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Alcantarillado combinado

Sistema de alcantarillado combinado. Durante la estación seca (y tormentas leves), todos los flujos son gestionados por la planta de tratamiento de aguas residuales de propiedad...

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Sistema de alcantarillado combinado. Durante la estación seca (y tormentas leves), todos los flujos son gestionados por la planta de tratamiento de aguas residuales de propiedad pública (POTW). Durante tormentas intensas, la estructura de alivio permite que parte del agua pluvial y residual combinada se descargue sin tratamiento en un cuerpo de agua adyacente.

Un alcantarillado combinado es un tipo de alcantarillado por gravedad con un sistema de tuberías, túneles, estaciones de bombeo, etc., para transportar aguas residuales y escorrentía urbana juntas a una planta de tratamiento de aguas residuales o un sitio de disposición. Esto significa que durante los eventos de lluvia, las aguas residuales se diluyen, lo que resulta en mayores caudales en el sitio de tratamiento. El agua de lluvia no contaminada simplemente diluye las aguas residuales, pero la escorrentía puede disolver o suspender prácticamente cualquier cosa con la que entre en contacto en techos, calles y patios de almacenamiento. [ 1 ] : 296 A medida que la lluvia viaja sobre los techos y el suelo, puede recoger varios contaminantes, incluidas partículas de suelo y otros sedimentos , metales pesados, compuestos orgánicos , desechos animales y aceite y grasa . Los alcantarillados combinados también pueden recibir drenaje de tiempo seco de riego de jardines , drenaje de construcción y lavado de edificios y aceras .

Los sistemas de alcantarillado combinado pueden causar graves problemas de contaminación del agua durante los desbordamientos de alcantarillado combinado ( CSO , por sus siglas en inglés), cuando los flujos combinados de aguas residuales y escorrentía superficial superan la capacidad de la planta de tratamiento de aguas residuales o el caudal máximo del sistema que transporta las fuentes combinadas. En casos de escorrentía superficial excepcionalmente alta (como durante fuertes tormentas), la carga sobre las ramas tributarias individuales del sistema de alcantarillado puede provocar un reflujo hasta el punto en que las aguas residuales sin tratar fluyen por las fuentes de entrada, como los inodoros, inundando edificios habitados con una mezcla tóxica de aguas residuales y escorrentía, lo que genera costos de limpieza y reparación. Cuando los sistemas de alcantarillado combinado experimentan estos flujos superiores a lo normal, los sistemas de alivio provocan descargas que contienen desechos humanos e industriales en ríos, arroyos u otros cuerpos de agua. Estos eventos suelen causar consecuencias ambientales y de estilo de vida negativas, como el cierre de playas, la contaminación de mariscos no aptos para el consumo y la contaminación de las fuentes de agua potable, lo que las vuelve temporalmente no aptas para beber y requiere hervirlas antes de usarlas para bañarse o lavar los platos. [ 2 ]

Las medidas para mitigar los desbordamientos de alcantarillado combinado incluyen la separación de alcantarillas, el almacenamiento de aguas residuales combinadas, la ampliación de la capacidad de tratamiento de aguas residuales, las balsas de retención , las instalaciones de cribado y desinfección, la reducción de los flujos de aguas pluviales, la infraestructura verde y los sistemas de apoyo a la toma de decisiones en tiempo real .

Este tipo de diseño de alcantarillado por gravedad se utiliza con menos frecuencia hoy en día al construir nuevos sistemas de alcantarillado. Los diseños modernos de alcantarillado excluyen la escorrentía superficial mediante la construcción de alcantarillas sanitarias , pero muchas ciudades y pueblos antiguos siguen operando sistemas de alcantarillado combinado construidos previamente. [ 3 ]

Desarrollo

Las primeras alcantarillas se diseñaron para transportar las aguas pluviales de las calles lejos de las zonas habitadas y hacia los cursos de agua superficiales sin tratamiento. Antes del siglo XIX, era común vaciar los recipientes de desechos humanos, como orinales , en las calles de pueblos y ciudades, y sacrificar animales en mataderos públicos . El uso de animales de tiro, como caballos, y el pastoreo de ganado por las calles de las ciudades implicaba que la mayoría contenía grandes cantidades de excremento. Antes del desarrollo del macadán como material de pavimentación en el siglo XIX, los sistemas de pavimentación eran mayoritariamente porosos, de modo que la precipitación se filtraba y no escurría, y el agua de lluvia de los tejados urbanos se almacenaba a menudo en depósitos. Las alcantarillas abiertas, compuestas por cunetas y cauces urbanos, eran comunes en todo el mundo antes del siglo XX.

