המודעות למניעה וטיפול בזיהומי קרקע הולכת וגדלה ברחבי העולם, הן בדעת הקהל והן בפעילות הרשויות. בישראל, הטיפול בזיהומי קרקע מהווה חלק הכרחי מכל תהליך של הסדרת רישוי ושימוש קרקע.

שיטת הטיפול הנבחרת בזיהום קרקע קיים, צריכה לקחת בחשבון את המאפיינים הסביבתיים באתר כך שתעמוד ביעדי השיקום, תוך בחינת יחס עלות תועלת מיטבי.

אחת השיטות המקובלות בטיפול בזיהום מחומרים נדיפים בתווך הלא רווי היא שיטת שאיבת אדי הקרקע, SVE (Soil Vapor Extraction) המאפשרת טיפול In-Situ, בהפרעה מזערית או ללא הפרעה לפעילות האתר (כולל טיפול בזיהום הנמצא מתחת למבנים), ובעלויות נמוכות יחסית.

תיאור שיטת ה SVE

השיטה מבוססת על סילוק מסת המזהם מהתווך הלא רווי למתקן טיפול באמצעות יצירת תת לחץ באזור מוקדי הזיהום, וגזירת המזהם הספוח לקרקע על ידי נידופו המאולץ. הפאזה הגזית בקרקע, נשאבת מתוך נקבובי הקרקע ומועברת למערכת טיפול חיצונית. נפח הנקבובים שנשאב למערכת הטיפול מוחלף על ידי אוויר אטמוספירי מחומצן שאינו מזוהם. תת הלחץ הנוצר, וריכוזם הנמוך יחסית של החומרים הנדיפים באוויר הטרי, מעודדים נידופם של שאריות המזהמים הנדיפים מהקרקע (כחומר ספוח לקרקע, כפאזה חופשית או בגז הקרקע) ולהורדת רמת הזיהום בקרקע. בנוסף, האוויר הטרי מעלה את ריכוז החמצן בקרקע, המקדם את תהליכי הפירוק המיקרוביולוגי הטבעי של הזיהום באתר, כאשר המזהמים הם חומרים הפריקים בצורה אירובית. טווח הזמנים לשיקום באמצעות שיטת ה SVE נע בין מספר חודשים ועד למספר שנים, בהתאם למאפייני האתר.

שיטת ה SVE יכולה להיות משולבת עם טכנולוגיות שיקום נוספות, כגון טיפול תרמי לתווך הלא רווי, בה מאולץ מזהם המטרה לעבור לפאזה הגזית שאותה קל יותר לתמרן למערכת טיפול, או טיפול מצומד לתווך הרווי באמצעות החדרת אוויר למי התהום (Air Sparging), נידוף מזהמים ממי התהום לתווך הלא רווי ומשם שאיבתם למערכת הטיפול.

*ניתן להגדיל בלחיצה. אתר מטופל בשיטת SVE

מאפיינים של האתר לשיקום

כדי שהטיפול ב SVE יהיה יעיל, האתר המטופל צריך להיות בעל מאפיינים מתאימים:

• מזהם בעל נדיפות גבוהה, כלומר בעל לחץ אדים או קבוע הנרי גבוהים (למשל דלק נדיף כגון בנזין).
• קרקע הומוגנית, בעלת מוליכות אוויר וגזים גבוהה עד בינונית.
• מפלס מי תהום נמוך יותר מהתווך המזוהם (לפחות מטר מתחת לפני חתך הקרקע המטופל), וקרקע בעלת תכולת רטיבות נמוכה.

תכנון המערכת והתאמתה לאתר יחושבו לאחר ביצוע סקרי קרקע וביצוע פיילוט בקנה מידה מוגבל, על מנת לוודא את התאמת השיטה לאתר וכדי לאסוף נתונים תיכנוניים. התכנון יבוצע בהתאם לפרמטרים הבאים:

• התכונות הכימיות והפיסקליות של החומרים המזהמים.
• ריכוז החומרים המזהמים.
• עומק ופריסת החומרים המזהמים.
• תכונות הקרקע באתר.
• קיומו או אפשרות יישומו של חיפוי קרקע באתר
• מגבלות פיסיות באתר.
• אילוצי זמנים ותקציב.
• יעדי שיקום מבחינת ריכוזים סופיים.

