סיכום שנה א - מנהלת אפר הפחם
1061561100 יישום אפר תחתי כמצע גידול קרומים ביולוגיים במערכת לטיפול בשפכים דוח התקדמות ראשון יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן, טלפון12- : קריית המדע אריאל ,מיקוד31611 : 3260331פקס' 12-3654614 :נייד143-2233631 : דוא"ל[email protected] : יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : יישום אפר תחתי כמצע גידול קרומים ביולוגיים במערכת לטיפול בשפכים דוח התקדמות ראשון מבוא דוח זה מסכם את מחצית השנה הראשונה במחקר שבוחן את משמעויות יישום אפר פחם תחתי במערכות טיפול בשפכים .הדוח יסקור את השלמת בניית המתקנים במערכת ,את שלב ההרצה ואת מחקרי הסטודנטים שלוקחים חלק בפרויקט. תאור המתקנים שנבחנים במחקר אתרי הניסוי כוללים כיום שלוש בריכות שתיים ממוקמות בחלקו הצפוני של המרכז האוניברסיטאי אריאל בשומרון .מקור השפכים לבריכות אלו הוא מגורי הקמפוס האקדמאי אשר כוללים שני מבני מגורים לכ' 500 סטודנטים .נפח השפכים המיוצר כיום עומד על כ 50מ"ק ליום עם פוטנציאל לכ 100מ"ק ליום עם השלמת בניית הבניין השלישי .בתחילת המחקר תוכננו הבריכות לעבוד בספיקה של 1מ"ק ליממה והטיפול המקדים כלל לפיכך מיכל ספטי בנפח 3.6מ"ק .לאחר שהספיקה המתוכננת נמצאה נמוכה ביחס ליכולת המערכות הוגדל לאחרונה המיכל הספטי לנפח של 10מ"ק והוסף מפריד גרופת .הבריכה השלישית ממוקמת בשכונת קרוונים של הישוב רבבה שכוללת כ 10מבנים ,כאשר פוטנציאל השפכים הוא עד שלושה וחצי מ"ק ליממה (גודל המיכל הספטי). מערך ותכנית המחקר לשלב המדווח מטרת המחקר במחצית השנה הראשונה הייתה בראש ובראשונה להגיע למתודות בניה והפעלה מיטביות בכל אחד מהמתקנים .מתקני הניסוי באריאל תוכננו להביא את השפכים לרמת טיפול שתאפשר השבה ללא הגבלה (מדינת ישראל )2010 ,והמתקן ברבבה לרמת .20-30 1 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : בחינת יעילות אפר תחתי כמצע לגידול קרומים ביולוגיים במערכות טיפול בשפכים ,בוצעה על ידי בדיקת מדדי איכות קולחים בכל אחד מהמתקנים ובמעבדה .המשתנים שנבדקו נחלקים למספר קבוצות :א .מדדי איכות שפכים ב .ניטור תרומת אלמנטים מאפר הפחם לתמיסה המימית ו ג .אפיון המיקרו-פלורה אשר מתפתחת על סובסטראט האפר התחתי .בנוסף ,בוצעה בדיקת תפרוסת גודל גרגר לכל אחת מפרקציות האפר התחתי שסופקו על מנת לחשב משתנים הנדסיים-פיזיים של המתקנים .במסגרת כל אחת מהקבוצות יבוצעו בדיקות שתוצאותיהן יאפשרו להעריך את עמידת המתקן ואפר הפחם בתקנים השונים (מדינת ישראל .)2010 א .מדדי איכות השפכים וכימיה אפיון פעולת המתקנים ומידת יעילותם לטיפול בשפכים מבוצעים לפי המתודה הבאה: בכל נקודת זמן קבועה נדגמת התמיסה בכניסה למתקנים ,לאחר הטיפול במתקן ובשתי הבריכות אשר באריאל גם ממספר שלבים במהלך הטיפול במתקן (פיזומטרים) .הבדיקות המבוצעות במסגרת זו כוללות :צח"ב ,צח"כ ,ריכוז מוצקים מרחפים ,ובדיקות בקטריאליות .בדיקת תרומה אפשרית של אלמנטים כימיים המאפר התחתי לתמיסה המימית נבדקה על ידי בדיקת ההרכב הכימי של התמיסה במוצאי האגנים. ב .אפיון המיקרו-פלורה אשר מתפתחת על סובסטראט האפר התחתי. אפיון אוכלוסיות המיקרו אורגניזמים התבסס על דגימה של המערכות בפיזומטרים הממוקמים באתרים פעילים שונים בריאקטור וגידול תרביות .אפיון בית הגידול מתבצע בניסויי מעבדה. ג .מחקרי סטודנטים תאור פרטני של שיטות ותוצאות המחקר לאחר תום שלב זה מובאות במסגרת דיווח מחקרי הסטודנטים בפרויקט. סיכום שלב זה במחקרו של מתניה שטיין בהנחיית ד"ר רבקה כהן וד"ר קובי אנקר התמקד בעבודת מעבדה להערכת איכות אפר תחתי כסובסטרט לקרומים ביולוגיים .מחקרה של מרי טל בהנחיית ד"ר מרינה ניסנביץ וד"ר קובי אנקר התמקד באפיון פעולת הביו-ריאקטור המיועד לטיפול בתשטיפים וזיהומים עונתיים .ומחקרם של דניאל פורמישל ואיתי כלף באפיון אגן ירוק המיועד לטפל בשפכי ישובים קטנים ושכונות .הביופילטר והאגן הירוק מתבססים על זרימה אופקית עם סחרור אנכי דרך מצעים מקובעים על אגרגטי אפר תחתי ( )EPA, 2007בגדלים ותנאי איוור שונים. 2 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : כלים חומרים ושיטות ב מקביל לתחילת דגימת המערכות פותחו בהתייחס לאיכות תוצאות הבדיקות השונות פרוטוקולי בדיקה שמטרטם היא לוודא הדירות בבדיקות שנעשות במסגרת הניסויים השונים על ידי בודקים שונים .הפרטוטקולים המוצגים להלן משלבים גם טיוב של הליכי הבדיקות בהתאם לדרישות המערכת והמחקר. בדיקת – BOD5צריכת חמצן ביולוגית (צח"ב) Biochemical oxygen demand עקרון השיטה כללי השיטה מודדת באופן אמפירי את הדרישה לחמצן של שפכים וקולחים ע" י מדידת הירידה בריכוז חמצן מומס לאחר אינקובציה של השפכים ב 200c -במשך 5ימים. במדגם מבוצעים מספר מיהולים עם מי מיהול .חמצן מומס נמדד בכל המיהולים ולאחר מכן מאוחסנים המיהולים באינקובאטור ב 200C-ל 5 -ימים. בתום האינקובציה נמדד שוב חמצן מומס BOD5 .מחושב מההפרש בערכי החמצן לפני ואחרי אינקובציה. הפרעות סולפידים וברזל דו ערכי מעלים את הצח"ב. צורות מחוזרות של חנקן צורכות חמצן ,לביטול השפעתן מוסיפים אינהיביטור ניטריפקציה. מסמכים ישימים .Standard methods current ed. 5210B 5-Day BOD Test ציוד וחומרים ציוד )1בקבוקי BODבנפח 300מ"ל מצוידים בפקקים. )2אינקובטור בטמפרטורה 200C1Cאטום לאור מבחוץ. 3 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : )3מכשיר לבדיקת חמצן מומס עם אלקטרודה מתאימה ומערבל בקצה. )4מיכל פלסטי בגודל 10-25ליטר עם פתח גדול לאוורור מי מיהול ,וברז תחתון אליו ניתן לחבר צינור פלסטי ,או מיכל אחר מתאים. )5משאבת אוויר קטנה לאוורור מי מיהול. דגימה ומדגמים יש להביא מדגם בלתי משומר בנפח של לא פחות מליטר. יש לבצע את הבדיקה מיד לאחר הדיגום .אם לא ניתן ,יש לקרר את המדגם ל 40Cולשמור במקרר לא יותר מ 24שעות עד לביצוע הבדיקה. מהלך העבודה הכנת ריאגנטים ומי מיהול )1הכנת מי מיהול ממי ברז ,אשר דרכם מעבירים אוויר בעזרת משאבה (מדחס) בטמפרטורה 200C באינקובאטור. )2אוורר היטב את מי המיהול בעזרת משאבת אויר במשך שעתיים לפחות (וודא שהמשאבה נקייה ואינה מכניסה זיהום). )3הבא את מי המיהול לטמפרטורה של 200C3Cלפני השימוש. )4ריכוז חמצן מומס ) (DOבמי מיהול צריך להיות לפחות 8.0 mg/L ביצוע הבדיקה הכנת מדגם לבדיקה )1עם ביצוע הבדיקה יש לבדוק את איכות מי המיהול .הבדיקה נעשית ע"י בדיקת סטנדרט ומספר דוגמאות בלנק. )2הבא את טמפרטורת המדגם ל 200C1Cלפני ביצוע המיהולים. 4 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : )3הכן לפחות 3מיהולים כך ש DO=2-7מ"ג /ליטר כעבור 5ימי אינקובציה .