שפד"ן

היסטוריה

באוגוסט 1956 נוסד איגוד ערים דן, על מנת לפתור את בעיית הביוב של תל אביב-יפו, רמת גן, גבעתיים, בני ברק, פתח-תקווה, חולון ובת ים. באותה תקופה זרם הביוב הגולמי לים התיכון, אם דרך אפיקי הנחלים באזור (איילון, ירקון ושורק) ואם דרך צינורות ייעודיים. לצורך הטיפול בביוב הוקם בחולות ראשון לציון מכון טיהור. המפעל נחנך בדצמבר 1969. בשלב הראשון הוזרמו אליו שפכי חולון ובת ים, ושטח אגני החימצון היה 560 דונם. למפעל קמו מתנגדים רבים מבין תושבי הסביבה, ובפברואר 1970 אף הופסקה הזרמת השפכים אליו, עקב מטרדי ריח קשים. ב-1973 השתרעו אגני החימצון על פני 750 דונם, והם קלטו כ-10 מיליון מ"ק שפכים בשנה.

התהליך הביולוגי

טיהור השפכים נעשה באמצעות האצת תהליכים ביולוגיים טבעיים, הגורמים לסילוק החומרים האורגנים הנמצאים בשפכים ולפירוקם. לשם כך, מרבים במים חיידקים "זוללי פסולת", המעכלים את חומרי הפסולת שבשפכים ומפרקים אותם. על מנת להרבות את החיידקים, מועשרים השפכים בחמצן המוחדר לתוכם באמצעות בית חרושת למים.
בתהליך הביולוגי מנוצלים חיידקים שונים המעכלים את חומרי הפסולת. החדרת חמצן למים בעזרת מאווררים מעודד את ריבוי אוכלוסיית החיידקים, עד לכמות שתספיק לעכל את חומרי הזיהום בזמן נתון.
תנאי הקיום של החיידקים האירוביים הללו, הם אספקת מזון אורגאני המצוי בשפכים וחמצן. לאחר סיום שלב העיכול החיידקים מתפתחים לגושים יותר גדולים, שניתנים להפרדה מהנוזל בעזרת שיקוע, ולאחר השיקוע מתקבלים קולחין באיכות גבוהה.
כאמור, תהליך הטיפול הביולוגי מבוסס כולו על תהליך הבוצה המשופעלת, המורכבת מאוכלוסייה צפופה של אותם מיקרו-אורגניזמים המוחזקים במצב של פעילות גבוהה ומתמדת בבריכות בטון מתוכננות לכך, (ריאקטורים ביולוגיים) אשר לתוכם מוזרמים שפכים גולמיים מסוננים. המיקרו-אורגניזמים מפרקים את תרכובות הפחמן והחנקן שהם עיקר המרכיבים של הביוב העירוני והתעשייתי.
כדי לקיים את הפעילות המתמדת של האוכלוסייה המיקרו-ביולוגית (ביומסה) ולקבל את הטיפול הנאות, המיקרו אורגניזמים בשפכים נשארים בריאקטור הביולוגי לתקופה של בין 12 עד 14 שעות בממוצע. באותה עת הביומסה מועשרת בחמצן המוחדר לריאקטור הביולוגי באמצעים מכניים (יחידות אוורור אופקיות) וממשיכה להתערבל על ידי סחרור בתוך הריאקטור.
לפני הגיעו לריאקטור הביולוגי עובר הביוב הגולמי טיפול מוקדם הכולל סינון דרך מערכת כפולה של מגובים לסילוק מוצקים מרחפים בלתי מתפרקים, ודרך אגני גרוסת לסילוק חול ושומנים צפים. כל החומרים שהופרדו בסינון, שיקוע החול, הצפת שומנים, וחומרים אנאורגאניים אחרים מסולקים במכלי מתכת סגורים לאתרי קבורה מחוץ למכון הטיהור.
לאחר יציאתו מהריאקטורים הביולוגיים, הנוזל המעורב, המורכב מקולחין מטוהרים וביומסה בתרחיף, עובר לאגני שיקוע שמטרתם להפריד בין מרכיבי הנוזלים המעורבים לקולחין בעכירות מינימלית ולבוצה משופעלת (ביומסה) מוסמכת המוחזרת בחלקה הגדול לתהליך וחלק מסוים כעודפי ביומסה, להרחקה לים.
חברת מקורות, שאליה מועברים מי הקולחין, מחדירה אותם לקרקע חולית. החול נחשב לפילטר הטבעי הטוב ביותר, ומשמש כמסננת אחרונה למים. במשך כארבע-מאות ימים מחלחלים המים, בסינון עדין מבעד לגרגרי החול הצפופים, ושוקעים לקרקע מוצקה. בתום תקופה זו, ניתן להשתמש במים כבמי השקיה מעולים הקרובים מאוד באיכותם לאיכות מי שתייה, והם נשאבים ומוזרמים להשקיית חקלאות הנגב.

