي الجسم أو الطلاء المُسبق.

لا تتشكل طبقة الترشيح تلقائيًا، بل تتطلب غشاءً لدعم تراكمها. يُعرف هذا الغشاء عادةً باسم الحاجز، والذي غالبًا ما يُصنع من البلاستيك أو المعدن ويؤدي وظيفة مشابهة للشبكة. يتميز الحاجز بمساميته ونفاذيته، حيث يحتوي على فتحات تسمح بتدفق الملاط بينما يتراكم التراب الدياتومي ويملأ فتحات الحاجز. ^{[ 17 ]}

قد تؤدي دورات التشغيل، والصيانة غير السليمة، وتلف الحاجز، وزيادة أو نقصان التدفق إلى تغير في الضغط. يُعدّ الضغط عاملاً حاسماً في كفاءة الترشيح؛ إذ يُمكن أن يُؤدي الضغط العالي إلى تلف المرشح، مما قد يُولّد قوى غير ضرورية تدفع السوائل بسرعة كبيرة عبر الحاجز. من المهم مراقبة تدفق المُرشّح، بالإضافة إلى تغذية الطبقة الأولية والجسم، لضمان تحقيق التدفق الأمثل دون أي عوائق.

تتضمن إحدى طرق إزالة الجسيمات العالقة، مثل الحديد والمغنيسيوم وقشور المطاحن وغيرها من الرواسب ، استخدام مرشح الضغط. يتكون هذا النوع من المرشحات من وعاء ترشيح متين مصمم لتحمل الضغط الداخلي ، بالإضافة إلى شبكة من الأنابيب لتوزيع المياه وجمعها، ويمكن أن يحتوي على نوع واحد أو أكثر من وسائط الترشيح. ^{[ 18 ]} تُستخدم مرشحات الضغط على نطاق واسع في شبكات المياه البلدية ، والمنشآت الصناعية، وأنظمة مياه الآبار المنزلية ، وحمامات السباحة. تتميز أنظمة ترشيح التراب الدياتومي هذه ببساطتها، ويمكن استخدامها في وضع رأسي أو أفقي، كما يمكن تعديلها للسماح باستخدام مرشحات متعددة الوسائط. تحتوي أنظمة مرشحات الضغط على مدخل ومخرج للمياه، حيث يكون المدخل في الأعلى والمخرج في الأسفل. عند تدفق المياه عبر المدخل، تمر عبر شبكة مغطاة بنسيج صناعي يدعم كعكة التراب الدياتومي. ^{[ 19 ]} تلعب الجاذبية دورًا مهمًا في عملية الترشيح، حيث تجبر تدفق المياه على المرور عبر كعكة التراب الدياتومي التي تقوم بتصفية أي جسيمات غير مرغوب فيها. مع استمرار تدفق الماء، يخرج الماء الذي تمت تصفيته في قاعدة خزان الترشيح عبر مخرج الماء إلى أي وعاء مُحدد. ^{[ 20 ]} تُستخدم مرشحات الضغط هذه لأغراض عامة، وهي الأنسب في الأماكن التي يكون فيها تدفق السوائل ثابتًا، مما يستلزم مراقبة الضغط الداخلي للسوائل المُرشحة.