הפקולטה להנדסה - המגמה להנדסה מכנית

מאי 2002

מערכת מחזור מים לבתים/שכונות

תקציר לספר הפרוייקטים

פרוייקט גמר

הכין: שלומי הורן

מנחה: מר אלישע עמרמי

מקום הביצוע: אוניברסיטת תל-אביב

תקציר מנהלים

נושא הפרוייקט

תכנון ובדיקת התכנות למערכת מחזור מים מקומית לדלוחים. המערכת תנצל דלוחים של בניין או שכונה, לצורך מחזור המים ושימוש מקומי כגון השקיית גינות והדחת אסלות.

מטרות הפרויקט

• תכנון מערכת למחזור דלוחים לשתי תצורות בניה- 40 יחידות דיור ו-400 יחידות דיור.
• הצגת המגבלות, החוקים והתקנים.
• הערכת החסכון הצפוי במים שפירים.
• הערכת כדאיות הפרויקט מבחינת עלות בניה ותפעול.

מהות העבודה

בפרויקט זה תוכננה מערכת מחזור לדלוחים הנאספים מיחידות הדיור. המערכת מתבססת על לימוד תקנים הנוגעים לאיכות המים הממוחזרים,יעדי האספקה שלהם ולאופן שינוע השפכים בתחום הבניינים.

תכנון המערכת התחלק לשני חלקים עיקריים :

• תכנון מערכת לשינוע הדלוחים אל מתקני המחזור והחזרתם לשימוש בהדחת אסלות והשקית גינות- בתכנון זה נדרשה התאמה מלאה לדרישות הבניה הקיימות. התייחסתי אל מערכת איסוף הדלוחים כאל מערכת שפכים רגילה ועל כן השתמשתי בקריטריונים לבחירת צנרת שפכים בהתאם לתקני הביוב הקיימים. לצורך איסוף הדלוחים התוך דירתיים ביצעתי הפרדה בין רשת המים האפורים לבין שאר מקורות השפכים בדירה. בין שתי תצורות הבנייה יש הבדל במקום הטיפול במים ובכמויות לאגירה. בתצורה של 40 יחידות הדיור הדלוחים מוזרמים אל מערכת המחזור המצויה במרתף הבניין ואילו בתצורה של 400 יחידות דיור מוזרמים המים באמצעות צינור שפכים מרכזי אל מיכל אגירה המצוי במתחם הקומפלקס. התכנון כולל בחירת צנרת מתאימה על פי נתוני כמויות מוערכות ושרטוט מבנה לאחר ביצוע השינויים בהם.

תכנון מערכת השבת הדלוחים המטופלים אל הבניינים כולל בתוכו בחירת מכלי אגירה, בחירת צנרת אספקה למילוי אסלות ולהשקיית גינות,בחירת משאבות לאספקה וסינון. המערכת כולל מערכות לבקרת מפלס לצורך גיבוי מים שפירים והגנה על משאבות.

· תכנון מערכת המחזור-המערכת מתבססת על שלושה שלבי טיפול עיקריים,כאשר בכל תצורה נבחרו מרכיבים המתאימים לכמויות הדלוחים המטופלות.

המחשת תהליך המחזור

שלבי הטיפול הם:

1. שיקוע- שיקוע המוצקים המרחפים הקיימים בדלוחים. התהליך מתבצע באמצעות הזרמה של הדלוחים דרך מכלים המחוברים ביניהם באמצעות צינורות גלישה. הדלוחים זורמים בין המכלים כאשר מפלס המים באחד המכלים מגיע לגובה צינור הגלישה . הזרמה איטית זו גורמת להשהיה זמנית של הזורם במכלים ומאפשרת שקיעה של המוצקים המצויים בזורם. בתצורה של 400 יחידות הוספתי מערכת שיקוע נוספת (על מנת לזרז את התהליך) המבוססת על יצירת תאוצה גרביטציונית לחלקיקים המצויים בדלוחים. בכדי להגביר את תהליך השיקוע מוסף בשלב השיקוע חומר כימי המגבש את החלקיקים הקטנים ותורם לסינון טוב יותר בהמשך.

2. שלב הסינון- מטרת הסינון היא להביא להפרדה מוחלטת של המוצקים המרחפים המכילים לרוב מיקרואורגאניזמים. מתקן הסינון הנבחר הוא מסנן עומק גרנולרי (מסנן חול) בעל שטיפה עצמית, המותאם לספיקות הדרושות.

3. שלב החיטוי והבקרה-לאחר הסינון הגרנולי מוזרמים המים למכל האגירה. תהליך חיטוי ובקרת איכות המים מתחיל כאשר גובה המפלס במכל האגירה הוא מקסימלי. בשלב זה מתבצעות מספר פעולות עוקבות עד לאספקת המים מחדש:

א. הכלרה ראשונית.

