Concepção e Design

O Projeto de Recuperação de Águas Residuais Municipais da Região de Dan é o maior projeto desse tipo no mundo. Consiste em instalações para tratamento e recarga de águas subterrâneas de águas residuais municipais da área metropolitana da região de Dan - um conglomerado de oito cidades centrado em Tel Aviv, Israel, com uma população combinada de cerca de 1.5 milhão de habitantes. O projeto foi criado para fins de coleta, tratamento e disposição de águas residuais municipais. O efluente recuperado, após um período de detenção relativamente longo no aquífero subterrâneo, é bombeado para uso agrícola irrestrito, irrigando o árido Negev (a parte sul de Israel). Um esquema geral do projeto é dado na figura 1. O projeto foi estabelecido na década de 1960 e vem crescendo continuamente. Atualmente, o sistema coleta e trata cerca de 110 x 10⁶ m³ por ano. Dentro de alguns anos, em sua fase final, o sistema atenderá de 150 a 170 x 10⁶ m³ por ano.

Figura 1. Estação de recuperação de esgoto da região de Dan: layout

As estações de tratamento de esgoto são conhecidas por criar uma infinidade de problemas ambientais e de saúde ocupacional. O projeto Dan Region é um sistema único de importância nacional que combina benefícios nacionais com economia considerável de recursos hídricos, alta eficiência de tratamento e produção de água barata, sem criar riscos ocupacionais excessivos.

Durante todo o projeto, instalação e operação de rotina do sistema, uma consideração cuidadosa foi dada ao saneamento da água e às questões de higiene ocupacional. Todas as precauções necessárias foram tomadas para garantir que as águas residuais recuperadas sejam praticamente tão seguras quanto a água potável normal, caso as pessoas a bebam ou engulam acidentalmente. Da mesma forma, foi dada a devida atenção à questão de reduzir ao mínimo qualquer exposição potencial a acidentes ou outros riscos biológicos, químicos ou físicos que possam afetar os trabalhadores da própria estação de tratamento de águas residuais ou outros trabalhadores envolvidos na eliminação e uso agrícola da água recuperada.

Na Fase Um do projeto, as águas residuais foram tratadas biologicamente por um sistema de lagoas de oxidação facultativas com recirculação e tratamento químico adicional por um processo de cal-magnésio, seguido da detenção do efluente de alto pH em “lagoas de polimento”. O efluente parcialmente tratado foi recarregado no aquífero subterrâneo regional por meio das bacias de espalhamento Soreq.

Na Fase Dois, as águas residuais encaminhadas para a estação de tratamento são submetidas a um tratamento mecânico-biológico através de um processo de lamas activadas com nitrificação-desnitrificação. O efluente secundário é recarregado nas águas subterrâneas por meio das bacias de distribuição Yavneh 1 e Yavneh 2.

O sistema completo consiste em vários elementos diferentes que se complementam:

• um sistema de estação de tratamento de águas residuais, composto por uma estação de lodos ativados (a estação biomecânica), que trata a maior parte dos resíduos, e por um sistema de lagoas de oxidação e polimento usadas principalmente para tratamento de fluxos de esgoto excedentes

• um sistema de recarga de águas subterrâneas para o efluente tratado, que consiste em bacias de espalhamento, em dois locais diferentes (Yavneh e Soreq), que são inundados de forma intermitente; o efluente absorvido passa pela zona não saturada do solo e por uma porção do aquífero, e cria uma zona especial dedicada ao tratamento complementar de efluentes e armazenamento sazonal, que se chama SAT (tratamento de solo-aquífero)

• redes de poços de observação (53 poços ao todo) que circundam as bacias de recarga e permitem o monitoramento da eficiência do processo de tratamento

• redes de poços de recuperação (um total de 74 poços ativos em 1993) que circundam os locais de recarga

• um canal de transporte especial e separado de água recuperada para irrigação irrestrita de áreas agrícolas no Negev; esta canalização é chamada de “Terceira Linha Negev” e complementa o sistema de abastecimento de água para o Negev, que inclui outras duas grandes linhas principais de abastecimento de água doce

• uma instalação para cloração do efluente, que consiste, atualmente, em três locais de cloração (mais dois a serem adicionados no futuro)

• seis reservatórios operacionais ao longo do sistema de transporte, que regulam as quantidades de água bombeadas e consumidas ao longo do sistema

• um sistema de distribuição de efluentes, composto por 13 grandes zonas de pressão, ao longo da adutora de efluentes, que fornecem a água tratada aos consumidores

• um sistema de monitoramento abrangente que supervisiona e controla a operação completa do projeto.