בתחום זה מתקבלות התוצאות האמינות ביותר. כאשר לא ידוע אופי המדגם ,יש להכין 5מיהולים כדי שיתקבלו תוצאות בתחום הרצוי. כאשר יש ניסיון קודם עם המדגם ניתן להוריד את מספר המיהולים. כדי לקבוע את המיהולים המתאימים לבדיקת BODבמקרה של מדגם בלתי מוכר ,יש לבצע בדיקת CODבהתאם לנוהל בדיקת צריכת חמצן כימית לפני תחילת ביצוע בדיקת . BODע"פ תוצאת CODמבוצעת הערכת תחום BODלפי היחס של COD:BODהנמצא בתחום 2-4לשפכים ביתיים. מהלך הבדיקה )1הכן שורה של בקבוקי BODבסדר מספרי עולה. )2רשום על כל בקבוק את מספר המדגם ונפח השפכים. )3הכן את המיהול ישירות בבקבוקי .BODבמקביל ,רשום בקובץ האקסל את מספר המדגם ונפח השפכים. )4ערבב היטב את המדגם. )5העבר בפיפטה עם פתח רחב או במשורה את הכמות שקבעת לבקבוק BODהמתאים והקפד על כך שהנפח שנדגם יהיה מייצג והומוגני. )6מלא את כל הבקבוקים במי מיהול כאשר הצינור הפלסטי נמצא בתוך הבקבוק על מנת לא להוסיף אוויר למדגם ,הקפד שהצינור לא יבוא במגע עם הנוזל. )7הכן בנוסף לפחות 2בקבוקים לבלנק ומלא אותם במי מיהול בלבד. )8כייל את מד החמצן לפי ההוראות המצורפות למכשיר. )9בדוק את החמצן המומס בבקבוקי הבלנק. 5 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : )10השהה את האלקטרודה כ 2 -דקות עד להתייצבות הקריאה .לאחר מדידת החמצן רשום בקובץ האקסל את התוצאה. )11פקוק כל בקבוק בפקק זכוכית והוסף במידת הצורך מעט מי מיהול לאיטום הפקק. )12שטוף את האלקטרודה במעבר ממדגם למדגם ,ונגב בעדינות בנייר סופג. )13הכנס את בקבוקי המדגמים והבלנקים לאינקובאטור ב.200C1C - )14כעבור 5ימים ,הוצא את הבקבוקים מהאינקובטור ,בדוק חמצן מומס בכל בקבוק ורשום בקובץ האקסל. ממוצע צח"ב הרצוי בבקבוקי הבלנק לאחר 5ימים הינו עד 0.2מ"ג/ליטר כחמצן אך לא יותר מ 0.5 -מ"ג/ליטר כחמצן .אם הוא גבוה יותר ,יש לפסול את התוצאות. חישוב ודיווח תוצאות החישוב נוסחה א' (רעיה) ) ( DO0 DO5 ) ( B0 B5 Vbottle VS )(300 V s 300 BOD5 D0 Bo נוסחה ב' (מוסיה) V bottle B 5 DO5 Vs BOD 5 ערך BOD5בו נשתמש יחושב לפי נוסחה ב'. mg BOD L V bottle 6 -נפח בקבוק 300 ,BODמ"ל. יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : - V sנפח הדגימה. - D 0ריכוז חמצן מומס בתחילת הבדיקה. - D 5ריכוז חמצן מומס כעבור 5ימים. - B 0ריכוז חמצן מומס בבלנק בתחילת הבדיקה. - B 5ריכוז חמצן מומס בבלנק כעבור 5ימים. רישום ודיווח תוצאות )1רשום את התוצאות לכל המיהולים בקובץ אקסל ,בפורמט ייעודי המתאים ל.BOD- )2בחר את התוצאות בהם D5הוא בתחום 2-7מ"ג/ליטר . )3חשב ממוצע לפי התוצאות הקרובות ביותר. )4דווח תוצאות BODבמספרים שלמים. בדיקת – CODצריכת חמצן כימית (צח"כ) Chemical Oxygen Demand כללי: – CODכמות מחמצן חזק הדרושה לחמצון חומרים אורגנים במים או בשפכים שמבוטאת ביחידות חמצן : mgO2 . liter פוטאסיום ביכרומט K2Cr2O7 ,הוא מחמצן חזק המשמש לפירוק חומר אורגני. בדיקת CODמאפשרת מדידת איכות השפכים ככמות כללית של חמצן הדרושה לחמצון תרכובות אורגניות המצויות בשפכים לפחמן דו חמצני ומים .הערך המספרי של CODגבוה יותר מהערך שיתקבל עבור אותה דגימה בבדיקת .BOD 7 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : ביתיים לשפכים גולמיים, ערכי COD אמורים להיות בתחומים הבאים: strong – 1000 mg/l, medium – 500 mg/l ,week – 250 mg/l חסרונות לא ניתן להבדיל בין חומר פריק ביולוגית לחומר בלתי פריק ביולוגית. אמוניה המשתחררת בפירוק חלבונים וחומצות אמיניות אינה מתחמצנת ע"י ביכרומט. יתרון מרכזי זמן קצר יחסית לביצוע הבדיקה (כ 3 -שעות לעומת 5ימים לצח"ב) מסמכים ישימים )Standard methods current ed. 5220 Chemical Oxygen Demand (COD Dichromate Reflux Method רוב המרכיבים האורגניים נעכלים בתמיסה של ביכרומט K2Cr2O7בחומצה גופרתית . H2SO4הדגימה עוברת רתיחה עם חזרת אדים ) (refluxבנוכחות כמויות מוגדרות של ביכרומט .הכמות של הביכרומט שנצרכה (עברה חיזור ע"י חומרים אורגניים) הינה אקוויוולנטית לכמות החמצן הנדרשת לחמצון החומר האורגני בדגימה הנבדקת. תרכובות אליפטיות בעלות שרשרת ישרה אינן ניתנות לחמצון באופן משמעותי .השימוש בסולפט הכסף Ag2SO4כקטליזטור מאפשר חמצון יעיל יותר .מצד שני ,יוני הכסף מגיבים עם יונים של הלוגנים ליצירת משקעים שעוברים חמצון חלקי ע"י הביכרומט .כדי למנוע שקיעת ההלידים מוסיפים את מלח הכספית .HgSO4 יוני כספית קושרים יונים של הלוגנים בצורה של קומפלקס מסיס במים. נוכחות הקטליזאטור Ag2SO4אינו גורם לחמצון חומרים אורגניים נדיפים. )Closed reflux method (SM, 5220D חומרים אורגניים משפכים מחזרים ) Cr(VIמיון ביכרומט ל. Cr(III) - יוני ביכרומט בולעים באורך גל 400נ''מ ,אשר בו יוני Cr+3כמעט לא בולעים .יוני Cr+3בולעים באורך גל 600 נ''ם .לקביעת CODמבצעים רפלוקס ולאחר מכן מודדים בליעת התמיסה ב 600 -נ''מ .ע''פ ערך הבליעה קובעים CODבעזרת עקומת הכיול. 8 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : ציוד וחומרים: ציוד: )1ספקטרופוטומטר. )2ריאקטור CODעם 25מבחינות ייעודיות. מגיבים (ע''פ )SM 5220D .1 Digestion Solutionהכוללת HgSO4 ,K2Cr2O7 .2 Sulfuric acid reagentהכולל H2SO4 ,Ag2SO4 .3 תמיסה סטנדרטית של אשלגן ביפטלט )(KHP מהלך הבדיקה .1 .1העבר לכוס כ 5 -מ"ל של שפכים נבדקים .אין לקחת משקע ,אלא יש לשאוב רק נוזל. .2 .2הכנס בעזרת פיפטה לתוך מבחינת CODאת המרכיבים הבאים: ב 2.5 ml .של השפכים ג 1.5 ml .של Digestion Solution ד 3.5 ml .של Sulfuric acid reagent .3סגור מכסה של המבחינה ,ערבב הנוזל והכניס את המבחינה לריאקטור COD .3 .4במקביל לדגימות יש להכין לפחות 2בלנקים (עם מים מזוקקים במקום שפכים) במבחינות .CODיש להכניס מבחינה אחת עם בלנק לריאקטור .COD .4 .5הפעיל את הריאקטור וכוון אותו לתוכנית :CODטמפרטורה 1500Cלמשך שעתיים. .6לאחר מכן קרר את המבחנות עד טמפרטורת החדר. הערה :מבחנה אחת עם הבלנק לא עוברת עיכול ,היא נשארת בטמפרטורת החדר. 9 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : .7ערבב את התוכן של המבחנה ,פתח אותה והעבר את הנוזל לתא של ספקטרופוטומטר בעובי 1ס"מ ( באמצעות פיפטת פסטר). .8מדוד בליעה של דגימת השפכים ב , 600nm -לאיפוס השתמש בבלנק שלא עבר עיכול. .9מדוד גם את הבליעה של הבלנק שעבר עיכול. .10קבע CODשל הדגימה ושל הבלנק אחרי עיכול באמצעות עקומת הכיול. בנית עקומת כיול .1הכן תמיסת מוצא של אשלגן ביפטלט ) (KHPע''י המסת 765מ"ג של KHPמיובש בליטר אחד של מים מזוקקים .לתמיסה זאת COD = 900 mg/L .2מתמיסת המוצא הכן 5תמיסות כיול בבקבוקי מדידה בנפח 50מ"ל. COD .3של תמיסות הכיול( mg/L 750 ,450 ,250 ,100 ,50 :תמיסה מס' 6היא תמיסת המוצא ללא המיהול )COD = 900 mg/L .4נפחים של תמיסת המוצא יש לחשב ע"פ הנוסחהC1*V1 = C2*V2 : כאשר 50 = V2 , 900 mg/L = C1 :מ"ל = C1*V1,תמיסת המוצא .5טפל בתמיסות הכיול בדומה לדגימות ועכל אותן בריאקטור .CODנפח של תמיסת הכיול בתוך המבחינה שווה ל 2.5 Lמ''ל. .6מדוד בליעה של תמיסות הכיול אחרי עיכול ובנה עקומת כיול CODכנגד בליעה. חישוב COD .11כדי לקבל ערך CODשל השפכים הנבדקים ,חסר את ערך ה COD-של הבלנק שעבר העיכול מ- CODשל הדגימה. COD=CODS,cal -CODB,cal כאשר: 10 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : - CODS,calערך CODשל דגימה ע"פ עקומת הכיול - CODB,calערך CODשל הבלנק אחרי העיכול ע"פ עקומת הכיול. רישום ודיווח תוצאות )1רשום את התוצאות בקובץ אקסל בפורמט ייעודי המתאים לבדיקת .COD )2דווח תוצאות CODבמספרים שלמים. קביעת מוצקים מרחפים TSS )(Total Suspended Solid עיקרון השיטה: כללי ) - TSS (total suspended solidכלל מוצקים המרחפים בנפח ידוע של הדוגמה ביחידות של ). (mg/L ניתן להפריד בין מוצקים המרחפים למוצקים המומסים ע"י מסנן .