הנדסת מים

מגזין המים הישראלי הנדסת מים 20 2019 תקצירי כנס איגוד המים הישראלי 166-175, 2018, Nature Sustainability. 2. Zucker, N. Dizge, C.L. Fausey, E. Shaulsky, M. Sun, M. Elimelech: Electrospun silica nanofiber mats functionalized with ceria nanoparticles for water dec ontamination, Water Research ( under review) ניתוח היתכנות טכנית וכלכלית של טיפול מבוזר בשפכים UKLAR@FLUENCECORP.COM חב רת פלואנס | אוריאל קלר RSHECHTER@FLUENCECORP.COM חב רת פלואנס | רונן שכטר תהליך תכנון מערכות שפכים מורכב משיקולים שונים הנוגעים לעלות ואופן ההקמה, התחזוקה, התפעול והמימון של מערכות הובלת וטיפול בשפכים. חלק מרכזי בבחינת אופן הטיפול בשפכים כולל היבטים כלכליים ורגולטורים של חלופות הנדסיות מבוזרות ומרכזיות. ההסתמכות על תשתיות שפכים מרכזיות מאותגרת בשנים האחרונות על ידי פיתוח טכנולוגיות חדשניות המציעות פתרונות לטיפול מבוזר בשפכים. טיפול מבוזר בשפכים צובר תאוצה עולמית כחלופה לטיפול מרכזי אשר היה החלופה המקובלת בעשרות השנים האחרונות. באזורים כפריים, בהם ייצור השפכים הולך ועולה, ישנו צורך לניהול וטיפול של מערכות השפכים כחלק מתהליכי חקיקה של שיפור איכות הקולחין. בטיפול מבוזר השפכים מטופלים קרוב למקור באמצעות מערכות מודולריות עצמאיות המספק גמישות ואפשרות להגדלת יכולת טיפול באופן מדורג באזורים מתפתחים. הפרמטרים המובילים בבחינת מערכות מבוזרות לטיפול בשפכים הם טופוגרפיה, עלויותתפעול (לרבות אנרגיה), עלות הקמתתשתית הצנרת, עלות הקמת המט“ש ועוד. חידושים טכנולוגיים כמו הפעלה וניטור מרחוק מסייעים לטכנולוגיה מבוזרת להיות תחליף פונקציונלי מלא לתשתיות מרכזיות. בנוסף, שימוש חוזר במים לצרכים מקומיים, פיזור והקטנת הסיכונים הסביבתיים וקלות תפעול הם גורמים המעודדים את ההטמעה של טיפול מבוזר. בעבודה זו, בוצעה השוואה בין טיפול מרכזי בשפכים באמצעות בוצה משופעלת עבור טיפול מבוזר. זאת בעקבות העובדה שטכנולוגיה זו MABR לבין טכנולוגית ה- מתאימה במיוחד עבור טיפול מבוזר, ועקב הגישה שהייתה לכותבים למידע הטכני מבוססת על אוורור פאסיבי של MABR והכלכלי של טכנולוגיה זו. טכנולוגיית ה- השפכים על ידי דיפוזיה של חמצן דרך ממברנות ייחודיות בהן מתפתח ביופילם אירובי. התהליך לטיפול בשפכים באמצעות טכנולוגיה זו הוא יעיל אנרגטית במיוחד בהשוואה לטכנולוגיות מסורתיות המעבירות חמצן אל השפכים באופן אקטיבי הדורש מבצעת ניטריפקציה – דניטריפיקציה MABR אנרגיה רבה. בנוסף, טכנולוגיית ה- סימולטנית המובילה להרחקת חנקן יעילה והגעה לאיכות קולחין גבוהה, כל זאת בתפעול פשוט שאינו דורש מפעיל מיומן וקבוע במט“ש. ,סנאולפ תרבח ,רלק לאירוא uklar@fluencecorp.com ,סנאולפ תרבח ,רטכש ןנור rshechter@fluencecorp.com םיכפשב רזובמ לופיט לש תיכלכו תינכט תונכתיה חותינ :תרתוכ לש ןומימהו לועפתה ,הקוזחתה ,המקהה ןפואו תולעל םיעגונה םינוש םילוקישמ בכרומ םיכפש תוכרעמ ןונכת ךילהת לש םירוטלוגרו םיילכלכ םיטביה ללוכ םיכפשב לופיטה ןפוא תניחבב יזכרמ קלח .