מערכות ביוב עירוניות

1. מערכות ביוב עירוניות נוער שותה מים ודעת תשע''ג 24.2.13

2. מבוא – מה במצגת? במצגת מוסברים בקצרה מטרות, מבנה עקרונות פעולה של מערכת ביוב עירונית המצגת מתבססת על מצגות גורמי זיהום המים, והטיפול במזהמים ובשפכים, ומצגות המים בירושלים. והיא נערכה כחלק מתכנית החינוך נוער שותה מים ודעת, המקרבת את הנוער למצוינות המים הישראלית ומיועדת לתלמידי חט''ב ותיכון הלומדים את נושא המים והסביבה, ולמבקרים באתרי מבט''י והגיחון, ואתרי תאגידי המים ברחבי הארץ. המצגת משתלבת בשתי סדרות של מצגות של תכנית נוער שותה מים ודעת (1) בסדרת הסביבה, שפכים, מזהמי מים והטיפול בהם ו (2) בסדרת המים בירושלים שכוללת מצגת מפורטת על מערכת המים בירושלים ומצגת על מט''ש שורק. המצגת נערכה בשיתוף עם הגיחון - תאגיד המים בירושלים. ומבט''י מפעלי ביוב וטיהור שפכים – ירושלים.

3. מושגי רקע היגיינה(גיהות בעברית) שמירה על ניקיון בהיבט בריאותי רפואי למניעת מחלות. את חשיבות הניקיון וקיומם חיידקים גילה רק ב 1847 הרופא הווינאי אינגנץ זמלוויס שחשד כי חוסר היגיינה של הרופאים גרם לתמותת יולדות בבתי חולים. הרופא האמיץ נדחה בתחילה על ידי קהילת הרופאים וסיים את חייו במוסד פסיכיאטרי בו הוכה למוות! אך לאחר מותו הוכר כמציל האימהות. (קריאה מומלצת מאוד: זעקת האמהות, ספר נפלא של מורסון תומסון אודות חייו ופעלו של דר' זמלוויס) סניטציה שמירה על היגיינה באמצעות מניעת מגע של אנשים וחיות עם חומרים מסוכנים נושאי חיידקים, מזהמים ונושאי מחלות. חוסר סניטציה והגיינה הביא למגפות גדולות באירופה במקביל להתפתחות הערים וצפיפות המגורים אינגנץ זמלוויס

4. תפקידיה של מערכת הביוב המערכת הביוב העירונית מפנה מי שפכים מהבית ומאפשרת סניטציה לשמירה על היגיינה. מי הביוב מועברים למכוני טיהור שפכים (מט''ש), בהם המים מטוהרים ממזהמים ומושבים לטבע או לשימוש בהשקיה בחקלאות. היגיינה כללית מי ביוב מטוהרים מושבים לנחל

5. הגדרות שפכים נוזלים מימיים שזוהמו בידי אדם (אנתרופוגניים)  כגון פסולת ביתית, עירונית, חקלאית או תעשייתית ביוב מערכת צינורות תת-קרקעיים, לניקוז שפכי העיר למקום בו לא יהוו מטרד, בעיקר למכוני טיהור (מט''ש). בעבר הוזרם ביוב לים ישירות או דרך נחלים וגרם נזק סביבתי חמור שכיום מנסים למנוע קולחים שפכים שעברו טיהור במט''ש

6. מערכת הביוב הביתית מתחברת למערכת העירונית צינור הביוב הביתי צינור ניקוז גשם מרזב אוסף מי הגשם בריכת איסוף וביקורת מערכת הביוב העירונית מערכת ניקוז גשם עירונית

7. חלקי מערכת הביוב צנרת צינורות בקטרים וגדלים שונים בדרך כלל מביטון, פלסטיק בריכות מיכלים אליהם מתנקזת צנרת בקוטר קטן וממנה נמשכת הזרימה בצנרת גדולה יותר למיכלים פתחים המאפשרים גישה לפתיחת סתימות ותיקוני דליפות תחנות שאיבה (ת''ש) מתקני שאיבת שפכים כשזרימת הכבידה אינה מספקת

8. הובלת השפכים כבידה צנרת הביוב מונחת בשיפועים יורדים על מנת לאפשר לשפכים לזרום ללא שאיבה. מהירות הזרימה מהירות הזרימה בצנרת איטית ונעשית ללא לחץ על מנת למנוע דליפות ונזק סכנת סתימה לכן הצטברות של לכלוך, או שורשים שחודרים לצנרת עלולה לעצור את הזרימה פתחי ביקורת לכן נמצא במערכת הביוב שפע פתחי ביקורת וטיפול שנועדו למנוע ולטפל בסתימות

