COMUNE DI CHIUSI (PROVINCIA DI SIENA)

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1 COMUNE DI CHIUSI (PROVINCIA DI SIENA) PROGETTO ESECUTIVO Depurazione di Chiusi, Sarteano e Cetona Ampliamento impianto di depurazione e collettori fognari al servizio della località Querce al Pino RELAZIONE TECNICA Roma, Febbraio 2008 Commessa P 05/357

2 INDICE 1. IMPIANTO DEPURAZIONE PREMESSA DESCRIZIONE DELL IMPIANTO ESISTENTE SCHEMA DI FUNZIONAMENTO PREVISTO E NUOVE OPERE DA REALIZZARE NUOVE CONDIZIONI DI CARICO DELL IMPIANTO NUMERO DI ABITANTI IL CARICO IDRAULICO IL CARICO ORGANICO E LA CONCENTRAZIONE DI BOD DIMENSIONAMENTO LINEA ACQUE AERAZIONE SEDIMENTAZIONE SECONDARIA DISINFEZIONE LINEA FANGHI VASCA EMERGENZA FANGHI VERIFICA IDRAULICA LE PORTATE CONDOTTE A GRAVITA COLLETTORI ESTERNI SCELTA DEL TRACCIATO VERIFICA DEI COLLETTORI ESTERNI A GRAVITA VERIFICA DEI COLLETTORI ESTERNI IN PRESSIONE CALCOLO DELLA SOVRAPRESSIONE PER MOTO VARIO ELASTICO METODOLOGIA COSTRUTTIVA IMPIANTI DI SOLLEVAMENTO DIMENSIONAMENTO DELLA VASCA E SCELTA DELLE POMPE POZZETTI DI SOLLEVAMENTO ALLACCIO UTENZA IDRICA COMPATIBILITA AMBIENTALE ODORI MOLESTI AEROSOLS RUMORI MOLESTI FASI TEMPORANEE DI ESECUZIONE UBICAZIONE CATASTALE E CONFORMITA ALLA NORMATIVA URBANISTICA TECNICHE COSTRUTTIVE E MATERIALI PREVISTI...32 Commessa P 05/357 Pagina 2/33

3 1. IMPIANTO DEPURAZIONE 1.1 PREMESSA L attuale impianto di depurazione sito in Loc. Querce al Pino occupa un area di circa 0,1 ha, localizzato a ridosso della cava di Querce al Pino alle spalle del centro commerciale Etrusco lungo la S.S. 146 Chianciano Chiusi. L impianto è costituito da una serie di vasche in c.a., per buona parte interrate, e da altri piccoli volumi, dimensionato per trattare lo scarico civile di 200 abitanti equivalenti, corrispondenti al solo Centro Commerciale Etrusco. Tenendo presente che l impianto di progetto dovrà trattare il centro abitato di Macciano e di Querce al Pino oltre a numerose attività commerciali e strutture alberghiere, il depuratore di progetto sarà dimensionato per una potenzialità di 1000 abitanti equivalenti. L intervento si articolerà principalmente su due linee, da una parte la ristrutturazione dell impianto esistente, dall altra la realizzazione di nuove vasche di trattamento e di una palazzina servizi. Il collettamento all impianto degli scarichi civili provenienti dalla località Macciano determina la necessità di realizzare un sistema di collettori fognari per la raccolta dei reflui ed il collegamento alla rete fognaria esistente e la verifica della funzionalità dell impianto esistente sotto le nuove condizioni di carico, prevedendo, oltre al recupero di alcuni dei manufatti in cemento armato esistenti, la realizzazione di nuovi manufatti, la costruzione di nuove vasche e la revisione delle apparecchiature attualmente in esercizio. L operazione di riabilitazione dell impianto esistente comprende anche le operazioni di svuotamento e pulizia vasche e di trasporto a recapito autorizzato del refluo espurgato. Sono altresì compresi tutti gli interventi civili, meccanici ed elettromeccanici di adeguamento, nonché la fornitura di sistemi provvisori di by-pass da prevedersi durante tutte le fasi dei lavori di adeguamento. 1.2 DESCRIZIONE DELL IMPIANTO ESISTENTE Il depuratore di Querce al Pino è un impianto a fanghi attivi ad ossidazione totale con stabilizzazione completa dei fanghi. La vista in pianta dei diversi elementi strutturali, e la relativa fase di trattamento operata, è riportata nella sottostante figura 1 e nell elaborato A001 Planimetria generale ante operam. Commessa P 05/357 Pagina 3/33

