<4D F736F F D20EEE1E5E020ECE4F0E3F1E420F1E1E9E1FAE9FA20E1F8F0F82E646F63>

תמליל

1 אוניברסיטת בןגוריון בנגב היחידה ל מבוא ל מאזני מים, שפכים: איכות ותהליכי טיפול פרופ' אקולוגיה לימוד הקשר וההשפעה ההדדית בין אורגניזמים לבין הסביבה ה ספקה של מים בטוחים, טעימים ובכמות מספקת סילוק נאות או מיחזור והשבה של שפכים ופסולת מוצקה בקרת זיהום אטמוספרי (כולל רעש), מים וקרקע הספקת מים/סילוק שפכים כולל: הידרולוגיה, תהליכים) הידראוליקה, טכנולוגיות טיפול (הנדסת "בקרת" זיהום כולל: ניטור, מניעה, טיפול "הנושא החם" כיום: (OLLUTION CONTROL) זיהום תעשייתי טיפול במורד הזרם (אויר או מים) מיחזור, השבה ושימוש חוזר מניעת זיהום במקור שיקום נזקי העבר (REMEDIATION) ציוני דרך סביבתיים במאה העשרים החור באוזון, אפקט החממה, גשם חומצי, כספית, בופאל צ'רנוביל (אוקראינה),,Amoco Cadiz 1978,C,DDT Love Canal, riority ollutants, Exxon Valdez 1989 (הודו),

2 סוגי מים Fresh water rackish water Saline water מים מתוקים/שפירים מים מליחים מים מלוחים סווג ישראלי: עפ"י רכוז כלורידים ) (Cl סווג אוניברסלי: עפ"י כלל המוצקים המומסים TDS = Total dissolved solids סוג מים TDS, mg/l Cl, mg/l <1500 מתוקים 400> מליחים < מלוחים >4000 ריכוזים מקורבים של TDS במים שונים: מג"ל 1,000> מישתיה מג"ל 40,000 הים התיכון מג"ל 300,000 ים המלח 2

3 מאזני מים בעולם יחידות כמות* % מכלל המים מיקום אוקיאנוסים קטבים וקרחונים מיתהום עד 1 ק"מ מיתהום מתחת 1 ק"מ אגמי מים מתוקים ימים ואגמים מלוחים מים כלואים בקרקע אטמוספרה מים בביומסה חיה נהרות ומובלי מים 15 * יחידת כמות = 10 מ"ק מים עיליים ומי תהום 8.4*10 15 מ "ק לא זמינים בקטבים קרקע ואדים 78% אוקיאנוסים ( 97.2%) (99.4%) מים מתוקים 3.8*10 16 מ "ק כל המים 1.36*10 18 מ "ק כל המים העיליים ומי התהום (22%) מים מתוקים (2.8%) זמינים (0.6%) 5*10 13 מ"ק מקורות: (1990) al. Harte (1985); Van der Leeden et 3

4 פוטנציאל המים בישראל* (ממוצע רב שנתי בסוף שנות התשעים) (במיליוני מ"ק לשנה ) מים שפירים/טבעיים מים עיליים כנרת במעלה מוביל ארצי נגר עילי מיתהום אקוויפר החוף אקוויפר ההר אקוויפרים מקומיים סה"כ מים שפירים/טבעיים מים מליחים 200 קולחים מושבים ** בשנים האחרונות הפך מושג זה להיות תיאורטי בלבד וברמת איודאות גבוהה, עקב: סידרה ארוכה של שנים שחונות (שינויים אקלימיים?) שאיבת יתר שמגבירה המלחה (ותוצאותיה לטווח ארוך אינן ידועות) זיהום מקורות מים בשפכים, דשנים וחמרים מסוכנים 4

