Progettazione dell’impianto

Aspetti progettuali

Il suddetto impianto dovrà trattare i reflui provenienti dagli scarichi fognari della frazione di S.Gennaro est e ovest per un totale di circa 800 AE.

Per il trattamento è stato prevista la costruzione di impianto di fitodepurazione a flusso subsuperficiale verticale, disposto, con un sistema bi-stadio, su quattro letti di depurazione posti a due a due in parallelo per garantire allo stesso una maggiore flessibilità operativa.

La fase a flusso subsuperficiale verticale, realizzata secondo una tecnica ormai largamente diffusa in Europa, è finalizzata ad ottenere un rendimento di abbattimento del carico organico biodegradabile nell’ordine del 90%, dell’azoto e fosforo totale nell’ordine del 20-25% e dei solidi sospesi totali nell’ordine del 90%. E’ attesa inoltre una riduzione della carica batterica nell’ordine del 95-99%.

L’impianto dovrà essere posto a valle di un trattamento primario costituito da un comparto di sedimentazione primaria con raccolta ed accumulo dei fanghi, mediante una vasca Imhoff.

Dimensionamento dei letti dell’impianto da 800 abitanti equivalenti.

Dati di riferimento: Popolazione: 800 AE

Dot. idr. procap. : dip=220 l/AE·die

Portata media addotta all'impianto: Qm = 0,8·dip·AE = 140,8 m3/die =5,86 m3/h

Produzione specifica di BOD: 60 g/AE·die Produzione totale BOD: 60·800 =48 kg/die Concentrazioni:

Concentrazioni Ingresso Uscita

Imhoff 340.9 mg/l 255.7 mg/l

*

Fitodepurazione 255.7 mg/l 20mg/l

Calcolo della superficie necessaria secondo Brix (1998):

- Si calcola che il fabbisogno d’ossigeno è di 1 Kg d’ossigeno per Kg di BOD5 da

rimuovere (Cooper, 1996)

- Si dimensiona il letto verticale considerando un coefficiente d’areazione superficiale pari a 30 grammi d’ossigeno per metro quadro di superficie (Brix 1998) e si fissa la sua altezza pari a 0.9 metri; data quindi, la conoscenza del fabbisogno d’ossigeno e del coefficiente d’areazione superficiale, si ricava una superficie poi aumentata del 25% come fattore cautelativo.

As = OD / Ka + (OD / Ka) x 25%

Se all’ingresso della fossa imhoff il carico organico è di 60 g di BOD / A.E. all’ingresso delle vasche, considerando una rimozione del 25%, il carico organico procapite sarà divenuto di 45 g di BOD.

( Domanda d’ossigeno) OD = 45 g di BOD / A.E. x 800 A.E. = 36 kg

( Coefficiente d’areazione) Ka = 30 g / m2 = 0,03 Kg / m2

As = 36 [ Kg ] / 0,03 [ Kg / m2 ] + 36 [ Kg ] / 0,03 [ Kg / m2 ] x 25%

As = 1500 m2 Superficie totale dell’impianto da 800 A.E.

Dimensionamento del letto dell’impianto da 100 abitanti equivalenti.

Dati di riferimento: Popolazione: 100 AE

Dot. idr. procap. : dip=300 l/AE·die

Portata media addotta all'impianto: Qm = 0,8·dip·AE = 24 m 3

/die =1 m3/h Produzione specifica di BOD: 60 g/AE·die

Concentrazioni:

Concentrazioni Ingresso Uscita

Imhoff 250 mg/l 187,5

mg/l *

Fitodepurazione 187,5 mg/l 20mg/l

* considerando una rimozione per sedimentazione da parte delle fosse imhoff del 25 %

Calcolo della superficie trasversale necessaria:

d n k ) lnBOD (lnBOD Q A _{(T 20)} 20 out in m s _{⋅ ⋅ ⋅} − = ₋ ϑ dove:

As = area superficiale del letto

Qm = portata media in ingresso all'impianto

BODin = concentrazione di BOD in ingresso all'impianto

BODout = concentrazione di BOD in uscita dall'impianto

k20 = costante della cinetica del primo ordine a 20° C [d-1] (= 0.806 die-1)

? = fattore di correzione della costante cinetica del primo ordine rispetto alla temperatura T (= 1.06)

T = temperatura del liquame (in questa sede si è assunta una T media di 12°C)

n = porosità del medium (in questa sede si è assunto un n pari a 0,35 tipica di sabbia ghiaiosa)

d = sommergenza media nel medium (in questa sede si è assunto un d pari a 60 cm tipico nell'uso di cannucce di palude)

Risulta quindi: As = 504 m2

Va inoltre verificata la superficie minima trasversale per ottenere una corretta imbibizione del medium di crescita:

J k Q A f m c = _⋅ dove:

kf = conducibilità idraulica del medium (in questa sede si è assunto un kf pari a 500

m3 m-2 d-1 tipico della sabbia ghiaiosa)

J = gradiente idraulico o pendenza del letto (1%)

Risulta quindi: Ac = 4,8 m2

Viste le risultanze sopra ottenute si prevede l'installazione di 3 letti di fitodepurazione funzionanti in parallelo di dimensioni 8x21x0.6 m ciascuno.

