סיכום מחקרי "מקורות" לשנת 2016

כבכל שנה, ערכה חברת מקורות כנס בו הוצגו המחקרים בתחום המים בהם היתה מעורבות בשנה שעברה. לפניכם תמצית של מחקרים אלה

ב- 16 במאי התקיים כנס המחקרים השנתי השמיני לסיכוםמחקרי שנת 2016 של חברת "מקורות". הכנס התקיים ביד בנימין, בהשתתפות עובדי החברה, נציגים ממשרדי הממשלה, רשות המים, גורמי אקדמיה וחברות מובילות בתעשיית המים. בכנס התקיימה גם תחרות חדשנות ותצוגת פוסטרים של כ-20 ממחקרי החברה. בנוסף הוצגו כ-10 מיצגים שונים של חברות שותפות במרכז החדשנות של ®WaTech.
להלן סקירת המחקרים שהוצגו בכנס.


1. שיפור והדגמת טכנולוגיות מתקדמות להשבת קולחים באתר השפד"ן - Demoware Reuse

ד"ר ענת לקרץ משיח

פרויקט DEMOWARE בוצע במסגרת התוכנית השביעית של האיחוד האירופאי (FP7), בין השנים 2014-2016, במטרה להדגים טכנולוגיות מתקדמות להשבת קולחים.
הפרויקט כלל 26 שותפים מאירופה ומישראל ו-10 אתרי הדגמה כולל אתר השפד"ן. באתר השפד"ן הודגמו שני תהליכים מתקדמים להשבת קולחים לחקלאות:
תהליך קדם לפני SAT מבוסס ביופילטר ואוזון. תהליך ה- (SAT (Soil Aquifer Treatment הינו תהליך הכולל החדרת קולחים לקרקע, כאשר התווך הבלתי רווי משמש כריאקטור לטיפול משלים בקולחים.
נמצא כי טיפול מקדים ל-SAT איפשר החדרת קולחים לקרקע בקצב גבוה יותר, תוך קבלת תוצר איכותי (מבחינה כימית ומיקרוביאלית, כולל בקרת מנגן והפחתת מיקרו-מזהמים) תוך כ-22 ימי שהייה בקרקע.
התפלת קולחים בשיטת היפוך זרימה של חברת ROTEC. תהליך ההתפלה בשיטה זו הדגים עבודה יציבה בריכוזי כימיקלים נמוכים מהרגיל (בכ-50%), ללא שיקוע וללא צורך בשטיפות עם כימיקלים, מה שמאפשר הוזלה משמעותית של התהליך.
על בסיס מחקר זה מיושמת, בימים אלו, טכנולוגיית היפוך הזרימה של ROTEC ב- PUB שבסינגפור, לצורך העלאת יחס ההשבה.
בנוסף יש לציין כי "מקורות" זכתה בהמשך מימון הפרויקט של המחקר בתחום במסגרת פרויקט AquaNES של האיחוד האירופאי (H2020).


2. פיתוח מצעים על בסיס פולימר וחרסית להרחקת חומר אורגני מומס ממקורות מים עיליים ומקולחים

מריו קומל

במקורות מים עיליים כגון מי הכנרת, ישנה נוכחות של חומרים אורגניים מומסים (להלן: חא"מ). חא"מ אלו עלולים להוות גורם למטרדי טעם וריח במים המסופקים, להגביר התפתחות ביופילם בקווי אספקה, ועוד.
הפתרון המקובל להרחקת חא"מ הינו תהליכי ספיחה על ידי פחם פעיל גרנולרי. קיימים מספר אתגרים בשימוש בחומר זה:

  • מוצר יקר יחסית. כ-2 דולר לקילו.
  • אופיים הכימי של החא"מ במים עיליים (טעונים שלילי לרוב, והיותם מולקולות גדולות בחלקן), גורם לכך שיכולת ההרחקה על ידי הפחם הפעיל אינה מספקת ומגיעה לכ-45% בלבד בממוצע.

