La primera descarga es la escorrentía superficial inicial de una tormenta. Durante esta fase, la contaminación del agua que ingresa a los desagües pluviales en áreas con altas proporciones de superficies impermeables suele estar más concentrada en comparación con el resto de la tormenta. En consecuencia, estas altas concentraciones de escorrentía urbana dan como resultado altos niveles de contaminantes que se descargan de las alcantarillas pluviales a las aguas superficiales . [1] [2] : 216
Efecto primer rubor
El término "efecto de la primera descarga" se refiere a los cambios rápidos en la calidad del agua (concentración o carga de contaminantes) que ocurren después de las primeras lluvias de la temporada. Las partículas de suelo y vegetación se lavan en los arroyos; los sedimentos y otras partículas orgánicas acumuladas en el lecho del río se resuspenden y las sustancias disueltas del suelo y las aguas subterráneas poco profundas se pueden verter en los arroyos. Investigaciones recientes han demostrado que este efecto no se ha observado en áreas relativamente permeables. [2] : 216
El término también se usa a menudo para referirse a la primera inundación después de un período seco, que se supone que contiene concentraciones más altas que una subsiguiente. Esto se conoce como "primera inundación". Hay varias definiciones del fenómeno de la primera descarga. [3] [4] [5]
Primera falta de color
La escorrentía de aguas pluviales en una alcantarilla combinada produce una primera descarga con una suspensión de sólidos sanitarios acumulados en la alcantarilla además de los contaminantes de la escorrentía superficial. El flujo de entrada puede producir un efecto de descarga fétida en las alcantarillas sanitarias si los flujos alcanzan su punto máximo durante el clima húmedo. A medida que las tasas de flujo aumentan por encima del promedio, un porcentaje relativamente pequeño del flujo total contiene un porcentaje desproporcionadamente grande de la masa contaminante total asociada con el volumen de flujo total a través del evento de flujo máximo. La deposición de sólidos de alcantarillado durante períodos de flujo bajo y la posterior resuspensión durante eventos de flujo máximo es la principal fuente de contaminantes para el fenómeno de desbordamiento combinado de alcantarillado (CSO, por sus siglas en inglés) de primera descarga. [6]
Los sólidos de las aguas residuales sanitarias pueden atravesar el sistema o depositarse en porciones de flujo laminar del alcantarillado para estar disponibles para el lavado durante los flujos máximos. El perímetro mojado de las alcantarillas también puede estar colonizado por biopelículas alimentadas por desechos sanitarios solubles. El diseño hidráulico es la razón subyacente de la deposición de sólidos en las alcantarillas. Las alcantarillas combinadas dimensionadas para eventos pico de escorrentía que se esperan una vez por década pueden transportar hasta 1,000 veces el flujo sanitario promedio. Las alcantarillas de tamaño menos dramático son comunes en los nuevos desarrollos y cerca del extremo aguas arriba de los sistemas de recolección. Los sólidos en suspensión pueden acumularse cuando las velocidades del fluido de flujo bajo generan turbulencia insuficiente . La deposición de sólidos es mayor donde las velocidades son bajas durante el clima seco. En grandes alcantarillas combinadas puede ser imposible alcanzar velocidades de aguas residuales sanitarias que generen suficiente turbulencia para mantener los sólidos suspendidos durante el tiempo seco. [6]
La biopelícula y los sólidos depositados previamente se pueden limpiar y volver a arrastrar durante la turbulencia de flujo máximo. [7] La alta carga de contaminación en las aguas residuales al comienzo de un evento de escorrentía ocurre cuando el aumento de la tasa de flujo erosiona los sedimentos acumulados en las alcantarillas. [8] La erosión de los sedimentos en las alcantarillas puede liberar contaminantes en concentraciones que exceden los niveles encontrados en las fuentes contribuyentes. La descarga inicial altamente contaminante se libera al comienzo del flujo en clima húmedo durante la rápida erosión de una capa débil de carga de lecho de sedimentos superficiales altamente concentrados. [9] Cuando las condiciones favorecen la deposición de sólidos en clima seco, la primera descarga contaminada puede contener hasta un 30 por ciento del total anual de sólidos en suspensión descargados a un sistema de alcantarillado combinado. Se pueden observar concentraciones combinadas de sólidos suspendidos en alcantarillado de varios miles de miligramos por litro (mg / L) durante la primera descarga. [6]
Los niveles de concentración de contaminantes están influenciados por la edad y condición del sistema de recolección y la cantidad de infiltración / entrada en comparación con el flujo sanitario. Los picos de concentración de contaminantes dependen del tamaño y la pendiente del sistema de tuberías, el intervalo de tiempo entre tormentas y la acumulación de sólidos en el sistema de recolección. Los gradientes más pronunciados de las alcantarillas y las formas del fondo de las tuberías que mantienen el flujo a alta velocidad durante condiciones de flujo bajo reducirán la acumulación de sedimentos en las alcantarillas; y la descarga periódica del alcantarillado de las líneas individuales durante el clima seco puede mover los sólidos acumulados a la planta de tratamiento de aguas residuales antes de que la escorrentía de aguas pluviales provoque un flujo máximo simultáneo en todo el sistema de recolección. [10]
Términos relacionados
Debido a que la referencia a la primera descarga no siempre es clara, se han introducido los términos "primera descarga basada en concentración" (CBFF) y "primera descarga basada en masa" (MBFF). [11]
Aparte de esta definición, hay una serie de parámetros de clasificación en la literatura para determinar la ocurrencia de una primera descarga. [11]
Colecta de agua de lluvia
En el contexto de la recolección de agua de lluvia , un desviador de primera descarga es un dispositivo simple que está diseñado para proteger una cisterna de almacenamiento de la contaminación por la escorrentía de la primera descarga. Esto conduce a una mayor calidad del agua capturada y menos sedimentación de la cisterna con el tiempo en áreas polvorientas. El agua de la primera descarga desviada se utiliza para riego u otros fines de manera similar a las aguas grises . [12] Aunque hay muchas versiones comerciales disponibles, estos dispositivos se construyen frecuentemente con tubería de repuesto cuando la cisterna se instala inicialmente o posteriormente. Consulte el Manual de Texas sobre recolección de agua de lluvia para conocer los cálculos sobre el tamaño. [13]
Ver también
- Programa nacional de escorrentía urbana : proyecto de investigación de EE.