9. בריכת ביוב וצנרת בשיפוע שיפוע מדורג בריכה ופתח ביקורת

10. ההיסטוריה של הביוב מתחילה ברומא מערכות ביוב עתיקות נתגלו ברומא ובעמק האינדוס (פקיסטן-הודו

11. קלואקה מקסימה הביוב של רומא העתיקה קלואקה מקסימהCloaca Maxima(באדום) מערכות הביוב של רומא העתיקה, מהמוקדמות בהיסטוריה נבנתה לנקז ביצות ושפכים מהעיר רומא ונשפכה לנהר הטיבר. נבנתה כנראה בסביבות שנת 600 לפני הספירה, על ידי מלכהּ החמישי של רומא, לוקיות טארקוויניוס פריסקוס בעזרת מהנדסים אטרוסקיים ופועלים פלבאים.

12. ירושלים – נתוני רקע מים וביוב תושבים כ- 700,000 צריכת מים כ – 50 מלמ"ק לשנה צריכת מים ממוצעת לנפש כ- 77 מ"ק לשנה שפכים לנפש כ – 54 מ"ק לשנה כמות שפכים שנתית כוללת כ- 39 מלמ"ק לשנה מערכת המים והביוב של ירושלים, דוגמה למערכת עירונית גדולה

13. ת"ש נווה יעקב ת"ש פסגת זאב מנהרת ביוב צופים מט"ש מזרחי נבי מוסא - מתוכנן מנהרת ביוב שורק מט"ש מערבי נחל שורק - בהרחבה ת"ש אל-ג'בשה מנהרת הכותל מנהרת כרם ת"ש תלפיות מזרח מט"ש הר חומה - בהקמה ת"ש חומת שמואל מתקני ביוב עיקריים בירושלים ת''ש – תחנת שאיבה מט''ש – מפעל טיהור שפכים מנהרות ביוב

14. קווי מאסף ותעלות גדולות קווי ביוב ראשיים עוברים בתעלות גדולות בתמונה משמאל תעלת בית כרם בירושלים בתמונה למטה תעלה ביוב חדשה ברשל''ץ

15. גורמים פנימיים שפכי תעשייה גזים חיידקים אבנים, קרשים, סמרטוטים גורמים חיצוניים אדמה בלתי יציבה לחץ מי תהום חדירת שורשים זעזועים קרקע חומרים מעכלים תחזוקת מערכת הביוב הביוב נפגע מגורמים חיצוניים (כמו חפירות) ופנימיים (פיזיים, כימיים, וביולוגיים) הגורמים לנזילות, סתימות ושברים המערכת מחייבת תחזוקת שוטפת, (ביקורות) תחזוקה מונעת (שיפוצים) ותחזוקת שבר (תיקוני חירום)

16. דוגמת תקלות במערכות ביוב ניקוז סתימת ביוב דליפת ביוב לנחלים ולקרקע

17. תחכום והפתעות במערכת הביוב צנרת ביוב סתומה על ידי שורשים מצלמת רובוט עם פנסים לבדיקת צנרת ביוב פומפה אלקטרונית

18. ביוב לא מטופל הוא פצצת זמן ביוב שאינו מטופל , או מטופל חלקית בלבד מזהם את הסביבה בעיר ובסביבה ומהווה פצצת זמן מסוכנת. נוער שותה מים ודעת

19. הטיפול בשפכים בטבע השפכים מטופלים במכוני הטיהור באופן דומה למתרחש בטבע אך בתהליך מואץ ומהיר מקורות החמצן המומס במי נחל בטבע ערבול דיפוזיה פוטוסינטזה נוער שותה מים ודעת

20. טיפול בשפכים עירוניים - רקע תהליכים טבעיים כימיים, פיזיקאליים ומיקרוביאליים משמשים לטיפול בשפכים. בעולם המודרני כמויות שפכים גדולות במקום מרוכז: נדרשות טכנולוגיות יעילות, אמינות, רציפות בשטח קטן. נדרשת "עזרה לטבע" להאצת פירוק השפכים. הוספה מלאכותית של חמצן ומיחזור המיקרואורגניזמים, (בוצה משופעלת) מבטיחים שכמות החיידקים בריאקטור תגדל אקספוננציאלית (מעריכית). ריאקטורים צורכי חמצן דוגמה לגדילה אקספוננציאלית: הכמות מוכפלת פי שנים כל שעה

