הפרה - דוקס המשולש

הקושי באפיון, בטיפול במקור ובמט"ש. מדוע אין תמריץ למחזור של החומר האורגני והנוטריאנטים לקרקע?

שפכי חצר ההמתנה והצינון, הם שפכים קשים לטיפול, קשים לדיגום, קשים להולכה וקשים למט"ש. אז מדוע בארץ מטפלים בהם ברפת, דוגמים אותם, מוליכים אותם ומשלימים את הטיפול במט"ש?


מדוע קשה לטפל בשפכי הרפתות?
שפכי רפתות הם שפכים אורגניים, ללא "רעלים" וצפוי היה שיהיה ממש קל לטפל בהם. בפועל אלה השפכים שכמעט הכי קשים לטיפול. ישנם לכך מספר גורמים:
א. מקור העומס האורגני בשפכים, הוא לאחר לעיסה ממושכת והעלאת גירה ואז "טיפול משלים" בארבע קיבות אנארוביות של הפרה. מה שהיה זמין התפרק בקיבות והפך ל...... ומה שנשאר הוא כבר קשה לפרוק.
ב. השפכים מכילים חלקיקים קטנים מאד, אך של מולקולות גדולות מאוד כגון ליגנין וצלולוז. למרות שהן אורגניות הן קשות לפירוק ודרוש זמן שהייה אנארובי של כמעט שנה כדי לפרקן. בסלנג אנחנו קוראים להם מרכיב "בלתי פריק" כיוון שהן אינן מתפרקות במערכות הטיפול הזמינות לרפתות.
ג. פילוג החלקיקים של המוצקים המרחפים, מראה כי רוב החלקיקים הם מיקרוניים ואינם נוטים לשקוע ללא תוספים כימיים.
ד. תכולת חנקן מאד גבוה. חנקן לא רק שאינו עובר טיפול במערכות אנארוביות, אלא שהוא אף משתחרר מהתרכובות אליהן הוא קשור ומעלה את ריכוז האמוניה בשפכים.
ה. תכולת הזרחן הגבוהה קשורה ברובה למוצקים. אילו המוצקים היו בעלי תכונות שיקוע טובות היה קל לטפל בהם, אך בכל מקרה כדי להפריד את המוצקים המרחפים, שבמקרה זה הם באמת מרחפים - יש צורך בכימיקלים.
ו. תכולת המלח הגבוהה בשפכים מקורה בתזונת הפרות. הן חייבות מלח לבריאותן. תכולת המלח איננה מפריעה לטיפול אלא יותר למגבלות היישום החקלאי או ההזרמה למט"ש.
כפי שניתן לראות, השפכים האלה למרות "אורגניותם", קשים לטיפול ויישום מבחינות רבות.


דיגום שפכי רפת - כל תוצאה זוכה
דיגום חטף וגם דיגום מורכב אינם נותנים ערך נכון!!
כדי לדגום רפת על מנת לדעת באמת מה היא תורמת למט"ש או למתקן המתוכנן לטיפול הקדם, הדבר מחייב המון השקעה ורצון לדעת את הערך האמיתי של העומס היומי. הריכוז הרגעי אינו מעיד על התוספת למט"ש. הרפת עושה את אותו "פס הייצור" שנים על גבי שנים ועדיין יותר קשה לדגום אותם מרוב שפכי התעשייה.


מדוע קשה לדגום אותם?
א. מכיוון שכל כמה דקות במהלך החליבה זורמים שפכים באיכות שונה.
ב. מכיוון שישנן פעולות שאחת ליום או יומיים קורות במהלך חצי שעה והן אלה שתורמות 60 עד 80% מהעומס היומי (שטיפת חצר הצינון, שטיפת מיכל חלב)
האם דגימות החטף מייצגות את העומס הנתרם למט"ש? - כמובן שלא!
האם דוגמא מורכבת של דוגם, מייצגת את העומס הנתרם למט"ש? - ממש לא!
האם אפשר לדגום באופן שיגדיר את העומס באופן מייצג?- כמובן שכן! בתנאים מסוימים.
הדיגום הינו דיגום חטף, אך מאחר ועל פי רוב יש איגום בנקודת הדיגום וזמן שהייה ובעצם מתבצע דיגום מורכב. ברוב המקרים זמן השהייה במתקני הטיפול ובבור השיקוע קצרים יחסית והעומסים הגבוהים הרגעיים המגיעים למתקן משפיעים באופן משמעותי על האיכויות במוצא. ישנן מערכות כגון בריכות אנארוביות בהן השהייה היא מעל 6 ימים, שבהן מתבצע באמת מיצוע במוצא, אך בבורות השיקוע איכויות המוצא מאד משתנות.
בשל הקושי לבצע דיגום נכון ולהגיע לערכי המזהמים הנכונים נוצרים מספר פרה-דוקסים:

