خطوات الترشيح وانواعة
ما هي عملية ترشيح المياه
المياه هي أحد الأسباب الرئيسية لاستمرار الحياة على كوكب الأرض، حيث تشكل 60 % من أجسادنا، لذلك يبحث العلماء والخبراء باستمرار عن حلول وطرق لتنقية المياه وتخزين كمية كافية لضمان الحياة على الأرض في المستقبل
تستخدم الترشيح كطريقة في تنقية المياه، وهي الطريقة الأكثر نجاحا وفعالية في تنقية المياه، حيث يتم إزالة الشوائب والفضلات من المياه مثل البكتيريا والطحالب والرواسب والروائح الكريهة والفيروسات والطفيليات والمواد العضوية والمعادن الضارة مثل الكروم والنحاس، وكذلك يتم استخدام الترشيح لفصل الملح عن الماء
تنتهي هذه العملية بالحصول على مياه نقية صالحة للاستهلاك البشري، وتتميز بطعم أفضل من غيرها من المياه غير المرشحة، وتستخدم هذه المياه في العديد من المجالات، بما في ذلك المجال الطبي والتطبيقات الصناعة، كما تدخل في صناعة المواد الكيميائية
خلال عملية الترشيح، يتم إضافة الماء إلى مواد حبيبية تشبه الرمل، حيث تسمح هذه المواد بتمرير الماء النقي وتمنع مرور الجزيئات الصلبة والغازية. تكون هذه العملية أكثر فعالية في تنقية الماء مقارنة بالطرق الأخرى مثل البسترة والأسطوانات والترسيب وغيرها
تم تشبيه عملية الترشيح مع وظيفة الكلى في جسم الإنسان، حيث يكون لكليهما نفس الدور في تنقية السوائل، والتخلص من السموم، كما يوجد ستة أنواع من عملية ترشيح المياه وهي الترشيح بالطرد المركزي، وترشيح الجاذبية، والترشيح البارد، والترشيح الساخن، والترشيح متعدد الطبقات، والترشيح الفراغي، تختلف باختلاف المواد التي تقوم بتنقيتها، وبأساليب تنقيه المياه.
أنواع الترشيح
أولاً: الترشيح بالطرد المركزي
خلال هذه العملية الترشيح، يتم تدوير الماء بسرعة عالية جدا، وبسبب هذه السرعة والدوران الأفقي للماء، يتم فصل المواد ذات الكثافة المنخفضة عن المواد ذات الكثافة العالية، ونتيجة لذلك، يتم الحصول على ماء نقي خال من أي شوائب.
ثانياً: الترشيح بالجاذبية
يتم في هذا النوع من الترشيح سكب المياه في نقطة عالية، وبفعل الجاذبية يتم جذب المواد ذات الكتلة الأكبر إلى الأسفل. وخلال هذه العملية، يتم وضع ورقة خاصة للترشيح في قمع زجاجي، ثم يتم التقاط الجسيمات الصلبة التي يصعب ذوبانها في المياه
يتم عبور المياه في عملية الترشيح عن طريق جاذبية ورقة الترشيح فقط، وفي بعض الأحيان يتم استخدام مواد أخرى مثل أقماع الترشيح أو المرشحات المخددة أو أنابيب الترشيح بدلاً من ورقة الترشيح.
ثالثاً: الترشيح البارد
يتم في هذا النوع من الترشيح إدخال المياه بدرجات حرارة منخفضة جدًا، وفي بعض الأحيان يتم استخدام الحمام الجليدي، حيث يتم تعليق بعض المواد الصلبة مثل الأحماض الدهنية في الخليط البارد، وتعمل هذه العملية على ترشيح المياه بسهولة وسرعة أكبر.
رابعاً: الترشيح الساخن
هذا النوع من عملية الترشيح يعمل بعكس عملية الترشيح البارد، حيث يتم تسخين المركب البلوري للمادة حتى يصبح المركب البلوري سائل ليسهل عملية إزالة الشوائب والمواد الغير مرغوب بها، يوصى الإخصائيون والخبراء في هذا المجال استخدام جهاز الترشيح ذو درجة حرارة عالية جداً، لكي لا يحدث تبلور للمواد النقية والملوثة معاً.
خامساً: الترشيح متعدد الطبقات
الترشيح متعدد الطبقات يشير إلى إدخال المياه في طبقات متعددة تحتوي على مواد مختلفة مثل الفحم والحصى والرمل. كل طبقة تحتوي على جزيئات بأحجام مختلفة. خلال هذه العملية، يتم صب المياه الملوثة في هذه الطبقات لاستيعاب الجسيمات الصلبة، بهدف الحصول على مياه نقية.
