منظومة تيسير الماء والفلتر الرملي والكربون المنشّط: دليل المعالجة المسبقة

الفلتر الرملي أو فلتر الوسائط المتعددة وعاء ضغط مملوء برمل الكوارتز المصنّف أو الأنثراسيت أو كليهما. يمر الماء نازلاً عبر الطبقة بسرعة 10–15 m/h، وتُحتجز الجزيئات حتى نحو 100 µm. وعندما تصل مياه التغذية إلى 100 NTU، يكون الخرج عادةً ≤5 NTU. تغطي سلسلة الفلاتر الرملية 0.5–50 m³/h بمحركات من 0.37 إلى 7.5 kW، ويُحدَّد حجم كل وعاء من مساحة الطبقة لا من رقم الطراز الاسمي.

يوضع الفلتر أولاً لأن كل ما بعده يفضّل الماء الصافي. فالعكارة تُعمي الكربون، وتغلف الراتنج، وتُتلف الأغشية. ولا يزيل الفلتر الرملي الأملاح الذائبة أو العسرة أو النترات أو اللون؛ فهو حاجز فيزيائي فقط. وعندما يتجاوز المصدر نحو 50 NTU، تقصر دورات التشغيل ويرتفع استهلاك مياه الغسل العكسي سريعاً، لذا ينبغي أن تأتي التخثير أو الترسيب قبل الفلتر بدلاً من استبداله بوعاء أكبر بعده.

العسرة هي الكالسيوم والمغنيسيوم، وتُقاس بوحدة mg/L من كربونات الكالسيوم. وتحت 60 ppm يتكوّن الترسب الكلسي ببطء ونادراً ما يكون ميسّر الماء اقتصادياً. وبين 60 و120 ppm يعتمد القرار على درجة الحرارة والمعدات: فقد تحتاج آلة القهوة أو غلاية البخار أو أسطوانة الماء الساخن إلى حماية، بينما قد لا يحتاجها خط الماء البارد. وفوق 120 ppm يكون تيسير الماء مبرَّراً عادةً؛ وفوق 180 ppm يكون ضرورياً عادةً للسخانات والغلايات ومياه تغذية التناضح العكسي.

الوحدات الشائعة سهلة الالتباس. الحبة الواحدة لكل غالون تساوي 17.1 mg/L كـ CaCO₃، والدرجة الألمانية الواحدة تساوي 17.8 mg/L، والدرجة الفرنسية الواحدة تساوي 10 mg/L. لذلك يحتاج التقرير المعبَّر عنه بـ gpg إلى تحويل قبل مقارنته بجدول الاختيار. والعسرة ليست مؤشراً صحياً، لكنها مؤشر تكلفة: فهي تقصّر عمر المبادل الحراري وترفع استهلاك المنظفات في المغاسل.

تغطي سلسلة CK-SF نطاق 0.5–15 m³/h بثمانية مقاسات في الكتالوج. تتراوح أوعية الراتنج من 844 إلى 3672، وشحنات الراتنج من 30 إلى 650 kg، وخزانات المحلول الملحي من 25 إلى 800 L. تبقى عسرة الخرج أقل من نحو 1 ppm كـ CaCO₃ حتى يقترب الراتنج من الإشباع. وتقيس الصمامات الأوتوماتيكية حجم الماء المعالَج وتبدأ التجديد، الذي يستغرق عادةً 60–90 دقيقة.

الملح هو المستهلك الأساسي. والإعداد العملي هو 80–160 g من الملح لكل لتر من الراتنج في كل تجديد، بمحلول ملحي بتركيز 8–12%. والحد الأدنى النظري نحو 1.2 kg من كلوريد الصوديوم لكل كيلوغرام من العسرة المزالة؛ لكن المحطات الفعلية تستخدم ضعف ذلك تقريباً لأن التجديد ليس فعّالاً تماماً. وتتبادل الوحدات ذات الخزانين العمل بحيث يستمر تدفق الماء الميسّر بينما يُجدَّد أحد الوعاءين.

