פעילות תעשייתית ביטחונית שהתקיימה בעשרות השנים האחרונות, גרמה לזיהום נרחב של מי תהום במספר אתרים בארץ. הזיהום הנרחב מציב אתגרים יוצאי דופן בכל הקשור לשיקום אקוויפרים (מי תהום) מזוהמים. בין האתגרים:

1. התפשטות כתמי הזיהום במי התהום גם לאחר הפסקת הפעילות התעשייתית.
2. מיקום כתמי הזיהום באזורים עירוניים צפופים ובאיזורים המיועדים לבנייה.
3. תערובת מזהמים לא שגרתית הכוללת שאריות חומרי נפץ.
4. ריכוזים גבוהים במיוחד של מזהמים.

שיטות לשיקום מי תהום מזוהמים

השיטה הנפוצה עד היום לשיקום מי תהום מזוהמים בישראל הינה טיפול בשיטת Pump & Treat. בשיטה זו מי התהום נשאבים, מטופלים על פני הקרקע במתקן ייעודי ומנותבים להשבה למגוון שימושים חוזרים.

שיטה זו מסייעת בהרחקת המזהמים ממי התהום ומונעת את המשך התפשטות כתם הזיהום באקוויפר וסגירת בארות הפקה. אמנם קיימות טכנולוגיות שונות וותיקות, המבוססות על ספיחה וסינון, להרחקת המזהמים ממי התהום, דוגמת: מחליפי יונים (IX), פחם פעיל (GAC) ואוסמוזה הפוכה (RO). אולם, שיטות טיפול קונבנציונליות אלו אינן מספקות מענה הולם לאתגרים שצויינו לעיל בעיקר בשל העובדה ששיטות אלו מלוות בטיפול נוסף או הרחקה של מי תמלחת מזוהמים המיצטברים במהלך הטיפול עצמו.

ממחקרים וניסויים שבוצעו בשנים האחרונות עולה כי הטכנולוגיה הטובה ביותר להתמודדות עם רוב סוגי המזהמים, הינה טיפול בזיהומים בשיטה ביולוגית, במיוחד במקומות בהם קיים שילוב של מזהמים בריכוזים משתנים. שיטות הטיפול הביולוגיות שפותחו לאחרונה הינן יעילות מאד, ומאפשרות טיפול ברוב המזהמים לרמות בלתי ניתנות לגילוי ואיכות המאושרת בארה"ב למי שתיה, זאת במתקני טיפול קטנים יחסית, באחוז השבה גבוה של מים לשימוש ובתהליך שמייצר כמויות קטנות מאד של תמלחת ובוצות.

שיטות לטיפול ביולוגי במי תהום מזוהמים

כיום, קיימות שתי גישות טיפול מרכזיות. אלו נשענות על האצת פעילות ביולוגית של מיקרואורגניזמים המצויים באופן טבעי במי הגלם. האצה זו מתרחשת בתוך ביו-ראקטורים (Vessels) על מצע גרגירי כגון פחם פעיל ובתנאים מבוקרים (Engineered Biofiltration - מזון, נוטריאנטים וכו'). תנאים אלו מאפשרים "שגשוג" של אוכלוסיות חיידקים המפרקות את המזהמים לתרכובות בלתי מזיקות.

בשתי השיטות מוזרק למערכת פחמן אורגני המשמש כתורם אלקטרונים בתהליך הדניטריפיקציה ותהליכי חיזור נוספים. ההבדל הטכני בין שתי השיטות הוא באופן הזרמת מי הגלם וארגון הפחם הפעיל בתוך הריאקטורים:

1. Fluidized-bed Reactor (FBR) (ריאקטור מצע מרחף) – בשיטה זו המצע אינו מקובע וחייב להסתחרר בתוך הריאקטור יחד עם מי הגלם באופן רציף. תוכן הריאקטור מעורבב על מנת ליצור סביבת גידול הומוגנית ככל האפשר. ערבוב זה דורש השקעת אנרגיה גבוהה ומתמשכת וזמן שהיה ארוך באופן יחסי, של מי הגלם בריאקטור.
2. Fixed-bed Reactor (FXB) (ריאקטור מצע מקובע) – בשיטה זו המצע מקובע בתוך הריאקטור ומי הגלם מוזרמים דרכו מלמעלה למטה על מנת לאפשר מגע מרבי בין המזהמים לחיידקים. תוכן הריאקטור אינו מעורבב ועל כן נוצר "שיכוב ביולוגי" (biological stratification) פנימי המאפשר קיום של מיקרו סביבה ייחודית בכל שכבה. לכן, בכל שכבה, בהתאם לתנאי החיזור שבה, משגשגים מיקרואורגניזמים שונים המפרקים את מגוון המזהמים בתנאים מיטביים.

השוואה בין 2 גישות השיקום הביולוגי למי תהום

בטבלה הבאה מוצגת השוואה לפי פרמטרים שונים של תפעול בין שיטת המצע המקובע (FXB) והמצע המסוחרר (FBR). (ניתן להגדיל את הטבלה בלחיצה)

* למדדים המוזכרים בטבלה זו השפעה ניכרת על עלויות המתקן והפעלתו השותפת, שניתנות לקביעה מדוייקת על סמך מתקן pilot

ההבדל המהותי ביותר בין שתי הטכנולוגיות נעוץ ביכולת השליטה האופטימלית בביומסה המתאפשרת בשיטת ה- FXB, הודות למנגנון ייחודי של שטיפה חוזרת המתאפשרת בזכות המצע המקובע וניטור רציף של מדדי טיפול שונים. יכולת זו תורמת לשיפור איכות מי התוצר, הקטנת גודל המתקן הנחוץ יחסית לספיקה הנתונה והפחתת עלות התפעול השוטף.

