08/04/2014. Gli scarichi idrici

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1 Gli scarichi idrici A seconda della loro origine, le acque di scarico domestiche possono essere: acque nere, quelle provenienti dai servizi igienici; acque grigie, quelle provenienti da lavandini, docce ecc.; acque bianche, le acque piovane cadute sulle superfici impermeabili (coperture, terrazze, cortili ecc.). La ripartizione delle acque di scarico domestiche in nere e grigie non ha alcuna importanza ai fini del progetto dell impianto di scarico, perché tutte le acque domestiche, sia nere sia grigie, confluiscono nella stessa rete, mentre e invece molto importante per definire la qualità del rifiuto liquido e determinare i trattamenti necessari per la sua bonifica. La raccolta (o collettamento) delle acque di scarico avviene attraverso un impianto di scarico che consente di prelevare le acque reflue dal luogo nel quale vengono prodotte per trasferirle al sistema fognario urbano. 1

2 La rete fognaria urbana La fognatura urbana può essere costituita da: canalizzazioni separate, se le acque bianche sono convogliate in canali distinti da quelli delle acque nere e grigie, canalizzazioni miste, se tutte le acque sono convogliate nelle stesse condutture. Questo metodo di smaltimento, chiamato a fognatura dinamica, e quello comunemente impiegato nei centri urbani, perché consente il rapido allontanamento degli scarichi dal punto di produzione. Negli insediamenti non serviti da rete fognaria, le acque nere e grigie vengono, invece, fatte confluire in appositi impianti di raccolta, depurazione e smaltimento (vedi ), e le acque piovane raccolte dalle grondaie vengono disperse nel terreno mediante pozzi perdenti. Lo smaltimento delle acque è regolamentato dalla legge, che prevede gravi sanzioni per gli scarichi non autorizzati. Nei nuovi insediamenti e obbligatorio differenziare il sistema di collettamento delle acque bianche da quello delle acque nere e grigie. Tipi di reti urbane La rete fognaria urbana e sempre costituita da: collettori che trasferiscono le acque reflue delle singole case nei canali secondari, che corrono paralleli agli assi stradali e che sfociano nei canali principali (o collettori urbani), per giungere infine agli emissari, che sono i grandi canali esterni all area abitata. I tipi di rete variano notevolmente a seconda di vari fattori (vicinanza a corsi d acqua, orografia, dimensioni dell abitato ecc.). La figura 29 illustra un tipo di rete, tra i tanti possibili, chiamato a intercettazione: le acque reflue vengono fatte confluire in un grande emissario parallelo a un corso d acqua, nel quale vengono immesse a valle dell abitato, dopo essere state opportunamente depurate. 2