4 RECINZIONE ESTERNA STAZIONAMENTO FANGHI LOCALE SOFFIANTI EDIFICIO FILTROPRESA GRIGLIATURA GROSSOLANAI VASCA DI CLORAZIONE FOSSO DI SCARICO VASCA ISPESSIMENTO FANGHI VASCA DI OSSIDAZIONE E PRE AREAZIONE VASCA DI SEDIMENTAZIONE INGRESSO DEPURATORE Figura 1 Nelle attuali condizioni di esercizio i liquami in arrivo all impianto subiscono un pretrattamento di grigliatura e vengono, quindi, inviati alla fase di ossidazione senza necessità di una sedimentazione primaria. Qui il liquame subisce un intensa aerazione sino alla completa stabilizzazione dei fanghi, utilizzando l ossigeno insufflato da una soffiante attraverso dei diffusori d aria del tipo a bolle fini. Il flusso d aria uscente dai diffusori, posizionati in prossimità del fondo della vasca d ossidazione, produce un movimento di miscelazione liquami fanghi così intenso da assicurare l apporto d ossigeno necessario all ossidazione e da impedire nel contempo il deposito di fanghi sul fondo della vasca. Commessa P 05/357 Pagina 4/33

5 Dalla vasca di ossidazione la miscela liquame fanghi passa per gravità alla sedimentazione dove, in virtù dello stato di quiete, i fanghi si separano decantando sul fondo, mentre le acque chiarificate e clorate vengono sfiorate e inviate allo scarico. I fanghi, separati e raccolti dal fondo della sedimentazione, vengono sollevati e riciclati all ossidazione, mentre una parte di essi (quelli di supero provenienti dalla crescita biologica) vengono estratti periodicamente ed inviati all ispessitore. L effluente depurato viene scaricato nel fosso esistente tributario del torrente Astrone. Il progetto dell impianto esistente è stato realizzato nel 1991 sulla base dei seguenti dati di partenza: - numero abitanti equivalenti (AE) (addetti del centro commerciale): 200; - dotazione idrica (l/ab*g): 200; - portata media nera (mc/g): 34; - carico organico unitario (grbod 5 /ab*g): 60; - carico organico (kgbod 5 /g): 12; - concentrazione BOD (mg/l): SCHEMA DI FUNZIONAMENTO PREVISTO E NUOVE OPERE DA REALIZZARE La scelta dello schema di funzionamento del nuovo impianto, e quindi degli interventi da realizzare, nasce essenzialmente dalla necessità di adeguare l impianto ai nuovi carichi, idraulico ed organico nell ottica di mantenere la tipologia di processo ad ossidazione totale. In particolare, si prevedono i seguenti interventi: 1. realizzazione di una nuova vasca di aerazione con diffusori sommersi; 2. realizzazione di una nuova vasca di sedimentazione a pianta circolare; 3. realizzazione di una nuova vasca di disinfezione. Le vasche esistenti, una volta svuotate e ripulite, resteranno a disposizione per eventuali usi futuri. Di esse soltanto la vasca di ossidazione esistente, opportunamente adattata, verrà utilizzata come bacino di accumulo ed ispessimento fanghi prima del loro sollevamento e trasporto verso uno specifico trattamento. Si è così pervenuti allo schema di funzionamento rappresentato nella planimetria riportata di seguito (figura 2) e nell elaborato A-002 (Planimetria post-operam). Si tratta sempre di un impianto a schema semplificato (senza sedimentazione primaria) e ad aerazione prolungata. Commessa P 05/357 Pagina 5/33

6 T0 Pozzetto ingresso liquami e sollevamento iniziale; T1 Pozzetto di raccolta liquame grigliato ed alimentazione vasca T2; T2 Vasca di aerazione; T3 Vasca di sedimentazione; T4 Pozzetto fanghi di sedimentazione; T5 Vasca di disinfezione; T6 Vasca di accumulo fanghi; LT1 Vasca di stazionamento fanghi; F1 Locale soffianti; F2 Magazzino; F3 Locale quadri elettrici; F4 Spogliatoio e servizi; CEM Cabina di trasformazione bassa tensione; T7 Pozzetto di campionatura. 1.5 NUOVE CONDIZIONI DI CARICO DELL IMPIANTO L integrazione della rete fognaria, oggetto del presente progetto, comporta la necessità di verificare la funzionalità dell impianto nelle nuove e più gravose condizioni di carico idraulico (quantità liquida di acque di rifiuto) ed organico (quantità di sostanze organiche da trattare misurate in termini di BOD 5 ). L impianto, infatti, sottoposto ad un maggiore carico inquinante, potrebbe non raggiungere buoni rendimenti depurativi non garantendo più l ossidazione totale. Il fango di supero risulterebbe, quindi, non più stabile, ma putrescibile e ciò renderebbe necessario un ulteriore Commessa P 05/357 Pagina 6/33