הכנת התשתית הדרושה

ביצוע השיקום בפועל מחייב התקנת תשתית באתר. עבודות התקנת התשתית עלולות לגרום הפרעות לפעילות השוטפת באתר, אולם לאחר סיומן, ביצוע השיקום מתבצע ללא הפרעה לתפעול השוטף של האתר.

התשתית הנדרשת עבור מערכת שיקום בשיטת ה SVE:

• בארות טיפול – הבארות יותקנו לתוך מוקדי הזיהום. הן יהיו בד"כ אנכיות, כאשר הן אטומות לאורכן ומחורצות מול מוקד הזיהום. במקרים של זיהום רדוד בעל פריסה אופקית, תיתכן התקנת בארות אופקיות. עומק הבאר יהיה עד לעומק מוקד הזיהום וקוטר הבאר יחושב במהלך תכנון המערכת. קוטר באר נפוץ באתרים רבים הוא 2". אם השיקום הוא חלק משידרוג תשתיות, היישום האפשרי הוא בהנחת תשתית צנרת בחפירה קיימת או ביצוע של קידוחים אופקיים.
• צנרת הולכה – מראש כל באר תנותב צנרת להזרמת האוויר הנשאב מהקרקע עד למערכת עצמה. לפי הצורך יחוברו כל מספר בארות לאשכול הולכה אחד, פעולה שתאפשר גמישות במשטר ההפעלה והשפעה על אזורים ספציפיים באתר המטופל על ידי הפעלה סימולטנית של מספר אשכולות או ניתוב הטיפול לאזור ספציפי של האתר המטופל. הצנרת תותקן תת קרקעית או מעל לקרקע בהתאם לתנאים באתר. בד"כ הצנרת תהיה צנרת PVC או פוליאתילן סטנדרטית, בקוטר חיצוני של 50 עד 63 מ"מ.
• מיקום מערכת השאיבה והטיפול באוויר – יש להכין מקום פנוי להתקנת המערכת, אליו ינותבו צינורות ההולכה. מיקום המערכת יבחר בהתחשב בשיקולים של הפרעה מזערית לאתר, מרחק קטן ככל האפשר מבארות הטיפול (הן כדי לצמצם עלויות התקנת תשתית והן משיקולי הפסדי זרימה בצנרת) ומגבלות פיסיות באתר.
• איטום פני הקרקע – כדי להגדיל את רדיוס ההשפעה של כל באר ובכך להגדיל את יעילות השיקום, מומלץ שפני הקרקע שמעל מוקדי הזיהום יהיו אטומים או בעלי חדירות נמוכה לאוויר, כך שהאוויר יאולץ לזרום בתוך הקרקע מבלי שתגרם חדירת אוויר אטמוספירי באיזור המשוקם ותקטין את יעילות הטיפול. באתרים רבים, הנמצאים באיזורים בנויים, פני השטח כבר אטומים, בכיסוי ע"י מבנים, כבישים או משטחי בטון (אופייני לתחנות דלק למשל). 

*ניתן להגדיל בלחיצה. דוגמא לתכנון תשתית למערכת SVE בתחנת דלק

מתקן ה SVE

המתקן יכלול את כל הרכיבים הדרושים לצורך הוצאת הזיהום מהקרקע והטיפול בו. הרכיבים העיקריים יהיו:

