Cosa provoca lo straripamento delle stazioni di pompaggio delle acque reflue (e come possiamo evitarlo)?

Simon Jagers
6 minuti di lettura
Aggiornato: 20/03/24
Pubblicato: 30/06/23

Una recente analisi degli eventi di straripamento delle fognature combinate (CSO) in Inghilterra riporta che le stazioni di pompaggio sono state responsabili di circa 18% di tutti gli incidenti nel periodo studiato [1]. In che modo le stazioni di pompaggio delle acque reflue causano eventi di inquinamento e come possono le aziende idriche evitare che ciò accada?

Le pompe per acque reflue sono fondamentali a livello globale sulla strada verso l'azzeramento dell'inquinamento.

Le aziende idriche di tutto il mondo si impegnano attivamente per porre fine alle fuoriuscite di acque reflue nell'ambiente. I loro sforzi di prevenzione riguardano ogni parte del sistema delle acque reflue, dalle tubature che inizialmente ricevono i rifiuti dalle case e dalle aziende fino alla fine del ciclo di trattamento nell'impianto di depurazione. In questo articolo, ci soffermiamo sulle numerose pompe della rete fognaria che fanno circolare l'acqua non trattata nel sistema. Per inquadrare il discorso abbiamo utilizzato i dati di una ricerca condotta in Inghilterra, ma i problemi (e le soluzioni) sono rilevanti per i servizi idrici di tutto il mondo.

1. In che modo le stazioni di pompaggio delle acque reflue possono causare lo straripamento delle fognature?

Quando le pompe della rete fognaria si guastano, l'acqua che dovrebbero pompare via si accumula. Non potendo andare da nessuna parte, le acque reflue traboccano nell'area circostante. I motivi per cui le stazioni di pompaggio delle acque reflue (SPS) possono guastarsi sono molteplici, ma i quattro indicati di seguito rappresentano la maggior parte degli episodi di inquinamento.

1.1 Salviette umidificate e olio da cucina

Articoli come salviette umidificate, pannolini, prodotti per l'igiene femminile, cotton fioc e altri materiali non biodegradabili non si decompongono facilmente, per cui gettarli nel water può causare intasamenti nel sistema fognario.

Grasso e olio sono un altro dei principali responsabili. Molte persone (e aziende come i ristoranti) non si rendono conto che i grassi, l'olio e l'unto si solidificano durante il passaggio nella rete, accumulandosi nel corso del tempo in "fatberg" che bloccano il flusso delle acque reflue.

Sia le tubature che le pompe per le acque reflue possono intasarsi a causa di questi oggetti smaltiti in modo improprio. Una pompa intasata non è in grado di funzionare a pieno regime e, nel peggiore dei casi, può smettere di funzionare del tutto.

1.2 Usura delle apparecchiature

Le stazioni di pompaggio contengono molti componenti meccanici ed elettrici, tra cui pompe, motori, valvole e sistemi di controllo. Se non vengono sottoposti a una manutenzione adeguata, questi componenti si deteriorano e alla fine si guastano.

Le stazioni di pompaggio delle acque reflue sono particolarmente difficili da mantenere. In Inghilterra ce ne sono più di 30.000 [2] e sono costantemente esposte a detriti che possono danneggiarle: non solo salviette umidificate e olio da cucina, ma anche oggetti duri come rocce, rami e persino giocattoli che finiscono nelle fognature. Questo significa che hanno bisogno di frequenti interventi, ma tendono a essere molto distanziati in un'ampia area geografica, rendendo le dimensioni del personale e i tempi di percorrenza un fattore limitante. Una volta arrivato, il personale deve entrare in spazi ristretti dove è esposto a liquami grezzi, gas tossici e agenti patogeni potenzialmente dannosi, richiedendo protocolli di sicurezza che richiedono molto tempo. Tutti questi fattori rendono difficile fornire assistenza a tutti gli SPS secondo un calendario adeguato.

1.3 Interruzioni di corrente

I guasti alla rete elettrica provocano un arresto decisivo delle stazioni di pompaggio. I generatori di riserva aiutano a mitigare il problema, ma c'è un compromesso tra la frequenza con cui sono necessari e l'immenso costo di installazione e manutenzione. Noleggiarli invece di acquistarli può aiutare a controllare questi costi, ma introduce un ritardo forse inaccettabile per la consegna e l'installazione in caso di emergenza.

