valutazioni, criteri, realizzazione (Papiri)

Giornata di studio
La qualità sostenibile dei collettori di fognatura
9 Ottobre 2014
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IL SISTEMA DI COLLETTAMENTO E
DEPURAZIONE CONSORTILE DELLA
VALLE BARDONEGGIA-PAVIA
VALUTAZIONI - CRITERI - REALIZZAZIONE
– Sergio Papiri –
Professore Associato Università di Pavia Facoltà di Ingegneria
Con la collaborazione di:
Le infrastrutture costituiscono:
-uno degli strumenti più importanti per migliorare
la qualità della vita;
-uno dei motori principali per lo sviluppo dei territori.
Tra queste, le infrastrutture fognarie e
depurative rappresentano un ambito particolarmente
delicato, nel quale economia, efficienza e
sostenibilità ambientale devono essere coniugate.
Ogni intervento in tale settore deve tenere conto
delle esigenze del territorio servito, oltre che
delle norme tecniche ed amministrative vigenti.
La scelta di materiali di elevata qualità per la
realizzazione di un sistema fognario e depurativo
è una scelta progettuale
che si rivela una componente essenziale
per assicurare che l’opera risponda ai criteri di
economia, efficienza e sostenibilità ambientale
per la sua intera vita utile.
IL Sistema di Collettamento e Depurazione
Consortile della Valle Bardoneggia (PV)
Dall’analisi delle caratteristiche e delle esigenze
igieniche, economiche e sociali del territorio
alla definizione della soluzione tecnica
I
alla sua realizzazione
(il progetto è stato redatto dallo Studio Tecnico di Ingegneria
Ecotecno di C. Collivignarelli e S. Papiri con sede in Pavia)
Inquadramento dell’Area
Localizzazione
Provincia di PAVIA
Oltrepò Pavese e
Valle Bardoneggia
Inquadramento dell’area
Il Torrente Bardoneggia è un immissario di sponda
destra del Fiume Po e rappresenta il confine orientale
della provincia di Pavia, e quindi della Lombardia.
Ad est di tale torrente si sviluppa la provincia di
Piacenza, e quindi l’Emilia Romagna.
Il Fiume Po delimita l’area dell’Oltrepò pavese
dal resto della provincia di Pavia.
Inquadramento dell’Area
Fiume PO
Torrente
Bardoneggia
Caratteristiche e criticità
del territorio
Caratteristiche del territorio
Il territorio pavese della Valle Bardoneggia comprende la
zona appenninica, da cui prende origine il torrente, e
raggiunge la zona di pianura nella quale scorre il Fiume Po.
L’area collinare del territorio è caratterizzata da una
struttura orografica complessa, costituita da numerosi
impluvi e valli secondarie delimitate da crinali con pendenze
anche significative, che delimitano in maniera netta i
bacini gravanti sui singoli corsi d’acqua secondari.
Caratterizzazione morfologica
Il territorio in esame presenta criticità di carattere
idrogeologico sia per quanto riguarda le aree di pianura sia
per le aree collinari:
-Criticità connesse all’area di pianura:
- Presenza di territori ricadenti nelle fasce delimitate
dal PAI (Piano per l’Assetto Idrogeologico) per
individuare il rischio di esondazione del Fiume Po:
-
FASCIA A: di deflusso della piena ordinaria (Alveo)
FASCIA B: di esondazione (Argine – T=200 anni)
FASCIA C: di inondazione per piena catastrofica
(T=500 anni)
-Criticità connesse all’area di collina:
- Presenza di aree caratterizzate da dissesto
connesso alla stabilità dei pendii e alle frane.
Delimitazione Fasce fluviali PAI per il Fiume Po
Condotta di scarico
Collettori di progetto
Impianto di progetto
Carta dei dissesti Idrogeologici per la zona collinare
e sovrapposizione con il tracciato di progetto
S. Damiano
al Colle
Rovescala
Caratteristiche del territorio
Il territorio della Valle Bardoneggia è caratterizzato da
una fortissima dispersione degli scarichi, sia urbani che
produttivi.
Gli insediamenti sono infatti costituiti da nuclei abitati di
dimensioni modeste, spesso non superiori a 100 abitanti e
che comunque non superano i 500 abitanti, se non per i
capoluoghi dei comuni.
Caratteristiche del territorio
Le attività produttive sono caratterizzate da dimensioni
modeste, se non per alcune isolate situazioni presenti in
pianura, in prossimità delle principali arterie di collegamento
con i centri di Pavia e Piacenza.
Nella fascia collinare la principale e pressoché unica attività
è rappresentata dalla coltivazione e lavorazione vitivinicola.
Sono censite oltre 4.000 cantine, che danno lavoro ad una
discreta quantità di residenti: si tratta spesso di piccole
realtà, distribuite sull’intero territorio collinare, affiancate
dalle cantine sociali e altri impianti di maggiore rilevanza.