במסגרת תוכנית "מגנטון" של הרשות לחדשנות, מפתחת "מקורות" יחד עם הפקולטה לחקלאות ברחובות (האוניברסיטה העברית) בהובלת פרופ' יעל מישאל, מצע אשר יכול להווה תחליף טכנו-כלכלי (עלות המצע החדשני פחות מ-1 דולר לקילו) לפחם הפעיל הגרנולרי.

מטרות המחקר

  • אופטימיזציה של פיתוח מצעים גרנולריים, תוך בחינת הפרמטרים המשפיעים על זרימת מים בלחץ והרחקת חא"מ: גודל אפקטיבי של החלקיקים, מקדם אחידותם, חוזק מכני, גידול חיידקים, יחסי חרסיות / פולימרים.
  • בחינת הרחקת חא"מ במתקן סינון טבריה בפיילוט חצי חרושתי הכולל 4 עמודות מקבילות. בחינת ביצועים אל מול עמודת בקרה של פחם פעיל מאותו סוג (ביטומני) הקיים במתקן.

המצעים המרוכבים בנויים משכבות של חרסיות מסוג Montmorilonite אשר סופחות אליהן פולימרים סינטטיים טעונים במטען חיובי, כך שמתאפשר לספוח חא"מ (טעונים שלילי) וליצור קשירה אלקטרוסטטית חזקה בין המצע הסופח לחא"מ (איור 1), ולא רק ע"י קשרים הידרופוביים חלשים יחסית כמו במקרה של הפחם הפעיל.
הניסויים שנערכו בשנה הראשונה של המחקר הראו תוצאות מבטיחות:

  • שיעור הרחקת חומרים אורגניים מומסים יותר מהכפיל את עצמו - 84% במצע החדשני לעומת 41% בפחם פעיל.
  • הרחקת חומצות הומיות (הרכיב העיקרי בחומרים האורגניים במי הכנרת) - כמעט פי 6 במצע החדשני לעומת ההרחקה בפחם הפעיל.

בשנה זו, הראשונה בניסוי, תוכנן ונבנה פיילוט במתקן סינון טבריה אשר מדמה את תהליך הספיחה של פחם פעיל במקום. הפיילוט נמצא בשלבי הרצה מתקדמים, וימולא עם מצע מרוכב ופחם במהלך התקופה הקרובה.


 3. חמצון מתקדם (AOP) של מימן גופרי

צחי צבי

מי הקידוחים בערבה מכילים ריכוזים שונים של מימן גופרי ונדרש להרחיקו מהמים טרם אספקתם להשקיה חקלאית. שיטות הטיפול הקיימות כוללות נידוף של המימן הגופרי לאוויר, מה שיוצר מטרדי ריח. בנוסף לכך, בשיטות הטיפול הקיימות נדרש טיפול המשך של הכלרה וסינון. ניתן לומר, כי השיטות הקיימות כוללות שלבים רבים וסובלות מבעיות רבות המצדיקות הקדשת מאמצים למו"פ לצורך פיתוח ובחינת שיטות מתקדמות ויעילות יותר.
ידוע כי ניתן לחמצן מימן גופרי לסולפאט באמצעות רדיקל הידרוקסיל. תחום זה נקרא "שיטות חמצון מתקדמות (AOP)". מדובר בתחום רחב הכולל מגוון של שילובים טכנולוגיים המאפשרים חמצון וטיפול במימן הגופרי.
מטרת המחקר הינה לסקור, לבחון ולשפר את הטכנולוגיה המתאימה ביותר לטיפול במימן גופרי. לצורך כך נבנתה בטכניון (במסגרת מחקר משותף בהובלת פרופ' ירון פז) מערכת מעבדתית מתוחכמת המאפשרת לבחון ולהשוות במקביל שיטות שונות ליצירת רדיקל הידרוקסיל באמצעות שילוב של אוזון, מי חמצן וקרינת UV. במסגרת המחקר אף נמצאה שיטה חדשנית לחמצון המימן הגופרי לסולפאט באמצעות חמצן ו-UV.
שיטה זו הינה פשוטה יותר ליישום משיטות AOP אחרות. יש לציין כי בעקבות הוכחת ההיתכנות המוצלחת של הניסויים עם שיטה חדשנית זו, נרשם פטנט ארעי (זה הביטוי במקצועי).


