الفلتر الرملي التجاري — الترشيح بالرمل الكوارتزي والوسائط المتعددة

الفلتر الرملي التجاري وعاء ضغط مملوء برمل كوارتزي مصنّف أو أنثراسيت أو طبقة وسائط متعددة. يتدفق الماء نازلاً عبر الطبقة، وتُحتجز الجزيئات العالقة في الطبقات العليا بمزيج من الحجز الميكانيكي والالتصاق بأسطح الحبيبات. صُنّف الفلتر عند نحو 100 µm، لذا يزيل الرمل والغرين وندف الطين وجزيئات الصدأ والطحالب وغيرها من المواد العالقة. ولا يزيل الأملاح الذائبة أو العسرة أو النترات أو المواد العضوية الذائبة.

الترشيح الرملي هو المرحلة الأولى في معظم خطوط معالجة المياه السطحية ومياه الآبار. وهو يحمي أسرّة الكربون المنشّط ومنظومات التيسير وفلاتر الخرطوشة وأغشية التناضح العكسي في المصب من التلوث الجسيمي، ويُبقي العكارة منخفضة بما يكفي ليؤدي التطهير عمله. والفلتر الرملي ليس جهاز تعقيم: فالبكتيريا والفيروسات تمر عبره ما لم تكن ملتصقة بجزيئات، لذا يبقى التطهير مطلوباً لمياه الشرب. في خط نموذجي يأتي الترشيح الرملي أولاً، ثم الكربون، ثم منظومة التيسير، ثم التناضح العكسي، مع UV أو الكلورة عند نقطة الاستخدام.

لا يحل الفلتر محل التخثير أو الترسيب أو التطهير. فهو حاجز فيزيائي للجزيئات، وأداؤه يعتمد على مياه التغذية: المصدر المستقر منخفض العكارة يعطي دورات تشغيل طويلة ومياه صافية، بينما يحتاج المصدر المتغيّر إلى معالجة في المنبع وغسل عكسي أكثر تكراراً. صمّم الطبقة بحسب الذروة في التدفق وأسوأ عكارة، لا بحسب المتوسط السنوي.

الرمل الكوارتزي هو الخيار الافتراضي: منخفض التكلفة وكثيف وفعّال مع العكارة غير العضوية. الأنثراسيت أخف ومساحة سطحه أكبر؛ ويتيح طبقة عليا أخشن ويحتجز مواد صلبة أكثر ويحتاج ماء غسل عكسي أقل، ما يناسب المياه السطحية التي تحتوي على طحالب أو مواد عضوية خفيفة. أما الوسائط المتعددة — أنثراسيت فوق الرمل فوق الحصى — فتجمع بين طبقة عليا خشنة للسعة وطبقات سفلى أنعم للتنقية النهائية، وهي الخيار المعتاد عندما تكون عكارة المدخل متغيرة أو مرتفعة.

يجب أن يتبع اختيار الوسائط تحليل مياه التغذية ومتطلبات المصب. في المعالجة المسبقة للتناضح العكسي، الهدف عادةً SDI15 أقل من 5 وعكارة أقل من 1 NTU، وهو ما يحتاج غالباً إلى وسائط متعددة يتبعها فلتر خرطوشة 5 µm. أما لمياه الشرب، فالرمل أو الوسائط المتعددة مع التطهير يكفي غالباً. والكربون المنشّط مرحلة مستقلة: يزيل الكلور والطعم والمواد العضوية، لا العكارة.

التصنيف في الكتالوج هو عكارة مدخل تصل إلى 100 NTU مع مخرج ≤5 NTU، لكن ذلك نطاق تشغيل وليس هدفاً. فوق نحو 50 NTU، يتزايد تكرار التشغيل واستهلاك ماء الغسل العكسي بسرعة، وفوق 100 NTU تنغلق الطبقة قبل نهاية الدورة. للأنهار عالية العكارة أو مياه الفيضان، أضف التخثير والترسيب — أو جهاز توضيح — قبل الفلتر، واستخدم الفلتر الرملي كمرحلة تنقية نهائية.

يجب أكسدة الحديد والمنغنيز قبل ترشيحهما. فالحديد الحديدوز يمر عبر طبقة الرمل؛ وبعد التهوية أو الكلورة أو جرعة الأوزون يتحول إلى هيدروكسيد الحديديك القابل للترشيح. أما الزيوت والشحوم فتغلّف الحبيبات ويصعب إخراجها بالغسل العكسي. وتحتاج الطحالب إلى كلورة مسبقة أو مرحلة منبع أخشن. افحص العكارة والحديد والمنغنيز والطلب على المؤكسد قبل اختيار الوسائط ومعدل الغسل العكسي.

تغطي سلسلة الفلاتر الرملية 0.5–50 m³/h بمحركات من 0.37 إلى 7.5 kW. دقة الترشيح 100 µm، وعكارة المخرج ≤5 NTU، وعكارة المدخل تصل إلى 100 NTU. تُحدَّد السلسلة حسب التدفق والمحرك وجودة الماء؛ ثم يُشتق قطر الوعاء من سرعة تشغيل 10–15 m/h. قدّم التدفق الذروي وعكارة الماء الخام ومصدر الغسل العكسي، ويمكن اختيار حجم الوعاء من هذه المدخلات الثلاثة.

الأوعية عادةً من فولاذ كربوني مطلي بالإيبوكسي أو فولاذ مقاوم للصدأ أو FRP، تُختار حسب ملوحة الماء وموقع التركيب. وتشمل المكونات الداخلية موزّعاً علوياً وطبقة دعامة من الحصى المصنّف ومجمّعاً سفلياً. وتتيح مقاييس الضغط على جانبي الطبقة ونافذة مراقبة على خط الغسل العكسي وصنابير أخذ العينات للمشغلين التأكد من نظافة الطبقة وعدم فقد أي وسائط.