Inoltre, questi sistemi si basano su un combustibile fossile per l'alimentazione, il che significa che l'ente idrico deve avere un collegamento alla rete del gas in ogni SPS o immagazzinare una riserva di propano, diesel o benzina nelle vicinanze. Molte stazioni di pompaggio si trovano in aree residenziali, il che crea un rischio per la sicurezza e limita lo spazio disponibile per immagazzinare il carburante. Se l'interruzione di corrente dura più a lungo del carburante, la stazione di pompaggio finirà per smettere di funzionare e la fognatura tracimerà.

1.4 Clima estremo e crescita demografica

Il cambiamento climatico e la crescita demografica hanno aumentato drasticamente il flusso di acqua non trattata in sistemi progettati per una quantità molto inferiore, e questa discrepanza è destinata a peggiorare. Entrambi i fattori mettono a dura prova le infrastrutture esistenti per le acque reflue, provocando non solo episodi di inquinamento immediato, ma anche guasti a lungo termine al sistema.

Sebbene il problema sia urgente, non esiste una soluzione rapida. Una soluzione completa sarà un'impresa massiccia che si estenderà per decenni e coinvolgerà non solo i servizi idrici, ma anche le aziende tecnologiche, i produttori di apparecchiature e i governi locali e nazionali.

2. Come possono le aziende idriche ridurre a zero le fuoriuscite dalle stazioni di pompaggio delle acque reflue?

Le aziende idriche lavorano duramente per prevenire gli straripamenti di acque reflue, ma tre delle quattro cause principali sfuggono al loro controllo. Tuttavia, le aziende idriche devono trovare il modo di impedire che si verifichino fuoriuscite di acque reflue (nelle stazioni di pompaggio e ovunque). Quali opzioni hanno a disposizione?

2.1 Migliori infrastrutture

L'unica soluzione per il cambiamento climatico e la crescita della popolazione è quella di aumentare la resilienza del sistema delle acque reflue. A breve termine, ciò significa serbatoi supplementari per catturare l'acqua in eccesso durante i periodi di sovraccarico idraulico. A lungo termine, significa ridisegnare la rete per separare le acque meteoriche da quelle reflue, progettare infrastrutture verdi come i sistemi di drenaggio urbano sostenibile (SUDS) per catturare il deflusso superficiale e costruire strutture di trattamento, fognature e stazioni di pompaggio più grandi.

2.2 Fognature più intelligenti

I servizi idrici possono influenzare solo indirettamente lo smaltimento di materiali inadeguati attraverso campagne di sensibilizzazione ed educazione. Finché i consumatori non cambieranno il loro comportamento, l'unica soluzione diretta è individuare e risolvere i blocchi delle stazioni di pompaggio prima che causino uno straripamento. Fortunatamente, i sensori intelligenti che possono rilevare un intasamento della pompa prima che diventi critico fanno parte del monitoraggio e dell'analisi in tempo reale che rendono intelligenti i sistemi fognari di oggi.

2.3 Backup migliore

Per evitare i traboccamenti causati da interruzioni di corrente, un un solido piano di backup dell'alimentazione è fondamentale. Un piano di questo tipo affronta tutti gli aspetti di un'interruzione di corrente, dalla comunicazione con la società elettrica alla preparazione per interruzioni diffuse e di lunga durata.

2.4 Manutenzione più intelligente

Per affrontare il problema dei guasti alle apparecchiature dovuti all'età o ai danni, l'unico fattore direttamente sotto il controllo delle società di gestione dell'acqua, tutte le aziende analizzate stanno già mettendo in campo strategie di manutenzione proattiva in atto. Quasi tutti prevedono interventi preventivi (basati su programmi) e/o manutenzione predittiva (basata sulle condizioni) nei loro piani di riduzione dell'inquinamento. La manutenzione preventiva migliora le strategie tradizionali di tipo reattivo, grazie alla regolare manutenzione delle apparecchiature per mantenerle in buona salute. Manutenzione predittiva fa un ulteriore passo avanti, utilizzando l'intelligenza artificiale per analizzare continuamente i dati dei sensori in entrata e valutare le condizioni effettive della macchina. Determinando quali macchine necessitano di attenzione e quali sono ancora sane, una strategia predittiva riduce il carico di lavoro giornaliero, diminuendo l'impatto della carenza di personale e dei tempi di viaggio sulla capacità delle aziende di mantenere tutte le stazioni di pompaggio in buone condizioni operative.