Concepción y diseño

El Proyecto de Recuperación de Aguas Residuales Municipales de la Región Dan es el proyecto más grande de su tipo en el mundo. Consiste en instalaciones para el tratamiento y recarga de aguas subterráneas de aguas residuales municipales del Área Metropolitana de la Región de Dan, un conglomerado de ocho ciudades alrededor de Tel Aviv, Israel, con una población combinada de alrededor de 1.5 millones de habitantes. El proyecto fue creado con el propósito de recolección, tratamiento y disposición de aguas residuales municipales. El efluente recuperado, después de un período de detención relativamente largo en el acuífero subterráneo, se bombea para uso agrícola sin restricciones, irrigando el árido Negev (la parte sur de Israel). En la figura 1 se muestra un esquema general del proyecto. El proyecto se estableció en la década de 1960 y ha estado creciendo continuamente. En la actualidad, el sistema recoge y trata alrededor de 110 x 10⁶ m³ por año. Dentro de unos años, en su etapa final, el sistema manejará de 150 a 170 x 10⁶ m³ por año.

Figura 1. Planta de recuperación de aguas residuales de la región de Dan: disposición

Se sabe que las plantas de tratamiento de aguas residuales crean una multitud de problemas ambientales y de salud ocupacional. El proyecto de la Región Dan es un sistema único de importancia nacional que combina el beneficio nacional junto con un ahorro considerable de recursos hídricos, alta eficiencia de tratamiento y producción de agua barata, sin crear riesgos laborales excesivos.

A lo largo del diseño, la instalación y la operación de rutina del sistema, se ha prestado especial atención a las cuestiones de saneamiento del agua e higiene ocupacional. Se han tomado todas las precauciones necesarias para garantizar que las aguas residuales recuperadas sean prácticamente tan seguras como el agua potable normal, en caso de que las personas las beban o las traguen accidentalmente. Asimismo, se ha prestado la debida atención al tema de reducir al mínimo cualquier posible exposición a accidentes u otros peligros biológicos, químicos o físicos que puedan afectar a los trabajadores de la planta de tratamiento de aguas residuales propiamente dicha o a otros trabajadores que participen en la disposición y uso agrícola. del agua regenerada.

En la Etapa Uno del proyecto, las aguas residuales fueron tratadas biológicamente por un sistema de estanques de oxidación facultativa con recirculación y tratamiento químico adicional por un proceso de cal-magnesio, seguido por la detención del efluente de alto pH en “estanques de pulido”. El efluente parcialmente tratado se recargó al acuífero subterráneo regional por medio de las cuencas de expansión de Soreq.

En la Segunda Etapa, las aguas residuales conducidas a la planta de tratamiento se someten a un tratamiento mecánico-biológico mediante un proceso de lodos activados con nitrificación-desnitrificación. El efluente secundario se recarga a las aguas subterráneas por medio de las cuencas de expansión Yavneh 1 y Yavneh 2.

El sistema completo consta de una serie de elementos diferentes que se complementan entre sí:

• un sistema de planta de tratamiento de aguas residuales, compuesto por una planta de lodos activados (la planta biomecánica), que trata la mayor parte de los desechos, y por un sistema de lagunas de oxidación y depuración utilizadas principalmente para el tratamiento de los excesos de aguas residuales

• un sistema de recarga de aguas subterráneas para el efluente tratado, que consiste en balsas de esparcimiento, en dos sitios diferentes (Yavneh y Soreq), que se inundan intermitentemente; el efluente absorbido pasa por la zona no saturada del suelo y por una porción del acuífero, y crea una zona especial que se dedica al tratamiento complementario de efluentes y almacenamiento estacional, que se denomina SAT (suelo-tratamiento-acuífero)

• redes de pozos de observación (53 pozos en total) que rodean las balsas de recarga y permiten monitorear la eficiencia del proceso de tratamiento

• redes de pozos de recuperación (un total de 74 pozos activos en 1993) que rodean los sitios de recarga

• una tubería especial y separada de conducción de agua recuperada para el riego sin restricciones de áreas agrícolas en el Negev; esta tubería principal se llama "La Tercera Línea del Negev" y complementa el sistema de suministro de agua al Negev, que incluye otras dos principales líneas principales de suministro de agua dulce.