7 trattamento di ossidazione nella linea fanghi. Inoltre, un maggiore carico superficiale di solidi sospesi potrebbe mettere in crisi il sedimentatore riducendone la funzione di ispessimento, cioè la capacità della vasca di produrre un fango di ricircolo sufficientemente concentrato. Per il dimensionamento dei vari apparati, è, inoltre, importante conoscere le punte di carico, sia idraulico che organico, in funzione anche del tipo di fognatura (separate o miste) e di eventuali scarichi industriali rilevanti NUMERO DI ABITANTI Il dato fondamentale da cui occorre partire è il numero di utenze che l impianto di depurazione deve essere in grado di trattare. Attualmente l impianto è dimensionato per trattare lo scarico civile di 200 abitanti equivalenti. Quindi, tenendo presente l aumento della popolazione servita dalla rete fognaria e la necessità del collettamento del centro abitato di Macciano di 703 abitanti (popolazione prevista al 2023 nell ambito del nuovo Piano Quadro degli Investimenti della società Nuove Acque), oltre la presenza di attività commerciali e di strutture alberghiere, si stabilisce una potenzialità di progetto di 1000 abitanti equivalenti IL CARICO IDRAULICO Nel caso in esame siamo di fronte ad una fognatura separata, che caratterizza la maggior parte delle realtà senesi. Il dimensionamento dei collettori fognari e dell impianto di depurazione verrà, quindi, effettuato sulla base della portata di punta nera. Partendo da una dotazione idrica di 297 l/ab. giorno (dato fornito dalla società committente) si è valutata la portata media nera in tempo asciutto (Q n,m ) considerando un valore del coefficiente di dispersione pari a 0,2. La portata nera che transita in una generica sezione di collettore fognario è una grandezza variabile nel tempo con l andamento dei consumi idrici. Per il dimensionamento e la verifica dei nuovi tratti della rete di raccolta delle acque nere provenienti da una rete separata si è individuato un valore di punta oraria (Q n,p ) ottenuto moltiplicando il valore medio (Q n,m ) per un coefficiente di punta (C p ) che è stato assunto pari a 3. Si sono quindi ottenuti i valori di: Portata media di tempo asciutto pari a 9,90 m 3 /h; Commessa P 05/357 Pagina 7/33

8 Portata di punta di tempo asciutto pari a 29,70 m 3 /h. Si riportano di seguito tutti i valori dei parametri di progetto relativi alle nuove condizioni di carico: - numero abitanti equivalenti (AE): 1000; - dotazione idrica (l/ab*g): 297; - portata media nera (mc/g): 237,6; - portata di punta nera (mc/g): 712,8. Nel primo progetto il dimensionamento dei collettori fognari e dell impianto di depurazione è stato effettuato facendo riferimento alla portata di tempo di pioggia, ossia ad una portata nera diluita pari a cinque volte la portata media nera IL CARICO ORGANICO E LA CONCENTRAZIONE DI BOD 5 Per la determinazione del contenuto di sostanza organica espresso in BOD 5 sarebbe ideale una analisi diretta, la quale, per altro, prevede la necessità di effettuare un numero elevato e frequente di campionamenti per raggiungere dei valori attendibili, spesso estesi ad un arco di tempo di alcuni anni. Risulterebbe quindi un operazione eccessivamente dispendiosa, sia in termini di costi che di tempo di progettazione, soprattutto in relazione alle dimensioni medio piccole del depuratore. La scelta del carico organico è stata quindi effettuata prendendo ispirazione sia dai valori riportati in letteratura per centri abitativi poco urbanizzati sia dai valori di carico scelti per la progettazione di analoghi impianti di depurazione nella stessa zona dell Alto Val d Arno. Si è posto: - concentrazione BOD (mg/l): 250; da cui, noti il numero di abitanti, la dotazione idrica giornaliera ed il coefficiente di afflusso, si ricavano i valori del carico organico (kgbod 5 /g) e del carico organico specifico (gr BOD 5 /ab*g) come riportato nella tabella1. N. Dotazione idrica abitanti Tabella 1 coeff. d afflusso Concentrazione Carico organico Carico organico di BOD 5 specifico l/ab*g mg/l Kg/g gr/ab*g , ,4 59,4 Commessa P 05/357 Pagina 8/33

