La raccolta di acqua piovana urbana (RWH) si è evoluta da una pratica di nicchia in una componente principale della gestione integrata dell'acqua urbana. Di fronte alla crescente scarsità di acqua, alle infrastrutture di invecchiamento, ai costi di utilità crescenti, ai comuni e agli sviluppatori di proprietà stanno incorporando sistemi RWH in progetti residenziali, commerciali e industriali.

Lo stato di irrigazione urbana delle acque piovane

In Australia, un 40% stimato delle famiglie ha installato serbatoi di acqua piovana, mentre negli Stati Uniti, Stati come il Texas, la California e il Colorado hanno emanato una legislazione per promuovere e regolare la pratica. La Germania rimane un leader mondiale nella gestione delle acque di tempesta, integrando sistemi di filtrazione e infiltrazione avanzati.

L'applicazione immediata più promettente per RWH è compensare la domanda di acqua potabile di alta qualità per usi che non richiedono gli standard di acqua potabile. Il lavaggio da solo può rappresentare fino al 30% dell'uso di acqua interna della famiglia. L'utilizzo di acqua piovana raccolta a questo scopo rappresenta una significativa opportunità di conservazione senza esporre i residenti allo stesso profilo di rischio del consumo diretto di acqua potabile. La sfida fondamentale consiste nel caratterizzare e gestire il rischio residuo legato ai rischi presenti nei rischi microbici.

Fonti primarie di contaminazione microbiologica

L'acqua piovana raccolta dalle superfici di costruzione non è sterile. La qualità microbica del deflusso al punto di entrata nel serbatoio di stoccaggio è influenzata da diversi fattori chiave. Capire questi percorsi è il primo passo nella progettazione di misure di controllo efficaci.

Deposizione fecale da fauna selvatica e animali domestici

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Deposizione atmosferica e Bioaerosols

Durante i periodi di asciutto, polvere, polline, particolati industriali e microrganismi aerodinamici si accumulano su superfici tetturiche. Queste particelle possono includere spore batteriche e fungine. La lunghezza del periodo antecedente asciutto è correlata positivamente con il carico contaminante nel successivo evento pioggia. Il primo flusso di precipitazioni dopo un prolungato periodo di asciutto porta la massima concentrazione di questi materiali accumulati.

Condizione del sistema di aggancio e di trasporto

Le superfici dure, come le piastrelle di cemento o le shingles di asfalto invecchiate, forniscono una maggiore superficie e riparo per la crescita microbica rispetto ai materiali lisci come acciaio rivestito o piastrelle di argilla. Gutters e downpipes che accumulano litter foglia e detriti organici creano microambient ricchi di nutrienti, sostenendo la ricrescita batterica e l'allevamento di insetti.

Microrganismi patogeni della preoccupazione

Una valutazione completa del rischio richiede l'identificazione degli agenti patogeni specifici che sono stati documentati nei sistemi RWH urbani e una comprensione delle loro conseguenze sulla salute.

Patogeni batterici

  • Escherichia coli (E. coli):] Mentre comunemente usato come indicatore di contaminazione fecale, alcune varietà patogeni come E. coli] O157:H7 può causare gravi colite emorragiche e sindrome uremica emolitica.
  • Salmonella enterica:[] Una causa principale della gastroenterite batterica in tutto il mondo. È spesso isolata dall'acqua piovana intagliata e è legata agli scoppi di salmonellosi nelle famiglie che si basano su RWH non trattato.
  • Campylobacter jejuni:[] Un patogeno zoonotico portato da uccelli e roditori. È una causa comune di malattia diarrea ed è stato identificato nei sistemi RWH a livello globale.
  • Legionella pneumophila:[] Questo patogeni opportunistico è una preoccupazione significativa per i sistemi RWH utilizzati per l'irrigazione o il lavaggio dei servizi igienici. L'aerosolizzazione durante queste attività può portare all'inalazione e alla successiva infezione. Legionella]] prospera in ambienti di acqua calda e può colonizzare idrato biocarriferimenti.
  • Pseudomonas aeruginosa:[] Un patogenio opportunistico che forma biofilm robusti. È un rischio particolare nelle impostazioni sanitarie o negli edifici che ospitano individui immunocompromessi se RWH è utilizzato per scopi non-potabili.

Patogeni virali

  • Norovirus:[] Altamente infettivo con una dose infettiva bassa. Norovirus è una causa principale della gastroenterite acuta e può essere introdotto alle forniture idriche attraverso la contaminazione fecale. La sua alta resistenza al degrado ambientale lo rende un pericolo rilevante nelle acque piovane immagazzinate.
  • Adenovirus:[] Conosciuto per la sua resistenza alle dosi standard di disinfezione UV. Richiede una maggiore fluenza UV (circa 186 mJ/cm2) per l'inattivazione a 4log rispetto alla maggior parte degli altri virus enterici.
  • Epatite A ed E:[ Questi virus possono causare infezioni epatiche acute. Mentre meno comuni nei contesti urbani sviluppati, la loro presenza sottolinea la necessità di robuste barriere di trattamento quando la qualità dell'acqua è incerta.

