טיפול בשפכים / טיהור שפכים

מבוא

שפכים ככלל ושפכים תעשיתיים בפרט מהווים מטרד, חומר לא רצוי שיש לסלק ולטפל בו במהירות.

שפכים שלא עוברים טיפול עלולים לגרום לבעיות חמורות, ביניהן פגיעה הן בבריאות האדם והן בסביבה.

 

בעל מפעל או עסק שאינו מטפל בשפכים שלו צפוי לשאת בקנסות גבוהים במיוחד.

 

הטיפול בשפכים / טיהור שפכים הוא הכרחי לצורך עמידה ברגולציות ומניעה של מפגעים סביבתיים ואף פגיעות בנפש.

 

קיימות מספר טכנולוגיות לטיפול בשפכים, אשר נעשה בהם שימוש ברחבי העולם באמצעות ציוד לטיפול בשפכים מתקדם.

 

בשל חשיבותו הגדולה של תחום זה, קיימת סביבו רגולציה רבה והוא תחום הנמצא בפיתוח תמידי.

 

להלן פירוט השיטות השונות לטיפול בשפכים, גורמים שיש להתחשב בהם בעת הקמת מתקן לטיפול בשפכים / מתקן טיהור שפכים, התנאים הנדרשים להשקייה בקולחין ועוד.

 

על מנת לבחון חלופות שונות עבור טכנולוגיה או מתקן טיהור מי שפכים המתאים ביותר, יש לבחון מספר רב של אלמנטים בתחום ההנדסי, הכלכלי ואת האפקטים הסביביתיים השונים:

​​

1. עלות הקמה - נדרוש שתהיה נמוכה ככל הניתן. למתקנים גדולים בדרך כלל יש החזר השקעה גבוה יותר.

2. עלויות תפעול ותחזוקה - לעיתים גם כאשר עלות ההקמה נמוכה, עלויות התפעול והתחזוקה עלולות להפוך את תהליך הטיפול ללא כדאיות, לכן חשוב לבחון עלויות אלו. עלויות תפעול יכולות לכלול: חשמל, כח אדם, כימיקלים ועוד. נדרוש מתקן טיהור שפכים שאינו בזבזני, הן מטעמי כלכלה (בעיקר כעת כשעלויות החשמל נמצאות במגמת עליה) והן מטעמי סביבה.

3. קלות התפעול - מערך טיפול מורכב דורש בהתאם צוות מומחה או מרובה לתפעול האתר.

4. עמידה בתקנים הנדרשים - איכות מי הקולחין שיצאו מהמכון תקבע את השימושים המותרים בהם. נדרוש מתקן העומד ללא עוררין בתקן הנדרש עבור הלקוח, שכן כל חריגה בשפכים גוררת קנסות ואף במקרים מסויימים גורמת לפגיעה בסביבה. בנוסף, קיימת חשיבות לבחינת הדרישות הרגולטוריות הקיימות לצורך הקמה של מתקן טיפול שפכים.

5. מניעת מפגעים סביבתיים ובטיחותיים – יש לתת את הדעת על הסיכון מבחינה בטיחותית בעת התפעול השוטף לאדם ולסביבה. קיימת חשיבות עליונה לביטחון העובדים, לרבות ביטחון התושבים המתגוררים בסמוך. נדרוש תהליכים הכוללים אמצעי בטיחות מספקים, שאינם מהווים סכנה בתוך מכון הטיפול בשפכים ומחוצה לו.

 

התוצר המתקבל לאחר תהליך טיהור שפכים הינו מי קולחין. מי הקולחין יכולים להיות באיכויות שונות, כתלות בהרכב השפכים, מקורם ותהליך הטיפול עצמו. איכות מי הקולחין היא שקובעת את השימוש שניתן לעשות בהם.

 

איכות מי הקולחין הנדרשת

 

תקני איכות מי הקולחין נקבעו בתקנות בריאות העם (תקני איכות מי קולחין וכללים לטיהור שפכים) התש"ע - 2010, אותן התקינו שרי ההגנה על הסביבה והבריאות על מנת להבטיח את איכות מי הקולחין במתקני טיפול בשפכים.

 

התקנות מבקשות להגן על בריאות הציבור, למנוע זיהום מקורות מים משפכים ומי קולחין ולאפשר ניצול חוזר של מי קולחין כמקור מים לשימושי טבע וחקלאות.

 

במסגרת התקנות נבחנים 37 פרמטרים שונים של איכות לגביהם נקבע ערך מירבי מותר.

 

עבור אזורים שונים בארץ ישנם פרמטרים שונים לגבי איכות הקולחין המותרת ממתקן טיפול בשפכים.