3 Lo scarico delle acque piovane L impianto di scarico delle acque bianche in un edificio e formato dal complesso di tubi e canali che raccolgono le acque piovane dal tetto e le convogliano alla fognatura esterna ed e essenzialmente costituito di canali di gronda, pluviali (o colonne di scarico) e collettori. I canali di gronda sono di solito ricavati dalla piegatura a freddo di nastri di lamiera di acciaio o di rame larghi da 25 a 40 cm e possono avere varie sezioni; la più comune e quella semicircolare, con diametro tanto maggiore quanto più ampia e la superficie della falda del tetto che vi scarica le acque e quanto più elevato e l indice di piovosità del luogo. I canali di gronda più comuni hanno diametro che misura cm. I pluviali hanno di solito sezione circolare, con diametro di 8 cm per aree di tetto fino a circa 50 m2 e diametro 10 cm per aree di tetto fino a 80 m2 e possono essere esterni oppure contenuti in vani interni alla muratura. La parte terminale inferiore dei pluviali esterni e spesso realizzata con un tubo di ghisa dell altezza di 1,5 2,5 m detto stivale. Il collegamento tra il canale di gronda e il pluviale avviene attraverso un raccordo troncoconico chiamato messicano mentre il collegamento tra pluviale e collettore avviene attraverso un pozzetto di ispezione. Rete di scarico delle acque nere domestiche Un impianto di scarico per acque nere all interno di un edificio e sostanzialmente costituito di tre parti: diramazioni, colonne, collettori. Le diramazioni, o tronchi, sono i tratti di tubazione posti in opera sotto il pavimento che hanno il compito di collegare un apparecchio idrosanitario alla colonna di scarico. Le diramazioni che ricevono gli scarichi di più apparecchi si chiamano diramazioni a collettore. In passato, le diramazioni di scarico erano in tubi di piombo, mentre attualmente il materiale di impiego più comune e il polietilene ad alta densità. Le diramazioni vengono posate nel massetto cementizio (o sottofondo) tra l estradosso del solaio e il pavimento e la loro posa in opera deve essere particolarmente accurata, perché deve consentire il regolare deflusso dell acqua di scarico anche se la pendenza e molto poca (mai pero inferiore all 1%) e non deve subire danneggiamenti dovuti alle dilatazioni termiche causate dall immissione di acque calde (provenienti soprattutto dalle lavatrici). Tra gli apparecchi idrosanitari e le tubazioni di scarico viene interposto un sifone, che ha lo scopo di evitare la fuoriuscita dei cattivi odori provenienti dalla rete di scarico. In casi particolari, come nelle grandi cucine, dove e maggiore la possibilità di intasare gli scarichi con sostanze grasse, si installa lungo il percorso delle diramazioni un pozzetto ispezionabile, detto anche condensagrassi, che deve avere la stessa capacita dell apparecchio idrosanitario servito. In passato, anche negli impianti domestici molto spesso le diramazioni provenienti dal lavandino, dal bidet e dalla vasca confluivano in un pozzetto a pavimento, che aveva la funzione di facilitare la pulizia dei tubi ostruiti e di costituire una ulteriore barriera agli odori. Oggi, pero, si preferisce collegare la diramazione di ciascun apparecchio direttamente alla colonna di scarico. L unione della diramazione con la colonna avviene mediante un pezzo speciale a forma di Y detto braga. 3

4 Dimensionamento delle diramazioni Il gran numero di elementi incogniti che intervengono nel calcolo delle dimensioni da assegnare ai tubi dell impianto di scarico ne rendono molto complessa la soluzione per via teorica. E infatti molto difficile valutare l attrito del flusso di liquame nelle colonne verticali, il numero di apparecchi che scaricano contemporaneamente, le effettive perdite di carico delle tubazioni che risultano molto spesso parzialmente ostruite ecc. Il dimensionamento viene dunque condotto mediante tabelle ricavate per via sperimentale o con criteri statistici in base alla quantità di liquame che le tubazioni devono smaltire, valutata secondo un unita di misura convenzionale, detta unità di scarico, corrispondente alla portata di scarico di un lavabo comune ed equivalente allo scarico di 28 litri di refluo al minuto. La tabella 9 fornisce i diametri delle tubazioni in funzione della portata espressa in unita di scarico. Per le diramazioni a collettore si ricorre alla tabella 10 che tiene conto della pendenza del collettore e delle unita di scarico allacciate 4

5 Colonne di scarico e loro ventilazione Le colonne di scarico costituiscono i tronchi verticali dell impianto e sono, generalmente, di polietilene ad alta densità. Esse non terminano in corrispondenza della braga più alta, ma vengono prolungate fin oltre la copertura del tetto per consentire la ventilazione della colonna: la parte compresa tra l ultima braga e la bocca superiore della colonna (bocca di esalazione) si chiama tronco di esalazione. La bocca di esalazione, munita di cappellotto (o mitra), deve essere a distanza non inferiore a 4 m, misurati orizzontalmente, da porte, finestre o altre aperture, per evitare che attraverso di esse entrino cattivi odori. Se ciò non e possibile, la colonna deve essere prolungata di almeno 1 m al di sopra dell apertura più vicina. 5