טכנולוגיית biottta^® לשיקום מי תהום מזוהמים

בארה"ב, כמו באתרים בישראל דוגמת מתחם תע"ש רמת השרון, נתקלות הרשויות בזיהומי מי תהום המכילים שורה ארוכה של תרכובות רעילות הכוללת רמות גבוהות של חומרים אורגו מוכלרים כמו פרכלורט וחומרי נפץ. הצורך בטכנולוגיית טיפול יעילה הביא את חברת Caroloo Engineers, חברת הנדסת מים סביבתית אמריקאית, לפתח במשך כ- 15 שנה טכנולוגיות ביולוגיות שונות לטיפול במי שתייה עם מזהמים כאלו כאשר biotta מייצגת את גרסת הפיתוח האופטימלית. הטכנולוגיה רשומה כפטנט ומבוססת על גישת המצע המקובע (FXB). הטכנולוגיה מופצת בארה"ב ובעולם באמצעות חברת AdEdge Water Technologies המתמחה בתכנון, אופטימיזציה וייצור של מתקנים לטיפול במים.

בתמונה שלהלן מוצגת מערכת biottta^®  שהותקנה בעיר Delano בקליפורניה

כיצד פועלת טכנולוגיית biottta^®?

לב הטכנולוגיה הינו שני מיכלי קיבול (Vessels) דרכם עובר זרם המים. במיכל הראשון, ביו-ראקטור אנוקסי, מתרחשת האצת פירוק המזהמים על ידי מיקרואורגניזמים טבעיים באמצעות שליטה מדויקת בריכוזי המזון והנוטריאנטים המסופקים. במיכל זה מפורקים/מורחקים מזהמים כניטרט [NO₃], פרכלורט [ClO₄], כרום [Cr⁺⁶] וחומרים אורגניים נדיפים [VOC]. במיכל השני, ביו-פילטר ארובי, משלימים את תהליך פירוק/טיפול/הרחקה (polishing) של שאריות פחמן אורגני (נוטריאנטים), מימן גופרתי [H₂S], חומרים אורגניים נדיפים נוספים ועכירות. הטיפול היחיד הנדרש בסוף תהליך הטיפול, בדומה לכל טכנולוגיית טיפול מים אחרת, הינו חיטוי סופי של התוצר לפני אספקה (הכלרה, אוזונציה או UV). 

יתרונות טכנולגיית  biottta^®:

• טיפול במזהמים מרובים בטווח ריכוזים רחב בתהליך טיפול יחיד עם טביעת רגל נמוכה ביצועים מוכחים
• פירוק המזהמים לרמות מתחת לסף גילוי ללא צורך טיפול משלים (post-treatment)
• תכנון בר קיימא וכפועל יוצא צריכת אנרגיה נמוכה ושיעורי השבה גבוהים
• תהליך הטיפול המנוטר מרחוק אינו דורש ניסיון רב או תשומת לב נרחבת מצד המפעיל
• אין פסולת שיורית מסוכנת כגון בוצה מרוכזת ותמלחות, התהליך ידידותי לסביבה
• עלויות הקמה, תפעול ותחזוקה מיטביות

סיכום

טכנולוגיית טיפול ביולוגית הינה הטכנולוגיה היעילה ביותר הקיימת המסוגלת להתמודד עם "קוקטייל" המזהמים הייחודי במי התהום שמקורו בפעילות תעשייתית ביטחונית. biottta^® הינה טכנולוגית הטיפול הביולוגי למי שתיה הראשונה שאושרה בארה"ב. תכנון ועיצוב נכון של טכנולוגיית FXB דוגמת biottta^®, בשונה מטכנולוגיית FBR, יכולה להשפיע באופן ישיר על שיפור רמת הטיפול, והפחתת עלות המתקן ועלות תפעולו השוטף. לאחרונה, טכנולוגיית biottta^® נבחרה לפרויקט הרחבה של מתקן FBR קיים לסילוק פרכלורט ו- TCE ממי תהום בריאלטו, קליפורניה. שטחו של מתקן biottta^® הוא חמישית בלבד מהשטח שנדרש להקמת מתקן ה - FBR. המתקן נמצא בשלבים סופיים של הקמה ומיועד לפעול ברבעון הראשון של 2017.

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

הכותבים הם מתי כספי מחברת "תהל" וד"ר רונית ארליצקי, מחברת AdEdge Water Technologies. "תהל", חברת ההנדסה הגדולה בישראל, בעלת ניסיון רב בפרויקטי תשתית הנדסיים מורכבים בארץ ובעולם בכלל ובטיפול במים בפרט, יצרה שותפות אסטרטגית עם החברות Carollo Engineers ו- AdEdge Water Technologies לשם מתן מענה לאתגר הכרוך בשיקום מי התהום אשר זוהמו כתוצאה מהפעילות של התעשייה הביטחונית בישראל, זאת באמצעות טכנולוגיית biottta^®.

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

קישורים רלוונטיים:

1. 20% מקידוחי מי השתייה בישראל מזוהמים. הזיהום מתפשט. מה עושים? 09.11.2016
2. המזהם שנאסר לשימוש באירופה וארה"ב, אך בישראל לא מטופל, 12.12.2016
3. ארה"ב מרחיבה את הקריטריון להכרה באתר מזוהם, 15.11.2016
4. מידע נוסף של זיהום קרקע | infospot