הבוצה

הבוצה היא הפאזה המוצקה, הנוצרת במהלך הטיפול בשפכים. מרבית הבוצה היא המאסה המיקרוביאלית אשר נוצרת כתוצאה מפירוק החומר האורגני בשפכים, כאשר כמות הבוצה היבשה תלויה בכמות הביוב המגיעה למתקני טיפול בשפכים ובעומס האורגני בשפכים.

סילוק הבוצה

מפעל השפד"ן מקבל כ-380,000 מ"ק שפכים ליום, ומייצר בסוף התהליך כמות של כ-15,000 מ"ק בוצה ליום (בריכוז של 1% חומר יבש) כאשר עודף הבוצה המשופעלת (בוצה ביולוגית שניונית בלבד) מסולק כיום לים על ידי משאבות צנטריפוגליות חלופיות דרך צינור באורך של 11 ק"מ סה"כ (6 ק"מ צינור יבשתי ו-5 ק"מ צינור ימי) בקוטר של 360 מ"מ. המוצא הימי מסתיים במערכת פיזור בעומק של 38 מטרים. המוצא הימי מאושר כיום על ידי השלטונות כפתרון לסילוק עודף בוצה וזאת באמצעות היתר הזרמת בוצה לים המתחדש מעת לעת על ידי הוועדה הבין-משרדית למתן היתרים.
במהלך השנים האחרונות בוצעו באופן עקבי סקרים על הסביבה הימית מסביב לאזור סילוק עודף הבוצה לים ובאזור נייטרלי, על מנת לבדוק השפעה אפשרית על הסביבה. הסקרים החלו בשנת 1977, לפני הפעלת המכון המכני-ביולוגי, ונמשכים ברציפות עד עצם היום הזה. מסקנתם היא שלמעט השינוי בשונות בסביבת המוצא, אין השפעתו ניכרת על מארג המזון הפנימי והחיצוני של הים. כעת נבדקת סביבת אתר הסילוק באופן שיטתי על ידי המכון לחקר ימים ואגמים: ממצאי הבדיקה מצביעים על אתר שאינו צובר ללא השפעה מזהמת נרחבת. החל משנת 1998 משמש המוצא הימי גם כנקודת סילוק לתמלחות ולשפכי תעשיית פאק"א במסגרת הסכם בין אגוד ערים דן, התאחדות התעשיינים והמשרד לאיכות הסביבה.