يزيل الكربون المنشّط الكلور الحر والكلورامين والطعم والرائحة والمواد العضوية الذائبة بالامتزاز. وفي خط المعالجة المسبقة، أهم وظائفه إزالة الكلور: فالكلور الحر الأعلى من 0.1 ppm يؤكسد أغشية التناضح العكسي المصنوعة من البولي أميد، والضرر غير قابل للإصلاح. كما يحمي راتنج الكاتيون الذي يُحلّله الكلور بمرور الوقت، ويقلل الحمل العضوي الذي كان سيلوّث الغشاء.

يُحدَّد التصميم بزمن التلامس في الفراش الفارغ لا بحجم الوعاء وحده. وتحتاج إزالة الكلور عادةً إلى 10–15 دقيقة من EBCT؛ وتحتاج إزالة الكلورامين والطعم والرائحة إلى 15–20 دقيقة. وتتراوح قيم اليود في فحوم معالجة المياه عادةً بين 700 و1100 mg/g، ومساحة السطح بين 500 و1500 m²/g، لكن قيمة اليود تصف حجم المسام الدقيقة ولا تضمن إزالة ملوث معيّن.

والكربون أيضاً هو المرحلة الأكثر تركاً دون مراقبة. فقد يصل نفاذ الكلور إلى الغشاء في غضون أيام من إشباع الراتنج، لذا فإن صنبور أخذ عينة ومحلّل كلور أو ORP عند مخرج الكربون ليسا اختياريين في مياه تغذية التناضح العكسي. استبدل الكربون عند النفاذ، لا لمجرد تاريخ في التقويم.

حدّد صنابير أخذ عينات قبل كل مرحلة وبعدها، ومقاييس ضغط على كل طبقة، ومصرفاً بمقاس يكفي للغسل العكسي. فالفلاتر الرملية وفلاتر الكربون تحتاج إلى تدفق غسل عكسي يساوي أضعاف تدفق التشغيل، لذا يجب التحقق من إمداد المياه الخام والمصرف وفق هذه الذروة، لا وفق تدفق المنتج. والخط الذي لا يستطيع غسل نفسه عكسياً لن يحافظ على جودة المياه إلا حتى أول طبقة متسخة.

ابدأ من التحليل المخبري وتدفق الساعة الذروة، لا من الحجم اليومي. حدّد الفلتر الرملي بسرعة طبقة 10–15 m/h، وفلتر الكربون بسرعة 5–15 m/h وزمن EBCT من 10–15 دقيقة، وميسّر الماء من تدفق الذروة وعسرة الدخول والساعات المتاحة بين التجديدات. ثم تحقق من إمكانية توفير ذروة الغسل العكسي دون تجويع العملية. ففلتر رملي بسعة 10 m³/h قد يتطلب عند الغسل العكسي 35–45 m³/h لمدة 5–10 دقائق.

الخط المصمّم على أساس متوسط التدفق فقط سيحقّق جودة المياه على الورق ويفشل في الصيف. ذروة الطلب وطلب الغسل العكسي وزمن توقف التجديد هي الأرقام الثلاثة التي تحدد استمرار تشغيل المحطة. اكتبها في ورقة التصميم مع أقصى عكارة وعسرة وكلور في الدخول، حتى يمكن التحقق من أي تغيير لاحق في السعة مقابل الافتراضات الأصلية.

أسبوعياً، سجّل فرق الضغط عبر طبقتَي الرمل والكربون، وعسرة الخرج، والكلور عند مخرج الكربون. شهرياً، تحقق من تدفق الغسل العكسي ومدته وابحث عن وسط ترشيح في زجاج المراقبة. سنوياً، افحص عمق وسط الترشيح، ونظّف خزان المحلول الملحي، وعاير الأجهزة. استبدل الرمل كل 3–5 سنوات، والكربون عند النفاذ لا بناءً على العمر وحده، والراتنج عندما يبقى الأداء منخفضاً بعد التحقق من إعدادات التجديد وجرعة الملح.