שפד"ן

מכון טיהור שפכי גוש דן (בראשי תיבות: השפד"ן) הוא מכון לטיהור שפכים שהוקם בחולות ראשון לציון בשנת 1969 על ידי איגודן - איגוד ערים דן לתשתיות איכות הסביבה.

תפקיד המפעל הוא ניקוז וטיהור השפכים המגיעים אליו. הטיהור במפעל מתבצע בבריכות ענק בתהליך מכני-ביולוגי, אשר בסופו מחלחלים המים לחול המשמש כמסנן הטבעי והסופי. המים המטוהרים משמשים להשקיה חקלאית לכל סוגי הגידולים בארץ ללא הגבלה.
תוצר הלוואי העיקרי של תהליך הטיהור הוא הבוצה - המורכבת ברובה מחיידקים ומכילה בין השאר מתכות כבדות ורעלנים.

בפברואר 1987 הושלמה בנייתו והפעלתו של המכון המכני-ביולוגי לטיפול בשפכים באתר שורק (שלב א'), ובמרץ 1996 הופעל גם שלב ב' של המכון.

השפד"ן משרת אוכלוסייה של למעלה משני מיליון תושבים בשטח עירוני ותעשייתי של כ-220 קמ"ר. 

מתקן זה הוא מקור המים השני בגודלו בישראל, לאחר המוביל הארצי. 

הוא גם המפעל הגדול והמתקדם מסוגו בכל אגן הים התיכון והמזרח התיכון. מי השפכים המטוהרים מספקים למעלה מ-70% מצריכת ההשקיה החקלאית בשדות הנגב, מאזור אשדוד בצפון ועד אילת בקצה הדרומי, וכל המרחב המכסה זאת בין מזרח (אזור ים המלח והערבה) ועד מערב (קו הגבול עם מצרים ורצועת הגבול עם רצועת עזה בקצה הצפון מערבי).

בשנת 2012 בחר האו"ם במערכת טיהור השפכים של גוש דן, יחד עם שלושים פרויקטים אחרים מהעולם, כמהווה דוגמה ליכולתן של רשויות מקומיות להתמודד עם בעיות סביבתיות. הבחירה נעשתה בזכות השיטה הייחודית של שימוש בתכונות הסינון הטבעי של חול על מנת לשפר את איכות השפכים.

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.

אופן הפעולה

איסוף השפכים 
איסוף השפכים והזרמתם אל מפעל השפד"ן מתבצע באמצעות מערכת בין-אזורית, לאיסוף, טיפול והשבה של שפכים עירוניים בשטח עירוני, הכולל גם אזורי תעשייה.
מערכות האיסוף וההולכה הראשיות של איגודן - איגוד ערים דן לתשתיות איכות הסביבה מורכבות ממאסף הירקון, ממאסף איילון וממאסף לאורך שפת הים, כאשר אורכם הכללי של המובלים הראשיים והמשניים מגיע לכ-100 קילומטר של צינורות בקטרים בין 60 סנטימטר ל-2.2 מטר.

לצורך העברת השפכים הגולמיים מערכת ההולכה הראשית של המפעל מתחילה בתחנת השאיבה רדינג בצפון תל אביב, ממשיכה לאורך חופי תל אביב עד לתחנת השאיבה בסה שבכניסה ליפו, ומשם דרך יפו בת-ים עד למכון הטיהור שבאתר שורק.

בסך הכל, איסוף השפכים 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.

תהליך טיהור השפכים 

תהליך טיהור השפכים נעשה באמצעות תהליכים ביולוגיים טבעיים הגורמים לסילוקם ופירוקם של החומרים האורגניים הנמצאים בשפכים. המגזר הביתי פולט לשפכים בעיקר נתרן ובורון שמקורם בדטרגנטים. הפחתת ריכוז החומרים בדטרגנטים המשווקים בארץ, עקב חקיקה שהושלמה ב-2011, גורם להפחתה עקבית של מזהמים אלה בשפכים.