Interior de una alcantarilla combinada en Brighton, Inglaterra .

En la mayoría de los países desarrollados, a finales del siglo XIX y principios del XX se realizaron grandes esfuerzos para cubrir las alcantarillas abiertas, convirtiéndolas en sistemas cerrados con tuberías de hierro fundido, acero u hormigón, mampostería y arcos de hormigón, mientras que las calles y aceras se cubrían cada vez más con sistemas de pavimentación impermeables. La mayoría de los sistemas de recogida de aguas residuales del siglo XIX y principios y mediados del siglo XX utilizaban sistemas de tubería única que recogían tanto las aguas residuales como las aguas pluviales urbanas de las calles y los tejados (en la medida en que el agua de lluvia relativamente limpia de los tejados no se almacenaba en depósitos y cisternas para beber y lavar). Este tipo de sistema de recogida se denomina «sistema de alcantarillado combinado». La razón para combinar ambos era que resultaría más económico construir un único sistema. [ 4 ] : 8

La mayoría de las ciudades en ese momento no tenían plantas de tratamiento de aguas residuales , por lo que no se percibía ninguna ventaja para la salud pública en la construcción de un sistema separado de "alcantarillado de aguas pluviales" (terminología del Reino Unido) o " alcantarillado pluvial " (terminología de EE. UU.). [ 2 ] : 2–3 Además, antes de la era del automóvil, la escorrentía solía estar muy contaminada con desechos animales. Asimismo, hasta mediados o finales del siglo XIX, el uso frecuente de mataderos ( mataderos al aire libre y mercados de carne) contribuía a generar más desechos. La sustitución generalizada de caballos por la propulsión automotriz, el asfaltado de calles y superficies urbanas, la construcción de mataderos municipales y el suministro de agua potable en el siglo XX cambiaron la naturaleza y el volumen de la escorrentía urbana, haciéndola inicialmente más limpia, incluyendo el agua que antes se filtraba y que antes se almacenaba en los tejados después de que los alcantarillados combinados ya se hubieran adoptado ampliamente.

Cuando se construyeron, los sistemas de alcantarillado combinado se dimensionaron típicamente para transportar tres [ 2 ] : 2–4 a 160 veces el flujo promedio de aguas residuales en tiempo seco. [ 5 ] : 136 Generalmente es inviable tratar el volumen de aguas residuales mezcladas y escorrentía superficial que fluye en un alcantarillado combinado durante eventos de escorrentía máxima causados ​​por el deshielo o la precipitación convectiva . Cuando las ciudades construyeron plantas de tratamiento de aguas residuales, estas plantas generalmente se construyeron para tratar solo el volumen de aguas residuales que fluyen durante el tiempo seco. Se instalaron estructuras de alivio en el sistema de recolección para desviar las aguas residuales sin tratar mezcladas con la escorrentía superficial durante el tiempo húmedo, protegiendo las plantas de tratamiento de aguas residuales de los daños causados ​​si los flujos máximos alcanzaban las obras de cabecera . [ 6 ]

Desbordamientos de alcantarillado combinado (CSO)

Descarga de aguas residuales combinadas al río Anacostia en Washington, D.C.
El alcantarillado combinado de Ratcliff Beach se descarga en el río Támesis en Londres [ 7 ].

Las estructuras de alivio de aguas pluviales se denominan "desbordamientos de alcantarillado combinado" en la terminología del Reino Unido y Estados Unidos, y ocasionalmente también se las conoce como "reguladores de aguas pluviales" en Estados Unidos. Se construyen en sistemas de alcantarillado combinado para desviar los flujos que superan el caudal máximo de diseño de la planta de tratamiento de aguas residuales. [ 6 ] Los alcantarillados combinados se construyen con secciones de control que establecen relaciones de caudal-nivel o de caudal diferencial-presión, las cuales pueden predecirse o calibrarse para desviar los flujos que superan la capacidad de la planta de tratamiento de aguas residuales.