سادساً: الترشيح الفراغي
في عملية الترشيح الفراغي هذه، يتم إدخال المياه الملوثة إلى مضخة لتفريغ السائل بسرعة داخل المرشح، ويتواجد داخل هذه المضخة قمعين بأحجام مختلفة
بالإضافة إلى ذلك، يتوفر ورقة خاصة بترشيح المواد، ويتم استخدام ممرات تحتوي على ثقوب لترشيح المواد الصغيرة. يتم اللجوء إلى هذا النوع من الترشيح في حالة كانت المواد التي يتم ترشيحها صغيرة جدًا.
خطوات الترشيح
تشمل عملية الترشيح عدة خطوات مهمة، وهي موضحة في النقاط التالية:
- أولاً: يتم إدخال الماء عبر مرشح يعرف باسم مرشح الجاذبية الرملية، وهو عبارة عن خزان مياه بشكل مستطيل، يتكون من ثلاث طبقات ترشيح. الطبقة الأولى رفيعة وطويلة، والطبقة الثانية سميكة وقصيرة وتتكون من الرمل، والطبقة الثالثة سميكة وقصيرة أيضا وتتكون من الحصى. يعمل هذا المرشح على إزالة الشوائب والكائنات الحية الدقيقة بنسبة تتراوح بين 98% إلى 99%.
- ثانياً: في الخطوة السابقة، يتم تجميع المياه التي تم تنقيتها في الجزء السفلي من مرشح الجاذبية الرملي، ثم تغطى هذه المياه بطبقة من البكتيريا والطحالب والدياتومات التي تشكل الطبقة الحيوية ذات الملمس اللزج.
- ثالثاً: في هذه الخطوة، يظهر الكائنات الحية الدقيقة المتبقية بشكل أوضح في الطبقة الحيوية، ثم يحدث تأكسد للمواد العضوية الموجودة في المياه، ويتم تصفية الخلايا الميكروبية.
- رابعاً: يتم وضع عنصر الكربون المنشط في قاعدة المرشح لإزالة الروائح الكريهة والسموم.
تقنيات مشابهة لعملية الترشيح
هناك العديد من التقنيات المتاحة لتصفية المياه، ولكن من بينها التقنيات الأكثر فعالية هي:
■ التهوية
يتم وضع المياه في خزان كبير للتهوية، وذلك بواسطة فقاعات الهواء التي تكون مضغوطة في أنابيب ذات ثقوب كثيرة. وتساهم هذه العملية في إزالة ثاني أكسيد الكربون والروائح الكريهة والمعادن السامة مثل الرصاص والمنغنيز، حيث يتم ترسيب هيدروكسيدات هذه المعادن.
■ الترسيب أو التخزين
بعد تخلص المياه من المواد الملوثة خلال عملية التهوية، يتم وضع المياه في خزان خاص للترسيب، وتستغرق هذه العملية فترة طويلة تتراوح بين العشرة إلى أربعة عشر يوماً تقريباً، خلال هذه المدة تستقر معظم المواد الصلبة في قاع الخزان ويصبح الماء أكثر نقاوة، بالإضافة إلى المواد الصلبة قد تستقر أيضاً المواد الكيميائية السامة ذات الكثافة العالية
يتم قتل البكتيريا الضارة تدريجيًا خلال الأسبوع الأول من التخزين، وتقل نسبتها بشكل تدريجي حتى تصل إلى 90٪. كما يحدث تأكسد للمواد العضوية الموجودة في المياه، مثل النترات NH3.
■ التخثر
بعد استخلاص المياه من خزان الترسيب، يتم إعادتها مرة أخرى إلى خزان التخثر، ثم يضاف بعض المواد مثل الجير والشب ومركب Al (OH) 3 إلى المياه، ويتم امتصاص المواد الصلبة المتعلقة بالسطح
يتم في هذه الخطوة جمع جميع الرواسب على السطح، ويبقى الماء النقي في الأسفل، وهذا يعد خطوة مهمة جداً في إزالة المواد الصلبة الصغيرة الحجم التي لا يمكن التخلص منها من خلال عملية التخزين.
■ التطهير
يشير المصطلح التطهير إلى استخدام مطهرات مثل الكلور لتنقية المياه، حيث تساعد هذه المطهرات على قتل البكتيريا والفيروسات وأي مواد أخرى مسببة للأمراض، كما تساعد في التخلص من الكائنات الحية الدقيقة، وبعد الانتهاء من عملية التطهير، يتم تخزين المياه في خزانات خاصة لحفظها.