1.3: Recogida de aguas residuales

Resultados de aprendizaje

• Examinar cómo se transportan las aguas residuales desde la fuente a una instalación de tratamiento de aguas residuales
• Evaluar los impactos y las causas del olor en un sistema de recolección y explicar cómo mitigar los impactos negativos para una comunidad
• Analizar cómo se utiliza el diseño de alcantarillado por gravedad para mantener la velocidad suficiente
• Evaluar las condiciones del sistema para determinar cuándo se necesita una estación de bombeo de alcantarillado
• Diferenciar entre los diversos métodos para mantener y limpiar los sistemas de alcantarillado

Alcantarillas por gravedad

El objetivo principal de un sistema de recolección de aguas residuales es transportar las aguas residuales desde la fuente a una instalación de tratamiento. Recordemos del Capítulo 1 que la fuente de aguas residuales contiene cualquier cosa y todo lo que va por el desagüe. Hay fuentes residenciales como casas, departamentos y edificios de oficinas. Y, hay fuentes industriales como restaurantes y procesos de manufactura. Estas fuentes contarán con laterales que están conectados a una línea principal de alcantarillado. Los laterales suelen ser de propiedad privada y el mantenimiento de los mismos es responsabilidad del dueño de la propiedad. El lateral es una conexión directa desde la fuente a la línea principal de alcantarillado. La línea principal de alcantarillado es típicamente propiedad, operada y mantenida por una empresa de servicios públicos. La línea principal es de varios tamaños más grandes que las laterales, ya que se requerirá que tenga suficiente capacidad para acomodar todos los laterales que se están descargando en ella. En ciudades más grandes, también puede haber interceptores o líneas troncales. Estas líneas troncales más grandes recogen todas las líneas principales a través de la ciudad y envían las aguas residuales a las instalaciones de tratamiento de aguas residuales.

Siempre que sea posible, el sistema de recolección utilizará la gravedad para enviar las aguas residuales de un punto más alto a un punto más bajo. Para lograr el flujo por gravedad, las líneas principales de alcantarillado están diseñadas y construidas sobre una pendiente. La cantidad que la línea está inclinada depende del tamaño de la tubería y la cantidad esperada de aguas residuales. El sistema de recolección debe tener una velocidad mínima de flujo de aguas residuales de 2 pies/segundo (fps). A esta velocidad, los sólidos se mantendrán en suspensión. Velocidades más lentas permitirán asentarse en el sistema de recolección de tuberías. Si los sólidos se asientan en el sistema de recolección, estas deposiciones se acumularán con el tiempo y pueden causar un bloqueo. Si el bloqueo se vuelve demasiado severo, entonces las aguas residuales no podrán fluir libremente. Si el bloqueo es lo suficientemente grande, puede hacer que las aguas residuales vuelvan a subir y desborde hacia las calles.

Presión o Fuerza

Las líneas de alcantarillado por gravedad no se pueden utilizar en todas las situaciones. Las áreas que son muy planas o comunidades que se encuentran en un valle requerirán un elevador o estación de bombeo. Una estación de elevación utiliza bombas para elevar las aguas residuales de una elevación más baja a una elevación más alta. La sección de tubería desde la descarga hasta la conexión de alcantarillado por gravedad se conoce como una fuerza principal. A diferencia de una alcantarilla por gravedad, una fuerza principal está completamente llena y bajo presión. La presión proviene de la energía de la bomba que se necesita para elevar las aguas residuales a una elevación mayor.

Diferentes Tipos de Alcantarillas

Hay tres tipos diferentes de sistemas de alcantarillado; sanitarios, pluviales y combinados. Los sistemas de alcantarillado sanitario solo transportan aguas residuales derivadas de fuentes sanitarias. Como se discute en el Capítulo 1, se trata de aguas residuales de inodoros domésticos, regaderas y lavavajillas, así como fuentes industriales de aguas residuales de procesos de fabricación. Las alcantarillas sanitarias difieren de las alcantarillas pluviales en que contienen materia fecal de desechos humanos. Es primordial que estos desechos sean transportados a una instalación de tratamiento de aguas residuales para que puedan ser removidos y estabilizados para proteger la salud pública y el medio ambiente.

Las alcantarillas pluviales son una red de tuberías que recogen solo la escorrentía de aguas pluviales y dirigen el flujo a una masa de agua cercana o al océano. Si bien las aguas pluviales sí tienen una conexión directa con los desechos humanos o animales, se consideran menos dañinas y pueden descargarse sin tratamiento. Sin embargo, es importante entender que las aguas pluviales no son de ninguna manera “agua dulce”. Las aguas pluviales pueden tener grandes cantidades de basura, material vegetal, grava limo, aceite y grasa. Incluso hay cantidades bastante altas de bacterias dañinas de los desechos animales. La teoría es que durante los eventos de tormenta hay una cantidad significativa de agua que fluye a través de estos sistemas que estos contaminantes se diluyen y no están tan concentrados. Esta teoría se cuestiona constantemente y las aguas pluviales ahora se ven como otra fuente de agua que puede ser tratada e incluso reutilizada beneficiosamente.

