A-02 Relazione tecnica di dimensionamento rev03x Depuratore Ponte Buriano... · L’impianto di...

A-02 Relazione tecnica di dimensionamento

Elaborato A-02.doc Settembre 2009 1° Emissione Ing. Nicola Mori Ing. Cosimo Convertino Ing. Remo Chiarini

Comune di Arezzo Nuove Acque S.p.A. Realizzazione del nuovo depuratore e del collettore fognario di Ponte Buriano.

Relazione tecnica Pagina 2 di dimensionamento

Indice

1 Introduzione ............................................................................................................. 3

1.1 Normativa di riferimento............................................................................................................... 3

2 Parametri di dimensionamento dell’impianto di depurazione e del collettore fognario ................................................................................................................... 6

2.1 Dati di progetto ............................................................................................................................ 6

2.2 Parametri di dimensionamento della procedura Rhizopur .......................................................... 8

3 Il Collettore fognario di adduzione all’impianto ...................................................... 10

3.1 Descrizione della rete di progetto ..............................................................................................10

3.2 Verifica idraulica dei collettori a gravità .....................................................................................12

3.3 I pozzetti scaricatori di piena .....................................................................................................14

3.4 Sollevamenti ..............................................................................................................................16

4 L’impianto di trattamento delle acque reflue .......................................................... 21

4.1 Dimensionamento dei processi di depurazione .........................................................................24

4.1.1 Grigliatura .......................................................................................................................... 24

4.1.2 Sollevamento e ricircolo .................................................................................................... 27

4.1.3 Filtro percolatore o letto batterico ..................................................................................... 30

4.1.4 Pozzetto di by-pass dei letti di rizofiltrazione e partitore di portata ................................... 34

4.1.5 Letti di rizofiltrazione ......................................................................................................... 36



1 INTRODUZIONE La presente relazione dei calcoli statici e strutturali è parte integrante del progetto

del nuovo depuratore di Ponte Buriano e dei relativi collettori fognari, redatto su

incarico della società Nuove Acque S.p.a., gestore unico del Servizio Idrico Integrato

per i comuni dell’A.T.O. n°4 della Toscana (Alto Va ldarno).

Il nuovo impianto di depurazione tratterà da subito le acque reflue urbane

provenienti dai collettori misti e neri dei nuclei abitati di Ponte Buriano e C. Fischio

nel comune di Arezzo, ma è dimensionato per ricevere e trattare in futuro gli ulteriori

contributi che verranno addotti anche dalle frazioni di Cincelli e di Meliciano, per un

totale di circa 600 a.e.

1.1 Normativa di riferimento Il progetto, stante la sua potenzialità nominale pari a 600 AE, non essendo

riferibile alla tipologia “Impianti di depurazione delle acque reflue con potenzialità

superiore a 10˙000 abitanti equivalenti”, di cui all’allegato 3, elenco B, numero 7,

lettera v) alla parte seconda del D.Lgs 152/2006, non rientra per dimensioni tra le

opere da assoggettare alla procedura di V.I.A..

Sempre sotto il profilo delle norme di tutela ambientale, il progetto è stato invece

redatto in ottemperanza a quanto disposto dal comma 3 dell’art.6 della Direttiva

“Habitat” n. 92/43/CEE in ragione della circostanza che l’area contigua al fiume Arno

nel tratto che va da Ponte Buriano fino all’invaso artificiale della Penna è ricompresa

nel perimetro di uno dei siti appartenenti alla “rete ecologica Natura 2000”,

identificato come “Ponte Buriano e Penna”, con codice IT5180013, e denominato nel

giugno 1995 Sito d’Importanza Comunitaria proposto (pSIC).

Tale classificazione fu disposta a norma dell’art. 3 della direttiva “Habitat” che

recepiva, a sua volta, la Direttiva “Uccelli” n. 79/409/CEE e che fu adottata in Italia

nel 1997, mediante il Regolamento D.P.R. 8 settembre 1997 n. 357, modificato ed

integrato dal D.P.R. 120 del 12 marzo 2003.

Il nuovo depuratore ricade inoltre anche entro i confini della Riserva Naturale

Regionale “Ponte Buriano e Penna”, in un area caratterizzata da boschi, arbusteti e

coltivi prospicienti il fiume Arno e il suo bacino, pertanto verrà realizzato in accordo a

quanto prescritto dal Regolamento delle Riserve Naturali “Valle dell’inferno e



Bandella” e “Ponte Buriano e Penna”, approvato con Deliberazione del Consiglio

Provinciale n.79 del 23.06.2003 (di cui all’art. 16 della L.R. n.49 del 11.04.1195), che

permette “la realizzazione di opere e infrastrutture ritenute idonee e indispensabili

per i miglioramenti ambientali e in generale per la realizzazione delle finalità della

Riserva Naturale”.

L’impianto di trattamento delle acque reflue in progetto, stante la potenzialità

compresa fra 50 e 2000 AE, come stabilito nelle “Indicazioni Generali” dall’Allegato 5

al D.Lgs 152/2006 cui rimanda l’art.105 della legge medesima e dal D.P.G.R.

