סמינר מחלקתי - הרצאות מחקר - תואר שני

לילך שטרסלר תרצה בנושא: "חיטוי קולחי שפד"ן שניוניים ושלישוניים בעזרת קרינת UV"

מתוך כ-500 מכוני טיפול בשפכים בישראל, רק כ-5 מכונים גדולים משתמשים במערכת UV לחיטוי קולחים. שאר המתקנים משתמשים בחיטוי בכלור, שלו חסרונות רבים כגון: סיכון בהובלת ואחסנת חומר מסוכן, עלויות גבוהות ויצירת תוצרי לוואי במגע של הכלור עם החומר האורגני שבקולחים. לעומת זאת, חיטוי בקרני UV, שפוגעות בחומר הגנטי של המיקרואורגניזמים במים, אינו מוסיף חומרים למים ובכך מונע היווצרות של תוצרי לוואי. כמו כן, הוא אינו כרוך בהובלה ואחסון של חומרים מסוכנים, ונמצא יעיל יותר מחיטוי בכלור נגד טפילים ווירוסים שונים.

השפד"ן, מכון טיהור השפכים הגדול בישראל, מטפל בשפכים בשיטת הבוצה המשופעלת, ולאחר מכן מחדיר את הקולחים השניוניים לאקוויפר בשיטה הקרויה SAT- Soil Aquifer Treatment שבה מחדירים את הקולחים לאקוויפר ולאחר מכן שואבים אותם באיכות מעולה לאספקה. אלא ששיטת טיפול זו תלויה במשאב מתכלה- שטח פנוי באקוויפר. לכן מחפשים בשפד"ן דרכים נוספות להביא את הקולחים לאיכות שלישונית מעולה. הפתרון המוצע כיום הוא הפניית זרם של קולחים לטיפול בממברנות Ultra Filtration, שלאחריו יבוא חיטוי ב-UV. אחד החסרונות הידועים של חיטוי קולחים ב-UV, הוא שחלקיקים במים מפריעים ליעילות הטיפול כיוון שהם מסתירים בתוכם מיקרואורגניזמים שונים וכך קרני ה-UV לא מגיעות אליהם. במחקר שלנו, רצינו לבדוק את הקשר בין איכות הקולחים לחיטוי ב-UV, או במילים אחרות: מהי האיכות הנדרשת כדי שהחיטוי יהיה יעיל בקולחי שפד"ן מסוגים שונים.

בדקנו שלושה סוגי קולחים ואת השפעת איכותם על החיטוי ב-UV: קולחי שפד"ן שניוניים ללא טיפול נוסף, קולחים שלישוניים שיצאו מפילטר חול, וקולחים שלישוניים שיצאו מפילטר ביולוגי (ביופילטר) שבו מתבצע טיפול מורכב יותר והוא מספק איכות קולחים טובה משל פילטר החול. לאחר איסוף הקולחים, הקרנו אותם במעבדה במנות שונות של UV, ובדקנו את יכולת הקטילה בכל מנה. השתמשנו בשני אורגניזמים אינדיקטוריים, שנמצאים בקולחים באופן טבעי. הראשון היה חיידק קוליפורם צואתי, והשני היה וירוס מסוג Somatic coliphage שהוא וירוס שתוקף חיידקי קוליפורם. לאחר מכן קישרנו את קטילת המיקרואורגניזמים לפרמטרים שונים של איכות מים, המעידים על כמות החלקיקים שבהם: עכירות, חדירות המים לאור אולטרא-סגול, מספר החלקיקים ומספר החלקיקים הגדולים מ-10 מיקרומטר, החשודים יותר בהסתרת מיקרואורגניזמים על הספרות.