• סעפת כניסה למערכת – הסעפת תכלול קנים לכניסת צנרת ההולכה מכל הבארות. מומלץ שעל כל כניסה יותקן ברז שיאפשר ויסות או הפסקת הזרימה מקו ההולכה, ופתח לניטור האוויר המגיע בכל קו הולכה. פתח ניטור נוסף יותקן ביציאה מהסעפת לניטור הפרמטרים מסה"כ הבארות.
• משאבת אוויר (מפוח ליניקת אוויר) – המשאבה מהווה את הכוח המניע של המערכת. סוג המשאבה והאופיין הדרוש יקבעו בזמן תכנון המערכת, לפי הספיקה הדרושה לשיקום והלחץ הצפוי במערכת בתנאים השונים. מומלץ לתכנן את המערכת כך שהמפוח ומתקן הטיפול יהיו קרובים, כדי שרוב הולכת גזי הקרקע תתבצע בתת לחץ (בצנרת ההולכה מהבארות אל המפוח) ובכך להקטין את הסיכון לדליפות גזי קרקע מהמערכת לסביבה.
• לוח בקרה – כולל את הבקרות הדרושות לתפעול המתקן, כגון מתגי הפעלה, נוריות אזהרה וחיווי מדידים, נתיכים, בקרות בטיחות וכו'.
• מערכת לטיפול ראשוני בגזים – תכלול סינון גס לחלקיקים והפרדת נוזלים שנשאבים ע"י תת הלחץ בקרקע. למערכת הטיפול הראשוני חשיבות גדולה בשמירה על אורך החיים של המערכת ועל יעילות הטיפול בגזים. במקרים רבים מותקנת גם מערכת לדילול האוויר המקטינה את ריכוז הזיהום הנכנס במקרה והוא חורג מיכולת הטיפול המרבית של מתקן הטיפול בגזים.
• מתקן לטיפול בגזים – מערכת לפירוק הזיהום הנשאב מהקרקע למרכיבים בלתי מזיקים ומניעת פליטתו לסביבה, כפי שיפורט בהמשך.

המתקן יופעל בצורה עצמאית, עם ביקורות תקופתיות לצורכי מעקב ותחזוקה.

קיימים מתקנים מוכנים (Of-The-Shelf) שניתן לרכוש מחברות תעשייתית המתמחות בנושא. מתקנים אלו יתאימו לאתרים קטנים יחסית ויאופיינו מראש בפרמטרים מסוימים כמו דרגת ספיקה אוויר, שיטת טיפול בגזים, התאמה לסביבה נפיצה וכו'. יש לבחור את המתקן המתאים לאתר המסוים הדורש שיקום, כאשר בד"כ רכישה של מתקן מוכן כזה תהיה משתלמת בהשוואה לבניית מתקן במיוחד (Tailor-Made). במקרים מיוחדים יהיה צורך לאפיין, לתכנן ולייצר מתקן מותאם לאתר המסויים.

מתקן SVE של חברת MAKO Industries מותקן בתחנת דלק

טיפול בגזי הקרקע

גזי הקרקע הנשאבים מבארות הטיפול מכילים חומרים מזהמים ומחייבים טיפול לפירוק המזהמים טרם פליטתם לסביבה. מערכת SVE תכלול שלב של טיפול בזיהום הנפלט, שיתוכנן בהתאם למאפייני האתר.

שיטת טיפול נפוצה היא מערכת המרה קטליטית, אשר מתאימה לזיהום מתוצרי דלקים. בשיטה זו האנרגיה הנוצרת בתהליך החמצון הקטליטי נשמרת במערכת כך שהמתקן דורש השקעת אנרגיה נמוכה יחסית לצורך תפעולו. השיטה דורשת תשתית חשמל גדולה יחסית ועלות ראשונית גבוהה יחסית.

שיטת טיפול נוספת היא באמצעות מסנני פחם פעיל אשר מתאימה לטיפול בספיחה של חומרים אורגנים ובדגש על מוכלרים שלגביהם שיטת החמצון הקטליטי פחות מתאימה. זו שיטת פשוטה ויעילה לרוב סוגי הזיהומים, אך בעלת עלות תפעול גבוהה יחסית כתוצאה מהחלפה ורענון הפחם הפעיל.

קיימות שיטות נוספות, כאשר בזמן תיכנון המערכת יילקחו בחשבון מאפייני ומגבלות האתר על מנת לבחור בשיטת הטיפול הגזים המתאימה.