Un vertedero de salto puede utilizarse como dispositivo regulador, permitiendo que los caudales típicos de aguas residuales en tiempo seco caigan en un colector interceptor hacia la planta de tratamiento, pero provocando que una parte importante de los caudales más elevados salte por encima del interceptor hacia el emisario de derivación. Alternativamente, se puede dimensionar un orificio para que admita la capacidad de diseño de la planta de tratamiento y provoque que el exceso de caudal se acumule por encima del orificio hasta que rebose en un vertedero de rebose lateral hacia el emisario de derivación. [ 5 ] : 112–114

Las estadísticas sobre desbordamientos de alcantarillado combinado (CSO) pueden resultar confusas, ya que el término puede describir tanto el número de eventos como el número de ubicaciones de estructuras de alivio donde pueden ocurrir dichos eventos. Un evento CSO, tal como se usa el término en inglés americano, ocurre cuando las aguas residuales y pluviales mezcladas se desvían de la sección de control de un sistema de alcantarillado combinado hacia un río, arroyo, lago u océano a través de un punto de derivación diseñado , pero sin tratamiento. La frecuencia y la duración de los desbordamientos varían tanto de un sistema a otro como de un punto de descarga a otro dentro de un mismo sistema de alcantarillado combinado. Algunos puntos de descarga de CSO se activan con poca frecuencia, mientras que otros se activan cada vez que llueve. [ 2 ] : 2–3, 2–4

El componente de aguas pluviales aporta contaminantes a los CSO; pero una fracción importante de la contaminación es el primer flujo fétido de biopelícula acumulada y sólidos sanitarios arrastrados del perímetro húmedo de las alcantarillas combinadas durante la turbulencia del flujo máximo . [ 8 ] Cada tormenta es diferente en la cantidad y el tipo de contaminantes que aporta. Por ejemplo, las tormentas que ocurren a finales del verano, cuando no ha llovido durante un tiempo, tienen la mayor cantidad de contaminantes. Contaminantes como aceite, grasa, coliformes fecales de desechos de mascotas y animales silvestres, y pesticidas se arrastran al sistema de alcantarillado. En zonas de clima frío, los contaminantes de automóviles, personas y animales también se acumulan en superficies duras y césped durante el invierno y luego se arrastran a los sistemas de alcantarillado durante las fuertes lluvias de primavera.

Impactos en la salud

Los vertidos de aguas residuales combinadas durante tormentas intensas pueden causar graves problemas de contaminación del agua. Estos vertidos contienen desechos humanos e industriales y pueden provocar el cierre de playas, restricciones al consumo de mariscos y la contaminación de las fuentes de agua potable. [ 2 ]

Comparación con los desbordamientos de alcantarillado sanitario

Los CSO se diferencian de los desbordamientos de alcantarillado sanitario (SSO) en que estos últimos son causados ​​por obstrucciones, daños o flujos que exceden la capacidad del sistema de alcantarillado (en lugar de la capacidad de la planta de tratamiento). [ 2 ] : Cap. 4 Los SSO pueden ocurrir en cualquier punto bajo del sistema de alcantarillado en lugar de en las estructuras de alivio de CSO. La ausencia de una salida de derivación a menudo provoca que los SSO inunden estructuras residenciales y/o fluyan sobre superficies de carreteras transitadas antes de llegar a los canales de drenaje naturales. Los SSO pueden causar mayores riesgos para la salud y daños ambientales que los CSO si ocurren durante el tiempo seco, cuando no hay escorrentía de precipitación para diluir y arrastrar los contaminantes de las aguas residuales.

Organizaciones de la sociedad civil en los Estados Unidos

La mayoría de los sistemas de alcantarillado combinado de Estados Unidos se encuentran en las regiones del noreste y de los Grandes Lagos , y en el noroeste del Pacífico .

Aproximadamente 860 comunidades en los EE. UU. cuentan con sistemas de alcantarillado combinado, que dan servicio a unos 40  millones de personas. [ 9 ] Los contaminantes provenientes de las descargas de desbordamientos de alcantarillado combinado pueden incluir bacterias y otros patógenos , sustancias químicas tóxicas y desechos. Estos contaminantes también se han relacionado con la resistencia a los antimicrobianos , lo que plantea graves problemas de salud pública. [ 10 ]

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) emitió una política en 1994 que exige a los municipios realizar mejoras para reducir o eliminar los problemas de contaminación relacionados con los desbordamientos de alcantarillado combinado (CSO). [ 11 ] La política se implementa a través del programa de permisos del Sistema Nacional de Eliminación de Descargas de Contaminantes (NPDES) . La política definió parámetros de calidad del agua para la seguridad de un ecosistema; permitió acciones específicas para cada sitio con el fin de controlar los CSO de la manera más práctica para la comunidad; garantizó que el control de los CSO no excediera el presupuesto de una comunidad; y permitió que los parámetros de calidad del agua fueran flexibles, según las condiciones específicas del sitio.