Toscana 8 settembre 2008, n. 46/R “Regolamento di attuazione della legge regionale

31 maggio 2006, n.20 – Norme per la tutela delle acque dall’inquinamento”, è stato

progettato utilizzando filtri percolatori (o letti batterici) e tecniche di depurazione

naturale come la fitodepurazione, con l’obiettivo di rendere semplice la manutenzione

e la gestione, minimizzare i costi gestionali e abbattere l’impatto ambientale.

Il dimensionamento di tali trattamenti è stato condotto, in ottemperanza a quanto

disposto dall’articolo 24 del regolamento delle Riserve Naturali Regionali “Valle

dell’Inferno e Bandella” e “Ponte Buriano e Penna”, approvato con Deliberazione del

Consiglio Provinciale n.79 del 23.06.2003, in modo da raggiungere i limiti riportati in

Tabella 1 dell’Allegato 5 al D.Lgs 152/2006.

Il dimensionamento del collettore fognario, al quale verranno allacciate le condotte

fognarie attualmente esistenti, è stato basato sulla scorta delle previsioni di

espansione demografica dei centri abitati di Ponte Buriano, C. Fischio, Meliciano e

Cincelli (assumendo che anche queste ultime due località vengano successivamente

allacciate al collettore di progetto) secondo i dati riportati in Tabella 1-1.

Tabella 1-1 Numero degli Abitanti Equivalenti di ognuno dei centri abitati afferenti al nuovo collettore di progetto

AE (Abitanti Equivalenti di progetto)

Ponte Buriano “est” 100

Ponte Buriano “sud” 100

Ponte Buriano “nord” 50

C. Fischio e Meliciano 150

Cincelli 200

Totale 600

Stante la necessità di scaricare le portate eccedenti la portata massima di progetto

della fognatura, al fine di salvaguardare l’integrità e la funzionalità delle sue parti



costruttive e di non sovraccaricare l’impianto di depurazione con portate che si

potrebbero formare durante piogge intense, ogni allaccio della fognatura mista

esistente alla fognatura di progetto sarà realizzato mediante la costruzione di

pozzetti scaricatori di piena (vedi Figura 1-1) dimensionati per scolmare portate

superiori a 6 volte la portata media nera in tempo secco, in conformità a quanto

stabilito dall’art. 16 L.R. n.20 del 31.05.2006 emanata ai sensi dell’art. 113 del D.

Lgs. 152/2006.

Figura 1-1: Corografia dell’area interessata dai lavori

Ponte Buriano

C. Fischio

Depuratore

Sollevamento 2 Sollevamento 1

Scaricatore di piena

Scaricatore di piena



2 PARAMETRI DI DIMENSIONAMENTO DELL ’IMPIANTO DI DEPURAZIONE E DEL COLLETTORE FOGNARIO

2.1 Dati di progetto Come già accennato in premessa il dimensionamento del collettore, al quale

verranno allacciate le condotte fognarie attualmente esistenti, è stato basato sulla

scorta delle previsioni di espansione demografica dei centri abitati di Ponte Buriano,

C. Fischio, Cincelli e Meliciano (assumendo che anche queste ultime due località

vengano successivamente allacciata al collettore di progetto) secondo i dati riportati

in Tabella 1-1.

La dotazione idrica procapite, stabilita in Di = 250 l/(AE·gg), è stata desunta (vedi

Tabella 2-1) maggiorando del 10% il valore delle previsioni contenute nel Piano

d'Ambito per l’ATO 4 dell’Alto Valdarno, relativamente ai fabbisogni idrici legati al

raggiungimento degli obiettivi al 20° anno di gesti one (III livello di servizio, anno

2018), per comuni con popolazione residente inferiore a 5000 abitanti.

Tabella 2-1 Dotazione idrica procapite prevista dal Piano d’Ambito.

Dotazione idrica prevista per popolazione residente [litri/(abitante.giorno)]

Comuni con Ab. 1° anno di gestione (1°

liv. di servizio) 10° anno di gestione

(2° liv. di servizio) 20°anno di gestione

(3° liv. di servizio)

ab> 80.000 283 377 415

16.000<ab<80.000 254 305 322

10.000<ab<16.000 238 270 286

5.000 <ab<10.000 224 239 254

ab.< 5.000 214 221 228

Per il corretto dimensionamento dell’impianto di trattamento delle acque reflue e

del collettore fognario, è stato necessario determinare la portata media, la portata di

punta nera e quella massima ammessa all’impianto di depurazione, nonché le

concentrazioni di inquinanti all’interno del refluo. Per questo motivo è stato ipotizzato

un coefficiente di afflusso in fogna pari a cf = 0.8, un coefficiente di punta cpn = 3 e un

valore di portata ammessa all’impianto pari a sei volte quella media. Inoltre, stante il

fatto che nelle ore notturne la portata prodotta è molto ridotta rispetto a quelle diurne,

la portata media oraria sarà calcolata dividendo la portata idrica giornaliera per un

numero di ore pari a b=18.

