فلتر الوسائط

الموسوعة الحرة
مرشح من رمل الخث في الولايات المتحدة. يعالج هذا المرشح مياه الأمطار المتدفقة من منطقة سكنية. تُوجّه مياه الأمطار من الشوارع أولاً إلى حوض تجميع صغير (خلف الصورة، خلف السد الترابي)، حيث تُزال الرواسب الخشنة . بعد الترشيح، يُصرّف نظام أنابيب تحت الأرض المياه المُرشّحة إلى مجرى مائي مجاور.

مرشح الوسائط هو نوع من المرشحات التي تستخدم طبقة من الرمل أو الخث أو الإطارات المقطعة أو الرغوة أو الزجاج المسحوق أو نسيج النسيج الأرضي أو الأنثراسيت أو الجرانيت المسحوق أو مواد أخرى لترشيح المياه لأغراض الشرب وحمامات السباحة وتربية الأحياء المائية والري وإدارة مياه الأمطار وعمليات النفط والغاز وغيرها من التطبيقات.

تم تصميم كل طبقة من طبقات الوسائط لتصفية أنواع وأحجام محددة من الجسيمات، مما يسمح بإزالة الملوثات بشكل أكثر كفاءة وفعالية.

أنواع ترشيح الوسائط

الترشيح عبر الوسائط هو نوع من أنواع الترشيح العميق الحبيبي، حيث يمر الماء عبر طبقة واحدة أو أكثر من وسائط الترشيح. ويُستخدم بشكل أساسي لإزالة المواد الصلبة العالقة، والعكارة، وبعض الكائنات الدقيقة من الماء. [ 1 ] وبناءً على عدد وسائط الترشيح وترتيبها، يُمكن تصنيف الترشيح عبر الوسائط إلى أنظمة ترشيح أحادية الوسائط، وثنائية الوسائط، ومتعددة الوسائط. ويتم ترتيب المواد بطريقة تقلل من الكثافة وحجم الجسيمات مع زيادة العمق. [ 2 ]

تستخدم عملية الترشيح أحادية الطبقة عادةً الرمل كمادة الترشيح الوحيدة. وهي شائعة الاستخدام لإزالة الجزيئات الصغيرة نسبيًا والعكارة. [ 3 ]

تجمع عملية الترشيح ثنائية الوسائط بين الرمل ومادة أكثر خشونة وأقل كثافة مثل الأنثراسيت. يُحسّن هذا التكوين إزالة المواد الصلبة العالقة ويقلل من تراكم الجزيئات على سطح طبقة الرمل، مما يسمح بدورات ترشيح أطول وتشغيل أكثر كفاءة. [ 4 ]

تتكون طبقات الترشيح المتعددة من ثلاث طبقات أو أكثر من مواد ترشيح مختلفة، مثل الأنثراسيت والرمل والحصى. تعمل الخصائص الفيزيائية المتباينة لهذه المواد، بما في ذلك حجم الجسيمات وكثافتها، على تحسين أداء الترشيح من خلال تمكين إزالة الجسيمات بشكل أكثر فعالية على امتداد عمق طبقة الترشيح. [ 5 ]

تصميم

يعتمد أحد التصاميم على توجيه الماء من أعلى الحاوية عبر "موزع" يوزعه بالتساوي. تبدأ "وسائط" الترشيح برمل ناعم في الأعلى، ثم تتدرج إلى رمل أكثر خشونة في عدة طبقات، يليه الحصى في الأسفل بأحجام أكبر تدريجيًا. يعمل الرمل العلوي على إزالة الجزيئات من الماء. أما وظيفة الطبقات اللاحقة فهي دعم الطبقة الأنعم التي تعلوها وتوفير تصريف فعال.

مع تراكم الجسيمات في الوسط، يزداد فرق الضغط عبر طبقة الترشيح. ويمكن إجراء عملية غسيل عكسي دوريًا لإزالة المواد الصلبة العالقة. وخلال هذه العملية، يكون اتجاه التدفق معاكسًا لاتجاه التدفق الطبيعي. في المرشحات متعددة الطبقات، تعود طبقات الوسط إلى ترتيبها الطبيعي نتيجةً لاختلاف الكثافة قبل استئناف عملية الترشيح. ويمكن للمرشح متعدد الطبقات إزالة جسيمات يصل حجمها إلى 10-25 ميكرون.