 

התקנות מגדירות שלוש רמות איכות נדרשות על פי השימוש המיועד במי הקולחין:

​

1. השקייה חקלאית מוגבלת- השקייה למטרה חקלאית עם מגבלות על סוג הגידול החקלאי. למשל השקיית גידולי כותנה או מספוא לבעלי חיים.

2. השקיה חקלאית בלא מגבלות- השקיה למטרה חקלאית, לרבות גינון, בלא מגבלות על סוג הגידול המושקה.

3. הזרמה לנחלים ולמקורות מים אחרים- איכות נדרשת עבור קולחין שאינם מיועדים להשקייה חקלאית, כגון קולחין המוזרם לנחלים. הערכים המותרים להזרמת חנקן וזרחן הינם מאד מוגבלים, זאת בכדי למנוע פריחת אצות היוצרת מגוון בעיות אקולוגיות וסביבתיות.

 

השקייה חקלאית מוגבלת

 

גידולי הכותנה מוגדרים כסוג גידול חקלאי שניתן להשקותו בקולחין ברמת השקייה חקלאית מוגבלת על פי סעיפים 5 ו-6 במסמך בריאות העם (טיהור מי שפכים המיועדים להשקייה) התשמ"א - 1981.

 

השקייה חקלאית מוגבלת אפשרית רק עבור 'יצרן שפכים קטן', כלומר יצרן שפכים אשר עומס המזהמים בשפכיו קטן מעומס שווה ערך של-5,000 נפש או מ–300 ק"ג צח"ב ליום ו–500 ק"ג צח"כ ליום.

 

רמות מרביות וערך מרבי של רמות ממוצעות חודשיות נדרשות מיצרן שפכים קטן להשקייה חקלאית מוגבלת:

 

​צח"ב כללי

​ ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי mg/l 20

ערך מרבי mg/l 30

מוצקים מרחפים

ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי30 mg/l 

ערך מרבי mg/l  45

צח"כ כללי

ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי 100 mg/l 

ערך מרבי 150 mg/l

חנקן אמוניאקלי

ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי 50 mg/l

ערך מרבי 60 mg/l

​חנקן כללי

ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי 60 mg/l

ערך מרבי 75 mg/l

זרחן כללי

ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי 12 mg/l

ערך מרבי 17 mg/l

 

טיהור מי שפכים - השקייה חקלאית בלא מגבלות

שימוש במי הקולחין עבור השקיית שטחי גינון וחקלאות כוללים גידולים הרגישים להשקייה במי קולחין, עבורם נדרשת איכות מי קולחין גבוהה העומדת ברמת איכות של השקייה חקלאית ללא מגבלות.

 

גידולי עשבי תיבול ועלים ירוקים הם דוגמא לגידולים המושקים במי קולחין בלא מגבלות.

 

עבור שטחי גינון, לעיתים קיימת החמרה בדרישות ההשקייה במקרים בהם הציבור עלול לבוא במגע צמוד עם מי ההשקייה.

 

החמרות נוספות לתקנות נחקקות באירופה ובעולם בימים אלה, בנוגע לטיפול רבעוני בשפכים.

 

כלומר, כיום יותר ויותר אתרי טיפול בשפכים נדרשים להרחיק שארית של מיקרומזהמים.

 

מיקרומזהמים מצויינים תחת קבוצה ג' בתוספת השנייה בתקנות בריאות העם (תקני איכות מי קולחין וכללים לטיהור שפכים) התש"ע - 2010, והם כוללים את החומרים הבאים: כספית, כרום, ניקל, עופרת, ברזל, אלומיניום ועוד.

​

רמות מרביות וערך מרבי של רמות ממוצעות חודשיות נדרשות להשקייה חקלאית בלא מגבלות:​

 

קולי צואתי

יחידות ל-100 מ"ל

ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי 10 mg/l 

ערך מרבי 50 mg/l

צח"ב כללי

ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי 10 mg/l 

ערך מרבי 15 mg/l

מוצקים מרחפים

ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי 10 mg/l 

ערך מרבי 15 mg/l

צח"כ כללי

ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי 100 mg/l 

ערך מרבי 150 mg/l

חנקן אמוניאקלי

ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי 10 mg/l 

ערך מרבי 15 mg/l

חנקן כללי

ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי 25 mg/l 

ערך מרבי 35 mg/l

זרחן כללי

ערך מרבי לממוצע חודשי אריתמטי 5 mg/l 

ערך מרבי 7 mg/l

​​

​

טכנולוגיות לטיפול בשפכים / טיהור שפכים

​

תהליכי טיפול  קדם

1. מגוב - משמש להפרדה של מוצקים גסים. בפועל נראה בצורת סורגים או רשת המתנקים באופן מכני או ידני. על מנת למנוע מטרדי ריח, כיוון שהשפכים יכולים להגיע למט"ש בתנאים ספטים, רצוי לעשות שימוש במערכת סגורה.

