חבל הירדן

מניעת היווצרות אבנית וערבוב הומוגני בהזרקת היפוכלוריט לצינור "108 בתחנת זאב - פתרון יצירתי למצב ייחודי    

מאת: יואב ברקאי-ארבל וד"ר סמיר חטוקאי

חבל הירדן מקדם פרויקט אסטרטגי בתחנת זאב, אשר מהותו מעבר משימוש בכלור גזי המאוחסן בחביות של טון, לשימוש בתמיסת היפוכלוריט נוזלית בריכוז 10%. זאת לצורך שיפור הבטיחות והתפעול באזור רווי אוכלוסייה שבו ממוקמת התחנה.

המעבר לשימוש בתמיסת היפוכלוריט לחיטוי מי תחנת זאב הצריך התמודדות עם שני אתגרים אשר דרשו מענה: האחד – הצורך בערבוב הומוגני ומלא בחתך צינור "108 של תמיסת ההיפוכלוריט עם מי "המוביל הארצי", במגבלות מרחק וזמן קיצוניים שיאפשרו מדידה מדויקת ומייצגת של שארית הכלור במורד נקודת ההזרקה; השני – מניעת שיקוע אבנית במערכות ההזרקה והמיהול, היות שלא ניתן לבצע הפסקת מים ב"מוביל הארצי" לביצוע ניקוי המערכות מאבנית.

שני האתגרים הללו קיבלו מענה שבא לידי ביטוי בתכנון מערכת מיהול והזרקת תמיסת החיטוי בצורה המותאמת ביותר לצינור "המוביל הארצי" "108. צינור "המוביל הארצי" מספק מים ללא הפסקה 24\7. רציפות אספקת המים במסעף תחנת זאב חיונית ביותר לאמינות אספקת המים במרכז הארץ. לפיכך היה חיוני ביותר לבצע בדיקות מקדימות, כדי לוודא ולאמת את הפתרונות אשר הוצגו במהלך התכנון. בגלל אילוצים אובייקטיביים נעשה שימוש בשתי שיטות שונות, לבדיקה של אימות הפתרונות אשר הוצעו במהלך התכנון. 
מערכת המיהול תוכננה כך שתמיסת ההיפוכלוריט מוזרקת למי מיהול לפני כניסתם לצינור "המוביל הארצי" ביחס מיהול גבוה ביותר. יחס המיהול הרצוי חושב לפי הנוסחה של ערך פוטנציאל שיקוע אבנית (CCPP) שיהיה מינימלי, זאת אומרת בעל ערך חיובי קטן, ולא יהווה מטרד תפעולי בגלל משקע בכמויות זניחות.

כדי לוודא שיחס המיהול אשר חושב באמצעות הנוסחה ימנע בפועל היווצרות אבנית הוקם ב"אתר אשכול" פיילוט המדמה את ההזרקה של היפוכלוריט בתנאים הקשים ביותר. הזרקה של תמיסת היפוכלוריט נבחנה במינונים הגבוהים ביותר בקטע צינור אשר ניתן לפירוק ונבחנה היווצרות אבנית. לאחר תקופת עבודה של 5 שבועות פורק קטע הצינור ונבחנה ויזואלית עוצמת היווצרות האבנית (איור 2). תוצאות הפיילוט לאחר מספר חזרות העלו כי אין חשש לבעיות של שיקוע אבנית בתוך קו "המוביל הארצי" בעקבות יישום הפרויקט, וכמו כן שיקוע האבנית בקווי המיהול עצמם מועט מאוד ויפחית עבודות אחזקה מונעת חזויות.

ביצוע פיילוט בשטח בממדים של "המוביל הארצי" קשה מבחינה הנדסית, תפעולית וכלכלית. השיטה שנבחרה היא שימוש במודל מתמטי הידראולי. נבחנו מספר תכנונים כגון מספר חדירות, מהירויות הזרקה וביצוע היצרות בצינור. כל אחד מהפתרונות נבחן בתרחישי הזרימה החזויים בצינור, ונבדק באיזה מידה הערבוב של תמיסת היפוכלוריט הינה אמינה וטובה. בסופו של דבר, לאחר ניתוח התוצאות נבחר הפתרון ההנדסי הטוב ביותר, שייתן מענה אמין לכל תרחישי הזרימה.



