ADEGUAMENTO E POTENZIAMENTO DELL IMPIANTO DI DEPURAZIONE DI MELETOLE. Rev. Data Descrizione Redatto Verificato Approvato

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1 LAVORI DI: ADEGUAMENTO E POTENZIAMENTO DELL IMPIANTO DI DEPURAZIONE DI MELETOLE PROGETTO PRELIMINARE Comune di CASTELNUOVO SOTTO Provincia di Reggio Emilia Opera N Commessa N Dicembre 2010 Emissione Rev. Data Descrizione Redatto Verificato Approvato 1.1 Relazione illustrativa e relazione tecnica generale Scala: Nome file: 1.1 Rel tec MELE21000_pde.doc Redatto: Verificato: Approvato: Via Nubi di Magellano n Reggio Emilia Progettazione Ciclo Idrico Integrato Uffici Via Gandhi, Reggio Emilia

2 Opera n Commessa n Pagina 2 di 24 INDICE 1. GENERALITA IMPIANTO ESISTENTE - PROGETTO DI INTERVENTO - POTENZIALITA VERIFICHE DIMENSIONALI VALORI DI PROGETTO PER POTENZIAMENTO IMPIANTO Località servite con relativi abitanti Portate e carichi unitari Portate totali Acque parassite Carichi totali PRETRATTAMENTI Scolmatore ingresso impianto Sollevamento grigliatura fine Comparto di dissabbiatura disoleatura Scolmatore prebiologico e ripartizione dei carichi sulle linee COMPARTO BIOLOGICO Comparto biologico esistente Nitrificazione - ossidazione Selettore Denitrificazione Comparto biologico in progetto Nitrificazione - ossidazione Selettore Denitrificazione Verifica della disponibilità di BOD 5 in fase di predenitrificazione Carico del fango del comparto biologico Verifica del grado di acidità Fabbisogno di ossigeno e portata di aria Valutazione della produzione di fango Defosfatazione SEDIMENTAZIONE Verifica sedimentatore esistente Dimensionamento sedimentatori nuove linee CLORAZIONE FINALE LINEA FANGHI Pre Ispessitore Digestione aerobica Post Ispessimento Accumulo VERIFICHE Verifiche alla massima portata (sedimentatore secondario) PIPING IDRAULICO COMPRESSORI QUADRO ELETTRICO CONSIDERAZIONI FINALI MATERIALI E MACCHINE CALCOLO SOMMARIO DELLA SPESA APPENDICE 1: SIMBOLOGIA... 23

3 Opera n Commessa n Pagina 3 di GENERALITA L impianto di depurazione di Meletole è al servizio dei comuni di Castelnuovo Sotto (e della frazione Meletole), Poviglio (e delle frazioni S. Sisto, Fodico e Villaggio Artigianale), e della frazione di Caprara (in Comune di Campegine) e di tutte le frazioni minori poste in prossimità del cammino dei collettori in arrivo da Poviglio e Caprara. L impianto tratta essenzialmente scarichi di provenienza civile, ma sono presenti scarichi di origine industriale (principalmente officine meccaniche, latterie, lavorazioni plastiche, lavorazione carni) per un ammontare di circa il 4,50% del carico totale. La portata media riscontrata influente al depuratore è mediamente superiore al valore nominale, risultano pertanto prevedibili acque parassite, sulle quali sarà, in futuro, necessario intervenire. A tale scopo risultano già previsti, da parte di ATO, nel Piano d Ambito del Servizio Idrico Integrato per gli anni (punto 5.6.D09.4 importo di 1' nel 2014 dal titolo Caprara Meletole criticità del collettore fognario per raggiunta saturazione idraulica I lotto e punto 5.6.D09.2 importo di 1' nel 2016 dal titolo Caprara Meletole criticità del collettore fognario per raggiunta saturazione idraulica II lotto ) le risorse necesarie a risolvere le problematiche idrauliche della rete fognaria a servizio del bacino afferente. L impianto non possiede comparti di trattamento specifico di denitrificazione e di defosfatazione; è richiesto dalla programmazione ATO 3 di RE l intervento sull impianto in dipendenza dei maggiori abbattimenti ritenuti necessari; contestualmente il progetto prevede il potenziamento dell impianto, in ragione del carico complessivo influente inquinante nell area servita, presente ed in prospettiva futura di 15 anni In ragione del finanziamento approvato ( annualità 2011; , annualità 2012) l intervento consisterà nella realizzazione di un primo lotto funzionale costituito da grigliatura fine con rotostaccio, dissabbiatura e disolea tura (dimensionati per la potenzialità finale di 21000AE), selettore anossico, predenitrificazione e ossidazione - nitrificazione, sedimentazione finale, vasca di clorazione che costituiranno due una linee, da 7000AE e la linea fanghi (già dimensionata per i 21000AE), completamente indipendente ed autonome rispetto a quella esistente. Una volta messe in esercizio le nuove linee dell impianto si potrà operare sulla vecchia linea realizzando una serie di interventi necessari per un miglior funzionamento complessivo della linea esistente: sarà introdotto il comparto di predenitrificazione, il selettore anossico, la vasca di ossidazione nitrificazione, mentre il comparto di sedimentazione finale e la vasca di clorazione saranno quelli attuali al termine dei quali l impianto raggiungerà la potenzialità di progetto di 21000AE. Si prevede inoltre il completo rifacimento dell impianto elettrico. 2. IMPIANTO ESISTENTE - PROGETTO DI INTERVENTO - POTENZIALITA Il trattamento biologico esistente è del tipo a fanghi attivi con stabilizzazione biologica del fango; la potenzialità nominale è pari a AE; l impianto è entrato in funzione nel La filiera attuale dell impianto è la seguente: A) Linea acqua Grigliatura media automatica Sollevamento Grigliatura fine con griglia a gradini, dissabbiatura - disoleatura aerata ossidazione biologica sedimentazione secondaria disinfezione B) Linea fanghi stabilizzazione aerobica post-ispessitore letti di essicamento. Il progetto di potenziamento prevede la realizzazione di due nuove linee e la ristrutturazione di quella esistente, secondo la seguente: A) Linea acqua Grigliatura media automatica [nuova] Sollevamento [nuovo] Grigliatura fine [[nuova, con rotostaccio] Dissabbiatura- disoleatura aerata [[nuova / ristrutturazione] Comparto di predenitrificazione,con selettore anossico [nuova / ristrutturazione] Comparto di ossidazione-nitrificazione, con diffusori a micro bolle [nuova / ristrutturazione] Sedimentazione secondaria [nuova / ristrutturazione] Disinfezione [nuova / ristrutturazione] Stoccaggio reattivi [nuova realizzazione] B) Linea fanghi Preispessimento Digestione aerobica Post ispessimento L allontanamento dei fanghi verrà realizzato con un impianto mobile di disidratazione, che interverrà periodicamente secondo le necessità (progettualmente ogni circa 30 giorni).

4 Opera n Commessa n Pagina 4 di 24 La ristrutturazione in narrativa prevede poi la modifica del piping e la realizzazione di alcune infrastrutture di supporto ed inserimento ambientale. La potenzialità nominale dell impianto viene sostanzialmente incrementata, rendendo idoneo l impianto agli sviluppi futuri dell area servita; gli interventi proposti permetteranno di allineare i valori inquinanti dello scarico a quelli fissati dalla direttiva 271/91/CEE, recepite ed aggiornate dal D.L. 3 aprile 2006, n La potenzialità dell impianto, sulle tre linee, sarà di AE, secondo la Tabella II (Incremento della popolazione residente) del par. 4.1; tale numero è confortato dagli abitanti serviti, come si può dedurre dalla stessa tabella. L impianto si costituirà di tre linee acqua parallele, la presenza di più linee permetterà una più semplice ed efficace gestione. 3. VERIFICHE DIMENSIONALI Al fine di un utilizzo ottimale delle strutture esistenti, sono state verificate le dimensioni delle stesse, che risultano esposte nella seguente tabella I. Tabella I: Quantità e caratteristiche delle strutture esistenti. Descrizione Quantità N. Dimensioni r = raggio (m) l = lunghezza (m) b = larghezza (m) h u = altezza (m) Dissabbiatura aerata 1 l = b = h u = Ossidazione biologica 1 l = b = h u = 3,00 Sedimentazione secondaria 1 r l = 7.7 r e = 0,40 h u = 2,65 / 2.05 Stabilizzazione aerobica 1 l = 24 b = 12 h u = 3,60 Post-ispessimento 1 r l = 3,22 h u = 3,70 Letti di essicamento 7 l = 20,00 b = 5,00 H = 0,50 (1) dati unitari Superficie Unitaria m 2 Volume Unitario m 3 19,00 40,00 180,00 540, ,00 470,80 12,00 30,00 33 (1) 20 (1) 4. VALORI DI PROGETTO PER POTENZIAMENTO IMPIANTO 4.1 Località servite con relativi abitanti Il bacino gravante sull impianto è esposto nella tabella II seguente. Tabella II: Incremento della popolazione residente Località Residenti In centri abitati al censimento 2001 Percentuale di residenti allacciati % Residenti teorici allacciati all impianto al Incremento teorico popolazione al 2025(1) Allacciati presunti anno 2025 (2) (1) (2) (3) (4) (5) (6) Castelnuovo Sotto Meletole Poviglio S. Sisto e Villaggio artigiano Case Via Piccola Fodico La Maestà Campegine Caprara Case Cocconi Casinetto - Tagliavino Utenze industriali Totale

