השפעת איכות הקולחים על חיטוי ב-UV במכון הטיפול בשפכים שפד"ן

במתקן הטיפול בשפכים "שפד"ן" שוקלים התקנת מערכת חיטוי באור אולטרא סגול (UV) כתחליף לחיטוי בכלור בקולחים שלישוניים. מחקר זה נערך על מנת לבדוק את יעילות החיטוי ב-UV עם מנורות מסוג Low pressure LP)) על קולחי שפד"ן שניוניים (לאחר טיפול ביולוגי) ושלישוניים (לאחר סינון).  שתי מערכות סינון גרנולרי נבדקו על מנת להשוות בין פרמטרים של איכות מים שביכולתם להשפיע על יכולת החיטוי. הראשונה, מערכת סינון חול מהירה  (5-6 מ'/שעה) הכוללת הזרקה ישירה של הקואגולנט פריק כלוריד (FeCl) והשנייה, מערכת פילטר ביולוגי (ביופילטר) מהיר (5 מ'/שעה) הכוללת הזרקת פולי-אלומיניום כלוריד (PACl), מיכל פלוקולציה והזרקת מי חמצן H₂O₂ המשמשים כתורמי חמצן לתהליך הניטריפיקציה המתרחש בפילטר. קולחים שניוניים (NTE), קולחים ביציאה מפילטר החול (SF) וקולחים ביציאה מהביופילטר (BF) הוקרנו בקרינת UV במכשיר הקרנה מעבדתי collimated beam device)). במחקר זה נבדקה יעילות החיטוי ב-UV של קולחי השפד"ן ולכן האינדיקטורים הבקטריאליים הנבחרים היו מצויים באופן טבעי בקולחים ולא נזרעו באופן מלאכותי. האינדיקטורים במחקר זה היו חיידקי קוליפורים כלליים וצואתיים, וקוליפאז'ים סומטיים ששימשו אינדיקטורים להימצאות וירוסים של מערכת העיכול.

חלקיקים ופתיתים בקולחים עלולים להסתיר בתוכם מיקרואורגניזמים שונים ולהגן עליהם מפני קרינת ה-UV. לכן, בנוסף להערכת כמות המיקרואורגניזמים לאחר החשיפה ל-UV, הקולחים עברו אנליזת חלקיקים הכוללת התפלגות גודל (PSD) ואנליזת צורה על מנת לקשור בין גודל וצורת החלקיק ליעילות החיטוי ב-UV. בנוסף, יעילות החיטוי קושרה לפרמטרים הידועים בספרות כבעלי השפעה על יכולת החיטוי כגון: עכירות, מעבר אור UV באורך גל של 254 ננומטר (UVT₂₅₄), התפלגות גודל חלקיקים, נקבוביות החלקיקים ומידת המעגליות של החלקיקים, על מנת לבחון את ההתאמה של הפרמטרים האלה לצפי הצלחת החיטוי ב-UV. הקולחים ביציאה ממערכות הסינון SF ו-BF היו באיכות טובה יותר מ-NTE בפרמטרים כגון עכירות, UVT₂₅₄, חלקיקים מרחפים, אמוניה וריכוז חיידקים, ו-BF היה באיכות גבוהה יותר מ-SF.  על אף השינויים המשמעותיים באיכות המים, החיטוי ב-UV הסתכם בתוצאות דומות. לדוגמא, על מנת להרחיק 4 לוג של קוליפורם כללי, נדרשה מנת חיטוי של 27.5, 28.3 ו-28.1 mJ/cm²  ל-NTE, SF ו-BF בהתאמה. לא ניתן היה להגיע ל-4 לוג הרחקה של קוליפאז'ים סומטיים עקב ריכוזם ההתחלתי הנמוך בקולחים שעמד על 1-4×10³ יחידות ל-100 מ"ל. על מנת לקטול את כל הקוליפאז'ים במים, ל-SF נדרשה מנה של 25-30 mJ/cm² ול-BF נדרשה מנת של מעל 30 mJ/cm².

לא נמצא קשר משמעותי בין יעילות החיטוי לפרמטרים הנבדקים של איכות הקולחים. מסקנות המחקר הן שהפרמטרים של איכות המים המצוינים לעיל אינם מתאימים לחיזוי של הצלחת הקטילה ב-UV כאשר בודקים מיקרואורגניזמים טבעיים בקולחים שניוניים ושלישוניים של שפד"ן. מסקנה זו אינה עולה בקנה אחד עם מאמרים רבים שבחנו את הקשר בין חיטוי ב-UV לאיכות המים ועשו שימוש במים מלאכותיים שבהם נזרעו האינדיקטורים והוכנסו חלקיקים בגודל ובכמות ידועה (Qualls et al.,1983, Emerick et al., 1999, Jolis et al., 2001 Madge & Jensen, 2006 ועוד). מאמרים אלה מציעים יכולת חיזוי של איכות החיטוי על פי כמות וגודל החלקיקים במים.  התוצאות במחקר זה עולות בקנה אחד עם שורה של מחקרים שלא הצליחו להוכיח קשר בין גודל החלקיקים במים ליעילות הקטילה ב- UV(Loge et al., 1999, Ho et al., 1998, Rennell et al. 1998 ועוד). חיטוי ב-UV נמצא מתאים לקולחי שפד"ן שלישוניים במנת קרינה של 40 mJ/cm². כיוון שמשרד הבריאות הישראלי מנחה לחטא קולחים במנת קרינה של 80 mJ/cm² לאחר סינון, ניתן להניח כי חיטוי ב-UV בשפד"ן מתאים לקטילת חיידקים ווירוסים גם במצבים של תנודות באיכות המים.

עבודת המחקר המלאה כתובה באנגלית.