Caratteristiche del territorio:
Le reti
Le reti fognarie comunali esistenti sono di tipo unitario,
cioè destinate al collettamento, in un unico sistema di
condotte, sia dei reflui di tempo asciutto sia delle acque
meteoriche convogliate in rete.
Data la natura del territorio servito, le reti esistenti
raggiungono il fondovalle e recapitano nei corsi d’acqua
superficiali, nella maggior parte dei casi senza alcun
trattamento se non una vasca Imhoff.
Caratteristiche del territorio:
Gli impianti
La forte distribuzione spaziale degli scarichi e l’orografia
non hanno indirizzato alla realizzazione di una rete di
collettamento a livello comunale, che recapitasse i reflui
presso impianti di depurazione in grado di assicurare un
adeguato livello di trattamento.
I trattamenti esistenti sono essenzialmente Fosse Imhoff.
Le singole attività non hanno la possibilità di attivare
singolarmente dei sistemi depurativi adeguati, anche per
le caratteristiche dei reflui connessi all’attività vinicola.
Criticità del territorio e obiettivi di sviluppo
L’area dell’Oltrepò ricade in quelle individuate dalla Comunità
Europea come "aree depresse", dal punto di vista produttivo
ed infrastrutturale.
Per tale motivo, lo sviluppo infrastrutturale è sostenuto con
fondi europei appositamente individuati, in quanto destinato
a favorire gli insediamenti produttivi e a evitare lo
spopolamento dell’area, con le conseguenti criticità connesse
alla gestione e alla salvaguardia del territorio.
Criticità del territorio e obiettivi di sviluppo
Aree limitrofe alla Valle Bardoneggia e ricadenti nell’Oltrepò
pavese sono state oggetto, a partire dagli anni ‘80 di
significativi interventi di potenziamento infrastrutturale,
che hanno interessato anche la realizzazione di sistemi di
collettamento e depurazione consortili.
Tra esse si ricordano la Valle Versa e la Valle Scuropasso,
che hanno caratteristiche territoriali e insediative analoghe
al territorio qui indagato.
La Valle Bardoneggia è stata interessata solo
successivamente da interventi significativi a causa della
necessità di reperire le necessarie risorse economiche.
Criticità del territorio e obiettivi di sviluppo
Il territorio della Valle Bardoneggia presenta uno stato di qualità
ambientale generalmente soddisfacente, in cui la componente naturale
appare poco compromessa dalle attività umane, soprattutto nella sua
parte collinare.
Gli obiettivi da perseguire per uno sviluppo completo dell’area possono
quindi essere individuati:
- nella valorizzazione delle risorse naturalmente disponibili, per il
loro mantenimento e la difesa della loro qualità,
- nel miglioramento di quegli elementi che attualmente intervengono
negativamente, quali fattori di pressione ambientale dell’area.
Criticità del territorio e obiettivi di sviluppo
. La valorizzazione del territorio e del suo patrimonio naturalisticoculturale, passa attraverso interventi tesi a migliorare la gestione
delle ricchezze presenti e al potenziamento di tutte quelle attività,
strettamente legate al territorio, che possono diventare elemento
qualificante dell’area, portando ad una sua fruizione più ragionata
e completa (produzione enologica di qualità riconosciuta, ristoranti,
agriturismi, turismo ecologico e naturalistico).
Questo tipo di attività andrebbe inoltre a rafforzare quel sistema
di sviluppo produttivo, già presente soprattutto nella fascia collinare,
storicamente caratterizzato da una buona integrazione con l’ambiente.
Criticità del territorio e obiettivi di sviluppo
Elementi essenziali per lo sviluppo di tali attività
sono:
-le infrastrutture fognarie e depurative
-il risanamento idrogeologico
Caratteristiche e criticità
dei reflui vitivinicoli
L’indagine condotta per la definizione delle caratteristiche degli
insediamenti urbani e produttivi serviti dal nuovo sistema di
collettamento intercomunale ha portato a individuare quale
componente produttiva preponderante quella delle attività vinicole.
Va sottolineato anzitutto che la produzione vitivinicola ha
carattere fortemente stagionale: si sviluppa essenzialmente
per 9-10 mesi/anno, mentre per gli altri 2-3 mesi è
significativamente ridotta.
Nell’ambito di un’indagine che ha interessato la Valle
Versa, posta in Oltrepò pavese, al confine occidentale
con la Valle Bardoneggia, e che presenta caratteristiche
orografiche e produttive analoghe al territorio in esame,
è stata effettuata la caratterizzazione degli scarichi
connessi alle attività vinicole.
Da tale indagine è emerso che gli scarichi connessi alle
attività vinicole sono caratterizzati da:
valori elevati di BOD
valori elevati di COD
grande variabilità del pH
Caratteristiche qualitative degli scarichi vinicoli
Tenuto conto delle caratteristiche dei reflui che
transitano in fognatura in tempo di vendemmia e della
oggettiva difficoltà di un trattamento appropriato in
loco da parte del singolo produttore, i gestori della rete
fognaria operano spesso concedendo delle deroghe ai
limiti di accettabilità degli scarichi in fognatura.