• una instalación para la cloración del efluente, que consta, en la actualidad, de tres sitios de cloración (dos más se agregarán en el futuro)

• seis reservorios operativos a lo largo del sistema de conducción, que regulan las cantidades de agua bombeada y consumida a lo largo del sistema

• un sistema de distribución de efluentes, compuesto por 13 zonas de presión principales, a lo largo de la tubería principal de efluentes, que suministran el agua tratada a los consumidores

• un sistema de seguimiento integral que supervisa y controla la operación completa del proyecto.

Descripción del Sistema de Recuperación

El esquema general del sistema de recuperación se presenta en la figura 1 y el diagrama de flujo en la figura 2. El sistema consta de los siguientes segmentos: planta de tratamiento de aguas residuales, campos de recarga de agua, pozos de recuperación, sistema de conducción y distribución, instalación de cloración y un monitoreo integral. sistema.

Figura 2. Diagrama de flujo del Proyecto Región Dan

La planta de tratamiento de aguas residuales

La planta de tratamiento de aguas residuales del Área Metropolitana de la Región Dan recibe los desechos domésticos de las ocho ciudades de la región, y también maneja parte de sus desechos industriales. La planta está ubicada dentro de las dunas de arena de Rishon-Lezion y se basa principalmente en el tratamiento secundario de los desechos mediante el método de lodos activados. Algunos de los desechos, principalmente durante las descargas de flujo máximo, se tratan en otro sistema más antiguo de estanques de oxidación que ocupan un área de 300 acres. Los dos sistemas juntos pueden manejar, en la actualidad, alrededor de 110 x 10⁶ m³ por año.

Los campos de recarga

Los efluentes de la planta de tratamiento se bombean a tres sitios diferentes ubicados dentro de las dunas de arena regionales, donde se esparcen sobre la arena y se filtran hacia el acuífero subterráneo para su almacenamiento temporal y para un tratamiento adicional dependiente del tiempo. Dos de los balsas de esparcimiento se utilizan para la recarga del efluente de la planta de tratamiento mecánico-biológico. Estos son Yavneh 1 (60 acres, ubicado a 7 km al sur de la planta) y Yavneh 2 (45 acres, 10 km al sur de la planta); el tercer estanque se utiliza para la recarga de una mezcla del efluente de las lagunas de oxidación y una determinada fracción de la planta de tratamiento biomecánico que se requiere para mejorar la calidad del efluente al nivel necesario. Este es el sitio de Soreq, que tiene un área de aproximadamente 60 acres y está ubicado al este de los estanques.

Los pozos de recuperación

Alrededor de los sitios de recarga existen redes de pozos de observación a través de los cuales se rebombea el agua recargada. No todos los 74 pozos en operación en 1993 estuvieron activos durante todo el proyecto. En 1993 se recuperaron un total de unos 95 millones de metros cúbicos de agua de los pozos del sistema y se bombearon a la Tercera Línea del Negev.

Los sistemas de transporte y distribucin

El agua bombeada de los distintos pozos de recuperación se recoge en el sistema de conducción y distribución de la Tercera Línea. El sistema de transporte se compone de tres secciones, con una longitud combinada de 87 km y un diámetro que oscila entre 48 y 70 pulgadas. A lo largo del sistema de conducción se construyeron seis reservorios operativos diferentes, “flotantes” en la línea principal, con el fin de regular el flujo de agua del sistema. El volumen de explotación de estos embalses oscila entre los 10,000 m³ a 100,000 m³.

El agua que fluye en el sistema de la Tercera Línea se suministró a los clientes en 1993 a través de un sistema de 13 zonas de presión principales. Numerosos consumidores de agua, en su mayoría granjas, están conectados a estas zonas de presión.

El sistema de cloración

La finalidad de la cloración que se realiza en la Tercera Línea es “romper la conexión humana”, lo que significa eliminar cualquier posibilidad de existencia de microorganismos de origen humano en el agua de la Tercera Línea. A lo largo del transcurso del monitoreo se encontró que existe un aumento considerable de microorganismos fecales durante la permanencia del agua regenerada en los reservorios de agua. Por lo tanto, se decidió agregar más puntos de cloración a lo largo de la línea y, en 1993, tres puntos de cloración separados funcionaban de manera rutinaria. Próximamente se añadirán al sistema dos puntos de cloración más. El cloro residual oscila entre 0.4 y 1.0 mg/l de cloro libre. Este método, por el cual se mantienen bajas concentraciones de cloro libre en varios puntos a lo largo del sistema en lugar de una sola dosis masiva al comienzo de la línea, asegura la ruptura de la conexión humana y al mismo tiempo permite que los peces vivan en los embalses. . Además, este método de cloración desinfectará el agua en las secciones aguas abajo del sistema de transporte y distribución, en caso de que los contaminantes ingresaran al sistema en un punto aguas abajo del punto de cloración inicial.