פרה-דוקס ראשון - החיובים

אך אם לוקחים את הנוסחה המושקעת ומזינים בה ערך שלא מייצג את העומס שבאמת הרפת תורמת למט"ש אז מה עשינו?


פרה-דוקס שני - תכנון מתקני הטיפול
מערכות טיפול ביולוגיות וכימיות, מבוססות בראש ובראשונה על תכנון תהליך המבוסס על נתוני תכנון ברורים. מכל הסקרים עלתה השונות בין הרפתות במשטרי העבודה, בערכי המזהמים ובמידת הצלחת המתקנים. המערכות המתוכננות ונבנות, צריכות להתבסס על ערכי מזהמים נכונים ולא על "מספרי אצבע".


פרה-דוקס שלישי - התחייבות הספקים
כאשר ספק מתחייב להפחתת מזהמים באחוזים, כיצד ניתן לכמת את הביצועים?
במערכות שאין בהם זמן שהייה ארוך כגון מערכות פיזיקו-כימיות, ניתן לבדוק כניסה ויציאה ולהשוות ביצועים. במערכות שהשפכים שוהים מספר ימים והם מקבלים עומס משתנה לאורך היממה ושונה בימים שונים, אי עמידה בביצועים לא יכולה להימדד באופן פשוט מול הכניסה. לרפתן אין כלי לבחון את ביצועי המערכת מול ההתחייבות.


אז מהם ערכי המזהמים ?
חשוב להדגיש כי השפכים מורכבים בעצם משני חלקים מאד שונים במהותם, שפכי מכון החליבה ושפכים שמקורם באזור ההמתנה לחליבה והצינון.
1. שפכי מכון החליבה – שטיפת המכונות ורצפת ה"בור".
מסקר שערכתי עם צוות טריפל טי ב-42 רפתות עמק חפר, עלה כי נתוני מכון החליבה הם לרוב בערכי מזהמים (ראה טבלה 1).
השפכים דומים לכל אורך השנה, ערכי המזהמים בהם אינם מאד גבוהים והם דומים לתוצאות המתקבלות לאחר מתקני הקדם המטפלים בזרם המשולב. שפכים אלה יכולים לזרום למערכות האזוריות ללא טיפול. הם לרוב מהווים דילול לשפכי חצר ההמתנה ומקלים את העלות למ"ק אך לא את סה"כ העלות.
עלויות חריגים לשפכים אלה הם בהתאם לטבלה 2.
2. שפכי חצר ההמתנה משתנים מאוד בין קיץ, חורף ועונות המעבר ובנוסף השפכים בעלי אופי שונה מאוד במשטרי עבודה שונים. מכיוון שכך, אין באמת ערכים אופייניים לזרם חצר הצינון, ראה טבלה 3.
זרם השפכים שונה בכל משטר עבודה ובכל רגע נתון ברפת.
המלצתי למתכננים ולמחייבים באגרות החריגים:
תכנון המערכות ואופן חישוב החיובים, צריכים להיות מבוססים על פי ק"ג ליום של מזהם ולא על פי ריכוז נקודתי. אמנם המחשבון מכפיל בספיקה והתוצאה אמורה להיות ק"ג ליום, אך מכוון שהעומס נדגם נקודתית, התוצאה מוטעית ברוב המקרים אם לא בכולם.

