הנדסת מים

43 מגזין המים הישראלי הנדסת מים הטיפול בבוצת שפכים הוא מורכב ומחייב בין השאר להגיע ליעילות מספקת של תהליכי פירוק והפיכת הבוצה לחומר דשן. המאמר הנוכחי סוקר את ההתפתחות והרחבת השימוש בשיטת טיפול אולטרה-סונית בבוצות שפכים אתגר הטיפול היעיל בבוצות השפכים הטיפול בבוצת מכוני טיהור עירוניים (מט“ש) מהווה אתגר תהליכי-כלכלי - נוצרת באופן טבעי במט“ש excess sludge מורכב. הבוצה העודפת - כתוצר לוואי של תהליכי הטיהור הביולוגים ואין דרך להימנע מכך. בוצה זו מכילה שארית ביומסה וחומר אורגני שנדרש לסלק באופן קבוע מהתהליך. ,4%-5%- הטיפול הקונבנציונאלי כולל הסמכת הבוצה לרמת מוצק כ ) ע“י עיכול עם בקטריות מתאימות VSS ופירוק החומר האורגני הנדיף ( – או במעכלים אנאירוביים/אירוביים. ניתן לבצע גם תהליך סימולטני בריאקטורים של בוצה משופעלת. הקושי בתהליכים אלו נובע מכך שהבוצה הביולוגית העודפת קשה לפירוק בעיכול. שיעור הפירוק של החומר האורגני הנדיף במעכלים אנאירוביים סטנדרטיים עומד במתקנים שונים על הטווח ומהווה יעד לשיפור. לאחר העיכול הבוצה עוברת סחיטה 30%-45% מוצק. היא מסולקת 20-25% להוצאת מים וצמצום הנפח, בדרך כלל לרמת ליעד מתאים בהתאם לתקנות טיב בוצה סופי ותשתיות הטיפול בכל מדינה. 150- פתרון הקצה בישראל ברוב המתקנים הינו קומפוסטציה (בעלויות 50-100 לטון), ובמערב אירופה לשריפה לייצור אנרגיה (בעלויות ₪ 200 אירו/טון). במקרה של טיפול במט“ש בתהליך אנאירובי, מתקבל תוצר לוואי גז מתאן (ביוגז) שניתן לניצול כאנרגיה מתחדשת לייצור חום בדוודים או חשמל בגנרטורים-גז מתאימים. יעילות התהליכים המסורתיים הקיימים בהתאם לתנאי הביוכימיה של פירוק בקטריאלי באגני העיכול, וטיב הבוצה המוזנת אליהם. השנים האחרונות לפיתוח 20- בעולם המערבי לרבות בישראל חלה מגמה ב תהליכי ייעול הטיפול בבוצה במט“ש על מנת לצמצם את עלויות הטיפול ) Sludge Disintegration הסופי. תהליכים אלו כוללים שיטות לפירוק בוצה ( שמטרתן הידרוליזה של המוצקים האורגנים טרם ההזנה לעיכול המהווה משפחות תהליכיות – 3 תהליך קריטי תפעולי-כלכלי. שיטות אלו כוללות מכאניות, תרמיות וכימיות. סקירות רוחב ופרסומים של איגוד מהנדסי המים הגרמני מראים כי אחת הטכנולוגיות היעילות ביותר לפירוק בוצה מואץ הינה פירוק בוצה ) ממשפחת Ultrasonic sludge disintegration בהרעשה אולטרהסונית ( התהליכים המכאניים. תהליך הידרוליזה אולטרה-סונית לבוצה ) בתדר על קולי Sonication הטיפול האולטרה-סוני הינו הפעלת הרעשה ( בבוצה המטופלת. כאמור לעיל החומר קשה הפירוק במט“ש הינו הבוצה הביולוגית העודפת (בניגוד לבוצה הראשונית שמתפרקת בקלות בעיכול). על מנת לספק פתרון כלכלי עם יחידות טיפול קטנות, הטכנולוגיה מכוונת לפירוק הבוצה העודפת הביולוגית בלבד. Sonotrode הטיפול מתבצע בריאקטורים על ידי תנודות של יחידת הרעשה במיקרונים בודדים, תוך יצירת גלי לחץ חיובי ושלילי (ואקום) לסירוגין. באופן זה מחוללים ענן בועיות של חללי אדים קטנים בנוזל (קויטציה) המכיל אטמ' וטמפ' של אלפי מעלות. 500- אנרגיה נקודתית גבוהה בלחץ של כ זרם הבוצה המטופל עובר בתוך ריאקטור דרך ענן בועיות הקויטציה כך שנוצרת גזירה מכאנית לריסוק הביומסה במפגש עם הקויטציה. לקבלת הפירוק האופטימלי הריאקטורים בנויים בשרשרת תאי תגובה. הטכנולוגיות השונות בתחום נבדלות בתצורת ריאקטור ויעילות הממשק קויטציה-בוצה וכתוצאה מכך ביעילות התהליך וצריכת האנרגיה. הטיפול האולטרה סוני בבוצה מאפשר לקבל בתוך זמני שהיה קצרים מיקרון בממוצע 100 של עשרות שניות הפחתה של גודל החלקיקים מ למיקרונים בודדים. הפירוק גורם לשבירת צבירים (פלוקים) של הביומסה בבוצה הביולוגית העודפת, ובהמשך גם פירוק של מעטפת תאי הבקטריות ופיזור החומר התוך-תאי בנוזל. למעשה חומר תאי הביומסה מוסב בחלקו מומס) וחומר קולואידי מיקרוני שהינם COD ממוצק לחומר אורגני נוזלי ( קלים יותר לעיכול בתהליך הביולוגי בהמשך. באופן זה מושגים שני אפקטים לשיפור העיכול במורד: האחד – סובסטרט זמין קטן וקל יותר לעיכול, והשני – שחרור חומר אנזימטי מתוך התאים אל הנוזל המאיץ את העיכול. צריכת האנרגיה לתהליך הפירוק הינה המפתח להצלחתו הכלכלית. קיימים כיום ספקי טכנולוגיה בודדים (כולם מגרמניה) אשר מגיעים לתוצאות פירוק קווט“ש 1- טובות כמפורט לעיל עם הספקים של קווט“ש בודדים עד פחות מ למ“ק בוצה לפני עיכול. תהליכים מתקדמים לפירוק בוצה יואב ינון PHD בשיתוף: ד“ר קלאוס ניקל טיפול ביולוגי בבוצת מט“שים, ממפתחי הטכנולוגיה אוניב' טכנית TUHH המבורג גרמניה Ultrawaves www.ultrawaves.de