5 Opera n Commessa n Pagina 5 di 24 La potenzialità di AE, con la quale si procede per l attuale implementazione, è il carico che si prevede possa gravare sull impianto per i prossimi 15 anni. Le percentuali di allacciamento sono dedotte da indicazioni dell annuario della depurazione e caratteristiche dell utenza tipo (colonna 3), la colonna 4 indica il carico attuale; la colonna 5 indica gli abitanti equivalenti ritenuti effettivamente allacciabili in prospettiva, ipotizzando una crescita annuale r =1% (uguale a quella verificatesi fra ilo 2001 ed il 2008) nei prossimi n = 15 anni [si utilizza la formula (6) = (5) * (1+r) n ] e con totale pari a AE. Per gli abitanti allacciati, per tutte le località si ipotizzano percentuali più elevate, almeno il 95%, il cento per cento delle utenze industriali.l incremento individuato (rispetto alla potenzialità attuale AE), rendono necessario portare la potenzialità finale a AE. 4.2 Portate e carichi unitari In funzione delle caratteristiche delle località servite possiamo ipotizzare i seguenti carichi unitari riguardo ai parametri interessanti la progettazione degli impianti di depurazione: 4.3 Portate totali dotazione: D = 0,300 m 3 /A.E.*d BOD 5 : BOD 5u = 0,060 Kg/A.E.*d COD: CODu = 0,132 Kg/A.E.*d Solidi: MST u = 0,090 Kg/A.E.*d Azoto totale: N u = 0,012 Kg/A.E.*d Fosforo: P u = 0,002 Kg/A.E.*d Per la progettazione di un impianto di depurazione si considerano le seguenti portate caratteristiche: Portata media giornaliera Q (m 3 /d): è la portata che raggiunge l impianto di depurazione ogni giorno ed è in funzione sia del numero di abitanti (AE) sia della dotazione idrica D (m 3 /AE*d) Portata media oraria q 24 : q 24 = Q/24 (m 3 /h) Portata di punta q p : q p = p * q 24 (m 3 /h); con p = coefficiente di punta: p = 2,40 (in considerazione delle caratteristiche della rete lunghezza dei collettori e laminazione effettuata dagli stessi si assume il coefficiente consigliato da UIDA) Portata ai pretrattamenti qi : qi = 5 * q 24 Portata massima al biologico qii : qii = 3 * q 24i Riassumiamo e determiniamo quindi nel seguente quadro le suddette portate; stante il livello della progettazione, la limitatezza del produttivo, non si differenzia volumetricamente l apporto specifico residenziale da quello produttivo portata media giornaliera Q t : Q t = 0,8 * AE * D = 0,8 * * 0,3 = 5040,00 m 3 /d portata media oraria teorica q 24T q 24T = Q / 24 = 5040,00 / 24 = 210 m 3 /h portata media effettiva q 24E : q 24E = 210,00 m 3 /h portata di punta q P : q P = 2,40 * q 24 = 2,40 * 210 = 504,00 m 3 /h portata ai pretrattamenti q I = 5 * q 24 = 5 * 210 = 1050 m 3 /h portata massima al biologico q IIMAX = 3 * q 24t = 3 * 210 = 630 m 3 /h 4.4 Acque parassite L impianto di depurazione di Meletole è soggetto ad un elevato apporto di acque parassite, le quali determinano una diluizione in ingresso del liquame; la presenza di acque parassite non peggiora il funzionamento dell impianto, ma costringe il Gestore a sopportare un sovraccarico idraulico, con conseguente incremento dei costi (energetici per il sollevamento, chimici per il maggior dosaggio di prodotti, ecc.). Al fine di ridurre in futuro la presenza di acque parassite, il Gestore ritiene opportuno realizzare degli interventi in grado di diminuire l apporto di acque parassite; ATO 3 ha quindi inserito nella propria programmazione pluriennale un capitolo di spesa per gli inetrventi suddetti (punto 5.6.D09.4 importo di 1' nel 2014 dal titolo Caprara Meletole criticità del collettore fognario per raggiunta saturazione idraulica I lotto e punto 5.6.D09.2 importo di 1' nel 2016 dal titolo Caprara Meletole criticità del collettore fognario per raggiunta saturazione idraulica II lotto ). A breve quindi si provvederà a dar corso agli studi ed agli interventi che risulteranno necessari. In attesa di questi interventi, l attuale progettazione del potenziamento dell impianto sarà effettuata con i valori di concentrazione del liquame classici da letteratura, in quanto concentrtazioni inferiori non comportano un funzionamento peggiore. 4.5 Carichi totali Carichi teorici In funzione dei carichi unitari indicati al paragrafo precedente, siamo in grado di determinare la portata ed i carichi inquinanti totali nominali gravanti sull impianto nel periodo di riferimento. Portata giornaliera Q 24 = 0,8 * D * A.E. = 0,8 * 0,3 * = 5040,00 m 3 /d (pari a q 24 = 210 m 3 /h) BOD 5 : S B = BOD 5u * A.E. = 0,060 * = 1260,00 Kg BOD 5 /d COD: S C = COD u * A.E. =0,132 *21000 = 2772,00 Kg COD/d Solidi sospesi totali: MST = MST u * A.E. = 0,090 *21000 = 1809,00 Kg MST/d Azoto: N = N u * A.E. = 0,012 * = 252,00 Kg N/d

6 Opera n Commessa n Pagina 6 di 24 Fosforo: P = P u * A.E. =0,002 * = 42,00 Kg P/d Le principali concentrazioni teoriche in ingresso risultano le seguenti: BOD 5 : S o = S B / Q = / = 0,250 Kg BOD 5 / m 3 (250 mg BOD 5 /l) Azoto: TKN o = N / Q = 252 / = 0,050 Kg TKN / m 3 (50 mg TKN/l) Fosforo: P = P / Q = 42 / = 0,0083 KgP / m 3 (8,3 mg P/l) Carichi effettivi Per il dimensionamento del comparto biologico (predenitrificazione e nitrificazione) si utilizza una portata di calcolo superiore a quella citata, per tenere in considerazione le punte e l arrivo di carichi particolarmente concentrati; questa portata varia dal 10 al 30% in più rispetto alla portata nominale q 24 ; scegliamo una portata di calcolo q c pari a: q c = 1,10 * q 24 = 1,10 * 210,00 = 231,00 m 3 / h. avendo a riferimento le particolarità del sistema di depurazione complessivo (lunghi collettori) Valori allo scarico Il depuratore, stando a quanto dice il DLgs 152/2006 dovrà rispettare i parametri di scarico previsti da tab.1 e tab.3 dell allegato cinque parte terza del Dlgs. Si sceglie però di dimensionare lo stesso per il rispetto dei paramentri della tabella 2 del Dlgs 152/2006, ovvero per scarichi in acque sensibili, al fine di poter risepttare future azioni legislative che vadano in tal senso. Si riportano i parametri principali delle 2 tabelle citate: Tabella 1. Limiti di emissione per gli impianti di acque reflue urbane Potenzialità impianto in A.E. (abitanti equivalenti) > Parametri (media giornaliera) (1) Concentrazione % di riduzione Concentrazione % di riduzione BOD5 (senza nitrificazione) mg/l (2) (5) COD mg/l (3) Solidi Sospesi mg/l (4) 35 (5) 90 (5) (35) 90 Tabella 2. Limiti di emissione per gli impianti di acque reflue urbane recapitanti in aree sensibili. Parametri (media annua) Concentrazione % di riduzione > Potenzialità impianto in A.E. Concentrazione % di riduzione Fosforo totale (P mg/l) (1) Azoto totale (N mg/l) (2) (3) Tabella 3. Valori limiti di emissione in acque superficiali e in fognatura. Numero parametro Parametri (media su campione di 3 ore) Unità misura di Scarico in acque superficiali 6 Solidi speciali totali (2) mg/l BOD5 (come O2) (2) mg/l COD (come O2) (2) mg/l Fosforo totale (come P) (2) mg/l Azoto ammoniacale (come NH4) (2) mg/l Azoto nitroso (come N) (2) mg/l 0,6 0,6 35 Azoto nitrico (come N) (2) mg/l Scarico in rete fognaria (*) Ai fini del dimensionamento si assumono a favore di sicurezza i seguenti limiti allo scarico: PARAMETRI Unità di misura Valore progetto BOD 5 mg/l 12 Azoto ammoniacale (N NH 4 ) e mg/l 3 Azoto nitrico (N NO 3 ) e mg/l 7 Azoto totale (N mg/l) mg/l 10 Fosforo totale (come P) (2) mg/l 2

