El desbordamiento de alcantarillado sanitario ( SSO ) es una condición en la que las aguas residuales sin tratar se descargan desde un alcantarillado sanitario al medio ambiente antes de llegar a las instalaciones de tratamiento de aguas residuales . Cuando es causado por lluvias también se le conoce como desbordamiento de clima húmedo . Las causas de los desbordamientos del alcantarillado sanitario incluyen: bloqueo de las líneas de alcantarillado, infiltración/entrada excesiva de aguas pluviales en las líneas de alcantarillado durante fuertes lluvias , mal funcionamiento de los elevadores de las estaciones de bombeo o fallas de energía eléctrica , líneas de alcantarillado rotas. La prevención de tales eventos de desbordamiento implica un mantenimiento regular y actualizaciones oportunas de la infraestructura.
Los SSO pueden provocar enfermedades gastrointestinales ( enfermedades transmitidas por el agua ), cierres de playas y restricciones al consumo de pescado y mariscos .
Los países desarrollados como Estados Unidos , Canadá , la mayoría de las naciones de Europa occidental (por ejemplo, Italia y Francia ), Australia , Singapur , Corea del Sur y Japón están luchando con problemas de salud pública derivados de la prevención del SSO. La magnitud del problema es mucho mayor en la mayoría de los países en desarrollo.
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) estima que cada año ocurren en los Estados Unidos al menos entre 23.000 y 75.000 eventos de SSO. [1] La EPA estimó que mejorar cada sistema municipal de tratamiento y recolección para reducir la frecuencia de eventos de desbordamiento a no más de una vez cada cinco años costaría alrededor de $88 mil millones a partir de 2004. [2] Este costo se sumaría a aproximadamente $10 mil millones ya invertido. Aunque el volumen de aguas residuales no tratadas vertidas al medio ambiente es menos del 0,01 por ciento de todas las aguas residuales tratadas en los Estados Unidos, el volumen total asciende a varios miles de millones de galones por año y representa miles de casos de enfermedades gastrointestinales cada año. [2] : Cap. 6
Los países europeos desarrollados y Japón tienen porcentajes similares o algo mayores de eventos SSO en comparación con los EE. UU. [ cita necesaria ]
En los países en desarrollo , la mayoría de las aguas residuales aún no reciben tratamiento cuando se vierten al medio ambiente. La República Popular China descargó alrededor del 55 por ciento de todas las aguas residuales sin tratamiento de ningún tipo, hasta 2001. [3] En un país relativamente desarrollado del Medio Oriente como Irán , la mayoría de la población de Teherán ha inyectado aguas residuales totalmente sin tratar en el aguas subterráneas de la ciudad. [4] En Venezuela , un país de América del Sur por debajo del promedio con respecto al tratamiento de aguas residuales, el 97 por ciento de las aguas residuales del país se vierten sin tratamiento al medio ambiente. [5]
En muchos países existe la obligación de medir y notificar la aparición de SSO utilizando telemetría en tiempo real para advertir al público, a los bañistas y a los operadores de marisquerías. [ cita necesaria ]
Las alcantarillas que se construyeron en las primeras etapas de la urbanización generalmente se construyeron antes de que se implementara el tratamiento de aguas residuales . [6] Las primeras alcantarillas eran simples sistemas de drenaje para eliminar el escurrimiento superficial con cualquier material de desecho que pudiera contener. Estos sistemas de drenaje se convirtieron en alcantarillas combinadas cuando se agregaron las aguas residuales de cocinas, baños y retretes; y la descarga se volvió ofensiva. Las primeras plantas de tratamiento de aguas residuales se construyeron para tratar las aguas residuales durante el clima seco; pero no era factible tratar el mayor volumen de aguas residuales mixtas y escorrentía de precipitaciones de las alcantarillas combinadas durante el tiempo húmedo. Algunas ciudades construyeron alcantarillas sanitarias para evitar que las aguas residuales se mezclen con la escorrentía superficial, de modo que puedan tratarse de manera eficiente tanto en climas húmedos como secos. [7] (Aproximadamente 860 comunidades en los EE. UU. continúan utilizando alcantarillas combinadas. [8] )
