يُستخدم مرشح التخشين لإزالة المواد الصلبة العالقة من المياه شديدة ال عكارة (أو المُوحلة) باستخدام وسائط ترشيح ذات أحجام مختلفة تتراوح بين الحصى الخشن والناعم. تسبق خطوة المعالجة الأولية عملية التطهير النهائية، مثل الكلورة T.6 أو الترشيح الرملي البطيء T.9 أو الترشيح الفائق T.10 . كما يُمكن استخدامها في مرحلتي الاستقرار والتعافي في حالات 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).

تعمل المرشحات الخشنة بشكلٍ أقل على أنها "مرشحات"، وتضاهي إلى قدرٍ كبير خزانات الترسيب مع وجود مساحة سطح ممتدة. يُصمم خزان الترسيب بوجهٍ عام بناءً على الوقت الذي تستغرقه الجسيمات حتى تستقر في عمق الخزان المُحدد. عند استخدام مُرشح التخشين، تقل المسافة اللازمة لعملية الترسيب كثيرًا لأن الخزانات مملوءة بالحصى. تُساعد هذه الميزة، بالإضافة إلى زيادة مساحة السطح المُتاحة لعمليات مثل الترسيب وال امتزاز، على حجب الجسيمات لتوفر شكلاً من أشكال الترسيب الأكثر كفاءة.

اعتبارات التصميم

يستخدم الترشيح الخشن وسائط ترشيح يتناقص حجمها، إمّا في الخزان ذاته في ثلاث طبقات مُنفصلة أو على نحوٍ أكثر شيوعًا أو كفاءة مثل ثلاث غرف مُنفصلة في خزانٍ أفقي. تتراوح أحجام الوسائط بين 4 إلى 25 مم، بالإضافة إلى مقاسات أكبر تجاه التدفق (تتراوح عادةً بين 12 و25 مم، وبين 8 و12 مم) ومقاسات أصغر عند التدفق الخارج (تتراوح عادةً بين 4 و8 مم). أمّا المرشحات الأفقية، فيبلغ الطول الإجمالي بصفةٍ عامة 7 أمتار مُقسمة إلى ثلاث غرف بطول متناقص بنسبة 3:2:1 وتنتقل من الوسائط الخشنة إلى الوسائط الأنعم. أمّا المرشحات المصنوعة من الحجيرات الأفقية، فقد يكون التدفق أفقيًا، وكذلك لأعلى أو لأسفل عبر كل حجرة. أمّا المرشحات التي تتألف من الثلاث طبقات في حجرة واحدة، فيتدفق الماء فقط في اتجاه التدفق العلوي، حيث إنها أكثر كفاءة في التنظيف الهيدروليكي، وتستفيد من قوة الجاذبية في تصريف الترسيبات. يُمكن استخدام أنواع مختلفة من وسائط الترشيح، رغم ضرورة توحيدها نسبيًا في كل غرفة أو طبقة، وذات مسامية جيدة. يمكن لمرشحات التخشين معالجة المياه العكرة معالجة فعّالة لما يصل إلى 500 وحدة عكارة كلوية (NTU، وفقًا للاختصار بالإنجليزية) (حيث إن NTU وحدة قياس ال عكارة الكلوية)، ما يُقلل ال عكارة بنسبة تصل إلى 90%، ويصل أيضًا إلى مستوى مناسب لعمليات المعالجة اللاحقة. فمثلاً عندما تكون الخطوة التالية هي الترشيح الرملي البطيء T.9 ، فيُفضل وجود عكارة بحوالي 10 وحدات عكارة كلوية. إضافة إلى ما سبق، تعمل مرشحات التخشين على تحسين جودة المياه الميكروبية من خلال تقليل مستويات البكتيريا بنسبة تتراوح بين 60 وحتى 99%.

تشمل إحدى الاعتبارات الرئيسية في التصميم انخفاض سرعة الماء عبر المرشح، حيث تزداد كفاءة الترسيب مع وجود تدفق ثابت. في سبيل تحقيق ذلك، ينبغي أن تتراوح ال سرعة بين 0.3 و1.5 م/ساعة (ضغط 3م/ 2م/ ساعة)، بيدَ أنه يُستحسن أن يظل هذا قريبًا من الحد الأقصى للمُعدل الفعّال الذي يصل إلى 0.6 م/ساعة. ينبغي ألا يكون الماء الداخل إلى المرشح أو الخارج منه مضطربًا لتجنب الانجراف وتقصير الدائرة كهربائية. عند ال مدخل، يتطلب ذلك وجود حواجز مدخل تغطي عرض المرشح أو موانع لتوزيع طاقة المياه، وعند التدفق الخارجي، جدار ذا عرض كامل يتدفق فوقه الماء أو قاعدة مرشح مُعلقة تحته. ينبغي أن يظل مرشح التخشين م شبعًا، حيث يُصبح التنظيف صعبًا إذا جف. وبالتالي ينبغي تصميم التحكم في ال مخرج بحيث يترك الماء المرشح عند ارتفاع مُحدد فقط (مثل الحاجز أو ماسورة الصرف المُرتفعة). يكون التنظيف الهيدروليكي باستخدام الجاذبية أفضل عند ضبط حجم مكونات الصرف لتدفقٍ عالٍ يتراوح بين 60 إلى 90 م/ساعة فوق قاعدة المرشح.