7 Opera n Commessa n Pagina 7 di PRETRATTAMENTI Il comparto dei pretrattamenti sarà completamente nuovo e sarà al servizio dell tre linee dell impianto. Sarà essenzialmente costituito da: 1) grigliatura media automatica, 2) sollevamento con pompe centrifughe sommerse ad avviamento sequenziale automatico; 3) grigliatura fine automatica con rotostaccio; 4) comparto di dissabbiatura disoleatura con estrazione automatica temporizzata delle sabbie. Lo scolmatore in ingresso impianto dovrà essere modificato al fine di permettere l inoltro all impianto della nuova portata nominale. 5.1 Scolmatore ingresso impianto La portata di acque miste che dovrà essere trattata dal nuovo impianto sarà pari a 5 volte la portatta nera media, e sarà quindi pari a 1050,00 m 3 / h (corrispondente a 291,67 l/s); la condotta in arrivo è una condotta ovoidale De 630 in PVC, con pendenza pari a 0,30%. In queste condizioni la portata massima è di 423 l/s, la portata di 278 l/s è ottenuta con un grado di riempimento h/r pari a 1,29. L altezza della soglia (rispetto allo scorrimento) per garantire la suddetta portata all impianto risulta pari a 1,29 * r = 1,29 * 0,3 = 0,39 m (la soglia attuale è posta a 0,63 m dallo scorrimento causa le maggiori perdite di carico determinate dalla condotta DN 300 esistente). L altezza della soglia sarà regolabile al fine di poter affinare la portata in ingresso nelle reali condizioni di funzionamento (risalto idraulico, perdite di carico ecc). Si applica la formula di Bazin per ottenere la lunghezza dello stramazzo: Q s = µ 1. * b.* h.* 2 * g * h [3] Con: µ 1 coefficiente di Bazin: µ 1 = 0,43 b : lunghezza stramazzo [m] h : lama di acqua sopra lo stramazzo; h = 0,675 (ipotizzando il tubo pieno) g : accelerazione di gravità, g = 9,61 m/s 2 Q s : portata in scarico, Q s = 0,423 0,278 = 0,145 m 3 /s La larghezza b risulta quindi determinata da: Qs 0,145 b = 0, 85 m 1 h 2 g h 0,43*0,201* 2*9,81*0,201 Ipotizzando un pozzetto a pianta quadrata, con lato utile interno di 1,50 m, la lunghezza della soglia sulla diagonale sarà di 2,25 m, superiore al minimo richiesto. La soglia sarà in parete sottile, regolabile in altezza; il pozzetto avrà fondo idraulico di raccordo fra la condotta in arrivo (De 600) e quella in partenza (DN 500 verso l impianto di depurazione). 5.2 Sollevamento grigliatura fine Il comparto di grigliatura sarà composto di due stadi successivi, il primo costituito da una grigliatura grossolana sub verticale a barre con pulizia automatica a pettine con sezione di passaggio di 12 m m e il secondo costituito da grigliatura fine ad elevate prestazioni con sezioni di passaggio circolari di diametro 2 mm, dotata di compattatore e sistema di lavaggio del materiale grigliato. Il funzionamento delle due macchine sarà automatico e la pulizia automatica regolata in funzione del livello del liquame che si instaura nel canale. Ogni singola sezione è dotata di by pass in caso di avaria di una delle due macchine. Verrà realizzato un nuovo pozzetto di sollevamento, che sarà attivato a completamento della nuova linea ( l impianto esistente infatti dovrà continuare a funzionare per alimentare la linea esistente durante tutto il tempo di esecuzione dei lavori). Il sollevamento dell impianto sarà adeguato alla nuova potenzialità, mediante l utilizzo di due pompe con portata Q = 56 l/s per le acque nere (una di riserva all altra) e due pompe con portata Q1 = 280 l/s per le acque miste, una pompa in riserva all altra. 5.3 Comparto di dissabbiatura disoleatura Si procede quindi al dimensionamento del comparto con la portata ai pretrattamenti sopra definita (1050 m 3 /h). Il nuovo comparto di dissabbiatura disoleatura sarà dotato di una superficie S DD = 25,00 m 2 ed avrà un volume V DD = 80,00 m 3. Il tempo di residenza in comparto t DD sarà quindi: t DD = * V DD / (q IP / 60) = 80 / (1050,00 / 60) = 4,57 min., corrispondenti a circa 4 min. e 34 s. Si ritiene che il tempo di dissabbiatura disoleatura sia sufficiente con la nuova portata di progetto. 5.4 Scolmatore prebiologico e ripartizione dei carichi sulle linee A valle del comparto di dissabbiatura disoleatura, uno scolmatore permette di indirizzare al successivo comparto biologico solo la portata pari a 3 * q 224, scaricando la portata eccedente (2 * q 24 ), che verrà avviata direttamente allo scarico. Nel comparto a fianco tra paratoie regoleranno l afflusso alle tre linee mediante degli stramazzi opportunamente dimensionati

8 Opera n Commessa n Pagina 8 di COMPARTO BIOLOGICO 6.1 Comparto biologico esistente Si deve verificare il dimensionamento del comparto biologico esistente alla luce dei parametri allo scarico attualmente vigenti, considerato che l impianto nel suo complesso supererà la potenzialità di AE e quindi sarà soggetto ai valori allo scarico stabiliti dal DPR 152/2006. Verificata la potenzialità che potrà essere trattata nel comparto esistente, sarà possibile dimensionare la potenzialità del nuovo comparto, valutata la potenzialità totale a AE. A servizio delle trasformazioni in atto, verranno utilizzati i volumi attualmente destinati a Dissabbiatura Disoleatura, Ossidazione e Digestione aerobica dei fanghi, secondo le superfici ed i volumi riportati al precedente par. 3, per un totale di 1050,00 m 3 ; la superficie totale sarà di 354,00 m 2. Si verifica la potenzialità del comparto attuale alla potenzialità di 7000 AE. I parametri inquinanti che caratterizzano la linea da 7000 AE sono i seguenti: Portata giornaliera Q 24 = 0,8 * D * A.E. = 0,8 * 0,3 * 7000 = 1680,00 m 3 /d (pari a q 24 = 70,00 m 3 /h) Portata di calcolo biologico q B = 1,10 * q 24 = 1,10 * 70,00 = 77,00 m 3 /h Portata al secondario: q I = 3*q 24 = 3 * 70,00 = 210,00m 3 /h BOD 5 : S B = BOD 5u * A.E. = 0,060 * 7000 = 420,00 Kg BOD 5 /d COD: S C = COD u * A.E. =0,132 *7000 = 924,00 Kg COD/d Solidi sospesi totali: MST = MST u * A.E. = 0,090 *7000 = 630,00 Kg MST/d Azoto: N = N u * A.E. = 0,012 * = 84,00 Kg N/d Fosforo: P = P u * A.E. =0,002 * 7000 = 14,00 Kg P/d Nitrificazione - ossidazione Per il dimensionamento dei reattori si assumono le condizioni invernali con temperatura di calcolo a 12 C; si assume la velocità di nitrificazione (v N ) 20 : (v N ) 20 = 0,090 kg TKN/kg SSN * h quindi alla temperatura T generica sarà: (1) avendo fissato: OD = 2 mg O 2 / l = kg O 2 / m 3 ; T = 12 C; TKN e = 0,003 Kg TKN / m 3 ed essendo: K TKN = 0,001 Kg TKN/m 3 ; K o = 0,0005 kg O 2 /m 3, si ottiene: = 0,090 * 0,75 * 0,80 *0,404 = 0,0218 kg TKN/kg SSN * h La percentuale di batteri nitrificanti sarà: 1 Y E 0,88 f = ; con = = 3,67 (2) Y E S o - S e Y N 0, * Y N TKN o - TKN e f = = = = 0,05106 (0,250-0,012) 1 + 3,67 *(5,064) 19, ,67 * (0,050-0,003) Il rapporto Y E / Y N = 3,67 già considera la percentuale di batteri nitrificanti rispetto ai solidi totali SS N. Normalmente si ha infatti la sintesi Y = 0,17 g SSV per ogni grammo di TKN ossidato; se ammettiamo che la percentuale di solidi volatili P v sia P v = 0,70, come normalmente avviene, si ottiene: Y 0,17 Y N = = = 0,24 P v 0,7 Per il valore Y E si assume usualmente: Y E = 0,88 g SS/g BOD 5. Quindi il rapporto Y E / Y N = 0,88 / 0,24 = 3,67, come già stabilito.