טיפול בפסולת

היות שתהליכי הטיהור בשפד"ן לא מאפשרים הרחקת מתכות הכבדות מהשפכים, מוצאות המתכות הכבדות את דרכן לבוצה ויחד איתה לים. במסגרת הניסוי במפעלי התעשייה בגוש דן מוצבים מכלים מיוחדים, אליהם נאספים השפכים, הפסולות הנוזליות, הבוצות המוצקות ושרפים חד פעמיים שמכילים מתכות כבדות. לאחר שהתמלאו, המכלים משונעים לאתר הפסולת הרעילה בנאות חובב, שם הם נאטמים הרמטית, ומוטמנים בקרקע.
האיגוד בחר בחלופה החקלאית כפתרון יבשתי לבוצת השפד"ן. זאת, בתיאום עם משרדי הממשלה, עיריית ראשון לציון והארגונים הסביבתיים, שבראשם עמותת "אדם, טבע ודין".
אחרי בחינת כלל הפתרונות לטיפול יבשתי בבוצת השפד"ן, החליט האיגוד לקדם גם את החלופה החקלאית לטיפול בבוצה שמשמעותה עיבוד הבוצה ופיזורה בשטחים החקלאים כחומר דישון, מאחר שהיא מספקת תמורה סביבתית, חברתית וכלכלית הולמת.
ביוני 2010 הצהירה הנהלת השפד"ן בדו"ח לוועדה למתן היתרי הזרמה לים, כי היא צפויה להפר את תנאי ההיתר שקיבלה ולא תעבור לטיפול יבשתי בבוצה ביוני 2012, כפי שהתחייבה וכי צפוי עיכוב של כשבעה חודשים לפחות בישום.

השבה לחקלאות

מדינת ישראל סובלת ממצוקת מים הנובעת מאי סדירות הגשמים ומחסור במים שפירים, דבר המחייב שימוש חוזר בשפכים מטוהרים להשקיה חקלאית.
תהליכים תעשייתיים וביתיים פולטים מלחים אנאורגאניים לשפכים. במכוני הטיפול הקונבנציונאליים המתבססים על טיפול ביולוגי, כדוגמת השפד"ן, לא ניתן לטפל במלחים אלה, והם מביאים להמלחת הקולחין ופסילתם להשקיה.
כל מי הקולחין המופקים מהמכון המכני-ביולוגי (כמות שנתית של כמאה ושלושים מיליון קוב) מוחדרים לאקוויפר לסינון סופי דרך אגני חידור המורכבים חול בעומק כמה עשרות מטרים. לאחר תקופה של כשלוש מאות עד ארבע מאות יום נשאבים המים מן האקוויפר בעודף על מנת שלא יתערבו עם מי השתייה ומועברים לנגב המערבי להשקיה חקלאית. כיום כ-70% מהחקלאות בנגב מושקית באמצעות מי קולחין של המפעל, מה שמאפשר חיסכון של מיליוני ליטרים של מי שתייה.
השפד"ן מייצר מי השקיה הקרובים מאוד באיכותם לאיכות מי שתייה ולמעשה הסיבה העיקרית לחוסר השימוש במים אלה כמי שתייה היא ההתנגדות הציבורית לשימוש במים שבעבר היו מי קולחין כמי שתייה.

הזרמת הבוצה לים

השלב השני בתהליך טיהור המים, הוא מעבר השפכים דרך "ריאקטורים ביולוגיים". כפי שצויין למעלה, בריאקטורים אלה מוגברת זרימת החמצן, כדי לאפשר לחיידקים הנמצאים בשפכים לפרק את החומרים האורגניים המרכיבים אותם (תהליך זה מספק לחיידקים תנאים מעולים, ומאפשר להם להתרבות).
הגבבה אותה מפרקים החיידקים מכילה ברובה חומרים אורגניים, אותם מפרקים החיידקים ללא קושי, אך יש בה גם רעלנים ומתכות כבדות אותם לא מסוגלים החיידקים לפרק. עקב כך, בתום התהליך מכילים בתוכם חלק מן החיידקים מתכות כבדות.
בשלב השלישי בתהליך הטיהור, מופרדים החיידקים (שמתגבשים לבוצה) ממי הקולחין בתוך מכלי שיקוע. כ-90 אחוזים מהבוצה מוחזרת לריאקטורים הביולוגים (שיטה חסכונית, המכונה "בוצה משופעלת"). למרות זאת, נותרים 10 האחוזים בעייתיים, שלא ניתן לעשות בהם שימוש חוזר.
הפתרון לעודפי הבוצה הוא הזרמה לתוך הים, אך דבר זה גורם נזקים ופוגע רבות בסביבה הימית ובשרשרת המזון ועלול להוביל לנזק לבני האדם שאוכלים דגים שניזונו מן הבוצה המזוהמת. עקב הבעיה, הופעלו לחצים רבים על מפעל השפד"ן ועל עיריית ראשון לציון למצוא פתרון לעודפי הבוצה.
גורמים אלו ניסו לקדם במהלך השנים האחרונות פתרון יבשתי, והוא הקמת מתקן ל"טיפול תרמי" (שריפת הבוצה), אך בדיון שנערך ב-13 בפברואר 2006, מחו נציגי העמותה "אדם טבע ודין" נגד שריפת הבוצה (בטענה שהדבר לא מהווה פתרון לבעיה, אלא רק מעביר את הזיהום ממקום למקום), והציעה כחלופה לייעד את בוצת השפד"ן לדישון. (ראו כתבה בקישורים חיצוניים). עקב לחציה הרבים של העמותה, הוחלט לבסוף ב-22 בינואר 2008 על ביטול הקמת המשרפה לבוצה, וקידום החלופה החקלאית לטיפול בבוצה.

