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 conoce como desbordamiento por clima húmedo . Las causas de los desbordamientos de alcantarillado sanitario incluyen: bloqueo de las líneas de alcantarillado, infiltración/entrada de aguas pluviales excesivas en las líneas de alcantarillado durante fuertes lluvias , mal funcionamiento de los elevadores de la estación de bombeo o falla de energía eléctrica , líneas de alcantarillado rotas. La prevención de tales eventos de desbordamiento implica un mantenimiento regular y actualizaciones oportunas de la infraestructura.
Las SSO pueden causar enfermedades gastrointestinales ( enfermedades transmitidas por el agua ), cierres de playas y restricciones en el consumo de pescado y mariscos .
Los países desarrollados como Estados Unidos , Canadá , la mayoría de los países de Europa occidental (por ejemplo, Italia y Francia ), Australia , Singapur , Corea del Sur y Japón están luchando con problemas de salud pública en la prevención de la 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 se producen entre 23.000 y 75.000 desbordamientos de aguas residuales en los Estados Unidos. [1] La EPA estimó que, en 2004, la modernización de todos los sistemas municipales de tratamiento y recolección para reducir la frecuencia de los desbordamientos a no más de uno cada cinco años costaría unos 88.000 millones de dólares. [2] Este coste se sumaría a los aproximadamente 10.000 millones de dólares ya invertidos. Aunque el volumen de aguas residuales sin tratar que se vierten al medio ambiente es inferior al 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 al año y es responsable de 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 requerida ]
En los países en desarrollo , la mayoría de las aguas residuales aún no son tratadas cuando se vierten al medio ambiente. La República Popular China vertía alrededor del 55 por ciento de todas las aguas residuales sin tratamiento de ningún tipo, en 2001. [3] En un país relativamente desarrollado de Oriente Medio como Irán , la mayoría de la población de Teherán tiene aguas residuales totalmente sin tratar inyectadas a las aguas subterráneas de la ciudad. [4] En Venezuela , un país por debajo de la media en América del Sur 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 existen obligaciones de medir y reportar la ocurrencia de SSO utilizando telemetría en tiempo real para advertir al público, a los bañistas y a los operadores de pesca de mariscos. [ cita requerida ]
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 sistemas de drenaje simples para eliminar la escorrentía 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 las cocinas, los baños y los inodoros; y la descarga se volvió desagradable. Las primeras plantas de tratamiento de aguas residuales se construyeron para tratar las aguas residuales durante el tiempo seco; pero no era factible tratar el mayor volumen de aguas residuales mixtas y la escorrentía de precipitaciones de las alcantarillas combinadas durante el tiempo húmedo. Algunas ciudades construyeron alcantarillas sanitarias para evitar que las aguas residuales se mezclaran con la escorrentía superficial, de modo que pudieran tratarse de manera eficiente tanto durante el tiempo húmedo como seco. [7] (Aproximadamente 860 comunidades en los EE. UU. continúan utilizando alcantarillas combinadas. [8] )
Las fallas descentralizadas en clima seco ocurren principalmente por bloqueos en las líneas de alcantarillado de recolección, 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] : p. 4–26 La grasa es el agente bloqueador en aproximadamente la mitad de los SSO de EE. UU. atribuidos a bloqueos, y los escombros sólidos son el agente bloqueador en otro 25 por ciento. Las raíces son un factor contribuyente en aproximadamente una cuarta parte de los SSO de Estados Unidos atribuidos a bloqueos. Los depósitos de grasa son causados por grasas de cocina licuadas con agua caliente para su descarga a alcantarillas sanitarias. Estas grasas se solidifican como depósitos sólidos en el alcantarillado más frío. Los escombros sólidos incluyen ropa sucia, pañales y toallas sanitarias que se tiran por el inodoro en lugar de colocarse en un contenedor de basura. [2] : p. 4–28
Muchos municipios de Estados Unidos 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 descentralizada de una línea 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 se haya instalado un costoso equipo de monitoreo. Las empresas en el Reino Unido han implementado ampliamente transductores dieléctricos a granel suspendidos en las alcantarillas para detectar niveles altos e informar de los eventos a través de redes de datos inalámbricas fijas. En ciertas ubicaciones, esta práctica ha permitido la reducción de eventos de contaminación hasta en un 60 por ciento. [ cita requerida ]
Es menos probable que se produzcan bloqueos en climas secos en alcantarillas combinadas, ya que las alcantarillas combinadas diseñadas para el volumen adicional de escorrentía superficial son mucho más grandes que las alcantarillas sanitarias. Los reguladores de aguas pluviales de alcantarillas combinadas pueden ser vulnerables a los bloqueos por escombros, pero el desbordamiento de dichos bloqueos generalmente ingresa al emisario de desviación para evitar inundaciones en propiedades privadas o públicas.