Delle caratteristiche dei reflui che transitano in
rete, anche alla luce delle deroghe concesse, si
deve ovviamente tenere conto nella scelta dei
materiali di realizzazione del sistema chiamato
a collettare le reti comunali che ricevono tali
scarichi, indirizzandosi verso materiali:
- resistenti all’aggressività chimica
- con un’elevata durata.
Per quanto riguarda l’impianto di depurazione e la tipologia di
trattamento ottimale, va evidenziato che le caratteristiche
degli scarichi connessi alle attività vinicole sono tali da trarre
un evidente beneficio dalla miscelazione con i reflui di origine
civile e da rendere il trattamento biologico congiunto degli
scarichi di vinificazione con quelli domestici ottimale, con
particolare riferimento all’attenuazione delle problematiche
connesse sia all’aggressività dei reflui vinicoli, sia alla
variabilità stagionale del carico.
VANTAGGI della MISCELAZIONE
. La miscelazione assicura un’attenuazione delle punte raggiunte dalle
concentrazioni del pH nei reflui vinicoli, limitandone l’aggressività.
. La natura essenzialmente organica dei reflui connessi alle attività
vinicole (valori elevati di BOD e COD) che li rende ben trattabili
per via biologica, assicura un’adeguata alimentazione del trattamento.
. La presenza dei reflui domestici, per loro natura presenti con
continuità, elimina il problema connesso con la stagionalità del carico
vinicolo, assicurando la stabilità temporale del processo biologico.
(proprio la forte variabilità stagionale degli scarichi vinicoli
rappresenta uno dei principali ostacoli per il trattamento biologico
presso i singoli produttori).
Obiettivi e Struttura
dell’intervento
OBIETTIVI e STRUTTURA dell’INTERVENTO
L’intervento in oggetto ha lo scopo di porre rimedio alla situazione
determinata dall’assenza di impianti di depurazione adeguati, grazie
alla realizzazione delle infrastrutture necessarie al collettamento
e alla depurazione degli scarichi, attualmente sversati nei corpi
idrici superficiali (Torrente Bardoneggia e corsi d’acqua minori),
e da questi convogliati fino al Fiume Po.
OBIETTIVI e STRUTTURA dell’INTERVENTO
Obiettivi indiretti, ma non per questo meno importanti, ottenibili
con la realizzazione delle opere in oggetto sono:
-miglioramento del livello qualitativo e quantitativo dei servizi
offerti sia alla popolazione insediata sia alle imprese, rafforzando
così un elemento fondamentale per la stabilizzazione
demografica e il rafforzamento dello sviluppo produttivo dell’area;
-valorizzazione delle attitudini turistiche della zona e delle
attività produttive in stretto rapporto con il territorio e la qualità
ambientale (produzione di vini di qualità, agriturismo), che traggono
dal miglioramento delle condizioni ambientali un incremento in termini
di qualità del prodotto offerto e della sua valorizzazione.
OBIETTIVI e STRUTTURA dell’INTERVENTO
La scelta della rete consortile intercomunale e del trattamento
centralizzato è, tecnicamente oltre che economicamente, l’unica
soluzione sostenibile in grado di assicurare il risanamento di un
territorio caratterizzato, come quello in esame, da una fortissima
dispersione degli scarichi, ognuno dei quali serve pochi utenti.
La centralizzazione della gestione garantisce, oltre al risparmio
economico legato alle economie di scala, una maggiore affidabilità
dal punto di vista ambientale.
OBIETTIVI e STRUTTURA dell’INTERVENTO
La struttura del sistema insediativo, civile e produttivo, da servire,
così disperso spazialmente, comporta la necessità di
realizzare sistemi di collettamento estremamente ramificati e
caratterizzati da sviluppi considerevoli.
Ciò ha portato alla scelta di suddividere in più lotti successivi la
realizzazione del sistema di collettamento, per tenere conto sia dei
tempi necessari alla realizzazione del sistema, sia della necessità
di ripartire nel tempo la spesa totale connessa.
OBIETTIVI e STRUTTURA dell’INTERVENTO
Vista la scelta di suddividere in più lotti il sistema di collettamento
e tenuto conto dei tempi necessari alla loro realizzazione, si è
individuata per l’impianto di depurazione una struttura che prevede
2 linee pressoché identiche e distinte:
la realizzazione dell’intero impianto di trattamento (potenzialità
completa) prima della realizzazione della struttura principale del
sistema di collettamento (Lotti 1 e 2) non avrebbe alcuna utilità
in quanto mancherebbe fisicamente l’infrastruttura destinata al
convogliamento all’impianto del carico da trattare.
