סביבה - מתקן להתפלת מים באשקלון

יזם: V.I.D בשיטת BOT

תכנון : בייטמן הנדסה בע"מ

ניהול ופיקוח : O.T.I.D

קבלן ראשי : א. ארנסון

המאמר באדיבות מהנדס רן פרג'ון

מבוא

עשרים השנים שחלפו התאפיינו בקבלת החלטות בעד ונגד בכל הנוגע להקמת מתקני התפלת מי ים.

משק המים בישראל מצוי במשבר הקשה ביותר מאז קום המדינה ואנו נזקקים ליצר מים באופן מלאכותי בכמות של כ 350 מליון מ"ק בשנה המהווים כמחצית מכמות הצריכה השנתית. כתוצאה מהידלדלות כמות המים במקורות העומדים לרשותנו -קרי הכנרת, אקוויפיר ההר והחוף מחד ועצירת הגשמים מאידך ועל מנת שניתן יהיה להציל את משק המים הוחלט על הקמת מספר מתקני התפלה קבועים לאורך קו החוף.

היסטוריית תעשיית ההתפלה בארץ החלה בשנות השישים של המאה הקודמת, כאשר הוקם מתקן התפלה באילת המופעל על עיקרון הקפאת מי ים והפשרתם . מתקן זה הוסב להתפלה בתהליך זיקוק , מכיוון שנמצא כבלתי ניתן לבצוע, בגרסתו המקורית.

חלוץ המתקנים המתקדמים והגדול מסוגו בעולם שהוקמו בארץ היה מתקן ההתפלה באשקלון שאת בנייתו החלה חברת א.ארנסון בשנת 2003 ובאוגוסט 2005 החל ליצר מים מותפלים אשר הועברו למקורות. מתקן זה מספק מעל 100 מלמ"ק בשנה בתהליך אוסמוזה הפוכה.

המתקן הוקם במתחם ק.צ.א.א אשר בפעתיה הדרומיים של אשקלון ומשתרע על 70 דונמים.

המאמר שלפנינו יעסוק בשיטות התפלת מים בארץ ובעולם. ההיבטים ההנדסיים הכרוכים בהקמת מתקן מסוג זה הנמצא בשל ייעודו והתהליך המאפיין את התפלת המים בסביבה אגרסיבית של מי ים, מים חומציים ומי תהום מלוחים. לסכום נמנה את היתרונות בהקמת מתקנים נוספים.

התפלת מי ים

תהליך המיועד להוצאת מלחים ומינרלים ממים המאפשר קבלת מים ראויים לשתיה, תעשיה וחקלאות. המילה התפלה נגזרת מהמילה טפל - ללא טעם .

שיטות התפלה הנהוגות בארץ ובעולם
1. אוסמוזה הפוכה - בעזרת לחץ גבוהה המים נלחצים דרך ממברנה המאפשר מעבר חד כיווני של המים ללא המלחים בניגוד לכיוון הלחץ האוסמוטי השואף לאיזון ריכוזים. (תהליך המצוי במתקן ההתפלה באשקלון)
2. זיקוק תוך שימוש באתן - העברת מים תחת לחץ והזרמת אתן דרכם , גבישים ממים מזוקקים ואתן יופיעו אחרי זמן קצר . ניתן להמיס את הגבישים ולהזרים את המים למכלים נפרדים, המלח נותר מאחור ואינו מתרכב עם מולקולות המים והאתן. תוצר לוואי בתהליך זה הוא מלח בישול.
3. אידוי - מביאים את המים לנקודות רתיחה (מצב גזי) בשלב זה אדי המים לא מכילים מלחים , ובעיבוי חוזר משתמשים במים ה"חדשים" ללא המלחים.
4. זיקוק רב שלבי - שימוש באנרגית הקיטור המים עוברים מספר שלבי תהליך שבכל שלב לחץ וטמפרטורה שונה , בשל אופיו של התהליך ניתן לחזור עליו מספר פעמים ולנצל את האנרגיה החבויה בחום המופק מאדי המים כאשר הם מתעבים , על מנת לחמם את המים בשלב הבא.
5. זיקוק אדים דחוסים - מדחס מכני דוחס את האדים שנוצרו מאידוי חלקי של מי ים אשר הוזרמו לתא בו שורר ריק, ובכך מעלה את הטמפרטורה שלהם, אדי המים מתעבים על צינורות ומעבירים את החום שצברו למים הנכנסים למתקן להעברת אנרגיה הדרושה לאיודם.