איור 1: פיילוט המדמה את הזרקת תמיסת היפוכלוריט למי "המוביל הארצי"
בתנאים ובתרחישי הזרימה  קיצוניים ביותר להיווצרות אבנית. (צילם ד"ר סמיר חטוקאי)

איור 2: תמונה של נקודת ההזרקה של תמיסת היפוכלוריט בתוך צינור ההזרקה,
לאחר תקופה של 5 שבועות עבודה.


איור 3: תיאור סכמטי של תוצר סימולציית הזרקה של היפוכלוריט בצינור
"המוביל הארצי" בשש נקודות.

תוכנית התמחות סטודנטים להנדסת ביוטכנולוגיה ותעשייה וניהול, ביחידת המעבדה המרכזית ואגן ההיקוות של "מקורות"
 

מאת: צוות יחידת המעבדה המרכזית ואגן ההיקוות, חבל הירדן

במעבדה המרכזית של "מקורות" ב"אתר אשכול" ובמעבדת אגן ההיקוות ב"אתר ספיר" מבצעים לאורך שנים תלמידי תיכון, סטודנטים להנדסה ותלמידי-מחקר לתארים מתקדמים ממוסדות אקדמיים בארץ פרויקטים לימודיים בתחומי הידרולוגיה, לימנולוגיה, ניהול משאבי מים, כימיה, ביוטכנולוגיה, מיקרוביולוגיה סביבתית, ביולוגיה אקווטית, מערכות התרעה ביולוגיות, ואיכות מים וסביבה. את הסטודנטים מנחים בעלי תפקידים וחוקרים מיחידת המעבדה המרכזית ואגן ההיקוות, מהנדסי איכות מים מחבל הירדן, וחוקרים שותפים מהאקדמיה.
הפרויקטים הלימודיים תורמים רבות ליכולת המעבדתית, המחקרית, ההנדסית והתפעולית של חבל הירדן ושל חברת "מקורות". בעת ובעונה אחת מחזקת "מקורות" בפרויקטים אלו את הקשרים שלה עם האקדמיה, ותורמת להכשרת הדור הבא של חוקרים, מדענים ומהנדסי מים בישראל.
במכללת "אורט בראודה" שבכרמיאל קיימות מספר מגמות לימוד, כולל הנדסת ביוטכנולוגיה בהתמחות סביבה והנדסת תעשייה וניהול. בשני המסלולים נדרשים הסטודנטים לבצע פרויקט התמחות בתעשייה. בשנתיים האחרונות התמחו ביחידת המעבדה המרכזית ואגן ההיקוות עשרה סטודנטים בתוכנית זו.
הפרויקטים בהם התמחו הסטודנטים ביחידה שלנו היו מגוונים: פיתוח שיטות לזיהוי חיידקי ברזל וחיידקי גופרית במי קידוחים בערבה, בחינת השפעת הטמפרטורה על קצב התפרקות תמיסות היפוכלוריט במתקני טיפול במים, ניתוח עומסי מזהמים הזורמים לכנרת בנחלי אגן ההיקוות, השפעת החשיפה לכלור במערכת אספקת המים על השרידות של מיני חלזונות פולשים במוביל הארצי, בדיקת מי שתייה לנוכחות חיידקים בעזרת מכשיר ה- PCR, בחינת יעילות קטילה של חומרים להדברת זואופלנקטון, בחינת יעילות כדורי Top-Up לצמצום אידוי ושיפור איכות המים במאגרים, ועוד.
כל הסטודנטים שהתמחו אצלנו סיימו בהצלחה את הפרויקט הלימודי שלהם, ורובם כבר המשיכו בלימודים לתואר שני או התקבלו לעבודה בתעשייה.