5 תצרוכת המים בישראל 2000 (6.2 מליון נפש) (במיליוני מ"ק לשנה ) (על פי נציבות המים, אגף ניהול הצריכה) חקלאית עירונית תעשייתית סה"כ העברת מים ע"י "מקורות" ממלכת ירדן רשות פלשתינית, יו"ש רשות פלשתינית, ברדלה רשות פלשתינית, עזה שפירים מליחים שטפונות 49 שוליים קולחים 143 / / 143 שפד"ן 117 / סה"כ סה"כ 1574 * צריכת מים סגולית 106 מ"ק/נפששנה (290 ליטר/נפשיממה) תחזית תצרוכת המים בישראל לשנת 2020 (אוכלוסיה חזויה 8.5 מליון) (במיליוני מ"ק לשנה ) סה"כ אחר קולחים התפלה שפירים תצרוכת חקלאית 550 * 1100 תצרוכת עירונית תצרוכת תעשייתית סה"כ * צריכת מים סגולית 130 מ"ק/נפששנה (355 ליטר/נפשיממה) 5

6 מאפייני מקורות מים גלובליים מיתהום: * מוצקים מומסים=מליחות (כוללקשיות וברזל) *גזים מומסים (מימן גפרי, (CO2 מים עיליים: * עכירות * צבע * מוצקים מרחפים * מיקרואורגניזמים * חמצן מומס דרישות איכות מים דרישות אסטתיות: * עכירות, צבע, טעם, ריח דרישות תברואיות: * מניעת פתוגנים ורעלים (SO4 * הגבלת יונים בעייתיים, Mg ++, NO3 ) * תוספת חומרים מועילים F) ) * בקרת עכירות (מהווה כיום מדד תברואי חשוב) * מניעת חומרים אורגניים (למניעת הווצרות (THM דרישות כלכליות: * קשיות, קורוזיביות, מישקעי ברזל ומנגן 6

7 איכות שפכים Wastewater Quality WATER USE* WASTEWATER * Domestic/Municipal Industrial פרמטרים פיסיקליים: * עכירות נוכחות חלקיקים קולואידליים וחומר אורגני * צבע מגוון של תרכובות אורגניות * מוצקים מרחפים ריכוז גבוה ובעל תכולה אורגנית גבוהה * ריח תוצר פרוק אנאירובי בביב + מרכיבים תעשייתיים * טמפרטורה חמימה בשפכים עירוניים פרמטרים כימיים: * חומרים אנאורגניים יונים טבעיים ממי המקור + תוספות בשימוש נוטריאנטים (,N) בעיקר ממקור צואתי שמן מינרלי משימושים מסחריים מתכות כבדות בעיקר מתעשיות * חומרים אורגניים קונבנציונליים ממקור צואתי או שאריות מזון חו מרי הדברה מנקז חקלאי דטרגנטים משימוש ביתי, מסחרי ותעשייתי ממסים משימושים תעשייתיים פחממנים שונים מתרומות תעשיה ומסחר פרמטרים ביולוגיים: מגוון יצורים: חיידקים, תולעים פרוטוזואה, פתוגנים. וירוסים, פטריות, ממקור אנושי, אצות, חלקם 7

8 שפכים עירוניים בעיות אסתטיות: ריח, צבע, עכירות בעיות אקולוגיות : פגיעה במאזן חמצן של גופי מים רעילות של אמוניה ליצורים מימיים בעיות סביבתיות: גידול מואץ של אצות במקווי מים ומאגרים עודף דישון: זיהום קרקע ומיתהום בעיות חקלאיות : מתכות כבדות ובורון מליחות 8 עודף דישון סתימת מערכות הידראוליות (מוצקים, אצות, מיקרו ( בעיות תברואיות (זיהום מים): מיקרואורגניזמים גורמי מחלות רעלים ) כגון מתכות כבדות ( חנקות שפכים תעשייתיים * שונים מתעשיה לתעשיה: אי אפשר לעשות הכללה. * יכולים לגרום לכל אותן הבעיות הנגרמות משפכים עירוניים (מלבד נוכחות מיקרואורגניזמים פתוגנים). * הבעיה העיקרית היא הבעיה התברואית הנגרמת מזיהום מקורות מים על ידי מגוון עצום של חומרים רעילים. * בעיה נוספת ייחודית היא תכולה של חומרים אורגניים נדיפים compoundsvoc) (Volatile organic, בעיקר ממסים, אשר גורמים לזיהום אויר (חלקם מסוכנים מאוד לבריאות האדם). התקנות במדינות מתקדמות אוסרות היום נידוף בלתי מבוקר של תרכובות אלו לסביבה.