להפתעתנו, גילינו שהחיידקים נקטלו באותה ההצלחה בשלושת סוגי הקולחים. הקולחים השניוניים העשירים יותר בחלקיקים מכל הגדלים, הראו תוצאות דומות לאלה של הקולחים באיכות השלישונית הטובה (פילטר חול) ואף המעולה (ביופילטר). כשהשוונו את קטילת הוירוסים, הם אמנם נקטלו יותר טוב בקולחי הביופילטר לעומת קולחי פילטר החול, אך בהפרש קטן. הניסיון לקשר את ההבדלים המינוריים בקטילה לפרמטרים של איכות מים לא העלה קורלציות מובהקות. מסתבר שבמערכת קולחים טבעית, שבה סוג וגודל החלקיקים אינם מבוקרים וכמות המיקרואורגניזמים אינה מבוקרת, קשה למצוא קשרים בין הצלחת הקטילה לנתוני איכות המים.

מסקנות המחקר הן שחיטוי ב-UV מתאים מאוד לקולחי השפד"ן השלישוניים ואף השניוניים, גם כשהאיכויות משתנות בטווח הרגיל של המט"ש. לא נמצא ייתרון משמעותי לטיפול שלישוני מורכב בקולחים,  וניתן להניח בסבירות גבוהה כי לאחר טיפול בממברנות UF החיטוי ב-UV במנה המומלצת על פי משרד הבריאות יהיה אפקטיבי. 

אליאב שטול-טראורינג ירצה בנושא: "טביעת הרגל המימית של גידולים חקלאיים בעמק הירדן"

מחקר זה נועד לבדוק את ההשפעה של גידולים חקלאים על צריכת המים באזור עמק הירדן. צריכת המים של הגידולים השונים נבדקה בעזרת שיטת טביעת הרגל המימית (Water Footprint) שמאפשרת ניתוח מקיף של סוגי המים הנצרכים (מים מושקים ומי גשם). שיטה זו גם נותנת מדד כמותי למים שהזדהמו על ידי עודף נוטריאנטים (זרחן וחנקן) נקז החקלאות. צריכת המים נמדדת כקוב לטון יבול לדונם בשנה, וכך מאפשרת השוואה רחבה בין סוגי גידול ואזורי גידול שונים.

המחקר מתמקד בבננות ותמרים, שהינם הגידולים העיקריים באזור. מידע על פריסת הגידולים באזור (משרד החקלאות), סוגי הקרקע (צמח ניסיונות), פרקטיקות גידול (צמח ניסיונות, ומדריכי גידול של שה"מ) ואקלים (השירות המטאורולוגי) הוזן למודלCROPWAT  שמחשב דיות. תוצאות המודל הושוו לתוצאות צריכת מים מניסויי ליזמטרים ומתחשיבים ארציים של משרד החקלאות.

צריכת המים שחושבה על ידי המודל עבור בננות בשטח פתוח הייתה כ-1,650 קוב לדונם בשנה, מתוכם כ-1,385 קוב מי השקיה לבננות בשטח פתוח. תוצאות אלו תואמות את המלצות ההשקייה המקומיות: 2,200 קוב לשנה שכוללות מנת הדחה של כ-60% מצריכת המים של הצמח. לעומת זאת חישובי המודל לתמרים היו נמוכות בכ-200-300 קוב בשנה מההמלצות בשטח, דבר שיכול להעיד על השקיית יתר. בנוסף, התוצאות נותחו להראות יעילות השקייה על בסיס מספר פרמטרים (רווח\טון יבול\קלוריות פר קוב מים). ניתוחים אלו מראים שלמרות שכמות ההשקייה פר טון יבול בבננה קטנה משמעותית מתמרים (~400 קוב לטון לעומת ~650 קוב לטון), הערך הכלכלי והקלורי של תמרים כפול פי שניים (~3.82 שקל ו ~4,385 קלוריות לקוב לעומת ~1.9 שקל ו~2,250 קלוריות לקוב).

תוצאות הניתוחים השונים מופו בArcGIS-  והוצגו בצורה ויזואלית שממחישה איך החלופות השונות של סוג הגידול, סוג הקרקע, מיקום השדה (באיזה אגן ניקוז) ופרקטיקות הגידול משפיעות הן על צריכת המים האזורית והן ברזולציה של השדה החקלאי. מחקר זה מהווה בסיס לפיתוח כלי ניתוח וניהול של חקלאות שיאפשר למקבלי החלטות ולחקלאים לקדם חקלאות שממזערת את הפגיעה בסביבה ע"י השוואת החלופות השונות.