המוצקים אשר נשארים על המסנן הם המוצקים המרחפים ,ואילו המומסים עוברים עם התמיסה דרך חורי המסנן .את המשקע שמתקבל יש ליבש .הייבוש נעשה בתנור בטמפ' של .103-105◦C עקרון ביצוע סינון בואקום של דוגמת שפכים ,שמכילים מוצקים מרחפים ,דרך מסנן מתאים .לאחר מכן ייבוש מסנן שמכיל מוצקים מרחפים בתנור בטמפ' של ,103-105◦Cקירור בדסיקטור ושקילה במאזניים אנליטיים .חוזרים על פעולות אלו מספר פעמים עד להגעה למשקל קבוע. מסמכים ישימים Standard methods current ed. 2540 D. Total Suspended Solids Dried at 103–105°C ציוד .1מסנן נייר מסוג MN GF-3 90mm .1משאבת וואקום. .2מסורה 500מ"ל. 11 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : .3מאזניים אנליטיים. .4תנור ייבוש. .5פינצטה. מהלך העבודה .1הרטב את המסנן עם מנות של 20 ×3מ"ל מים מזוקקים. .2יבש את המסנן כשעה בטמפ' .1050C .3קרר את המסנן בדיסיקטור כ 15דקות. .4שקול את המסנן . .5שפכים -נער את השפכים הנבדקים ,קח דגימה של 100מ"ל וסנן אותה בוואקום. .6קולחים – קח דגימה של 400מ"ל וסנן בוואקום. .7הכנס את המסנן עם המשקע לתנור בטמפ' 103-105צלס' למשך שעה. .8הכנס את המסנן עם משקע לדסיקטור והמתן 15דקות ושקול את המסנן. .9הכנס את המסנן שוב פעם לתוך התנור המתן 30דקות ,קרר בדיסקטור ושקול. .01חזור על הפעולות האלה עד להגעה למשקל קבוע. חישוב ודיווח תוצאות החישוב ) mg mass of residue on the filter after drying (mg TSS )sample volume ( L L רישום ודיווח תוצאות רשום את התוצאות בקובץ אקסל ,בפורמט ייעודי המתאים לבדיקת .TSS 12 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : קביעת קטיונים ואניונים בעזרת כרומטוגרף יוני. הדוגמאות מסוננות באמצעות מסנן Polyethersulfone Syringe Filterשל MS PES קוטר מסנן: 25mmקוטר חורי סינון 0.22 µm :ונמהלות פי 4לצורך ביצוע הבדיקה. קביעת ריכוזי היונים: א .ריכוז ביקרבונט נקבע בטיטרציה קולורימטרית עם חומצת .HCl 0.5 N ב .ריכוז F, Cl, Br, NO3, PO4, SO4 K, Mg, Ca, Fe, Sr, NH4ו Na נמדד בעזרת ION ICS-3000 CHROMATOGRAPHשל חברת .DIONEX איסוף דגימות הדגימות נלקחות מהפיזומטרים שפרוסים במתקנים ,מהכניסה לאגן (אחרי קדם טיפול ספטי) וכן מהיציאה ממנו. הדגימות הנלקחות מהכניסה ומהיציאה לאגן נשפכות ישירות (דרך צינור) לבקבוק דגימה ( 1.5 PETליטרים) בזרימה גרביטציונית. הדגימות מארבעת הפיזומטרים נשאבות בעזרת משאבת ואקום מסוג BUCHI VAC V-500השואבת באמצעות צינור פלסטי בקוטר 5מ"מ .בקצה הצינור ממוקמת כוסית פלסטית מחוררת המונעת מחלקיקים גדולים להישאב. הדוגמאות נשאבות לתוך מיכל זכוכית. דגשים: )1יש לבצע שטיפה לצינור הפלסטי בנוזל הנדגם ורק ולאחר מכן למלא את המיכל. )2יש לרוקן את הכוסית הפלסטית שבקצה הצינור לאחר ולפני כל שאיבה. )3יש לשטוף את מיכלי האיסוף בנוזל הנדגם לפני המילוי. )4יש למלא את מיכלי האיסוף בנוזל הנדגם כך שלא יוותר מקום חופשי לאוויר. )5בדגימות הנלקחות מהכניסה והיציאה לאגן יש להקפיד לדגום לאחר שהנוזל הנבדק זרם לפחות 5דק' ושטף את הצינור המוביל אותו. 13 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : )6מומלץ לבצע את בדיקות המעבדה בדגימות בטווח של עד 3שעות מרגע הדיגום ולא יותר מ 24שעות ,אם לא ניתן יש לשמור בקירור. שיטות מיקרוביאליות הפרק המיקרוביאלי במחקר זה נועד לבדוק את יעילות מצע האפר התחתי לגידול קרומים ביולוגיים .על מנת לאפשר השוואה חד ערכית נבחר חיידק מסויים ( )Cupriavidus basilensisשתכונותיו נילמדו ולכן הוא בר השוואה במגוון משתנים. גידול החיידק Cupriavidus basilensisבמצב פלנקטוני גידול החיידק במצב פלנקטוני בוצע בטמפרטורה של 28°Cבבקבוקים בעלי פקק בנפח של 250מ"ל עם 25מ"ל מצע גידול מינימלי בתוספת פנול כמקור פחמן .משך הגידול התבצע באינקובאטור עם שייקר במהירות סיבוב של .150 rpmכימות ומעקב אחר גדילת החיידק במצב פלנקטוני נעשה על ידי מדידת עכירות בספקטרופוטומטר באורך גל של .590nmבתחילת הניסוי הוכנסו לתוך מצע זה חיידקים הנמצאים בשלב הלוגריתמי לקבלת .O.D590nm =0.1 גידול החיידק Cupriavidus basilensisעל אפר פחם גידול החיידק עם אפר הפחם התחתי בוצע בטמפרטורה של 28°Cבבקבוקים בעלי פקק בנפח של 250מ"ל עם 25מ"ל מצע גידול בתוספת פנול או מצע עשיר ( .)BHעבור כל הניסוים נעשה שימוש ב 15-גרם של אפר הפחם תחתי ,פרקציה 5.6מ"מ .אפר פחם זה עבר שטיפה מינימלית עם מים ועיקור באוטוקלב. אנליזה לזיהוי פנול מעקב אחר ריכוז הפנול לאורך הניסוי בוצע בשיטת זיהוי ספקטרופוטומטרית עקיפה על פי פרוטוקול מתוך ה: " ."Standard Methods for the Examination of Water and Wastewaterשיטה זו מבוססת על מדידת ריאקציית צבע בספקטרופוטומטר באורך גל של .500nmכמות הפנול הניתנת לגילוי בשיטה זו עומדת על ריכוז מקסימלי של 5מ"ג לליטר פנול וריכוז מינימלי של 0.1מ"ג לליטר פנול .לתוך נפח של 100מ"ל מים מזוקקים כולל הדגימה יש להכניס 2.5מ"ל NH4OH 0.5Nומיד להתאים עם בופר פוספט לקבלת .pH=7.9 לאחר מכן יש להוסיף 1מ"ל של 20( 4-aminoantipyrineמ"ג למיליליטר) ,לערבב ולהוסיף 1מ"ל 80( K3Fe(CN)6מ"ג למיליליטר) ,לערבב ,להמתין רבע שעה ולקרא בספקטרופוטומטר .לצורך התאמת הריכוזים הנמדדים בניסויים ( 0-1000מ"ג לליטר) לרגישות השיטה ,בוצע מיהול של פי 100עבור הדוגמאות הנמדדות ולאחר מכן הכפלת התוצאה שהתקבלה פי 100עבור קבלת ריכוז דוגמא מקורי. 14 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : לצורך כימות הפנול בשיטה הספקטרופוטומטרית נבנו מספר עקומות כיול עבור ריכוזי פנול ידועים ( 1,2,3,4,5,10מ"ג לליטר) .לאחר קבלת משוואה ליניארית וביצוע ממוצעים בין הסדרות התקבלה משוואה לקבלת ריכוז הפנול המבוקש מתוך תוצאת בליעה באורך גל של .500nm בדיקת MTT לצורך כימות ריכוז החיידקים על אפר הפחם התחתי בצורות הגידול השונות ,נעשה שימוש בבדיקת MTT לבדיקת חיות חיידקים .צורת הבדיקה נעשית על ידי הכנסת ,pH=6.8 PBSעם ריכוז MTTשל 0.5מ"ג למ"ל לתוך הדגימה הנבדקת .לאחר הדגרה של שעתיים ,סרכוז והוצאת נוזל עליון ,הוספת תמיסת DMSO-EtOH ( ,)1:1הדגרה לעשר דקות וקריאה באורך גל של .540nmעל מנת שניתן יהיה למדוד את כמות החיידקים על כל גרגירי אפר הפחם התחתי יש צורך בכמות נוזל שתכסה את כל הגרגירים .לצורך כך נעשה שימוש ב 25-מ"ל עבור כל דגימה נבדקת ( 15גרם אפר פחם תחתי). אנליזת מיקרוסקופ אלקטרוני SEM לצורך אפיון צורת הגדילה וההבדלים בין חיידקים שגדלו בנוכחות פנול לבין חיידקים שגדלו בנוכחות מצע עשיר ( )BHעל אפר פחם תחתי ,נעשה שימוש במיקרוסקופ אלקטרונים סורק ).(SEM חיידקי Cupriavidus basilensisגודלו במצע מינימלי בתוספת פנול ובמצע עשיר ( )BHבטמפרטורה של 28°Cלמשך שבוע על אפר פחם תחתי .