Considerando le ipotesi fatte, il valore della portata media oraria Qm si determina



con la seguente espressione:

· · b 600 · 250 · ⁄ · 0.8 18 1.85 ⁄ 160 ⁄

dove:

PN è la potenzialità nominale dell’impianto espressa in AE; Di è la dotazione idrica giornaliera procapite in l/(AE·gg); cf è il coefficiente di afflusso in fogna; b è il numero di ore sul quale viene calcolata la portata media.

Stabilita la Qm è possibile calcolare la portata di punta nera Qpn e la portata

massima ammessa all’impianto Qmax con le seguenti espressioni:

Q c · Q" 3 · 1.85 l s⁄ 5.56 l s⁄ 20 m h⁄ Q"() 6 · Q" 6 · 1.85 l s⁄ 11.11 l s⁄ 40 m h⁄ dove:

Qm è la portata media; cpn è il coefficiente di punta.

Nella tabella successiva sono riportati i valori dalla portata media Qm,i, della

portata di punta nera Qpn,i, e della portata massima ammessa all’impianto Qmax,i

generate da ogni singola area afferente al collettore di progetto nonché quelle

relative alla potenzialità dell’impianto di depurazione.

Tabella 2-2 Numero degli Abitanti Equivalenti di ognuno dei centri abitati afferenti al nuovo collettore di progetto con indicazione della portata media Qm,i, della portata di punta nera Qpn,i e della portata massima ammessa in fogna Qmax,i.

Potenzialità Portata media

Portata di punta nera

Portata massima ammessa

PN

[AE]

Qm,i

[l/s]

Qpn,i

[l/s]

Qmax,i

[l/s]

Ponte buriano “est” 100 0.31 0.93 1.85

Ponte buriano “sud” 100 0.31 0.93 1.85

Ponte buriano “nord” 50 0.15 0.46 0.93

C. Fischio 150 0.46 1.39 2.78

Cincelli 200 0.62 1.85 3.70

Totale al depuratore 600 1.85 5.56 11.11

Gli apporti unitari degli inquinanti Au,i espressi in termini di BOD5 e Solidi Sospesi

Totali (SST) sono rispettivamente pari a 60 g/(AE·gg) e 75 g/(AE·gg). Per ognuno di

essi pertanto è possibile determinare il carico inquinante CIi, espresso in Kg/gg, e la

concentrazione media ci, espressa in mg/l, con le seguenti espressioni:



CI- A/,- · PN

c- A/,- · PNQ"

dove:

PN è la potenzialità nominale dell’impianto espressa in AE; Au,i è l’apporto unitario di inquinante; Qm è la portata media;

Nella tabella successiva (Tabella 2-3) si riportano i valori risultanti del carico

inquinante e della concentrazione media nel refluo influente relativamente al BOD5 e

ai SST, nonché i valori limite della concentrazione degli inquinanti allo scarico fissati

dalla Tabella 1 dell’Allegato 5 al D.Lgs. 152/2006.

Tabella 2-3 Valori del carico inquinante giornaliero e della concentrazione media del BOD5 e dei SST con indicazione dei valori limite della concentrazione degli inquinanti allo scarico fissati dalla Tabella 1 dell’Allegato 5 al D.Lgs. 152/2006

Apporto unitario inquinante ipotizzato

Carico Inquinante

Concentrazione media nel refluo

influente

Concentrazione media nel refluo effluente

(limiti da Tab. 1

All. 5 D.Lgs. 152/2006

A u,i CIi ci ci

[g/(AE*d)] [Kg/d] [mg/l] [mg/l]

BOD5 60 36 225 25

SST 75 45 281 35

2.2 Parametri di dimensionamento della procedura Rh izopur Secondo quanto riportato nel rapporto d’assistenza tecnica per il

dimensionamento di piccole installazioni di depurazione (“Dimensionnement de

petites installations d’assainissement, Arezzo, Italie”) commissionato da Nuove

Acque S.p.A. e redatto da DORE1 di Suez Environnement in data 25.10.2005, in cui

si analizzavano diverse tipologie impiantistiche per il trattamento di acque reflue quali

la tecnica di infiltrazione-percolazione, la fitodepurazione a flusso verticale, la

procedura brevettata Rhizopur, la tecnologia dei biodischi, e l’utilizzo di impianti a

fanghi attivi compatti, si evince che, per potenzialità comprese tra 400 e 2000 AE, la

procedura Rhizopur risulta essere la più conveniente tra quelle analizzate dal punto

di vista rendimento/costi e, pertanto, su richiesta della stazione appaltante, il progetto

1 DORE: Direction des Operations de la Recherche et de l’Environnement



prevede l’adozione di tale tecnologia.

I parametri fissati nel rapporto sopracitato necessari per il corretto

dimensionamento degli elementi che costituiscono la procedura Rhizopur, affinché

vengano rispettati i limiti stabili dalla Tabella 1 dell’Allegato 5 al D.Lgs. 152/2006,

sono riportati nella tabella seguente.

Tabella 2-4 Parametri di dimensionamento della procedura Rhizopur.