El sistema de vigilancia

La operación del sistema de recuperación de la Tercera Línea del Negev depende del funcionamiento rutinario de una configuración de monitoreo que es supervisada y controlada por una entidad científica profesional e independiente. Este organismo es el Instituto de Investigación y Desarrollo del Technion - Instituto de Tecnología de Israel, en Haifa, Israel.

El establecimiento de un sistema de monitoreo independiente ha sido un requisito obligatorio del Ministerio de Salud de Israel, la autoridad legal local según la Ordenanza de Salud Pública de Israel. La necesidad de establecer esta configuración de monitoreo surge del hecho de que:

1. Este proyecto de recuperación de aguas residuales es el más grande del mundo.
2. Comprende algunos elementos no rutinarios con los que aún no se ha experimentado.
3. El agua recuperada se utilizará para el riego ilimitado de cultivos agrícolas.

Por lo tanto, el papel principal del sistema de monitoreo es asegurar la calidad química y sanitaria del agua suministrada por el sistema y emitir advertencias sobre cualquier cambio en la calidad del agua. Además, la instalación de monitoreo está realizando un seguimiento de todo el proyecto de recuperación de la Región Dan, investigando también ciertos aspectos, como la operación de rutina de la planta y la calidad químico-biológica de su agua. Esto es necesario para determinar la adaptabilidad del agua de la Tercera Línea para riego ilimitado, no solo desde el punto de vista sanitario sino también desde el punto de vista agrícola.

El diseño de monitoreo preliminar fue diseñado y preparado por Mekoroth Water Co., el principal proveedor de agua israelí y el operador del proyecto de la Región Dan. Un comité directivo especialmente designado ha estado revisando el programa de monitoreo periódicamente y lo ha ido modificando de acuerdo con la experiencia acumulada obtenida a través de la operación de rutina. El programa de monitoreo abordó los diversos puntos de muestreo a lo largo del sistema de la Tercera Línea, los diversos parámetros investigados y la frecuencia de muestreo. El programa preliminar se refería a varios segmentos del sistema, a saber, los pozos de recuperación, la línea de conducción, los embalses, un número limitado de conexiones de consumo, así como la presencia de pozos de agua potable en las cercanías de la planta. La lista de parámetros incluidos dentro del cronograma de monitoreo de la Tercera Línea se presenta en la tabla 1.

Tabla 1. Lista de parámetros investigados

Monitoreo de pozos de recuperación

El programa de muestreo de los pozos de recuperación se basa en una medición bimensual o trimestral de algunos “parámetros indicadores” (tabla 2). Cuando la concentración de cloruros en el pozo muestreado excede en más del 15 % el nivel inicial de cloruros del pozo, se interpreta como un aumento “significativo” de la porción del efluente recuperado dentro del agua del acuífero subterráneo, y el pozo se transfiere a la siguiente categoría de muestreo. Aquí se determinan 23 “características-parámetros”, una vez cada tres meses. En algunos de los pozos, una vez al año, se realiza una investigación completa del agua, que incluye 54 parámetros diferentes.

Tabla 2. Los diversos parámetros investigados en los pozos de recuperación

Supervisión del sistema de transporte

El sistema de conducción, cuya longitud es de 87 km, se controla en siete puntos centrales a lo largo de la línea de aguas residuales. En estos puntos se muestrean 16 parámetros diferentes una vez al mes. Estos son: PHFD, DO, T, EC, SS₁₀, S.S.₅₅, UV, TURBINA, NO₃ ⁺, PTOT, ALKM, DOC, TOTB, TCOL, FCOL y ENTR. Los parámetros que no se espera que cambien a lo largo del sistema se miden solo en dos puntos de muestreo: al principio y al final de la línea de transporte. Estos son: Cl, K, Na, Ca, Mg, DURO, B, DS, SO₄ ^-2, NH₄ ⁺, Yo no he₂ ^– y MBA. En esos dos puntos de muestreo, una vez al año, se muestrean diversos metales pesados ​​(Zn, Sr, Sn, Se, Pb, Ni, Mo, Mn, Li, Hg, Fe, Cu, Cr, Co, Cd, Ba, As, Al, Ag).