Parassiti di Protozoo

  • Cryptosporidium parvum: Questo parassita è racchiuso in una robusta parete oocista che lo rende altamente resistente alla clorurazione convenzionale.
  • Giardia agnellolia:[] Una causa comune della malattia a base di acqua. Causa giardiasi, caratterizzata da diarrea cronica, crampi addominali e malabsorption. È leggermente più grande di Cryptosporidium ed è più amenable alla rimozione ma la filtrazione efficace richiede

Esposizioni Pathways e popolazioni vulnerabili

Il rischio di salute posto da contaminanti microbici dipende non solo dalla loro concentrazione, ma dal percorso di esposizione e dalla suscettibilità della popolazione esposta. Per i sistemi RWH non-potabili, l'esposizione primaria avviene attraverso l'ingestione accidentale durante il giardinaggio o la manutenzione, l'inalazione di aerosol generati durante il lavaggio dei servizi igienici o l'irrigazione, e il contatto diretto durante le attività di pulizia.

Popolazione con funzione immunitaria ridotta, compresi gli anziani, i neonati, le donne incinte e gli individui sottoposti a chemioterapia o con condizioni mediche preesistenti, affrontano un rischio maggiore di gravi esiti da infezioni.

Valutazione quantitativa del rischio microbiale (QMRA)

QMRA fornisce un quadro strutturato per stimare la probabilità di infezione e malattia derivante dall'esposizione agli agenti patogeni nei media ambientali. Questo approccio è ampiamente utilizzato per stabilire obiettivi di trattamento per il riutilizzo dell'acqua e sistemi di acqua piovana. Il quadro è costituito da quattro passaggi chiave: identificazione del pericolo, valutazione dell'esposizione, valutazione della dose e caratterizzazione del rischio.

Per la raccolta delle acque piovane, i modelli QMRA si concentrano tipicamente sugli agenti patogeni di riferimento che rappresentano gli organismi più impegnativi al controllo. Il criptosporidium è spesso usato come riferimento per i modelli di riferimento per i batteri di base [FLT: 2]

Un approccio multi-barrier alla gestione del rischio

La gestione dei rischi microbici nei sistemi RWH richiede un approccio integrato e multi-barrier. Non è sufficiente un intervento singolo; invece, è necessaria una combinazione di controllo sorgente, trattamento ingegnerizzato e monitoraggio operativo per garantire che la qualità dell'acqua sia adatta al suo uso finale previsto.

Controllo sorgente e Igiene di sistema

  • Manutenzione di cattura:[[] La pulizia regolare del tetto per rimuovere detriti accumulati, muschio e lettiera delle foglie riduce il carico organico che entra nel sistema.
  • Prima diversione:[]] Installazione di un dispositivo che devia i primi diversi millimetri di precipitazioni lontano dal serbatoio di stoccaggio è uno degli interventi più convenienti. Gli studi hanno dimostrato che un diverter di primo flusso correttamente dimensionato può ridurre il carico di E più alto coli-9 sedimentazione in su 70.3] e
  • Guarda e Schermi di caccia:[] Prevenire foglie e detriti di entrare nelle downpipes è fondamentale. Tutti gli ingressi e i trabocchi di serbatoio devono essere proiettati con mesh antisdrucciolo per prevenire l'allevamento di zanzare e l'ingresso di roditori e anfibi.

Tecnologie del trattamento

La selezione della tecnologia di trattamento dipende dalla qualità dell'acqua richiesta, dall'uso finale previsto e dal livello accettabile di supervisione dell'operatore.

  • Sistemi di filtrazione: La filtrazione del sedimento (50-100 micron) è efficace nella rimozione della materia di particolato e nella riduzione della torbidità, che migliora l'efficacia della disinfezione a valle.
  • La luce UV è altamente efficace contro la maggior parte degli agenti patogeni, compresi i protozoi resistenti al cloro come .
  • Disinfezione chimica:[] La clonazione è ampiamente disponibile e fornisce un residuo disinfettante che può proteggere la qualità dell'acqua nella tubazione a valle. Tuttavia, è inefficace contro Cryptosporidium] a dosi pratiche e può produrre sottoprodotti disinfezione (DBPsamine)
  • Punto d'Uso (POU) vs. Trattamento centralizzato: Per sistemi residenziali, unità POU UV o filtrazione diretta al punto di entrata sono configurazioni comuni.Per sistemi commerciali o multi-building più grandi, un trattamento centralizzato sciato incorporando filtrazione delle cartucce, UV e clorurazione è tipicamente utilizzato.

Monitoraggio e Linee guida operative

La turbosità è un parametro operativo critico perché correlato con il carico microbico e protegge contro il fallimento del trattamento.

Conclusioni e considerazioni emergenti

I rischi microbiologici associati a questi sistemi, mentre reali, sono ben compresi e gestibili attraverso l'applicazione di controlli tecnici consolidati e principi di salute pubblica. Le prove di studi QMRA indicano costantemente che per applicazioni non posizionabili, i rischi sono entro tolleranze accettabili quando vengono seguite le migliori pratiche di gestione operative.

La gestione della qualità delle acque reflue e dei sistemi di controllo della sicurezza delle acque, che si basano su una gestione della qualità delle acque, possono essere rilevate in modo più efficace.