אגן ירוק

אגן ירוק (באנגלית: Constructed wetland) הוא מערכת של ביצות מלאכותיות שמטרתן לחקות את תהליכי הטיהור המתרחשים בביצות טבעיות. אגנים ירוקים פועלים כמסננים טבעיים של זיהומים שונים בשפכים כגון חומרים אורגניים, חומרים מוצקים מרחפים ומתכות כבדות.
יכולתם של האגנים הירוקים לטיהור שפכים הוכרה במחצית השנייה של המאה ה-20 לאחר שהחלו להתפרסם המחקרים הראשונים בנושא.
כיום פועלות בעולם אלפי מערכות ירוקות לטיהור שפכים.

תהליך הטיהור
הטיפול בשפכים והרחקת המזהמים נעשים על ידי הזרמתם דרך השורשים של צמחים הגדלים בבריכות האגן הירוק. צמחים אלו יכולים להתפתח בסביבת מי שפכים ומתאימים להשתרשות במצע רדוד ועשיר במים. לעיתים משמשים בתהליך בצמחי קנה או סוף, אשר שורשיהם יוצרים תעלות במצע הגידול, דרכן חודר החמצן אל השפכים. אולם בגלל שהקנה משתלט על צמחים אחרים שבאגן או יוצר מערכת שורשים שסותמת את המערכת, מקובל לשתול מגוון של צמחי מים לא קנה או סוף. מצע הגידול עליו גדלים הצמחים הוא בדרך כלל תערובת של חול, חצץ ומעט קרקע מקומית המאפשרת את זרימת הנוזלים דרכה. הצמחים מפתחים שורשים צפופים היוצרים משטח בעל שטח פנים גדול עליו מתפתחת אוכלוסיית מיקרואורגניזמים עשירה. מיקרואורגניזמים אלו מפרקים את המזהמים האורגניים בשפכים ומשתמשים בהם כמקור לאנרגיה. חלק מתוצרי הפירוק נקלטים על ידי הצמחים, כך נוצרים יחסי גומלין בין הצמחים למיקרואורגניזמים המאפשרים הן פירוק ביולוגי והן שגשוג של הצמחייה.

תהליכים פיזיקליים
 האטת הזרימה גורמת לשקיעת חומרים מוצקים מרחפים אל קרקעית האגן.
 מתרחשים תהליכי סינון ונידוף של החומרים.

תהליכים ביולוגיים
 פירוק חומרים על ידי מיקרואורגניזמים וספיחת חלק מתוצרי הפירוק על ידי צמחים.
 חלק מהמתכות הכבדות נקלטות על ידי הצמחייה וחלקן נקשר לחלקיקי המצע.
 חנקן משתחרר לאטמוספירה על ידי תהליכי דניטריפיקציה, המסתייעים על ידי פעילות מיקרואורגניזמים.

תהליכים כימיים
 תגובות כימיות בין חלקיקי זיהום שונים, בעיקר מתכות (בתהליכי חימצון – חיזור), הגורמים לשיקוע של חלק מהתוצרים כחומרים בלתי מסיסים על הקרקעית.
 חשיפה לאור ולגזים אטמוספיריים גורמת לפירוק חלק מהחומרים האורגניים ולהמתת מיקרואורגניזמים פתוגניים.

קצבי הטיהור
קצב הטיהור תלוי בתנאים הסביבתיים: טמפרטורה ורמות גבוהות של חמצן גורמים להגברת הפעילות הביולוגית וכתוצאה מכך חלה עליה בקצב הטיהור. רמת חומציות גבוהה פוגעת בקצב הטיהור. כמו כן, קצב טיהור השפכים תלוי בכמותם, בקצב הזרמתם בין הבריכות ובסוג צמחי המים.

חישוב השטח הנדרש לאגנים ירוקים
שטח המערכת תלוי בגורמים רבים ובהם: כמות השפכים וריכוז המזהמים בהם, איכות הטיהור הדרושה, תנאים סביבתיים כגון טמפרטורה, כמות גשמים ורמת האידוי.
ככל שכמות השפכים גדולה יותר או/ו ריכוז המזהמים ודרישת הטיהור גבוהים יותר כך יש צורך בשטחים גדולים יותר לאגנים ירוקים.
כדי לתת סדרי גודל בלבד, ניתן לומר שבתנאי הארץ הטיפול בשפכים סניטרים יחייב בין 2–3 מטרים רבועים לנפש (כתלות בנתונים הספציפיים) על מנת להביא את הקולחין לאיכות הנדרשת על פי החוק. כך, ישוב בן 500 נפש המייצר כ – 100 מ"ק שפכים ליום, יידרש לאגן ירוק בשטח כולל שבין 1,000-1,500 מטרים רבועים.