La Política de Control de Desbordamientos de Aguas Residuales (CSO Control Policy) exigía que todas las plantas de tratamiento de aguas residuales de propiedad pública contaran con "nueve controles mínimos" para el 1 de enero de 1997, con el fin de disminuir los efectos de los desbordamientos de aguas residuales mediante pequeñas mejoras en los procesos existentes. [ 12 ] En 2000, el Congreso enmendó la Ley de Agua Limpia para exigir que los municipios cumplieran con la política de la EPA. [ 13 ]

Organizaciones de la sociedad civil en Europa

Se estima que existen más de 628.000 organizaciones de la sociedad civil en Europa (650.000 en 2020, incluyendo el Reino Unido). [ 14 ]

Organizaciones de la sociedad civil en el Reino Unido

La mayor parte del Reino Unido cuenta con un sistema de alcantarillado combinado, diseñado para desbordarse durante fuertes lluvias y descargar en el mar y los ríos. [ 15 ] Existen aproximadamente 22 000 CSO en el Reino Unido, de los cuales unos 15 000 se encuentran en Inglaterra. [ 16 ]

En 2024, la Agencia de Medio Ambiente registró 445.297 derrames (CSO + SSO) con una duración total de 3.582.658 horas. [ 15 ]

Organizaciones de la sociedad civil en Australia

La mayoría de los sistemas de alcantarillado en Australia no están diseñados para transportar aguas pluviales, pero algunos sistemas combinados se construyeron a finales del siglo XIX y principios del XX. La mayoría se han separado desde entonces en sistemas de aguas pluviales y de alcantarillado. [ 17 ]

Mitigación de las CSO

Las medidas de mitigación de los desbordamientos de alcantarillado combinado incluyen la separación de alcantarillas, el almacenamiento de aguas residuales combinadas, la ampliación de la capacidad de tratamiento de aguas residuales, las balsas de retención , las instalaciones de cribado y desinfección, la reducción de los flujos de aguas pluviales, la infraestructura verde y los sistemas de apoyo a la toma de decisiones en tiempo real . Por ejemplo, las ciudades con desbordamientos de alcantarillado combinado emplean uno o más enfoques de ingeniería para reducir las descargas de aguas residuales sin tratar, entre los que se incluyen:

  • utilizar un enfoque de infraestructura verde para mejorar la capacidad de gestión de aguas pluviales en todo el sistema y reducir la sobrecarga hidráulica de la planta de tratamiento [ 18 ]
  • reparación y reemplazo de equipos con fugas y mal funcionamiento [ 2 ]
  • aumentar la capacidad hidráulica general del sistema de recogida de aguas residuales (una opción que suele resultar muy costosa).

La Agencia de Medio Ambiente del Reino Unido identificó descargas intermitentes insatisfactorias y emitió una Directiva de Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas que exige medidas para limitar la contaminación por desbordamientos de alcantarillado combinado. [ 19 ] En 2009, el Consejo de Ministros de Medio Ambiente de Canadá adoptó una Estrategia para todo Canadá para la Gestión de Efluentes de Aguas Residuales Municipales que incluye normas nacionales para (1) eliminar el material flotante de los desbordamientos de alcantarillado combinado, (2) prevenir los desbordamientos de alcantarillado combinado durante el tiempo seco y (3) evitar que el desarrollo o la reurbanización aumenten la frecuencia de los desbordamientos de alcantarillado combinado. [ 20 ]

La rehabilitación de los sistemas de alcantarillado combinado para mitigar los desbordamientos de aguas residuales requiere extensas redes de monitoreo, las cuales se están volviendo más comunes debido a la disminución de los costos de los sensores y las comunicaciones. [ 21 ] Estas redes de monitoreo pueden identificar los cuellos de botella que causan el principal problema de desbordamientos de aguas residuales, o ayudar en la calibración de modelos hidrodinámicos o hidrológicos para permitir una mitigación rentable de dichos desbordamientos.

