تستخدم المرشحات الرملية السريعة الرمال الخشنة كوسيط ترشيح لإزالة المواد الصلبة العالقة والدقيقة من الماء بمستويات متفاوتة من ال عكارة (أو "الطين"). تسبق خطوة المعالجة الأولية عملية التطهير النهائية، مثل الكلورة T.6 ، ويجوز استخدامها في جميع مراحل الطوارئ.جسيمات صلبة صغيرة تظل معلقة بالمياه إما كغرويات أو بسبب حركة المياه.مقياس الوضوح النسبي للسائل، وعادةً ما يتم التعبير عنه بوحدات قياس التعكر (NTU).

تتألف المرشحات الرملية السريعة من خزان أو حوض يحتوي على وسائط الترشيح مع طبقة من الحصى في الأسفل، ونظام صرف سفلي لتجميع المياه المرشحة وحقن مياه الغسيل العكسي، وأحواض على طول الجزء العلوي من المرشح (0.5 متر فوق قاعدة المرشح غير الممتدة) لتجميع مياه الغسيل العكسي. تعمل المرشحات الرملية السريعة على إزالة الجسيمات من الماء باستخدام العمليات الفيزيائية، وأهمها ال امتزاز، رغم أن الترسيب والإجهاد يلعبان أيضًا دورًا. تتطلب المرشحات الرملية السريعة الغسيل العكسي. تُشكّل المرشحات الرملية السريعة المضغوطة غالبًا جزءًا من وحدات معالجة المياه المُدمجة والمُصممة لحالات الطوارئ.

اعتبارات التصميم

يجوز استخدام مرشحات الرمل السريع مباشرةً أو مع عمليات المعالجة الأولية الأخرى، وذلك اعتمادًا على عكارة المياه الخام. كما أنها تعمل جيدًا حيث تكون جودة المياه الخام حوالي 25 وحدة عكارة كلوية (حيث إن "NTU" هي وحدة قياس ال عكارة). أما ال عكارة الأعلى (حتى 100 وحدة عكارة كلوية)، فيجوز دمج الترشيح الرملي السريع مع شكلٍ مختلط من مرشح التخشين المتدفق لأعلى T.1 وذلك باستخدام معدلات تدفق أعلى من الطبيعي. أما المياه التي تزيد على 100 وحدة عكارة كلوية، فيجوز استخدام مرشح التخشين T.1 أو الترسيب التقليدي (المساعد) T.4 . تقلل المرشحات الرملية السريع من ال عكارة بنسبة 90% على الأقل، بهدف الوصول إلى ال عكارة المُناسبة لعملية المعالجة اللاحقة (أي أقل من 5 وحدات قياس ال عكارة الكلوية للكلورة T.6 أو حوالي 10 وحدات قياس ال عكارة الكلوية للترشيح الرملي البطيء T.9 ). كما أنها قد تقلل أيضًا البكتيريا بنسبة تتراوح بين 60 إلى 90%، اعتمادًا على الظروف، وقد تقلل بعض الشيء من اللون والطعم والمعادن الثقيلة. أما المياه الجوفية التي تحتوي على نسبة عالية من الحديد والمنغنيز، فتُستخدم غالبًا بعد التهوية لتصفية الرواسب. الرمل هو وسيلة الترشيح الأكثر استخدامًا، وينبغي أن يكون حجمه متجانسًا إلى حدٍ ما مع المدى الفعّال الذي يتراوح بين 0.4 و1.2 مم. تُضاف أحيانًا طبقة خشنة فوق الرمال (مثل الفحم الصلب أو قشور جوز الهند) لتقليل معدل الانسداد. إما أن يكون اتجاه التدفق لأسفل أو لأعلى، وتُدفع المياه إمّا بالضخ أو باستخدام الجاذبية. أما الاستخدامات اللامركزية، فتُثبت مرشحات التدفق لأسفل التي تستخدم الجاذبية تثبيتًا أساسيًا لسهولة الفحص والصيانة. تتيح مرشحات الضغط (أو المرشحات المغلقة) التشغيل لفترات أطول، وتُستخدم في البيئات الصناعية ومجموعات معالجة المياه في حالات الطوارئ. كما يُمكن تشغيلها بتدفق يتراوح بين 15 و30م/ساعة (ضغط 3م /2م/ ساعة). تكون مرشحات الجاذبية (أو المرشحات المفتوحة) مفتوحة للضغط الجوي وتعمل بين 5 و15 م/ساعة. يقل التدفق بعد بضعة أيام حتى مع الضبط (التحكم في التدفق بالصمامات)، وعندئذ يحدث الغسيل العكسي في وضع التدفق الأعلى باستخدام المضخات أو الجاذبية. إذا حدث باستخدام الجاذبية، فإنه يتطلب وجود خزان ماء نظيف مثبتًا على ارتفاع كافٍ أعلى أحواض الغسيل العكسي للمرشح بهدف توفير مُعدل تدفق الغسيل العكسي اللازم (يتراوح فرق الارتفاع المقبول بين 4 إلى 6 أمتار). أما مرشحات الضغط، فيُعد انخفاض الضغط (حوالي 0.5 بار مع مُعدل تدفق ثابت) مؤشرًا على الانسداد. من المهم عند التصميم مراعاة تمدد مرشح الرمل النقي بنسبة تصل إلى 30% أثناء الغسيل العكسي.