OBIETTIVI e STRUTTURA dell’INTERVENTO
La suddivisione dell’impianto in 2 linee consente inoltre di:
- ottimizzarne il funzionamento nelle 2 condizioni di Alta e Bassa
Stagione produttiva, cui corrispondono caratteristiche dei reflui
notevolmente differenti;
-ottimizzarne la gestione, ed in particolare le attività di
manutenzione delle singole linee, che potrà essere programmata
annualmente in corrispondenza della bassa stagione produttiva,
senza la necessità di prevedere fermi impianto e quindi con notevole
beneficio ambientale.
Caratteristiche del territorio:
il bacino servito
La definizione delle caratteristiche degli insediamenti urbani e
produttivi serviti è stata condotta partendo da una indagine
dettagliata relativa al territorio dei singoli comuni:
•La localizzazione delle frazioni e dei nuclei abitati
•La localizzazione degli scarichi fognari attualmente esistenti
•L’associazione della popolazione residente attuale e futura
ai bacini gravanti su ogni scarico
•L’associazione delle attività produttive ai bacini gravanti su
ogni scarico
•La stima degli A.E. connessi alle singole attività produttive
•La stima delle portate e degli A.E. totali connessi ad ogni scarico.
Il Sistema di Collettamento
Caratteristiche generali
Si tratta di una complessa e articolata rete consortile
intercomunale per la raccolta dei liquami,
a servizio di un territorio caratterizzato da una
fortissima dispersione degli scarichi e da una
struttura orografica complessa.
Il Sistema comprende:
- Circa 35 km di condotte fognarie
- 14 stazioni di sollevamento
- 6 sfioratori di piena di linea
Caratteristiche generali
I comuni serviti dall’intero sistema sono quelli
posti al limite orientale della provincia di Pavia:
Rovescala - San Damiano al Colle - Montù Beccaria
- Zenevredo - Bosnasco - Arena Po.
Il bacino di utenza presenta una Popolazione Equivalente
totale di circa 17.000 A.E., di cui circa 6.000 urbani.
Caratteristiche generali
Il sistema di collettamento è suddiviso in:
- 2 lotti principali, che costituiscono la struttura
base del sistema, entrambi caratterizzati da
funzionamento in parte a gravità e in parte
in pressione;
- da un lotto di completamento che interessa i
rami più esterni del sistema.
Planimetria
Generale
del
Sistema di
Collettamento
Caratteristiche generali
• Il 1° Lotto serve l’area di pianura, è
caratterizzato da uno sviluppo complessivo di circa
12,4 km, e prevede la realizzazione di 4 stazioni
di sollevamento.
• Il 2° Lotto serve l’area di collina, è
caratterizzato da uno sviluppo complessivo di circa
11,5 km, e prevede la realizzazione di 1 stazione
di sollevamento.
Planimetria Lotto 1
Planimetria
Lotto 2
I materiali
Visti i risultati dell’indagine effettuata per la
definizione delle caratteristiche qualitative dei reflui
che il nuovo sistema di collettamento è chiamato a
convogliare, la scelta dei materiali ha dovuto indirizzarsi
verso tubazioni in grado di resistere all’aggressione
chimica dei reflui, ed in particolare alla grande
variabilità del pH [3-12] connessa con gli scarichi
provenienti dalle attività vinicole.
I materiali
Inoltre le caratteristiche geologiche del territorio collinare
e le criticità idrogeologiche connesse al rischio franoso
hanno suggerito l’impiego di tubazioni caratterizzate
da una limitata lunghezza e con giunti che consentono di
gestire limitate rotazioni, in modo da assorbire gli
eventuali cedimenti che potranno interessare le condotte
dopo la loro posa a causa degli assestamenti dei versanti.
E’ inoltre essenziale la garanzia di tenuta del sistema,
per evitare l’innesco di frane a seguito di perdite.
I materiali
Le considerazioni sopra esposte e la necessità di
prevedere condotte con una vita utile elevata,
data la rilevanza dell’opera e la sua estensione,
ha portato a scegliere i seguenti materiali:
. Condotte a Gravità:
Collettori misti: Grés ceramico (DN 300-700 mm)
Condotta di scarico a PO: C.A. classe 100/140 kN/m2
. Condotte in pressione:
Ghisa sferoidale (DN 80-200 mm)
Pozzetti di ispezione in calcestruzzo con giunto di innesto
L’intercettazione delle reti esistenti
Al fine di limitare la portata convogliata dalle reti
esistenti nel sistema consortile in tempo di pioggia
è stata prevista la realizzazione di uno scaricatore
di piena in corrispondenza di ogni immissione di
rete esistente nel collettore consortile.
Per tutta la zona collinare si è prevista l’utilizzazione di
scaricatori a salto a fondo allineato.
Nel dimensionamento del sistema consortile di
collettamento si è assunto che ogni scaricatore di
interposizione con il sistema fognario esistente
consente l’immissione di una portata ≤ 80 l/s.