היקף השימוש

השפד"ן משרת אוכלוסייה של למעלה מ-2 מיליון תושבים בשטח עירוני ותעשייתי של כ-220 קמ"ר, הכולל את הערים: תל אביב-יפו, רמת גן, גבעתיים, בני ברק, פתח תקווה, חולון, בת ים, ראשון לציון, קריית אונו, ראש העין, רמת אפעל, יהוד, גבעת שמואל, גני תקווה, כפר אז"ר וכפר קאסם. מדי שנה זורמים לשפד"ן מערים אלו כ-123 מיליון מ"ק ביוב, המהווה כשליש מכמות השפכים הנוצרת בישראל. הקולחין המסוננים בשפד"ן מהווים מקור מים חשוב שכן כמעט כולם מנוצלים להשקיה בחקלאות בדרום המדינה ומספקים כ-70% מתצרוכת המים להשקיה בנגב. המפעל מנוהל על ידי "איגוד ערים דן לביוב", והשם שפד"ן משמש לעיתים כשם לגוף המנהל ולא רק למפעל.

פרשת הזרמת השפכים לים

ב-28 בינואר 2003 התפוצץ צינור הביוב הראשי של השפד"ן בקטע שעובר ברחוב עזה ביפו. מי השפד"ן הלא-מטוהרים פרצו החוצה בזרם אדיר, דירות הוצפו במי ביוב, ועשרות חנויות ובעלי עסקים ניזוקו. אנשי איגוד הערים לביוב החליטו להזרים את השפכים לים מבלי לקבל את אישור ועדת החריגים. בעקבות אירוע זה הוגשו כתבי אישום נגד בכירי האיגוד.
בעקבות הפרשה הונח בשדרות ירושלים ביפו בסוף 2004 צינור ביוב עילי על מנת לאפשר את שיפוץ המערכת. הצינור הוצב מבלי לאפשר לתושבים להתנגד לכך ואכן עורר התנגדות עזה. הצינור פורק, כפי שהובטח על ידי איגוד הערים דן לביוב, באמצע 2005, עם תום השיפוץ.

מרכז המבקרים

בשפד"ן יש מרכז מבקרים הממוקם בליבו של המפעל. במהלך הביקור במרכז נחשפים בפני המבקרים החיים מתחת לפני הקרקע במטרופולין גוש דן. במקום מוצג סרטון לימודי, המלמד עובדות לגבי גוש דן, ולגבי מפעל השפד"ן עצמו. ישנה הדמיה של סיור בצינור תת-קרקעי והיכרות עם תהליכי מיחזור המים. המרכז מארח משלחות מכל העולם, והסיורים בו מותאמים לשפות רבות. המרכז הנגיש לבעלי מוגבלויות זכה באות נגישות ישראל לשנת 2008.