Los municipios de EE. UU. han estado llevando a cabo proyectos para mitigar los desbordamientos de alcantarillado combinado (CSO) desde la década de 1990. Por ejemplo, antes de 1990, la cantidad de aguas residuales combinadas sin tratar vertidas anualmente a lagos, ríos y arroyos en el sureste de Michigan se estimaba en más de 30 mil millones de galones estadounidenses (110 000 000 m³ ) por año. En 2005, con casi mil millones de dólares de una inversión planificada de 2400 millones de dólares para CSO ya en funcionamiento, las descargas sin tratar se redujeron en más de 20 mil millones de galones estadounidenses (76 000 000 m³ ) por año. Esta inversión , que ha generado una reducción del 85 % en los CSO, ha incluido numerosas instalaciones de separación de alcantarillado, almacenamiento y tratamiento de CSO, y mejoras en las plantas de tratamiento de aguas residuales construidas por los gobiernos locales y regionales. [ 22 ]      

Muchas otras áreas de los EE. UU. están emprendiendo proyectos similares (véase, por ejemplo, en Puget Sound , Washington). [ 23 ] Ciudades como Pittsburgh , Seattle , Filadelfia y Nueva York se centran en estos proyectos en parte porque están sujetas a decretos de consentimiento federales para resolver sus problemas de CSO. Tanto las sanciones iniciales como las estipuladas son utilizadas por la EPA y las agencias estatales para hacer cumplir las iniciativas de mitigación de CSO y la eficiencia de sus cronogramas. Los departamentos de alcantarillado de los municipios, las empresas de ingeniería y diseño y las organizaciones ambientales ofrecen diferentes enfoques para posibles soluciones.

Separación de alcantarillado

Algunas ciudades estadounidenses han emprendido proyectos de separación de alcantarillado, construyendo un segundo sistema de tuberías para toda la comunidad o parte de ella. En muchos de estos proyectos, las ciudades solo han podido separar partes de sus sistemas combinados. Los altos costos o las limitaciones físicas pueden impedir la construcción de un sistema completamente separado. [ 24 ] En 2011, Washington, D.C. , separó su alcantarillado en cuatro pequeños vecindarios a un costo de $11  millones. (El costo del proyecto también incluyó mejoras al sistema de tuberías de agua potable ). [ 25 ] [ 26 ]

Almacenamiento CSO

Otra solución es construir una instalación de almacenamiento de CSO, como un túnel que pueda almacenar el flujo de múltiples conexiones de alcantarillado. Dado que un túnel puede compartir capacidad entre varios emisarios, puede reducir el volumen total de almacenamiento que debe proporcionarse para un número específico de emisarios. Los túneles de almacenamiento almacenan aguas residuales combinadas pero no las tratan. Cuando termina la tormenta, los flujos se bombean fuera del túnel y se envían a una planta de tratamiento de aguas residuales. [ 22 ] Una de las principales preocupaciones con el almacenamiento de CSO es el tiempo que permanece almacenado antes de su liberación. Sin una gestión cuidadosa de este período de almacenamiento, el agua en la instalación de almacenamiento de CSO corre el riesgo de volverse séptica.

Portland, Oregón, construyó sistemas de almacenamiento subterráneo, completando el túnel CSO del lado oeste en 2006 y el gran oleoducto del lado este en 2011.

Washington, D.C., está construyendo capacidad de almacenamiento subterráneo como su estrategia principal para abordar los desbordamientos de aguas residuales combinadas (CSO). En 2013, la ciudad comenzó la construcción de un sistema de túneles profundos para su "Proyecto Ríos Limpios". Se están construyendo cuatro túneles de almacenamiento profundos con una longitud total de 29 km (18 millas ) junto al río Anacostia , junto con proyectos de infraestructura verde , y reducirán los desbordamientos al río en un 98 por ciento, y en un 96 por ciento en todo el sistema. A partir de 2025, partes del sistema de túneles de almacenamiento están en funcionamiento, y la finalización del proyecto está programada para 2030. [ 27 ] [ 28 ] El túnel de almacenamiento de CSO de South Boston es un proyecto similar, completado en 2013. [ 29 ]   

