فيلم ثابت

مرشحات الأغشية الثابتة (الرمل أو الوسائط الأخرى)

مرشحات الوسائط هي أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي الهوائية ذات الأغشية الثابتة. الرمل هو الوسيط الأكثر استخداماً لمعالجة كل من المياه ومياه الصرف الصحي. استُخدمت المرشحات الرملية أحادية التمرير لأكثر من 100 سنة وتعود الاستخدامات التاريخية لهذا النظام إلى أواخر 1890. ويكتسب استخدام الوسائط الأخرى مثل الحصى وألياف الخث والزجاج المسحوق والمنسوجات والرغوة وما إلى ذلك شعبية في الصناعة في الموقع، حيث نكتسب المعرفة حول كيفية تحسين أداء أنظمة الترشيح بالوسائط لمعالجة مياه الصرف الصحي في الموقع.

تشمل آليات معالجة مياه الصرف الصحي التي تحدث في مرشح الرمل العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية. تعمل العمليات الفيزيائية مثل الإجهاد والترسيب على إزالة المواد الصلبة العالقة (تقاس على أنها TSS) داخل مسام الوسائط. يلعب الامتزاز الكيميائي لبعض الملوثات مثل الفوسفور أو المعادن الثقيلة دورًا محدودًا ويعتمد على خصائص الوسط المستخدم في المرشح. على سطح الوسائط، يتطور الغشاء الحيوي الرقيق من نمو الكائنات الحية الدقيقة أثناء تحرك مياه الصرف الصحي عبر الوسائط. تمتص الكائنات الحية الدقيقة النشطة في الغشاء الرقيق الحيوي مواد النفايات القابلة للذوبان والغروية (تقاس على هيئة BOD5 أو COD) أثناء تسرب مياه الصرف الصحي على الأسطح الرملية. نتيجةً لعمليات المعالجة الكيميائية الحيوية والفيزيائية، تنخفض الملوثات مثل BOD5 وTSS بشكل كبير ويتم تحويل معظم نيتروجين الأمونيا إلى نترات النيتروجين (النترجة). يتم زيادة مستوى الأكسجين المذاب في مياه الصرف الصحي وتبدو النفايات السائلة المعالجة صافية ولا تبدو رائحتها مثل نفايات خزانات الصرف الصحي.

تحتوي وحدة معالجة مرشح الوسائط على المكونات الأساسية التالية:

• حاوية، عادةً ما تكون خزاناً خرسانياً;
• نظام تصريف سفلي لإزالة النفايات السائلة المعالجة، وعادةً ما يكون أنبوب PVC مشقوق;
• وسيط المعالجة، الرمل عادةً;
• نظام تحديد الجرعات والتوزيع لتطبيق مياه الصرف الصحي فوق الوسائط، وعادةً ما يكون أنبوب PVC مع فتحات أو فوهة رش؛ و
• خزان الجرعات الذي يحتوي على مضخة ونظام تحكم.

يمكن تحقيق أهداف المعالجة المرغوبة لنوع معين من مياه الصرف الصحي من خلال اختيار وسائط المعالجة بعناية وتصميم نظام المعالجة بشكل مناسب.

معلمات التصميم الرئيسية لمرشح الوسائط أحادي التمرير هي:

• معدل التحميل (هيدروليكي وعضوي)
• نظام توزيع النفايات السائلة و
• خصائص وسائل الإعلام.

معلمات التصميم الرئيسية لنظام مرشح الوسائط المعاد حسابه (يسمى أيضًا متعدد الممرات) هي:

• معدل التحميل - هيدروليكي وعضوي,
• نسبة إعادة التدوير,
• نظام توزيع النفايات السائلة,
• حجم السائل في خزان إعادة التدوير، و
• خصائص وسائل الإعلام

في نظام مرشح الوسائط أحادي المسار، يتم تطبيق (جرعات) النفايات السائلة الأولية (النفايات السائلة لخزان الصرف الصحي) على أعلى المرشح في فترة زمنية معينة. كما هو موضح في الرسوم المتحركة، عندما تمتلئ شبكة التوزيع (الأنبوب) بمياه الصرف الصحي، تقوم فوهات الرش بتطبيق مياه الصرف الصحي بشكل موحد فوق الوسائط (الرمل). لاحظ أنه يمكن أيضًا وضع النفايات السائلة أعلى الفلتر باستخدام شبكة من الأنابيب المثقبة التي توضع أعلى أو بضع بوصات داخل الوسائط. يوفر رش النفايات السائلة فوق الوسائط ميزة من حيث السماح للهواء بالامتزاج مع النفايات السائلة. ومع ذلك، فإن رش النفايات السائلة الأولية سيزيد من احتمالية انبعاث الرائحة ويجب إدراج نظام مناسب للتحكم في الرائحة في التصميم. إن استخدام فوهات الرش في مرشح وسائط إعادة الحساب المصممة والمشغلة بشكل مناسب لا يشكل سوى احتمال ضئيل جدًا أو لا يشكل أي احتمال للرائحة لأن النفايات السائلة التي يتم رشها هي مزيج من النفايات السائلة الأولية والنفايات السائلة المعالجة.