בטיחות

התקנת תשתית מכנית\חשמלית בסביבה דליקה ו\או נפיצה מחייבת זהירות יתרה בהיבטים של בטיחות בעבודה, סיכוני דליקה ופיצוץ וחשיפה לחומרים מזהמים. ההקפדה על בטיחות היא שיקול מכריע בבחירת הספק\יצרן של  המערכת ונמשכת לכל שלבי התפעול.

גורם סיכון מהותי בשלב התפעול הוא הזיהום המטופל. המערכת שואבת ומזרימה את החומרים המסוכנים המזהמים את הקרקע באתר. דליפה של החומרים לסביבה עלולה לגרום למפגע בהתאם לסוג הזיהום, לריכוז שלו ולכמות החומר הדולף. דליפה ממתקן SVE יכולה במקרה הקל לגרום למפגע ריח מקומי, ובמקרים חמורים להוות לסיכון בריאותי או במקרה של טיפול בדלקים ליצור אווירה נפיצה וסכנת פיצוץ. ההתמודדות עם גורם סיכון זה תהיה על-ידי הקפדה על התקנה מתאימה (צנרת מתאימה ללחצי המערכת, הפסקה אוטומטית של פעולת המערכת במקרה של חשד לדליפה חמורה, ציוד מוגן פיצוץ לפי הצורך וכו') ועל ביקורות שוטפות ופעילות אחזקה של המערכת.

במערכות המטפלות בדלקים באמצעות מערכת קטליטית נוסף גורם סיכון כתוצאה מהטמפרטורה הגבוהה בממיר הקטליטי בכלל, והימצאותה באיזור של גזים דליקים בפרט. גם כאן ההתמודדות תהיה באמצעות התקנת ציוד מתאים ופעולות בקרה ואחזקה.   

סיכום

שיטת ה SVE לטיפול In-Situ בזיהום קרקע בחומרים נדיפים היא אחת מהנפוצות בארץ ובעולם ובעלת יחס עלות תועלת גבוה. בנוסף על הטיפול בזיהום הספוח לקרקע המערכת מונעת מפגעים נלווים הנובעים מנדידת פלומת גזי הקרקע ומפחיתה את פוטנציאל חדירתם של גזי קרקע למבנים באתר ובסביבתו הסמוכה.

התאמת המערכת לאתר המשוקם דורשת תיכנון הלוקח בחשבון את הפרמטרים השונים באתר. השיטה דורשת השקעה ראשונית לבניית המתקן ולהכנת התשתית המתאימה, ולאחריה ניתן להפעילה באופן רצוף עד להשגת מטרות השיקום. זמן השיקום יכול להמשך ממספר חודשים ועד למספר שנים, עם הפרעה מיזערית לתיפעול האתר.

בכדי להבטיח פעולת שיקום יעילה ובטוחה יש להקפיד על התקנה מערכת מתאימה לתנאי האתר ועל אחזקתה במצב תקין.

הכותבים הם יובל אוחנה, מהנדס מערכות שיקום וד"ר רפי מנדלבאום מחברת LDD (אל.די.די). החברה מנוסה בשיקום IN-SITU של אתרים מזוהמים ומיישמת מגוון שיטות ביולוגיות, פיסקליות וכימיות לטיפול בקרקעות מזוהמות ומי תהום מזוהמים.

--------------

מאמרים נוספים בתחום קרקעות מזוהמות:

1. טכנולוגיית קידוחים בשיטת דחיקה ישירה
2. פרקציוניצית TPH כשיטת הבדיקה המתאימה לקביעת ריכוז פחמימני דלק באתרים המאופיינים בתכולת חומר אורגני גבוהה
3. שיקום קרקע מזוהמת באוורור מאולץ וחשיבות קביעת רדיוס ההשפעה
4. ביצוע סקר היסטורי (PHASE I) כשלב ראשוני בחקירה סביבתית לאיתור פוטנציאל זיהום קרקע
5. זיהום קרקע | infospot