לאחר מכן בוצעה פיקסציה למשך שעה בגלוטראלדהיד ,pH=7.2 2% פיקסציה נוספת למשך שעה בתמיסה 4%של Guanidine-HClעם Taninic acidוקיבוע באוסמיום .2% בין קיבוע לקיבוע ,בוצעו מספר שטיפות בבופר פוספט ללא קלציום ומגנזיום .בסיום תהליכי הקיבוע בוצע תהליך דהידרציות בריכוזי אתנול שונים ( )100% ,90% ,80% ,70% ,50%ובפריאון מהול באתנול (,75% ,50% ,)100% ,100% ,100%כל דהידרציה 10דקות .בסיום הדהידרציות בוצע ייבוש באויר ,הדגימות צופו בזהב ונצפו במיקרוסקופ אלקטרוני סורק מדגם JEOL 840 Scanning Electron Microscopyב.25 kV- 15 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : דיווח תוצאות מחקרי הסטודנטים יישום אפר פחם תחתי כחומר קיבוע עבור תהליכי ביורמדיציה של פנול על ידי החיידק Cupriavidus basilensisלשילובו בפלורה הטבעית ולמידת מתודת הקיבוע עבור חיידקי הפלורה הטבעית. מגיש :מתניה שטיין מנחים :ד"ר רבקה כהן וד"ר יעקב אנקר תקציר במחקר זה נבחנה יכולת פירוק הפנול על ידי החיידק במצב פלנקטוני ובמצב מקובע .נמצא שהחיידק יכול לפרק פנול עד לריכוז של 1000mg/lפנול .משך זמן פירוק הפנול יחסית ארוך (מספר ימים ,תלוי בריכוז הפנול) אך הוא התקצר כאשר נעשה שימוש בחיידקים שגודלו על אפר פחם .נמצא שבתנאי הניסוי ( 15גרם של אפר פחם תחתי ב 25-מ"ל מצע מינימלי ,פרקציה 5.6מ"מ) ,אפר הפחם התחתי סופח כ 5%מהפנול .ספיחה זו מקילה על ביצוע תהליך הביורמדיציה של החיידק (על ידי הורדת ריכוז הפנול במצע) .בנוסף הקיבוע אפשר לבצע מחזורי פירוק חוזרים ונשנים של הפנול. לסיכום ,יישום אפר פחם תחתי בתהליך הביורמדיציה של פנול קיצר את משך זמן פירוק הפנול וניתן לצפות שיהיה יעיל גם בתהליכי ביורמדיציה של חומרים רעילים נוספים. תוצאות שלב א גידול החיידק Cupriavidus basilensisבמצב פלנקטוני בריכוזי פנול משתנים החיידק Cupriavidus basilensisגודל במצב פלנקטוני בריכוזי פנול משתנים ( 800 ,400 ,200 ,100ו- 1000מ"ג לליטר) במשך 150שעות .להלן תוצאות מעקב אחר הגידול: איור :1עקומת גידול החיידק Cupriavidus basilensisבמצב פלנקטוני בנוכחות פנול 16 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : מתוצאות הניסוי המתוארות באיור 1ניתן לראות עלייה בגידול החיידק כתלות בריכוז הפנול כמקור פחמן .כמו כן בגידול החיידק במצע מינימלי ללא מקור פחמן לא נצפה גידול ( .)MMהגידול הגבוה ביותר נצפה בריכוז של 1000mg/lפנול .מעבר לריכוז זה לא גדלו החיידקים. מעקב אחר פרוק הפנול על ידי החיידק basilensis Cupriavidus במצב פלנקטוני בריכוזי פנול משתנים יכולת החיידק לגדול במצע מינימלי מתבצעת על ידי ניצול הפנול ושימוש בו כמקור פחמן יחיד .לצורך מעקב אחר ניצול הפנול בגידול החיידק Cupriavidus basilensisבמצב פלנקטוני נדגמו בקבוקי הניסוי ובוצעה עבורם אנליזה לזיהוי ריכוז הפנול .להלן תוצאות מעקב אחר פירוק הפנול בגידול החיידק בריכוזי פנול משתנים: איור :2עקומת פירוק הפנול על ידי החיידק basilensis Cupriavidus במצב פלנקטוני מתוצאות הניסוי המתוארות באיור 2ניתן לראות שמשך זמן פירוק הפנול ארך החל מ 20-שעות בריכוז הנמוך ( )100mg/lועד 110שעות בריכוז הגבוה ( .)1000mg/lתוצאות אלו משלימות ותואמות לתוצאות מעקב גידול החיידק ,בהם נצפתה הפסקת גידול לאחר סיום ניצול הפנול. מעקב אחר פירוק הפנול כפונקציה של תהליך הכנת אפר הפחם התחתי בגידול החיידקים על אפר הפחם התחתי נבחנו האם קיימות השלכות על פירוק הפנול מצורת עיקור הגרגירים או שימוש במצעי גידול שונים .בוצעו מספר צורות עיקור ונבחן פירוק פנול בריכוז של 400מ"ל לליטר. 17 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : טבלה :1מעקב אחר פירוק הפנול כפונקציה של תהליך הכנת אפר הפחם התחתי צורת העיקור בבקבוק מצע בזמן העיקור מצע בזמן הגידול ניצול פנול ()% ללא מצע מצע מינימלי עם פנול 100 מצע מינימלי עם פנול 100 מצע מינימלי ללא פנול ,הוספת 100 1 עיקור בצורה יבשה 2 עיקור עם מים מזוקקים מים מזוקקים 3 עיקור עם מים מזוקקים ,הרויית האפר פחם מים מזוקקים בפנול ולאחר מכן העברתו למצע מינימלי ללא פנול לאחר שהחיידקים ניצלו את פנול (הרווית האפר הפחם בפנול נועדה לעודד הפנול על אפר הפחם גדילה עליו) 4 עיקור במצע עשיר ולאחר מכן החלפת מצע מצע עשיר מצע מינימלי עם פנול 100 הגידול למצע מינימלי עם פנול 5 עיקור במצע עשיר והמשך שימוש במצע זה מצע עשיר מצע עשיר 0 בתוספת פנול מתוצאות הניסוי המתוארות בטבלה 1ניתן היה לראות שמתן מקור פחמן בנוסף לפנול ימנע את פירוק הפנול (בעקבות ניצול מקור פחמן אחר) .לגבי שאר צורות העיקור לא נצפו הבדלים משמעותיים בין הצורות השונות. מבחינה פרקטית ,בוצע עיקור רגיל עם מים מפני הנ וחות היחסית לשאר צורות העיקור ועל מנת שהדגימה תעבור שטיפה נוספת להוצאת אבקה פחמית לא רצויה. מעקב אחר גידול החיידק על גרגירי אפר פחם תחתי במצב טלטול או סטטי צורת גידול חיידקים אאירוביים ה מבוצעת בטלטול מתאימה לגידול חיידקים פלנקטוניים אולם עבור גידול וחיזוק ביופילם על משטח כלשהו ,קיים צורך בגידול החיידקים במצב סטטי .בוצע מעקב אחר גידול החיידק על גרגירי אפר פחם תחתי בטלטול ובמצב סטטי במצע עשיר ובמצע מינימלי עם פנול .בסיום הניסוי בוצעה בדיקת MTT לגרגירי אפר הפחם התחתי .להלן תוצאות בדיקת MTTלמעקב אחר החיידקים הגדלים על אפר הפחם במצע מינימלי עם פנול ובמצע עשיר בטלטול ובמצב סטטי: איור :3תוצאות בדיקת MTTלחיידקים שגדלו על אפר פחם תחתי בטלטול ומצב סטטי במצע עשיר ובמצע מינימלי עם פנול 18 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : מתוצאות הניסוי המתוארות באיור 3ניתן לראות עדיפות לגידול במצב סטטי בו נמצאו יותר חיידקים על גרגירי האפר פחם מאשר בטלטול .כמו כן נצפה ששימוש במצע עשיר מאפשר גדילה יותר טובה של החיידק של אפר הפחם. מעקב אחר כמות חיידקים על אפר הפחם התחתי במצע מינימלי עם פנול ובמצע עשיר בזמני גידול שונים עבור בחינת משך הזמן האופטימלי לגידול החיידק על אפר הפחם התחתי ,בוצע גידול של החיידק במצע עשיר ובמצע מינימלי עם פנול למשך שבוע ,שבועיים ושלושה שבועות ללא טלטול .במשך זמן הגידול הוחלפו מצעי הגידול במצעים טריים ובסיום הגידול בוצעה בדיקת MTTעבור כימות החיידקים שנמצאו על האפר פחם התחתי. להלן תוצאות בדיקת MTTלגרגירי אפר הפחם התחתי במצע מינימלי עם פנול ובמצע עשיר בזמני הגידול השונים: איור :4תוצאות בדיקת MTTלחיידקים שגדלו על אפר פחם תחתי במצע מינימלי עם פנול ובמצע עשיר לאחר שבוע ,שבועיים ושלושה שבועות מתוצאות הניסוי המתוארות באיור 4ניתן לראות שכמות החיידקים הגדלה על האפר פחם התחתי במצע עשיר גדולה בהשוואה לכמות החיידקים הגדלה על האפר פחם התחתי במצע מינימלי עם פנול .בנוסף ניתן לראות שאין הבדל בכמות החיידקים במשכי הזמן השונים .נתון זה מלמד או על ניתוק החיידקים מגרגירי האפר פחם במהלך הטיפול או על רוויה מסויימת של כמות החיידקים על האפר פחם התחתי (כאשר תישאל השאלה למה קיימים הבדלים בין המצעים השונים). 