4. בחינת התאמת תהליך Annamox להפחתת עומסים בתהליך הטיפול בשפכים

תומר קרייצר ומרינה שולמן

בשפד"ן הופעלה מערכת מעכלים אנאירוביים תרמופיליים לצורך טיפול בבוצה והפיכתה לדשן באיכות גבוהה ולביוגז המשמש לייצור אנרגיה. מי הנטל החוזרים מתהליך הטיפול בבוצה, מכילים עומס גבוה של אמוניה, זרחן ורכיבים נוספים ועלולים לפגוע באיכות הקולחים ובתהליך החדרת הקולחים. המחקר מטפל בחנקן במי הנטל באמצעות חיידקי אנמוקס (Annamox), חיידקים אנארוביים ייחודיים הצורכים פחות אנרגיה ותשומות מתהליכי ניטריפיקציה המקובלים היום. לצורך כך נבנה פיילוט ריאקטור SBR בשיתוף אוניברסיטאות אנטוורפן והטכניון (בהובלת פרופ' קרלוס דוזורץ), והוא מופעל בהצלחה. המחקר מקנה למקורות יכולת תכנון ותפעול של טכנולוגיה חדישה ומתקדמת מסוג Annamox.


 5. מערכת הגנה וניטור אגן ההיקוות של הכנרת (IOSIGHT)

תהילה אשרי

נחלי אגן ההיקוות של הכנרת, המנקזים את מי הנביעות ואת נגר הגשמים, מסיעים לכנרת חומרים ממקורות טבעיים וממקורות אנתרופוגניים. חומרים אלו יכולים להשפיע על איכות המים המסופקים לשתייה במוביל הארצי ובמפעלי אספקה אחרים. ניטור מקוון של מי נחלי אגן ההיקוות, מאפשר להתריע מיידית על חדירת זיהום, ולהפעיל נהלי חירום. באגן ההיקוות של הכנרת פועלות שש תחנות ניטור מקוונות (בקרוב שתיים נוספות) להתראה מהירה על השתנות איכות המים. בתחנות הניטור מתבצע ניטור רציף עם גיבוי של דיגום אוטומטי וידני היישר מהנחל. בשנת 2015, זכתה מקורות ב"קול קורא" של רשות המים לפיתוח טכנולוגיות מתקדמות במערכת אספקת המים. הפרויקט מתבצע ביחד עם חברת ההזנק IOSIGHT (חברה שותפה של יחידת ®WaTech - מקורות) ועוסק בפיתוח מערכת חדשנית לניטור רציף של אגני היקוות ונהרות.
המערכת כוללת:

  • תצוגה גיאוגרפית של נתונים והתראות מתחנות הניטור בנחלים;
  • אינטגרציה של מידע רב-מערכתי הכוללת את הנתונים המגיעים מתחנות הניטור, נתוני איכות מים ממסדי נתונים מגוונים, תחזיות מטאורולוגיות ועוד;
  • זיהוי אנומאליות באיכות מי הנחלים;
  • שידור התראות לבעלי תפקידים;
  • מודל לחיזוי התפשטות גל זיהום בתוואי הנחלים באגן ההיקוות;
  • ממשק למערכת תומכת החלטות בעת קבלת התראה;
  • ממשק לבקרה תפעולית של התחנות;
  • הפצה אוטומטית של דו"חות שוטפים פעמיים ביום.