9 תכונות אופייניות של שפכים עירוניים בישראל (ערכים ממוצעים במ"ג/ליטר) תכולה אורגנית: צריכת חמצן ביוכימית (OD) 400 צריכת חמצן כימית (COD) 900 תכולה מינרלית: כלל מוצקים מומסים (TDS550) 1, כלורידים (Cl) נוטריאנטים: 60 אמוניה (NH4) 10 זרחה (O4) מוצקים מרחפים (TSS105) 400 דרישות איכות שפכים/קולחים "דרישת בסיס" לקולחי מתקני טיפול עירוניים* ארה"ב/אירופה ישראל חומר אורגני,(OD) מג"ל 30 מוצקים מרחפים, מג"ל 30 חנקן (N), מג"ל אין תקן 5 זרחן (), מג"ל אין תקן 1 דרישות נוספות כגון : להשקייה ושימוש חוזר נוספים ו"מחסומי בטחון" טיפולים וכן קריטריונים של חנקן, זרחן, ספירת חיידקים וכלור נותר. שפכים תעשייתיים: דרישות כלליות + ספציפיות (חוק עזר עירוני) *התקנות החדשות של משרד הבריאות בישראל: כל יישוב בעל אוכלוסיה גדולה מ 10,000 נפש חייב לטפל בשפכים לדרגת איכות קולחים "20/30" (צח"ב קטן מ 20 מג"ל ומוצקים מרחפים פחות מ 30 מג"ל בקולחים). המשמעות של דרישה זו היא יישום תהליך טיפול ביולוגי מכני/אינטנסיבי (בוצה משופעלת). 9

10 טיפול בשפכים המטרה: הרחקת המזהמים בכדי למנוע: * מיפגעים תברואיים: אורגניזמים גורמי מחלות, מרכיבים רעליים (זיהום מקורות מים). * מיטרדים סביבתיים: פגיעה במאזן החמצן של גופי מים והרג אוכלוסיה מימית, ריח, המלחה, פריחת אצות. בחירת שיטת הטיפול תלויה בייעוד הקולחים: * השבה לחקלאות * השבה לתעשיה * השבה להספקה עירונית * סילוק לסביבה סילוק לים סילוק לנהר החדרה לקרקע פיזור על פני הקרקע אידוי (סטטי, דינמי ( סווג שיטות טיפול (כמו במים): *טיפול פיסיקלי, *טיפול כימי, הבעייתיות של הטיפול בשפכים * מערכות של זרימה רציפה * *טיפול ביולוגי תנודות חריפות בספיקות * תנודות חריפות בריכוזי המזהמים * התרחשות של מספר תהליכים בוזמנית מגיבים, תוצרים,וריאקציות) * סכימת זרימה מורכבת הפתרונות: בעבר: תכנון יתר לעתיד : (הרבה תכנון תפעול ובקרה מבוססים על מודלים מתמטיים מתקדמים, שימוש במערכות ממוחשבות, ובקרת איכות שוטפת. 10

11 תהליכי טיפול מקובלים למזהמים שונים בשפכים Contaminant Name Classification Suspended Solids Screening and comminution Sedimentation Flotation Filtration (granular or membrane) Coagulation/sedimentation C/ iodegradable Organics Activated sludge Trickling filters Rotating biological contactors Aerated lagoons Oxidation ponds Intermittent sand filtration Activated carbon adsorption / athogens Chlorination C Ozonation C UV radiation Membrane separation Nutrients Nitrogen hosphorus Suspended growth nitrification and denitrification Attached growth nitrification Ammonia stripping Ion exchange reakpoint chlorination Metal salt precipitation/sedimentation iological phosphorus removal Membrane separation C/ C C C/ Refractory organics Activated carbon adsorption Tertiary ozonation Heavy metals Chemical precipitation/sedimentation C/ Ion exchange C Membrane separation Dissolved inorganics Ion exchange C Reverse osmosis Electrodialysis C 11