19 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : מעקב אחר פירוק הפנול על ידי החיידק Cupriavidus basilensisלאחר גידולו על אפר פחם תחתי במצע מינימלי עם פנול ובמצע עשיר בזמני גידול שונים עבור בחינת משך הזמן האופטימלי לגידול החיידק על אפר הפחם התחתי עבור פירוק הפנול ,גודל החיידק במצע עשיר ובמצע מינימלי עם פנול למשך שבוע ,שבועיים ושלושה שבועות ללא טלטול .במשך זמן הגידול הוחלפו מצעי הגידול במצעים טריים ובסיום הגידול בוצעה החלפת מצע הגידול והכנסת מצע מינימלי חדש עם ריכוז פנול התחלתי של 400מ"ג לליטר .מתוצאות הניסוי ניתן לראות שמשך הזמן שנדרש עבור פירוק הפנול עמד על 28 שעות לעומת שימוש במצע גידול עשיר שם פירוק הפנול התארך הן מפני שאין לחיידקים אלו את האנזימים לפירוק הפנול והן מפני שעדיין נשאר להם מעט מקור פחמן אחר .הפרשי זמן אלו נכונים רק למחזור הפירוק הראשון ,כאשר הוחלף מצע הגידול וניתן מחדש פנול משך הזמן בשני הניסויים עמד על 28שעות. סיכום ביניים ושלבי מחקר להמשך: ניתוח התוצאות לשלב זה מראה שאפר פחם תחתי משמש סובסטראט טוב לגידול ביופילם .חששות לדיכוי גידול החיידקים על ידי תחמוצות אלומיניום וטיטניום שמצויות באפר הפחם בריכוזים נמוכים הופרחו והשוואה למצע מרחף ומצע פלסטי סינטטי הראו שאפר תחתי עדיף על השניים. שלבי המחקר הבאים כוללים: .1ביצוע מחזורי פירוק חוזרים עם האפר פחם התחתי שגדלו עליו חיידקים. .2בחינת השפעת גדלי פרקציות שונים ( 5.6 ,2.8 ,1ו 10-מ"מ) בתהליך .כאשר באופן תיאורטי הקטנת הפרקציה מגדילה את שטח הפנים ומאפשרת ספיחת כמות יותר גדולה של פנול. .3בחינת ספיחת הפנול על אפר הפחם התחתי בריכוזי פנול משתנים ,האם קיים ריכוז רוויה של ספיחה או שככל שנגדיל את ריכוז הפנול כך תגדל ספיחת הכמות. .4בחינת השפעת פעילות חיידקים שגדלו על אפר הפחם וחיידקים במצע פלנקטוני בריכוזי pHשונים. .5מעקב אחר השינויים החלים בהרכב החלבונים ובמורפולוגיית החיידק עם חשיפתו לאפר פחם התחתי ולפנול. .6סריקת אוכלוסיית המיקרואורגניזמים בביופילטר ואפיון הפלורה הטבעית במתקן הטיפול. .7הגדרת פוטנציאל הטיפול של המתקן למיני מזהמים שונים. 20 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : פיתוח שיטת טיפול בתשטיפיי אזורים אורבניים ,תעשייתיים וכבישים על ידי ביו-פילטר (אקווה מלאכותית משפעלת) מגישה :מרי טל מנחים :ד"ר מרינה ניסנביץ' וד"ר יעקב אנקר תקציר מתקן הביופילטר בקונפיגורציית האקוה המשופעלת מיועד להוות פתרון לתשטיפים ומקורות שפכים עונתיים. שילוב של טיהור באיכות גבוהה ,עם עלות נמוכה ותחזוקה פשוטה וקלה ,הופך את המתקנים לפתרון אידיאלי עבור מקומות המרוחקים מקווי הביוב הראשיים כמו חוות בודדים ,בתי בד ומפעלים מבודדים וגם לתחנות דלק ,חניונים, מתקני נופש ואתרי תיירות; אשר אין הצדקה כלכלית לחיבורם למערכת ביוב מרכזית הכוללת תחנות סניקה שעלותן גבוהה .במדינות מערב אירופה ובארה"ב ניכרת מגמת ביזור מערכות לטיפול בשפכים ובניית מתקנים מקומיים תוך מתן תמריצים כספיים ניכרים במסגרת קרנות שונות .בהתבסס על הטכנולוגיות המתקדמות שפותחו בשנים האחרונות ,ועבודות מחקר שכללו בחינה מחודשת ומעמיקה של מתקנים קיימים ובניית מודלים סביבתיים, הוכח שהטיפול בשפכים ,ככל שמבוצע קרוב למוצא ,הוא זול ,פשוט ,ואקולוגי יותר לעומת שינוע למכון טיהור מרכזי .זו גם הנחת היסוד בתקני ISO 14001אשר מנטבים למתן פתרונות קרוב ככל האפשר למקור הזיהום, כדבר הכלכלי ביותר (.)EPA, 2002 21 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : איור :8מעל :תרשים המערכת שמאל :צילום הביו-פילטר המערכת בנויה אגרגטים של אפר תחתי בשלוש פרקציות 0-2 :סמ' מסונן 2-4 ,סמ' מסונן וחומר לא מנופה ולא מסונן (אנליזה גרנולומטרית בפרק הבא) .אגן הביופלטר מופרד לשני תתי אגנים על ידי מחיצת אפר תחתי לא מנופה (איור )1כאשר בכל בריכה מרובדות שכבות אפר תחתי המשמשות כריאקטורים ביוכימיים שונים ,בשכבה התחתונה מרובד אפר תחתי מסונן 2-4סמ', השכבה מצויה מתחת למפלס ההרטבה ומשמשת כריאקטור אנוקסי אשר גם משמר את הפלורה לאורך תקופות יובש .מעל שכבה זו מרובדת שכבת הטיפול האירובי אשר בנויה מאגרגט אפר תחתי 0-2ובינם לומשלים של אפר לא מנופה אשר מקטינים את דיפוזיית החמצן לריאקטור האנוקסי מחד ומונעים אידוי בתקופות היובש מאידך. הזרימה במתקן אופקית בין מקור ההזנה למוצא אך על ידי תכנית שאיבה ייחודית מתקיים סחרור של התמיסה גם באופן אנכי .במערך זה מספר מערכות בקטריאליות מקבילות (שטיין )2010 ,משמשות כמערך טיהור ביולוגי באופן אשר מדמה למעשה את תהליך הטיהור הטבעי שעוברים שפכים או נגר ,במהלך חלחול למי התהום ובזמן השהיה במאגר .שיפעול המערכת ובנייתה הפרטנית מאפשר את הגברת יעילות התהליכים ואת נפח המים המטופל. 22 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : המתקן מיועד לטפל בתשטיפים עונתיים כגון כבישים ,מגרשי חנייה ,גגות וגם שפכי חוות חקלאיות ובתי בד. יתרונות המערכת כוללים יישום פשוט אשר לאחריו תחזוקה מינימאלית וזמן חיים ארוך .בנוסף ,עלויות אנרגיה זניחות ונקודת כשל גבוהה יחסית למערכות האחרות. בשלב זה נערך מעקב אחר הגעת המתקן למצב יציב ובמסגרת החלפת מיכל הטיפול המקדים נבדקה עמידות המערכת לתקופת יובש ללא תרומת תשטיפים .ירידה משמעותית בריכוז המוצקים המרחפים החלה מיד עם הפעלת המתקן ולאחר כחודש החלה ירידה משעותית גם במדד הצח"ב (טבלה .)2כיום לאחר החלמת מערך הטיפול המקדים החל הסדרת ניסויים חדשה. תוצאות שלב א התוצאות המוצגות בטבלאות הבאות כוללות את בדיקת המדדים הביוכימיים וכימיית התמיסה כפי שנמדדו בשלב הרצת המערכת .על בסיס נתונים אלו מתוכננים מספר ניסויים מנתיים ורציפים עד לתום שנת המחקר הראשונה. טבלה :3תוצאות בדיקת המדדים הביוכימיים BOD COD TSS )(mg/l ()mg/l ()mg/l - 41 אפיון המערכת 25 מילוי ראשון שלב תאריך פיזומטר נדגם 27.10.10 2 625 27.10.10 3 645 - 27.10.10 7 489 - 8 1.11.10 7 225 - 18 עם שהות 1.12.10 3 365 - 80 לאחר מילוי שני 1.12.10 5 309.5 - 39 1.12.10 7 325.5 - 20 8.12.10 7 205.5 - 27 עם שהות 15.12.10 7 172.2 26.856 33 להתפתחות קרומים 22.12.10 7 215.3 134.29 21 מילוי שלישי 29.12.10 7 56.7 37 2 אפיון המתקן 12.1.11 3 255.5 - 5 בזרימה חופשית 1 12.1.11 5 115.5 - 40 מ"ק ליממה ללא 12.1.11 7 185.5 - 7 שפעול ביולוגיים 23 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : טבלה :4הרכבים כימיים (מג"ל) Li NH4 PO4 F Br NO3 HCO3 SO4 Cl Ca Mg K Na TDS Sample 0 57.4 1.42 1.968 0 41.1 163 132 102 64.4 27.0 12.9 75.5 679 M_7 27/10/10 0 23.0 2.51 0.792 0.181 38.4 400 266 86.7 116 57.0 18.9 64.1 1074 M_5 1/12/10 0 60.0 0 3.10 0.256 34.7 466 199 86.4 110 32.9 15.5 49.2 1056 M_7 8/12/10 0.0960 14.2 0 0.514 0.148 8.59 400 634 66.1 166 84.8 8.02 54.4 1437 M_P7 29/12/10 0.0840 17.9 0 0.360 0.172 16.9 500 988 83.4 287 130 11.3 78.7 2115 0 0 2.32 0.320 0.089 42.9 369 747 39.9 265 80.5 5.02 39.5 1591 0.0956 0 0 0.329 0.690 38.7 302 753 72.7 207 120 12.6 67.6 1575 M_P_7_M 12/1/11 M_P_3_M 12/1/11 M_P_5_M 12/1/11 השפכים המוזרמים למתקן הטיהור הינם תמיסה מימית מורכבת ,ביולוגית ופיזית .