 6. גימלון תהליך IEMB לסילוק פרכלוראט ממי תהום והדגמתו בשטח

פיני ליטמן

בישראל, כמו גם באזורים שונים בעולם, קיימים מאגרי מי תהום המזוהמים בריכוזי פרכלוראט גבוהים בהרבה מהמותר. זיהומי פרכלוראט, שבעיקרם נובעים מתהליכי ייצור ביטחוניים, קיימים ב- 35 מדינות בארה"ב, ועל פי הערכה של ה-EPA הזיהום התגלה בריכוז של מעל 4 מק"ג/ל בבדיקות מי השתייה המסופקים לכ-11 מיליון תושבים. המזהם קיים גם במי תהום בארץ בריכוזים גבוהים (באזור רמת השרון, צפון תל אביב והרצליה). התפשטות ריכוזים גבוהים אלו לאזורים נוספים באקוויפר עלולה לגרום לזיהום מקורות מים נוספים ופסילתם לשימוש.
ניתן לחלק את הטכנולוגיות הקיימות ל-2 משפחות:

  • טכנולוגיות פיסיקו-כימיות כדוגמת שרפים המחייבים רענון. מי השטיפה של הרענון מצריכים פינוי וטיפול מורכבים ויקרים.
  • טכנולוגיות ביולוגיות. בטכנולוגיות אלו מתבצע פירוק הפרכלוראט לכלוריד וחמצן. הבעיות העיקריות עם שיטות אלו הן שאריות של חיידקים פתוגנים שנוצרים בתהליך, ועודפים של מקור הפחמן במי המוצר הסופיים.

בטכנולוגיית ה- IEMB (Ion Exchange Membrane Bioreactor) מתבצע פירוק ביולוגי ללא שאריות חיידקים פתוגנים וללא עודפים של מקור הפחמן. התבצע ניתוח טכנו-כלכלי ראשוני שהראה יתרון פוטנציאלי מהותי ביחס לכלל השיטות הקיימות. עד למחקר הנוכחי, הטכנולוגיה שימשה רק להרחקת ריכוזים נמוכים של פרכלוראט. המחקר הנוכחי (בהובלת פרופ' ג'ק גלרון וחוקרים נוספים ממכון צוקרברג באוניברסיטת בן גוריון) בוחן את היתכנות השימוש בטכנולוגיית IEMB להרחקת ריכוזים גבוהים של פרכלוראט ממי תהום.
הרחקת הפרכלוראט לתא ביולוגי מופרד באמצעות Donnan Dialysis דרך ממברנת חילופי יונים (IX), על מנת לאפשר פירוק ביולוגי מלא, מהווה יתרון על שיטות אחרות, משום שחיידקי ה-Pseudomonas ומקור הפחמן הדרושים לתהליך הפירוק, אינם עוברים למים המטופלים, דבר שחוסך טיפול נוסף. המחקר בחן ממברנות מסוגים שונים, יכולתן להרחיק פרכלוראט ומזהמים אניונים נוספים הנמצאים בתע"ש רמת השרון, ואת יישום התהליך למתקן טיפול.


7. חדשנות טכנולוגית במתקן התפלה ציון כהן ז"ל, הקשיה מיקרונית (OMYA)

ד"ר ילנה גלמן

דרישות ייצוב מים מותפלים מחייבות אספקת מים מותפלים עם ריכוז סידן ואלקליניות גבוה מ- 80 מג"ל.
מקורות נמצאת בשלבי תכנון של מספר מתקני הקשיה, שאותם תתפעל: היקף המים המותפלים שיטופלו בתהליך ההקשיה מצדיק חקירת טכנולוגיות חדשניות עם פוטנציאל להפחתת עלויות.
חברת ,OMYA יצרנית גלובלית של מינרלים תעשייתיים ומפיצה בינלאומית של כימיקלים ייחודיים, פיתחה שיטת הקשיה העושה שימוש בקלציום קרבונט מיקרוני במקום חלקיקים בגודל 2-4 מ"מ בהם נעשה שימוש כיום. השימוש בשיטה זו מאפשר להגדיל את קצב ריאקציית המסת אבן הגיר, וכך לייעל את תהליך ההקשיה.
ניתוח טכנו-כלכלי הראה חיסכון של מעל 20% בעלות למ"ק שהושג באמצעות טכנולוגיה של חברת OMYA במסגרת השת"פ איתה. בהמשך לתוצאות החיוביות של הניתוח הטכנו-כלכלי בוצע פיילוט במתקן ההתפלה "ציון כהן".
נבחנה בהצלחה היכולת לבצע הקשיה בהתאם לדרישות ייצוב המים וללא בעיות עכירות.
בהמשך להצלחה זו, מקורות ו-OMYA בוחנות מספר אפשרויות ליישום הפתרון החדשני באחד ממתקני ההתפלה למים מליחים בחברה.