Las fallas descentralizadas en clima seco ocurren principalmente por obstrucciones en la línea de alcantarillado, que pueden surgir de una obstrucción de escombros o la intrusión de raíces de árboles en la línea misma. Aproximadamente la mitad de los SSO en los Estados Unidos son causados por bloqueos. [2] : pág. 4–26 La grasa es el agente bloqueador en aproximadamente la mitad de los SSO estadounidenses atribuidos a bloqueo, y los desechos sólidos son el agente bloqueador en otro 25 por ciento. Las raíces son un factor que contribuye a aproximadamente una cuarta parte de los SSO en Estados Unidos atribuidos a bloqueos. Los depósitos de grasa son causados por grasas de cocina licuadas con agua caliente para su descarga a las alcantarillas sanitarias. Estas grasas se congelan como depósitos sólidos en el alcantarillado más frío. Los desechos sólidos incluyen ropa sucia, pañales y toallas sanitarias que se tiran al inodoro en lugar de tirarlos a un contenedor de basura. [2] : pág. 4–28
Muchos municipios estadounidenses exigen que los restaurantes y las empresas de procesamiento de alimentos utilicen interceptores de grasa y regulen la eliminación de grasas, aceites y grasas en el sistema de alcantarillado. [9]
Uno de los principales problemas de una falla en una línea descentralizada es la dificultad de definir la ubicación del desbordamiento, ya que un sistema urbano típico contiene miles de kilómetros de tuberías de recolección, y la planta de tratamiento central no tiene forma de comunicarse con todas las líneas, a menos que sea costosa. Se ha instalado equipo de monitoreo. Empresas en el Reino Unido han implementado ampliamente transductores dieléctricos a granel suspendidos en las alcantarillas para detectar niveles altos e informar los eventos a través de redes de datos inalámbricas fijas. En ciertos lugares esta práctica ha permitido reducir los eventos de contaminación hasta en un 60 por ciento. [ cita necesaria ]
El bloqueo por clima seco es menos probable dentro de las alcantarillas combinadas; porque las alcantarillas combinadas diseñadas para el volumen adicional de escorrentía superficial son mucho más grandes que las alcantarillas sanitarias. Los reguladores combinados de aguas pluviales de alcantarillado pueden ser vulnerables al bloqueo por escombros, pero el desbordamiento de dicho bloqueo generalmente ingresa al emisario de desvío para evitar inundar la propiedad pública o privada.
Aproximadamente una cuarta parte de los SSO en los Estados Unidos ocurren durante eventos de lluvias intensas , que pueden provocar la entrada de aguas pluviales a las alcantarillas sanitarias a través de daños, conexiones inadecuadas o inundaciones de edificios y estaciones de bombeo en áreas bajas del sistema de recolección. El flujo combinado de aguas residuales y pluviales excede la capacidad del sistema de alcantarillado sanitario y las aguas residuales se vierten en hogares, negocios y calles. [2] : pág. 4–26 Esta circunstancia es más frecuente en las ciudades más antiguas cuya infraestructura subterránea es bastante antigua; París , Londres , Estocolmo , [10] Nueva York , Washington, DC y Oakland, California [11] son ejemplos típicos de este tipo de ubicaciones. El flujo hacia las líneas sanitarias puede ser causado por la ruptura de las raíces de los árboles en las líneas subterráneas o por una fractura mecánica debido a la edad y la sobrepresión de los camiones y edificios.