9 1.6 DIMENSIONAMENTO Il dimensionamento delle fasi di processo dell impianto è stato effettuato seguendo le indicazioni presenti nel D.lgs 152/1999 recante disposizioni sulla tutela delle acque dall inquinamento, successivamente modificato dal D.lgs 258/2000 (secondo l articolo 1, comma 4 della legge per l adempimento degli obblighi derivanti dalla partecipazione dell Italia alle Comunità Europea). In particolare è stato stabilito che: 1. Le acque da trattare rientrano nella definizione di acque reflue urbane così come stabilito dall Art. 2; 2. L area non rientra in quelle definite sensibili secondo i criteri descritti nell Allegato 6, né nelle zone vulnerabili da nitrati di origine agricola secondo i criteri descritti nell Allegato 7; 3. I limiti di emissione vengono presi quelli indicati per gli impianti di acque reflue urbane nella tabella 1 dell Allegato 5 che, per un numero di A.E. compreso tra e , sono pari a: Concentrazione BOD 5 inferiore a 25 mg/l con percentuale di riduzione del %; Concentrazione di COD inferiore a 125 mg/l con percentuale di riduzione del 75%; Concentrazione dei Solidi Sospesi inferiore a 35 mg/l con percentuale di riduzione del 90% o comunque non inferiore al 70%. Si è inoltre tenuto conto della Legge Regionale Toscana n. 5/86, già citata nei precedenti paragrafi, che fissa i parametri in ingresso agli impianti di depurazione secondo i seguenti valori: Concentrazione di BOD5 pari a 365 mg/l; Concentrazione di COD 730 mg/l; Concentrazione di azoto totale 60 mg/l; Concentrazione di materiali totali in sospensione 730 mg/l. Per quanto riguarda la concentrazione dell azoto in uscita all impianto (nelle varie forme di azoto ammoniacale, nitroso e nitrico) non vengono indicati dei limiti né dalla legge nazionale D.lg. 258/2000 né da quella regionale 5/1986, che per altro si riserva di fissarli in fase di ulteriore attuazione del P.R.R.A. in relazione alle caratteristiche idrogeologiche e qualitative del ricettore, alla sua attuale o futura utilizzazione ed all entità dello scarico. Poiché la capacità dell impianto è Commessa P 05/357 Pagina 9/33

10 inferiore a abitanti equivalenti, i livelli normativi di scarico in zona normale e sensibile sono identici e riguardano la sola frazione carboniosa LINEA ACQUE Lo schema di funzionamento è quello di un impianto a fanghi attivi a schema semplificato con aerazione prolungata AERAZIONE Per quest impianto, oltre all eliminazione della fase di sedimentazione primaria (impianto a schema semplificato ), è anche previsto un funzionamento ad aerazione prolungata, che consiste nell assunzione di tempi di detenzione nel comparto di aerazione talmente elevati, che il fango, continuamente ricircolato, subisce una stabilizzazione o digestione aerobica, tale da non richiedere il processo di digestione attuato negli impianti a schema classico. Il tempo di detenzione del liquame nella vasca di aerazione non è un parametro fondamentale di dimensionamento, ma dipende, oltre che dal fattore di carico organico F c, anche dalla concentrazione di BOD 5 nel liquame da trattare e dalla concentrazione C a del fango nella miscela aerata: avendo fissato il carico di BOD 5 in ingresso pari a 250 mg/l ed avendo posto la concentrazione del fango uguale a mg di SS/l (3,5 kgss/m 3 ), rimane da fissare il valore del fattore di carico organico F c. Il valore del fattore di carico organico F c da scegliere deve essere basso quando l impianto deve soddisfare una o più delle seguenti esigenze: E necessario un rendimento di abbattimento del BOD 5 molto elevato; Si vuole ottenere una quantità di fango di supero particolarmente ridotta; Il fango di supero deve essere ben stabilizzato e/o l intervallo tra due prelievi successivi di fango di supero è lungo; L effluente finale deve essere ben nitrificato; E necessario abbattere sostanze organiche lentamente degradabili; Si devono trattare liquami particolarmente diluiti o molto freddi; La possibilità d impianto sovraccaricato in futuro, quando ciò non sia prevedibile a priori. Commessa P 05/357 Pagina 10/33

