LA PERDITA D EFFICIENZA DEI POZZI D ACQUA: L IMPORTANZA DEL MONITORAGGIO E DEL SISTEMA
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- Michela Cavalli
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1 LA PERDITA D EFFICIENZA DEI POZZI D ACQUA: L IMPORTANZA DEL MONITORAGGIO E DEL SISTEMA
2 LA STRUTTURA DI UN POZZO PER ACQUA IL FILTRO
3 IL DRENO FUNZIONI: Proteggere il pozzo dall ingresso di sabbia Aumentare la permeabilità del terreno nelle vicinanze del pozzo
4 TUBAZIONI
5 POSSIBILI PROBLEMATICHE DI UN POZZO Nel corso del suo funzionamento, OGNI pozzo va prima o poi incontro ad almeno una delle seguenti problematiche: Diminuzione dell efficienza idraulica Corrosione della tubazione Scarsa qualità biologica dell acqua Acqua con odore/sapore sgradevole Emungimento di acqua rossastra Queste problematiche sono spesso correlate fra loro.
6 DIMINUZIONE DELL EFFICIENZA IDRAULICA Le cause di inefficienza idraulica dei pozzi sono 3: Occlusione fisica Formazione di pellicole biologiche Deposito di minerali N.B. Le cause di inefficienza interessano anche il dreno e la falda, e non solo i filtri del pozzo!!
7 OCCLUSIONE FISICA Sabbia fine e limo occludono le porosità del dreno Si formano ponti di sabbia Aumenta la velocità di flusso e nuovo materiale viene richiamato verso il pozzo
8 Formazione di pellicole biologiche Il terreno è naturalmente ricco di microrganismi il 90% si trova adeso ai grani del terreno il 95% è aerobico il 95% è eterotrofo L abbondanza di batteri dipende da: sostanza organica ossigeno disciolto nutrienti (azoto e fosforo) eventuale contaminazione della falda permeabilità del terreno ph
9 Nel pozzo e nel suo intorno l abbondante flusso d acqua, l elevata permeabilità e la turbolenza dovuta al pompaggio generano le seguenti condizioni: elevato ossigeno disciolto abbondanza di nutrienti e minerali ricchezza di sostanza organica Si generano le condizioni per la colonizzazione batterica.
10 La pellicola biologica è generalmente costituita da: 20-30% materia cellulare batterica 70-80% minerali Resistente agli attacchi chimici Difficile eliminare gli strati più profondi delle pellicole biologiche La colonizzazione batterica è responsabile anche dei seguenti problemi: scarsa qualità biologica dell acqua emungimento di acqua rossa Distacco di batteri dal biofilm acqua con odore/sapore sgradevole (es. odore di uova marce) corrosione
11 Deposito di minerali: ferro e manganese Fe+++ Fe++ colore rosso/marrone Mn++ Mn++++ colore marrone/nero La trasformazione avviene in ambiente ricco di ossigeno Spesso il deposito di minerali avviene per opera di batteri (ferrobatteri) Per la crescita dei ferrobatteri non è importante quanto ferro è disciolto in acqua, ma che si creino le condizioni per la colonizzazione batterica
12 Deposito di minerali: ferro
13 Deposito di minerali: carbonati Ca++ CaCO3 colore bianco Mg++ MgCO3 colore giallo Interessa principalmente pozzi con acqua dura o medio-dura È legato all equilibrio chimico tra carbonati, bicarbonati e CO2 disciolta
14 Deposito di minerali: carbonato di calcio
15 Diminuzione della portata d acqua erogata Occlusione fisica Crescita di pellicole biologiche Deposito di minerali Diminuzione della permeabilità dell acquifero circostante il pozzo Diminuzione della porosità del dreno Riduzione delle luci di passaggio dei filtri Flusso difficoltoso dell acqua dalla falda al pozzo Diminuzione dell efficienza idraulica
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18 Situazione iniziale: Portata 260 m3/h (72 l/s) Prevalenza 20 m Funzionamento in continuo 24h/giorno Un caso pratico (I) Dopo 10 anni: Prevalenza 25 m Portata 160 m3/h (44 l/s) Risultato: il pozzo non soddisfa più le esigenze d acqua dell utenza
19 Situazione iniziale: Portata 260 m3/h Prevalenza 20 m Potenza assorbita 17,5 kw Funzionamento 10 ore/giorno Alimentazione di serbatoio di stoccaggio Richiesta 2600 m3/giorno Consumo elettrico 175 kwh/giorno Spesa per corrente elettrica (ipotizzando funzionamento 330 giorni/anno) 8300 /anno Un caso pratico (II)