8. צגים חדשניים לבקרים המקומיים במתקני מקורות

שרון סולומון

במהלך השנים האחרונות חלה עלייה משמעותית בכמות ותצורת המערכות הבאות:

  • מערכות אספקת המים
  • מערכות איכות המים
  • מערכות הזנת חשמל
  • מערכות עזר
  • מערכות בקרת מבנה
  • בקרים מבוזרים לטיפול בשוני במודולים שונים
  • שילוב של תקשורות חדשות
  • שילוב אביזרים חכמים ועתירי מידע ברצפת ייצור

בעקבות התוספות וההרחבות הנ"ל, הצג המקומי בלוח הפיקוד של התחנה, בחומרתו (HardWare) וביישום התוכנה (SoftWare), נמצא לא מתאים להצגת נתונים, תקלות, אירועים תכנים ונושאים, לאנשי התפעול והאחזקה של יחידת אספקת מים של החברה.
ההרחבות והתוספות חייבו פתרון הולם בשני מישורים:

  • בחירת צג מגע צבעוני, חכם, וגדול יותר (10"), הכולל משאבים מורחבים (זיכרון + מחוללי תקשורת), עמיד בתנאי סביבה קשים, ובעל רזולוציה אופטימאלית.
  • אפיון תכנון ותפיסה מערכתית מובנית (גנרית) וחכמה, להצגת הנתונים והתכנים במסכי הצג, בהנדסת אנוש מיטבית.

לאחר תהליכי אפיון, פיתוח ובחינה, שבוצעו בשח"מ מקורות ביצוע, מדור פיקוד מקומי, בשילוב עם אנשי השטח במרחבים שונים במקורות, פותחה המערכת.
המערכת מאפשרת לאנשי השטח לראות על המסך את תמונת המצב באתר בצורה פשוטה ומובנית, לבחון את הנתונים, ואף לחקור את היסטוריית הנתונים בגרפים ברזולוציה של שניות.


9. חיישן צבע לזיהוי חומרי הדברה מסוג אורגנו-זרחניים במי שתייה

שלומי קוסטליץ'

רקע:
זיהום על ידי חומרים אורגנו-זרחניים עלול להיגרם בשגגה או בזדון. טכנולוגיות הזיהוי הקיימות מוגבלות הן בספי הרגישות והן בספציפיות הזיהוי.
מטרות:

  • מטרה כללית: פיתוח מצע פולימרי עליו ניתן להצמיד חיישן כלשהו.
  • מטרה ספציפית: במחקר הנוכחי פותח חיישן לגילוי חומרי הדברה ממשפחת האורגנו-זרחניים.

תיאור הטכנולוגיה:

  • במעבדתו של פרופ' רז ילינק, באוניברסיטת בן גוריון, פותח פולימר ייחודי המשנה צבע בעקבות ספיחת מזהמים.
  • עוצמת הצבע משתנה בהתאם לריכוז המזהם.
  • "רמזור" התרעה כחול/אדום מצביע על המצאות מזהמים במים.

מהלך המחקר והתוצאות:

  • חומרים אורגנו-פוספטים במים מוספים לפולימר.
  • שינויי צבע / פלורסנציה מנוטרים בזמן אמת. שינוי אופטימלי מושג אחרי מספר דקות. השינוי מנוטר באמצעות ספקטרומטר / פלואורימטר המאפשר כימות של שינוי הצבע.
  • כימות השינוי מאפשר השוואה בין חומרים שונים וקביעת סף רגישות.
  • במהלך המחקר הושגה רגישות טובה של 10-50 מג"ל, כתלות בסוג חומר ההדברה.

מטרות להמשך:

  • ייצור אב טיפוס למכשיר שדה נייד לבדיקה.
  • ייצור אב טיפוס למכשיר רציף.
  • שימוש במצע הפולימרי לחיישנים אחרים.