Indianápolis , Indiana, está construyendo capacidad de almacenamiento subterráneo mediante un sistema de túneles de roca profunda de 45 km (28 millas) y 5,5 m (18 pies) de diámetro que conectará las dos plantas de tratamiento de aguas residuales existentes. Este proyecto, conocido como proyecto DigIndy , permitirá la recolección de las aguas residuales de los diversos sitios de desbordamiento de alcantarillado combinado (CSO) ubicados a lo largo del río White , Eagle Creek, Fall Creek , Pogue's Run y ​​Pleasant Run. [ 30 ] Citizens Energy Group está gestionando la construcción de las primeras fases del proyecto, que incluyen un conector de túnel de roca profunda de 76 m (250 pies ) de profundidad entre la planta de tratamiento de aguas residuales de Belmont y la planta de tratamiento de aguas residuales de Southport. Se construirán túneles adicionales que se ramificarán bajo los cursos de agua existentes en Indianápolis. El costo total previsto del proyecto asciende a 1900 millones de dólares. [ 31 ]   

Fort Wayne , Indiana, está construyendo un túnel de 7,2 km (4,5 millas) de largo y 4,3 m (14 pies ) de diámetro, con un costo de 180 millones de dólares, debajo del 3RPORT [ 32 ] (Túnel de Protección y Reducción de Desbordamientos de Tres Ríos) para abordar los numerosos desbordamientos de aguas residuales que desembocan en los ríos St. Mary's , St. Joseph y Maumee . El 3RPORT se encuentra aproximadamente a 49 m (160 pies ) bajo tierra y se prevé que entre en servicio en 2023.   

En marzo de 2024 [ 33 ] se completó el túnel Thames Tideway en Londres con un coste aproximado de 5.000 millones de libras esterlinas, y se prevé que entre en pleno funcionamiento a principios de 2025. El túnel promete reducir los vertidos de aguas residuales combinadas hasta en un 95 %. [ 34 ]

Ampliación de la capacidad de tratamiento de aguas residuales

Algunas ciudades han ampliado su capacidad básica de tratamiento de aguas residuales para gestionar parte o la totalidad del volumen de desbordamientos combinados. En 2002, un litigio obligó a la ciudad de Toledo, Ohio , a duplicar su capacidad de tratamiento y construir una balsa de almacenamiento para eliminar la mayoría de los desbordamientos. La ciudad también acordó estudiar formas de reducir los flujos de aguas pluviales hacia el sistema de alcantarillado. ( Véase Reducción de los flujos de aguas pluviales ). [ 35 ]

estanques de retención

Las balsas de retención o grandes tanques de concreto que almacenan y tratan aguas residuales combinadas son otra solución. Estas estructuras subterráneas pueden tener una capacidad de almacenamiento y tratamiento que varía desde 2 millones de galones estadounidenses (7600 m³ ) hasta 120 millones de galones estadounidenses (450 000 m³ ) de aguas residuales combinadas. Si bien cada instalación es única, su funcionamiento típico es el siguiente: los flujos de las alcantarillas sobrecargadas se bombean a una balsa dividida en compartimentos. El primer compartimento de descarga captura y almacena los flujos con el mayor nivel de contaminantes de la primera parte de una tormenta. Estos contaminantes incluyen aceite de motor , sedimentos, sal de carretera y productos químicos para césped (pesticidas y fertilizantes ) que son arrastrados por el agua de lluvia al correr por carreteras y jardines. Los flujos de este compartimento se almacenan y se envían a la planta de tratamiento de aguas residuales cuando hay capacidad en el colector después de la tormenta.    

El segundo compartimento es un compartimento de tratamiento o de flujo continuo. Los flujos se desinfectan inyectando hipoclorito de sodio o lejía al entrar en este espacio. A continuación,  los flujos tardan entre 20 y 30 minutos en desplazarse hasta el final del compartimento. Durante este tiempo, se eliminan las bacterias y se sedimentan los materiales sólidos de mayor tamaño. Al final del compartimento, se retiran los residuos sanitarios restantes de la superficie y los flujos tratados se vierten al río o lago. [ 22 ]

La ciudad de Detroit , Michigan, utiliza un sistema de nueve balsas de retención de aguas residuales combinadas e instalaciones de cribado y desinfección, propiedad de la Autoridad del Agua de los Grandes Lagos, que también se encarga de su gestión . Estas balsas se ubican en las salidas originales de las alcantarillas combinadas a lo largo de los ríos Detroit y Rouge, dentro del área metropolitana de Detroit. Estas instalaciones están diseñadas para contener hasta cinco centímetros de escorrentía pluvial y permiten desinfectar los desbordamientos durante lluvias torrenciales.