21. מדדי יסוד בטיהור שפכים TSS BOD צריכת חמצן ביולוגית BODBiochemical Oxigen Demand מדד זיהום אורגני במים: כמות חמצן הנדרש לפירוק ב 5 ימים. נמדד ביחידות mg/l מיליגרם חמצן לליטר שפכים בחמישה ימים של כמות החמצן הנצרך בריאקציה בחמישה ימים עד מיצוי כל החומר TSS Total Suspended Solids סך כל כמות המוצקים הצפים בנוזל (שהם ברי סינון) נמדד ביחידות mg/l מיליגרם מוצקים לליטר נוזל) המדידה בסינון דרך מסנן בגודל חורים ידוע שנשקל יבש לפני ואחרי סינון ליטר נוזל דרכו. עכירותTurbidity מדד לצפיפות החלקיקים בתמיסה, לפי שקיפות לאור מסנני מדידת TSS ריאקטורים צורכי חמצן

22. גורמי זיהום בשפכים פיזי פסולת פלסטיק, עץ, מתכת, אבן, בד וכ''ו כימי מזהמים ואורגנים (פסולת אדם, שומנים) אנאורגנים (מתכות כבדות) ביולוגי פתוגנים מעבירי מחלות: חיידקים, וירוסים פטריות נוער שותה מים ודעת

23. הטיפול מתבצע בשלשה שלביםהמייצגים שלש רמות טיפול ושימוש אפשרי במים המטוהרים טיפול ראשוני סינון פיסי גס עם מסננים וסילוק הפסולת: הגרוסת (השוקעת) והמרחפים טיפול שניוני טיפול ביולוגי בו מפרקים חיידקים צורכי חמצן את החומר האורגני במיכלים הקרויים ריאקטורים אליהם מוזרם אויר דחוס. הפסולת שוקעת כבוצה בתחתית והמים עוברים חיטוי (כלור) נגד פתוגנים. מתקבלים קולחים צלולים שניתן להשיבם לטבע אך לא להשקיית ירקות ופירות החשופים למים ישירות כגון עגבניות, ואין לאפשר חלחולם לאקוויפרים טיפול שלישוני משפר את איכות המים כך שניתן להשקות איתם כל גידול ולאפשר חלחולם לאקוויפרים כולל סילוק חנקן (תהליך ביולוגי) וזרחן בתהליכים ביולוגיים או כימיים נוער שותה מים ודעת

24. דוגמאות לסוגי טיפולים שונים טיפולי הסינון מסלקים פסולת קשיחה מהמים הטיפול בדטרגנטים מבוצע בפעולות פיזיות וכימיות בטיפול המקדים בעזרת אויר פיתות (פולקולציה וקואלוגציה) מקבצת תרחיפים ומומסים לגושים כבדים ששוקעים לתחתית סינון פחמני סופח חומרי זיהום שונים בטיפול ביולוגי מאכלים חיידקים חומרים אורגניים עתירי אנרגיה ופחמן תוך שימוש בחמצן נוער שותה מים ודעת טיפולי החיטוי משמידים ומנטרלים פתוגנים נושאי מחלות

25. מט''ש שורק מטהר 100,000 מ"ק ליום המושבים לחקלאות ולטבע

26. מט''ש שורק שלבי הטיפול בשפכים

27. מוצא המים לנחל שורק, לאחר חיטוי המים מושבים לנחל דרך מפל המוסיף לערב אויר במים כמו בטבע, ומאפשר המשך הטיהור בנחל עצמו מול המפל נקודת תצפית נוחה ומוצלת, מקום להסבר נוח על המט''ש כולו

28. הושלם המעגל השפכים הופכים למים מטוהרים, לגז שהופך לחשמל ולקומפוסט לדישון

29. תודות תודות תאגיד הגיחון ולמבט''י מפעלי ביוב וטיהור שפכים - ירושלים שסייעו בעריכת המצגת לתכנית החינוך נוער שותה מים ודעת. התכנים מבוססים על חומר שסופק על ידי הגיחון ומבט''י ואתר האינטרנט של הגיחון והן נערכו בשיתוף וביקורת שלהם. מספר תמונות צולמו על ידי ע''י יגאל מורג והתודה נתונה גם לו ותמונות רבות אחרות צולמו ע''י אמנון שפי המצגת נועדה לתלמידי חט''ב ותיכון המתמחים בנושאי סביבה ומים והיא חלק מתכנית החינוך המקרבת את הנוער למצוינות המים הישראלית, המופעלת בשיתוף עם רשות המים, הממשלה (תמ''ת חינוך סביבה) הטכניון ותעשיית המים בישראל