L’intercettazione delle reti esistenti
Le stazioni di sollevamento/pompaggio
L’inserimento delle stazioni di sollevamento si rende
necessario per motivazioni differenti nell’area
collinare e in quella di pianura:
-Collina: il sollevamento serve a superare i dislivelli
geometrici determinati dall’orografia del territorio.
-Pianura: il sollevamento serve a riprendere quota
evitando che i collettori a gravità risultino
eccessivamente profondi,a causa della ridotta pendenza
naturale del terreno,oppure a trasferire in pressione
le acque reflue nelle zone prive di insediamenti.
L’impianto di trattamento
L’Impianto di Depurazione a servizio
del Sistema di Collettamento delle
acque reflue della VALLE BARDONEGGIA
è localizzato nel COMUNE di
ARENA PO (PV).
Le acque trattate vengono convogliate direttamente
nel fiume Po, attraverso una condotta di scarico.
L’impianto è posto all’esterno del limite della
Fascia B di esondazione del Fiume PO (PAI).
L’impianto di depurazione consortile di Arena Po (PV)
SCELTA DEL RECAPITO
Pur essendo l’mpianto di trattamento posto in prossimità
del Torrente Bardoneggia,il recapito per i reflui trattati
è stato individuato nel Fiume Po, nonostante ciò abbia
comportato la realizzazione di un collettore di scarico
più lungo di circa 600 m.
Tale è scelta è stata effettuata per tenere conto:
-del carattere torrentizio del Bardoneggia, con
portate estremamente ridotte o quasi nulle per lunghi periodi;
- della scarsa capacità di diluizione del T. Bardoneggia.
L’impianto di depurazione consortile di Arena Po
tratta liquami misti provenienti da acque di scarico
di origine civile e industriale.
In termini di portate nere di punta, il sistema convoglia
all’impianto di depurazione una portata massima
globale di circa 52 l/s, di cui 35 l/s di origine urbana.
Una componente rilevante del carico di origine industriale
è connessa con le attività vitivinicole che caratterizzano
il sistema produttivo del territorio collinare; la produzione
vinicola è quantificabile in almeno 96.000 hl/anno.
L’impianto è stato dimensionato con i seguenti
dati di progetto:
- A.E. di origine civile:
5.600 A.E.
- A.E. di origine industriale:
9.300 A.E.
suddivisi in:
* produzione vitivinicola:
7.300 A.E.
* altro:
2.000 A.E.
Il contributo allo scarico dalla produzione vitivinicola
per 2-3 mesi (giugno-luglio e prima metà di Agosto)
scende a valori molto modesti: ~ 1.000 A.E.
Per tale caratteristica del bacino servito, l’impianto
è stato suddiviso su due linee uguali in modo che per
9- 10 mesi all’anno si faccia ricorso ad entrambe
le linee, mentre per i restanti 2-3 mesi (giugno, luglio,
prima metà di Agosto) sia sufficiente il funzionamento
di un’unica linea.
In tal modo è possibile sfruttare il periodo di basso
carico per mettere in manutenzione una linea.
La divisione dei due periodi si può schematizzare così:
- Alta stagione (10 mesi/anno - agosto/maggio)
- Bassa stagione (2 mesi/anno - giugno/luglio)
La potenzialità complessiva dell’impianto
di trattamento è pari a 17.000 A.E.
L’impianto è costituito da due linee identiche
e completamente distinte,
ognuna di potenzialità pari a 8.500 A.E.
Al momento è stata realizzata la prima linea.
L’impianto di depurazione consortile di Arena Po (PV)
In testa all’impianto è stata realizzata una
vasca di prima pioggia,
della capacità complessiva di circa 2.000 m3.
Caratteristica peculiare di questo impianto è
la presenza di una fase di controllo del pH,
di una fase di filtrazione (al fine di far
fronte ai limiti sempre più restrittivi sui
solidi sospesi) e di una disinfezione
finale con raggi UV.
LA VASCA di PRIMA PIOGGIA
L’inserimento della vasca di prima pioggia in testa
all’impianto consente di limitare e controllare il
carico inquinante sversato direttamente nei corpi
idrici ricettori dal sistema fognario misto durante
gli eventi meteorici.
In particolare la vasca è chiamata ad intercettare
la prima componente del volume defluente in rete
durante gli eventi meteorici significativi e l’intero
volume di deflusso per gli eventi deboli.
CARATTERISTICHE
QUALITATIVE
DELLE ACQUE METEORICHE DI DILAVAMENTO
Da oltre un quarantennio sono in corso studi teorici
e sperimentali sulla qualità delle acque defluenti nei
sistemi fognari unitari e separati in tempo di pioggia.
Tutti gli studi concordano sul fatto che normalmente
queste acque sono molto contaminate e possono
determinare un rilevante impatto negativo sulla
qualità del corpo idrico ricettore.