Letto Batterico

Carico idraulico superficiale massimo m3/(m2·h) 2.50

Altezza minima del riempimento m 2.66

Carico organico superficiale giornaliero limite g·BOD5/(m2·gg) 6.00

Rizofiltrazione

Superficie specifica del filtro AE/m2 2.50

Carico specifico massimo dei fanghi gSS/(gg·m2) 150.00

Carico idraulico superficiale massimo m3/(m2·gg) 0.80

Altezza del blocco filtrante m 0.80

Superficie massima delle vasche m2 200.00

Tipo di canne Phragmites Australis

Densità delle piante Piante/m2 4.00



3 IL COLLETTORE FOGNARIO DI ADDUZIONE ALL ’IMPIANTO I nuovi collettori fognari saranno costituiti sia da rami a gravità che da rami in

pressione. I primi saranno realizzati con tubazioni in PVC serie SN8-SDR34,

conformi alla norma UNI EN 1401-1, aventi diametro esterno pari a 200 mm e

saranno dotati di opportuni pozzetti prefabbricati di ispezione, curva e salto in C.A.V.

(vedi elaborato T-09); viceversa le condotte in pressione saranno realizzate in ghisa

sferoidale conformi alla norma UNI EN 598 ed avranno un diametro nominale pari a

100 mm (per il tratto posto nel ramo A-B) e 150 mm (per il tratto in pressione del

ramo B-F).

Il progetto prevede che tutte le condotte di fognatura mista esistenti nell’area

d’intervento siano allacciate al collettore in progetto. Tali allacci saranno costituiti da

un pozzetto scaricatore di piena che, come meglio descritto nei paragrafi successivi

e nella relazione tecnica di dimensionamento (vedi elaborato A-02), avrà la funzione

di scaricare le portate eccedenti la portata massima di progetto (pari a 6 volte la

portata media nera in tempo secco Qpi = 6·Qmi), al fine di salvaguardare l’integrità e la

funzionalità delle condotte e delle apparecchiature installate e di non sovraccaricare

l’impianto di depurazione con portate che si potrebbero formare durante piogge

intense.

Il collettore di progetto inoltre, sarà dotato di due impianti di sollevamento dei reflui

necessari per superare i dislivelli che si hanno all’interno della rete (vedi elaborato

T-02).

3.1 Descrizione della rete di progetto Dall’analisi dagli elaborati grafici (vedi elaborati T-02) si osserva chiaramente che la

nuova rete sarà costituita da tre collettori principali (ramo A-B, ramo C-B e ramo B-F)

aventi tratti sia in pressione che a gravità a pelo libero.

In particolare ad est di Ponte Buriano, nella piazzola di sosta in prossimità

dell’incrocio fra la S.P. n.01 Setteponti e la S.P. n.56 dello Spicchio, verrà realizzato

un pozzetto scaricatore di piena e, subito a valle, un impianto di sollevamento.

Il pozzetto scaricatore intercetterà le portate generate dalla zona est di Ponte

Buriano che il collettore fognario esistente sversa in Arno e, dopo aver scolmato le

portate eccedenti la portata di progetto, le devierà nella vasca di carico del



sollevamento posto subito a valle. Da qui, per mezzo di una condotta in ghisa

sferoidale DN 100 mm avente lunghezza di circa 130.0 m e posta in opera lungo la

S.P. n.01 che attraversa Ponte Buriano, le acque reflue verranno sollevate ad un

pozzetto di carico ispezionabile,con scorrimento sul fondo posto a quota

206.57 m s.l.m., realizzato nella carreggiata della S.P. Setteponti.

Da tale pozzetto ripartirà il collettore a pelo libero che sarà realizzato con una

condotta in PVC DE200 mm avente lunghezza di circa 191.0 m e pendenza variabile

tra 3.6% e 3.0‰ che addurrà i reflui fino ad una seconda stazione di sollevamento

(che accoglierà anche il collettore proveniente da Casa al Fischio), necessaria per

rilanciare i reflui all’impianto di depurazione.

Tra il pozzetto d’ispezione sopra detto e la seconda stazione di sollevamento, a

circa 33.0 m da quest’ultima, la nuova condotta in PVC intersecherà un collettore in

cls DI 500 mm esistente, per mezzo del quale vengono attualmente sversate, in un

fosso afferente all’Arno, le portate generate dalla zona sud di Ponte Buriano. In

questo punto il progetto prevede la realizzazione di un pozzetto di salto e di un

pozzetto scaricatore di piena: il primo manufatto servirà per far passare la tubazione

in PVC sotto la condotta in cls esistente, il secondo invece intercetterà le portate che

scorrono nel collettore esistente e le farà confluire nel collettore di progetto.