שיקום מגוף ראשי – יחידה ג' – אתר צלמון

מאת: אמנון איילון, מנהל יחידת תחנות

בתחנות הראשיות "ספיר" ו"צלמון" מותקנים מגופים ראשיים כדוריים בקוטר "40, מתוצרת חברת Von Roll.
בעקבות איתור של פגיעות קורוזיה בדפנות הפנימיות של המגופים, תקלות במיסוב המגופים אשר הובילו להיתפסות של ציר המגוף במצב  פתוח או תקלות מסוג זמני סגירה ארוכים למגוף - הוחלט על שיקום המגופים הראשיים בתחנות.
תהליך זה החל בשנת 2012 ויסתיים בשנת 2016. נותר עוד שיפוץ מגוף אחד להשלמת התהליך.
עבודות השיקום החלו במחצית ספטמבר השנה והסתיימו בתאריך 11.11.14 בעלות של 260 אלף ש"ח וכ-750 שעות עבודה של עובדי היחידה וצוות התגבור של "שח"מ מקורות ביצוע". עבודות השיפוץ, הפירוק וההרכבה בוצעו על ידי אנשי היחידה ובתגבור של צוות מכונאים מ"שח"מ מקורות ביצוע". הטיפול בבית המגוף בוצע על ידי מחלקת אחזקת ציוד מכני ב"שח"מ".
במסגרת הפרויקט בוצעו העבודות הבאות:
פירוק, ניקוי, בדיקת חלקים כללית, ניקוי חול ושחזור שטחים של בית המגוף, ציפוי שטחים בצבע אפוקסי EP-2300,
החלפת מיסוב למיסבים מדגם חדש שסופקו על ידי חברת ANDRITZ, החלפת חומר המיסוב מטפלון לאורוקוט, החלפת טבעת אטימה תפעולית, החלפת אטמים וטיפול בהברגות, הרכבה ובדיקת לחץ, הפעלה.

עם גמר שיפוץ המגוף הופעלו יחידת השאיבה והמגוף בהצלחה כבר בהפעלה הראשונה, ללא איבודי לחץ או דליפות, וחזרו לזמינות מלאה.

צילום: יורם מימון

פיתוח שיטות מעבדתיות וביצוע מחקרי שדה למניעת אילוח ביולוגי במערכות הפקה ואספקת מים ב"מקורות"
 