يجب أن تكون كمية النفايات السائلة المطبقة فوق الوسائط في كل جرعة بحيث لا تصل النفايات السائلة في نهاية دورة الجرعات إلى قاع المرشح، وبالتالي تجنب غمر الوسائط. كما هو موضح في الرسم المتحرك، عندما تتوقف فوهات الرش عن رش النفايات السائلة، تكون مقدمة الترطيب قد وصلت إلى نصف الطريق تقريبًا في المرشح وتستمر في التحرك لأسفل نحو نظام الصرف السفلي. من المهم أن يتم تهوية مرشح الوسائط بشكل كافٍ وأن يتحقق تدفق الهواء عبر الوسائط. في بعض مرشحات الوسائط، يتم دمج التهوية القسرية باستخدام مروحة أو منفاخ في التصميم لضمان توفر إمدادات كافية من الهواء لتحقيق المعالجة الهوائية.

بمجرد توقف جرعات النفايات السائلة فوق الوسائط، بعد بضع دقائق، يبدأ المرشح في التصريف. يتم تجميع النفايات السائلة في الجزء السفلي من الوسائط باستخدام المصرف السفلي ويتم إزالتها من مرشح الوسائط.

في نظام التمريرة الواحدة، تكتمل المعالجة بعد تمريرة واحدة وتكون جاهزة للتشتيت في نظام تشتيت النفايات السائلة تحت السطحية. ومع ذلك، في نظام إعادة الحساب، يتم تجميع النفايات السائلة في خزان إعادة التدوير ويتم إعادة جرعاتها إلى مرشح الوسائط

الفرق الرئيسي بين مرشح الوسائط أحادي التمرير ومرشح الوسائط المعاد حسابه هو حجم النظام. عادةً ما يكون نظام التمرير الواحد أكبر حجمًا من نظام إعادة الحساب. ومع ذلك، عادةً ما يكون نظام إعادة الحساب أكثر تعقيدًا من حيث المضخات ونظام التحكم. يتم تحقيق إعادة تدوير النفايات السائلة في مرشح وسائط إعادة التدوير باستخدام طريقة التدفق المقسم (صندوق التوزيع) حيث يتم إرجاع جزء من التدفق الخلفي للصرف إلى خزان إعادة التدوير ويتم تصريف الباقي. في طريقة التدفق المجزأ، يعتمد إجمالي عدد المرات التي يتم فيها جرعات المرشح في اليوم الواحد على كمية مياه الصرف الصحي المتولدة في ذلك اليوم. يمكن أيضًا إعادة تدوير النفايات السائلة باستخدام صمام عائم كروي يتم تركيبه في خزان إعادة التدوير. واعتمادًا على مستوى الماء في خزان إعادة التدوير، سيسمح صمام العوامة الكروي إما أن يسمح للتدفق الخلفي للصرف بالعودة إلى خزان إعادة التدوير أو تحويله إلى خزان التفريغ. تسمح هذه الطريقة بعدد ثابت من الجرعات على المرشح كل يوم بغض النظر عن كمية مياه الصرف الصحي المتولدة. عادةً ما يكون أداء مرشح الوسائط المعاد حسابه الذي يتم تحديد جرعاته بعدد ثابت من المرات يوميًا أفضل من المرشح الذي لا يتم تحديد جرعاته بعدد ثابت من المرات.

في مزرعة فيرجينيا للتكنولوجيا في كنتلاند للأبحاث، قام البروفيسور راي رينو بتقييم أداء نظام مرشح وسائط إعادة الحساب المعبأ مسبقًا على مدى ثلاث سنوات. يمكن الاطلاع على مزيد من المعلومات حول هذا المشروع على الرابط: http://filebox.vt.edu/cals/cses/reneau/projects/rmfsum.html. تم إجراء تقييم مرشح الوسائط المعاد حسابه في معهد فيرجينيا للتكنولوجيا في ظل ظروف "مضبوطة" للغاية حيث تمت إضافة كمية محددة من النفايات السائلة لخزان الصرف الصحي (التدفق المصمم) إلى عملية المعالجة كل يوم أثناء عملية التقييم وتم جمع عينات من النفايات السائلة المعالجة لتحليلها.

شارك قسم خدمات مياه الصرف الصحي والمياه في الموقع في تقييم ميداني لنظام تصفية الخث أحادي الممر من 1996 من خلال 2000. خلال هذه الفترة، تم تركيب المئات من مرشحات الخث لخدمة المنازل الفردية في فرجينيا وتم اختيار 24 مواقع لتقييم أداء المرشح ولتحديد التأثير على جودة المياه الجوفية الضحلة من تصريف نفايات المرشح السائلة. قُدمت ورقة فنية خلال مؤتمر الجمعية الأمريكية لمهندسي الكهرباء والماء في 2000 تعرض نتائج هذه الدراسة (رابط الملف).

في مايو من عام 2000 ، تم تركيب أربعة أنواع مختلفة من مرشحات الوسائط المعاد حسابها في أحد التقسيمات الفرعية لإصلاح حقل تصريف النفايات السائلة لخزان الصرف الصحي الفاشل. تختلف الوسائط المستخدمة في كل من هذه المرشحات وكذلك حجم المرشح وطريقة إعادة الحساب. ومع ذلك، يبدو أن جودة النفايات السائلة متشابهة تمامًا وذات جودة عالية كانت جيدة بما يكفي لتجديد حقول الصرف التي كانت تفشل قبل الأوان. ترد تفاصيل مشروع جينتيو ويست في الملف (مشروع جينتيو ويست.doc).

ستحتاج جميع أنواع أنظمة مرشحات الوسائط إلى صيانة، ويجب أن يتواجد في المنطقة التي يُقترح فيها استخدام مرشح الوسائط محترف مدرب تدريباً كافياً على تشغيل وصيانة هذا النوع من الأنظمة.