I flussi di fogna sono una preoccupazione ambientale significativa che colpisce la qualità dell'acqua, gli ecosistemi e la salute pubblica. Si verificano quando la capacità dei sistemi di fognatura è superata, spesso durante le precipitazioni pesanti o le tempeste, causando fognature non trattate per versare nei corpi idrici vicini. Mentre molti pensano a questi eventi come rari, si verificano molto più frequentemente che la maggior parte realizzano, soprattutto nelle città più vecchie con l'infrastruttura di invecchiamento.

Cosa sono i flussi di fognatura?

I flussi di fognature avvengono quando il volume delle acque reflue supera la capacità del sistema fognario. Ci sono due tipi principali: i flussi di fogna combinati (CSO) e i flussi sanitari delle fognature (SSOs). I sistemi combinati trasportano sia l'acqua di tempesta che la fogna in un unico tubo. Durante la pioggia pesante, il flusso può superare la capacità dell'impianto di trattamento, in modo che una miscela di acque reflueccessive e acque reflue.

Negli Stati Uniti, l'Agenzia per la protezione dell'ambiente (EPA) stima che ci siano almeno 23.000 a 75.000 SSO ogni anno, e circa 860 miliardi di galloni di acque reflue e tempestive non trattate vengono rilasciati ogni anno dai CSO.

Impatto ambientale dei flussi di fognatura

I flussi di rifiuti costituiscono gravi minacce all'ambiente, il rilascio di acque reflue non trattate o parzialmente trattate introduce una complessa miscela di contaminanti in corpi idrici, con effetti che si increspano attraverso ecosistemi e comunità.

Inquinamento dell'acqua

I contaminanti come batteri, virus, sostanze nutritive, metalli pesanti e sostanze chimiche inquinano i corpi dell'acqua, danneggiano la vita acquatica e rendono l'acqua pericolosa per la ricreazione e il bere.

Armonizzazione agli ecosistemi

I nutrienti e gli inquinanti possono distruggere gli ecosistemi locali in molteplici modi. Le fioriture alghe bloccano la luce solare dal raggiungere le piante sottomarine e possono produrre tossine che uccidono i pesci e contaminano gli approvvigionamenti di acqua potabile. Quando la die delle alghe consuma ossigeno, creando condizioni ipossiche o anossiche – le cosiddette "zone morte" viste in luoghi come il Golfo del Messico e la Baia di Chesapeake.

Rischi di salute pubblica

L'esposizione all'acqua contaminata può causare malattie negli esseri umani attraverso il contatto diretto, l'ingestione o l'inalazione di agenti patogeni aerosolizzati. I sintomi vanno dalla malattia gastrointestinale e dalle eruzioni cutanee alle condizioni più gravi come l'epatite e la leptospirosi. I bambini, gli anziani e gli individui immunocompromizzati sono particolarmente vulnerabili.

Costi economici

Il pedaggio economico dei flussi di fogna è sostanziale. Le comunità affrontano i costi per la pulizia, il trattamento delle acque, le entrate perdute del turismo, i valori di proprietà diminuiti e il contenzioso. I comuni sotto il consenso dell'EPA spesso spendono milioni o addirittura miliardi di dollari per gli aggiornamenti delle infrastrutture. Ad esempio, la città di Indianapolis ha commesso oltre 2 miliardi di dollari per i piani di controllo a lungo termine per ridurre i CSO.

Cause di overflow di fogna

Mentre le precipitazioni pesanti sono il fattore più comune, diversi altri fattori contribuiscono a ridurre i flussi di rifiuti. Capire queste cause è il primo passo nella progettazione di strategie di mitigazione efficaci.

Infiltrazione e Influsso (I&I)

L'acqua di terra può entrare in tubi fognari attraverso crepe, giunti sciolti e fori difettosi – noto come infiltrazione. L'afflusso avviene quando l'acqua di tempesta entra nel sistema attraverso collegamenti diretti come i downspout del tetto, le pompe di sump, o i scarichi di strada che sono impropriamente legati in fognature igieniche.

Blocchi e guasto del tubo

Grassi, olio e detriti – soprattutto oggetti non fluidi come salviette e prodotti per l'igiene femminile – possono accumulare e causare blocchi. Le radici degli alberi invadono anche le articolazioni dei tubi, creando ostruzioni che portano a backup e overflow.