Qualità delle acque meteoriche di dilavamento
Campo di variabilità dei parametri qualitativi dei campioni
prelevati in tempo di pioggia nei sistemi fognari di Cascina
Scala (23 eventi) e Picchianti (14 eventi)
Parametro
Cond. specifica [µS/cm]
COD [mg/l]
SST [mg/l]
Sistema unitario di
Cascina Scala
Valore
Valore
minimo
massimo
70
1144
28
5080
Sistema pluviale di
Picchianti
Valore
Valore
minimo
massimo
53
647
< 10
628
20
3380
< 10
2360
EMC SST [mg/l]
108
1430
26
568
NTOT [mg/l]
1,51
128,6
<5
10,6
NH4 [mg/l]
0,45
39,6
< 0,5
2,0
PTOT [mg/l]
0,22
26,9
< 0,5
6,6
Evento 11/04/2003
SST [mg/l]
COD [mg/l]
BOD5 [mg/l]
HC [mg/l]
Set S [ml/l]
TN [mg/l]
AN [mg/l]
P [mg/l]
Pb [µg/l]
Zn [µg/l]
5 DWF
1200
800
400
0
250
500
750
2003
2000-2001
0,75
0,75
SS/SSTOT
1
SS/SSTOT
1
0,5
0,25
0
0
0
0,25 0,5 0,75
V/VTOT
1
80
40
1000
Tempo [minuti]
0,25
120
0
0
0,5
160
0
0,25 0,5 0,75
V/VTOT
1
Portata [l/s]
Concentrazione
Dinamica degli
inquinanti nei
sistemi fognari
in tempo di
pioggia
1600
Fenomeno del first flush
Cascina Scala
100
Normalized Cumulative Mass
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Normalized Cumulative Flow
SS
COD
BOD5
TN
P
Pb
Zn
45 line
LA VASCA di PRIMA PIOGGIA
L’obiettivo della riduzione dell’impatto connesso al
recapito delle acque collettate in tempo di pioggia
può essere perseguito con molteplici metodologie,
che comprendono:
-l’introduzione delle vasche di prima pioggia;
-l’adeguamento degli sfioratori di piena.
Il Decreto Legislativo 3 Aprile 2006, n. 152 “Norme in
materia ambientale” ha delegato alle Regioni la disciplina
delle acque meteoriche di dilavamento e delle acque di
prima pioggia ai fini della prevenzione di rischi idraulici
e ambientali.
Il Regolamento regionale 24 marzo 2006 –n.3 della Regione
Lombardia “Disciplina e regime autorizzatorio degli scarichi
di acque reflue domestiche e di reti fognarie, in attuazione
dell’art.52, comma 1, della legge regionale 12 dicembre 2003,
n.26” all’art.15 “acque meteoriche da avviare alla depurazione”
del Titolo 3 “Disciplina degli scarichi delle reti fognarie” stabilisce
quanto segue:
1.Gli sfioratori di piena delle reti fognarie di tipo unitario sono
realizzati in modo da lasciare direttamente defluire all’impianto di
trattamento delle acque reflue urbane la portata nera diluita
corrispondente al più elevato dei valori derivante dall’applicazione
dei seguenti criteri:
a) salvi i casi di cui al comma 2, apporto di 750 litri per abitante
equivalente al giorno, considerati uniformemente distribuiti nelle
24 ore, determinando in termini idraulici, ossia per rapporto tra il
consumo giornaliero medio industriale accertato e la dotazione idrica
della popolazione residente, assunta pari a 220 l/abxg, gli a.e. degli
scarichi di acque reflue industriali non caratterizzabili in base
all’apporto di sostanze biodegradabili;
b) rapporto di diluizione pari a 2 rispetto alla portata nera, calcolata
come media giornaliera per gli apporti civili e come media su 12 ore
per quelli industriali, salvo presenza di significativi complessi che
lavorino su più turni giornalieri; il rapporto di diluizione è incrementato
a 2,5 nel caso gli apporti industriali in termini di abitanti equivalenti,
calcolati con il criterio di cui alla lettera a), superino il 50% del totale
LE
VASCHE DI ACCUMULO DELLE ACQUE DI PIOGGIA
(Regolamento Reg. Lombardia)
Le vasche sono realizzate presso:
• lo sfioratore in testa all’impianto di trattamento delle
acque reflue urbane;
• gli sfioratori che sottendono agglomerati con oltre
10.000 A.E.;
• gli sfioratori che consentono di controllare complessivamente almeno l’80% della superficie servita dalla rete.
Portate di inizio sfioro degli scaricatori e
volumi utili delle vasche di prima pioggia
Vasca di cattura
R=2÷6
LA VASCA di PRIMA PIOGGIA
Nel caso in esame si è scelto di dimensionare gli sfioratori
del sistema di collettamento in modo da far proseguire all’
Impianto una portata pari a 1.500 l/A.E.d, controllando
quindi una componente significativa della portata presso
l’impianto anziché distribuire i punti di controllo lungo lo
sviluppo del sistema di collettamento, con evidente
semplificazione gestionale.