םיכפשב לופיטו תלבוה תוכרעמ ידי לע תונורחאה םינשב תרגתואמ תויזכרמ םיכפש תויתשת לע תוכמתהה .תויזכמותוזובמ תויסדנה תופולח .םיכפשב רזובמ לופיטל תונורתפ תועיצמה תוינשדח תויגולונכט חותיפ םינשה תורשעב תלבוקמה הפולחה היה רשא יזכרמ לופיטל הפולחכ תימלוע הצואת רבוצ םיכפשב רזובמ לופיט קלחכ םיכפשה תוכרעמ לש לופיטו לוהינל ךרוצ ונשי ,הלועוךלה יכפשה רוציי םהב ,םיירפכ םירוזאב .ונורחאה תוכרעמ תועצמאב רוקמל בורק םילפוטמ םיכפשה רזובמ לופיטב .ןיחלוקה תוכיא רופיש לש הקיקח יכילתמ םירטמרפה .םיחתפתמ םירוזאב גרודמ ןפואב לופיט תלוכי תלדגהל תורשפאו תושימג קפסמה תויאמצע תוירלודומ תמקה תולע ,(היגרנא תוברל) לועפת תויולע ,היפרגופוט םה םיכפשב לופיטל תורזובמ תוכרעמ תניחבב םיליבומה היגולונכטל םיעייסמ קוחרמ רוטינו הלעפה ומכ םייגולונכט םישודיח .דועו ש"טמה תמקה תולע ,תרנצה תיתשת תנטקהו רוזיפ ,םיימוקמ םיכרצל םימב רזוח שומיש ,ףסונב .תויזכרמ תויתשתל אלמ ילנויצקנופ ףילחת תויהל תרזובמ .רזובמ לופיט לש העמטה תא ידדועמה םימוג םה לועפת תולקו םייתביבסה םינוכיסה ה תיגולונכט ןיבל תלעפושמ הצוב תועצמאב םיכפשב יזכרמ לופיט ןיב האוושה העצוב ,וז הדובעב MABR- רובע םיבתוכל התייהש השיגה בקעו ,רזובמ לופיט רובע דחוימב המיאתמ וז היגולונכטש הדבועה תובקעב תאז .רזובמ לופיט ה תייגולונכט .וז היגולונכט לש ילכלכהו ינכטה עדימל MABR- ידי לע םיכפשה לש יביסאפ רורווא לע תססובמ היגולונכט תועצמאב םיכפשב לופיטל ךילהה .יבוריאםיפויב חתפמ ןהב תוידוחיי תונרבממ ךרד ןצמח לש היזופיד שרודה יביטקא ןפואב םיכפשה לא ןצמח תוריבעמה תויתרוסמ תויגולונכטל האוושהב דחויב יטגרנא ליעי אוה וז -ה תייגולונכט ,ףסונב .הבר היגרנא MABR ןקנח תקחרהל הליבומה תינטלומיס היצקיפירטינד – היצקפירטינ תעצבמ .ש"טמב עובקו ןמוימ ליעפמ שרוד וניאש טושפ לועפתב תאז לכ ,ההובג ןיחלוק תוכיאל העגהו הליעי רובע עצוב ןונכתה .יזכרמ לופיטו הצחמל רזובמ לופיט ,ןיטולחל רזובמ לופיט :רוזיב תוגרד שולש לש האוושה העצוב לש תיסופיט תינוינש ןיחלוק תוכיא 10 הצוב רובע הנחבנ תיזכרמה הפולחה .ב"חצו םיפחרמ םיקצומ ,ללוכ ןקנח ל"גמ רובע ונחבנ תורזובמה תופולחה יתש וליאו תלעפושמ MABR . רוזחמ תולעו לועפתה תויולע ,המקהה תויולע ובשוח תולע ,ףרוצמה רויאב תוארל ןתינש יפכ .וידחי לועפתהו המקהה תולע יפל בוק רובע תילוגס תבשוחמה – תללוכ םייח -ב רתוי ההובג התייה יזכרמ ש"טמ תמקה 20%- 30%. תמקה ,תרנצה תמקהב איה רתוי ההובגה תולעה לש הרוקמ םייתועמשמ תוחפ ויה לועפתה תויולעב םילדבה .תיזכרמה לופיטה תפולחב םילולכה הצובב לופיטהו ,הביאשה תונחת המוד לקשמ ונשי תיזכרמה הפולחבו רתויב תיתועמשמה התייה הצוב לופיטה תולע תרזובמה הפולחב ,הז הקמב תויולעל תודוה רקיעב ,רתויב תילכלכה איה תרזובמ הפולחה יכ לבקתה םייח רוזחמ וינב .צובב לופיטלו הביאשל ה תכרעמב לבקתמה היגרנאב ןוכסח בקע םג ךא ,תוכומנה המקהה MABR- . 'סמ םישרת 1: םייח רוזחמ תולע .ג לועפת תולע .ב המקה תולע .