טיפול במערכות ביוב ובמפגעי ריח

היווצרות מימן גופרי (H2S) בצנרות ביוב ומערכות שפכים מהווה מפגע בריאותי, גורמת לקורוזיה במערכות הביוב ובעיות ריח בגלל התנדפות הגז לחללי הצנרת ולאוויר החופשי בארומה של ביצים סרוחות. 

הנזקים העיקריים כתוצאה מהיווצרות מימן גופרי בשפכים :

1. קורוזיה – מימן גופרי קורוזיבי למערכות צנרת (ברזל ובטון), משאבות, שוחות, תחנות שאיבה ומתקנים במערכות הביוב. בארה"ב לבדה, היו קיימים ב 2002 כ1,483,000 ק"מ (876,000 מיילים) של צנרות ביוב, ו-16,400 מתקני טיפול עירוניים בביוב שסובלים מנזקים שנתיים בגין הקורוזיה בהיקף מוערך של 14 מיליארד דולר, מתוכם 2.2 מיליארד הם נזקים ישירים של הקורוזיה, ו1.7 מיליארד דולר שמוצאים מדי שנה להוצאות תחזוקה בגין הקורוזיה. השוק בעליה משמעותית וכיום יש מעל 30,000 מתקני שפכים, וצפויה עליה משמעותית בצרכי השוק בשנים הקרובות ועד 2032.  הבעיות הללו של קורוזיה במתקני השפכים קיימות בכל מקום בעולם שיש בו מערכות איסוף וטיפול בשפכים. ללא טיפול מתאים בגז המסיס במים והמתנדף לחלל הצנרת,  צנרת בטון צפויה למשל להחזיק מעמד 20 שנה בלבד במקום התכנון של 50-100 שנה.
2. ריח – הריח הדוחה של המימן הגופרי שמקורו בביוב מהווה מפגע באזורים רבים שבהם קווי הביוב ארוכים או שמשך השהייה של השפכים בהם ארוך, ופוטנציאל הרדוקס שלהם נמוך או שלילי. מדי שנה מתקבלים ברחבי העולם מאות אלפי תלונות על ריחות רעים מהביוב, והדבר מגיע עד למצבים שבהם יש פגיעה מהותית בערך דירות ליד מקורות ריח חריף. בנוסף מימן גופרי עלול להגיב למרכיבי ביוב אחרים ולייצר תרכובות בעלות ריח עז כגון מרקפטנים וסולפידים אורגניים. כתוצאה מבעיה זו מושקעים סכומי כסף עצומים למניעת מפגעי ריח מביוב שפעמים רבות אינם צולחים. למשל במחקר שבדק חמש שיטות לניטרול ריחות ביוב ,רק שיטה אחת – חמצון במחמצן חזק הראתה יעילות[4].
3. סתימות צנרת על ידי BIOFILM – החומר האורגני והמינרלי בשפכים משמש בסיס לגידול חיידקים בצנרת הביוב. אוכלוסייה זו מורכבת בעיקר מחיידקים אנאירוביים ביניהם כאלו שמייצרים את המימן הגופרי אחרי שהשתמשו בסולפאט כאסקפטור סופי לאלקטרונים. הביו-פילם נבנה על פני דפנות הצנרת באופן שהולך ומקטין את הקוטר שלה עד למצב של הפחתה משמעותית ביעילות העברת הביוב. ללא התייחסות טיפולית משך זמן רב הביו-פילם יכול לצבור גם משקעים של קרבונטים ולהפוך להיות מטרד שקשה להסירו ועלול לסתום את הצנרת.
4. סכנה בריאותית – חשיפה לריכוזים גבוהים של מימן גופרי יכולה לגרום למגוון של סיכונים לבריאות האדם, החל מתחושת צריבה בעיניים, דרך פגיעה במערכת הנשימה ועד לאובדן הכרה ומוות במקרים קיצוניים (בעיקר בקרב עובדים לא ממוגנים המתחזקים בורות ביוב שאינם מאווררים)

כיום חסרות שיטות טובות לטיפול שורש בבעיה. השיטות הקיימות מטפלות בעיקר בבעיית הריח על ידי שימוש בפילטרים יקרים לסינון באוויר (פתרון שאינו מטפל בקורוזיה ואינו מטפל בשורש הבעיה). הטיפול בשפכים מתרכז בהוספת קלציום ניטראט אשר מתחזר לפני הסולפאט אולם מחייב הזרקה רציפה של מזהם נוסף לשפכים (מקור חנקן).

במקרים אקוטיים משתמשים בחומרים מחטאים – כגון חומצה חנקתית, או הכלרה שהינם יקרים ואף מייצרים בעיות נוספות בשפכים. נפח צנרת הביוב מלא בשפכים, שהופכים במהירות לאנאירוביים, ומייצרים סולפידים המשתחררים עם השפכים ופולטים ריח לאורך כל צנרת הסניקה דרך פורקי אוויר, ובעיקר בסוף הצנרת הגורמים למטרד סביבתי. 

הפתרונות הקיימים מתחלקים לארבע משפחות עיקריות:

• תכנון למניעת תנאים ליצירת המימן הגופרי – תכנון מערכות ביוב רחבות קוטר ומאווררות להפחתת ייצור תנאים של חוסר חמצן (אנאירוביים).
• פתרון לאוויר המזוהם במימן גופרי – פילטרים של פחם פעיל (שמחייבים החלפה תדירה)  או שילוב של פילטרים ביולוגיים (שבהם החיידקים מחמצנים את המימן הגופרי) שתופסים שטח גדול ומחייבים טיפול רצוף לשימור פעילות החיידקים (שמירה על לחות מתאימה, מיקרונוטריינטים, מניעת רעילות וכולי…).
• פתרון למניעת ייצור מימן גופרי בגוף השפכים – הוספה לשפכים של ניטראט כאקספטור סופי מועדף על הסולפאט.
• פתרון לחמצון או ספיחה של המימן הגופרי – הוספה של מלחי ברזל הנקשרים למימן הגופרי ושוקעים כמלחים קשי תמס בשפכים. חמצון המימן הגופרי בשפכים באמצעות חומרים מחמצנים כגון מי חמצן או פרמנגנט או פרסולפאט.   

הפתרון שלנו  ננופלוס פותרת את שלל הבעיות הללו באמצעות טכנולוגיית ננו-בועות אוזון ליצירת ממשק בין מים לגז (אויר, חמצן ואוזון). יישום ננו-בועות אוזון ישירות בשפכים לצורך חמצון מימן גופרי בשפכים (לפני שהוא מגיע לאוויר) ופגיעה בפעילות אוכלוסיית החיידקים מחזרי הסולפט (חיידקים אנאירוביים). מדובר בפתרון חדשני לכלל הבעיות הכרוכות ביצירת מימן גופרי בשפכים. הפתרון מבוסס על יצירת ננו-בועות גז שפותח בחברה ומסוגל ליישם את כל סוגי הגזים בצורה של ננו-בועות שבניגוד לבועות אוזון רגילות – אינן עוזבות את השפכים אלה ממשיכות ופועלות בשפכים כחומר קוליאידלי. דבר זה מאפשר למשל להשתמש במחמצן החזק אוזון מבלי להיחשף לבעיות של אוזון עודף באוויר (גז קרוזיבי) בגלל שבועות הגז נותרות בנוזל השפכים עד להתכלותן ולא יוצאות מהשפכים כפי שמקרו-בועות גז הנוצרות בדיפיוזרים עושות. יישום הפתרון מבוצע בתחנות שאיבה ושוחות ביוב.