ב. השהייה למשך חצי שעה.

ג. בדיקת כלור נותר ורמת עכירות-נידרש לפחות 1 מיליגרם כלור בליטר מים ולכל היותר רמת עכירות של 5 N.T.U .

ד. במידה ורמת הכלור נמוכה מידי תתבצע הכלרה והשהייה נוספת לזמן של חצי שעה.

ה. במידה ורמת העכירות גבוהה יתבצע דילול של המים המטופלים באמצעות מים שפירים שיוזרמו אל המכל.

ו. במידה ורמת הכלור והעכירות כנדרש מסופקים המים אל מכלי האגירה לפני אספקה.

בדיקת כדאיות כלכלית

עלויות ההקמה והתחזוקה ליחידת דיור יהיו כדלקמן:

פירוט העלות	40 יחידות		400 יחידות
	שקלים חדשים	דולר ארה"ב	שקלים חדשים	דולר ארה"ב
עלות הקמה כללית	119,411 ₪	24,271 $	679,600 ₪	138,122 $
עלות תחזוקה שנתית	2,614 ₪	531 $	11,290₪	2295 $
תוספת עלות תחזוקה דו-שנתית	5,000 ₪	1,016 $	7,000 ₪	1,422 $
חסכון שנתי	21,060 ₪	4,280$	210,600 ₪	42,800 $

מתוך סכום עלויות עולה שעלות מתקן ליחידת דיור בתצורת 400 יחידות דיור יקרה כמעט פי 2 מעלות מתקן ל-40 יחידות דיור אך לאחר בדיקת עלויות האחזקה מול ההחזר החודשי תקופת ההחזר בתצורת 400 יחידות דיור ,בהנחת חסכון במים שפירים, פחות מ-5 שנים לעומת יותר מ-10 שנים בתצורת 40 יחידות דיור.

סיכום תוצאות ומסקנות

• טיפול נאות בדלוחים ושימוש חוזר בהם להשקיה ולהדחת אסלות היא הדרך הזולה והזמינה ביותר לחסכון במים בעתיד הקרוב.
• הקמת מערכת בתצורת 400 יחידות דיור עדיפה על תצורת 40 יחידות דיור מבחינה תחזוקתית וכלכלית.
• שימוש חוזר בדלוחים עשוי להביא חסכון של יותר מ-40% מהתצרוכת הביתית.
• לא ניתן לבצע שימוש חוזר במי הנגר הנאספים מהבניינים בשל הסיכון בעומס כמותי על מערכת הביוב בזמן גשם.
• השקיה באזורים רגישים (באזור רדיוס המגן או אקוויפרים) מהווה סיכון לזיהום מי תהום.
• עדיין לא קיימות אפשרויות מימון מצד המדינה עבור בניית מתקנים מסוג זה.
• עלות ההשקעה בהקמת מערכת זו מהווה אחוז קטן מהיקף ההוצאות בבניית בנין מגורים.
• תכנון המערכת התבסס על רכיבים קיימים בשוק להגדלת כמויות הרכישה תביא להוזלת מרכיבי המערכת.
• איכות המים הממוחזרים מחייבת השקיה בשיטת הטפטוף הטמון באזורי מגורים דבר המצריך השקעה כספית גבוהה יחסית.

המלצות להמשך:

• לבחון פיקוח על מערכות המחזור מצד נציבות המים ומשרד הבריאות.
• יש לעורר את ממשלת ישראל במתן עידוד וסיוע כלכליים להקמת פרויקטים כאלו.
• כדאי לחייב בבניית קומפלקסים או שכונות חדשות התקנה של מערכת מסוג זה.
• בהמשך כדאי לאתר פתרון לתחזוקה שוטפת בתדירות נמוכה יותר.
• כדאי לחפש שיטת השקיה שוות ערך לטפטוף הטמון בכדי להוזיל את עלויות מערכת ההשקיה.
• יש להימנע מהשקיה באזורים רגישים בהם יש סיכון לזיהום מי תהום.
• על משרד הבריאות להגדיר את איכות המים הנדרשת להדחת אסלות.

המלצות לפרויקט ממשיך:

• מציאת דרך להקטנת תדירויות תחזוקת המתקנים.
• בניית מערך שליטה כולל ממשק למחשב המצוי במיקום מאויש המאפשר שליטה ONLINE על המתרחש במערכת המחזור .
• בניית מתקן פיילוט למחזור מי מקלחות הנאספים ממקלחות מועדון הספורט באוניברסיטת תל-אביב ושימוש במים לטובת השקיית מדשאות ברחבי הקמפוס.