טיפול בשפכי רפתות בשיטת המב”ט

CONSTRUCTED WETLANDS
ספטמבר 22, 2016

שפכי רפתות מוכרים בארץ ובעולם כגורם מזהם הדורש התייחסות מיוחדת. לשם כך תוכננה תכנית הרפורמה, שאמורה להיות המנוף להתאמת הענף לדרישות העדכניות של איכות הסביבה. המדינה מקציבה לנושא סכומים גדולים, ומספר לא קטן של רפתות עברו את תהליך ההתאמה בעזרת התמיכה הממשלתית. תכנית הרפורמה עומדת להסתיים השנה, ורפתות רבות אינן קרובות לפתרון.

המשרד לאיכות הסביבה מימן מספר מערכות פיילוט שהיו אמורות לתת פתרון לשפכי הרפת. אף אחד מהפיילוטים הללו לא הוכתר כהצלחה, ואולי זו הסיבה לשינוי המדיניות של המשרד: לא חיפוש פתרונות לשפכים, אלא מציאת דרך למניעתם על ידי קירוי. ללא ספק הקירוי מונע תשטיפי גשם מזוהמים מהחצרות, אך הוא אינו פתרון שלם. רפתות קטנות רבות לא תוכלנה לעמוד בעלות הקירוי ותאלצנה להסגר, למרות ההשתתפות הגדולה של המדינה. יתרה מזו, הקירוי פותר את בעית החצרות, אך לא את בעיית שפכי מכון החליבה.

הפרות נמצאות כ- 10% מזמנן בשטח מכון החליבה, ובאופן טבעי, הן עושות את צרכיהן גם שם. גם בממשק חליבה יבש (ללא שטיפת עטינים), מוזרמים מים רבים במכון כדי לשמור על נקיונו, ושפכים אלה מוזרמים בד”כ למט”ש האיזורי.

עד לא מזמן, הנחת העבודה של המתכננים ושל המשרד לאיכות הסביבה היתה כי מפרדה פשוטה ביציאה מהמכון מספיקה כדי להוריד את רמת הצח”ב ל- 500 מג”ל המותרים להזרמה למט”ש. מדידות שערכנו בכ- 30 מכוני חליבה מפריכות הנחה זו לחלוטין. ההערכים נעים בפועל בין 1,000 ל- 7,000 , עם ממוצע של כ- 4,000 מג”ל צח”ב. יתרה מזו: הצח”ב אינו הפרמטר המשמעותי היחיד בשפכי רפתות. אחד הפרמטרים המשמעותיים ביותר הוא הבורון.

אין עדיין הסכמה מלאה לגבי מקור רמות הבורון הגבוהות ברפתות. השימוש בדטרגנטים לבדו אינו מסביר רמות כאלה. ככל הנראה מזון הפרות גדל באדמות מזוהמות והזיהום פשוט מועבר הלאה דרך מערכת העיכול של הפרה.

השונות ברמות הבורון הנמדדות בשפכי מכוני חליבה גבוהה ביותר גם בתוך אותה הרפת וגם בין רפתות. הערכים נעים בין 1.5 ל- 10 (!!!)מג”ל. ברור שמט”ש לא גדול שמקבל שפכים מכמה מכוני חליבה, יושפע מאד מערכים כאלה, ולעיתים לא ניתן יהיה להשתמש במימיו להשקיה, גם אם בפרמטרים אחרים המים עומדים בתקן. הבורון משפיע מאד על פוריות הקרקע, והשקיה במים עתירי בורון תפגע באופן ישיר בגידולים רבים. השקיה עיקבית במים כאלה עלולה לעקר את הקרקע לחלוטין.

בעולם נעשה שימוש נרחב במגוון שיטות של CONSTRUCTED WETLAND לטיהור שפכי רפתות (ובעלי חיים אחר), אך ברוב המקרים שימוש זה הוא בשלב השדרוג. מתקן הטיפול שבנתה “עפרה צמחי מים” לרפת שמואלי בצפורי הוא חריג בכך שהוא קולט את השפכים לאחר מפרדה סטטית קטנה, ובערכים גבוהים ביותר.