11 In questo caso si è stabilito di non ricorrere ad un trattamento in sito del fango e, quindi, si richiede un fango in uscita dalla fase di aerazione ben stabilizzato. Poiché, però, non s intende provvedere alla nitrificazione dell ammoniaca presente nei liquami grezzi ed interessano volumi contenuti della vasca, nonché ridotti consumi di energia, si adotta un valore del fattore di carico F c pari a 0,12 kgbod 5 /KgSS*g che, comunque, rientra tra i valori indicativi relativi alla tipologia d impianto ad aerazione prolungata. Nella tabella 2 vengono riepilogate le quantità e le percentuali di rimozione di BOD 5 realizzate in questa fase. Nella tabella 3, invece, sono riportati i risultati del dimensionamento della vasca. Carico Fattore di Carico Rendimento Indice di produzione Produzione fango di complessivo Organico Fc abbattimento del fango supero giornaliero giornaliero (Kg BOD 5 /Kg SS) x d gr/ab x d % KgSS/kgBOD 5 KgSS/g 0,12 59,4 90 1,01 53,73 Tabella 2 C a Dimensioni Vasca Tempo Tempo reale di Volume Vasca convenzionale detenzione Larghezza Lunghezza Altezza liquido di detenzione Kg di SS/m 3 m 3 m m m h h 3, ,5 6,5 3,5 14 5,4 Tabella 3 Nei piccoli impianti ad aerazione prolungata la letteratura prevede che sia assicurato un tempo di detenzione minimo di ore, almeno per gli impianti in cui si provvede al recupero del fango prodotto. Per gli impianti a fanghi attivi a schema semplificato, però, adottando fattori di carico Fc di 0,2-0,3 kgbod5/kgss*g e concentrazioni del fango nella miscela aerata Ca di 3-4 kgss/mc, risultano tempi di detenzione minimi (sulla portata media giornaliera) di 3-6 ore, che sono da considerare come valori minimi, almeno per impianti a servizio di piccole-medie comunità. Nel Commessa P 05/357 Pagina 11/33

12 caso in esame si è adottato un fattore di carico organico pari a 0,12 kgbod 5 /kgss*g, che corrisponde ad un tempo di detenzione sulla portata media di 5,4 ore. Per il dimensionamento degli impianti d aerazione bisogna tener presente la richiesta di ossigeno necessaria per l abbattimento da parte dei microrganismi aerobi della fase carboniosa (BOD 5 abbattuto). I fattori di richiesta di ossigeno della fase carboniosa sono stati ricavati dal diagramma realizzato da Vosloo (Vosloo P.B.B.: Some factors relating to the design of activated sludge plants; Water Pollution Control, 1970, pagg ) per impianti a fanghi attivi in funzione del fattore di carico organico F c. Il fattore di richiesta massima viene, invece, valutato scegliendo a priori un fattore di punta pari a 2. Con riferimento, quindi, ai valori della tabella 2, gli aeratori dovranno essere caratterizzati da una capacità di ossigenazione tale da garantire il mantenimento di una concentrazione di ossigeno disciolto nella miscela aerata di 2 mg/l e data dai valori riportati nella tabella 4. Concentrazione O 2 Quantità di O 2 in Fabbisogno di Ossigeno nella miscela aerata 1 m 3 di aria Fo medio Fo max mg / l gr Kg O 2 / Kg BOD 5 abbattuto Kg O 2 / Kg BOD 5 abbattuto ,6 2,2 Frazione carboniosa Consumo di aria O medio O max medio massimo Kg O 2 / h Kg O 2 / h m 3 /h m 3 /h 3,56 4,90 230,17 316,49 Tabella SEDIMENTAZIONE SECONDARIA I parametri più importanti da prendere in considerazione per dimensionare le vasche di sedimentazione secondaria sono: Il carico idraulico superficiale, il tempo di detenzione, la portata allo stramazzo: essi influiscono principalmente sulla funzione di chiarificazione della vasca, cioè sulla capacità di produrre un effluente il più possibile limpido; Commessa P 05/357 Pagina 12/33

13 Il carico superficiale di solidi sospesi, che influisce principalmente sulla funzione di ispessimento della vasca. Di norma è opportuno che la velocità ascensionale (carico idraulico superficiale) non sia maggiore di 0,5 0,6 volte la velocità di sedimentazione delle particelle più leggere. In mancanza di prove dirette sperimentali atte a valutare la velocità di sedimentazione, per il dimensionamento della vasche risulta utile fare riferimento a valori limite del carico idraulico superficiale massimo suggeriti da varie normative o da manuali di buona pratica. L importanza di un sufficiente tempo di detenzione è particolarmente elevata per la sedimentazione dei fiocchi di fango attivo affinché i singoli fiocchi abbiano la possibilità di agglomerarsi precipitando più velocemente e quindi con un rendimento tanto maggiore quanto più il tempo di detenzione è lungo. I risultati ottenuti sono riassunti nella tabella 5 con riferimento alla portata massima. Come valori di riferimento per il carico idraulico superficiale in impianti a fanghi attivi a schema semplificato si possono prendere in considerazione quelli indicati dall UIDA che, facendo riferimento alla portata di punta, indica tempi di detenzione minimi di 1 1,5 ore, e velocità ascensionali massime di 1,5 2 m/h. Per quanto riguarda il carico superficiale di solidi sospesi (Pss) l EPA prevede carichi superficiali massimi di 3 6 Kg di SS/m 2 h, riferiti alla portata media (tenendo conto anche della portata di ricircolo) che diventano 9 Kg di SS/m 2 h, con riferimento alla portata massima. Per il calcolo della lunghezza minima delle canalette di sfioro del sedimentatore, si assume la portata allo stramazzo massimo di 32,41 m 3 /m g, facendo riferimento alla portata massima di ingresso all impianto di 29,7 m 3 /h. Adottando una canaletta periferica con un solo stramazzo, la lunghezza risulta di 21,99 m, esattamente pari alla circonferenza della vasca. Carico idraulico Tempo di Carico superficiale Velocità Portata D h V superficiale detenzione di solidi sospesi ascensionale m 3 /h m/h m m m 3 h Kg SS/(m 2 h) m/h 29,70 0,77 7,00 2,5 96 3,2 1,5 0,77 Tabella 5 Commessa P 05/357 Pagina 13/33