LA VASCA di PRIMA PIOGGIA
Il sistema di collettamento che alimenta l’impianto interessa,
nel tratto terminale, aree a pendenza estremamente limitata.
Ciò comporta un significativo effetto di deposito di sedimenti
durante i periodi di asciutta, con conseguente risospensione
degli stessi durante le fasi iniziali degli eventi meteorici,
specie se intensi.
L’introduzione della vasca di prima pioggia e una sua
adeguata progettazione (geometrica e in termini di
equipaggiamento) consente di controllare l’effetto inquinante
connesso a tale fenomeno.
LA VASCA di PRIMA PIOGGIA
La vasca di prima pioggia è stata equipaggiata con n.2
Idrojet destinati alla pulizia dell’invaso: in fase di
svuotamento della vasca, gli idrojet si attivano favorendo la
risospensione del materiale sedimentato durante l’accumulo
e lo svuotamento.
La pulizia della vasca avviene ogni volta che questa si
svuota dopo aver immagazzinato un volume minimo di Acque
Meteoriche, evitando il consolidamento dei depositi.
Impianto di Arena Po: Vasca di prima pioggia in fase di lavaggio
Impianto di Arena Po: Vasca di prima pioggia a fine lavaggio
Il Sistema di Collettamento:
la realizzazione
Alcuni manufatti
Ordinari e speciali
I MANUFATTI nel sistema fognario
I MANUFATTI di SCARICO
• I manufatti di scarico rappresentano l’interfaccia tra la rete di
drenaggio, costituita da tubazioni chiuse, ed il corpo idrico
ricettore. I manufatti di scarico devono raccordare i due distinti
elementi e assicurare che lo scarico avvenga senza innescare
condizioni critiche né per la corrente convogliata dalla rete, né
per il corpo idrico ricettore.
• I manufatti di scarico devono assicurare un adeguato raccordo
sia altimetrico sia planimetrico tra i due elementi. In
particolare, la progettazione dei manufatti di scarico deve
ottimizzare la direzione di immissione del flusso e il raccordo
dei dislivelli altimetrici, al fine di limitare gli effetti di erosione
I MANUFATTI nel sistema fognario
I MANUFATTI di SCARICO
• La direzione di sbocco della tubazione nel corso d’acqua deve
essere angolata in modo da agevolare l’immissione della
portata collettata nella corrente naturale del corpo idrico
superficiale, evitando immissioni in controflusso o
perpendicolari al corso d’acqua.
• Per limitare gli effetti erosivi dello scarico, che si presentano in
maniera significativa soprattutto nel caso di recapito in corsi
d’acqua che presentano periodi di secca prolungati, vengono
previsti:
• dispositivi di protezione della zona di impatto (fondo e
sponde) quali platee gettate o in pietrame,
• dispositivi di dissipazione dell’energia della corrente
scaricata, quali muretti o soglie trasversali.
MANUFATTI di SCARICO : esempi pratici
MANUFATTI di SCARICO : esempi pratici
SCARICATORI di PIENA
Gli scaricatori di piena rappresentano il dispositivo, che
correda normalmente le fognature miste, e attualmente
sempre più spesso anche quelle esclusivamente
meteoriche, deputato al controllo della quantità e della
qualità delle acque miste o meteoriche che il sistema
fognario sversa, in concomitanza con eventi meteorici e in
assenza di vasche di prima pioggia, nei ricettori
superficiali senza trattamento.
I MANUFATTI nel sistema fognario
SCARICATORI di PIENA
Lo scaricatore di piena, se installato in un sistema fognario
misto, deve operare in modo che:
• sia impedito lo scarico nel ricettore nei periodi di tempo
asciutto, o durante eventi meteorici di piccolissima entità,
cioè fino a quando la portata in arrivo non raggiunga un
valore q0 (pari a un multiplo della portata nera media delle
acque reflue) per il quale si realizza il richiesto grado di
diluizione e cioè al quale sia associata una concentrazione di
inquinanti accettabile nel ricettore;
• durante gli eventi di piena, sia smaltita nel ricettore la
massima parte possibile della portata in arrivo eccedente q0
in modo che le canalizzazioni a valle possano essere
dimensionate per un afflusso dalla porzione di rete sottesa a
monte pari ad un valore q che superi q0 quanto meno
possibile.
I MANUFATTI nel sistema fognario
SCARICATORI di PIENA
I MANUFATTI nel sistema fognario
SCARICATORI di PIENA
Al crescere del rapporto di diluizione r (q0/qnm) evidentemente
aumenta il volume medio annuo di acque piovane addotte alla
depurazione e diminuisce il carico medio di inquinanti scaricato nel
ricettore.