Monitoreo de embalses

La configuración de monitoreo de los embalses de Tercera Línea se basa principalmente en el examen de un número limitado de parámetros que sirven como indicadores del desarrollo biológico en los embalses y para identificar la entrada de contaminantes externos. Se muestrean cinco reservorios, una vez al mes, para: PHFD, T, DO, Total SS, Volatile SS, DOC, CLRL, RSCL, TCOL, FCOL, STRP y ALG. En estos cinco reservorios también se muestrea Si, una vez cada dos meses. Todos estos parámetros también se muestrean en otro embalse, Zohar B, con una frecuencia de seis veces al año.

Resumen

El Proyecto de recuperación de la región de Dan suministra agua recuperada de alta calidad para el riego sin restricciones del Néguev israelí.

La Etapa Uno de este proyecto está en operación parcial desde 1970 y en operación completa desde 1977. De 1970 a 1993, una cantidad total de aguas residuales crudas de 373 millones de metros cúbicos (MCM) fue transportada a las lagunas de oxidación facultativa, y una cantidad total de agua de Se extrajeron 243 MCM del acuífero en el período 1974-1993 y se suministraron al sur del país. Parte del agua se perdió, principalmente debido a la evaporación y la filtración de los estanques. En 1993, estas pérdidas ascendieron a alrededor del 6.9% de las aguas residuales sin tratar transportadas a la planta de la Etapa Uno (Kanarek 1994).

La planta de tratamiento mecánico-biológico, Etapa Dos del proyecto, ha estado en operación desde 1987. Durante el período de operación 1987-1993, se condujo a la planta de tratamiento mecánico-biológico una cantidad total de aguas residuales sin tratar de 478 MMC. En 1993, alrededor de 103 MCM de agua (95 MCM de agua recuperada más 8 MCM de agua potable) se transportaron a través del sistema y se usaron para el riego ilimitado del Negev.

El agua de los pozos de recuperación representa la calidad del agua del acuífero subterráneo. La calidad del agua del acuífero está cambiando todo el tiempo como resultado de la filtración de efluentes en ella. La calidad del agua del acuífero se aproxima a la del efluente para aquellos parámetros que no son influenciados por los procesos de Tratamiento Suelo-Acuífero (SAT), mientras que los parámetros que son afectados por el paso a través de las capas del suelo (p. ej., turbidez, sólidos en suspensión, amoniaco, carbono orgánico, etc.) muestran valores considerablemente más bajos. Cabe destacar el contenido de cloruro del agua del acuífero, que aumentó en un período reciente de cuatro años entre un 15 y un 26 %, como lo demuestra el cambio en la calidad del agua en los pozos de recuperación. Este cambio indica la continua sustitución del agua del acuífero por efluentes con un contenido de cloruros considerablemente mayor.

La calidad del agua en los seis embalses del sistema de la Tercera Línea está influenciada por cambios biológicos y químicos que ocurren dentro de los embalses abiertos. El contenido de oxígeno aumenta como resultado de la fotosíntesis de las algas y debido a la disolución del oxígeno atmosférico. Las concentraciones de varios tipos de bacterias también aumentan como resultado de la contaminación aleatoria por parte de la fauna acuática que reside cerca de los embalses.

La calidad del agua suministrada a los clientes a lo largo del sistema depende de la calidad del agua de los pozos de recuperación y los embalses. La cloración obligatoria del agua del sistema constituye una salvaguarda adicional contra el uso erróneo del agua como agua potable. La comparación de los datos de agua de la Tercera Línea con los requisitos del Ministerio de Salud de Israel con respecto a la calidad de las aguas residuales para uso agrícola ilimitado muestra que la mayoría de las veces la calidad del agua satisface plenamente los requisitos.

En conclusión, se puede decir que el sistema de recuperación y utilización de aguas residuales de Third Line ha sido un exitoso proyecto ambiental y nacional israelí. Ha resuelto el problema de la eliminación sanitaria de las aguas residuales de la Región Dan y, al mismo tiempo, ha aumentado el balance hídrico nacional en un factor de aproximadamente el 5%. En un país árido como Israel, donde el suministro de agua, especialmente para uso agrícola, es bastante limitado, esta es una verdadera contribución.

El costo de la operación de recarga y mantenimiento del agua regenerada, en 1993, fue de alrededor de 3 centavos de dólar por m³ (0.093 NIS/m³).

El sistema ha estado funcionando desde finales de la década de 1960 bajo la estricta vigilancia del Ministerio de Salud de Israel y del departamento de seguridad e higiene en el trabajo de Mekoroth. No ha habido informes de ninguna enfermedad ocupacional como resultado de la operación de este sistema intrincado y completo.

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