14 DISINFEZIONE La costante presenza nelle acque di rifiuto civili di microrganismi patogeni e parassiti pericolosi impone l utilizzo di sistemi di disinfezione delle acque atti ad eliminare, o almeno a ridurre sensibilmente, i pericoli di malattie potenziando l efficacia che già caratterizza i vari processi depurativi. Un efficiente disinfezione è necessaria soprattutto quando l effluente dell impianto si riversi in corpi d acqua destinati ad uso turistico (balneazione, sport ) o dove le acque possano venire in contatto con colture destinate ad uso alimentare (colture di molluschi, irrigazione di campi coltivati ). Il sistema di disinfezione, dati gli elevati volumi di reflui trattati, deve essere economico. E per tale motivo che, nella stragrande maggioranza dei casi, si ricorre all utilizzo del cloro e dei suoi derivati. Affinché il cloro possa esplicare la sua funzione con efficacia è richiesto un adeguato tempo di contatto con l acqua da disinfettare ed un adeguata concentrazione di cloro, oltre naturalmente ad un ottima miscelazione. Normalmente i tempi minimi di contatto raccomandati da varie Organizzazioni sono dell ordine dei 15 minuti valutati sulla portata massima soggetta a clorazione e di 30 minuti se valutati sulla portata media. Il dosaggio di cloro attivo per effluenti di impianti a fanghi attivi varia tra i 2 e gli 8 mg/litro. Per avere garanzia che la qualità di cloro immessa sia adeguata è opportuno che sia assicurata, dopo il contatto, una concentrazione residua di cloro di almeno 0,2 mg/l. Nel caso particolare di quest impianto viene utilizzato ipoclorito di sodio NaClO in soluzione acquosa al 15% in volume di cloro attivo. Si adotta un dosaggio di cloro attivo di 5 mg/l con riferimento alla portata massima soggetta a trattamento di disinfezione. Se poi si diluisce la soluzione in modo da dosare il prodotto al 3% di cloro attivo, da ogni litro di ipoclorito corrispondono 5 litri di soluzione diluita (tabella 6). Commessa P 05/357 Pagina 14/33

15 Portata da disinfettare Dosaggio cloro attivo Ipoclorito di sodio diluito titolo quantità m 3 / h mg/l g/h % Kg/h 29, ,9 Tabella 6 Il volume della vasca di contatto con funzionamento a pistone si ricava considerando un tempo di detenzione di 15 minuti sulla portata massima. Tenendo anche conto della necessità di limitare gli ingombri si ottengono le dimensioni riportate nella tabella 7. La vasca è suddivisa in tre comparti ciascuno di dimensioni in pianta pari a 0,80 m x 7,00 m. Per evitare deposizione di solidi sul fondo della vasca di contatto bisognerebbe garantire una velocità media orizzontale del flusso di almeno 1,5 4,5 m/min. All atto pratico, però, si accetta una sedimentazione di solidi adottando velocità attorno a 0,4 1,5 m/min, accettando vasche di dimensioni più contenute. Assumendo per la sezione trasversale le dimensioni riportate nella tabella seguente, si ottiene una velocità minima di trasporto di 0,30 m/min cui corrisponde un tempo di detenzione reale di 17 secondi. COMPARTO VASCA DI CONTATTO V h Larghezza Lunghezza t c reale Velocità minima di flusso m 3 m m m min m/s 2,80 0,70 0,80 7, ,41 Tabella LINEA FANGHI La linea fanghi ha come scopo il trattamento della fase solida del fango, presente in concentrazione elevatissima, cioè la sua stabilizzazione ed il rinvio dell acqua sottratta alla linea acqua. I trattamenti della linea fanghi sono finalizzati alla riduzione del contenuto di umidità (mediante ispessimento e disidratazione) ed alla sua stabilizzazione (mediante processi biologici o chimici). Quest ultima, come detto in precedenza, vista la tipologia di funzionamento dell impianto ad Commessa P 05/357 Pagina 15/33