Descrição do Sistema de Recuperação

O esquema geral do sistema de recuperação é apresentado na figura 1 e o diagrama de fluxo na figura 2. O sistema consiste nos seguintes segmentos: estação de tratamento de águas residuais, campos de recarga de água, poços de recuperação, sistema de transporte e distribuição, instalação de cloração e um monitoramento abrangente sistema.

Figura 2. Diagrama de fluxo do projeto da região de Dan

A estação de tratamento de águas residuais

A estação de tratamento de águas residuais da Região Metropolitana de Dan recebe os resíduos domésticos das oito cidades da região e também trata parte dos seus resíduos industriais. A estação está localizada nas dunas de Rishon-Lezion e baseia-se principalmente no tratamento secundário dos resíduos pelo método de lodos ativados. Alguns dos resíduos, principalmente durante descargas de pico de fluxo, são tratados em outro sistema mais antigo de lagoas de oxidação ocupando uma área de 300 acres. Os dois sistemas juntos podem lidar, atualmente, com cerca de 110 x 10⁶ m³ por ano.

Os campos de recarga

Os efluentes da estação de tratamento são bombeados para três locais diferentes localizados nas dunas regionais, onde são espalhados na areia e percolam para baixo no aquífero subterrâneo para armazenamento temporário e tratamento adicional dependente do tempo. Duas das bacias de espalhamento são utilizadas para recarga do efluente da estação de tratamento mecânico-biológico. Estes são Yavneh 1 (60 acres, localizado 7 km ao sul da usina) e Yavneh 2 (45 acres, 10 km ao sul da usina); a terceira bacia é utilizada para recarga de uma mistura do efluente das lagoas de oxidação e uma certa fração da estação de tratamento biomecânico necessária para melhorar a qualidade do efluente ao nível necessário. Este é o sítio Soreq, que tem uma área de cerca de 60 acres e está localizado a leste das lagoas.

Os poços de recuperação

Ao redor dos locais de recarga existem redes de poços de observação através dos quais a água recarregada é bombeada novamente. Nem todos os 74 poços em operação em 1993 estiveram ativos durante todo o projeto. Em 1993, um total de cerca de 95 milhões de metros cúbicos de água foram recuperados dos poços do sistema e bombeados para a Terceira Linha do Negev.

Os sistemas de transporte e distribuição

A água bombeada dos vários poços de recuperação é recolhida para o sistema de transporte e distribuição da Terceira Linha. O sistema de transporte é composto por três seções, com comprimento combinado de 87 km e diâmetro variando de 48 a 70 polegadas. Ao longo do sistema de transporte foram construídos seis diferentes reservatórios operacionais, “flutuantes” na linha principal, de forma a regular o fluxo de água do sistema. O volume operacional desses reservatórios varia de 10,000 m³ a 100,000 m³.

A água que flui no sistema da Terceira Linha foi fornecida aos clientes em 1993 através de um sistema de 13 grandes zonas de pressão. Numerosos consumidores de água, principalmente fazendas, estão conectados a essas zonas de pressão.

O sistema de cloração

A finalidade da cloração realizada na Terceira Linha é “quebra da ligação humana”, o que significa a eliminação de qualquer possibilidade de existência de micro-organismos de origem humana nas águas da Terceira Linha. Ao longo do monitoramento constatou-se que há um aumento considerável de microrganismos fecais durante a permanência da água de reúso nos reservatórios de água. Portanto, decidiu-se adicionar mais pontos de cloração ao longo da linha e, em 1993, três pontos de cloração separados estavam operando rotineiramente. Mais dois pontos de cloração serão adicionados ao sistema em um futuro próximo. O cloro residual varia entre 0.4 e 1.0 mg/l de cloro livre. Esse método, pelo qual baixas concentrações de cloro livre são mantidas em vários pontos ao longo do sistema, em vez de uma única dose massiva no início da linha, garante a quebra da conexão humana e, ao mesmo tempo, permite que os peixes vivam nos reservatórios . Além disso, este método de cloração irá desinfetar a água nas seções a jusante do sistema de transporte e distribuição, caso os poluentes entrem no sistema em um ponto a jusante do ponto de cloração inicial.

