O que provoca o transbordo das estações de bombagem de águas residuais (e como podemos impedi-lo?)

Simon Jagers
Leitura de 6 minutos
Atualizado: 20/03/24
Publicado: 30/06/23

Uma análise recente dos eventos de extravasamento combinado de esgotos (CSO) em Inglaterra indica que as estações de bombagem foram responsáveis por cerca de 18% de todos os incidentes durante o período estudado [1]. Como é que as estações de bombagem de águas residuais causam eventos de poluição e como é que as empresas de água podem evitar que isso aconteça?

As bombas de esgoto são globalmente críticas no caminho para os incidentes de poluição zero

As empresas de abastecimento de água de todo o mundo estão ativamente empenhadas em acabar com os derrames de águas residuais no ambiente. Os seus esforços de prevenção incidem em todas as partes do sistema de águas residuais, desde as condutas que inicialmente recebem os resíduos das casas e das empresas até ao fim do ciclo de tratamento na estação de tratamento de águas residuais. Neste artigo, focamos as muitas bombas ao longo da rede de esgotos que mantêm a água não tratada a circular pelo sistema. Utilizámos dados de investigação de Inglaterra para enquadrar a conversa, mas os problemas (e soluções) são relevantes para os serviços de abastecimento de água em todo o mundo.

1. Como é que as estações de bombagem de águas residuais podem causar transbordamentos de esgotos?

Quando as bombas da rede de esgotos falham, a água que deveriam bombear acumula-se. Sem ter para onde ir, estas águas residuais transbordam para a área circundante. Há várias razões para a avaria das estações de bombagem de águas residuais (SPS), mas as quatro que se seguem são responsáveis pela grande maioria dos incidentes de poluição.

1.1 Toalhetes húmidos e óleo alimentar

Itens como toalhetes húmidos, fraldas, produtos de higiene feminina, cotonetes e outros materiais não biodegradáveis não se decompõem facilmente, pelo que a sua descarga na sanita pode levar a bloqueios no sistema de esgotos.

A gordura e o óleo são outros dos principais culpados. Muitas pessoas (e empresas, como os restaurantes) não se apercebem de que as gorduras e os óleos solidificam à medida que passam pela rede, acumulando-se ao longo do tempo em "resíduos de gordura" que bloqueiam o fluxo das águas residuais.

Tanto os canos de esgoto como as bombas de esgoto podem ficar obstruídos por estes objectos eliminados de forma incorrecta. Uma bomba entupida não consegue trabalhar a toda a velocidade e, no pior dos casos, pode deixar de funcionar.

1.2 Desgaste do equipamento

As estações de bombagem contêm muitos componentes mecânicos e eléctricos, incluindo bombas, motores, válvulas e sistemas de controlo. Se não forem objeto de uma manutenção adequada, estes componentes deteriorar-se-ão e acabarão por falhar.

As estações de bombagem de esgotos são particularmente difíceis de manter. Existem mais de 30.000 em Inglaterra [2], e estão constantemente expostas a detritos que as podem danificar - não apenas toalhetes húmidos e óleo alimentar, mas também objectos duros como pedras, ramos e até brinquedos que entram nos esgotos. Isto significa que necessitam de atenção frequente, mas tendem a estar muito espaçados numa grande área geográfica, tornando a dimensão do pessoal e o tempo de deslocação um fator limitante. Quando o pessoal chega, tem de entrar em espaços confinados onde está exposto a esgotos brutos, gases tóxicos e agentes patogénicos potencialmente nocivos, o que exige protocolos de segurança demorados. Todos estes factores dificultam a manutenção de todos os SPS num calendário adequado.

1.3 Falhas de energia

As falhas na rede eléctrica provocam uma paragem decisiva das estações de bombagem. Os geradores de reserva ajudam a mitigar o problema, mas existe uma relação entre a frequência com que são necessários e o enorme custo da sua instalação e manutenção. Alugar em vez de comprar pode ajudar a controlar este custo, mas introduz um atraso possivelmente inaceitável na entrega e instalação numa emergência.