6 Ventilazione delle reti di scarico Se il flusso liquido intermittente prodotto dallo scarico di uno o più apparecchi occupa completamente la sezione della colonna di scarico, la massa in caduta provoca un effetto simile a quello di uno stantuffo che scorre in un cilindro: comprime l aria contenuta nel tratto di tubo sottostante e provoca contemporaneamente una depressione in quello soprastante. Queste variazioni della pressione dell aria contenuta nel tubo si trasmettono alle tubazioni tributarie della colonna e possono produrre lo svuotamento dei loro sifoni. Per evitare che ciò accada si ricorre alla cosiddetta ventilazione della colonna. I sistemi di ventilazione possono essere di due tipi: La ventilazione unitaria e cosi detta perché ogni singolo sifone di ciascun apparecchio viene ventilato. La ventilazione a gancio consiste, invece, nel ventilare i collettori di scarico di più apparecchi in batteria. Il nome deriva dal fatto che ciascun collettore si innalza nella sua parte terminale fino al di sopra degli apparecchi serviti per agganciarsi come un uncino alla colonna di ventilazione. Mentre il primo sistema e sempre di facile esecuzione, il secondo e invece conveniente solo quando ci sono più apparecchi in batteria e in colonna. La ventilazione non e necessaria nel caso che un solo apparecchio scarichi direttamente in una colonna la cui sezione sia almeno tripla di quella della diramazione. Il diametro del tubo di ventilazione di ogni singolo apparecchio deve essere uguale a quello del corrispondente tubo di scarico con un massimo di 50 mm. 6

7 Collettori I collettori sono i tratti terminali degli impianti di scarico attraverso i quali le acque vengono immesse nelle reti urbane o avviate agli impianti di trattamento e smaltimento. Se le acque reflue devono essere immesse in una rete urbana di tipo misto, si può ricorrere a collettori misti, che raccolgono sia le acque nere e grigie sia quelle piovane. Se invece le acque sono destinate a reti urbane a canalizzazioni separate o a impianti di raccolta, depurazione e smaltimento (vedi ), si deve ricorrere a collettori separati. I collettori per acque nere e grigie sono tubi di cemento, gres, fibrocemento o, per diametri non molto grandi, di polietilene. Le pendenze consigliate per i vari materiali sono: 0,5% per tubi di gres o polietilene, 1,5% per tubi di fibrocemento 2% per tubi di cemento. Il collegamento tra le colonne e il collettore non avviene direttamente, ma mediante un pozzetto d ispezione. I collettori per acque piovane sono quelli che servono esclusivamente i pluviali e devono avere pendenza minima dell 1%. Pozzetti di ispezione Al piede della colonna viene di norma disposto un pozzetto d ispezione, che assolve la duplice funzione di consentire la facile ispezione e pulizia delle colonne e di creare una camera d aria che neutralizza le sovrappressioni prodotte dalla massa liquida in caduta lungo le colonne, finche l aria non viene scaricata attraverso la canna di ventilazione [fig. 35]. Al piede delle colonne e a valle dei collettori vengono di solito interposti particolari sifoni per esterni 7

8 Dimensionamento dei collettori Dimensionamento dei collettori per acque nere Il dimensionamento dei collettori per acque nere può essere condotto mediante tabelle come la tabella 11 che tengono conto delle unità di scarico da servire e della pendenza media dei tubi. I dati della tabella 11 si riferiscono a tubi di gres o Geberit considerati meta pieni. Nel caso di tubi di cemento, i numeri di unita della tabella devono essere dimezzati. 8

9 Dimensionamento dei collettori per acque piovane Per il dimensionamento dei collettori per sole acque piovane si fa riferimento alla tabella 12 dove la portata del refluo e espressa in funzione della superficie di raccolta di acque piovane e non in funzione di unita di scarico. Dimensionamento dei collettori misti Per il dimensionamento dei collettori misti si deve trasformare innanzitutto la portata di acqua piovana in unita di scarico, sulla base dei dati statistici di piovosità della zona interessata. Il calcolo viene condotto come segue. Supponiamo una caduta d acqua pari a 10 cm all ora. Sulla superficie di 1 m2 cadranno 100 litri/h di acqua, pari a 1,67 litri/min. Poiché un unita di scarico equivale a 28 litri/min., a ogni unita corrisponderanno 28:1,67 = 17 m2 di superficie. Le unita di scarico corrispondenti alla portata di acqua piovana non possono, inoltre, essere sommate direttamente a quelle dell impianto sanitario, perché queste ultime vanno conteggiate tenendo conto delle riduzioni per contemporaneità, mentre le acque piovane devono essere sempre scaricate contemporaneamente. 9

