שיקום מי תהום בשיטת Pump & Treat

רותם נאור, מנהל פרויקטים בחברת LDD,  ד"ר רפי מנדלבאום, מנכ"ל ומדען ראשי בחברת LDD

בשיטת ה- Pump & Treat נשאבים מי תהום מזוהמים אל מכלים עיליים, ומסולקים או מושבים אל האקוויפר לאחר טיפול. יתרונותיה הגדולים של השיטה הם מתן אפשרות לטיפול ישיר במזהמים מעל לפני הקרקע וצמצום המשך התפשטותם באקוויפר. בשנים האחרונות נפוצות יותר ויותר מערכות המשלבות שימוש בטכנולוגיות נוספות לאחר השאיבה או שמועדפות על פניה שיטות טיפול שאינן מצריכות כלל שאיבה. זאת בעיקר בשל משך זמן הטיפול הארוך, הנובע מיעילות מוגבלת בסוגי קרקעות מסוימים ועלויות תפעול גבוהות.

Pump & Treat )P&T), הינה אחת מן השיטות הנפוצות לטיפול במי תהום מזוהמים. בשיטה זו נשאבים מי תהום מזוהמים מתת הקרקע ישירות אל מערכת טיפול או אל מכל אגירה, הנמצאים מעל לפני השטח, ולאחר הטיפול מפונים לרוב אל הביוב/הניקוז או שנעשה בהם שימוש להשקיה. בנוסף, ניתן לשלב מערכת סחרור, שתשיב את המים המטופלים חזרה אל האקוויפר, במפלס השונה ממפלס השאיבה.

תהליך השאיבה והטיפול

השאיבה מתבצעת באמצעות משאבה דרך בארות ייעודיות, בעלות חלקים מחורצים, המאפשרים שאיבת מים מן העומק הרצוי. הטיפול במי התהום לאחר השאיבה מתבצע בשיטות שונות, כגון:

  • חמצון מתקדם (AOP)
  • נידוף ((air stripping
  • ספיחה באמצעות פחם פעיל
  • טיפול ביולוגי באמצעות חיידקים או שיקוע, כאשר מדובר במתכות.

כיצד בוחרים את שיטת הטיפול?

שיטת הטיפול נקבעת בעיקר בהתאם לסוג המזהם, אך קיימים שיקולים רבים אשר ישפיעו על בחירת הטכנולוגיה, כגון: עלויות, משך הזמן הנדרש לסיום השיקום, אופי האתר וכד'. באתרים בהם ריכוזי המזהם במי התהום גבוהים או במידה וקיימים מספר סוגי מזהמים, ניתן לטפל תוך שילוב של מספר שיטות במקביל על מנת לייעל את התהליך.

יתרונות השיטה

יתרונה הגדול של השיטה הוא שבנוסף לטיפול הישיר בזיהום, המתבצע מעל לפני הקרקע, שאיבת המים תורמת גם לשליטה בתנועת המזהמים, ומניעת המשך התפשטותם באקוויפר. ניתן לשפר את השליטה בתנועת המזהמים באמצעות התקנת מספר בארות והצבת "מחסומים" (barriers) באקוויפר.

באר שאיבה המותקנת בתוך פלומת הזיהום, המתוחמת ע"י מחסומים במעלה ובמורד הזרם Cohen et al., (1994).

באר שאיבה המותקנת בתוך פלומת הזיהום, המתוחמת ע"י מחסומים במעלה ובמורד הזרם (Cohen et al (1994.

משך הטיפול

לרוב משך הטיפול בשיטת P&T נמשך מעל לעשור, ותלוי במאפייני המזהמים – סוגם, תכונותיהם הכימיות והפיסיקליות, ריכוזם ההתחלתי ואופן התפרסותם באקוויפר וכן במאפייני האתר – סוג הקרקע והמוליכות ההידראולית בתווך הרווי. ניסיון שנצבר בעולם מעיד על הצלחה בהורדת ריכוזי מזהמים לרמות מי שתיה באמצעות P&T בלבד, באתרים בהם הגיאולוגיה ופיזור המזהם אינם מורכבים. על מנת לשפר את הטיפול ולקצר את משכו, ניתן לשאוב מים בו זמנית מכמה בארות ומעומקים שונים, ולטפל בהם במספר שיטות.

חסרונות השיטה

ה P&T היתה נפוצה בעיקר בשנות ה- 70 וה-80 של המאה הקודמת. בעקבות חסרונות השיטה, יותר ויותר שיקומים מבוצעים בעשורים האחרונים בשיטות אגרסיביות, רובן IN-SITU, כדוגמת: תרמיות, כימיות, פזיקליות או ביולוגיות.

חסרונות השיטה הבולטים הינם:

  • משך הזמן הארוך הנדרש לטיפול.
  • עלויות תחזוקת המשאבות ומערכת הטיפול.
  • יעילות נמוכה בקרקעות בהן מוליכות הקרקע בתווך הרווי אינה גבוהה.
  • שאיבת מים דרך מעברים מועדפים ובכך השארות מזהמים במים.
  • חזרת מזהמים מן הקרקע אל המים לאחר הטיפול (אפקט ה"ריבאונד").

חשיבות ניטור איכות המים

לניטור רציף ומייצג של איכות המים באקוויפר במהלך השיקום חשיבות רבה בבחינת יעילות הטיפול וקבלת החלטות בנוגע לביצוע שינויים והתאמות תוך כדי העבודה. ניטור ריכוזי מזהמים לאורך זמן, באתרים בהם פועלות מערכות P&T, חושף לעיתים קרובות שתי תופעות בעיתיות המכונות – Tailing ו"ריבאונד":

Tailing הינה תופעה בה חלה האטה מתמשכת בירידת ריכוזי המזהמים במהלך פעולת המערכת.