Una alcantarilla combinada es una red de tuberías que transporta tanto desechos sanitarios como aguas pluviales. Esto puede ser beneficioso durante los flujos de clima seco donde hay un mínimo de aguas pluviales. Las aguas pluviales que sí existen se envían a una instalación de tratamiento de aguas residuales donde los contaminantes dañinos se eliminan antes de su descarga a una masa de agua. Sin embargo, los sistemas combinados de alcantarillado pueden verse abrumados durante los eventos de tormenta. Los sistemas que tienen infraestructura más antigua que no se ha actualizado para hacer frente a poblaciones más grandes y eventos de tormenta son especialmente vulnerables. Cuando esto sucede, en lugar de que solo se envíen aguas pluviales diluidas a una masa de agua, también se descargan aguas residuales que contienen altas cantidades de materia fecal de la alcantarilla sanitaria. Esto puede provocar una mayor contaminación en la masa de agua.

Infiltración e Influencia

Colectivamente referida como I & I, la infiltración y el flujo de entrada son aguas residuales que han entrado en el sistema de recolección no reguladas. Un flujo de entrada es cuando el agua que no sea las aguas residuales sanitarias ingresa al sistema de recolección a través de una conexión ilícita, como canalones de lluvia, drenajes de sótanos o drenajes de cimentación. La infiltración es agua como el agua subterránea y pluvial que encuentra su camino en las tuberías de alcantarillado desde las tapas de alcantarilla y las grietas en las tuberías.

Control de Olores

Las aguas residuales pueden tener un olor extremadamente desagradable. A medida que el material orgánico comience a descomponerse en el sistema de alcantarillado, generará malos olores. A menudo, esta descomposición del material orgánico y la reducción biológica de sulfatos en las aguas residuales crearán sulfuro de hidrógeno (H2S). H2S tiene un olor a huevo podrido muy distintivo y puede causar varios problemas en un sistema de recolección de aguas residuales. El H2S es extremadamente tóxico y los trabajadores que trabajan cerca o dentro de un sistema de recolección de aguas residuales deben monitorear continuamente las condiciones atmosféricas y ventilar adecuadamente el espacio de trabajo para garantizar que el ambiente esté libre de H2S y otras condiciones atmosféricas peligrosas. H2S también se descompondrá en el sistema de recolección formando ácido sulfúrico que puede corroer tuberías, pozos de registro y otras partes del sistema. Aunque el H2S es más pesado que el aire, todavía es capaz de escapar del sistema de recolección y causar molestas condiciones de olor a la comunidad circundante.

Estos gases de alcantarillado se pueden mitigar de varias maneras diferentes. Una forma es agregar químicos al sistema de recolección que prohibirán la formación de H2S. Por ejemplo, las sales de hierro como el cloruro férrico reaccionarán con los sulfuros en las aguas residuales y no permitirán que las moléculas formen H2S. Otra forma de eliminar H2S es dejar que se forme en el sistema de alcantarillado y luego tener un ventilador que sacará los gases de alcantarillado sucios de la alcantarilla y transportará los olores a un sitio de tratamiento. Por lo general, el tratamiento del aire se logra mediante adsorción de carbono o biofiltración. El carbono en esta forma de filtro es extremadamente poroso cuando se examina bajo un microscopio. Cuando los gases de alcantarillado sucios son forzados a través de un medio de partículas de carbono, los gases se adherirán a estos poros microscópicos y se eliminarán del flujo de aire. En una configuración de biofiltración, los gases de alcantarillado se transportan a un tanque grande donde las bacterias metabolizarán el H2S y así lo eliminarán del flujo de aire.

Mantenimiento del Sistema de Recolección

Los sistemas de recolección, mientras están bajo tierra y fuera de la vista del público en general, aún requieren una cantidad significativa de mantenimiento para garantizar que las aguas residuales que fluyen a través del sistema permanezcan bajo tierra. Si las aguas residuales no pueden fluir a través de la red de tuberías, comenzarán a retroceder y desbordarse por las tapas de alcantarilla en las calles. Cuando esto sucede, se llama desbordamiento de alcantarillado sanitario (SSO) o desbordamiento de alcantarillado combinado (CSO) dependiendo del tipo de sistema de recolección de aguas residuales que se use dentro de la comunidad. Para evitar que esto suceda, los profesionales de aguas residuales tienen varias herramientas disponibles para ellos.

Los medios principales utilizados para mantener un sistema de recolección de aguas residuales son los medios principales utilizados para mantener un sistema de recolección de aguas residuales. El lavado es un proceso hidráulico que es excelente para la limpieza ligera de las líneas de aguas residuales. El lavado mueve un alto volumen de agua a baja presión a través de la línea de aguas residuales que necesita ser limpiada. Agregar esta agua extra aumenta la velocidad en la línea. A altas velocidades, el agua de descarga recorre los sedimentos y escombros en la línea y empuja todo aguas abajo.

Las varillas y los cangilones son mecanismos mecánicos que utilizan maquinaria para eliminar físicamente cualquier obstrucción y escombros de la tubería de aguas residuales. Esto se usa típicamente cuando el lavado es insuficiente para eliminar los escombros. El rodding ocurre cuando un cable con un accesorio especial al final del mismo se envía por la tubería de aguas residuales que necesita ser limpiada. Luego se gira la varilla y la herramienta puede atravesar la obstrucción en la línea.

El chorro combina herramientas hidráulicas y mecánicas. La inyección en chorro es similar a la varilla, excepto que se usa una manguera de servicio pesado que puede manejar altas presiones en lugar de una varilla. Al final de la manguera, hay una boquilla diseñada específicamente para enviar corrientes concentradas de agua a altas presiones contra la pared interior de la tubería para eliminar cualquier residuo u obstrucción.