א רובע םילפוטמ םיכפש בוקל תלמרונמ תולע ג ב א םיכפשב רזובמ לופיט לש לש ןומימהו לועפתה ,הקוזחתה ,המקהה ןפואו תול לש םירוטלוגרו םיילכלכ םיטביה ללוכ םיכפשב ידי לע תונורחאה םינשב תרגתואמ תויזכרמ ם .םיכ םינשה תורשעב תלבוקמה הפולחה היה רשא קלחכ םיכפשה תוכרעמ לש לופיטו לוהינל ךרוצ ו תוכרעמ תועצמאב רוקמל בורק םילפוטמ םירטמרפה .םיחתפתמ םירוזאב גרודמ ןפואב לו תמקה תולע ,(היגרנא תוברל) לועפת תויולע ,ה היגולונכטל םיעייסמ קוחרמ רוטינו הלעפה ו תנטקהו רוזיפ ,םיימוקמ םיכרצל םימב רזוח שומיש .רזובמ לופיט לש העמ ה תיגולונכט ןיבל תלעפושמ הצ MABR- רובע םיבתוכל התייהש השיגה בקעו ,רזובמ לופיט רובע ד ידי לע םיכפשה לש יביסאפ רורווא לע תססוב היגולונכט תועצמאב םיכפשב לופיטל ךילהתה .יבו שרודה יביטקא ןואב םיכפשה לא ןצמח תוריבע ןקנח תקחרהל הליבומה תינ ומיס היצקיפירטינד .ש"טמב עובקו ןמוימ ליעפמ שרוד רובע עצוב ןונכתה .יזכרמ לופיטו הצחמל רזובמ לו הצוב רובע הנחבנ תיזכרמה הפולחה .ב"חצו םיפחר רוזחמ תולעו לועפתה תויולע ,המקהה תויולע ובשו תולע ,ףרוצמה רויאב תוארל ןתינש יפכ .וידחי לוע תמקה ,תרנצה תמקהב איה רתוי ההובגה תולעה םייתועמשמ תוחפ ויה לועפתה תויולעב םילדבהה .ת המוד לקשמ ונשי תיזכרמה הפולחבו רתויב תית תויולעל תודוה רקיעב ,רתויב תילכלכה איה תרזובמ MABR- . םייח רוזחמ תולע .ג לועפת תולע .ב המקה תולע ג בוצעה השוואה של שלוש דרגות ביזור: טיפול מבוזר לחלוטין, טיפול מבוזר למחצה מג“ל חנקן 10 וטיפול מרכזי. התכנון בוצע עבור איכות קולחין שניונית טיפוסית של כולל, מוצקים מרחפים וצח“ב. החלופה המרכזית נבחנה עבור בוצה משופעלת . חושבו עלויות ההקמה, עלויות MABR ואילו שתי החלופות המבוזרות נבחנו עבור התפעול ועלות מחזור חיים כוללת – המחושבת סגולית עבור קוב לפי עלות ההקמה והתפעול יחדיו. כפי שניתן לראות באיור המצורף, עלות הקמת מט“ש מרכזי הייתה . מקורה של העלות הגבוהה יותר היא בהקמת הצנרת, 20%-30%- גבוהה יותר ב הקמת תחנות השאיבה, והטיפול בבוצה הכלולים בחלופת הטיפול המרכזית. ההבדלים בעלויות התפעול היו פחות משמעותיים במקרה זה, בחלופה המבוזרת עלות הטיפול בבוצה הייתה המשמעותית ביותר ובחלופה המרכזית ישנו משקל דומה שאיבה ולטיפול בבוצה. בניתוח מחזור חיים התקבל כי החלופה המבוזרת היא הכלכלית ביותר, ב יקר הודות לעלויות ההקמה הנמוכות, אך גם עקב חסכון . MABR באנרגיה המתקבל במערכת ה- קטילת מחוללי מחלות ע“י – תובנות מנקודת UV קרינת המבט של החיידק GERCHMAN. , אוניברסיטת חיפה באורנים | יורם גרשמן YORAM@GMAIL.COM אוניברסיטת ת“א | יפעת בצלאל אוניברסיטת ת“א | ורד יני אוניב סיטת ת“א | הדס ממן קרינה אולטרה סגולה מקובלת בהקשרים שונים כשיטה יעילה לטיפול במים. משתמשות באחת משני סוגי נורות – נורות UV מערכות טיפול מבוססות קרינת .) MP ) ונורות לחץ בינוני (נורות LP לחץ נמוך (נורות : עלות מנורמלת לקוב שפכים 1 ’ תרשים מס מטופלים עבור א. עלות הקמה ב. עלות תפעול ג. עלות מחזור חיים MP ו- LP ע”י קרינה ממנורת E. coli : קטילת חיידקי 1 ’ תרשים מס MP ו- LP : ספקטרומי הפליטה של מנורות 2 ’ תרשים מס