Dimensionamento delle vasche Imhoff

Le Fosse Imhoff costituiscono il primo esempio della tecnica depurativa d’impianti compatti di tipo combinato, tanto è vero che il brevetto originale di Imhoff, creatore dell'arte della depurazione delle acque di scarico, risale al 1904.

Le Fosse Imhoff appartengono alla categoria dei cosiddetti "bacini combinati" perché, per la loro particolare conformazione permettono di effettuare due fasi di trattamento: la sedimentazione (processo fisico) e la digestione (processo biologico).

Le fosse Imhoff, siano esse di pianta rettangolare o circolare, si compongono di due scomparti sovrapposti ed in comunicazione idraulica tra loro. Quello superiore, conformato a tramoggia con fessure di fondo, consente la sedimentazione delle sostanze sospese contenute nel liquame che lo attraversa longitudinalmente, mentre lo scomparto inferiore, conformato a piramide rovescia al fondo , è destinato all'accumulo progressivo ed alla conseguente digestione, anaerobica del fango che vi perviene in continuità, attraverso le fessure di fondo del soprastante vano.

Il dimensionamento delle vasche Imhoff dovrebbe arrivare come conseguenza del dimensionamento delle vasche di sedimentazione, ma in realtà si sono sviluppati dati di dimensionamento "autonomi", dettati dallo specifico impiego della vasca Imhoff; quindi, a seconda dei casi le vasche Imhoff atte a servire fino a 300 abitanti, vengono così classificate nel dimensionamento:

FOSSA IMHOFF da impiegare come vasca settica (vasca settica tipo Imhoff), con un

refluo non fresco e soggetto a putrefazione, da disperdere successivamente nel terreno mediante subirrigazione:

- comparto di sedimentazione : 50 litri/abitante - comparto di digestione : 100-130 litri/abitante

In questo modo si prevedono per il comparto di sedimentazione, capacità corrispondenti a tempi di detenzione di circa 5 ore riferite alla portata di punta oraria. L'estrazione dei fanghi dovrà essere eseguita almeno una volta all'anno.

FOSSA IMHOFF da impiegare come trattamento primario (decantazione) della

depurazione, consentendo quindi un refluo chiarificato allo stato fresco (senza cioè che si siano determinati fenomeni putrefattivi) diretto in collettori stradali collegati e diretti ad impianti di depurazione centralizzati:

- comparto di digestione : 80-85 litri/abitante.

In questo modo si prevedono per il costo di sedimentazione, capacità corrispondenti a tempi di detenzione di circa 3 ore riferite alla portata di punta oraria. L'estrazione dei fanghi è consigliabile eseguirla ogni 6 mesi.

Con i dati sopra riportati si ottengono volumetrie pari a:

Fossa imhoff per il trattamento primario di 800 A.E.:

- comparto di sedimentazione : 35-40 litri/abitante · 800 abitanti = 32 m3 - comparto di digestione : 80-85 litri/abitante · 800 abitanti = 68 m3 Volume complessivo delle vasche: 100 m3

S’installerà quindi una vasca di tipo commerciale ad elementi componibili di calcestruzzo armato dalle seguenti caratteristiche tecniche:

D = 528 cm H = 595 cm h = 225 cm

Volume del sedimentatore = 32,16 m3 Volume del digestione = 75,9 m3 Peso = 59,1 ton

Fossa imhoff per il trattamento primario di 100 A.E.:

- comparto di sedimentazione : 35-40 litri/abitante · 100 abitanti = 4 m3 - comparto di digestione : 80-85 litri/abitante · 100 abitanti = 8,5 m3 Volume complessivo delle vasche: 12,5 m3

S’installerà quindi una vasca di tipo commerciale ad elementi componibili di calcestruzzo armato dalle seguenti caratteristiche tecniche:

D = 374 cm H = 233 cm

Volume del sedimentatore = 4,15 m3 Volume del digestione = 9,61 m3 Peso = 13,9 ton

Sistema di distribuzione delle vasche a flusso verticale.

Calcolo delle perdite concentrate e distribuite lungo il percorso: Dh= 1,42 metri

Perdite geometriche tra la vasca e la distribuzione: Dh= 1,30 metri

Perdite di carico totali: Dh= 2.72 metri Portata in ingresso 10 l/s.

Portata in uscita ad ognuna delle 128 bocchette 0,078 l/s

Parametri caratteristici della pompa : 10 l/s di portata con 2.8 metri di prevalenza.

Questo sistema di distribuzione garantisce una perfetta ed omogenea distribuzione del refluo sul letto della vasca e vista l’assenza di fori, (il diametro più piccolo dei tubi di distribuzione è il 50 mm), non si hanno fenomeni di intasamento e quindi spese di manutenzione.