2. שיקוע חול וגרוסת - המטרה להגן על הציוד במורד מסתימות או פגיעה. לפיכך יש צורך ליצור שיקוע נוסף לחומר כבד לפני הכניסה לטיפול הראשוני.

3. מאגר וויסות - מאפשר עבודה בספיקה משתנות, המשפר את ביצועי אגני השיקוע והטיפול הביולוגי. בנוסף האגן מפחית את גודל מתקני הטיפול הנדרשים ויכול לשמש כמאגר חירום במקרה של ספיקה עודפת או הזרמת חומרים רעילים בשפכים.

​

תהליכי טיפול ראשוני בשפכים

 שיקוע פיזיקלי

שיקוע פיזיקלי נעשה באגן שיקוע מלבני או עגול, במשטרי זרימה שונים, על מנת להרחיק מוצקים מרחפים.

 

שיקוע פיזיקלי ראשוני צפוי להרחיק מוצקים מרחפים, חומר ביולוגי, שומנים, מתכות כבדות, זרחן וחנקן.

 

ערכי ההרחקה הללו נמוכים בהשוואה לערכי ההרחקה המתקבלים בשיקוע הכימי. מנגד, שיקוע פיזיקלי אינו מהווה בעיה עבור טיפול ביולוגי בהמשך התהליך ועלויות התפעול השוטפות עבורו נמוכות באופן משמעותי.

​

שיקוע כימי

נעשה באמצעות הוספת כימיקלים המשפרים את השיקוע הפיזיקלי. יש לבחון בעזרת חברות לייעוץ סביבתי את מינון וסוג הכימיקלים לאחר ביצוע בדיקות מעבדה.

 

חברת סוטוק מתמחה בביצוע הבדיקות עבור לקוחותיה. החומרים מוספים למיכל ערבול במעלה השיקוע לאבטחת שלב הערבול המהיר.

 

אחוזי ההרחקה הרבה יותר גבוהים משיקוע רגיל ללא כימיקלים. בנוסף, התהליך מאפשר הרחקת זרחן ומתכות כבדות.

 

מנגד, זהו תהליך יקר יותר הכולל שימוש בכימיקלים המעלים צרכים בטיחותיים בתהליך ופחות מתאימים בשילוב עם טיפול ביולוגי, נוסף על פינוי בוצה כבדה יותר.

​​

​

טיפול שניוני בשפכים

טיפול ביולוגי אירובי

נעשה שחרור של חמצן המשמש כחמצן זמין לחיידקים המפרקים את החומר האורגני בשפכים.

 

ראקטורים אירוביים הם אפקטיביים וקצבי הפירוק בהם גבוהים בהרבה משל ראקטורים אנארוביים. תוצרי הפירוק העיקריים הם פחמן דו חמצני (פד"ח) ומים.

​

השיטה הנפוצה ביותר לתפעול נקראת בוצה משופעלת.

​

יש לציין שהחיסרון הגדול של תהליכים ביולוגיים הוא הרגישות הגבוהה לתנאי הסביבה- pH, טמפרטורה, מליחות, רעילות, מתכות כבדות ועוד.

 

טיפול ביולוגי אנארובי

במתקני טיפול בשפכים בדרך כלל נהוג לשלב תנאים אנארוביים ואנוקסיים בכדי להרחיק חנקן. ראקטור ביולוגי בתנאים אנארוביים, מתאים לשפכים ממקור אורגני בלבד.

​

​לראקטור זה מספר יתרונות:

​

יצור נמוך של עודפי בוצה, דרישת נוטריינטים נמוכה, תוצר סופי של מתאן הניתן לניצול לאנרגיה, כאשר התהליך עצמו אינו דורש אנרגיה.

 

בדרך כלל כאשר העומסים האורגנים גבוהים, מתחילים להשתמש בראקטור ביולוגי אנארובי במקום אירובי.

 

חסרון בולט בטיפול מסוג זה הוא קצב הפירוק האיטי וייצור סולפיד. גורמים המשפיעים על התהליך- טמפ' ,pH, ריכוזי אמוניה, סולפיד ועוד.

 

שילוב של טיפול ביולוגי אירובי ואנארובי או אנוקסי מאפשר הרחקת חנקן וזרחן בצורה זולה ואפקטיבית.

 

טיפול בשפכים באגנים ירוקים

שיטת טיפול שמעלה שוב עניין גובר היא טיפול בשפכים באגנים ירוקים.

​

אגנים ירוקים, הנקראים באנגלית constructed wetlands, הינם מערכת רטובה מלאכותית שמטרתה טיפול במים ושפכים.

​

השיטה נפוצה מאד בעולם בעיקר באזורים כפריים אך בארץ כמעט ולא נעשה בה שימוש, ניתן לראות אותה בישובים כמו הרדוף ונאות סמדר.