ערכי הצח"ב נבדקו והתקבלו בטווחים שבין 450ל 720מ"ג לליטר וזאת בהתאם לתקופה בשנה ואכלוס מבני המעונות. תהליך הטיהור במתקן מבוסס על עיכול החומר האורגני בקרומים ביולוגיים על מצע אפר תחתי .לאחר טיפול הקדם במיכל הספטי ,מוזרמים השפכים לביו-ריאקטור וחלק מהמזהמים נספחים לגרגירי הפחם בשכבות השונות. בשלב ראשון בקטריות ואורגניזמים המצויים בשפכים בשפע מנצלים את החמצן המומס במים ומתחילים בתהליך הפירוק של החומר האורגני לגזים הנפלטים מהמערכת לאטמוספירה ולתרכובות פשוטות יותר .בהתאם לניסויים המנתיים שהתבצעו ניתן להבחין בירידה של כעד 50%בדרישת החמצן לפירוק .מה שמציין כי חלה ירידה ניכרת בכמויות המזהמים .בשכבות התחתונות של המ תקן נוצרים תנאים אנאירוביים בעקבות שקיעת מוצקים כך ניתן לראות בתוצאות הצח"ב של פיזומטר 7שמייצג את השכבה התחתונה ביותר במתקן ,שנעות בטווח של 50-300 מ"ג לליטר .בנוסף תהליכי פירוק וריקבון טבעיים נראו ע"פ תוצאות הצח"ב בשכבות גבוהות יותר (פיזומטרים .)3,2,5 למרות חוסר האחידות בתוצאות ניתן להבחין במגמת הירידה גם בנתוני ריכוז המוצקים המרחפים ,ריכוז מוצקים מרחפים בשפכים הנכנסים למערכת נע בדר"כ בין 300ל 400מג"ל. תוצאות הצח"כ מלמדות כי ביחס לשפכים הזורמים למיתקן ( 996מג"ל) ההפחתה במתקן היא של כ – 93% מהחומרים האורגניים בשכבות התחתונות של המיתקן (טבלה .)3 ניתוח תוצאות הכימיה מלמד כי מזמן מילוי המתתקן יש עליה משמעותית הריכוז המלחים הכללי (איור )9ובפרט בריכוזי הסידן והסולפט (טבלה .)4 24 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : TDS mg/L 2500 2000 1500 1000 500 איור :9השתנות ריכוז המומסים 0 בדוגמאות הקולחים לאורך שלב ניסוי זה סיכום ביניים ופעולות להמשך לאחר תקופת "ההרצה" של המערכת בה התקבלו תוצאות המצביעות על מגמה מסוימת של טיהור השפכים בניסויים המנתיים .הפעלת מערכת בקרה המאפשרת שליטה מרחוק על הנעשה במתקן ניתן לעבור לביצוע ניסויים רציפים על מנת לבחון את מידת הפירוק הביולוגי ואפיון איכות התהליך המתרחש במתקן .העליה בריכוז המלחים מעידה כנראה על שטיפה נוספת הדרושה לסילוק עודפי מלחים מהאגרגט עצמו .העליה בריכוזי הסידן והסולפט מלמדת שמדובר ככל הנראה בהמסת גבס או אנהדריט שלא סביר שמקורם בשפכים .במהלך הניסויים הרציפים צפוי המתקן להשטף עד לקבלת מליחות רקע דומה למליחות השפכים .בנוסף לניטור מתוכננים מספר ניסויים: .1יש צורך בבדיקות נוספות לטיוב המתקן וקבלת תוצאות גם בשכבות הנוספות של הריאקטור על מנת לקבל תוצאות אחידות וברורות יותר. .2הפסקת הזרמת המערכת בחודשים אוגוטסט וספטמבר לבחינת כושר עמידות המערכת לאידוי בתנאי חום קיציים. 3 יש צורך בביצוע ניסויים רציפים הכוללים הפעלת של משאבה לשם הגברת היעילות של המתקן ,המתקבל מסחרור הנותן אפקט של פילטר ביולוגי נוסף בזרימה ורטיקאלית. 25 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : יישום אפר תחתי כמצע גידול קרומים ביולוגיים במערכת אגן ירוק משופעל תת קרקעי לטיפול בשפכים מגישים :דניאל פורמישל ואיתי כלף מנחים :ד"ר רעיה לוין וד"ר יעקב אנקר תקציר מערכת האגן הירוק מפותחת מתוך כוונה לתת פתרון לשפכי ישובים קטנים (עד 200משפחות) ולשכונות בסדר גודל דומה .המערכת כוללת שני אגני ביניים משוכבים באגרגטים בנקבוביות גבוהה בחלקם העליון האירובי ונקבוביות בינונית לחלק התחתון האנוקסי .בעוד שהזרימה מפתחי הכניסה לפילטר היציאה הממוקם בין הריאקטורים היא אופקית סחרור התמיסה בין האגנים מוסיף רכיב זרימה אנכי.קונפיגורציה זו יוצרת מערכת של ריאקטורים אווירניים ודלי אוויר ,כאשר לאחר אפיון המערכת כביוראקטור מבוסס אפר פחם תחתי בלבד ,תגבורה בצמחייה ייחודית תאפשר נטרול אלמנטים מסוימים תוך כדי פעילות בית השורשים (שנים ג ,ד). איור :01למעלה : :תרשים המערכת שמאל :צילום אגן ירוק תת קרקעי משופעל 26 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : מערכות מטיפוס אגן ירוק תת קרקעי משופעל מופעלות במספר אתרים ברחבי הארץ באישור הגופים הממשלתיים האמונים על הנושא .במספר מחקרים ) (Milstein, 2010הוכחה גם יעילות יישום אגנים ירוקים לטיפול בשפכים. בשלב זה לאחר הוכחת יכולת המתקן מתבקש אישור לבניית אגני יחוס במילוי אגרגטים קונבנציונליים (חצץ קרבונטי וטוף) ע ל מנת לבדוק את יעילות האפר התחתי בקונפיגורציה של אגן ירוק וביופילטר לעומת המערכות שנבדקו והוכחה יעילותן .מתאר זה יאפשר מתן מדד כמותי לאיכות יישום אפר תחתי ביחס למערכות הקיימות. תוצאות שלב א מספר בדיקות בוצעו במסגרת המחקר עד לשלב זה .פראקציות האפר התחתי שהתקבל עברו אנליזה גרנולומטרית ומזה מספר שבועות נדגמת התמיסה במתקן בכניסה ובפיזומטרים ונמדדת לצח"ב ,ריכוז מוצקים מרחפים ,צריכת חמצן כימית .התוצאות מוצגת להלן: 27 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : אנליזת תפרוסת גרגירי האפר התחתי בו נעשה שימוש באגן טבלה , 5אפר תחתי מנופה ,גודל גרגירים 0-2מ"מ פרוייקט תיאור קרקע שם מדגם תאריך ניפוי בוצע ע"י ברכות אריאל אפר פחם מנופה 0-2 משקל מדגם יבש ,ג' 1993.74 זמן הרעדה15 : )דקות( נפה נפה ,גודל משקל מתוקן משקל נפה .ג' 390 363 376 303 348 322 290 265 259 250 meshנקב ,מ"מ 20 10 5.6 3.5 2.8 7 2 1 0.500 0.200 0.125 120 0.063 פחות מ- 331 0.0.0 משקל עובר משתייר ,ג' 27.4 297 1390 196 6.44 6.60 5.93 11.7 8.25 13.4 עובר ,ג' 1966 1669 278 81.8 75.3 68.7 62.8 51.1 42.8 29.4 % 99% 84% 14% 4% 4% 3% 3% 3% 2% 1% 29.4 0 סה"כ המשקל1993.74 : תפרוסת גודל גרגר 0-2מנופה 120% 100% 80% אחוז עובר ()% 60% 40% 20% 0% 100 10גודל הגרגר (מ"מ) 1 0.1 0.01 תרשים – 11גודל הגרגר כנגד אחוז הגרגירים העובר בניפוי עבור גודל גרגירים 0-2מ"מ 28 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : טבלה ,6אפר תחתי לא מנופה משקל מתוקן משקל נפה ,גודל נפה ברכות אריאל פרוייקט משתייר, תיאור ג' נפה .ג' meshנקב ,מ"מ אפר פחם קרקע לא מנופה שם מדגם 20 1.27 27.6 390 10 תאריך ניפוי 162 363 2.5 23/08/2010 5.6 0.3 255 376 2.8 עומק משקל מדגם קידוח 321 304 7 ס"מ יבש ,ג' מס' 2 159 349 8 1 218 322 16 1949 העובר בניפוי עבור גרגירים לא מנופים הגרגירים אחוז כנגד הגרגר תרשים מס' – 4גודל 0.500 156 290 30 0.200 76.5 185 265 זמן הרעדה15 : )דקות( 0.125 119 260 120 0.063 240 170 250 פחות מ- 177 332 0.0.0 סה"כ המשקל1949 : משקל עובר עובר ,ג' 1921 1760 1505 1184 1025 807 651 466 347 177 % 99% 90% 77% 61% 53% 41% 33% 24% 18% 9% 0 תרשים – 12גודל הגרגר כנגד אחוז הגרגירים העובר בניפוי עבור אפר תחתי לא מנופה 29 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : טבלה , 7אפר תחתי מנופה ,גודל גרגירים 2-4מ"מ משקל מתוקן משקל נפה ,גודל נפה ברכות אריאל פרוייקט משתייר, ג' נפה .