Instalaciones de detección y desinfección

Las instalaciones de cribado y desinfección tratan las aguas residuales combinadas sin almacenarlas. Denominadas instalaciones de "flujo continuo", utilizan rejillas finas para eliminar los sólidos y los desechos sanitarios de las aguas residuales combinadas. El flujo se inyecta con hipoclorito de sodio para su desinfección y se mezcla a medida que pasa por una serie de rejillas finas para eliminar los residuos. Las rejillas finas tienen aberturas que varían en tamaño de 4 a 6  mm, o un poco menos de un cuarto de pulgada. El flujo se envía a través de la instalación a una velocidad que proporciona tiempo suficiente para que el hipoclorito de sodio elimine las bacterias. Todos los materiales eliminados por las rejillas se envían luego a la planta de tratamiento de aguas residuales a través del colector interceptor. [ 36 ]

Reducción de los flujos de aguas pluviales

Las comunidades pueden implementar técnicas de desarrollo de bajo impacto para reducir el flujo de aguas pluviales hacia el sistema de recolección. Esto incluye:

Infraestructura verde

Las iniciativas de mitigación de desbordamientos de alcantarillado que consisten únicamente en la reconstrucción del sistema de alcantarillado se denominan infraestructura gris, mientras que técnicas como los pavimentos permeables y la recolección de agua de lluvia se denominan infraestructura verde . A menudo surgen conflictos entre la autoridad de saneamiento de un municipio y sus organizaciones ambientalistas en relación con los planes de infraestructura gris y verde.

El Informe de la EPA de 2004 al Congreso sobre los desbordamientos de alcantarillado combinado (CSO) ofrece una revisión de las tecnologías disponibles para mitigar los impactos de los CSO. [ 2 ] : Cap. 8

Sistemas de apoyo a la toma de decisiones en tiempo real

Los recientes avances tecnológicos en detección y control han permitido la implementación de sistemas de apoyo a la toma de decisiones en tiempo real (RT-DSS) para la mitigación de desbordamientos de alcantarillado combinado (CSO). Mediante el uso de la tecnología del Internet de las cosas y la computación en la nube , los eventos de CSO ahora se pueden mitigar ajustando dinámicamente los puntos de consigna para compuertas móviles, estaciones de bombeo y otros activos accionados en alcantarillas y sistemas de gestión de aguas pluviales. Una tecnología similar, denominada control de tráfico adaptativo, se utiliza para controlar el flujo de vehículos en los semáforos. Los sistemas RT-DSS aprovechan la variabilidad temporal y espacial de las tormentas, así como los diferentes tiempos de concentración debido a los diversos usos del suelo en toda la cuenca de alcantarillado, para coordinar y optimizar los activos de control. Al maximizar el almacenamiento y la conducción, los RT-DSS pueden minimizar los desbordamientos utilizando la infraestructura existente. Se han llevado a cabo implementaciones exitosas de RT-DSS en todo Estados Unidos [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] y Europa [ 40 ] .

El control en tiempo real (RTC) puede ser heurístico o basado en modelos. El control basado en modelos es teóricamente más óptimo, [ 41 ] pero debido a la facilidad de implementación, el control heurístico se aplica con mayor frecuencia. Generar evidencia suficiente de que el RTC es una opción adecuada para la mitigación de desbordamientos de alcantarillado combinado (CSO) sigue siendo problemático, aunque nuevos métodos de evaluación del rendimiento podrían hacerlo posible. [ 42 ]

Reglamentos

Reino Unido

En el Reino Unido existe una diferencia legal entre un alcantarillado pluvial y un alcantarillado de aguas superficiales. No existe derecho de conexión a un alcantarillado de desbordamiento de aguas pluviales según la sección 106 de la Ley de la Industria del Agua. [ 43 ]

Normalmente, se trata de la tubería que descarga en un curso de agua, aguas abajo de un desbordamiento de alcantarillado combinado. Recibe el exceso de caudal de dicho alcantarillado. Un alcantarillado pluvial transporta el agua de lluvia; legalmente, existe un derecho de conexión para el agua de lluvia a este alcantarillado público. Un alcantarillado pluvial público puede descargar en un sistema público de aguas superficiales, pero no al revés, sin una modificación legal en la clasificación del alcantarillado por parte de la compañía de agua.