I valori di r da adottare, in base alle prescrizioni regionali, sono
compresi fra 2 e 6; i valori più alti sono relativi a piccoli centri urbani
con basse dotazioni idriche.
Nel caso in esame, il valore di r è praticamente sempre superiore a 6.
SCARICATORI di PIENA
Aspetti Idraulici
Per evitare che la bocca di uscita della portata q0 risulti molto
piccola e quindi facilmente ostruibile, sono da evitare
impostazioni progettuali che prevedono l’adozione di
numerosi piccoli scaricatori di piena: è nettamente preferibile
l’adozione di pochi scaricatori di piena che sottendano bacini
di estensione non inferiore a 10-15 ha.
La luce di efflusso della portata q0 dovrebbe inoltre avere:
- una area non inferiore a 400 cm2
- la dimensione minima della luce pari ad almeno 15 cm.
SCARICATORI di PIENA
TIPOLOGIA degli SCARICATORI
Classicamente si distinguono tre tipi di scaricatori:
- sfioratori laterali,
- scaricatori a salto,
- scaricatori frontali.
• Gli sfioratori laterali e gli scaricatori frontali sono usualmente
adottati in zone pianeggianti dove non si dispone di dislivelli
topografici sensibili e la corrente in arrivo è normalmente lenta.
• Gli scaricatori a salto trovano maggiore impiego nelle zone
collinari o montane, comunque quando la perdita di quota
associata al salto non genera seri problemi per il profilo altimetrico
della fognatura di valle.
Scaricatore a salto
SCARICATORI: esempi pratici
I manufatti speciali
e di attraversamento
MANUFATTI SPECIALI : esempi pratici
Attraversamento in sifone di corso d’acqua
MANUFATTI SPECIALI : esempi pratici
Attraversamento in sifone di corso d’acqua
MANUFATTI SPECIALI : esempi pratici
Attraversamento in sifone di corso d’acqua
MANUFATTI SPECIALI : esempi pratici
Attraversamento in sifone di corso d’acqua
MANUFATTI SPECIALI : esempi pratici
Attraversamento
in ponte canale
di corso d’acqua
MANUFATTI SPECIALI : esempi pratici
Attraversamento con
spingitubo di linea
ferroviaria: stralcio
planimetrico
MANUFATTI SPECIALI : esempi pratici
Attraversamento linea ferroviaria: profilo longitudinale
Le Stazioni di Sollevamento
e di Pompaggio
Stazione di pompaggio "Tipo"
Stazione di Pompaggio "Tipo"
Stazione di Pompaggio in fascia B:
quadro di comando e controllo sopraelevato
COLPO D’ARIETE
Da cosa dipende?
Lunghezza della condotta
Velocità del flusso in condotta
Prevalenza di funzionamento
Peso specifico ed elasticità del fluido
Elasticità del materiale della condotta
Diametro e spessore della condotta
Profilo altimetrico della condotta (punti alti e bassi)
COLPO D’ARIETE
Cosa può succedere?
Le onde di pressione transitanti in condotta possono
sommarsi in un certo punto e superare la pressione
massima d’esercizio della condotta stessa, valvole, ecc.
La colonna liquida si separa in due o più tronchi creando
una condizione di vuoto; questo vuoto richiama a sua
volta indietro le colonne di liquido precedentemente
separatesi che, ricongiungendosi, provocano impatti
violenti.
Tubi, giunti, valvole e pompe possono esplodere per
effetto della sovrapressione
COLPO D’ARIETE
VERIFICA DELLE CONDOTTE PREMENTI
COLPO D’ARIETE: limiti normativi
AL
Il D.M. 12 Dicembre 1985 stabilisce che le sovrappressioni
dinamiche di colpo d’ariete, indipendentemente dalla
tipologia delle tubazioni impiegate, siano contenute nei limiti
indicati nella tabella sotto riportata (indicata nel D.M. come
Tab. III) in funzione dei valori della pressione di moto
permanente.
Pressione in Kgf/cm2
Pressione di moto permanente
fino a
Sovrappressione
di
colpo
d’ariete massima
6
6-10
10-20
20-30
3
3-4
4-5
5-6
COLPO D’ARIETE
SOLUZIONE: inserimento della Cassa d’aria
Stazione di Pompaggio con autoclave
L’Impianto di Trattamento:
la realizzazione
Grigliatura e Sollevamento iniziale
Vasca di prima pioggia
Dosaggio reagenti per correzione pH (soda caustica e
acido cloridrico) e per defosfatazione in simultanea
(cloruro ferrico)
Denitrificazione - Ossidazione – nitrificazione
Ossidazione – nitrificazione: rete di diffusione aria
Ossidazione - nitrificazione
Sedimentazione finale
Ricircolo fanghi e estrazione fanghi di supero
Grazie per l’attenzione
Autunno in Oltrepò Pavese

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