ג' נקב ,מ"מ אפר פחם תיאור קרקע mesh 20 1.27 אריאל 4 -2מסונן שם מדגם 73.5 390 10 תאריך ניפוי 927 363 2.5 23/08/2010 5.6 3.5 555 376 2.8 משקל מדגם 281 304 7 2 זמן הרעדה 15 :יבש ,ג' 24.3 349 8 1 19.0 322 16 2026 )דקות( 0.5 12.6 290 30 תרשים מס' – 5גודל הגרגר כנגד אחוז הגרגירים העובר בניפוי עבור גודל גרגירים 2-4מ"מ 0.2 76.5 22.0 265 0.125 17.6 260 120 0.063 240 34.1 250 59.3 פחות מ332 0.063- משקל עובר עובר ,ג' 1953 1025 470 189 165 146 133 111 93.4 59.3 0 % 96% 51% 23% 9% 8% 7% 7% 5% 5% 3% סה"כ המשקל2026 : תרשים – 13גודל הגרגר כנגד אחוז הגרגירים העובר בניפוי עבור גודל גרגירים 2-4מ"מ הבדיקה הגרנולומטרית מלמדת כי מיון גדלי הגרגר בפרקציות השונות אכן אחיד והדיר ביחס לחומר בלתי מנופה. לפיכך לקבלת חומר מנופה וסינונו לקודם ליישומו יבטיחו אגרגט המתאים לגידול קרומים. 30 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : טבלה – 8תוצאות מעבדה ראשוניות עבור דגימות המים תאריך מיקום 25.10.10 כניסה - פיזומטר 2 - צח"ב ממוצע[ ,מ"ג חמצן /ליטר] מוצקים מרחפים [מ"ג /ליטר] - צח"כ [מ"ג חמצן /ליטר] 571 ללא תנאים מיוחדים ,שפכים זרמו - 316 לאגן מהמתקן הספטי לסירוגין - 740 ובהתאם לכשירות המתקן .תקלות פיזומטר 3 פיזומטר 2 - 22 פיזומטר 3 - 59 3/11/10 כניסה פיזומטר 2 פיזומטר 3 פיזומטר 4 פיזומטר 4 - 25 10 67 41 1/12/10 פיזומטר 2 פיזומטר 3 פיזומטר 4 פיזומטר 2 פיזומטר 3 פיזומטר 4 134 140 102 - 8 29 26 3 63 34 15/12/10 פיזומטר 2 פיזומטר 3 פיזומטר 4 1/11/10 8/12/10 22/12/10 פיזומטר 2 פיזומטר 3 - 29/12/10 כניסה פיזומטר 2 פיזומטר 3 - 363 5 23 12/4/11 פיזומטר 1 פיזומטר 2 פיזומטר 3 פיזומטר 4 פיזומטר 1 פיזומטר 2 26/4/11 3/5/11 פיזומטר 3 פיזומטר 4 יציאה פיזומטר 1 פיזומטר 2 פיזומטר 3 נפסלו תוצאות לצח"ב מכיוון ש 2.1 =B0-B5מ"ג/ליטר כחמצן ( טווח תקין עד )0.5 כנראה בשל זיהום בבקבוקי המדידה . נפסלו תוצאות לצח"ב מכיוון ש 1 =B0-B5מ"ג/ליטר כחמצן ( טווח תקין עד )0.5 כנראה בשל זיהום בבקבוקי המדידה .בנוסף נפח השפכים בו נעשה שימוש קטן מידי. ככל הנראה נפחי השפכים לצח"ב קטנים מידי. 13 44 20 17 29 3 2 62 12 22 17 24 63 89 47 44 51 1 20 - הערות 922 תנאים במתקן רבות גרמו לפרקי זמן ארוכים בהם לא הייתה זרימה לאגן כלל .שפכים נוקזו ליציאה מהמתקן. נפסלו תוצאות לצח"ב מכיוון ש 1.4 =B0-B5מ"ג/ליטר כחמצן ( טווח תקין עד )0.5 כנראה בשל זיהום בבקבוקי המדידה . נפסלו תוצאות לצח"ב מכיוון ש 2.2 =B0-B5מ"ג/ליטר כחמצן ( טווח תקין עד )0.5 כנראה בשל זיהום בבקבוקי המדידה . נפסלו תוצאות לצח"ב מכיוון ש 1.75 =B0-B5מ"ג/ליטר כחמצן ( טווח תקין עד )0.5 כנראה בשל זיהום בבקבוקי המדידה . נפסלו תוצאות לצח"ב מכיוון ש 0.8 =B0-B5מ"ג/ליטר כחמצן ( טווח תקין עד )0.5 כנראה בשל זיהום בבקבוקי המדידה .בנוסף,נפחי השפכים לצח"ב קטנים מידי. נפסלו תוצאות לצח"ב היות ו7 < D05מ"ג/ליטר כחמצן בכל המדגמים. נפסלו תוצאות לצח"ב היות ו7 < D05מ"ג/ליטר כחמצן בכל המדגמים. ניסוי מנתי )26/4/11-3/5/11( 1 ללא סחרור מילוא האגן בתאריך ( 26/4/11ללא ריקון מקדים) בנפח שפכים מקסימלי 31 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : פיזומטר 4 39 - כניסה פיזומטר 1 735 327 - פיזומטר 2 176 - פיזומטר 3 231 - פיזומטר 4 273 - פיזומטר 2 120 - פיזומטר 4 117 - 18/5/11 יציאה פיזומטר 1 פיזומטר 2 פיזומטר 3 פיזומטר 4 67 77 - - 26/5/11 31/5/11 5/6/11 כניסה יציאה פיזומטר 3 יציאה פיזומטר 3 יציאה 505 166 בבדיקה בבדיקה 117 22 בבדיקה בבדיקה 11/5/11 12/5/11 15/5/11 8/6/11 וסגירת ברז היציאה מהמתקן .דגימות נלקחו לאחר 7ימים בתאריך 3/5/11 ניסוי מנתי )11/5/11-18/5/11( 2 עם סחרור ריקון האגן ומילוא מקסימלי בתאריך .11/5/11דיגום בתאריכים: .18/5/11 ,15/5/11 ,12/5/11בכל זמן הניסוי :הפעלת משאבות סחרור בקצב 80ליטר לדקה כאשר ,משאבה א' פועלת חצי שעה ומפסיקה.לאחר מכן משאבה ב' נכנסת לפעולה במשך חצי שעה ואז שתי המשאבות מפסיקות לחצי שעה וחוזר חלילה. נפחי השפכים שנלקחו לצח"ב גדולים מידי. נפחי השפכים שנלקחו לצח"ב גדולים מידי. 701 189 113 267 ניסוי מנתי )29/5/11-08/6/11( 3 עם סחרור דגימה מהכניסה בתאריך 26.5.11 קצב זרימה בתוך הבריכה 80 :ליטר לדקה .תוכנית הפעלת משאבות:שתי המשאבות פועלות 24שעות ביממה. בדיקות לאיכות הקולחים בשלבי הטיפול השונים באגן החלו בחודש אוקטובר 2010ונמשכו עד סוף דצמבר .2010 הבדיקות הופסקו בשל ליקויים בציוד ובשיטות הבדיקה ,תקלות חוזרות במתקן הספטי שמזרים את השפכים לאגן. בנוסף ,המתקן פעל ללא משאבות סחרור .הבדיקות חודשו בחודש אפריל 2011לאחר הקמת מתקן ספטי חדש ותקין כמו כן ,הותקנו משאבות מבוקרות מחשב .תוספת המשאבות וכן תיקון הליקויים בכללם זרימת שפכים תקינה לאגן אפשרה התחלת ביצוע סדרת ניסויים מנתיים מהימנים בהם מושהים השפכים באגן ללא כניסה או יציאה ,עם או בלי סחרור לפרק זמן שנקבע מראש .מתוצאות הניסויים ניתן לראות הפחתה טובה בכל הפרמטרים. תוצאות הניסוי המנתי השני (,11/5/11-18/5/11עם סחרור) מראות הפחתה משמעותית בערכי הצח"ב כאשר הערך הנמדד בכניסה בתחילת הניסוי היה 735מ"ג /ליטר וירד לערך של 67מ"ג/ליטר לאחר 7ימי שהייה באגן ,ירידה של יותר מ.90% תוצאות הניסוי המנתי השלישי שעדיין מתרחש (, 29/5/11-08/6/11עם סחרור) מעידות על הפחתה טובה כבר לאחר 2ימי שהייה באגן :ערכי צח"ב ירדו מ 505מ"ג/ליטר ל 166-מ"ג/ליטר ירידה של כ 67%עם הפחתה של ערכי צח"כ מ 701מ"ג/ליטר ל 189מ"ג/ליטר ,ירידה בשיעור של כ .73%כלל המוצקים המרחפים ירדו מ117 מ"ג/ליטר ל 22מ"ג/ליטר ,ירידה בשיעור של כ.81% 32 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : טבלה 9הרכבים כימיים (מג"ל) TDS Sample K Na SO4 Cl Ca Mg Li NH4 PO4 F Br NO3 HCO3 ID_2 20/10/10 ID_3 20/10/10 134 2353 91.6 1961 200 278 121 16.5 142 250 91.1 16.8 0.152 21.0 0.395 0.878 0.574 37.9 224 1319 0.109 33.8 0.136 0.968 0.716 28.8 224 1082 1013 ID_4 3/11/10 126 43.9 16.5 91.3 0 74.3 0 1.93 0.5704 21.4 193 358 86.0 ID_4 10/11/10 77.8 28.9 12.0 68.6 681 0 52.0 0.436 1.14 0.2788 25.9 94.0 230 90.0 52.8 14.1 67.7 1193 ID_3 1/12/10 27.3 17.5 57.3 902 ID_4 1/12/10 0 47.2 0.187 1.34 0.2848 30.1 143 577 100 158 0 73.8 0.127 13.0 0 42.9 346 148 91.5 84.4 39.7 15.7 60.6 1069 ID_3 8/12/10 0 60.2 0.124 1.09 0.2436 33.0 272 366 97.1 123 15.5 48.4 600 ID_4 8/12/10 0 64.6 0.103 0.785 0.188 37.2 224 38.7 83.8 64.1 22.3 53.7 1366 ID_2 15/12/10 0 30.8 0.446 1.13 0 15.0 66.0 827 84.6 207 70.9 9.01 1235 ID_3 15/12/10 0 55.7 0.116 1.81 0.2288 33.5 171 557 101 171 55.6 15.9 71.4 ID_2 22/12/10 ID_3 22/12/10 0 38.5 2.55 3.58 0.322 24.8 159 547 81.7 157 53.6 9.97 52.5 1130 0 52.3 0.0912 0.855 0.3076 29.7 190 525 93.2 138 50.7 13.8 59.8 1153 TDS mg/L 2500 איור :9השתנות ריכוז המומסים בדוגמאות הקולחים לאורך שלב ניסוי זה 2000 1500 1000 500 0 תוצאות בדיקת ההרכב הכימי של התמיסות מראה מנגנון דומה לזה שנצפה בביו-פילטר .