הפקת מי תהום איכותיים בנגב ובערבה מהווה אתגר עבור מהנדסי מים, בשל מורכבותם הכימית והמיקרוביולוגית של מי הקידוחים. חיידקים מחמצני ברזל וגופרית, שזוהי סביבתם המועדפת, מהווים גורם עיקרי להיווצרות ביופאולינג על גבי צינורות הקידוח וממברנות ההתפלה, ובכך פוגעים בכושר ההפקה ובתהליך הטיפול במים. האוכלוסייה המיקרוביאלית בקידוחים אלה מגוונת מאד, וחלקה לא ניתנת לזיהוי ולכימות על ידי שימוש בשיטות ומצעי גידול סטנדרטיים, כדוגמת ספירה כללית. כמענה לבעיה זו. הטמענו בשנת 2014 במעבדה המרכזית של "מקורות" שיטה לזיהוי אוכלוסיות חיידקי ברזל וחיידקי גופרית, המבוססת על סינון ממברנלי (Membrane Filtration) וטכניקה מעבדתית סטטיסטית MPN (Most Probable Number). השיטה מתבססת על שימוש במצעי גידול מוצקים ונוזליים בעלי סלקטיביות גבוהה לאוכלוסיית חיידקים מסוג זה. במקביל מתבצעת מדידת ATP (Adenosine Triphosphate) – "מולקולת האנרגיה" של החיידקים בדגימה, המהווה מדד לכמותם. שילוב תוצאות השיטות החדשות מאפשר קבלת תמונה מיקרוביאלית טובה של נוכחות חיידקי ברזל וחיידקי גופרית בקידוחים ובמתקני ההתפלה בדרום הארץ.
עבודה זו מתלווה למחקרים נוספים שלנו בתחום היווצרות ומניעת תופעת האילוח הביולוגי (ביופאולינג) במערכות הפקת ואספקת מים.  בין היתר בוצע בשנה האחרונה מחקר, ביחד עם פרופ׳ אריאל קושמרו מאוניברסיטת בן גוריון, מחלקת איכות המים במרחב הדרום ורם כהן ממחלקת הקידוחים, על אוכלוסיות החיידקים הגורמות להיאטמות קידוחים בערבה. אוכלוסיות החיידקים נחקרו בשיטות ביומולקולריות חדשניות שנדגמו מגרד צינורות קידוח במהלך עבודות שיקום קידוחים במרחבים. לימוד מנגנוני הגדילה של אוכלוסיות חיידקים מאלחים והבנת תהליכי ההיאטמות המיקרוביאלית של הקידוחים יוכלו לסייע לנו בעתיד בפיתוח שיטות מניעה מושכלות ויעילות. במקביל, בימים אלה שוקדים אנשי הצוות, ביחד עם פרופ׳ שלמה סלע ממכון וולקני ויחידת ההתפלה ב"מקורות", על העמדת טכנולוגיות מעבדתיות להערכה של פוטנציאל היווצרות הביופאולינג בממברנות של מתקני התפלה ובמפעלי מים אחרים. יישום טכנולוגיות אלו במעבדה המרכזית של "מקורות" יסייע למתכננים ולמהנדסים של מתקני הטיפול להתאים את המערכות ואת התפעול להתמודדות טובה יותר עם בעיית האילוח.
במחקר אחר, המתבצע בשיתוף עם ד"ר אסנת גילאור ופרופ׳ זאב רונן ממכון המים במדרשת שדה בוקר, אנו מנטרים בשנתיים האחרונות אוכלוסיות של חיידקי מעיים אינדיקטוריים (א. קולי וסטרפטוקוקוס צואתי) ופאתוגנים בביופילם של הצינור הראשי (״108) של "המוביל הארצי", ואת מידת התנתקותו עקב החלפת כיווני הזרימה (דרומה או צפונה), כתלות באופן התפעול החודשי של "המוביל הארצי" בעידן ההתפלה. מחקר זה חשוב להערכת סיכונים העלולים להמצא בביופילם של מערכת הספקת המים הארצית. עבודות אלו מצטרפות לעבודה קודמת, במסגרת מאגד מגנ"ט (2008-2012), בה פיתחנו מודל חדשני להערכת פוטנציאל התפתחות הביופאולינג במערכות טיפול ואספקה עם סוגי מים שונים, על סמך מדידות של פרמטרים מיקרוביאליים, כימיים ופיזיקוכימיים.
ביוזמת "ווטק" והמעבדה המרכזית נערכה ב-17.11.14 סדנה, בה הוצגו מקרים לימודיים ומחקרים שנעשו בשנים האחרונות בתחום הביופאולינג. בסדנה, שהיתה פורייה מאד, השתתפו כ-40(!) משתתפים מ"מקורות", והועלו בה רעיונות לפתרון בעיות ולייזום מחקרים מועילים בתחום.

איור 1: מורופלוגיה אופיינית של חיידקי ברזל וחיידקי גופרית לאחר 7 ימי אינקובציה בשתי שיטות MF ו-MPN
צילומים – דנה עטיה גליקין

איור 2: תוצאות השוואתיות של חמש נקודות דיגום ממתקן ההתפלה בקציעות שנבדקו בארבע שיטות שונות: MF, MPN, ATP ו- TOTB (תצוגת הגרף הינה בסקלה לוגריתמית).
FOB: Ferrous Oxidizing Bacteria; SOB: Sulfur Oxidizing Bacteria; ME: Microbial Equivalent

מחקר ניטור שאריות חומרים להדברת זואופלנקטון במאגרי השקיה ב"מקורות"