10 Trattamento delle acque reflue Fognature e depuratori Le norme prescrivono che le acque reflue possano essere immesse nei corpi recettori solo dopo essere state sottoposte a trattamenti preventivi al termine dei quali devono risultare di qualità adeguata alla natura del corpo recettore. Per quanto riguarda le acque reflue domestiche, si tratta di abbattere il carico organico inquinante presente nelle acque nere, i solidi sedimentabili, i detersivi presenti nelle acque grigie e gli inquinanti raccolti dalle acque bianche durante il dilavamento delle superfici impermeabili (tetti e aree asfaltate). La necessita di depurare le acque bianche e normalmente limitata ai primi 5 mm di acqua piovana (acqua di prima pioggia), che e quella che raccoglie la maggior parte dello sporco accumulato sulle superfici dilavate. Nei piccoli insediamenti residenziali in aree prive di fognatura dinamica, i trattamenti vanno effettuati a valle del collettore di scarico della fognatura domestica, entro piccoli impianti di depurazione. Negli aggregati urbani provvisti di rete fognaria, i trattamenti vengono invece effettuati in grandi sistemi di vasche a cielo aperto, normalmente disposti in prossimità dei corsi d acqua destinati a ricevere le acque depurate. Fosse settiche Le fosse settiche (o biologiche) sono impianti di trattamento delle acque reflue molto semplici, che vengono utilizzati nel caso di piccole abitazioni isolate, quando non e possibile il collegamento alla fognatura dinamica. Le materie fecali contengono un microbo anaerobico (che si sviluppa cioè fuori dal contatto con l aria), che si nutre disgregando le sostanze solide fino a renderle completamente liquide. Il prodotto liquido cosi ottenuto, riportato a contatto con l aria, subisce ulteriori processi di ossidazione e di chiarificazione che lo rendono idoneo allo smaltimento nei corsi d acqua o nel terreno. Questo processo di trasformazione del liquame avviene all interno di particolari vasche, dette appunto fosse settiche (o biologiche), costituite da grossi recipienti di calcestruzzo o, nei tipi più recenti, di materie plastiche, che vengono interrati all esterno dell edificio (a non meno di un metro dai muri di fondazione e di 10 metri da pozzi, condotte o serbatoi contenenti acqua potabile) e collegati con l estremità a valle del collettore delle acque nere. Le fosse settiche devono essere accessibili dall alto attraverso un pozzetto che consenta anche l estrazione periodica (da 1 a 4 volte l anno) dei fanghi che si depositano sul fondo. L immissione nella fossa di sostanze diverse dalle materie fecali, e in particolare di acque ricche di detersivi, riduce l efficacia del processo di trasformazione anaerobica: e dunque necessario che le acque grigie vengano convogliate in una vasca di decantazione posta a valle della fossa settica senza passare attraverso a essa. Nelle fosse non vanno scaricate neppure le acque piovane, perché la loro azione diluente ostacolerebbe i processi biochimici: esse vanno convogliate direttamente al recettore finale. Per il dimensionamento della vasca in funzione della quantità di acque reflue che vi vengono convogliate (cioè al numero di utenti serviti) si ricorre alle tabelle fornite dai costruttori. 10

11 Fosse Imhoff Il tipo di fosse settiche più evoluto e costituito dalle fosse Imhoff, che sono vasche di forma e dimensioni diverse, suddivise in due comparti da setti che separano una zona di calma, detta camera di sedimentazione o di decantazione, da una zona nella quale avviene la digestione anaerobica del fango decantato, chiamata camera di fermentazione o dei fanghi. I liquami confluiscono nella vasca di sedimentazione dove, scorrendo lentamente, consentono la separazione delle parti leggere, che galleggiano, da quelle pesanti che si depositano sul fondo, dove si decompongono liberando sostanze solubili e gassose. 11