16 aerazione prolungata, non è richiesta, poiché il fango subisce già una stabilizzazione aerobica nella fase di aerazione. La società committente ha deciso di non effettuare in loco il trattamento dei fanghi ma di inviarli ad un altro impianto a mezzo autobotte, previo ispessimento operato nell attuale vasca di aerazione, che verrà opportunamente riadattata a vasca di accumulo VASCA EMERGENZA FANGHI L attuale vasca di aerazione, di forma rettangolare, ha un volume di circa 50 mc. Tali dimensioni della vasca determinano un tempo di detenzione dei fanghi di circa 14 giorni ipotizzando, tenuto conto del lungo tempo di permanenza, che nella vasca si raggiunga un contenuto di solidi del 5%. Nella tabella 8 si riporta il calcolo del volume necessario all accumulo del fango producibile in 14 giorni attribuendo ad esso 1/3 del volume utile complessivo della vasca. Carico organico Rendimento Indice di produzione Fango di supero prodotto in complessivo abbattimento del fango 14 giorni giornaliero BOD 5 Kg BOD 5 /g Kg SS /Kg BOD 5 rimosso % KgSS 59,40 1, Volume complessivo Volume di acqua del Volume fango Volume disponibile necessario fango sfiorata m 3 m 3 m 3 m 3 45,13 15, ,09 Tabella VERIFICA IDRAULICA Le scelte di funzionamento effettuate sono state principalmente guidate ed imposte dalla volontà di rendere possibile, nella maggior parte dei casi, un deflusso in pressione a gravità. L andamento della linea piezometrica nel passaggio tra le successive sezioni di trattamento è riportato nell elaborato grafico I-003 (Profilo Idraulico). Le perdite di carico sono state computate in funzione sia della portata media nera Q m,n, sia della portata massima ammessa all impianto Q p,n. Commessa P 05/357 Pagina 16/33

17 1.8 LE PORTATE Il carico idraulico in ingresso all impianto è quantificato in: portata media di tempo asciutto pari a 9,90 m 3 /h portata di punta di tempo di asciutto pari a 29,70 m 3 /h A queste va aggiunta la portata di ricircolo dei fanghi accumulati nella fase di sedimentazione, rispettivamente pari a : 16,04 m 3 /h di fanghi sedimentati e la portata dell acqua del fango proveniente dal processo di ispessimento pari a: 0,19 m 3 /h dall ispessimento. I valori massimi delle portate nelle diverse fasi di trattamento dell impianto sono quindi quelle riportate nello schema di figura 4 e nella tabella 9. VASCA DESCRIZIONE PORTATA in mc/h T 0 Sollevamento iniziale 29,7 T 1 Grigliatura 29,7 T 2 Aerazione 29,89 T 3 Sedimentazione 45,93 T 5 Disinfezione 29,65 T 6 Accumulo 0,23 Tabella 9 Nella prima colonna della tabella 9 sono riportati i riferimenti delle vasche di trattamento presenti sulla planimetria dell impianto A-002 (Planimetria post-operam). Commessa P 05/357 Pagina 17/33

18 29,7 mc/h Liquame grezzo 29,89 mc/h 45,93 mc/h aerazione 29,65 mc/h sedimentazione disinfezione effluente Ricircolo fanghi 16,04 mc/h 0,23 mc/h 0,05 mc/h ispessimento 0,19 mc/h 0,19 mc/h Linea acqua del fango Trattamenti successivi Linea acqua Linea fango Linea acqua del fango Figura CONDOTTE A GRAVITA I collegamenti tra le varie vasche sono stati realizzati tramite condotte in PE 100 PN 16 corazzate, in pressione funzionanti a gravità. I diametri sono stati scelti tenendo conto delle perdite di carico distribuite lungo il percorso delle condotte (calcolate attraverso la formula semplificata per materiali plastici: J = 0,00079*Q 1,75 *D -4,79 ) e del campo di velocità generalmente consigliato per un buon funzionamento e compreso tra 0,5 m/s e 2,00 m/s, con velocità ideali comprese tra 0,8 m/s e 1,5 m/s. Le caratteristiche dei tratti principali sono riportate nella sottostante tabella 10. Avvengono per sollevamento meccanico il trasferimento del liquame in ingresso alla griglia rotativa cilindrica, il trasferimento di fango secondario dalla vasca di sedimentazione alla vasca di aerazione (fango di ricircolo) ed alla vasca di accumulo (fango di supero), nonché il trasferimento del fango ispessito alla vasca di stazionamento. Commessa P 05/357 Pagina 18/33