Historia

En el casco antiguo de Estocolmo, una tubería de desagüe medieval antiguamente vertía las aguas residuales en la calle para que la lluvia las arrastrara.
Canal de aguas residuales de una casa medieval, tal como se representa en el retablo de Santa Bárbara de 1447, que se conserva en el Museo Nacional de Varsovia .

Los sistemas de alcantarillado combinado eran comunes cuando se desarrollaron por primera vez los sistemas de alcantarillado urbano, a finales del siglo XIX y principios del XX. [ 3 ]

Los descubrimientos arqueológicos han demostrado que algunos de los primeros sistemas de alcantarillado se desarrollaron en el tercer milenio a. C. en las antiguas ciudades de Harappa y Mohenjo-daro , en el actual Pakistán . Estas primitivas alcantarillas se excavaron en el suelo junto a los edificios. Este descubrimiento revela la comprensión conceptual que tenían las primeras civilizaciones sobre la eliminación de residuos. [ 44 ]

Sociedad y cultura

Una tubería de alcantarillado combinado que está siendo instalada por la empresa de saneamiento de la ciudad de Gante, Bélgica.

La imagen de la alcantarilla se repite en la cultura europea, ya que a menudo se utilizaban como escondites o vías de escape para los marginados o perseguidos, incluidos los partisanos y los combatientes de la resistencia durante la Segunda Guerra Mundial . Los combates estallaron en las alcantarillas durante la Batalla de Stalingrado . Los únicos supervivientes del Levantamiento de Varsovia y del Gueto de Varsovia lograron su último escape a través de las alcantarillas de la ciudad. Algunos han comentado que los grabados de prisiones imaginarias de Piranesi se inspiraron en la Cloaca Máxima , una de las alcantarillas más antiguas del mundo.

En la ficción

El tema de viajar a través de alcantarillas, esconderse o incluso residir en ellas es un recurso argumental común en los medios. Ejemplos famosos de vivir en alcantarillas son Las Tortugas Ninja , It de Stephen King , Los Miserables , El Tercer Hombre , Ladyhawke , Mimic , El Fantasma de la Ópera , La Bella y la Bestia y Jet Set Radio Future . La novela de Todd Strasser, Y2K-9: El perro que salvó al mundo, se centra en un perro que frustra amenazas terroristas para sabotear electrónicamente las plantas de tratamiento de aguas residuales estadounidenses.

caimanes de alcantarilla

Una conocida leyenda urbana , la del caimán de alcantarilla , habla de caimanes o cocodrilos gigantes que habitan en las alcantarillas combinadas, especialmente en las grandes áreas metropolitanas. Dos esculturas públicas en Nueva York representan a un caimán arrastrando a una víctima desafortunada a una alcantarilla . [ 45 ]

Se sabe que los caimanes se introducen en las alcantarillas pluviales combinadas del sureste de Estados Unidos. Un sistema de circuito cerrado de televisión de una empresa de reparación de alcantarillado grabó imágenes de un caimán en una alcantarilla pluvial combinada. [ 46 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Hammer, Mark J. (1975). Tecnología del agua y las aguas residuales . Nueva York: John Wiley & Son. ISBN 0-471-34726-4.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 Informe al Congreso: Impactos y control de los CSO y SSO (Informe). Washington, DC: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Agosto de 2004. EPA 833-R-04-001.
  3. 1 2 Metcalf & Eddy, Inc. (1972). Ingeniería de aguas residuales . Nueva York: McGraw-Hill. pág. 119. ISBN  978-0-07-041675-8.
  4. ^ Burrian, Steven J.; et al. (1999). El desarrollo histórico de la gestión de caudales en climas húmedos (Informe). EPA. EPA 600/JA-99/275. 
  5. 1 2 Lawler, Joseph C. (1969). Diseño y construcción de alcantarillas sanitarias y pluviales . Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles y Federación para el Control de la Contaminación del Agua.
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  • Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA)  – Desbordamientos de alcantarillado combinado