יתרונות
 יצירת קולחים באיכות גבוהה מאוד שניתנים לניצול חוזר בחקלאות, לצורך השקיית הגינון העירוני והזרמה בנחלים במסגרת התוכנית לשיקום הנחלים. דבר התורם לחיסכון במים שפירים
 הקמת ותפעול אגנים ירוקים זולה יחסית לשיטות טיהור אחרות – אין צורך בהשקעת אנרגיה לצורך הפעלתם – זרימת המים מתבצעת על ידי כח הגרביטציה ואין חלקים מכניים במערכת הדורשים תחזוקה.
 חיסכון של הרשויות בתשלומי האגרה להם הם מחויבים בעקבות התחברות למערכת הטיפול הציבורית
 במערכת מאוזנת מבחינה ביולוגית, לא נוצרת בוצה עודפת במערכת, ועל כן אין צורך להשקיע משאבים בטיפול בבוצה.
 ניתן לפתח אגנים ירוקים עם צמחייה המתאימה לזיהום קונקרטי שכל מפעל מייצר.
האגנים הירוקים יוצרים סביבה עשירה בצמחייה ובבע"ח המתקיימים במקווי מים.

חסרונות
 דורשים שטחי קרקע גדולים יותר משיטות טיפול אחרות כגון מכוני טיהור שפכים.
 שיטות הזרמה בפני השטח עלולות למשוך יתושים ולגרום למטרדי ריח.
 אינם מתאימים לטיהור שפכים עם ריכוזים גבוהים של מזהמים הפוגעים בצמחייה.
 היעילות תלויה באיכות השפכים ובתנאי מזג האוויר. מזג אוויר קר ויבש מוריד מיעילות הטיפול.
 אחרי ההקמה, במקרים מסוימים יש צורך בזמן ממושך כדי לאפשר לצמחיית האגן הירוק לגדול במידה מספקת.
 יש צורך באספקה קבועה של מים. במצבים בהם הזרמת השפכים אינה מספקת יש צורך בהוספת מים לצורך שמירה על הצמחייה הקיימת.

המצב בארץ
למרות השימוש הנרחב בשיטת האגנים הירוקים בארצות רבות בעולם, בישראל שיטה זו עדיין בראשית דרכה. שיטה זו מיושמת בנאות סמדר ונווה חריף, הנמצאים בנגב, למטרת טיהור השפכים הזורמים לנחל קטורה. ניתן לראות דוגמה נוספת בקיבוץ לוטן אולם, שם המערכת נסתמה עקב צמיחה לא מבוקרת של הקנה. שיטה זו מיושמת גם בפארק ירוחם שבצפון הנגב, מי השפכים המטוהרים משמשים להשקיית עצי הפארק המקומי.
הטמפרטורות הגבוהות יחסית ומספר רב של ימי קרינת שמש בשנה מקנים לישראל יתרון על פני מדינות אחרות ביישום שיטת האגנים הירוקים. ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר הפעילות הביולוגית מואצת. עם זאת, רמת המליחות הגבוהה יחסית של השפכים, שיעורי האידוי הגבוהים ומחירי הקרקעות הגבוהים באזורים מרכזיים בארץ מהווים חסרונות. שיעורי האידוי ניתנים לצמצום על ידי שימוש במודל הזרימה התת-קרקעית וקיצור משך שהיית השפכים באגן. ישנה חשיבות רבה להקמת אגנים ירוקים, וזאת משום שרבים מהנחלים מהווים יעד להזרמת שפכים בלתי מטופלים וכן מהסיבה שמכוני הטיהור הפועלים כיום בישראל אינם עומדים בתקנים המחמירים של מנהלות הנחלים והמשרד להגנת הסביבה להזרמה לנחלים. למטרת שיקום הנחלים הוצגו תוכניות אב לשיקום הנחלים לכיש, אלכסנדר והירקון.

קישורים חיצוניים

אגן ירוק, הגן הסולארי 2009
ד"ר אבי גפני, פועלי הניקיון של הטבע, באתר הספרייה הווירטואלית של מט"ח
 מצגת על אגנים ירוקים (האוניברסיטה העברית) 

טיהור מים
צורות נוף מלאכותיות