Progetto di opere di ingegneria sanitaria

INTRODUZIONE

La seguente relazione tecnica tratta il dimensionamento e il progetto di massima di un ipotetico

impianto di trattamento delle acque reflue a fanghi attivi, situato nei pressi di un centro abitato di

considerevoli dimensioni del Nord Italia.

Nello specifico, l’impianto consente il trattamento degli scarichi civili ed industriali, che possono

essere assimilati a scarichi domestici, di una popolazione equivalente di 160.000 abitanti, con

l/ab∙giorno.

dotazione idrica giornaliera pro-capite di 250

in arrivo all’impianto

La rete fognaria esistente è di tipo misto. Bisogna anche considerare che

all’impianto di depurazione giungono sia i liquami di tempo asciutto e sia le acque di pioggia: in

particolare, le acque reflue sono quelle che vengono trattate con continuità, per poter essere sversate

nel corpo idrico ricettore di competenza con caratteristiche entro i limiti di legge ed arrivano per 365

giorni l’anno, in caso di pioggia all’impianto arrivano anche le acque meteoriche, che di norma hanno

delle portate ben superiori a quelle delle acque nere.

1. NORMATIVA DI RIFERIMENTO

La normativa di riferimento a livello nazionale è il Decreto Legislativo n. 152 del 3 Aprile 2006,

conosciuto come Testo Unico Ambientale.

I principali obiettivi che tale normativa si prefigge di raggiungere sono i seguenti:

▪ e l’attuazione del risanamento dei corpi idrici

La prevenzione e la riduzione dell’inquinamento

inquinati;

▪ Il miglioramento della qualità delle acque e l’adeguata protezione di quelle destinate al consumo

umano;

▪ Il perseguimento di obiettivi di qualità dei corpi idrici, che ne garantiscano il mantenimento della

capacità naturale di autodepurazione.

Trattandosi di una normativa molto corposa, il testo è stato suddiviso in parti, sezioni, titoli, capi e

articoli. La porzione di nostro interesse è quella in cui si parla di Tutela qualitativa della risorsa e di

Disciplina degli scarichi. Infatti, il dimensionamento degli impianti di trattamento delle acque reflue

presuppone la conoscenza dettagliata delle caratteristiche qualitative e quantitative dei liquami da

trattare e, a tal proposito, la Disciplina degli scarichi impone il rispetto di limiti di concentrazione

tabellati per tutte quelle acque, che prima vengono convogliate in fognatura sia in tempo secco che in

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poi vengono trattate all’interno dell’impianto ed infine vengono

tempo di pioggia, scaricate nei corpi

idrici ricettori. all’uscita

Per quanto concerne i quantitativi di BOD , COD, solidi sospesi, azoto e fosforo totale

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dall’impianto, sono definiti dei limiti di concentrazione contenuti all’interno dell’allegato 5 alla

stati

parte III del D.L. sopra citato. Di seguito, vengono riportate le Tabelle 1 e 2, che racchiudono i limiti

da rispettare per il seguente caso di progetto.

Tabella 1. Limiti di emissione per gli impianti di acque reflue urbane

Tabella 2.Limiti di emissione per gli impianti di acque reflue urbane recapitanti in aree sensibili

Sono definite aree sensibili quelle a rischio di eutrofizzazione, per le quali si deve prevedere un

trattamento più spinto per quanto riguarda i parametri di azoto e fosforo. 4

2. SCHEMA DI FUNZIONAMENTO DELL’IMPIANTO

All’interno dell’impianto si distinguono due linee funzionali:

• La linea acque

• La linea fanghi

La LINEA ACQUE è costituita delle seguenti componenti, che si suddividono tra i trattamenti

primari, secondari e terziari.

- TRATTAMENTI PRIMARI GRIGLIATURA GROSSOLANA

VASCA DI ARRIVO CON SFIORO

IMPIANTO DI SOLLEVAMENTO

GRIGLIATURA FINE

DISSABBIATORE E DISOLEATORE

SEDIMENTATORE PRIMARIO

- TRATTAMENTI SECONDARI VASCA DI PRE-DENITRIFICAZIONE

VASCA DI OSSIDAZIONE E NITRIFICAZIONE

SEDIMENTATORE SECONDARIO

- TRATTAMENTI TERZIARI VASCA DI DISINFEZIONE

La LINEA FANGHI è costituita dai seguenti elementi:

PRE-ISPESSITORE

DIGESTORE ANAEROBICO

GASOMETRO

POST-ISPESSITORE

DISIDRATAZIONE MECCANICA 5

In particolare, a valle della grigliatura fine, cioè a partire dalla fase di dissabbiatura, si è deciso di

sdoppiare la linea acque in due percorsi funzionali: il primo percorso è costituito da uno dei due

sedimentatori primari e da un by-pass ad esso connesso, necessario per far uscire una portata pari a

2·Q , rispetto alla 4·Q in arrivo dalla grigliatura grossolana. In questo modo, alle due linee di

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trattamento secondario giunge la portata rimanente, sempre pari a 2·Q . Il secondo percorso è

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formato dall’altro sedimentatore primario e dalle due linee parallele dei trattamenti secondari.

Quest’ultimo percorso è stato progettato in maniera tale che i manufatti di trattamento secondario

siano sempre in funzione sia in tempo di secco che in tempo di pioggia, mentre il primo percorso si

attiva solamente in caso di intensi eventi pluviometrici. Infine, la portata prelevata dal by-pass viene

verso un’apposita

indirizzata vasca di disinfezione, come accade per la portata proveniente dalle linee

di trattamento secondario.

complesso all’interno dell’impianto

Nel sono presenti 2 manufatti per la fase di dissabbiatura e

disoleatura, 2 vasche per la fase di sedimentazione primaria, 2 vasche per la fase di ossidazione-

nitrificazione, 2 vasche per la fase di denitrificazione, 2 vasche per la fase di sedimentazione

secondaria e 2 vasche di disinfezione.