20 Un caso pratico (II) Dopo 10 anni: Prevalenza 25 m Portata 160 m3/h Richiesta della rete 2600 m3/giorno Funzionamento 16 ore/giorno Potenza assorbita 15 kw Consumo elettrico 240 kwh/giorno Spesa per corrente elettrica /anno Maggiore spesa per inefficienza pozzo: ~ 3100 /anno
21 Un caso pratico (III) Pompa installata a 26 metri La pompa rischia la cavitazione È necessario ridurre forzatamente la portata tramite valvola o inverter Se non sono installati sistemi automatici di blocco la pompa va in avaria
22 Perdita di efficienza: cosa NON fare Nel caso il pozzo non fornisca più una portata sufficiente o la pompa rischi la cavitazione, NON si deve sostituire la pompa esistente con una pompa più potente oppure approfondire la posizione della pompa; questo infatti provoca: Aumento dei consumi di energia Aumento della velocità di flusso dell acqua verso il pozzo, con trascinamento di sabbie e limi Ulteriore peggioramento dell efficienza idraulica
23 Perdita di efficienza: cosa fare 1. Il monitoraggio È necessario monitorare: il livello statico e dinamico del pozzo: un aumento della differenza tra i due livelli è indice di perdita di efficienza del pozzo Portata d acqua erogata dal pozzo: una sua diminuzione è spesso indice di inefficienza del pozzo Consumo elettrico della pompa: in caso di inefficienza esso varia
24 2. Prove di portata
25 L equazione di Jacob -Rorabaugh s =BQ +CQ 2 s = abbassamento in corrispondenza della portata Q B = costante legata alla componente LAMINARE del flusso C = costante legata alla componente TURBOLENTA del flusso
26 Il Criterio di Walton Criteri di giudizio sullo stato dei pozzi secondo Walton, validi per n=2 (modificato da de Marsily, 1986) C < 675 m/(m 3 /s) 2 Pozzo in buone condizioni, ben sviluppato 675 < C < 1350 m/(m 3 /s) 2 Pozzo mediocre 1350 < C < 5400 m/(m 3 /s) 2 Pozzo poco efficiente, fortemente deteriorato Pozzo in pessime condizioni, sul C > 5400 m/(m 3 /s) 2 quale gli interventi di spurgo sono probabilmente inutili
27 L efficienza del pozzo Rapporto fra le perdite di carico legate al flusso laminare e le perdite di carico totali del pozzo
28 3. Ispezioni televisive Eseguite tramite telecamera sommergibile, meglio se con testa orientabile. Forniscono informazioni su quantità e qualità delle incrostazioni e quindi sulla causa di inefficienza del pozzo. Sono importanti per verificare lo stato della tubazione del pozzo (presenza di corrosioni, fori ). Permettono di verificare il reale posizionamento di tratti filtranti ed altri elementi strutturali, oltre all effettiva quota di fondo pozzo.
29 4. Registrazione dei dati di funzionamento del pozzo POZZO N Data Livello statico L.s. (m) Portata Q (m 3 /h) Livello dinamico L.d. (m) Abbassamento s. (m) Capacità specifica Qs (m 2 /s) Assorbimento pompa N (Kw) Prevalenza pompa H (m)
30 APPLICAZIONE DEL SISTEMA
31 IL SISTEMA
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33 RISOLUZIONI DELLE PROBLEMATICHE DI UN POZZO Nel corso del suo funzionamento, il pozzo non va incontro alle seguenti problematiche: Efficienza idraulica Non corrosione della tubazione Alta qualità biologica dell acqua Acqua odore/sapore gradevole Emungimento di acqua trasparente
34 EFFICIENZA IDRAULICA Rimozione occlusione fisica, e blocco sua riformazione Rimozione di pellicole biologiche e blocco sua riformazione Rimozione deposito di minerali e blocco sua riformazione N.B. L efficienza interessa anche il dreno e la falda, e non solo i filtri del pozzo!!
35 Rimozione di pellicole biologiche L abbondanza di batteri dipende da: sostanza organica eliminata ossigeno disciolto viene ossidato nutrienti vengono eliminati per legame chimico ph viene tenuto costante nel tempo Non si generano le condizioni per la colonizzazione batterica.
36 Vengono eliminati gli strati più profondi delle pellicole biologiche Deposito di minerali: ferro e manganese Non avendo un ambiente ricco di ossigeno, e per la mancanza di batteri non avviene la trasformazione. Deposito di minerali: carbonati In pozzi con acqua dura o medio-dura viene tenuto l equilibrio chimico tra carbonati, bicarbonati e CO2 disciolta. NON OCCLUSIONE FISICA!!!!!
37 ABBATTIMENTO DI COSTI DI ESERCIZIO DEI COSTI DEGLI INTERVENTI DI MANUTENZIONE STRAORDINARIA MANUTENZIONE ORDINARIA
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