במאגרי הקולחים להשקיה של "מקורות", יצורי זואופלנקטון מהווים גורם סתימות עיקרי במסננים חקלאיים ובאביזרי השקיה. הסתימות גורמות לחקלאים לבזבז מים על שטיפות מסננים, ובמצבים קיצוניים (בריכוזים של מאות יצורי זואופלנקטון בליטר), למחסור במים בקווים ולפגיעה ביבולים.
הזואופלנקטון הם בעלי חיים פלנקטוניים ("הצפים במים") זעירים, בגודל שבין 0.1  ל-2 מ"מ. מיני הזואופלנקטון השכיחים הינם סרטנים מיקרוסקופיים משתי קבוצות: הדפניות (קלדוצרה), שגופם ככדור פחוס, והקופפודות, שצורת הבוגר שלהן מוארכת והפרטים הצעירים (נאופליאוס) שלהם נראים כ"קרציות" מיקרוסקופיות (איור 1). יצורי זואופלנקטון אלו מוקפים שריון כיטיני קשיח העמיד לכלור, דבר המשבש את פעולת השטיפה האוטומאטית של המסננים החקלאיים, ומחריף את בעיית הסתימה.
רוב המאגרים של "מקורות" מאוכלסים על ידנו באופן יזום במיני דגים שונים וביניהם  כסיף, נמרון, נמסיף ואמנונים ממינים שונים. דגים אלו יעילים בטריפת וסילוק זואופלנקטון, ובמניעת סתימת מסננים חקלאיים. עם זאת, במאגרי קולחים המכילים ריכוזים גבוהים של תרכובות חנקן (אמוניה וניטריט), הדגים אינם שורדים, וכתוצאה מכך מתרחשות לעיתים התפרצויות של זואופלנקטון הגורמות לסתימות מסננים חקלאיים. בתקופות אלו אין מנוס מריסוס המאגר בחומרים להדברת זואופלנקטון (איור 2).
שני חומרים משמשים ב"מקורות" להדברת זואופלנקטון במאגרי השקיה. הוותיק יותר הוא ברומקס עם המרכיב הפעיל נאלד (Naled), הפועל ביעילות לקטילת יצורי הזואופלנקטון בדרך של שיבוש המנגנון העצבי. חומר זה מאושר ורשום במדינות רבות, ביניהן ארה"ב, קנדה, אוסטרליה, דרום-אפריקה וכן בישראל, למטרה של הדברת טפילי דגים במדגה המסחרי לדגי מאכל. החומר השני הוא דגילין, עם המרכיב הפעיל דיפלובנזורון (diflubenzuron). הדיפלובנזורון מעכב את סינטזת השריון הכיטיני של יצורי הזואופלנקטון, משבש את תהליך ההתנשלות והגדילה של הסרטנים הצעירים, וקוטל אותם לפני הגיעם לבגרות. דגילין הינו חומר ידידותי יחסית לסביבה, היות שהוא פועל רק על יצורים בעלי שריון כיטיני כגון סרטני הזואופלנקטון וחרקי מים, ואין לו השפעה על בעלי חוליות כמו דגים, דו-חיים, חיות משק ואדם.
על מנת לוודא שבמי המאגרים לא נשארות שאריות של חומרי הדברת הזואופלנקטון, נעשתה בעונות ההשקיה 2013 ו-2014 עבודה שבדקה את קצב הפירוק והדעיכה של חומרים אלה, לאחר טיפולי הדברה במאגרי השקיה במרחב הצפון ובמרחב המרכז. במסגרת הפרויקט פותחו במעבדה המרכזית שיטות אנליטיות ייחודיות לבדיקה של נאלד ודיפלובנזורון ושל תוצרי הפירוק שלהם במכשיר ה-LC/MS/MS, שנרכש לאחרונה למעבדה (איור 3). במקביל לניסויי השדה נערכו במעבדה המרכזית ניסויים מבוקרים לקביעת קצב דעיכת החומרים להדברת הזואופלנקטון. בניסויים אלו הוכחה דעיכה מהירה של נאלד בסוגי מים שונים, וכעת אנו בודקים את קצב ההתפרקות של דיפלובנזורון. לאחר סיום ביצוע הניסויים, בשנת 2015, אנו מצפים להארכת קבלת היתר השימוש בחומרים אלו במאגרי השקיה, לשם שמירה על איכות ואמינות אספקת מי ההשקיה לחקלאים.

איור 1:  יצורי הזואופלנקטון הנפוצים במאגרי השקיה, בגודל עשירית מ"מ עד 2 מ"מ.

צילומים: ד"ר בוני אזולאי, המעבדה המרכזית




איור 2: ריסוס ברכת רם בדגילין, חומר ידידותי לסביבה המשמש להדברת זואופלנקטון, 19.7.11.  

צילום: אלי הקמן, מרחב הצפון




איור 3: מכשיר LC/MS/MS החדש שנרכש למעבדה המרכזית, ומשמש לבדיקת ריכוזי מיקרומזהמים אורגניים במי שתייה ומי השקיה חקלאית.

צילום: גדי זעירא, המעבדה המרכזית