Capacità di progettazione inadeguata

Molti sistemi fognari sono stati costruiti decenni fa e progettati per le popolazioni più piccole e diversi modelli di precipitazioni. Lo sviluppo urbano aggiunge superfici impervi come strade e parcheggi che aumentano il deflusso delle acque di tempesta, mentre il cambiamento climatico porta tempeste più intense e frequenti.

Elevazione di potenza e guasto di attrezzature

Durante le tempeste, le interruzioni di corrente possono causare il fallimento delle pompe, portando a backup e overflow.

Strategie per i flussi di fognatura Mitigate

I flussi di fognature che si traducono in una combinazione di miglioramenti delle infrastrutture, cambiamenti politici e coinvolgimento della comunità.

Aggiornamenti delle infrastrutture grigie

I miglioramenti tradizionali dell'infrastruttura "gray" si concentrano sull'aumento della capacità e dell'affidabilità dei tubi, dei serbatoi di stoccaggio e degli impianti di trattamento.

  • Aumentare la dimensione del tubo[[]] per gestire flussi più alti, anche se questo è costoso e dirompente in aree di costruzione.
  • Costruire grandi gallerie di stoccaggio[[]] che tengono una cucitura combinata durante le tempeste fino a quando non può essere trattata. Città come Chicago, Portland e Londra hanno investito pesantemente in sistemi di tunnel profondi che hanno ridotto significativamente i volumi di troppopieno.
  • Aggiornare gli impianti di trattamento[[] per gestire flussi più alti bagnati, spesso aggiungendo capacità di trattamento primaria che possono gestire i flussi di picco.
  • Impostare sistemi di controllo in tempo reale[[] con cancelli, valvole e pompe automatizzate che ottimizzano il routing di stoccaggio e flusso in tutta la rete fognaria. I sensori intelligenti possono prevedere l'avvicinamento di tempeste e livelli di acqua pre-emptively abbassati in tubi per creare capacità di stoccaggio.
  • Separare fognature combinate[[] in sistemi di acqua tempestiva e sanitari separati è la soluzione definitiva, ma è proibitivamente costoso per molte città con sistemi combinati estesi.

Infrastrutture verdi

L'infrastruttura verde utilizza processi naturali per assorbire e gestire le acque piovane dove cade, riducendo la quantità di acqua che entra nelle fognature. Questo approccio non solo aiuta a mitigare i trabocchi, ma fornisce anche vantaggi aggiuntivi come la migliore qualità dell'aria, la riduzione dell'isola di calore urbano e l'estetica migliorata.

  • Rain giardini e bioswales[[[]] – depressioni piantate che catturano il runoff e permettono di infiltrarsi nel terreno. Possono essere installati lungo le strade, nei parcheggi, o in cantieri residenziali.
  • Pavimenti personali[[] – cemento, asfalto, o paver che permettono all'acqua di passare attraverso la superficie e in uno strato di stoccaggio sottostante dove può infiltrarsi o essere lentamente rilasciato.
  • Tesi grandi[[]] – tetti vegetati che assorbono le precipitazioni, riducendo il disgelo e fornendo isolamento.
  • Cassa e cisterne di raggi[[] – cattura l'acqua piovana dalle molle per un uso successivo nell'irrigazione, riducendo il volume di acqua di tempesta che entra nel sistema fognario.
  • Oppote di alberi di uranio[[] – gli alberi intercettano le precipitazioni e l'acqua traspire, e i loro sistemi di radice aiutano il suolo a assorbire più acqua.

L'EPA ha una vasta guida sull'infrastruttura verde per il controllo CSO[]] che molti comuni stanno utilizzando per integrare gli investimenti infrastrutturali grigi.

Miglioramenti di funzionamento e manutenzione

Ispezioni regolari e la manutenzione proattiva possono impedire molti trabocchetti.

  • Più di scorrimento[] con getti d'acqua ad alta pressione o frese meccaniche per rimuovere grasso, radici e detriti.
  • Riabilitando tubi[[]] utilizzando tecnologie senza trench come il rivestimento del tubo cured-in-place (CIPP) che può sigillare crepe e articolazioni senza scavo.
  • Riabilitazione del buco[] – coperture di tenuta e cornici per prevenire l'afflusso di acqua di tempesta.
  • Positivi di manutenzione preventiva[] basati sulla valutazione del rischio, con pulizia più frequente in aree soggette a blocchi.
  • Utilizzando le ispezioni di CCTV[] per identificare i difetti prima che causano guasti.