9 Opera n Commessa n Pagina 9 di 24 Determiniamo la massa batterica nitrificante X N : X N q c * [TKN o - TKN e - 0,05 * (S o - S e )] = (3) f (v N ) 12 77,00 * [0,050-0,003-0,05 * (0,250-0,012)] 77,00 * 0,0351 X N = = = 2628,30 kg SS N 0,05106 * 0,0218 0, Assunto: X N = 3,5 Kg SS/m 3, si ottiene _ X N 2628,30 V n = = = 693,80 m 3 (4) x N 3,5 il volume da utilizzare sarà arrotondato a m Selettore Il selettore viene ricavato nella parte iniziale del comparto di denitrificazione mediante la costruzione di un opportuna parete di separazione con il restante volume di denitrificazione; il volume del selettore V T risulta dalla seguente formula: V S = HRT s * (q 24 + q rs ), con q rs = q (S COD ) / (C * x f ) (4a) (4b) Il dimensionamento del selettore sarà effettuato considerando la portata nominale q 24 e non la portata di punta q p ; il carico organico è quello effettivamente registrato in ingresso. Imponendo: Carico del fango: C = 0,1 Kg S COD /Kg SS Concentrazione del fango di ricircolo: x f = 8 Kg SS/m 3 Si ha: Carico rapidamente biodegradabile S COD (da letteratura): S COD- = 0,24 * 924,00 = 221,76 Kg COD/d essendo per liquami civili, come nel nostro caso, 0,24 la percentuale di carico rapidamente biodegrabile contenuta nel liquame grezzo. Portata (si considera quella effettiva teorica) q C = 70,00 m 3 /h Tempo di ritenzione idraulico: HRT S = 20 min = 0,33 h La diluizione del carico rapidamente biodegradabile (S COD ) i sarà S COD 221,76 (S COD ) I = = = 0,132 Kg S COD /m 3 24 q * 70,00 si ottiene, sostituendo i termini numerici nella (4a) e nella (4b): 70,00 * 0,132 q rs = = 11,55 m 3 /h 0,1 * 8 V S = 0,33 * (70, ,55) = 26,91 m 3, arrotondato a 30,00 m 3. Come volume del selettore potrà essere usato il volume attualmente dedicato alla dissabbiatura disoleatura, pari a 40,00 m 3 ; la decisione potrà essere presa solo dopo la verifica della forma di detto volume, dopo la messa fuori servizio della linea attuale. La concentrazione selettore x S nel selettore sarà: x f * q rs 8 * 11,55 x S = = = 1,13 KgSS/m 3 q C + q rs 70, ,55 ed il carico del fango (F/M) s : q C * S o * 24 70,00 * (0,250) * 24 (F/M) S = = = 12,39 Kg BOD 5 /KgSS * d x s * V T 1,13 * 30,00

10 Opera n Commessa n Pagina 10 di Denitrificazione Assunta la velocità di denitrificazione a 20, (v D ) 20 = 0,0032 Kg (N-NO 3 ) / kg SS * h, si determina la velocità di denitrificazione (V D ) 12 a 12 C: (N - NO 3 ) S i (v D ) 12 = (v D ) 20 * * * (12-20) D (5) K N + (N-NO 3 ) i K S + S i Nel caso di denitrificazione, la costante di temperatura è variabile nell intervallo 1,06< D < 1,12 si sceglie D = 1,09. Essendo K N e K S molto piccoli nei confronti di (N-NO 3 ) i e S i, si può assimilare il valore delle frazioni all unità, quindi: (v D ) 12 = 0,0032 *1 * 1* 1,09 (12-20) = 0,00161 kg (N-NO 3 ) / kg SS * h Determiniamo il rapporto di ricircolo r: TKN o - TKN e - (N - NO 3 ) e - 0,05 * (S o - S e ) r = (6) (N - NO 3 ) e 0,050-0,003-0, (0,250-0,012) 0,050 0,0219 r = = = 4,014 (0,007) 0,007 Quindi: ricircolo fanghi: r f = 1,00 ricircolo nitri: r n = r - r f = 4,014 1 = 3,014 Le portate di ricircolo vengono calcolate sulla portata di calcolo (q C = 77,00 m 3 / h); quindi: portata ricircolo fanghi: q rf = q 24 r f = 77,00 *1 = 77,00 m 3 /h. (7) portata di ricircolo nitrificazione: q n =q 24 r n = 77,00 * 3,014 = 241,78 m 3 /h. (8) Il ricircolo avviene dal pozzetto di raccolta fanghi, con due pompe per essere avviato in testa alle due linee; la portata della singola pompa sarà quindi 1/2 di quella indicata, pari quindi a 120,89 m 3 /h. I nitrati da denitrificare sono così determinati: N NO3 = q I * (N NO 3 ) O + N TKN q 24 * (N-NO 3 ) e in cui N TKN = q I * TKNo- TKNe - 0,05 * (So-Se) e sostituendo i valori numerici: N TKN = 77,00 * 0,050-0,003-0,05 * (0,250-0,012) = 77,00 * 0,0351 = 2,70 Kg N TKN /h Ipotizzati nulli i nitrati in ingresso: N NO3 = 77,00 (0) + 2,70 77,00 * (0,007) = 2,70 0,54 = 2,161 Kg N NO3 /h N NO3 2,163 X D = = = 1342,24 Kg SS D (9) (v D ) 12 0,00161 A parità di concentrazione x D = 3,5 KgSS D /m 3, si ricava : _ X D 1342,24 V D = = 383,49 m 3 (10) x D 3,5 Il volume da utilizzare sarà arrotondato a 385,00 m 3. Il volume totale necessario per le reazioni biologiche di predenitrificazione e ossidazione nitrificazione è quindi la somma dei due volumi ora determinati, cioè un volume totale V T : V T = V n + V S + V D = 695, , ,00 = 1110,00 m 3.

11 Opera n Commessa n Pagina 11 di 24 Questo volume è superiore alla somma dei volumi a disposizione (1050,00 m 3, come specificato nella parte iniziale di questo paragrafo); si ritiene possibile, vista l adozione di diffusori a bolle fini al posto della attuali turbine e visto che i diffusori non provocano aereosol, aumentare il battente idrico di circa 0,20 metri; ciò permette di recuperare ulteriori 70,8 m 3, per un totale di 1120,8 m 3, superiore al minimo richiesto. 6.2 Comparto biologico in progetto Sulla base della verifica del comparto biologico esistente, verifica che ha portato al dimensionamento del comparto esistente per 7000 AE è ora possibile procedere al dimensionamento del comparto in progetto, che dovrà avere, quindi, almeno una potenzialità di AE, al fine di soddisfare le necessità dell area gravante sullo stesso. Per uniformità con la procedura precedente, si ipotizza la realizzazione di due linee di trattamento, ognuna da 7000AE. Questa scelta porta la potenzialità complessiva a AE, di poco superiore al minimo richiesto, ma che presenta una maggiore garanzia rispetto ai futuri carichi che graveranno sull impianto. Risulta anche una maggiore simmetria ed intercambiabilità, in quanto si avranno a disposizione 3 linee uguali, ciascuna da 7000 AE. Il procedimento di calcolo è lo stesso appena visto per la verifica del comparto esistente, variando la potenzialità di calcolo della nuova linea. Rimanendo sempre a favore di sicurezza e per dare maggiore flessibilità al nuovo comparto si adottano come parametri allo scarico i seguenti valori: PARAMETRI Unità di misura Valore progetto BOD 5 mg/l 10 Azoto ammoniacale (N NH 4 ) e mg/l 2 Azoto nitrico (N NO 3 ) e mg/l 6 Azoto totale (N mg/l) mg/l 8 Fosforo totale (come P) (2) mg/l 2 I parametri inquinanti che caratterizzano la linea da AE sono i seguenti: Portata giornaliera Q 24 = 0,8 * D * A.E. = 0,8 * 0,3 * = 1680,00 m 3 /d (pari a q 24 = 140,00 m 3 /h) Portata di calcolo biologico q B = 1,20 * q 24 = 1,10 * 140,00 = 154,00 m 3 /h Portata al primaeio q I = 3*q 24 = 3 * 140,00 = 420,00m 3 /h BOD 5 : S B = BOD 5u * A.E. = 0,060 * = 840,00 Kg BOD 5 /d COD: S C = COD u * A.E. =0,132 *14000 = 1848,00 Kg COD/d Solidi sospesi totali: MST = MST u * A.E. = 0,090 *14000 = 1260,00 Kg MST/d Azoto: N = N u * A.E. = 0,012 * = 168,00 Kg N/d Fosforo: P = P u * A.E. =0,002 * = 28,00 Kg P/d Nitrificazione - ossidazione Per il dimensionamento dei reattori si assumono le condizioni invernali con temperatura di calcolo a 12 C; si assume la velocità di nitrificazione (v N ) 20 : (v N ) 20 = 0,090 kg TKN/kg SSN * h quindi alla temperatura T generica sarà: TKN e OD (v N ) T = (v N ) 20 * * * (T-20) N (1) K TKN + TKN e Ko + OD avendo fissato: OD = 2 mg O 2 / l = kg O 2 / m 3 ; T = 12 C; TKN e = 0,002 Kg TKN / m 3 ed essendo: K TKN = 0,001 Kg TKN/m 3 ; K o = 0,0005 kg O 2 /m 3 si ottiene: 0,002 0,002 (v N ) 12 = 0,090 * * * 1,12 (12-20) = = 0,090 * 0,67 * 0,80 *0,404 = 0,0194 kg TKN/kg SSN * h 0, ,002 0, ,002 La percentuale di batteri nitrificanti sarà: 1 Y E 0,88 f = ; con = = 3,67 (2) Y E S o - S e Y N 0, * Y N TKN o - TKN e