טבלה 1

טבלה 2

טבלה 3

 

כיצד מתמודד המט"ש הקטן עם השפכים מחצר ההמתנה והצינון?
מכוני הטיהור, הקטנים במיוחד, מושפעים באופן משמעותי מהעומס המגיע בשפכי הרפתות:
א. העומס האורגני הזמין
העומס האורגני הזמין נאכל במערכות הקדם טיפול ואילו הקשה לפרוק מגיע למט"ש. למרות זאת החיוב הוא על פי עלות COD כללי. (זוהי התחשבות כלפי הרפתנים).
ריכוז החנקן בשפכי הרפת גבוה בכ800% עד 1000% משפכים סניטריים.
למרות זאת החיוב בגין תרומת החנקן למט"ש אינה גבוהה.
ב. השפעת טיפולי הקדם על המט"שים הקטנים
שפכי הרפתות מזרימים עומס אורגני גבוה ועומס תרכובות חנקן וזרחן גבוהים, המשפיעים באופן משמעותי על יכולת הטיפול ועלותו במט"שים, בייחוד הקטנים והבינוניים. ככל שהאכיפה על הרפתות תמומש ויופחתו ערכי המזהמים בשפכים הנכנסים למט"ש, יהיה הטיפול בתרכובות החנקן במט"ש מורכב יותר ויקר יותר.
החמרת האכיפה שמה דגש רב על הפחתת ערכי COD ו-TSS. עיקר עלות החריגים חלה על המזהמים האלה. מרכיב העלות לחריגה בחנקן הינו שולי יחסית, לכן טיפולי הקדם המיושמים בפועל, מטפלים בעיקר במרכיבי ה-COD וה-TSS.
מרכיב הטיפול בחנקן כפי שהוא מוגדר כיום במחשבון, מחייב רק ניטריפיקציה. טיפול זה אינו מקטין את ריכוז כלל החנקן. על פניו נראה, כי העלות העיקרית למט"ש עבור מרכיב החנקן נובעת משלב החמצון של תרכובות החנקן, אם תבוצע ניטריפיקציה במסגרת טיפול הקדם, יגיע למט"ש ניטראט התורם חמצן. כך נבנה המחשבון.
הפחתת COD בצורה משמעותית בטיפולי הקדם (מעשרות אלפים לכאלפיים) משנה את יחס C ל-N בכניסה למט"שים. בחלק ממכוני הטיהור שינוי זה עלול לגרום ליחס גבולי שאינו מאפשר דה-ניטריפיקציה מלאה לרמות הנדרשות כיום בחוק.
הבעיה המיידית היא העומס על המט"ש, הבעיה העתידית היא מגבלה ביכולת הדה- ניטריפיקציה.
מוצע לשקול שינוי במחשבון, כך שכלל תרכובות החנקן הוא הפרמטר הנמדד ולא רק ב-TKN.


אז מה עושים עם שפכי הרפת בעולם?
את מכון החליבה מזרימים למט"ש אך את חצרות ההמתנה לא מזרימים למט"ש.
לרוב לא מטפלים בהם אלא מדשנים איתם. במקרים אחרים זרם זה מופנה למתקני הביוגז ואז... לפיזור מבוקר. כמובן שדישון חייב להיות מבוקר ועל פי התקנות. הכמויות לדונם צריכות להיות מחושבות בהתאם לכל תורמי המלח, הדישון והנוטריאנטים לאותה חלקת קרקע כגון הקולחים ובוצות ממקורות שונים.
עלויות האיגום התקני והפיזור המבוקר כולל הצנעה דומות לעלויות הטיפול במערכות הקדם.
מוצע כי רפת שתשכיל לאגום ולפזר על פי תכנית מאושרת ודיווח מלא, תקבל הקלה ובונוסים על מניעת הזרמה למט"ש. החיסכון ברמה הלאומית יהיה גבוה. מחד יחסכו שעות אדם רבות במערך טיפול הקדם ובטיפול בחיובים, לתאגידים יחסכו עלויות הדוגמים, האנליזות, קריאת מונים, הוצאת החיובים, הגביה, הדיון מול כל רפתן על התוצאה. לחקלאי יחסכו חלק מחומרי הדישון וההצנעה שיבוצעו על חשבון הרפתן. במט"ש יחסכו עלויות הטיפול המשלים.
מצד שני יידרש פיקוח על המפזרים. ניתן להגדיר, שרק חברות העומדות בכל התקנים של דיווח און-ליין מבקר המותקן ביחידת הפיזור יקבלו אישור פיזור. לבקר זה מזינים את כמויות הקולחים המושקות וכמויות הבוצה המפוזרות באותו תא שטח לפני פיזור נוסף, כך שהדיווח נותן מאזן מלא של חנקן זרחן ומלחים.

tal@taltech.tech