Il profilo idraulico è condizionato dalla quota del pelo libero della fognatura in arrivo e dalla quota

del pelo libero del corpo idrico ricettore. Poiché le varie apparecchiature indicate sopra comportano

una notevole perdita di carico (2-3 metri), è necessario disporre di uno o più sollevamenti. Infatti, le

perdite di carico sono provocate dalle dissipazioni di energia nelle tubazioni e dai salti necessari per

realizzare gli stramazzi, che impongono i livelli.

Tenendo conto di queste ragioni, nel caso di progetto si è deciso di disporre uno stramazzo prima

dell’impianto di sollevamento, inoltre, in virtù di quanto detto sopra, sarebbe bene posizionarne uno

anche dopo il sedimentatore primario ed uno dopo il sedimentatore secondario. Naturalmente, il

livello del pozzetto finale deve essere superiore al ricettore, per poter scaricare sempre.

all’interno dell’impianto

In linea generale, il percorso del liquame è il seguente:

❖ Le acque reflue vengono raccolte dalle singole reti fognarie e convogliate mediante collettori

all’impianto di depurazione.

❖ Il liquame proveniente dalla rete fognaria mista, appena entra nel centro di depurazione viene

convogliato verso una stazione di grigliatura grossolana, dove le parti solide ed ingombranti

che potrebbero altrimenti intasare tubazioni e pompe, vengono separate automaticamente,

lavate, pressate e portate in discarica. 6

❖ I liquami passano, quindi, dopo essere stati sollevati attraverso un idoneo impianto di

sollevamento a pompe, attraverso una successiva grigliatura fine, mediante la quale vengono

ulteriormente filtrati i liquami e inviati al dissabbiatore-disoleatore.

❖ Nella dissabbiatura-disoleatura avviene la separazione delle sabbie per sedimentazione

naturale, mentre la separazione e la risalita degli olii e dei grassi in superficie, viene favorita

mediante insufflazione di aria che, assicurando una limitata turbolenza impedisce anche la

sedimentazione di sostanze organiche.

❖ Dopo essere passato nel dissabbiatore-disoleatore, il liquame arriva nei bacini di

sedimentazione primaria, dove avviene la separazione per gravità dei solidi sedimentabili. I

fanghi che si accumulano sul fondo della vasca vengono sospinti dalla lama di fondo di un

carroponte raschiatore in apposite tramogge di raccolta, mentre le restanti acque di scarico

vengono inviate ai trattamenti successivi. A questo punto terminano i trattamenti fisici e

meccanici i quali hanno asportato circa 1/3 del carico organico dal refluo.

❖ Successivamente, il liquame viene convogliato nelle vasche di ossidazione, dove è sottoposto

ad intensa aerazione con conseguente abbattimento delle sostanze organiche. Questo processo

si basa sull’azione metabolica di microrganismi e batteri che utilizzano le sostanze organiche

e l’ossigeno disciolti nel liquame per la loro attività e riproduzione. In tal modo si formano

fiocchi costituiti da colonie di batteri facilmente eliminabili nella successiva fase di

sedimentazione. Per un ottimale assorbimento delle sostanze, è necessaria una sufficiente

presenza di ossigeno, che viene fornito mediante insufflazione di aria dal fondo.

❖ I liquami così depurati passano alla sedimentazione finale (sedimentazione secondaria) dove

avviene la separazione dei fanghi attivi. Un ponte raschiatore raccoglie il fango sedimentato.

Una parte del fango attivo viene fatta ricircolare nella vasca di aerazione e la parte in esubero

viene inviata al trattamento successivo. Le acque depurate entrano poi nella stazione di

clorazione dove vengono sterilizzate con un dosaggio di cloro.

❖ I fanghi depositatisi sul fondo delle vasche di sedimentazione secondaria vengono in parte

riciclati ai bacini di ossidazione (fanghi attivi di ricircolo) ed in parte inviati ai bacini di

stabilizzazione (fanghi di supero). Questi ultimi vengono infine pompati allo stadio di

ispessimento da dove, dopo essersi addensati ulteriormente, vengono inviati ai digestori,

successivamente ad una nastro-pressa e accumulati presso letti di essiccamento dai quali

periodicamente vengono rimossi ed utilizzati in agricoltura, compostaggio o smaltiti in

discarica 7

❖ Oltre ai processi meccanici e biologici, risultano necessari anche altri trattamenti, che hanno

lo scopo di limitare le sostanze nutritive come azoto e fosforo nello scarico finale, sostanze

avviene

che possono portare a problemi di ipertrofia nei fiumi e laghi. La rimozione dell’azoto

con processi biologici tramite batteri speciali nelle vasche di ossidazione, mentre per

l’eliminazione del fosforo si utilizza un processo chimico, che consiste nell’aggiunta di un

prodotto flocculante (come sali di ferro) durante il processo depurativo.

si riporta lo schema generale dell’impianto a fanghi attivi di progetto.

Di seguito, 8

3. DIMENSIONAMENTO DELL’IMPIANTO: PORTATE DI CALCOLO

La portata di calcolo rappresenta il più importante parametro progettuale d’impianto per i depuratori

e deve essere tale da garantire il funzionamento dell’impianto in tutte le fasi fisiche,

biologici urbani

chimiche e biologiche di trattamento anche duranti i picchi di carico e portata. Dunque, una volta

i rendimenti d’impianto, possono

fissata la portata di calcolo ed i carichi da essa veicolati, imposti

essere effettuati tutti i calcoli di progetto per la determinazione delle biomasse attive necessarie e dei