تزيل المرشحات الرملية البطيئة المواد الصلبة العالقة و مسببات الأمراض من المياه بمستويات متفاوتة من التعكر (أو "الوحل") من خلال الرمل الناعم كوسيط الترشيح. تُستخدم كخطوة معالجة نهائية وهي الأكثر قابلية للتطبيق في مرحلتي الاستقرار والانتعاش لحالة الطوارئ.كائنات حية مسببة للمرض.جسيمات صلبة صغيرة تظل معلقة بالمياه إما كغرويات أو بسبب حركة المياه.

تتكون المرشحات الرملية البطيئة من خزان يحتوي على مادة المرشح مع طبقة من الحصى لدعم الرمال في الأسفل، و صرف سفلي لتجميع المياه المرشّحة، والتحكم في التدفق ونظام تصريف المرشح. فهي مكونات استثنائية في قدرتهم على الحد بشكل كبير من مُسببات الأمراض في المياه من خلال مجموعة من العمليات الفيزيائية والميكروبيولوجية التي تحدث بشكل طبيعي داخل قاعدة المرشح (بما في ذلك الترسيب، والترشيح، وال امتزاز، وال التصاق، والتنافس على الطعام والضراوة). على هذا النحو، يمكن أن تكون المرشحات الرملية البطيئة واحدة من أكثر طرق المعالجة المتاحة ذات فعالية من خطوة واحدة ويمكن تطبيقها من خلال التوسع، من محطات المعالجة الكبيرة إلى الأسر.

اعتبارات التصميم

تتطلب وجود تعكر في المياه الخام يصل إلى 10 وحدات عكارة نيوفلومترية (NTU، وفقًا للاختصار باللغة الإنجليزية) للترشيح الرملي البطيء، مع ارتفاع عرضي يصل إلى 50 وحدة عكارة نيوفلومترية. بالنسبة لل عكارة المرتفعة، يلزم إجراء معالجة مسبقة مثل الترشيح الخشن T.1 أو (بمساعدة) الترسيب T.4 . يمكن أن تقلل المرشحات الرملية البطيئة من ال عكارة إلى أقل من وحدة عكارة نيوفلومترية، ويمكن أيضًا أن تقلل بشكل كبير من مسببات الأمراض (تقليل أكثر من 95 % من البكتيريا والفيروسات وتقليل أكثر من 99 % من الجيارديا والكريبتوسبوريديوم). تحسن اللون والطعم مع التقليل من المواد السامة العضوية وغير العضوية الأخرى بنسبة لا تقل عن 50٪ (مثل السموم البكتيرية الزرقاء والزئبق والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات والحديد والمنغنيز والكروم والكادميوم والزرنيخ). تعتمد فعالية هذه المرشحات على حجم الرمل وعمق قاعدته ودرجة حرارة المياه وعسرها (زيادة إزالة ال عكارة بالمياه الأكثر عسرًا). يُعد حجم الرمل معيار تصميم حاسمًا، بحيث يكون بحجم حبات فعال يتراوح من 0.15 إلى 0.35 مم (كفاءة أعلى مع حبات أصغر) ومُعامِل انتظام يتراوح بين 1.5-3 (مما يعني أنه ليس منتظمًا جدًا أو شديد التنوع). عندما يكون حجم الرمل سليمًا، يتم ترشيح المواد الصلبة في نطاق السنتيمترات القليلة العلوية فقط، ولكن عندما تكون الرمال أكثر خشونة، فإن المواد الصلبة ستخترق أعمق بحيث لا تؤدي إجراءات الصيانة إلى استعادة التدفق بشكل صحيح.

يجب أن تظل المرشحات الرملية البطيئة مُ شبعة لأنها تعمل كبيئة للكائنات الحية المسؤولة عن عملية الترشيح البيولوجي. يتشكل هذا المجتمع الميكروبي المتنوع (المعروف باسم "Schmutzdecke") خلال الفترة من الأسابيع القليلة الأولى إلى أشهر من العملية، وذلك اعتمادًا على جودة المياه الخام. بالنسبة للمرشحات واسعة النطاق حيث تتدفق المياه على مدار 24 ساعة في اليوم لإدخال الأكسجين والغذاء إلى الطبقة البيولوجية، ويتراوح عمق الرمال من 0.6-1.2 متر، في حين أن ارتفاع المياه فوق قاعدة المرشح عادة ما يكون بين 1.0-1.5 متر (المرشحات الرملية البيولوجية H.5 لها مستوى مياه مختلف). يجب أن يكون معدل الترشيح بطيئًا - بين 0.1 إلى 0.4 متر/ساعة (ضغط متر3/ متر2/ساعة) لدعم النشاط البيولوجي والسماح بوقت التماس كافٍ للعمليات الفيزيائية الأخرى. يسمح نظام الصرف السفلي بتدفق المياه الصافية، حيث تمنع طبقات الحصى العديدة المتدرجة فوقها الرمال من مغادرة المرشح مع التحسين من سرعة التدفق. ينخفض التدفق دائمًا ويندفع بالجاذبية، وسينخفض بمرور الوقت مع انسداد المرشح. بالنسبة للمرشحات الأكبر حجمًا، يتم تحقيق تدفق ثابت عادةً من خلال التحكم في المياه التي تغادر المرشح باستخدام الصمامات أو عناصر التحكم في ال طفو لمراعاة الزيادة في المقاومة داخل قاعدة المرشح. يجب وضع تصميم المرشح بحيث لا تزعج المياه الواردة ل غشاء معالجة المياه. بمجرد أن يقل التدفق عن المستوى المطلوب، يلزم التنظيف.