المواد والمستلزمات

تشمل المواد والمستلزمات حجيرة (حجيرات) المرشح، وتدفق المياه ونظام التدفق الخارجي مع آلية التحكم، ونظام ال تصريف، ووسائط الترشيح (الحصى والطوب الطيني المحروق والبلاستيك والفحم المحروق أو ألياف جوز الهند).

القابلية للتطبيق

تُعد مرشحات التخشين مناسبة عندما تكون القدرات المحلية والموارد المالية محدودة (مثل الأنظمة الريفية أو الصغيرة إلى المتوسطة الحجم في السياقات الحضرية وشبه الحضرية). كما أنها أكثر قابلية للاستخدام في مرحلتي الاستقرار والتعافي في حالات الطوارئ، لأنها تتطلب وقتًا للإعداد. قد يكون ذلك بديلًا جيدًا للترسيب المساعد T.4 والترشيح الرملي السريع T.2 ، وكلاهما أكثر شيوعًا في الاستجابة القصوى لكنهما يتطلبان مدخلات مُستمرة أعلى. يعتمد أداء مرشحات التخشين على كمية المادة الغروية في الماء. قبل التوسع، سينطوي جزء من أعمال التصميم على اختبار خصائص فصل المواد الصلبة في الماء متبوعًا بمحطة تجريبية صغيرة.

التشغيل والصيانة

تتمثل مهمة التشغيل والصيانة الرئيسية في إزالة المواد الصلبة المُتراكمة التي تتغلغل بعمق في وسط المرشح، ويحدث ذلك عادةً من خلال التنظيف الهيدروليكي المتمثل في تصريف المرشح ب سرعة. يُفضل أن تكون الفترات الزمنية بين عمليات التنظيف الهيدروليكي أقل (كل بضعة أسابيع مثلًا)، وذلك لتقليل التراكم الصلب، ولكن يصبح التنظيف اليدوي عادةً أمرًا ضروريًا مرة كل عام إلى خمس سنوات، اعتمادًا على جودة المياه الخام. يستلزم ذلك التنقيب عن مواد ومستلزمات المرشح يدويًا وغسلها كلّ على حِدة واستبدالها. يحافظ وجود مرشحين أو أكثر على تدفق المياه أثناء عملية الصيانة التي تستغرق وقتًا طويلاً. تنطوي مهام التشغيل والصيانة الأخرى على وضع عوامل مقاومة للتآكل على الأجزاء المعدنية (الصمامات والقضبان والمواسير) وتشحيم الصمامات المتنوعة.

الصحة والسلامة

يُعد الترشيح الخشن معالجة أولية، ولا ينبغي استخدامه على أنه عملية معالجة ذات خطوة واحدة لمياه الشرب. يُنصح دائمًا في حالات الطوارئ بالكلورة T.6 على أنها أدنى خطوة بعد المعالجة. يتم التخلص بسهولة من الحمأة الناتجة أثناء الترشيح، حيث إنها لا تسبب مخاوف صحية.

التكاليف

تتراوح تكلفة مرشحات التخشين بين 150 إلى 200 دولار أمريكي على الأقل لكل متر مربع3 من حجم المرشح المثبت. تُعد التكاليف الجارية مُنخفضة بسبب نقص المواد الكيميائية المطلوبة وبساطة التصميم. كمؤشر لتكاليف الصيانة المطلوبة استنادًا إلى مرشح معالجة 240 م3/ يوم، لن يتجاوز ذلك 30 ساعة عمل سنويًا (بمّا في ذلك التنظيف الهيدروليكي كل شهر أو شهرين حسب الموسم والتنظيف اليدوي كل 5 سنوات). عند المقارنة، يتطلب المرشح الرملي البطيء T.9 وقتًا إضافيًا بنسبة 300%.

الاعتبارات الاجتماعية والبيئية

يغلب على مرشحات التخشين أن تكون مقبولة تمامًا لدى المستخدمين والمؤسسات لأنها تقنية معروفة. يتطلب تطبيق هذه التقنية الجديدة تدريبًا وتنمية لقدرات التشغيل والصيانة واستعدادًا من الموظفين المحليين.