 

CONSTRUCTED WETLAND הוא שם כולל למספר גדול של שיטות ותפיסות עולם. המשותף לכולן הוא השימוש בצמחי מים בתהליך הטיהור. לצמחי המים תכונה ייחודית והיא מערכת הולכת הגזים. הצמח מעביר חמצן מן האוויר לבית השורשים הנמצא במצע רווי, נטול חמצן באופן טבעי. במקביל, הצמח משחרר לאוויר גזים שמשתחררים בתהליך הטיהור, ובמיוחד חנקן. הצמח מפריש לבית השורשים לא רק חמצן, אלא גם חומרים אחרים היוצרים סביבת גידול מיטבית למיקרואורגניזמים המפרקים את המזהמים בשפכים. לצמחים שונים סביבה שונה של מיקרואורגניזמים, ומעבר מים דרך סביבות שונות אלה (תהליך המכונה CONSORCIUM), מאפשר גם למולקולות קשות פירוק, להתפרק באופן הדרגתי בסביבות השונות.

היכולת ליצור איזורים רווי חמצן, ובסמיכות גבוהה, איזורים אנארובים מאפשרת תהליכים יעילים של ניטריפיקציה ודה ניטריפיקציה באותה המערכת, ובמקביל שיחרור ניטרט בצורת גז.

השימוש במגוון רב של צמחים (סוגים שונים של גמא, קנה,  סוף, אגמון, סמר, שונופלקטוס, סגיטריות, אכורניה, יבלית, ספלילה, ועוד מינים רבים אחרים).  לא רק מאפשר את ה- CONCORTIUM , אלא מאפשר שימוש מדוייק בצמחים עם “התמחויות” שונות, וטיפול במגוון מזהמים רב. הגיוון מעניק למערכת עמידות גבוהה לאסונות טבע ומעשה ידי אדם, שכן לצמחים שונים רגישויות שונות, וכמעט אין מצב שבו כל המערכת תפגע על ידי מזהם חריג.

רפת שמואלי היא “רפת רפורמה” מטופחת ויפה, ובה 130 חולבות. הבעלים לא נדרשו לטפל במי המכון, על פי ההנחות שפורטו קודם, וניתן אישור להזרמה למט”ש הסוללים. “עפרה” החליטה להפוך את הרפת למתקן פיילוט על מנת לבדוק מהן האיכויות האמיתיות, וכיצד משפיעה מערכת המב”ט שפותחה על ידה על איכויות אלה.

תוכננו 2 בריכות שיקוע משולב צמחים של כ- 100 מ”ר סה”כ, ו- 3 בריכות זרימה תת מצעית, שמהן יצאו מים באיכות מעולה במפלים ובריכות פתוחות להשקית כרמי זיתים וגפנים. כל המתחם מיועד להיות מתחם תיירות אקולוגית. בפועל לא נבנתה עדיין הבריכה השלישית, ולכן גם אין זרימות גלויות.

אחרי שנתיים של עבודה ללא תקלות, ניתן לומר בבטחון כי המערכת השיגה את יעדיה ויותר מכך. התוצאות בשטח תואמות לחלוטין את הצפי התכנוני בכל הפרמטרים הנבדקים: צח”ב, מוצקים, נוטריאנטים וגם בורון וכלורידים. יש מקום להוסיף את הבריכה השלישית כדי להשלים את הפרוייקט, אך גם כך ממוצע ההורדה של הצח”ב  בשנה האחרונה עומד על כ- 97%, מוצקים: 96%, וגם בבורון הושגה ירידה של כ- 80%. בבורון התהליך מעט שונה מהמשתנים האחרים שכן המערכת חייבת להגיע למידה של בשלות (בתוך כ- 5-6 חודשים) כדי שיתחיל תהליך של הורדה.  ישנה הורדה יפה גם של נוטריאנטים: 70% בממוצע של זרחן וחנקן.

 

 

 

 

שפכי רפת צפורי, הורדת צח”ב

 

תאריך BOD מיקום
11.7.02 7000 כניסה
11.702   *יציאה
25.7.02 518 כניסה
25.7.02 260

(49.8%)

יציאה
     
20.8.02 1026 כניסה
20.8.02 115

(88.8%)

יציאה
04.09.02 ** 1100 כניסה
04.09.02 110

(90%)

יציאה
9.10.02 538 כניסה
9.10.02 130

(75.8%)

יציאה
24.11.02 3110 כניסה
24.11.02 118

(96.2%)

יציאה
2.02.03 3800 כניסה
2.02.03 153

(96%)

יציאה
2.03.03 6000 כניסה
2.03.03 170

(97.16%)

יציאה
10.3.04 3500 כניסה
10.3.04 80

(97.7%)

יציאה
19.4.04 5750 כניסה
19.4.04 210

(96.3%)

יציאה

*  דגימת מי היציאה נלקחה יומיים לאחר השתילה. התוצאות כוללות עדיין מים שפירים.