​

המערכת משפרת את איכות המים על בסיס תהליכים מיקרוביולוגיים, ביולוגיים, פיסיקליים וכימיים טבעיים המתרחשים באגן.

 

באגנים הירוקים מזרימים את השפכים בשיטות שונות, מעל או מתחת לפני הקרקע ו"הטבע"  עושה את שלו. כלומר התהליך מתבסס על משאבי אנרגיה וסביבה טבעיים כגון - אנרגיית השמש, קרקע, צמחים וחיידקים. בית הגידול עושה שימוש בחומר האורגני הזמין לשם צבירת ביומסה.

 

ניתן לחלק תהליך טיהור מי שפכים - לשלוש קטגוריות:

​

1. תהליכים ביולוגיים, המבוצעים בידי חיידקים היוצרים ביו-פילם על גבי המצע, או חיידקים בבית השורשים, הכוללים פוטוסינתזה, נשימה תאית, תסיסה, ניטריפיקציה-דה ניטריפיקציה והסרה מיקרוביאלית של זרחן.

2. תהליכים כימיים, הכוללים תגובות כימיות בין גורמים שונים, לרבות מתכות כבדות. מסיסות מתכות ונוטריינטים, תגובות חימצון-חיזור, התמרה והחלפת יונים.

3. תהליכים פיזיקליים, הכוללים שיקוע או ספיחה של חומרים מוצקים, סינון ושיקוע גרביטציוני.

 

אגנים ירוקים מצריכים שימוש במערכות טיפול ראשוני קונבנציונלי להרחקה של מוצקים ובוצה ראשונית בכדי למנוע סתימות וכו'. עם זאת כיום ישנה שיטה שמאפשרת לעבוד גם ללא טיפול ראשוני.

​

יתרונות:

עלות הקמה נמוכה ביחס למכון טיהור שפכים ממוכן. עלות תפעול ותחזוקה נמוכה במיוחד (נדרש טיפול משמעותי במצע כל 5-10 שנים ולעיתים אף יותר מכך).

 

התפעול קל מאוד ולא נדרש כוח אדם מיומן. מלבד השימוש במשאבות אין צריכת אנרגיה, והטכנולוגיה בטוחה מאוד.

 

בנוסף, האגנים הינם תת-קרקעיים ולכן לא צפויים מטרדים, כאשר קיים יתרון רב לאסתטיקה של המערכת, הכוללת מרבדי צמחייה ירוקים ללא בטון או מיכון מגושם.

 

חשוב לציין כי השימוש באגנים מונע את היווצרות הבוצה השניונית והטיפול בה, דבר החוסך משאבים רבים.

​

חסרונות:

דרישת השטח של המערכת גבוהה מאוד לפיכך אינה מתאימה לישובים גדולים ועל אחת כמה וכמה במקומות צפופים כמו בישראל.

 

בנוסף, קיימים קשיי רגולציה ואישור, הן בשל הקלות בתכנון מערכת אינטנסיבית קונבנציונלית, תפיסת טכנולוגיית האגנים כנחותה יותר בהשוואה לשיטות האינטנסיביות והמחסור בנהלים והנחיות.

​​

​

טיפול שלישוני בשפכים

טיפול משלים, אשר יכול לכלול טיפול נוסף בחנקן, זרחן, הפרדת שאריות של חומר אורגני וחומר מרחף שנותר.

 

טיפול זה כולל מגוון רחב של טכנולוגיות כולל סינון, ספיחה, טיפול ביולוגי משלים, חיטוי ועוד. לטיפול שלישוני בשפכים חשיבות גבוהה שכן הוא מהווה ליטוש האחרון של הקולחין לפני שהם עוזבים את המתקן לטיפול שפכים.​

​

לסיכום

עולם הטיפול בשפכים הינו עשיר ומלא בציוד לטיפול בשפכים באמצעות טכנולוגיות פורצות דרך.

 

בשל מגוון הטכנולוגיות הקיימות והחשיבות הסביבתית והכלכלית הרבה שיש לטיפול בשפכים, מומלץ להיעזר בגורמים מקצועיים (כמו מכון טיפול בשפכים מקצועי ובעל ניסיון) אשר ידעו להציע את הטיפול המיטבי עבור השפכים כך שייעשה באופן היעיל ביותר, בעלויות הנמוכות ביותר.

 

לחברת סוטוק הנדסה סביבתית ניסיון נרחב בתהליכי טיפול בשפכים בישראל כמו גם טיפול בשפכים תעשיתיים, ומסייעת ללקוחותיה לבחור את הטיפול הטוב ביותר עבור השפכים, תוך חסכון של כסף רב לעסק.

​

​

​