المواد والمستلزمات

تشمل المواد والمستلزمات حجيرة (حجيرات) المرشح، وتدفق المياه ونظام التدفق الخارج مع آلية التحكم، ونظام الصرف السفلي، ووسائط الترشيح والمضخات (أو خزان المياه المرتفع) ونظام الهواء المضغوط (اختياريًا) للغسيل العكسي.

القابلية للتطبيق

تتطلب المرشحات الرملية السريعة قدرة محلية وموارد مالية كافية (مثلاً، ظروف حضرية أو صناعية أكبر). أما مرشحات الضغط، فيُمكن استخدامها في المرحلة القصوى والاستقرار من حالة الطوارئ. ويُحتمل وجود الوحدات الأكبر حجمًا في مرحلة التعافي (اختبار خصائص الماء ، متبوعًا بمحطة تجريبية صغيرة).

التشغيل والصيانة

تُعد متطلبات التشغيل والصيانة مهمة، كما تتعلق المهام الرئيسية بالتحكم في التدفق والغسيل العكسي. يتكرر حدوث الغسيل العكسي كل نصف يوم إلى يومين لمدة تصل إلى 30 دقيقة؛ عندما تتعرض المياه الخام لل عكارة وتقل فترات التشغيل بين الغسيل العكسي إلى ما دون 6 ساعات، فينبغي مراعاة تغييرات التصميم. يتأكد المُشغل من ارتفاع مُعدل تدفق الغسيل العكسي بمّا يكفي لتوسيع قاعدة المرشح، رغم الانخفاض بدرجة كافية بحيث لا تُغسل مادة المرشح من أحواض الغسيل (على ارتفاع 0.5 أمتار أعلى قاعدة المرشح غير الممتدة). تتباين معدلات الغسيل العكسي بين 12 و90 م/ ساعة، اعتمادًا على حجم الرمال ودرجة الحرارة المحيطة (يُحتمل أن يكون المُعدل أبطأ عند درجة الحرارة المُنخفضة). يجوز أيضًا استخدام الهواء المضغوط في بعض المرشحات في الغسيل العكسي. تدعم طبقات الحصى الموجودة أسفل الرمال الخشنة الوسط وتمنع انسداد الصرف بالرمل. لا ينبغي إزاحة الحصى من خلال إجراء الغسيل العكسي. توجد حاجة أيضًا إلى إجراء صيانة عامة للمحطة (مثلًا، استخدام العوامل المضادة للتآكل في الأجزاء المعدنية وصمامات التزييت).

الصحة والسلامة

الترشيح الرملي السريع هو إحدى طُرق المعالجة الأولية، ولا ينبغي استخدامه على أنه عملية معالجة ذات خطوة واحدة لمياه الشرب. لذا ينبغي التخلص من الحمأة التي تتم إزالتها أثناء الغسيل العكسي بأمان، حيث يُستخدم التخثر على أنه جزء من النظام لتجنب دخول المعادن مثل الألومنيوم إلى إمدادات المياه.

التكاليف

قد تتباين تكاليف رأس المال للمرشح في حدود 100 دولار أمريكي/ متر مكعب/ سعة يومية. تبلغ التكاليف الجارية للتشغيل والصيانة حوالي 13 دولارًا أمريكيًا م/3/ سعة اليوم، وهي أعلى من المرشحات الرملية البطيئة T.9 ، بسبب الإشراف المتكرر والضخ من أجل الغسيل العكسي. أما الغسيل العكسي وحده، فيتطلب ما يصل إلى 180 ساعة عمل سنويًا. لذا فمن الممكن تقليل التكاليف من خلال تصميم مضخات أصغر للضخ إلى خزان مياه مرتفع بدلًا من المضخات الأكبر المخصصة للغسيل العكسي.

الاعتبارات الاجتماعية والبيئية

تحظى المرشحات الرملية السريعة بقبولٍ شديدٍ لدى المستخدمين/ المؤسسات، لأنها تُحسن ال عكارة بشكلٍ ملحوظ. يتطلب تطبيق هذه التقنية الجديدة تدريبًا وتنمية لقدرات التشغيل والصيانة واستعدادًا من الموظفين المحليين. تجب معالجة الحمأة الناتجة أثناء الغسيل العكسي للمرشح (نزع الماء منها) والتخلص منها بأمان. قد يتسبب التخلّص من الحمأة في البيئة من دون المعالجة في مخاطرِ صحية وبيئية.