Nella strada comunale che dalla S.P. n.1 porta a C. Fischio, verranno realizzati

due pozzetti scaricatori di piena che intercettando due condotte in cls DI 400 mm

esistenti e devieranno nel nuovo collettore le portate attualmente affluenti nel Borro

dell’Ontaneta. A valle di detti manufatti verrà posto un pozzetto di confluenza avente

quota di scorrimento pari a 208.14 m s.l.m. dal quale si svilupperà una condotta in

PVC DE200 lunga circa 245.0 m ed avente pendenza variabile tra 5.30% e 3.0‰

che, a gravità, porterà le acque di scarico fino al sollevamento di adduzione al

depuratore.

Nel tratto di condotta compreso tra tale sollevamento e i pozzetti realizzati nella

zona di C. Fischio dovranno essere realizzati l’attraversamento del Borro

dell’Ontaneta e, a circa 141.0 m dalla stazione di sollevamento in questione, un

pozzetto scolmatore che intercetterà le portate generate dalla zona nord di Ponte

Buriano attualmente scaricate nel corso d’acqua sopracitato.

Poiché l’attraversamento del borro dell’Ontaneta non può essere realizzato



ponendo in opera la condotta nella carreggiata stradale del ponte, in quanto non è

possibile garantire il ricoprimento minimo (pari ad un metro) imposto dalla Provincia

di Arezzo senza dover procedere ad una parziale demolizione della volta in mattoni

che costituisce la struttura, tale attraversamento verrà eseguito esternamente al

ponte, staffando un tubo camicia in acciaio DN 250 all’interno del quale verrà posta

una condotta in PEAD DE 200.

La condotta di mandata all’impianto di depurazione sarà costituita da una

tubazione in ghisa sferoidale DN150 che, in pressione per una lunghezza di 350 m,

convoglierà i reflui a quota 212.45 m s.l.m in corrispondenza di un pozzetto di

ispezione posto nella strada di accesso al nuovo depuratore. Da qui una condotta in

PVC DE 200, avente lunghezza di circa 98.0 m e pendenza compresa tra 4.0% e

4.0‰, porterà a gravità le acque reflue fino al processo di grigliatura. Nel tratto in cui

il collettore di adduzione all’impianto è in pressione, a circa 175.0 m dal

sollevamento, la condotta dovrà attraversare il borro dell’Ontaneta. Analogamente a

quanto già detto relativamente al tratto di collettore a gravità, l’attraversamento sarà

realizzato procedendo ad una staffatura sul lato di valle del ponte, di un tubo camicia

in acciaio DN 200 al cui interno sarà posato un tubo in PEAD DE 150.

3.2 Verifica idraulica dei collettori a gravità

Il dimensionamento delle condotte a gravità è stato eseguito facendo riferimento

alla scala di deflusso di moto uniforme per le correnti a pelo libero. Tale ipotesi di

lavoro è sufficientemente attendibile in quanto, per tratti omogenei di condotta, si ha

uniformità di portata smaltita, diametro, pendenza del fondo e scabrezza,

sempreché, come accade nel caso presente, le condizioni al contorno di valle non

siano tali da generare significativi rigurgiti e la portata in ingresso da monte, nel caso

dei tombini, non determini la saturazione dell’imbocco.

La formula di moto uniforme impiegata è quella di Chézy:

3 4 · √67 dove

V è la velocità media [m/s]; R è il raggio idraulico [m]; i è la pendenza del fondo [-]. χ è il coefficiente di scabrezza di Chezy valutato secondo la formula di



Manning 4 1 8⁄ · 69 :⁄ n è il parametro di scabrezza di Manning [m1/3s-1]

Si ottiene così:

3 18 · 6; ⁄ · 79 ;⁄

che, moltiplicata per l’area Ω [m2] della sezione trasversale occupata dal liquido,

fornisce il valore della portata

< · 3 < · 18 · 6; ⁄ · 79 ;⁄ = ⁄ > Stabilito pertanto un diametro esterno minimo pari a 200 mm (in quanto si ritiene

che con diametri inferiori si incrementi sensibilmente la probabilità di ostruzione delle

tubazioni), la scabrezza e la pendenza minima delle condotte, nonché il grado di

riempimento massimo dei tubi (come riportato nella tabella seguente), è stato

determinato il diametro esterno delle condotte che sarà pari a 200 mm.

Tabella 3-1 Parametri di dimensionamento del collettore a gravità

Diametro Esterno minimo DEmin [mm] 200.00

Scabrezza n [m1/3·s] 0.009

Pendenza minima imin [‰] 3.00

Grado di riempimento massimo rmax [%] 50.00

Il dimensionamento delle condotte prementi, in pressione, è stato compiuto

valutando le perdite di carico totali date dalla somma di quelle distribuite, indotte

dalla scabrezza interna, e di quelle concentrate, indotte dalla presenza di deviazioni

angolari, bruschi allargamenti e restringimenti.

Il calcolo delle perdite di carico distribuite lungo la condotta in pressione è stato

eseguito utilizzando la formula di Darcy-Weisbach che esprime il gradiente idraulico j

come:

? @ · 3;2

dove:

j è il gradiente idraulico; D è il diametro della condotta [mm]; U la velocità dell’acqua [ms-1]; g è l’accelerazione di gravità [ms-2]. λ è il coefficiente adimensionale di attrito [-], funzione del diametro, del numero di



Reynolds (Re) e della scabrezza delle pareti della condotta ε [mm].