O sistema de monitoramento

A operação do sistema de recuperação da Terceira Linha do Negev depende do funcionamento rotineiro de uma configuração de monitoramento que é supervisionada e controlada por uma entidade científica profissional e independente. Este órgão é o Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento do Technion - Israel Institute of Technology, em Haifa, Israel.

O estabelecimento de um sistema de monitoramento independente tem sido um requisito obrigatório do Ministério da Saúde de Israel, a autoridade legal local de acordo com a Portaria de Saúde Pública de Israel. A necessidade de estabelecer esta configuração de monitoramento decorre dos fatos que:

1. Este projeto de recuperação de águas residuais é o maior do mundo.
2. Compreende alguns elementos não rotineiros que ainda não foram experimentados.
3. A água recuperada deve ser usada para irrigação ilimitada de culturas agrícolas.

O principal papel do sistema de monitoramento é, portanto, garantir a qualidade química e sanitária da água fornecida pelo sistema e emitir alertas sobre qualquer alteração na qualidade da água. Além disso, a instalação de monitoramento está realizando um acompanhamento do projeto completo de recuperação da região de Dan, também investigando certos aspectos, como a operação de rotina da usina e a qualidade químico-biológica de sua água. Isso é necessário para determinar a adaptabilidade da água da Terceira Linha para irrigação ilimitada, não só do ponto de vista sanitário, mas também do ponto de vista agrícola.

O layout de monitoramento preliminar foi projetado e preparado pela Mekoroth Water Co., a principal fornecedora de água de Israel e operadora do projeto da região de Dan. Um comitê de direção especialmente designado reviu o programa de monitoramento periodicamente e o modificou de acordo com a experiência acumulada adquirida com a operação de rotina. O programa de monitoramento tratou dos vários pontos de amostragem ao longo do sistema da Terceira Linha, dos diversos parâmetros investigados e da frequência de amostragem. O programa preliminar referia-se a vários segmentos do sistema, nomeadamente poços de recuperação, linha de condução, albufeiras, um número limitado de ligações a consumidores, bem como a presença de poços de água potável nas imediações da central. A lista de parâmetros incluídos no cronograma de monitoramento da Terceira Linha é dada na tabela 1.

Tabela 1. Lista de parâmetros investigados

Monitoramento de poços de recuperação

O programa de amostragem dos poços de recuperação é baseado na medição bimestral ou trimestral de alguns “parâmetros-indicadores” (tabela 2). Quando a concentração de cloretos no poço amostrado excede em mais de 15% o nível inicial de cloretos do poço, isso é interpretado como um aumento “significativo” da parcela do efluente recuperado dentro da água do aquífero subterrâneo, e o poço é transferido para próxima categoria de amostragem. Aqui, 23 “parâmetros-característicos” são determinados, uma vez a cada três meses. Em alguns dos poços, uma vez por ano, é realizada uma pesquisa completa da água, incluindo 54 parâmetros diversos.

Tabela 2. Os vários parâmetros investigados nos poços de recuperação

Monitoramento do sistema de transporte

O sistema de transporte, com 87 km de extensão, é monitorado em sete pontos centrais ao longo da linha de esgoto. Nesses pontos, 16 parâmetros diferentes são amostrados uma vez por mês. São eles: PHFD, DO, T, EC, SS₁₀, SS₅₅, UV, TURBO, NÃO₃ ⁺, PTOT, ALKM, DOC, TOTB, TCOL, FCOL e ENTR. Parâmetros que não devem mudar ao longo do sistema são medidos em apenas dois pontos de amostragem - no início e no final da linha de transporte. São eles: Cl, K, Na, Ca, Mg, HARD, B, DS, SO₄ ^-2NH₄ ⁺, Eu não tenho₂ ^- e MBA. Nesses dois pontos de amostragem, uma vez por ano, são amostrados vários metais pesados ​​(Zn, Sr, Sn, Se, Pb, Ni, Mo, Mn, Li, Hg, Fe, Cu, Cr, Co, Cd, Ba, As, Al, Ag).