المزايا والعيوب

مزايا مرشحات الوسائط المتعددة

  1. تستخدم المرشحات متعددة الوسائط طبقات متعددة من وسائط الترشيح المختلفة لتحقيق ترشيح أكثر فعالية وكفاءة من مرشحات الوسائط المفردة مثل مرشحات الرمل .    
  2. يمكنها إزالة نطاق أوسع من أحجام وأنواع الجسيمات مقارنة بمرشحات الوسائط المفردة، مما يؤدي إلى ترشيح أكثر كفاءة وعمر أطول للمرشح.  
  3. إنها فعالة في إزالة المواد الصلبة العالقة والعكارة والملوثات الأخرى من الماء.    
  4. يمكن استخدامها مع نطاق واسع من معدلات التدفق وأحجام الجسيمات. كما يمكن غسلها عكسيًا بسهولة لتنظيف وسائط الترشيح واستعادة كفاءة الترشيح.    
  5. إنها لا تتطلب سوى القليل من الكهرباء أو لا تتطلبها على الإطلاق للتشغيل.  

عيوب مرشحات الوسائط المتعددة

  1. تتميز مرشحات الوسائط المتعددة بتكلفة رأسمالية أعلى مقارنة بمرشحات الوسائط المفردة مثل مرشحات الرمل.
  2. إنها تشغل مساحة أكبر وتتطلب مساحة أكبر من مرشحات الوسائط الفردية.
  3. قد لا تكون فعالة في إزالة بعض أنواع الملوثات، مثل المركبات العضوية الذائبة والبكتيريا.
  4. قد تتطلب هذه المواد معالجة مسبقة لإزالة الجزيئات الكبيرة أو الحطام الذي قد يسد وسائط الترشيح.
  5. يمكنهم إنتاج مواد نفايات (مياه الغسيل العكسي) التي تحتاج إلى معالجة أو التخلص منها بشكل صحيح.  

الاستخدامات

مياه الشرب

تُستخدم مرشحات الوسائط في معالجة مياه الشرب، حيث تُستخدم مرشحات الوسائط المتعددة كخطوة ترشيح أولية أو ثانوية لإزالة نطاق أوسع من أحجام وأنواع الجسيمات مقارنة بمرشحات الرمل، بما في ذلك المواد العضوية والجسيمات الأصغر.  

تستخدم أنظمة مياه الشرب البلدية عادةً مرشحات رملية سريعة و/أو بطيئة لتنقية المياه . يُعد رمل السيليكا أكثر الوسائط استخدامًا في هذه المرشحات. [ 6 ] ومن بين وسائط الترشيح البديلة المستخدمة: فحم الأنثراسيت، ورمل العقيق، والإلمنيت، والكربون المنشط الحبيبي، ورمل المنغنيز الأخضر، والزجاج المعاد تدويره المسحوق. [ 7 ]

مياه الأمطار

نظام ترشيح الوسائط لمياه الأمطار الحضرية

تُستخدم المرشحات الوسيطة لحماية جودة المياه في الجداول والأنهار والبحيرات . وهي فعالة في إزالة الملوثات من مياه الأمطار ، مثل المواد الصلبة العالقة والفوسفور . يُعد الرمل أكثر مواد الترشيح شيوعًا. [ 8 ] [ 9 ] في مرشحات أخرى، تُسمى أحيانًا "المرشحات العضوية"، قد تُستخدم رقائق الخشب أو سماد الأوراق . [ 10 ]

مياه الصرف الصحي ومياه الصرف الصحي

تُستخدم مرشحات الوسائط أيضًا لتنقية مياه الصرف الصحي من خزانات الصرف الصحي وخزانات الترسيب الأولية. وتشمل المواد الشائعة الاستخدام الرمل والخث وألياف الحجر الطبيعي.