12 Opera n Commessa n Pagina 12 di f = = = = 0,05168 (0,250-0,010) 1 + 3,67 *(5,00) 19, ,67 * (0,050-0,002) Il rapporto Y E / Y N = 3,67 già considera la percentuale di batteri nitrificanti rispetto ai solidi totali SS N. Normalmente si ha infatti la sintesi Y = 0,17 g SSV per ogni grammo di TKN ossidato; se ammettiamo che la percentuale di solidi volatili P v sia P v = 0,70, come normalmente avviene, si ottiene: Y 0,17 Y N = = = 0,24 P v 0,7 Per il valore Y E si assume usualmente: Y E = 0,88 g SS/g BOD 5. Quindi il rapporto Y E / Y N = 0,88 / 0,24 = 3,67, come già stabilito. X N q c * [TKN o - TKN e - 0,05 * (S o - S e )] = (3) f (v N ) ,00 * [0,050-0,002-0,05 * (0,250-0,010)] 154,00 * 0,036 X N = = = kg SS N 0,05168 * 0,0194 0, Assunto: X N = 3,0 Kg SS/m 3, si ottiene _ X N 5529,67 V n = = = 1843,22 m 3 (4) x N 3,0 il volume da realizzare sarà arrotondato a m 3, con coefficiente di sicurezza pari a 3% circa. Verranno costruite 2 vasche, ognuna con volume pari a 950,00 m 3, aventi le seguenti dimensioni: lunghezza l = 15,00 m., larghezza b = 11,50 m., altezza utile h = 5,60 m., per un volume effettivo di 966,00 m Selettore Il selettore viene ricavato nella parte iniziale del comparto di denitrificazione mediante la costruzione di un opportuna parete di separazione con il restante volume di denitrificazione; il volume del selettore V T risulta dalla seguente formula: V S = HRT s * (q 24 + q rs ), con (4a) q rs = q (S COD ) / (C * x f ) (4b) Il dimensionamento del selettore sarà effettuato considerando la portata nominale q 24 e non la portata di punta q p ; il carico organico è quello effettivamente registrato in ingresso. Imponendo: Carico del fango: C = 0,1 Kg S COD /Kg SS Concentrazione del fango di ricircolo: x f = 8 Kg SS/m 3 Si ha: Carico rapidamente biodegradabile S COD (da letteratura): S COD- = 0,24 * 1848,00 = 443,52 Kg COD/d essendo per liquami civili, come nel nostro caso, 0,24 la percentuale di carico rapidamente biodegrabile contenuta nel liquame grezzo. Portata (si considera quella effettiva teorica) q C = 140,00 m 3 /h Tempo di ritenzione idraulico: HRT S = 20 min = 0,33 h La diluizione del carico rapidamente biodegradabile (S COD ) i sarà S COD 443,52 (S COD ) I = = = 0,132 Kg S COD /m 3 24 q * 140,00 si ottiene, sostituendo i termini numerici nella (4a) e nella (4b): 140,00 * 0,132 q rs = = 23,10 m 3 /h 0,1 * 8

13 Opera n Commessa n Pagina 13 di 24 V S = 0,33 * (140, ,10) = 53,82 m 3, arrotondato a 56,00 m 3. La concentrazione selettore x S nel selettore sarà: x f * q rs 8 * 23,10 x S = = = 1,13 KgSS/m 3 q C + q rs 140, ,10 ed il carico del fango (F/M) s : q C * S o * ,00 * (0,250) * 24 (F/M) S = = = 13,48 Kg BOD 5 /KgSS * d x s * V s 1,13 * 55, Denitrificazione Assunta la velocità di denitrificazione a 20, (v D ) 20 = 0,0032 Kg (N-NO 3 ) / kg SS * h, si determina la velocità di denitrificazione (V D ) 12 a 12 C: (N - NO 3 ) S i (v D ) 12 = (v D ) 20 * * * (12-20) D (5) K N + (N-NO 3 ) i K S + S i Nel caso di denitrificazione, la costante di temperatura è variabile nell intervallo 1,06< D < 1,12 si sceglie D = 1,09. Essendo K N e K S molto piccoli nei confronti di (N-NO 3 ) i e S i, si può assimilare il valore delle frazioni all unità, quindi: (v D ) 12 = 0,0032 *1 * 1* 1,09 (12-20) = 0,00161 kg (N-NO 3 ) / kg SS * h Determiniamo il rapporto di ricircolo r: TKN o - TKN e - (N - NO 3 ) e - 0,05 * (S o - S e ) r = (6) (N - NO 3 ) e 0,050-0,002-0, (0,250-0,010) 0,050 0,030 r = = = 3,33 (0,006) 0,006 Quindi: ricircolo fanghi: r f = 1,00 ricircolo nitri: r n = r - r f = 3,3 1 = 2,3 Le portate di ricircolo vengono calcolate sulla portata di calcolo (q C = 154,00 m 3 / h); quindi: portata ricircolo fanghi: q rf = q 24 r f = 154,00 *1 = 154,00 m 3 /h. (7) portata di ricircolo nitrificazione: q n =q 24 r n = 154,00 * 2,33 = 358,82 m 3 /h. (8) Il ricircolo avviene dal pozzetto di raccolta fanghi, con due pompe per essere avviato in testa alle due linee; la portata della singola pompa sarà quindi 1/2 di quella indicata, pari quindi a 179,41 m 3 /h. I nitrati da denitrificare sono così determinati: NNO3 = qi * (N NO3)O + NTKN q24 * (N-NO3)e in cui NTKN = qi * TKNo- TKNe - 0,05 * (So-Se) e sostituendo i valori numerici: N TKN = 154,00 * 0,050-0,002-0,05 * (0,250-0,010) = 154,00 * 0,036 = 5,54 Kg N TKN /h Ipotizzati nulli i nitrati in ingresso: N NO3 = 154,00 (0) + 5,54 154,00 * (0,006) = 5,54 0,92 = 4,62 Kg N NO3 /h N NO3 4,62 X = = = 2869,57 Kg SS D (9) D (v ) 0,00161 D 12

14 Opera n Commessa n Pagina 14 di 24 A parità di concentrazione x D = 3,0 KgSS D /m 3, si ricava : X D 2869,57 V D = = 956,52 m 3 (10) x D 3,0 Il volume da utilizzare sarà arrotondato a 970,00 m 3. con coefficiente di sicurezza pari a 3% circa. Verranno costruite 2 vasche, ognuna con volume pari a 485,00 m 3, aventi le seguenti dimensioni: lunghezza l = 7,50 m., larghezza b = 11,50 m., altezza utile h = 5,70 m., per un volume effettivo di 491,62 m 3. Le due vasche di predenitri saranno ricavate in testa alle vasche di nitrificazione ossidazione, ed all interno di ciascuna si ricaverà il volume del selettore (ognuno da 28,00 m 3 ), mediante una semplice parete in calcestruzzo. 6.3 Verifica della disponibilità di BOD 5 in fase di predenitrificazione Il processo di denitrificazione abbisogna di carbonio organico, il cui consumo è valutato in 4,5 mg BOD 5 /mg N-NO 3 rimosso. Il processo di predenitrificazione, avvenendo in testa all impianto dove affluisce il carico organico da depurare, assicura della presenza di carbonio organico. La verifica si effettua sulle portata totale delle tre linee, cioè sulla potenzialità di AE Scriviamo quindi il bilancio nei seguenti termini: BOD 5 DISPONIBILE BOD 5 RICHIESTO cioè: 24 *q 24 *S o 4,5 * NO 3 *24 [kgbod 5 /d] Sostituendo i valori numerici si ottiene: 24 * (70, ,00) * 0,25 4,5 * (2, ,62) * 24; quindi 1260,00 > 732,35 kgbod 5 /d Si deduce che oltre il 50,0% del BOD 5 in ingresso viene abbattuto già nella fase di predenitrificazione. 6.4 Carico del fango del comparto biologico Visto il volume del comparto biologico, considerata la concentrazione di 3,5 e 3,0 Kg SS/ m 3 (rispettivamente per il comparto esistente e quello nuovo) il carico del fango F/M, nei due casi, sarà: F 420,00 F/M = = = 0,107 Kg BOD 5 /Kg MLSS *d X * (V Neff + V Deff ) 3,5 * 1120,8 F 1260,00 F/M = = = 0,144 Kg BOD 5 /Kg MLSS *d X * (V Neff + V Deff ) 3,0 * (1932, ,24) 6.5 Verifica del grado di acidità Come noto, nel processo di nitrificazione si ha una distruzione di alcalinità, con produzione di acido carbonico; si ritiene che per ogni grammo di ammoniaca ossidata si distruggano 8,62 g di HCO 3, equivalenti a circa 7,07 g di CaCO 3. La produzione di acido carbonico provoca un abbassamento del ph, che può portare ad un rallentamento della velocità di nitrificazione. La dipendenza della velocità di nitrificazione V N dal ph è data dalla formula: V N = (V N ) T * (1-0,833 (7,2 ph)) Parimenti, nel processo di denitrificazione avviene una produzione di alcalinità, pari a 3,50 g CaCO 3 /g N-NO 3 ridotto, alcalinità che porta ad un innalzamento del ph. Assumendo, da analisi di laboratorio dell acqua potabile distribuita in zona, il contenuto medio di carbonati nei liquami trattati in 0,245 KgCaCO 3 /m 3 si ha un apporto giornaliero di 0,245 * 210 * 24 = 1234,80 Kg CaCO 3 /d. Possiamo quindi scrivere il bilancio del carbonato di calcio nei seguenti termini: CARBONATO RICHIESTO CARBONATO APPORTATO + CARBONATO PRODOTTO Quindi: 7,07 * N TKN * 24 CaCO 3 + 3,50 * N NO3 * 24 [Kg CaCO 3 /d]. Sostituendo i valori numerici ricavati al par. 5.3 otteniamo: 7,07 * (2,70 + 5,54) * 24 < 1234,08 + 3,50 * (2, ,62) * 24 [Kg CaCO 3 /d]; ossia:

15 Opera n Commessa n Pagina 15 di ,16 < 1804,40 [Kg CaCO 3 /d]. Si verifica quindi una sufficienza di carbonati per le necessità del processo; non si ritiene quindi necessario prevedere alcun apporto esterno di carbonato. 6.6 Fabbisogno di ossigeno e portata di aria Il fabbisogno di ossigeno complessivo O 2 è ricavato sommando i termini relativi al consumo di ossigeno per l abbattimento della frazione organica, quello per la nitrificazione e quello per la respirazione endogena, con un coefficiente di sicurezza pari al 10%. Tutte le valutazioni relative alla richiesta di ossigeno verranno fatte ipotizzando la stessa concentrazione nelle tre vasche di ossidazione nitrificazione e gli stessi parametri allo scarico; questa scelta è in favore di sicurezza per la quantità di ossigeno richiesta. O 2 = a' * (S o - S e ) *Q + b' * V N * x + c' * TKN o - TKN e - 0,05 * (S o - S e ) * Q * 1,10 (11) Sostituendo i termini numerici otteniamo O 2 = 0,5 * (0,250-0,010) * 5040,00 + 0,1 * (695, ,00) * 3,5 + 4,6 0,05-0,002-0,05 * (0,250-0,010) * 5040,00 * 1,10 = 604, , ,62 * 1,10 = 2358,87 *1,10 = 2594,76 Kg O 2 /d; equivalenti a: 0 2 = 108,12 Kg O 2 /h La richiesta di aria A sarà C S 1 A = * * * ; 24 0,280 C st OD 1,024 (t-20) in cui: OD = 2 mg 0 2 /l; C s = 9,2 mo 2 /l C st = 10,86 mg O 2 /l; t = 12 C; = 0,95; = 0,8 = 27% = 0,27. Sostituendo i termini numerici otteniamo 1 9,2 1 A = 108,12 * * * = 0,28 * 0,27 * 0,8 0,95 * 10,86 2 1,024 (12-20) = 108,12 * 16,53 * 1,106 * 1, ,76 m 3 aria/h, arrotondati a 2400,00 m 3 /h 13,34 m 3 /min. Ogni macchina è al servizio di una linea di ossidazione-nitrificazione, la quarta di soccorso su ognuna delle tre vasche; la scelta permette una maggior facilità di regolazione. Inoltre le macchine saranno asservite a misuratore di ossigeno e comandate da inverter. La prevalenza, considerato il battente idraulico, sarà di 4,5 m.c.a. (441,50 mbar circa) per le vasche di nuova esecuzione ecirca 3,50 m (350mbar circa) pr le vasche esistenti. I quattro compressori saranno posizionati sotto una tettoia. 6.7 Valutazione della produzione di fango La produzione di fango di supero X si valuta considerando il contributo (crescita) dei batteri eterotrofi (abbattimento del BOD 5 ) e autotrofi (ossidazione dell'ammoniaca), mediante la formula seguente: X = b * Y * B b - K d * X N (1 - f) + Y N * N * (NTK) b - 0,05 b * B b - (K d ) N * X N * f (12) in cui: X N = V Neff * x N = (2 * 966 * 3, * 3,5) = 5796, ) = 8228,5 KgSS N. Assunti i seguenti valori per i coefficienti indicati: Y = 0,6-0,7 Kg SS / Kg BOD 5 (per sicurezza si moltiplica per un coefficiente pari ad 1,3) Y N = 0,24 Kg SS / KgTKN K d = 0,05 d -1 (K d ) N = 0,05 d -1 f = 0,05148 (media ponderata della percentuale di batteri nitrificanti) S b = 1260,00 Kg BOD 5 /d (NTK) b = N o = 252,00 KgN/d S e 0,01066 b = 1- = 1 - = 0,957 S o 0,250 TKN e 0,00233 N = 1 - = 1 - = 0,953 TKN o 0,050

16 Opera n Commessa n Pagina 16 di 24 Si ottiene, sostituendo i valori numerici: X = 0,95 * 0,65 * 1,3 * 1260,00-0,05 * 8228,5 *(1-0,05148) + 0,24 0,953 * 252,00-0,05 * 0,957 * 1260,00-0,05 * 8228,5 * 0,05148 = 1011,47 390,25 + 0,24 [240,16 60,29] 21,18 = 414, ,99 = 436,23 KgSS/d L età teorica del fango SRT b risulta quindi: X (2 * 966 * 3, * 3,5) 8228,50 SRT b = = = = 18,86 d X 436,23 436,23 La produzione di fango precedentemente determinata è relativa al solo contributo del comparto biologico; detta quantità deve essere aumentata per considerare la presenza di solidi trasportati comunque dal liquame. Tali solidi non volatili (SNV) attraversano tutti i comparti dell impianto fino al sedimentatore secondario. Cautelativamente, possiamo ritenere che tali solidi rappresentino il 30% dei solidi organici MST considerati al punto 4.4; quindi gli SNV saranno: SNV = 0,3 * MST = 0,3 * 1890 = 567,00 Kg SNV /d La produzione totale di fanghi per le considerazioni sui comparti successivi (sedimentazione, digestione e disidratazione dei fanghi) sarà quindi: ( X t ) = X + SNV = 436, ,00 = 1003,23 Kg MST/d L indice di produzione di fango I F è quindi: I F = ( X t ) / AE = 1003,23 / = 0,048 kg SS/AE 6.8 Defosfatazione L implementazione in narrativa prevede anche la realizzazione di un trattamento di defosfatazione, al fine di ricondurre la concentrazione del fosforo in uscita entro i valori limite vigenti. Il trattamento consiste nel dosaggio di cloruro ferrico nella zona iniziale delle vasche di nitrificazione ossidazione; i fanghi prodotti saranno conseguentemente separati nel successivo comparto di sedimentazione. Sarà utilizzato cloruro ferrico in normale soluzione commerciale (concentrazione del 40%); nel progetto esecutivo verranno meglio definiti il dosaggio e le modalità dello stesso al fine di mantenere il valore di fosforo in uscita entro il limite richiesto. Per lo stoccaggio si farà ricorso a serbatoi verticali in vetroresina, alloggiati in vasca di sicurezza in calcestruzzo, con capacità sufficiente per giorni di autonomia (per consumi medi); la portata erogata dalla pompa di dosaggio additivi sarà regolabile. 7. SEDIMENTAZIONE 7.1 Verifica sedimentatore esistente Il comparto di sedimentazione esistente è costituito da un sedimentatore circolare, di cui al par. 3 sono state definite le caratteristiche dimensionali. Si procede ora alla verifica del funzionamento del sedimentatore secondario alla luce delle nuove condizioni di carico. Essendo: Diametro esterno: D S = 13,90 m Diametro interno: D i = 0,80 m Altezza allo stramazzo: h S = 2,50 m, si ottiene: 2 (D S D 2 i ) (13,9 2 0,80 2 ) superficie sedimentatore S S : S S = = = 151,24 m volume sedimentatore V S : V S = S S * h S = 151,24 * 2,50 = 378,10 m 3 La portata trattata dal sedimentatore è la portata nominale, quindi: q II = 70,00 m 3 /h, corrispondente a 0,00194 m 3 /s; si determina: - velocità di risalita v a : (q I ) S 70,00 v a = = = 0,46 m/h (valore di letteratura: 0,50 V a 1,00 m/h) (12) S 151,24 - portata allo stramazzo q s :

17 Opera n Commessa n Pagina 17 di 24 (q I ) S 70,00 q s = = = 1,60 m 3 /m * h (valore di letteratura: 1,25 q s 2,50) (13) D s 3,14 * 13,90 - tempo di residenza t r : V s 378,10 t r = = = 5,40 h (valore di letteratura: t r 2,5 h) (14) (q II ) s 70,00 (q II + q rf ) * 3,50 - carico superficiale di solidi sospesi P SS : P SS = (15) S S essendo: x = concentrazione solidi del miscela aerata, quindi: x = 3,50 KgSS/m 3 q II = portata dimensionamento al biologico, q II = 70,00 m 3 /h q rf = la portata di ricircolo fanghi, scelta pari alla portata q 24 ; q 24 = 70,00 m 3 /h; S S = superficie dello specchio liquido del sedimentatore, S S = 151,24 m 2 Si ottiene: (70, ,00) * 3,5 P SS = = 3,24 KgSS/m 2 * h (valore di letteratura 3,00 P SS 6,00 Kg SS/m 2 *h) 151,24 Tutti i valori di progetto rientrano nel range di funzionamento ottimale ricavato in letteratura, se ne deduce la completa efficienza del sedimentatore esistente alle nuove condizioni di carico. 7.2 Dimensionamento sedimentatori nuove linee Si ipotizza la realizzazione di un sedimentatore per ogni linea; ognuno avrà una potenzialità di 7000 AE. Adottando condizioni di funzionamento più sicure, si realizzaranno due sedimentatori con diametro pari a 16,00 m., l altezza allo stramazzo sarà di 3,00 m., anziché 2,50 m., come l attuale. Quindi: Diametro esterno: D S = 17,00 m Diametro interno: D i = 0,80 m Altezza allo stramazzo: h S = 3,50 m, si ottiene: 2 (D S D 2 i ) (17,00 2 0,80 2 ) superficie sedimentatore S S : S S = = = m volume sedimentatore V S : V S = S S * h S = * 3,50 = m 3 La portata trattata dal sedimentatore è la portata nominale di ogni linea, quindi: q II = 70,00 m 3 /h, corrispondente a 0,00194 m 3 /s; si determina: - velocità di risalita v a : (q I ) S 70,00 v a = = = 0,30 m/h (valore di letteratura: 0,50 V a 1,00 m/h) (12) S portata allo stramazzo q s : (q I ) S 70,00 q s = = = 1,31 m 3 /m * h (valore di letteratura: 1,25 q s 2,50) (13) D s 3,14 * 17,00 - tempo di residenza t r : V s t r = = = h (valore di letteratura: t r 2,5 h) (14) (q II ) s 70,00 (q II + q rf ) * 3,00 - carico superficiale di solidi sospesi P SS : P SS = (15) S S

