מחקר ישימות לשיפור פירוק ביולוגי של מי פינוי טריים ומזוהמים באמצעות שיטות משולבות של שקיעת כימית ותהליך פנטון

מדוע המים מתחת למילי אשפה חשובים

כל אתר טמנה נוזל במידה כזו או אחרת. כאשר מי גשם נכנסים דרך ערמות אשפה, הם סופגים קוקטייל של חומרים מומסים, מתכות ומרכיבי חנקן, ויוצרים נוזל כהה הנקרא מי פינוי. אם מי פינוי אלה אינם מטופלים כראוי, הם עלולים לחלחל לנהרות ומי תהום, ולסכן מי שתייה ומערכות אקולוגיות. המחקר שמאחורי מאמר זה שואל שאלה מעשית: האם אפשר להפוך נוזל עיקש ומזוהם מאוד זה למשהו שבעלי החיים המיקרוסקופיים של הטבע יוכלו להשלים את הטיהור שלו ביתר קלות?

הנוזל המוסתר מתחת לפסולת שלנו

מי פינוי הם יותר מרק מים מלוכלך. הם עשויים להכיל מתכות כבדות כמו עופרת וארסן, רמות גבוהות של אמוניה וחומרים אורגניים עמידים שלא מתפוררים בקלות. הרכבם משתנה ככל שהאתר מתיישן. בחלקים "טריים", בני פחות מכ־חמש שנים, המי פינוי עשירים בחומר אורגני שקל לעכלו, ולכן טיפול ביולוגי יכול לפעול די טוב. באזורים "ישנים", בני יותר מעשר שנים, המזון הקל פקע ומה שנשאר הוא תערובת של מולקולות מורכבות וקשות כמו חומצות הומיות ופלוויות, לצד עלייה ברמות האמוניה. מי פינוי ישנים אלה קשים ויקרים יותר לטיפול ועלולים להעמיס על מערכות ביולוגיות מקובלות.

קו טיפול בשלושה שלבים

החוקרים התמקדו במתחם מזבלות ארדקוה ליד טהראן, שבו קיימים אזורים עם פסולת צעירה וישנה, מה שאיפשר השוואה ישירה בין מי פינוי טריים וישנים תחת אקלים וגיאולוגיה זהים. הם בדקו רצף טיפול הכולל שלושה שלבים עיקריים. ראשית, הוסיפו סיד (ליים), אבקה פשוטה וזולה, כדי להעלות את ה-pH ולגרום למתכות המומסות להיווצר כחלקיקים מוצקים שיכולים לשקוע. שנית, הסירו אמוניה על ידי הפיכת המים לבסיסיים מאוד והעברת אוויר דרכם, מה שמוביל להעברת האמוניה מהנוזל לגז שבו ניתן ללכוד אותה. שלישית, השתמשו בשיטה כימית הנקראת תהליך פנטון, שבה מופיעים חמצן-מימן (מי חמצן) וברזל שמגיבים ויוצרים רדיקלים הידרוקסיליים פעילים מאוד התוקפים ומפרקים מולקולות אורגניות עקשניות.

להפוך זיהום קשה לנגיש יותר למיקרובים

הצוות העריך את ההצלחה על ידי מעקב אחר היחס בין "מזון" לעומס האורגני הכולל, באמצעות מדד מקובל שמשווה כמה חמצן מיקרובים יצטרכו לצרוך את החומר לכמה חומר קיים בסך הכל. ערכים גבוהים יותר משמעותם שהמים ניתנים לפירוק ביולוגי ביתר קלות. טיפול בסיד לבדו הסיר חלק גדול מהמתכות הכבדות והקטין את האמוניה בכ־93 אחוזים לאחר שלב הסטריפינג, ושיפר במידה קלה את מדד הפירוק הביולוגי גם במי פינוי טריים וגם ישנים. השינוי המשמעותי הגיע לאחר שלב הפנטון. על ידי כוונון מדוד של כמות מי החמצן והברזל והשוואת משך התגובה, הצליחו החוקרים להכפיל ואף יותר את המדד הזה. במי פינוי טריים המדד עלה מכ־0.29 לכ־0.67, ובמי פינוי ישנים מכ־0.23 לכ־0.73, מה שהעביר את שניהם לטווח שבו טיפול ביולוגי נעשה יעיל הרבה יותר.

כיול מדויק של כלי כימי רב עוצמה

מכיוון שתהליך פנטון יכול לעזור או להפריע לטיפול בהתאם לאופן שבו הוא מתבצע, השתמשו החוקרים בכלי תכנון סטטיסטי למיפוי אופן פעולת שלושה גורמים ביחד: היחס בין מי החמצן לברזל, המנה הכוללת של המי חמצן וזמן התגובה. הם מצאו שלפחות מדי מי חמצן או ברזל לא יוצר מספיק רדיקלים פעילים, בעוד שמעבר מדי מוביל לתגובות לוואי מבזבזות שצורכות את הרדיקלים הללו. נקודת האיזון נעה מעט בין מי פינוי טריים לישנים, אך בשני המקרים יחס מתון בין מי חמצן לברזל, תנאים קרובים לחומציים וזמני תגובה סביב שעה ועד קצת יותר מהפיקו את האיזון הטוב ביותר בין הסרת מזהמים ושיפור פירוק ביולוגי.

מהבנצ' לטבע: יישום באתרי טמנה אמיתיים

בסופו של דבר, הגישה המשולבת של סיד ופנטון הסירה יותר מ־80 אחוזים מהעומס האורגני הכולל במי פינוי טריים וישנים, הקטינה באופן חד את המתכות הטוקסיות והאמוניה והפכה שפכי קשים מאוד לנוחים הרבה יותר לטיפול ביולוגי. עבור הקורא הלא מקצועי, המסר המרכזי הוא שרצף של צעדים כימיים יחסית פשוטים יכול להפוך את הנוזל המסוכן הנוזל מתוך מזבלות לבטוח ונקי יותר. לפני שיטות כאלה יופעלו בהיקפים נרחבים, מציינים המחברים כי מהנדסים יצטרכו לבדוק אותן במערכות פיילוט, לנהל את הבוץ הנוסף והשימוש בכימיקלים ולמטב עלויות. עם זאת, עבודה זו מציעה מסלול מבטיח לעבר מים נקיים יותר ומזבלות בטוחות יותר, אפילו עשורים אחרי קבורת הפסולת.

ציטוט: Rasolevandi, T., Naddafi, K., Hassanvand, M.S. et al. Feasibility study on enhancing the biodegradability of fresh and old landfill leachate using combined chemical precipitation and Fenton processes. Sci Rep 16, 14154 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42622-9

מילות מפתח: מי פינוי באתרי טמנה, טיפול בשפכים, חמצון מתקדם, זיהום סביבתי, איכות מים