אפקט ה"ריבאונד" מתייחס לשחרור מזהמים שנספחו אל הקרקע, במהלך ירידת מפלס המים, חזרה אל המים לאחר הפסקת השאיבה, ובא לידי ביטוי בעליה מהירה יחסית בריכוזיהם ובהתייצבות, לעיתים לאחר הגעה לערכי המטרה.

על כן, שיקום מוצלח בשיטת P&T יבוצע ע"י שאיבת כמות מים גדולה דרך האזור המזוהם באקוויפר, על מנת להסיר לא רק את המזהמים המומסים, אלא גם את אלו שמשתחררים מן הקרקע. בנוסף תסייע השאיבה בהרחקת המזהמים המועברים בדיפוזיה מאזורים בעלי מוליכות הידראולית נמוכה או משכבות מזהמים שאינן מומסות (NAPLs). יתר על כן, תמשך השאיבה גם לאחר הגעה לערכי המטרה, ולאחר הפסקתה יימשך ניטור תקופתי לצורך מעקב. במידה ותחל עליה בריכוזי המזהמים תופעל שוב המערכת.

מתקן טיפול כחלק ממערכת P&T בתוך מבנה במפעל

מתקן טיפול כחלק ממערכת P&T בתוך מבנה במפעל

מתקן טיפול כחלק ממערכת P&T בחצר מפעל

מתקן טיפול כחלק ממערכת P&T בחצר מפעל

 

 

 

 

 

 

 

 

שימוש ב  P&T בישראל

משנת 2008 פועלת בתחנת דלק במרכז הארץ מערכת לטיפול בזיהום בדלקים בשיטת  P&T המשולבת עם מערכת סחרור. המערכת הותקנה ומתופעלת ע"י חברת "אל.די.די טכנולוגיות מתקדמות בע"מ" (LDD). הטיפול במים הנשאבים נעשה מעל לפני הקרקע, בשיטת air stripping, היעילה בהרחקת חומרים אורגנים נדיפים (VOCs), ע"י הזרמת אוויר על פני המים המזוהמים, באמצעות strippers. לאחר הטיפול מוזרמים המים חזרה אל מפלס נמוך יותר באקוויפר. האדים הנפלטים במהלך עבודת המערכת מועברים דרך מסנן פחם פעיל, טרם שחרורם אל האטמוספירה.

מבנה ה-stripper

מבנה ה-stripper

 

מסת מרכיבי הדלקים העיקריים (M-BTEX) שהוסרה ממי התהום בתחנת הדלק במהלך שנתיים

מסת מרכיבי הדלקים העיקריים (M-BTEX) שהוסרה ממי התהום בתחנת הדלק במהלך שנתיים

 

 

 

 

 

 

 

 

שימוש ב P&T בקליפורניה, ארה"ב

חברת ARA בצעה בריאלטו, קליפורניה, במהלך השנים 2010-2011, ניסוי לטיפול במי תהום המזוהמים בפרכלורט, בשיטת החלפת יונים ((ion exchange, באמצעות מערכת P&T.

מהלך הניסוי: המערכת שאבה מי תהום מבארות שהותקנו עד לעומק של כ-100 מ', בקצב של 180 מק"ש, אל מכל בו בוצע הטיפול.

תוצאות: הניסוי הוגדר כמוצלח הודות להורדת ריכוזי המזהם ממאות מיקרוגרמים לליטר אל פחות מ- 1 מיקרוגרם לליטר.

עלות: עלות השיקום הוערכה בכ-2 מיליון דולר (כ-185 דולר ל-1,000 מ"ק מים שטופלו).

שימוש ב P&T בצפון קרוליינה, ארה"ב

בשנות ה-80 של המאה הקודמת התגלה זיהום במי התהום בבסיס חיל הים, לג'ון (Lejeune), בצפון קרוליינה, שכלל ממסים מוכלרים, בעיקר Trichloroethylene (TCE) ו-Perchloroethylene (PCE) , דלקים ומתכות. לצורך הטיפול במזהמים הוקמה בסוף שנות ה-90 מערכת P&T, שכללה בארות שאיבה, מכלי אחסון ומתקן טיפול.

מהלך הטיפול: המים נשאבו משני עומקים של האקוויפר, בקצב של מעל ל-100 מק"ש, אל המכלים, שם עברו מספר תהליכים טרם הטיפול, כגון: הפרדת שמנים, הרחקת מינרלים וסינון. לאחר מכן הועברו המים אל המתקן, בו בוצע הטיפול במגוון שיטות, כגון: air stripping, סינון באמצעות פחם פעיל ושיקוע מתכות.

תוצאות: במשך שנתיים של טיפול הורחקו כ-20,000 ק"ג של חומרים אורגנים נדיפים (VOCs). ריכוזי ה-VOC במוקד הפלומה ירדו מ- 10-27 מיליגרם לליטר והתייצבו סביב ה-1.6 מיליגרם לליטר. ההנחה הרווחת היא כי ההתייצבות נובעת מהמצאות שכבת מזהם בלתי מסיסה במים, שהמשיכה לשחרר המזהמים אל המים. המים המטופלים, שעמדו בתקני מי השתיה המחמירים, הועברו לשימוש בבסיס.

עלות: עלות השיקום הוערכה בכ-1.5 מיליון דולר (כ-75 דולר לק"ג).

תרשים של מערכת הטיפול במים בבסיס לג'ון

תרשים של מערכת הטיפול במים בבסיס לג'ון

כל הזכויות שמורות, אל.די.די טכנולוגיות מתקדמות בע"מ | תנאי שימוש באתר

עיצוב: VAZA | פיתוח: The Shark Lady