Otro modo de falla del sistema puede incluir cortes de energía , que pueden desactivar las bombas de la estación de bombeo y provocar un desbordamiento de aguas residuales del pozo húmedo de la estación de bombeo. Las fallas mecánicas o eléctricas de las estaciones de bombeo causan aproximadamente el diez por ciento de los SSO en los Estados Unidos. Este tipo de descarga es poco común en alcantarillas combinadas, porque el volumen combinado de aguas residuales y pluviales desalienta el uso de estaciones de bombeo. Las líneas de alcantarillado rotas son responsables de aproximadamente el diez por ciento de los SSO en Estados Unidos. [2] : pág. 4–27
Un corte de energía, un error humano o una falla mecánica pueden causar una descarga similar de aguas residuales sin tratar o parcialmente tratadas desde una planta de tratamiento de aguas residuales; pero esto generalmente se considera un mal funcionamiento de la planta de tratamiento de aguas residuales y no un desbordamiento del alcantarillado sanitario. Las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden diseñarse para capturar el exceso de unidades que funcionan mal y descargarlo a instalaciones de tratamiento alternativas. La inundación de propiedad pública o privada generalmente se evita descargando el exceso a un emisario diseñado para descargar aguas residuales tratadas. [2] : pág. ES–3
Los impactos en la salud humana incluyen un número significativo de enfermedades gastrointestinales cada año, aunque la muerte por un evento de desbordamiento es poco común. Los impactos humanos adicionales incluyen cierres de playas , restricciones para nadar y prohibición del consumo de ciertos animales acuáticos (particularmente ciertos moluscos ) después de eventos de desbordamiento. Las consecuencias ecológicas incluyen la muerte de peces y daños al plancton y otras microfloras y microfaunas acuáticas. El aumento de la turbidez y la disminución del oxígeno disuelto en las aguas receptoras pueden provocar efectos acentuados más allá del daño obvio inducido por patógenos a los ecosistemas acuáticos . Es posible que formas de vida superiores, como los mamíferos marinos, puedan verse afectadas, ya que se sabe que ciertas focas y leones marinos experimentan picos de daño patógeno. [12]
El concepto de válvulas de contención de SSO ha sido pionero en el Reino Unido y se instalan para mitigar los derrames secos, correlacionando los datos de lluvia con la actividad de los derrames de SSO. [ cita necesaria ]
Desde la época medieval, los gobernantes han sido conscientes del impacto de las aguas residuales sin tratar vertidas inadecuadamente al medio ambiente. Antes de que existieran los sistemas de tratamiento en la Inglaterra del siglo XVI , el rey Enrique VIII decretó que los canales de aguas residuales debían mantenerse fluyendo para que no se estancaran en Londres antes de llegar al río Támesis ( sistema de alcantarillado de Londres ). [ cita necesaria ]
En el siglo XIX, se desarrollaron e instalaron por primera vez plantas de tratamiento de aguas residuales en los EE. UU. y partes de Europa, y se identificó el concepto de SSO. Los SSO no fueron reconocidos como un problema ambiental generalizado hasta el aumento de la conciencia ambiental en la década de 1960. Por esa época, las agencias gubernamentales de EE. UU. comenzaron a identificar ubicaciones y frecuencias de SSO de forma sistemática. Los gobiernos locales escucharon las quejas de los ciudadanos y se sistematizaron protocolos de cierre de playas para reducir los riesgos para la salud pública.
Después de la aprobación de la Ley de Agua Limpia en 1972, Estados Unidos gastó miles de millones de dólares en mejoras a las plantas de tratamiento de aguas residuales, con algunas reparaciones y mejoras asociadas a los sistemas de recolección asociados, donde ocurren los desbordamientos. La EPA continúa brindando financiamiento para préstamos a bajo interés a las comunidades para abordar los problemas de SSO, a través del Fondo Rotatorio Estatal de Agua Limpia . [13]
En la década de 1990, Japón , el Reino Unido y varios otros países europeos comenzaron una investigación seria de algunos de los problemas de desbordamiento de sus países. [ cita necesaria ]