 

 

שפכי רפת צפורי, הורדת מוצקים מרחפים

 

תאריך TSS מיקום
11.7.02 3200 כניסה
11.702   *יציאה
25.7.02 30 כניסה
25.7.02 20

(33.3%)

יציאה
20.8.02 880 כניסה
20.8.02 40

(95.5%)

יציאה
04.09.02 ** 653 כניסה
04.09.02 149

(77.1%)

יציאה
9.10.02 890 כניסה
9.10.02 205

(77%)

יציאה
24.11.02 5800 כניסה
24.11.02 100

(98.2%)

יציאה
2.02.03 4686 כניסה
2.02.03 124

(97.3%)

יציאה
2.03.03 4267 כניסה
2.03.03 148

(96.5%)

יציאה
10.3.04 2534.5 כניסה
10.3.04 96.5

(96.2%)

יציאה
19.4.04 1588 כניסה
19.4.04 196

(87.65)

יציאה

 

*  דגימת מי היציאה נלקחה יומיים לאחר השתילה. התוצאות כוללות עדיין מים שפירים.

** מתאריך זה דגימות הכניסה נלקחות לאחר השלב הראשוני במערכת השיקוע הצמחית

 

לגבי בורון וכלורידים, בחודשים הראשונים לא נצפתה ירידה בערכים (כפי שהיה צפוי על פי נסיוננו במערכות אחרות), אך לאחר מכן אנו צופים באחוזי הורדה הולכים וגדלים.

 

שפכי רפת צפורי, בורון וכלור

 

מיקום בורון כלור  
11.7.02 0.28   כניסה
11.702     *יציאה
25.7.02 0.27   כניסה
25.7.02 00   יציאה
20.8.02 0.25   כניסה
20.8.02 0.18   יציאה
04.09.02 ** 0.32   כניסה
04.09.02 0.31   יציאה
9.10.02 0.6   כניסה
9.10.02 0.69   יציאה
24.11.02 1.71   כניס
24.11.02 0.7

(59%)

  יציאה
2.02.03 5.05 24.3 כניסה
2.02.03 0.52

(89.7%)

10.1

(58.4%)

יציאה
2.03.03 1.76   כניסה
2.03.03 0.34

(80.68%)

  יציאה
10.3.04 0.97 26.4 כניסה
10.3.04 0.34

(64.9%)

10.1

(61.7%)

יציאה
19.4.04 1.66 43.6 כניסה
19.4.04 0.56

(66.3%)

14.4

(66.9%)

יציאה

 

אחת התכונות החשובות המאפיינות את מערכת המב”ט היא קליטה של תנודות חריפות וזיהומים חד פעמיים קיצוניים מבלי להתמוטט ובלי לזהם את הסביבה. מבחן לא מוזמן התרחש כאשר תכולת מיכל סולר נשפכה למפרדת המכון. אין צורך לומר שמשמעות הדבר כמעט לכל מערכת היא הרס מוחלט.

מאחר שהדבר כבר התרחש, החלטנו להשתמש באירוע לצורך לימוד, לא לעשות דבר, זולת התבוננות וניטור.

 

הבחנו בכמה תופעות ראויות לציון:

  1. המערכת נפגעה מאד מבחינה אסטטית. היו צריבות עלים רבות, והמצוקה ניכרה לעין.
  2. כל הצמחים שרדו את הארוע הקשה, והתאוששו בקצב משתנה.
  3. ביציאה מהמערכת לא היו שאריות סולר.
  4. ניתן היה לצפות בהתקדמות הזיהום במערכת ובהיחלשותו ככל שהוא מתקדם על פי

תגובת הצמחים,

  1. לאחר 4 חודשים לא ניכרו יותר כל סימנים לארוע.
  2. במשך כל אותה תקופה לא היתה ירידה בביצועי המערכת בכל הפרמטרים הנבדקים.

 

נראה איפה שהמערכת עומדת בהצלחה רבה במשימה הלא פשוטה של טיהור שפכי מכון חליבה. על פי הניטור, ניתן לראות בבירור שמשימה זו היא חיונית, שכן מי המכון אינם מתאימים להישלח למט”ש ללא טיפול.

שיטת המב”ט מוכיחה אמינות ועמידה בתנאים קשים ומשתנים, ונותנת מים באיכות המצופה. שידרוג המים בעזרת הבריכה השלישית ייתן מים בערכים של 10 מג”ל צח”ב.