Monitoramento de reservatórios

A configuração do monitoramento dos reservatórios da Terceira Linha é baseada principalmente no exame de um número limitado de parâmetros que servem como indicadores do desenvolvimento biológico dos reservatórios e para identificar a entrada de poluentes externos. Cinco reservatórios são amostrados, uma vez por mês, para: PHFD, T, DO, SS Total, SS Volátil, DOC, CLRL, RSCL, TCOL, FCOL, STRP e ALG. Nestes cinco reservatórios também são amostrados Si, uma vez a cada dois meses. Todos esses parâmetros também são amostrados em outro reservatório, Zohar B, com uma frequência de seis vezes por ano.

Resumo

O Projeto de Recuperação da Região de Dan fornece água recuperada de alta qualidade para irrigação irrestrita do Negev israelense.

A primeira etapa deste projeto está em operação parcial desde 1970 e em operação total desde 1977. De 1970 a 1993, uma quantidade total de esgoto bruto de 373 milhões de metros cúbicos (MCM) foi transportada para as lagoas de oxidação facultativa, e uma quantidade total de água de 243 MCM foram bombeados do aquífero no período de 1974-1993 e fornecidos ao sul do país. Parte da água foi perdida, principalmente devido à evaporação e infiltração das lagoas. Em 1993, essas perdas totalizaram cerca de 6.9% do esgoto bruto transportado para a estação de estágio um (Kanarek 1994).

A estação de tratamento mecânico-biológico, estágio dois do projeto, está em operação desde 1987. Durante o período de operação de 1987-1993, uma quantidade total de esgoto bruto de 478 MCM foi transportada para a estação de tratamento mecânico-biológico. Em 1993, cerca de 103 MCM de água (95 MCM de água recuperada mais 8 MCM de água potável) foram transportados através do sistema e usados ​​para irrigação ilimitada do Negev.

A água dos poços de recuperação representa a qualidade da água do aquífero subterrâneo. A qualidade da água do aquífero está mudando o tempo todo como resultado da percolação de efluentes nele. A qualidade da água do aquífero se aproxima da do efluente para os parâmetros que não são influenciados pelos processos de Tratamento do Solo-Aquífero (SAT), enquanto os parâmetros que são afetados pela passagem pelas camadas do solo (por exemplo, turbidez, sólidos em suspensão, amônia, carbono orgânico e assim por diante) apresentam valores consideravelmente mais baixos. Digno de nota é o teor de cloreto da água do aquífero, que aumentou em um período recente de quatro anos de 15 a 26%, conforme evidenciado pela mudança na qualidade da água nos poços de recuperação. Essa mudança indica a contínua substituição da água do aqüífero por efluentes com teor de cloretos consideravelmente maior.

A qualidade da água nos seis reservatórios do sistema Terceira Linha é influenciada por mudanças biológicas e químicas que ocorrem nos reservatórios abertos. O teor de oxigênio é aumentado, como resultado da fotossíntese das algas e devido à dissolução do oxigênio atmosférico. As concentrações de vários tipos de bactérias também são aumentadas como resultado da poluição aleatória por várias faunas aquáticas que residem perto dos reservatórios.

A qualidade da água fornecida aos clientes ao longo do sistema depende da qualidade da água dos poços de recuperação e dos reservatórios. A cloração obrigatória da água do sistema constitui uma proteção adicional contra o uso errôneo da água como água potável. A comparação dos dados de água da Terceira Linha com os requisitos do Ministério da Saúde de Israel em relação à qualidade das águas residuais a serem usadas para uso agrícola ilimitado mostra que, na maioria das vezes, a qualidade da água atende totalmente aos requisitos.

Em conclusão, pode-se dizer que o sistema de recuperação e utilização de águas residuais da Terceira Linha tem sido um projeto israelense nacional e ambiental bem-sucedido. Resolveu o problema de disposição sanitária do esgoto da região de Dan e, ao mesmo tempo, aumentou o balanço hídrico nacional em um fator de cerca de 5%. Em um país árido como Israel, onde o abastecimento de água, especialmente para uso agrícola, é bastante limitado, esta é uma contribuição real.

Os custos da operação de recarga e manutenção da água recuperada, em 1993, foram de cerca de 3 centavos de dólar por m³ (0.093 NIS/m³).

O sistema está operando desde o final da década de 1960 sob estrita vigilância do Ministério da Saúde de Israel e do departamento de segurança e higiene ocupacional de Mekoroth. Não houve relatos de nenhuma doença ocupacional resultante da operação desse sistema intrincado e abrangente.

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