Além disso, estes sistemas dependem de um combustível fóssil para a alimentação, o que significa que a empresa de abastecimento de água tem de ter uma ligação à rede de gás em cada SPS ou armazenar uma reserva de propano, gasóleo ou gasolina nas proximidades. Muitas estações de bombagem encontram-se em zonas residenciais, criando um risco de segurança e limitando o espaço disponível para armazenar combustível. Se a falta de energia durar mais tempo do que o combustível, a estação de bombagem acabará por deixar de funcionar e o esgoto transbordará.

1.4 Clima extremo e aumento da população

As alterações climáticas e o crescimento da população aumentaram drasticamente o fluxo de água não tratada para sistemas concebidos para muito menos, e esse desfasamento só vai piorar. Ambos os factores colocam a infraestrutura de águas residuais existente sob pressão, conduzindo não só a incidentes de poluição imediatos, mas também a falhas do sistema a longo prazo.

Embora o problema seja urgente, não existe uma solução rápida. Uma solução completa será um projeto de grande envergadura que se estenderá por décadas e envolverá não só os serviços de abastecimento de água, mas também empresas de tecnologia, fabricantes de equipamento e governos locais e nacionais.

2. Como podem as empresas de água reduzir a zero os derrames nas estações de bombagem de águas residuais?

As empresas de abastecimento de água trabalham arduamente para evitar os transbordos de SPS - mas três das quatro principais causas estão fora do seu controlo. Mesmo assim, as empresas de abastecimento de água têm de encontrar formas de impedir que ocorram derrames de águas residuais (nas estações de bombagem e em todo o lado). De que opções dispõem?

2.1 Melhores infra-estruturas

A única solução para as alterações climáticas e o crescimento demográfico é aumentar a capacidade de resistência do sistema de águas residuais. A curto prazo, isso significa tanques de tempestade adicionais para captar o excesso de água durante os períodos de sobrecarga hidráulica. A longo prazo, significa redesenhar a rede para separar as águas pluviais das águas residuais, conceber infra-estruturas verdes como os sistemas de drenagem urbana sustentável (SUDS) para captar o escoamento superficial e construir mais ou maiores instalações de tratamento, esgotos e estações de bombagem.

2.2 Esgotos mais inteligentes

Os serviços de abastecimento de água só podem influenciar indiretamente a eliminação de materiais inadequados através de campanhas de sensibilização e educação. Até que os consumidores mudem o seu comportamento, a única solução direta é detetar e resolver os bloqueios das estações de bombagem antes que causem um transbordo. Felizmente, os sensores inteligentes que podem detetar uma bomba entupida antes que se torne crítica fazem parte da monitorização e análise em tempo real que estão a tornar inteligentes os actuais sistemas de esgotos.

2.3 Melhor cópia de segurança

Para evitar transbordos causados por falhas de energia, um plano robusto de reserva de energia é fundamental. Esse plano aborda todas as facetas de uma perda de energia, desde a comunicação com a empresa de eletricidade até à preparação para cortes de energia generalizados e de longa duração.

2.4 Manutenção mais inteligente

Para resolver o problema da falha do equipamento devido à idade ou a danos - o único fator diretamente sob o controlo das empresas de abastecimento de água - todas as empresas que analisámos já estão a colocar estratégias de manutenção proactiva em vigor. Quase todos eles incluem medidas preventivas (baseadas no calendário) e/ou manutenção preditiva (baseada no estado) iniciativas nos seus planos de redução de incidentes de poluição. A manutenção preventiva melhora as estratégias reactivas tradicionais através da manutenção regular do equipamento para o manter saudável. Manutenção preditiva vai um passo mais além, utilizando inteligência artificial para analisar continuamente os dados dos sensores de entrada e avaliar o estado real da máquina. Ao determinar quais as máquinas que precisam de atenção e quais as que ainda estão saudáveis, uma estratégia preditiva reduz o volume de trabalho diário, o que diminui o impacto da falta de pessoal e do tempo de deslocação na capacidade dos serviços públicos de manter todas as estações de bombagem em boas condições de funcionamento.