Politica e regolamento

Gli enti governativi svolgono un ruolo fondamentale nel miglioramento della guida. Negli Stati Uniti, la Clean Water Act richiede ai comuni con sistemi di fogna combinati di implementare piani di controllo a lungo termine (LTCP) che specificano come ridurranno i CSO.

  • Le spese di utilità Stormwater che addebitano i proprietari di proprietà sulla loro superficie impervious, creando finanziamenti per infrastrutture verdi e fornendo incentivi per la gestione delle acque tempestive in loco.
  • Codici di costruzione che richiedono nuovi sviluppi per incorporare la ritenzione di acqua di tempesta e infiltrazione.
  • Programmi di finanziamento a livello statale e federale, come il Fondo di revolving dello Stato dell'EPA Clean Water, che fornisce prestiti a basso interesse per progetti di infrastruttura fognaria.

Ulteriori informazioni sulle normative federali alla pagina EPA CSO Control Policy[.

Pubblica istruzione e partecipazione della Comunità

L'azione comunitaria è essenziale perché molti trabocchetti sono causati o peggiorati dalle attività quotidiane. Le campagne di istruzione possono aiutare i residenti a comprendere il loro ruolo nella prevenzione dei trabocchetti fognari:

  • Smaltimento corretto di grassi, oli e grassi (FOG)[] – non versandoli giù per lo scarico.
  • Immergere solo i "Tre Ps"[ – pee, poo e carta igienica. Le salviette monouso, anche quelle etichettate "flushable", non devono essere arrossite perché non si rompe rapidamente e causano zoccoli.
  • Scollegare le molle[]] da fognature sanitarie e dirigere il tetto di deflusso a prati o canne da pioggia.
  • Mainting sistemi settici[[] se la proprietà non è collegata a una rete fognaria pubblica.
  • Rapporto di odori fognari, backup o fori di manholes sovrapposti[] prontamente alle utilità locali.

Molte città offrono sconti o installazione gratuita di botti di pioggia e disconnessione di discesa. I gruppi comunitari possono adottare giardini di pioggia o partecipare a pulizia di flusso. I forti programmi di consapevolezza pubblica aiutano a costruire il supporto per gli aumenti di tasso necessari per finanziare i miglioramenti delle infrastrutture.

Monitoraggio intelligente e analisi dei dati

I progressi nella tecnologia dei sensori e nell'analisi dei dati stanno fornendo nuovi modi per gestire i sistemi di fognatura in modo proattivo. Il monitoraggio in tempo reale delle condizioni di flusso, pioggia, qualità dell'acqua e dei tubi consente alle utility di rilevare i problemi di sviluppo prima che causano overflow.

Ad esempio, la città di South Bend, Indiana, ha implementato una rete intelligente di acque reflue utilizzando sensori e controlli che hanno ridotto il volume CSO del 23% durante un periodo di cinque anni, risparmiando milioni di costi di capitale.

Studi di casi in Mitigazione

Milwaukee, Wisconsin

Il Metropolitan Sewerage District di Milwaukee (MMSD) è stato un leader nazionale nella riduzione del CSO. Attraverso una combinazione di storage a tunnel profondo (il sistema "Deep Tunnel", che contiene fino a 521 milioni di galloni), progetti di infrastruttura verde e controllo in tempo reale, MMSD ha ridotto il volume CSO del 75% dal 1990. Il distretto gestisce anche un programma di educazione pubblica completo e ha investito in energia rinnovabile da biogas generato in modo sostanziale.

Filadelfia, Pennsylvania

Il programma di Filadelfia Green City, Clean Waters è probabilmente il più ambizioso piano di infrastrutture verdi negli Stati Uniti. Piuttosto che costruire enormi tunnel di stoccaggio, la città sta spendendo oltre 2 miliardi di dollari per installare infrastrutture verdi in tutta la città - tra cui giardini di pioggia, trincee di alberi di tempesta, pavimentazione porosa e tetti verdi - per gestire il runoff da 10.000 acri di copertura imperviosa.

Conclusioni

La comprensione delle cause e degli impatti dei flussi di fogna è fondamentale per proteggere il nostro ambiente e la salute pubblica. Attraverso una migliore infrastruttura, pratiche sostenibili e un impegno comunitario, possiamo ridurre significativamente il verificarsi di questi eventi e salvaguardare le risorse idriche per le generazioni future. La sfida è complessa e richiede un investimento sostanziale, ma le esperienze di città come Milwaukee e Filadelfia mostrano che il progresso è realizzabile.