18 Opera n Commessa n Pagina 18 di 24 essendo: x = concentrazione solidi del miscela aerata, quindi: x = 3,00 KgSS/m 3 q II = portata dimensionamento al biologico, q II = 70,00 m 3 /h q rf = la portata di ricircolo fanghi, scelta pari alla portata q 24 ; q 24 = 70,00 m 3 /h; S S = superficie dello specchio liquido del sedimentatore, S S = m 2 Si ottiene: (70, ,00) * 3,0 P SS = = 1.86 KgSS/m 2 * h (valore di letteratura 3,00 P SS 6,00 Kg SS/m 2 *h) I parametri di funzionamento rispettano i caratteri ottimali ricavati dalla letteratura; il dimensionamento è corretto. I fanghi separati nei sedimentatori, con l ausilio di opportune pompe, saranno indirizzati in testa alle vasche di predenitrificazione e ai selettori; i fanghi di supero, con altre pompe dedicate, saranno indirizzati al preispessitore. Il nuovo pozzetto per l allogiamento delle pompe d isupero e ricircolo sarà ricavato in posizione baricentrica rispetto ai due nuovi sedimentatori, mentre rimarrà invariato per quello esistente. 8. CLORAZIONE FINALE Come previsto dal D.Lgs. 3 aprile 2006 n. 152, si prevede realizzare una unica vasca di disinfezione dell effluente da impiegarsi in caso di richiesta dell Autorità Sanitaria. Il dimensionamento è fatto con l intento di raggiungere nell effluente, un valore di presenza di Escherichia Coli inferiore a 10 UFC/100ml. La vasca di disinfezione deve avere un tempo di ritenzione t R almeno pari a t R = 12 minuti con la massima portata di pioggia al biologico q IIMAX, in ingresso alla vasca è necessario dosare una giusta quantità di sostanza ossidante (ipoclorito di sodio, acido peracetico od altri) al fine di ottenere la disinfezione del chiarificato in uscita. Essendo q IIMAX = 630,00 m 3 /h, il volume della vasca V C deve essere di: V C = q IIMAX * t R = 630,00 * (12 / 60) = 126,00 m 3. Si adotta una vasca di dimensioni utili in pianta lunghezza l = 14,50 m, larghezza b = 7,00 e di altezza utile 1,50 m, avente un volume di 152,25 m 3,, superiore al valore richiesto. La vasca di clorazione è dotata di by pass; il rapporto tra lunghezza e larghezza del corridoio vale (42,00 / 2,2) = 19, maggiore del valore minimo di 18, suggerito in letteratura. Ipotizzando l utilizzo di ipoclorito di sodio, lo stoccaggio sarà in serbatoio in vetroresina con capacità pari a 15,00 m 3, in modo da assicurare una autonomia di 20 giorni alla portata massima, essendo 20 giorni il tempo massimo di stoccaggio consigliato per l ipoclorito di sodio. Una vasca di contenimento in calcestruzzo provvederà ad impedire sversamenti di ipoclorito in caso di accidentale rottura e/o perdita del serbatoio. 9. LINEA FANGHI La linea fanghi sarà unica per le tre linee acque e prevede la realizzazione di tre differenti comparti, posti in serie, atti a ottenere una riduzione del volume dei fanghi prodotti, la stabilizzazione e l accumulo degli stessi per un periodo di circa 30 giorni, compatibile con le esigenze gestionali di allontanamento degli stessi mediante centrifugatrice mobile. Al fine di determinare la portata di fango di supero, si deve determinare il peso specifico del fango in uscita dal sedimentatore che si ottiene conoscendo i pesi secifici dei singoli componenti costituenti la miscela. Nota l umidità del fango e il peso specifico dei solidi in sospensione il peso specifico del fango può calcolarsi con la formula: Dove: = peso specifico dell acqua =1 kg/l; umidità del fango in uscita dal sedimentatore, tipicamente pari a 0.99 = peso specifico dei solidi in sospensione; Questi ultimi sono composti da una componente volatile e da una non volatile e possono essere calcolati con l espressione: Dove: = 1.56 kg/l = peso specifico della componente volatile organica, assunto = 1.05 kg/l = peso specifico della componente non volatile, assunto = 2.5 kg/l frazione in peso dei solidi volatili sui solidi totali SSV/SST= / =0.43 Il peso specifico del fango risulta nel nostro caso: = kg/m 3 e di conseguenza il volume giornaliero asportato sarà:

19 Opera n Commessa n Pagina 19 di 24 = m 3 /d 9.1 Pre Ispessitore Primo reattore della linea fanghi è una vasca di preispessimento del fango, la quale ha la peculiarità di ridurre l umidità del fango dal 99% al 98% riducendo i volumi dei fanghi stessi di circa il 50%, permettendo così di ridurre le dimensioni delle successive fasi della linea fanghi. Con tali valori di umidità in uscita il volume del fango in uscita dal preispessitore e il surnatante estratto assumono i seguenti valori: Q f,preisp = m 3 /d Q sur,preisp = m 3 /d Il surnatante estratto sarà inviato in testa alle due linee nuove mediante impianto di sollevamento. Al fine di ottenere la separazione dei solidi sospesi dalla componente liquida, il tempo di residenza consigliato dalla letteratura nell ispessitore è di circa 1-2 giorni. Pertantosi realizza un preispessitore circolare con le seguenti caratteristiche: Altezza utile del battente in vasca H = 5 m Diametro interno D = 6.50 m Volume utile V isp = m 3 Con i quali si ottiengono i seguenti valori: Tempo di ritenzione HRT isp = 1.66 d Flusso solido FL= kgsst/m 2 d Valori rientranti tra i range di dimensionamento suggeriti dalla letteratura. 9.2 Digestione aerobica Scopo della digestione è quella ridurre la putrescibilità del fango ovvero limitare la presenza della componente volatile nel fango stesso. Questo si ottiene raggiungendo opportuni valori dell età del fango totale nell intero processo depurativo (linea fanghi e linea acque). Valori usuali di riduzione della componente volatile per considerare stabilizzato un fango variano dal 30-40%, come evidenzaito nel grafico seguente. Per raggiungere una riduzione del 35%, che assumiamo alla base del nostro dimensionamento, deve verificarsi la seguente condizione: ] Pertanto, assunto T=12 C ed essendo, e = d (come calcolato nel paragrafo 6.7) il tempo di ritenzione dei fanghi nel digestore aerobico risulterà: Il volume necessario per il reattore di digestione aerobica risulta pertanto: Si assumono pertanto le seguenti dimensioni del manufatto: = 10.30*49.80 = m 3 Altezza di progetto= h prog = 6.50 m Manufatto a pianta quadrata con lato L di calcolo pari a = L prog = 9.00 m Area di progetto= A prog = m 2 Volume di progetto= V prog = m 3 Le caratteristiche del fango all uscita del digestore risultano: Rendimento del digestore sui solidi volatili dig= 35 % portata di solidi volatili SV in uscita X SVdig = kgsv/d portata di solidi non volatili SNV in uscita X SNVdig = kgsnv/d d

