Appunti Acquedotti e fognature

CONDOTTE SOTTOMARINE E DILUIZIONE

Manufatti messi a valle di un impianto di depurazione servono a versare i liquami in un ambiente ricettore costituito dal mare. Serve a procedere allo Aversa, entro in sicurezza senza modificare le condizioni ambientali nel luogo di sversamento. Tale procedimento non è indolore, ma comunque tiene conto di una certa capacità depurativa del mare.

Il funzionamento dell'impianto di depurazione è quello di trattare una certa quantità di materiale ed è legato a questa quantità che arriva. Il trattamento è affidato a microorganismi o composti che incidono sul dimensionamento dell'impianto. Infatti deve avvenire il contatto tra i liquami e gli agenti depuranti tenendo conto di determinate portate in arrivo e di certi tempi di contatto. L'impianto di depurazione, essendo soggetto a carichi diversi nel tempo, deve avere un funzionamento flessibile del processo di depurazione in quanto sfrutta.

Le capacità depurative dell'impianto ricettore. In figura si ha il confronto qualitativo tra le concentrazioni batteriche, dei nutrienti e dei solidi sospesi nel caso di (a) scarico sotto costa e (b) scarico al largo con condotta sottomarina. Con una condotta sottomarina si crea una fascia di rispetto rispetto alla costa che rimane fruibile per balneazione, pesca ecc. L'impianto di trattamento ha un eventuale impianto di sollevamento che prende il liquame depurato e lo invia nella condotta. Un diffusore è un tratto di condotta dotato di ugelli da cui fuoriesce il liquame. Il liquame che esce dal diffusore può tornare verso riva in base alle correnti marine di quel sito. Quindi il diffusore può essere realizzato con una certa direzione rispetto alla corrente. La condotta è ancorata al fondo o interrata con ugelli del diffusore che fuoriescono.

• idrodinamici: diluizione e diffusione;
• Fisico-chimici: flocculazione e sedimentazione;
• Biochimici: scomparsa batterica.

in quanto costituito da acqua dolce, ad uno più alto prossimo aquello dell’acqua di mare.

Stratificazioni di densità

Per la presenza di strati di acqua più calda sovrastanti strati più freddi, la densità raggiunta dal getto durante la suarisalita può diventare maggiore di quella dello strato sovrastante più leggero dell’acqua di mare. In tal caso si annullala spinta di galleggiamento, per cui, per limitati valori dell’energia cinetica iniziale del getto, esso può restareintrappolato al di sotto della superficie del mare. Il fenomeno è maggiore in estate.

Immettendo un liquido di densità r0 dotato di velocità inizialeV0, in un altro in quiete dotato di densità rs>r0 si avvia unprocesso di mescolamento che dipende da:

• forza di inerzia dovuta alla quantità di moto del getto incorrispondenza del punto di scarico, che tende a farloproseguire nella stessa direzione

iniziale;

• Spinta di galleggiamento dovuta alla differenza di densità che tende a spingere il getto verso l'alto;
• Forza di attrito lungo la superficie laterale del getto, che tende a rallentarlo e a intrappolare porzioni del liquido ambiente sempre più grandi.

In figura sezione verticale e planimetria del getto.

Fenomeni di campo vicino sono legati al mescolamento per effetto dell'inerzia dovuto all'immissione del liquame nel corpo ricettore. Finisce quando i getti entrano in contrasto tra di loro e originano una piuma con un suo spessore e densità che procede da largo verso costa.

Modello di zona: è un processo che prevede la suddivisione dell'intero processo in fasi e sintetizzare l'intero processo in una grandezza sintetica che indica il legame tra le varie fasi.

Disoleautra: fase di allontanamento degli oli dai liquami.

I getti che cominciano a salire ad un certo punto interferiscono tra di loro e creano uno strato orizzontale,

Si e Ss sono dovuti a fenomeni di diluizione, mentre Sb è dovuto alla non conservatività dell'inquinante considerato.

Esistono diversi tipi di getti a seconda della giacitura della luce (verticali o orizzontali), delle caratteristiche cinematiche del mezzo recettore (acqua in quiete o in movimento), alla simmetria del getto (getti tridimensionali o bidimensionali), alla densità del mezzo ricettore (getti in fluidi omogenei più densi, con stratificazione di densità o in fluidi omogenei più leggeri).

In particolare si hanno getti a seconda della velocità di getto allo sbocco e del valore del gradiente di densità tra liquame e acqua del mare:

• getti galleggianti (F=0);
• getti intermedi;
• getti non galleggianti (F=).

F è detto numero di Froude densimetrico

Con V0 velocità del getto di sbocco; D diametro della luce; g' accelerazione di gravità ridotta =0,03g

A seconda della profondità relativa

• getti in acque profonde (alti H/d e bassi F);
• getti in acque basse (bassi H/d e alti F).

• Le distribuzioni di velocità V e concentrazione <c in ogni sezione trasversale all'asse del getto sono di tipo gaussiano;
• Fra i valori da queste assunti, da una sezione trasversale all'altra, sia valido il principio di similitudine;

Nel grafico con i parametri z/d e F (profondità, diametro ugelli, numero di Froude densimetrico che dipende dalla velocità di uscita dagli ugelli data da portata/area). Quindi in sostanza si sceglieranno i parametri di progetto della configurazione di ugelli della condotta sottomarina, che sarà verificata se la diluizione calcolata è quella compatibile con la diluizione ambientale richiesta.

Esistono poi soluzione esplicite in forma analitica:

• Rahm e Cederwall
• Fischer et al.

Z profondità, d diametro ugelli, F numero di Froude data dal rapporto portata/area dell'ugello. Si è la diluizione assiale; la diluizione media Sm nella sezione trasversale del getto può essere calcolata nell'ipotesi di distribuzione gaussiana in direzione trasversale e quella di avanzamento del getto, con la relazione: Sm=1,73 Si.

Quando i getti interferiscono si ha la fase di diluizione susseguente in cui si avrà una diluizione minore rispetto

alla fase precedente in quanto si hanno dei vortici che avanzano solo per effetto dei moti delle correnti marine e non più del getto della condotta, inoltre il getto non è più immesso in acqua pulita, ma interferisce con acqua inquinata.

Dal modello di Brooks la diluizione susseguente si ha una funzione in cui entrano in gioco la lunghezza L' dello strato formato, la distanza x, parametro che descrive l'allargamento della curva per effetto della velocità delle correnti, della sua larghezza iniziale, e di un coefficiente di diffusività dei vortici che segue la legge detta ε0 dei quattro terzi.

La larghezza W del campo di liquame varia linearmente con la distanza crescendo all'aumentare della distanza.

Dal modello di Fischer e BrooksUltima fase della diluizione non è una vera e propria