שפד"ן
אופן הפעולה > תהליך טיהור השפכים

תהליך טיהור השפכים נעשה באמצעות תהליך ביולוגי טבעי להרחקת חומר אורגני ונוטריינים כגון חנקן וזרחן. תהליך הטיהור בשפד"ן מורכב מארבעה שלבים:
שלב ראשון - קדם טיפול מטרתו של קדם הטיפול היא שיפור איכות השפכים הנכנסים לתהליך הטיפול ומניעת תקלות לציוד במורד התהליך על ידי הרחקה של פסולת וחול: פסולת קשה ("גבבה") הכוללת בעיקר מגבונים, מקלות אוזניים אך גם קרשים, שקיות פלסטיק, סמרטוטים וכיוצא בזה מסולקת מהשפכים בעזרת מגובים (מסננות). החומר הגס (סמרטוטים וחומרים מרחפים גסים) מורחק מהשפכים הגולמיים הנכנסים על ידי מערכת מגובים תלת-שלבית (4 מגובים גסים מאוד ו-4 מגובים גסים בטור עם 40 מ"מ ו-20 מ"מ רווח בין המוטות, ו-6 מגובים עדינים עם חורים בגודל 6 מ"מ). מערכת המגובים היא אוטומטית ובעלת יכולת ניקוי עצמי. מערך זה כולל מערך שינוע, שטיפה ודחיסת הגבבה והגרוסת ומערך שינוע ופיזור במכולות. במערכת המגובים קיימת שאיבת אוויר למתקן ביולוגי לטיפול בריח. לאחר הסינון הגס עוברים השפכים למשקעים ציקלוניים להרחקת חול (גרוסת). הפרדת החול בקדם הטיפול מתבצעת באמצעות מערכת של 8 משקעי חול ציקלונים. כמו כן קיימות 4 מערכות שטיפה של החול, המאפשרות קבלת חול באיכות טובה. לאחר הרחקת הגבבה והגרוסת, השפכים עוברים לשיקוע ראשוני הכולל 20 אגני שיקוע. חומר אורגני בעל יכולת שיקוע שוקע במשקעים ומפונה למעכלים כבוצה ראשונית. בחלק העליון של אגני השיקוע נאספים חומרים צפים כגון שמנים, שומנים וצופת, אשר מועברים לדחסנים לצמצום הנוזלים ומפונים להטמנה.
שלב שני - ריאקטורים ביולוגיים בשפד"ן מופעלים שני סוגי ריאקטורים ביולוגיים בטכנולוגיה של בוצה משופעלת לטיפול בשפכים בשלב א' ובשלב ג'. בריאקטורים מתבצע תהליך הרחקה ביולוגית של חומר אורגני ונוטריינטים (זרחן וחנקן). הרחקת החנקן מתבצעת על ידי תהליך של ניטריפיקציה ודה-ניטריפיקציה. הרחקת הזרחן מתבצעת על ידי הטמעת הזרחן במבנה התא של החיידקים. הרחקה ביולוגית של חומרים מומסים ומרחפים אורגניים (צואה) מתבצעת באמצעות אוכלוסייה מיקרוביאלית, אשר צורכת חומרים אלה. בשלב א' של המכון (שהוקם בשנת 1987) פועלים שני ריאקטורים בנפח של 55,000 מ"ק כל אחד, המצוידים ב-36 מאווררי שטח כפולים, שתפקידם להחדיר חמצן לצורך הפעילות הביולוגית ולדאוג לערבול של הנוזל המעורבב בריאקטור. בכניסה לריאקטור מותקן סלקטור ביולוגי שפועל בתנאים אנאירוביים, המשמש להרחקת זרחן ופילמנטים. לאחר פעולתו של הסלקטור, מועבר הנוזל המעורב לאזור אנוקסי (עשיר בניטרט) המשמש לדה-ניטריפיקציה ולאחר מכן הנוזל עובר לאזור האירובי, בו יש החדרת חמצן על ידי מאווררי שטח. שלב ב', אשר הוקם בשנת 1996, אינו פועל בימים אלה והוא נמצא בתהליכי הריסה על מנת לאפשר את הרחבת קיבולת המכון והחלפת הטכנולוגיות למתקדמות יותר. בשלב ג' קיימים ארבעה ריאקטורים. כל ריאקטור בנוי משבעה תאים כמפורט להלן: תא אנאירובי ולאחריו שלושה תאים אנוקסים ועוד שלושה תאים אירוביים (מסודרים לסירוגין). תא אנאירובי: בוצה מסוחררת (RAS) מגיעה ישירות אל אזור זה ביחד עם חלק קטן מהקולחים הראשוניים (PE). הקולחים הראשוניים משמשים כמקור פחמן והסביבה האנאירובית מעודדת התרבות של אורגניזמים מרחיקי זרחן (PAO's). תאים אנאוקסיים: בכל ריאקטור ישנם 3 תאי ערבול מכני בתנאים אנוקסיים. באזור זה מתערבבים ומגיבים חלק מהקולחים הראשוניים יחד עם הנוזל המעורב החנקתי מהתאים האירוביים הסמוכים. כאשר אין אספקת חמצן, אך ישנן חנקות זמינות, הנמצאות בנוזל המעורב, מתרחש תהליך של דה-ניטריפיקציה. כתוצאה מכך הופכות החנקות למים ולחנקן גזי, אשר משתחרר לאטמוספירה. חלק ניכר מהפחמן הנמצא בקולחים הראשוניים נצרך בתהליך הדה-ניטריפיקציה המתרחש בתאים האנוקסיים. תאים אירוביים: בכל ריאקטור ישנם 3 תאים אירוביים המצוידים במערכת דיפיוזרים להחדרת אוויר. בתאים אלו מושלמת הפעילות המטבולית עם הפחמן, מתרחשת ניטריפיקציה וזרחן נקלט על ידי אורגניזמים מרחיקי זרחן (PAO's). בתאים אלו ישנה בקרה על ריכוז החמצן המומס (DO).
שלב שלישי - אגני שיקוע (מצללים) בשלב א' מותקנים 5 מצללים, בנפח של כ-7,500 מ"ק כל אחד, ובשלב ג' 12 מצללים בנפח של 8,500 מ"ק כל אחד. באגני השיקוע מופרדים החיידקים (בוצה שניונית) מהמים באמצעות שיקוע פיזיקלי (כוח המשיכה). 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 מוחזרים כ-90% מהבוצה אל אגני האוורור הביולוגיים לצורך המשך הטיפול בשפכים ושמירה על גיל בוצה רצוי בריאקטורים. יתרת הבוצה העודפת מוזרמת אל המשך טיפול במערך הטיפול בבוצה.
שלב רביעי - אגני החדרה הקולחים השניוניים מועברים להמשך טיפול בחברת מקורות, שמחדירה אותם לקרקע חולית באקוויפר ייעודי, שמופרד מהאקוויפר של מי שתייה. החול, שנחשב לפילטר הטבעי, משמש כליטוש הקולחים עד לרמה רבעונית על ידי הרחקה ביולוגית, סינון וספיחה בקרקע. בתהליך זה ישנה הרחקה של שארית האמוניה ו-TOC מהקולחים. הקולחים שוהים מספר חודשים בקרקע ולכן מתבצע גם חיטוי של הקולחים אשר יוצאים ללא פתוגניים. המים המושבים נשאבים במערך של 150 קידוחים מסביב לשדות ההחדרה ומועברים להשקיית חקלאות הנגב בהשקיה ללא מגבלות.