20 Opera n Commessa n Pagina 20 di 24 Produzione di fango in uscita X TOT,dig = kgsst/d rapporto Solidi Volatili/Solidi Totali (SV/ST) dig 0.33 rapporto Solidi Volatii/Solidi Totali (SNV/ST) dig 0.67 umidità del fango in uscita u dig = densità del fango in uscita s,dig= kg/m 3 Portata di fango in uscita Q f,dig = m 3 /d Portata di surnatante Q sur,dig = 7.63 m 3 /d Tempo residenza fango SRT dig = d L agitazione del fango in vasca e la fornitura dell ossigeno sarà effettuata mediante un miscelatore sommerso ad aria compressa installato sul fondo della vsca in posizione baricentrica. Tale macchina permette di effettuare la sola miscelazione oppure la contestuale insufflazione dell ossigeno necessario a seconda delle necessità di processo e gestionali. 9.3 Post Ispessimento Accumulo L ultimo reattore della linea fanghi è una vasca di post ispessimento del fango, la quale ha la funzione di ridurre ulteriormente il volume del fango e di accumularlo affinchè il tempo totale di riempimento della linea fanghi sia di circa 30 giorni, tempo gestionale che intercorre tra i due svuotamenti della linea mediante centrifugatrice mobile. Si ipotizza precauzionalmente che il funzionamento del comparto di digestione sia in funzionamento continuo e che pertanto la componente di acqua (Q sur,dig ) in esso generato venga separato all interno del post ispessitore e he pertanto i volumi di fango in ingresso al postispessitore siano gli stessi in entrata al digestore aerobico. All interno del posti ispessitore si ipotizza che l umidità del fango passi dal 98% al 97% riducendo i volumi dei fanghi di un ulteriore 35%. Con tali valori finali di umidità il volume del fango in accumulo giornaliero nel postispessitore e il surnatante estratto assumono i seguenti valori: umidità del fango in uscita U postisp = 97 % densità del fango in uscita g s,postisp = kg/m 3 Portata di fango in accumulo Q f,postisp = m 3 /d Portata di surnatante Q sur,postisp = m 3 /d Il tempo di accumulo del fango nell ispessitore risulta pari a 30-SRT dig -SRT presip = 17.8 giorni Il volume della vasca necessario allo stoccaggio risulta V isp = 17.8*28.00 = m 3 Viene pertanto realizzata una vasca circolare avente el seguenti dimensioni: Altezza utile di progetto h p = 6 m Diametro progetto d p = m Area di progetto Ap = m 2 Volume di progetto V isp,p = m 3 Con i quali si ottiengono i seguenti valori: Flusso solido FS kgsst/m 2 d Tempo di ritenzione HRTpostisp d Valori rientranti tra i range di dimensionamento suggeriti dalla letteratura. 10. VERIFICHE 10.1 Verifiche alla massima portata (sedimentatore secondario) Il sedimentatore finale è soggetto al rilascio di fanghi all effluente, qualora non siano rispettati i parametri determinati al punto 6.1, ma validi in condizioni di massima portata all impianto (portata massima q IIMAX = 210 m 3 /h per ogni sedimentatore). La verifica sarà fatta sulle dimensioni del sedimentatore esistente, che presenta un diametro più piccolo rispetto a quelli di nuova costruzione. v a velocità di risalita v a [formula (12)] q II MAX S 210,00 185,67 1,13m/h (valore di letteratura 1,00 < v a < 1,50 m/h, nel caso di fognature miste e massima portata)

21 Opera n Commessa n Pagina 21 di 24 portata allo stramazzo (q S ) max [formula (13)] (q S ) max (q ) IIMAX D S 210,00 3,14 * 15.4 tempo di residenza con portata massima (t r ) max [formula (14)] (t r ) max V S q IIMAX h carico superficiale (P SS ) max [formula (15)] (P SS ) max 3 4,34m /m * h (valore di letteratura (q S ) max <10 m 3 /m h) (valore di letteratura: t r 1,0 h) (q qr) x IIMAX (210,00 70,00) * 3,50 S S (valore di letteratura (P SS ) max 9 Kg SS m 2 /h, con riferimento alla massima portata) Kg m /h SS Come si vede tutti i parametri sono rispettati anche nelle condizioni di massima portata (ossia per la fine del riferimento temporale progettuale). 11. PIPING IDRAULICO La costruzione delle nuove vasche di predenitrificazione, nitrificazione e relativi sedimentatori secondari, comportano la realizzazione dei collegamenti idraulici fra i vecchi e i nuovi manufatti e fra i nuyovi manufatti stessi, la realizzazione dei ricircoli, l installazione di saracinesche, paratoie, ecc. per un ottimale funzionamento dell impianto. Le dimensioni dei principali collegamenti idraulici fra i diversi manufatti, i livelli, gli stramazzi, le caratteristiche dei tubi, le portate delle pompe e dei relativi condotti, saranno determinati nella apposita Relazione idraulica in fase di progetto esecutivo. I materiali scelti per l esecuzioen del pipingo sono acciaio nox aisi 304 per le parti fuori terra e PRFV/PEAD per le parti interrate. 12. COMPRESSORI QUADRO ELETTRICO Come già specificato al par. 6.6, la tettoia per i compressori sarà ricavata in posizione baricentrica, rispetto alle vasche di utilizzo, al fine di ottimizzare il dimensionamento delle condotte. Anche il locale quadri elettrici abbisogna di adeguamenti, per ospitare le apparecchiature destinate al governo delle nuove macchine (compressori, mixer, pompe di ricircolo, ecc.). 13. CONSIDERAZIONI FINALI I nuovi manufatti, le modifiche ai manufatti esistenti, le connessioni fra i vecchi ed i nuovi manufatti, il nuovo piping, l impianto elettrico per le nuove installazioni e la sostituzione dell esistente, dovranno essere realizzati mantenendo il funzionamento dell impianto di depurazione. Si dovrà quindi procedere al completamento, al collaudo ed alla messa in funzione dei nuovi comparti e dei nuovi impianti, prima della messa fuori servizio, per le modifiche, di quelli esistenti. Già nella fase di progettazione è stata tenuta presente la suddetta esigenza, adottando quelle soluzioni tecnico impiantistiche che possano facilitare, durante la successiva fase realizzativa, il mantenimento della funzionalità dell impianto, ricorrendo, se necessario, ad opere provvisionali finalizzate all uopo. Ogni intervento e/o impatto che interessi i comparti in funzione, dovrà essere concordato, per tempo, con la D.L. e con i responsabili della gestione. 14. MATERIALI E MACCHINE Premesso che i disegni costruttivi e le specifiche tecniche definiranno compiutamente tutti i materiali, si possono dare le seguenti indicazioni generali: per tutti i manufatti a contatto con il liquame in arrivo, con la miscela aerata e con i fanghi di processo (pozzetto di sollevamento, dissabbiatura, vasche di predenitrificazione e nitrificazione, sedimentatore, pozzetto fanghi, ecc.) si utilizzerà calcestruzzo tipo XA2 (UNI EN / 2001: Ambiente chimico moderatamente aggressivo); il minimo ricoprimento per il ferro di armatura sarà pari a 4,00 cm. tubazioni esterne, parapetti, tubi di risalita pompe, tubi guida pompe, macchine di processo (rotofiltro, miscelatori, carro ponte sedimentatore, stramazzi, air lift, ecc.) saranno realizzati in acciaio inox, almeno tipo AISI 304; le condotte interrate di connessione idraulica fra i diversi manufatti ( a meno di esigenze diverse) saranno in PEad, PN 6 (condotte a gravità) o PN 10 (condotte in pressione), (UNI EN ), termosaldate, con il diametro necessario per la portata idraulica che deve essere trasferita, o in resina poliestere rinforzata con fibre di vetro (PRFV) con giunto a tipo FWC simmetrico ; limitatamente alle condotte a gravità, si possono utilizzare tubazioni in PVC UNI EN , con anello di guarnizione incorporatao o in resina poliestere rinforzata con fibre di vetro (PRFV) con giunto a tipo FWC simmetrico;

22 Opera n Commessa n Pagina 22 di 24 scale, passerelle, grigliati saranno in acciaio zincato a caldo (spessore minimo di zincatura 80 μm) o in alternativa in vetroresina con finitura superficiale antrisdrucciolo permanente realizzato con grani di quarzo puro integrato nella perte superiore del pannello, calssificato R13-V10 secondo DIN 51130; i passamuri saranno realizzati in acciaio inox (almeno tipo AISI 304), saranno completi di anello di tenuta pure in acciaio inox e saranno direttamente inglobati nel getto del calcestruzzo; le pompe e le apparecchiature saranno di primaria marca; i compressori saranno del tipo insonorizzato, a bassa emissione sonora. 15. CALCOLO SOMMARIO DELLA SPESA L individuazione del quadro economico di seguito riportato èa vvenuta basandosi su parametri macroscopici e sull esperienza accumulata nella realizzazione di impianti simili da Enìa Reggio srl. Il quadro economico dell intervento in narrativa è stato così ipotizzato: TABELLA n. III: Quadro economico DESCRIZIONE IMPORTO TOTALE Lavori a corpo 2'388' Oneri della sicurezza 58' SOMME IN APPALTO 2'446' SOMME A DISPOSIZIONE Spese tecniche 185' Progettazione 75' DL 69' Cordinamento Sicurezza Progettazione 13' Coordinamento Sicurezza Esecuzione 23' Collaudo CA 5' Acquisizione area ed indennizzi Acquisto Area e Danni 60' Impianto elettrico 100' Impianto elettrico 95' Potenziamento fornitura Enel 5' Lavori di completamento 319' Imprevisti e arrotondamenti 132' Costi Industriali 186' TOTALE SOMME A DISPOSIZIONE 664' IMPORTO COMPLESSIVO DELL OPERA 3'110' Il finanziamento dell opera è così previsto: Piano di dettaglio degli investimenti , della proposta di variante al piano d ambito , al punto 5.10.D15.7 per l annualità 2011 per un importo di Piano di dettaglio degli investimenti , della proposta di variante al piano d ambito , al punto 5.10.D15.14 per l annualità 2012per un importo di Totale intervento 1' '100' '110'000.00