תהליך הטיהור בשפד"ן מורכב מארבעה שלבים:

 קדם טיפול: פסולת קשה ("גבבה") הכוללת קרשים, שקיות פלסטיק, סמרטוטים וכיוצא בזה מסולקת מהשפכים בעזרת מגובים (מסננות). משם עוברים השפכים למתקן שיקוע, בו מסולקים חומרים כבדים כגון שומנים, אבנים וחול, אשר שוקעים אל קרקעית המתקן. כל הפסולת שנאספת בשלב זה, לרבות חול, מועברת לאתרי פסולת ברחבי המדינה.
 מכלי אוורור (ריאקטורים) ביולוגיים: בשפד"ן ארבעה מכלי אוורור בנפח של 55,000 מ"ק כל אחד, המצוידים ב-36 מאווררים כפולים, שתפקידם להחדיר חמצן לתוך השפכים, ולדאוג לזרימה טובה של האוויר בתוך המכל. החמצן מאיץ את התפתחותם של חיידקים מעכלי פסולת. לפני העברתם לשלב האנוקסי, מושרית תערובת החיידקים והמים כשעה בתוך מכל אנאירובי על מנת לקטול חיידקים לא מועילים ולזרז את פירוק החנקן (דניטריפיקציה). משם הם מועברים לבריכה הפתוחה ומאווררת שם, בסביבה אירובית, מתחיל התהליך האנוקסי בו החיידקים אוכלים את המזהמים בשפכים ומפרקים את החומרים האורגניים. תהליך זה נמשך כ-12 שעות ובתומו מועברים השפכים יחד עם החיידקים ה"שבעים" למכלי שיקוע (מצללים).
 מכלי שיקוע (מצללים): בשפד"ן 12 מכלי שיקוע, בנפח של כ-7,500 מ"ק כל אחד. במכלי השיקוע מופרדים החיידקים (שהצטברו לבוצה) מהמים באמצעות שיקוע פיזיקלי. במצללים ישנם גשרים מסתובבים שאליהם מחוברות מגרפות, הנעות על רצפות המכלים וגורפות את הבוצה, ששקעה אל מרכז המכל. תהליך זה נמשך כחמש שעות. עם סיומו מוחזרת כ-90% מהבוצה אל מכלי האוורור הביולוגיים כמצע חיידקים לשם טיהור שפכים נוספים, ואילו יתרת הבוצה מוזרמת לים. ההזרמה לים נעשית באמצעות צינור ימי, אשר נקודת יציאתו נמצאת במרחק של כחמישה קילומטרים מהחוף ובעומק של כארבעים מטרים. לאחר הטיפול במכלי השיקוע, הופכים השפכים למי קולחין, המועברים למפעל השבה, שם מבוצע תהליך טיהור סופי שבו מוחדרים הקולחין לשדות חול ולאגירת המים באקוויפר.
 מתקני החדרה: מי הקולחין מועברים לחברת מקורות, שמחדירה אותם לקרקע חולית. החול, שנחשב לפילטר הטבעי הטוב ביותר, משמש כמסננת אחרונה למים. המים מחלחלים במשך כ-400 יום תוך כדי סינון עדין דרך גרגרי החול הצפופים, ושוקעים לקרקע מוצקה. לאחר החדרתם לקרקע ניתן להשתמש במים כבמי השקיה (איכותם קרובה לאיכות מי שתייה), והם נשאבים ומוזרמים להשקיית חקלאות הנגב.

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 אנאורגניים 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.

טיפול בבוצה

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 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 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 להגנת 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.

במהלך השנים האחרונות נעשה ניסיון למצוא פתרון יבשתי לטיפול בבוצה, על ידי הקמת מתקן לשריפת הבוצה. 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. עקב לחציה הרבים של העמותה, הוחלט לבסוף ב-22 בינואר 2008 על ביטול הקמת המשרפה לבוצה, וקידום החלופה החקלאית לטיפול בבוצה.

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.

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 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.

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

ישראל: תעשייה
ראשון לציון: ארגונים
ביוב
ישראל: פינוי פסולת
זוכי פרס הגלובוס הירוק
גוש דן
חברות מים ושפכים ישראליות