Il coefficiente di attrito λ è stato valutato per mezzo della formula di Colebrook

(valida in regime di moto turbolento, Re > 4000): 1√@ A2 · log D 2.51Re · √@ G ε3.71 · J

dove:

λ è il coefficiente adimensionale di attrito [-];

Re

è il numero di Reynolds, 6K L·M·NO M·NP che caratterizza il regime di moto e

dipende dalla velocità del flusso U, dalla densità ρ e dalla viscosità dinamica µ

(Q R S⁄ , viscosità cinematica del fluido)

D è il diametro della condotta [mm];

ε è l’altezza equivalente della rugosità del tubo o scabrezza omogenea equivalente [mm]

Nota la lunghezza L della condotta pertanto, è possibile ricavare la perdita di

carico distribuita ∆Hd=j L.

A tali perdite di carico distribuite devono essere aggiunte anche le perdite di carico

concentrate che possono essere calcolate con la seguente formula:

ΔUV ξ · MX;Y

dove ξ è un coefficiente che dipende dal tipo di discontinuità e U è la velocità della

corrente.

Nel caso in esame, il tratto di collettore in pressione posto tra la prima stazione di

sollevamento e la seconda, sarà realizzato con tubazioni in ghisa sferoidale DN100,

mentre quella premente di mandata all’impianto di depurazione sarà in ghisa

sferoidale DN150.

3.3 I pozzetti scaricatori di piena Come si evince dalla Figura 3-1, il progetto prevede la messa in opera di cinque

pozzetti scaricatori di piena la cui localizzazione dipende principalmente dall’assetto

geometrico dell’attuale sistema fognario. La loro realizzazione è legata pertanto al

fatto che, per allacciare le condotte del sistema fognario misto esistente, è

necessario un dispositivo che sia in grado di deviare le portate dalle tubazioni

esistenti verso quelle in progetto e, contemporaneamente, riesca a scolmare le



portate eccedenti la portata massima di progetto del collettore.

Durante gli eventi meteorici infatti, si realizzano diluizioni spinte delle acque nere

convogliate nelle reti fognarie miste e diventa indispensabile, qualora ve ne sia

l’occasione, smaltire nel recapito più vicino parte delle acque in arrivo. Per questo

motivo la rete viene dotata di partitori denominati scolmatori o scaricatori di piena la

cui funzione è, appunto, quella di lasciar procedere nelle rete fognaria l’intera portata

in arrivo finché essa non è sufficientemente diluita e di scaricare nel recapito più

vicino le portate eccedenti quella massima di progetto.

Figura 3-1 Planimetria di Ponte Buriano e posizionamento degli scaricatori di piena

Gli scaricatori di piena adottati per allacciare le condotte attuali a quelle di progetto

(vedi Figura 3-2), saranno realizzati in seguito alla demolizione di un tratto di

tubazione esistente. Il funzionamento idraulico di questi manufatti prevede che la

portata in arrivo dal collettore esistente (che nel caso in questione può avere un

diametro variabile compreso fra 400 mm e 600 mm) sia in parte deviata in una nuova

tubazione in PVC DE200 (che ha la funzione di derivatore) per mezzo di un raccordo

avente diametro decrescente e in parte scolmata verso l’emissario con uno sfioratore

laterale a soglia inclinata. Una paratoia murale in acciaio inox DN200 posta a monte

dell’imbocco della condotta derivatrice, regolerà la portata in afflusso nel sistema

fognario di progetto riducendo la sezione utile di passaggio. La portata eccedente

quella massima di progetto sarà scolmata e, prima di defluire verso l’emissario

(costituito dal tratto di condotta attuale posta a valle del manufatto), attraverserà un

Ponte Buriano

C. Fischio

Scaricatori di piena



griglia in acciaio inox .

Figura 3-2 Esempio di pozzetto scaricatore di piena

3.4 Sollevamenti Il nuovo collettore fognario avrà due stazioni di sollevamento (vedi ): la prima

posta in prossimità dell’incrocio fra la S.P. n.01 Setteponti e la S.P. n.56 dello

Spicchio e la seconda nella zona sud del centro abitato lungo la S.P. n.01.



Figura 3-3 Planimetria di Ponte Buriano e posizionamento delle stazioni di sollevamento

Il primo impianto di sollevamento sarà situato subito a valle di uno scaricatore di

piena che intercetterà le portate generate dalla parte est di Ponte Buriano e da

Cincelli (qualora la rete di quest’ultimo centro abitato venga in futuro allacciata al

collettore di progetto) e le devierà nella vasca di carico dell’impianto.

Figura 3-4 Sezione A-A dell’impianto di sollevamento posto in prossimità dell’incrocio fra la S.P. n.01

Setteponti e la S.P. n.56 dello Spicchio

Dall’analisi della Tabella 2-2 si evince che l’impianto di sollevamento in questione,

nel caso in cui anche la rete fognaria di Cincelli defluisca nel collettore di progetto,

dovrà avere una potenzialità nominale di 300 AE. La portata media in arrivo dal

Ponte Buriano

C. Fischio

Stazione di sollevamento 2

Stazione di sollevamento 1



collettore è, pertanto, pari a Qms1=0.93 l/s, mentre quella massima ammessa

all’impianto di sollevamento è Qmaxs1=6·Qms1= 5.56 l/s = 20.00m3/h.