19 VASCHE COLLEGATE Ø ESTERNO Ø INTERNO LUNGHEZZA VELOCITA MEDIA PORTATA USCITA ENTRATA mm mm ml m/s m 3 /h Aerazione Sedimentatore ,8 20,46 0,95 45,93 Sedimentazione Disinfezione ,4 6,50 0,80 29,65 Sedimentazione Aerazione* ,2 13,10 0,55 26,00 Sedimentazione Ispessimento ,2 15,50 0,55 16,26 Tabella 10 *Ricircolo fanghi. ** Rinvio acqua del fango. 2. COLLETTORI ESTERNI Per i collettori esterni defluenti a gravità o in pressione si è scelto di utilizzare tubi in polietilene ad alta densità PE 100, PN 16, rispondenti alla norma UNI 10910, rivestiti da un doppio nastro in alluminio e protetti da uno strato esterno in poliolefina. 2.1 SCELTA DEL TRACCIATO Nella scelta del tracciato si è cercato di seguire il più possibile la rete stradale esistente per rendere più agevoli le operazioni di posa delle condotte. Nella scelta delle pendenze da assegnare alle canalizzazioni, si è cercato di non discostarsi troppo dalla pendenza naturale del terreno al fine di evitare eccessivi volumi e profondità di scavo. In tal modo esse si sono mantenute in un intervallo compreso tra l 1,4% ed il 10%, ad eccezione di alcuni tratti dove, a causa della conformazione del terreno, si sono dovuti assumere dei valori di pendenza minimi dello 0,4% e massimi del 24%. In tali casi, comunque, fissati i valori delle pendenze e dimensionati gli spechi, si è proceduto a verificare che le velocità fossero comprese nell intervallo di valori ammissibili di 0,5 2,5 m/s. Velocità troppo basse, infatti, non consentirebbero l autopulitura del canale favorendo il deposito di sostanze organiche pesanti sul fondo dello stesso, viceversa, velocità troppo alte provocherebbero l erosione del rivestimento del canale. Commessa P 05/357 Pagina 19/33

20 2.2 VERIFICA DEI COLLETTORI ESTERNI A GRAVITA Facendo riferimento alle portate di punta di tempo asciutto, si è proceduto alla verifica del dimensionamento dei collettori costituenti l integrazione della rete fognaria esistente. I valori di portata defluente in ciascun tratto sono stati determinati partendo dai valori stabiliti nel progetto precedente (determinati sulla base di uno studio demografico all anno 2018 per il Comune di Chiusi e sui dati di superficie e densità abitativa dedotti dal PRG) depurati della portata di pioggia, perché, come già detto in precedenza, la rete fognaria è esclusivamente nera. I valori di portata ottenuti sono: Collettore 1a Parte a gravità del collettore 1 prima dell immissione del collettore 3 (non incluso nel presente appalto) Q max = 3,86 l/s; Q min = 1,29 l/s; Collettore 1b Parte a gravità del collettore 1 dopo l immissione del collettore 3 (non incluso nel presente appalto) Q max = 5,14 l/s; Q min = 1,71 l/s; Utilizzando le scale di deflusso normalizzate, costruite adottando la formula di moto uniforme di 3 2 tipo monomio di Gauckler-Strickler ( Q = K 2 / 1/ s σ R i ; 1/ 3 1 = 90m s ), si è, quindi, proceduto a determinare i tiranti idrici h, le velocità V ed i gradi di riempimento G che si instaurano nei collettori per effetto di tali portate (vedi tabella11). Nelle scale di deflusso i valori di V e di Q sono normalizzati rispetto ai valori Vr e Q r relativi alle condizioni di completo riempimento del condotto. Come si evince dalla tabella in tutti i tratti dei collettori la velocità in corrispondenza del deflusso della portata di punta supera il valore minimo consigliato di 0,5 m/s. Nel caso di fognature nere separate si può ritenere, infatti, che tale valore di velocità sia sufficiente alla rimozione di eventuali depositi (autolavaggio delle tubazioni). Qualora ciò non accadesse bisognerebbe prevedere la realizzazione di pozzetti di cacciata con l obiettivo di produrre, ad intervalli regolari, una portata che scorra ad elevata velocità onde eliminare le eventuali sostanze sedimentate. K s Commessa P 05/357 Pagina 20/33