Aproximadamente una cuarta parte de los SSO de los Estados Unidos ocurren durante eventos de fuertes lluvias , que pueden causar la entrada de aguas pluviales en las alcantarillas sanitarias a través de daños, conexiones inadecuadas o inundaciones de edificios y estaciones elevadoras 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 liberan en hogares, negocios y calles. [2] : p. 4–26 Esta circunstancia es más frecuente en ciudades antiguas cuya infraestructura subterránea es bastante antigua; París , Londres , Estocolmo , [10] Nueva York , Washington, DC y Oakland, California [11] son ejemplos típicos de tales ubicaciones. La entrada en las líneas sanitarias puede ser causada por la ruptura de las raíces de los árboles en las líneas subterráneas o por fractura mecánica debido a la edad y la sobrepresión de los camiones y los edificios.
Otro modo de falla del sistema puede incluir cortes de energía , que pueden inutilizar las bombas de la estación de bombeo y causar un desbordamiento de aguas residuales del pozo húmedo de la estación de bombeo. Las fallas mecánicas o de energía de la estación de bombeo causan aproximadamente el diez por ciento de los SSO de los Estados Unidos. Este tipo de descarga es poco común en las alcantarillas combinadas, porque el volumen combinado de aguas residuales y aguas pluviales desalienta el uso de las estaciones de bombeo. Las líneas de alcantarillado rotas son responsables de aproximadamente el diez por ciento de los SSO de los Estados Unidos. [2] : p. 4–27
Un corte de energía, un error humano o una falla mecánica pueden causar una descarga similar de aguas residuales no tratadas o parcialmente tratadas de una planta de tratamiento de aguas residuales; pero esto generalmente se considera como un mal funcionamiento de la planta de tratamiento de aguas residuales en lugar de un desbordamiento de alcantarillado sanitario. Las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden estar diseñadas para capturar el desbordamiento de las unidades que funcionan mal y descargarlo a instalaciones de tratamiento alternativas. La inundación de propiedades privadas o públicas generalmente se evita descargando el desbordamiento a un emisario diseñado para la descarga de aguas residuales tratadas. [2] : p. 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 muertes de peces , daño al plancton y otra microflora y microfauna acuáticas. El aumento de la turbidez y la disminución del oxígeno disuelto en las aguas receptoras pueden conducir a efectos acentuados más allá del daño inducido por patógenos obvio a los ecosistemas acuáticos . Es posible que las 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 fue pionero en el Reino Unido y se instalan para mitigar derrames secos, correlacionando los datos de lluvia con la actividad de derrames de SSO. [ cita requerida ]
Desde la época medieval, los gobernantes han sido conscientes del impacto de las aguas residuales sin tratar vertidas de forma inadecuada 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 seguir fluyendo para que no se estancaran en Londres antes de llegar al río Támesis ( sistema de alcantarillado de Londres ). [ cita requerida ]
En el siglo XIX, se desarrollaron e instalaron por primera vez plantas de tratamiento de aguas residuales en los EE. UU. y en algunas partes de Europa, y se identificó el concepto de SSO. Las SSO no se reconocieron como un problema ambiental generalizado hasta el aumento de la conciencia ambiental en la década de 1960. En esa época, las agencias gubernamentales de los EE. UU. comenzaron a identificar ubicaciones y frecuencias de SSO de manera sistemática. Los gobiernos locales escucharon las quejas de los ciudadanos y se sistematizaron los protocolos de cierre de playas para reducir los riesgos para la salud pública.
Tras la aprobación de la Ley de Agua Limpia en 1972, Estados Unidos gastó miles de millones de dólares en mejoras en las plantas de tratamiento de aguas residuales, con algunas reparaciones y mejoras asociadas a los sistemas de recolección asociados, donde se producen los desbordes. La EPA continúa brindando financiación 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 iniciaron una investigación seria de algunos de los problemas de desbordamiento de sus países. [ cita requerida ]