מתקן ההתפלה החל לפעול בחודש אוגוסט 2005

המתקן מורכב מחמישה אזורים עיקריים המהווים ביחד מתחם של 70 דונם הממוקמים בין חברת חשמל ובין ק.צ.א.א דרומית לעיר אשקלון.
בנוסף הוקמה תחנת כח המספקת באופן עצמאי חשמל למתקן .

בית השאיבה

נמצא על חוף הים ומחבר בין הצינורות השואבים מים במרחק 3 ק"מ מהחוף ע"י משאבות רבות עוצמה המזרימות את המים ישירות למתחם הטיפול המוקדם ( pretreatment) .

מתקן טיפול מוקדם (pretreatment)

המים מתחלקים בשני צינורות למתקן דרומי וצפוני ונקלטים בבריכות סינון חול בעיקרון הגרביטציה.

מתקן הטיפול המאוחר (post- treatment)

המים המלוחים נשאבים ומועברים דרך ממברנות בלחץ של 70 אטמוספרות. התוצר העיקרי ממשיך בתהליך ואילו תוצר הלווי מועבר חזרה לים. המים מועברים למיכלי בטון בהם התרחש תהליך סינון נוסף.

מתקן –אבן הגיר ( limestone building)

בתוך בריכות מוגנות ארוזיה ע"י ציפוי "AGRO" (המים מהתהליך הטיפול המאוחר מצויים ברמת חומציות גבוהה והם נטולי מינרלים) מוסיפים מינרלים שונים.

מיכל חומר מוצר (product tank)

התוצר המופק מתהליך זה ראוי לשתיה והמים מוזרמים למיכל אגירה מבטון וממנו לחברת מקורות.

סוגיות הנדסיות בהקמת מתקן ההתפלה באשקלון

ביסוס
בשל הימצאות חול ומי תהום באזור העבודה נעשה שימוש בשני סוגי ביסוס שונים כתלות באופי המבנה.

המבנים ששימשו בעיקר להחזקת מים או כאלו שלא "סבלו" מתנודות של מכונות (מיכלים, מתקן הטיפול המוקדם ומתקן הטיפול המאוחר) קיבלו רפסודות גדולות ו\או יסודות בודדים ובכך התאפשר ניצול החול כתשתית מצוינת לביסוס .

המבנים שבהם היו מורכבות משאבות, התאפיינו בזרימת מים מוגברת ועומסים משתנים בוססו על גבי כלונסאות אשר נקדחו בשיטת ) CFA( continuous flight auger .

יתרונות קידוח בשיטת CFA
1. מאפשר הזרמת בטון רציף במשך הקידוח.
2. נמנעת התמוטטות הקידוח ואין תופעת סגרגציה בכלונס.

3. מי התהום המצויים בעומק הקידוח לא נשארים חופשיים.

4. אין צורך שימוש בבנטונייט.

שלבים 1-3 קידוח.

שלבים 4-6 קידוח ויציקת בטון תוך כדי הוצאת המקדח.

אפיון הבטון

הבטון הנוצק מהווה חלק אינטגראלי ממכלול ה"מכונה" ועליו לעמוד בלחצים מכנים והידרו-סטטים בנוסף לסביבת מים אגרסיביים .

על מנת שניתן יהי לעמוד בדרישות אלו כחלק בלתי נפרד מתערובת הבטון הוספו כימיקלים מסוג סופר פלסטיסיזר וכרמוליט 332 המונע חדירת יוני כלור ועוטף את הברזל בשכבת הגנה. הנחיית התקן משנת 2003 לכיסוי עובי בטון - 75 מ"מ לא מצאה ביטוי במפרטים.

רצפות באזורים היבשים - לתערובת הבטון הוחדרו סיבי ניילון המקנים חוזק נוסף לשחיקה.