- Contaminación de fuentes difusas
- Desbordamiento de alcantarillado sanitario
- Aguas pluviales
- Brad Lancaster - Educador y autor sobre recolección de agua de lluvia
Referencias
- ^ Metcalf, Leonard; Eddy, Harrison P. (1916). Práctica estadounidense de alcantarillado: eliminación de aguas residuales . III . Nueva York: McGraw-Hill. pag. 154.
- ↑ a b Alex Maestre y Robert Pitt; Centro de Protección de Cuencas (2005). "Base de datos nacional sobre la calidad de las aguas pluviales, versión 1.1: recopilación y análisis de la información de monitoreo de aguas pluviales del NPDES". Informe preparado para la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), Washington, DC. 4 de septiembre de 2005.
- ^ Gobierno australiano, Departamento de medio ambiente y patrimonio. Canberra. "Glosario de términos."
- ^ Gupta, K .; Saul, AJ (1996). "Relaciones específicas para la primera carga de descarga en caudales combinados de alcantarillado". Investigación del agua . 30 (5): 1244-1252. doi : 10.1016 / 0043-1354 (95) 00282-0 . ISSN 0043-1354 .
- ^ Geiger, W. (1987). "Efectos de descarga en sistemas de alcantarillado combinados". Proc. 4to Int. Conf. Drenaje urbano, Lausana, Suiza : 40–46.
- ^ a b c Fan, Chi-Yuan; Field, Richard; Lai, Fu-hsiung (2003). Control de sedimentos de alcantarillado: descripción general de un programa de investigación de flujo en clima húmedo de la EPA (informe). EPA. EPA 600 / J-03/188.
- ^ Fraser, AG; Sakrabani, R .; Ashley, RM; Johnstone, FM (2002). "Manejo de sólidos de alcantarillado para la reducción de efectos de fugas - Forfar WTP". Ciencia y tecnología del agua . Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. Institutos Nacionales de Salud. 45 (3): 265-272. doi : 10.2166 / wst.2002.0087 .
- ^ Sakrabani, Ruben; Vollertsen, Jes; Ashley, Richard M .; Hvitved-Jacobsen, Thorkild. "Biodegradabilidad de la materia orgánica asociada con sedimentos de alcantarillado durante la primera descarga" (PDF) . White Rose Research Online . Universidad de Sheffield . Consultado el 12 de marzo de 2016 .
- ^ Ashley, RM; Wotherspoon, DJJ; Coghlan, BP; McGregor, I. (1992). "La erosión y movimiento de sedimentos y contaminantes asociados en alcantarillados combinados". Ciencia y tecnología del agua . Publicaciones de IWA. 73 (5): 101-114. doi : 10.2166 / wst.1992.0184 .
- ^ Manual de control de desbordamiento de alcantarillado combinado (informe). EPA. Septiembre de 1993. págs. 5, 9–10 y 19. EPA / 625 / R-93/003.
- ^ a b Sansalone, John; Christina, Chad M. (noviembre de 2004). "Conceptos de primera descarga para sólidos disueltos en pequeñas cuencas hidrográficas impermeables". Revista de Ingeniería Ambiental . 130 (11): 1301-1314. doi : 10.1061 / (ASCE) 0733-9372 (2004) 130: 11 (1301) . ISSN 0733-9372 .
- ^ Extensión agrícola de la Universidad de Hawai`i. Manoa, HI (2008). "Soluciones de captación de agua de lluvia: desviadores de primera descarga". Folleto.
- ^ Manual de Texas sobre la recolección de agua de lluvia (PDF) (Informe) (3ª ed.). Austin, TX: Junta de Desarrollo del Agua de Texas. 2005. págs. 8–9.
Otras lecturas
- Bach, Peter M .; MacCarthy, David T .; Deletic, Ana (abril de 2010). "Redefiniendo el fenómeno de la primera descarga de aguas pluviales". Investigación del agua . 44 (8): 2487–98. doi : 10.1016 / j.watres.2010.01.022 . PMID 20185157 .
- Alex Maestre, Robert Pitt y Derek Williamson (2004). "Pruebas estadísticas no paramétricas que comparan muestras compuestas y de primera descarga de la base de datos nacional de calidad de aguas pluviales". En Modelos y aplicaciones a sistemas urbanos de agua, vol. 12 (editado por W. James). Hidráulica Computacional Int. , Guelph, Ontario. págs. 317 - 338.
enlaces externos
- Contaminación por primera descarga de aguas pluviales - Autoridad de Protección Ambiental de Nueva Gales del Sur, Australia