היות והאגן הירוק עבר מספר רב יותר של ניסויים מנתיים שנוקזו בסופם וגם ניסוי אחד בזרימה מתמשכת התקבלה הגעה לרמת רקע בנתרן וכלוריד (הליט) וייתכן שגם בסידן וסולפט (גבס אנהדריט) .המשך סדרת הניסויים השונים יוודא הגעה לרמת רקע בכל היסודות. 33 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : סיכום ביניים ותכנית להמשך השיטות המפותחות בפרויקט מדגימות שימוש באפר תחתי ופיתוח שיטות לשיפור איכות הסביבה .הפוטנציאל הגלום בשיטה זו ,לליטוש קולחים עד לרמת ניקיון שתתאים להזרמה בנחלים ,או השבתם קרוב למקום ייצורם לצרכים אקולוגיים ונופשיים-נופיים כאחד רב מאוד ומותנה בביצוע ממושך של ניסויים מנתיים ורציפים עם חזרות לקבלת תנאי הפעלה אופטימליים .היות ולאחר פיתוחן מתוכננות להיות מיושמות במרחב השומרון ולמנוע בכך את המשך סיכון אקוות ההר .דרוש עדיין המשך מחקר יסודי וארוך על מנת לוודא מצב יציב הן בהגעה לאיכות קולחין עקבית והן להערכת שחרור אלמנטים כימיים מהתווך הגרנולרי של האפר התחתי. הניסויים המתוכננים להמשך שנה זו כוללים: ניסויים מנתיים עד למציאת מתודת שפעול אופטימאלית ניסויים בזרימה מתמשכת תוך המשך כיול המערכת וניטור האלמנטים השונים. אגן ירוק תת קרקעי אופקי גרביטציוני(איור :)3 פרויקט גמר :גלעד סלומה בהנחיית :ד"ר אבי גפני האגן הירוק בשכונת הקרוונים של הישוב רבבה נבנה כפרויקט גמר ללימודי הנדסאי מים במכללה האקדמית רופין של הסטודנט גלעד סלומה בהנחיית ד"ר אבי גפני .הבנייה בוצעה על ידי המועצה האזורית שומרון בפיקוח הסטודנט .בשלב בחירת האגרגט הצענו להשתמש באפר פחם תחתי ולפיכך ניתור המתקן נעשה על ידי המו"פ האזורי שומרון ובקעת הירדן במסגרת פרויקט זה. לאחר הפעלת האגן בוצעו מספר בדיקות צח"ב ומוצקים מרחפים .המתקן מסוג אגן ירוק תת קרקעי בזרימה אופקית תוכנן להפחית מצח"ב של 200-300מג"ל ל 20מג"ל ומריכוז מוצקים מרחפים של כ 200מג"ל לפחות מ 30מג"ל .בנוגע למוצקים מרחפים עומג האגן ביעד שהוצב לו אך במדד הצח"ב התוצאות גבוליות .בנוסף התברר כי למרות שהתבצע איטום אקרילי יש דליפה מהאגן .בשל וריאביליות רבה בספיקות אל האגן קשה להעריך את מימדי הדליפה אולם בחלק מהביקורים לא היתה זרימה כלל את מחוץ לאגן .מסקנות הבדיקה כפי שהועברו למועצה האזורית כללו המלצה להמשיך להפעיל את האגן בשלב זה היות ולשכונה הנדונה אין פתרון ביוב קיים או מתוכנן והמצב הקיים נותן פתרון מסוים בטווח הזמן עד לפיתוח תשתיות הביוב הקבועות לשכונה .אם זאת הומלץ לא לחבר למערכת בתי אב נוספים שהצטרפו לאחרונה לשכונה. 34 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : איור :3צילום האגן הירוק ברבבה סיכום שלב א בפרויקט. במסמך זה הוצגו תיאור המתקנים שבהם מיושם אפר תחתי ,סקירת ההשפעות הסביבתיות והמערך הניסויי שכולל פיתוח וניטור .המחקר מתבסס על עבודת סטודנטים אשר יציגו את תוצאותיו גם כחלק מהדרישות לקבלת תואר .כל מתקן מוגדר כפרויקט עצמאי וככזה מלווה בחוקר מהמו"פ האזורי וחוקר נוסף מהמרכז האוניברסיטאי ,אשר מנחים את הסטודנטים בשלבי הפרויקט השונים .תכנון זה מבטיח לוגיקה מחקרית שבסופה דיווח מסודר של מסקנות המחקר. בשלב זה הוכחה יעילות המתקנים בהפחתת העומס האורגני וריכוז המוצקים המרחפים בשפכים .לשם הוכחת ייתכנות המערכת והטכנולוגיה במתן פתרון מתאים (לתקני ועדת ענבר) לשפכים סניטאריים ואחרים יש להמשיך בביצוע אופטימיזציה לנוהל תפעול המתקנים .כמו כן ,העומס האורגני המתקבל משפכי מעונות הסטודנטים הינו כפול בקירוב מזה שצפוי בישובים להם מיועדים מתקנים מעין אלו ,על מנת להביא את המערכת לעומס הרצוי יש להוסיף שלב אירובי משופעל נוסף קודם למתקנים הקיימים. 35 יעקב אנקר ,מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן ,קריית המדע אריאל ,מיקוד 40700 :טלפון03-9371490 : פקס' 03-9765725 :נייד 054-3394792 :דוא"ל[email protected] : בשלב זה ניתן להערכתנו לקדם את בניית שתי הבריכות הנוספות להשוואת יעילות יישום אפר תחתי לטיפול בשפכים ביחס לאגרגטים אחרים .הבריכות יהיו בעלות מערך תפעול זהה לאגן הירוק אך במחצית מגודל המתקן הקיים ,בבריכות אלו ייושם מצע גידול הקרומים הביולוגים על חצץ קרבונטי באחת ואגרגט טוף באחרת .רמת הטיפול בכל אחת מהבריכות תיבחן ביחס לאחרות. לסיכום שלב זה ברצוננו לבקש את הקדמת המימון בסך ₪ 40,000להקמת הקמת שתי בריכות הביקורת שנדרשו בביקורת ועדת ההערכה .עבודות ההקמה כוללות ,הגדלת הנפח התפעולי של האתר ,חפירת הבריכות ,איטום הבריכות ,מילוי וחיבור למערכת הבקרה הממוחשבת. כאמור נותרה עוד כמחצית שנה לסיום השלב הראשון ועוד שלוש שנים לנטור השוואתי של מתקני המערכת .פרקי זמן אלו נקבעו על מנת לוודא הגעה למצב יציב הן באיכות קולחים עקבית והן בהערכת שחרור אלמנטים כימיים מהתווך הגרנולרי של האפר התחתי .הצלחת סדרת מחקרים אלו ובכלל זאת פיתוח המתקנים ומתודות הפעולה יאפשרו יישום אפר תחתי למטרות נטרול מזהמים בתמיסה מימית ,באזור המחקר ,במישור הלאומי ומעבר לכך. לסיום חשוב לציין שוב שתרומת מנהלת אפר פחם וחברת מצעים חקלאיים להתקדמות הפרויקט עד כו הינה רבה ומבורכת .המשך התמיכה המבוקש כולל כיסוי עלויות הבדיקה (כמפורט בטבלה אשר בהצעת המחקר) לשתי שנות המחקר והמשך התמיכה בסטודנטים אשר מבצעים את העבודה. רשימת ספרות: גבירצמן ,ח ,2002 ,.משאבי המים בישראל .יד בן צבי ,ירושלים ,ישראל. כהן א ,.סבר י ,.ציפורי א .ופיימן ד .2008 ,.ניטור נחלי יהודה ושומרון :הערכת מצב על בסיס מצאי הדיגום בשנת .2007היחידה הסביבתית ,רשות הטבע והגנים. מדינת ישראל .2010 ,תקנות בריאות העם (תקני איכות מי קולחים וכללים לטיהור שפכים) התש"ע – .2001 רשומות.1018-1036 , שטיין ,מ ,2010 ,.יישום אפר פחם תחתי כחומר קיבוע זאוליטי עבור תהליכי ביורמדיציה של פנול על ידי החיידק . .Cupriavidus basilensisבקשה למימון מלגות סטודנטים ממנהלת אפר פחם במסגרת מחקר "יישום אפר תחתי כמצע גידול קרומים ביולוגיים במערכת לטיפול בשפכים". 36 03-9371490 : טלפון40700 : מיקוד, קריית המדע אריאל, מו"פ אזורי השומרון ובקעת הירדן,יעקב אנקר [email protected] : דוא"ל054-3394792 : נייד03-9765725 :'פקס EPA. 2007. Beneficial Use of Nontoxic Bottom Ash, Fly Ash and Spent Foundry Sand, and Other Exempt Waste. Ohio EPA Policy DSW-0400.007, 14p. EPA, 2002. Anon. Onsite Wastewater Treatment Systems Manual EPA/625/R00/008. http://www.epa.gov/nrmrl/pubs/625r00008/html/625R00008.htm. Milstein, D., 2010 The use of constructed wetlands as a technology for attenuation and elimination of human hormones, Ph.D. Thesis, Tel Aviv University. Shahin, K. 2009. Runoff quantities and quality in the city of Rammallah, Ph.D. Thesis, The Hebrew University, Jerusalem. 37
© Copyright 2024