התועלת הצפויה מהמחקר:
ניטור מהיר בשדה לזיהומים אורגנו-זרחניים.


 10. אופטימיזציה בתחזוקה – BQR

ד"ר אמיר סגל

חברת BQR הינה חברת תוכנה וייעוץ המתמחה בחישובי אמינות, בטיחות, תחזוקה ולוגיסטיקה. החברה שותפה טכנולוגית של יחידת ®WaTech - מקורות.
BQR מבצעת מחקר והוכחת יכולת בשיתוף חברת מקורות שמטרתו אופטימיזציה של תחזוקה ולוגיסטיקה, ושיפור התחזוקה החזויה למנועים במאגר אשכול.

  • השלב הראשון כולל איסוף וניתוח מידע מה- SAP לצורך בניית מודל ממוחשב של התנהלות המתקן.
  • בשלב השני יבוצע חיזוי ממוחשב של הטיפולים, צריכת חלפים, והתקלות הצפויות בשנים הקרובות, וחישוב העלות הצפויה.
  • בשלב השלישי יבוצע תהליך האופטימיזציה לתחזוקה ולוגיסטיקה שתוצאתו שיפור זמינות המערכת והפחתת העלויות בנושא תחזוקה.

המחקר נמצא כרגע לקראת סיום השלב הראשון. מסקנה חשובה מהמחקר עד כה היא שנתוני ה SAP קריטיים לפרויקטים מסוג זה.
מתוך ניסיון בפרויקטים דומים ניתן להניח בבטחה שההמלצות לחסכון בעלויות תחזוקה ולוגיסטיקה למתקן ייעלו את פעילות אחזקת המתקן והפוטנציאל לחיסכון הינו משמעותי.


11. שילוב מסנן ה- Spider של חברת עמיעד בטיפול המוקדם בהתפלה

ד"ר אדוה זך מאור

מטרת המחקר - בחינת היתכנות החלפת Cartridge במסננים אוטומטיים.
המחקר בוצע במתקן ההתפלה להט ע"ש ציון כהן ז"ל במרחב הדרום ובהובלה מקצועית של יחידת התפלה.
המחקר נחלק ל 2 חלקים עיקריים:

  • בחינת איכות התסנין של הספיידר והשוואתה לאיכות התסנין של הסננים הקיימים במתקן (Cartridge 5 מיקרון) - הבדיקה נעשתה באמצעות מעקב רציף אחרי מסנני ביקורת, ובדיקות איכות מים תקופתיות. התוצאות הראו כי איכות הסינון המתקבלת ממסנן הספיידר יציבה וטובה יותר מ- Cartridge.
  • בחינת כלל ההשלכות של סינון אוטומטי על המערכת בהיבטי איכות תסנין, עלויות אנרגיה וטיב ההגנה על הממברנות. בכדי לבדוק את הפרמטרים הנ"ל, אחרי מסנן הספיידר הוצב בית ממברנות ובו 8 יחידות זהות למתקן ההתפלה המסחרי. לצורך השוואה, בודד תא ממברנות זהה אשר הוזן מהסננים המיקרוניים במתקן המסחרי. הבדיקה נערכה לאורך שנה לערך, והוכח בה כי מסנן הספיידר שמר בצורה טובה יותר על הממברנה הראשונה.
    לאורך תקופה זו שמר המסנן על הפסד עומד נמוך ולא נדרשה שום פעולת תחזוקה או ניקוי חיצונית.
הקשרים של "מקורות" לתעשיות המים המקומית והבינלאומית, לאקדמיה הישראלית, למוסדות מחקר בינלאומיים ולקרנות מממנות שונות, לצד היכולות האינטגראליות הפנימיות, מאפשרים לקדם טכנולוגיות בכל שרשרת הערך של משק המים. פתרונות אלו מוטמעים ומייעלים תפעול ותחזוקה, ומגדילים את יצוא משק המים הישראלי.
הדפסה הורדה

לשאלות ופרטים נוספים

נא מלאו את פרטיכם ונציגינו ייצרו עמכם קשר בהקדם