صناعة النفط والغاز

تستخدم صناعة النفط والغاز مرشحات الوسائط لأغراض متنوعة في عمليات الاستكشاف والإنتاج والتكرير والتوزيع. تُستخدم مرشحات قشور الجوز عادةً كخطوة ثالثية لإزالة النفط من المياه المنتجة . أما مرشحات الرمل، فتُستخدم غالبًا لإزالة المواد الصلبة الدقيقة بعد المعالجة البيولوجية وتصفية مياه الصرف الصحي لمصافي النفط . وتُستخدم مرشحات الوسائط المتعددة لإزالة المواد الصلبة العالقة من كلٍّ من المياه المنتجة ومياه الصرف الصحي للمصافي. وتشمل المواد الشائعة الاستخدام في هذه المرشحات الحصى والرمل والجارنيت والأنثراسيت.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بولر، م. وكافاناو، م. (1995). خصائص الجسيمات وزيادة فقدان الضغط في ترشيح الوسائط الحبيبية. أبحاث المياه، 29(4)، 1139-1149.  https://doi.org/10.1016/0043-1354(94)00256-7
  2. ↑ ورقة بحثية: كفاءة الترشيح متعدد الوسائط في محطات معالجة مياه الشرب لإزالة المواد العضوية الطبيعية. (2021). مجلة التقدم في أبحاث الصحة البيئية (JAEHR). https://doi.org/10.22102/JAEHR.2021.277080.1215
  3. ↑ سيسكون، أ.، وجيانغ، ج.-ك. (2020). عملية الترشيح ومواد وسائط الترشيح البديلة في معالجة المياه. المياه، 12(12)، 3377. https://doi.org/10.3390/w12123377
  4. ↑ سيسكون، أ.، وجيانغ، ج.-ك. (2020). عملية الترشيح ومواد وسائط الترشيح البديلة في معالجة المياه. المياه، 12(12)، 3377. https://doi.org/10.3390/w12123377
  5. ↑ ورقة بحثية: كفاءة الترشيح متعدد الوسائط في محطات معالجة مياه الشرب لإزالة المواد العضوية الطبيعية. (2021). مجلة التقدم في أبحاث الصحة البيئية (JAEHR). https://doi.org/10.22102/JAEHR.2021.277080.1215
  6. ↑ جمعية أعمال المياه الأمريكية (1999). "الفصل 8". جودة المياه ومعالجتها: دليل إمدادات المياه المجتمعية (  الطبعة الخامسة). نيويورك: ماكجرو هيل. ISBN 9780070016590.
  7. ↑ سوير، إليف؛ أكغيراي، عمر؛ إلديم، نورسن أوز؛ ساتشي، أحمد ميتي (2013). "حول استخدام الزجاج المعاد تدويره المسحوق بدلاً من رمل السيليكا في مرشحات الوسائط المزدوجة". مجلة تنقية التربة والهواء والماء . 41 (4): 325-333 . Bibcode : 2013CSAW...41..325S . doi : 10.1002/clen.201100470 .
  8. ↑ اتحاد البيئة المائية ، الإسكندرية، فرجينيا؛ والجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين ، ريستون، فرجينيا. "إدارة جودة جريان المياه السطحية في المناطق الحضرية". دليل ممارسات اتحاد البيئة المائية رقم 23؛ دليل الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين وتقريرها عن الممارسات الهندسية رقم 87. 1998. ISBN 1-57278-039-8الفصل الخامس.
  9. ↑ لجنة أتلانتا الإقليمية. أتلانتا، جورجيا. "دليل إدارة مياه الأمطار في جورجيا". مؤرشف بتاريخ 28-07-2007 في Wayback Machine. القسم 3.2.4: "مرشحات الرمل". أغسطس 2001.
  10. ↑ المرجع نفسه، القسم 3.3.3: "المرشح العضوي". مؤرشف بتاريخ 24-06-2007 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).

المراجع: شركة نالكو ووتر، إحدى شركات إيكولاب. دليل نالكو ووتر، الطبعة الرابعة (مكجرو هيل للتعليم: نيويورك، شيكاغو، سان فرانسيسكو، أثينا، لندن، مدريد، مكسيكو سيتي، ميلانو، نيودلهي، سنغافورة، سيدني، تورنتو، 2018). https://www.accessengineeringlibrary.com/content/book/9781259860973