La seconda stazione di sollevamento invece, sarà necessaria per inviare tutte le

acque reflue prodotte dai tre centri abitati (Ponte Buriano, C. Fischi e Cincelli)

all’impianto di depurazione e, pertanto, avrà una potenzialità nominale di 600 AE. In

questo caso la portata media in arrivo dal collettore è pari a Qms2=1.85 l/s, mentre

quella massima ammessa all’impianto di sollevamento è

Qmaxs2=6·Qms2= 11.11 l/s = 40.00m3/h.

Entrambe le stazioni di sollevamento saranno realizzate in maniera analoga. In

particolare, la vasca di carico in cui saranno alloggiate le pompe sarà a base

quadrata ed avrà dimensione pari a 1.50m x 1.50m. Adiacente ad essa verrà

realizzato un pozzetto profondo 1.60 m a base quadrata (1.50m x 1.50m) nel quale

saranno installati i pezzi speciali (raccordi ghisa-acciaio, curve e raccordi a ti) e le

apparecchiature (valvole di non ritorno e saracinesche). Come già accennato le

condotte di mandata saranno in ghisa sferoidale ad eccezione dei tratti posti

all’interno delle vasche di carico che saranno in acciaio inox AISI 304 per resistere

all’aggressività delle acque reflue.

Il dimensionamento dei due impianti di sollevamento è stato eseguito

considerando la prevalenza e le perdite di carico indotte dal sistema di tubazioni2

costituenti gli impianti stessi (in condizioni di tubi usati).

In particolare, relativamente al sollevamento posto in prossimità dell’incrocio fra la

S.P. n.01 Setteponti e la S.P. n.56 dello Spicchio, considerando che la portata

massima in arrivo è pari a 5.56 l/s, la prevalenza geodetica è approssimativamente

4.0 m e supponendo di adottare pompe Flygt NP3085.183 tipo MT con curva

caratteristica 53-461-00-3706 (o similari), si ottiene un punto di funzionamento

identificato da una portata di 7.9 l/s e una prevalenza totale pari a 6.00 m.

Il sollevamento verso l’impianto di depurazione invece, avrà una prevalenza

2 Si prevedono condotte di mandata in acciaio inox AISI 304 per il tratto di collettore a contatto con i reflui da sollevare (DN 80 nella prima stazione di sollevamento e DN 100 nella seconda). Nel tratto seguente le condotte saranno in ghisa sferoidale (DN 80 a valle del primo impianto di sollevamento e DN 150 a valle del secondo), con valvole di non-ritorno, saracinesche, raccordi a “T” e curve a 90° fino al punto di consegna del refluo.



geodetica pari a circa 10.20 m e, supponendo di utilizzare pompe Flygt NP 3102.181

tipo MT con curva caratteristica 53-460-00-6503 (o similari), si ottiene un punto di

funzionamento identificato da una portata di 11.6 l/s e una prevalenza totale pari a

11.70 m.

Il volume utile delle vasche, cioè quello compreso fra il più alto livello di

avviamento e quello più basso di arresto, deve essere tenuto al valore minimo

necessario per garantire un soddisfacente lavoro delle elettropompe nelle condizioni

più sfavorevoli del regime di afflusso, cioè quelle che generano il massimo numero di

avviamenti orari delle elettropompe.

Stante il fatto che la durata minima del ciclo di pompaggio si verifica quando la

portata in afflusso Qin è la metà di quella in uscita Qout, nel caso di una sola pompa

installata il volume utile V è dato dalla seguente espressione:

3 Z[\4 · ]

dove:

V è il volume utile della vasca; Qout è la portata sollevata dalla pompa; z è il numero di avviamenti in un ora.

Se la stazione è equipaggiata con due elettropompe uguali di cui una con funzione

di riserva attiva, effettuando una permutazione automatica delle due elettropompe il

volume utile V può essere dimezzato.

Ipotizzando pertanto un numero di avviamenti orario massimo pari a z=4h-1 e

fissate le dimensioni in pianta delle vasche che hanno una superficie di 2.25 m2, è

possibile calcolare il volume utile che risulta essere pari a 0.89 m3 per il primo

impianto di sollevamento e circa 1.30 m3 per il sollevamento al depuratore.

Nel caso si verificasse un’interruzione dell’alimentazione elettrica con

conseguente arresto delle pompe, in entrambi gli impianti di sollevamento è previsto

uno scarico di emergenza di troppo pieno. In particolare nella stazione situata in

corrispondenza della piazzola di sosta ad est di Ponte Buriano, lo scarico di troppo

pieno è posto a quota 203.40 m s.l.m. e confluisce nel pozzetto di ispezione

esistente. Viceversa, nella stazione di sollevamento che invierà i reflui al depuratore,

lo scarico di troppo pieno è posto a quota 203.74 m s.l.m. e, per mezzo di una

condotta in PVC DE200 lunga circa 52 m e avente pendenza pari al 3‰, convogliarà



le portate in un pozzetto d’ispezione esistente posto nei campi a sud di Ponte

Buriano dal quale, attraverso una condotta in cls DI1000, le acque verranno fatte

defluire in Arno.