المواد والمستلزمات

تشمل المواد والمستلزمات حجرة (حجرات) المرشح، وتدفق المياه ونظام التدفق الخارجي مع آلية التحكم، ونظام الصرف السفلي، ومادة الترشيح، ومعدات لغسل وتخزين الرمال.

القابلية للتطبيق

تُعد المرشحات الرملية البطيئة غير مناسبة للاستجابة الحادة، حيث يستغرق النشاط البيولوجي وقتًا ليتكون داخل المرشح. يمكن اعتبارها في مرحلتي الاستقرار والتعافي كجزء من عملية معالجة أوسع، حيث يتوفر الوقت لتصميم المحطة وبنائها. يمكن أيضًا النظر في المرشحات الرملية البيولوجية H.5 المنزلية في مرحلة التعافي (في البداية كمشروع تجريبي للتأكد من القبول) لمعالجة المياه الجارية والمستدامة للسكان المتفرقين. في الظروف المناخية الباردة، قد تكون هناك حاجة لاتخاذ تدابير خاصة لتجنب التجمد. يقل أداء العمليات البيولوجية أيضًا في الظروف المناخية الباردة. في الظروف المناخية الحارة، قد تتكاثر بعض أنواع الطحالب على سطح المرشحات المفتوحة مما يؤدي إلى الانسداد. مما يعني ضرورة تغطية المرشحات في بعض الأحيان، على الرغم من أن بعض أنواع نمو الطحالب بجانب التعرض للأشعة فوق البنفسجية في المرشحات المفتوحة قد تدعم العمليات البيولوجية. (عُثر على وضع التكسية الأرضية على سطح الرمال لتسريع عملية التنظيف). يمكن بعد ذلك غسل الزوائد وتخزينها. تُضاف رمال أخرى فقط عندما تصل قاعدة المرشح إلى أدنى عمق (0.6 متر)، والذي يحدث كل بضع سنوات. نظرًا لأن الكائنات الحية الدقيقة تستغرق بضعة أيام على الأقل حتى تتعافى (وفترة أطول بعد استبدال الرمال)، فمن الطبيعي تركيب وحدات ترشيح متعددة بالتوازي بحيث يمكن معالجة المياه أثناء استمرار الصيانة.

التشغيل والصيانة

تتعلق مهام التشغيل والصيانة الرئيسية بالصيانة العامة للمصنع والتحكم في التدفق والتنظيف اليدوي. يُنظف من خلال تصريف المرشح بحيث يكون مستوى المياه تحت سطح الرمال بحوالي 10 سم قبل إزالة الطبقة العليا يدويًا. كلما كانت عملية التنظيف أسرع، كانت فترة إعادة النمو أسرع

الصحة والسلامة

يعتبر الترشيح الرملي البطيء خطوة معالجة نهائية ويمكن استخدامه كعملية معالجة من مرة واحدة لمياه الشرب، اعتمادًا على جودة المياه الخام. تعتمد فعالية إزالة مُسببات الأمراض على تصميم المرشح وظروف التشغيل. ومع ذلك، في حالات الطوارئ الحادة، فإن البروتوكول القياسي هو دائمًا تطهير المياه من خلال الكلورة T.6 لتوفير الحماية المتبقية.

التكاليف

تتفاوت تكاليف رأس المال للمرشح بحوالي 100 دولار أمريكي لسعة متر3/يوم (على غرار المرشحات الرملية السريعة T.2 ). تبلغ التكاليف الجارية للتشغيل والصيانة حوالي 3 دولارات أمريكية بسعة متر3/يوم، وهي أقل من المرشحات الرملية السريعة، حيث تكون الفترات الفاصلة بين مهام الصيانة أطول. تتطلب مرشحات الرمل البطيئة مساحات كبيرة، وغالبًا ما تصل إلى 10 مرات أكبر من المرشحات الرملية السريعة وأكبر 50 مرة من أنظمة الأغشية مثل الترشيح الدقيق T.3 أو الترشيح الفائق T.10 . سيؤثر سعر الأرض وتوفرها على تكاليف رأس المال بشكل كبير.

الاعتبارات الاجتماعية والبيئية

تُقبل المرشحات الرملية البطيئة بشكل جيد جدًا. ولأن من المعروف إمكانية استخلاص المياه النظيفة من الثقوب المحفورة بجوار نهر متسخ، فإن مفهوم الترشيح الرملي يمكن فهمه بسهولة. لا تغير المرشحات الرملية البطيئة أو تحسن من طعم المياه.