4 L’ IMPIANTO DI TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE Come ampiamente descritto anche nella relazione illustrativa (vedi elaborato A-01)

e già accennato in premessa, il depuratore verrà realizzato in un area attualmente

adibita ad uso agricolo e, sebbene ricada entro i confini di una Riserva Naturale e di

un Sito d’importanza Comunitaria, non sono presenti habitat di interesse naturalistico

o di particolare vulnerabilità.

Come descritto anche nella relazione illustrativa (vedi elaborato A-01), per impianti

con potenzialità inferiore a 2000 AE la normativa vigente3 consiglia l’utilizzo di filtri

percolatori o impianti ad ossidazione totale e di tecnologie di depurazione naturali

come la fitodepurazione e il lagunaggio, in quanto il trattamento biologico dei reflui

urbani attraverso l’impiego di impianti di depurazione a fanghi attivi, per potenzialità

inferiori a 2000 AE, presenta costi di investimento e di gestione eccessivi. Nel

progetto verrà utilizzato un sistema combinato di procedure, denominato “Rhizopur®”,

che combina due tecniche di depurazione delle acque (letto batterico e infiltrazione-

percolazione) e una di trattamento dei fanghi (rizocompostaggio).

Tale metodo di trattamento prevede l’impiego di un letto batterico con supporto in

materiale plastico ad elevata superficie specifica. L’impiego di questo tipo di

riempimento all’interno del percolatore, preceduto da un efficiente dispositivo di

grigliatura, permette l’eliminazione della sedimentazione primaria del refluo dalla

filiera dei trattamenti. Inoltre, grazie alla differenza di temperatura che si stabilisce tra

l’ambiente esterno e il liquame all’interno del letto batterico, la ventilazione del filtro

avviene per effetto del tiraggio naturale rendendo così inutile l’impiego di un impianto

di aerazione e determinando un risparmio energetico notevole.

Gli effluenti vengono successivamente trattati in letti di filtrazione a tre strati di

materiale inerte, colonizzati da canneto (canne di palude tipo Phragmites Australis),

nei quali si ha, oltre ad un ulteriore abbattimento del carico inquinante grazie ai

processi naturali di fitodepurazione, anche l’ispessimento e la stabilizzazione dei

fanghi. Sulla superficie dei letti filtranti si forma pertanto una coltre fangosa che,

periodicamente una volta ogni cinque anni, deve essere rimossa (compreso il carico

3 D.P.G.R. Toscana n.46/R del 08.09.2008 “Regolamento di attuazione della Legge Regionale 31 maggio 2006, n.20



vegetale) e trasportata verso punti di raccolta autorizzata.

Il nuovo impianto di depurazione è stato dimensionato (vedi paragrafi successivi)

per trattare una portata media in ingresso di 160 m3/gg, con portate nere massime

ammesse al trattamento di 40 m3/h. Il punto di consegna dei reflui è posto nella zona

nord-est dell’impianto ed ha una quota pari a 206.60 m s.lm.

Come meglio descritto nei paragrafi successivi il pretrattamento dei reflui in arrivo

all’impianto è costituito da una grigliatura ottenuta a mezzo di una filtrococlea con

compattatore integrato avente un cestello filtrante con luci di 3 mm.

A valle della grigliatura sarà realizzato un sistema di sollevamento che sarà

costituito da due pozzetti comunicanti, uno per l’alimentazione del letto batterico e

l’altro per l’alimentazione dei letti di canne. Tale impianto per il sollevamento dei

reflui, preceduto da un pozzetto di by-pass dotato di paratoia murale in acciaio inox

DN200, avrà un apposito sistema di sfioro delle portate che garantirà adeguatamente

sia l’alimentazione dei letti di canne che il ricircolo degli effluenti all’interno del

percolatore. Detto sistema di sfioro sarà costituito da condotte in acciaio AISI 304

DN150 che, nel caso in cui il serbatoio destinato al sollevamento dell’effluente grezzo

sia troppo pieno (ovvero quando il livello idrico avrà una quota maggiore di

204.60 m s.l.m.), permetterà l’accesso di parte dell’effluente trattato dal letto batterico

alla vasca di sollevamento che alimenta i letti di rizofiltrazione. Viceversa invece, nel

caso in cui il battente idrico presente nel serbatoio per il sollevamento al percolatore

sia inferiore a 204.60 m s.l.m., l’effluente trattato dal letto batterico non accederà alla

vasca di sollevamento del letto di rizofiltrazione ma verrà ricircolato dal percolatore.

Il pozzetto di alimentazione del letto batterico sarà dotato di due pompe, una delle

quali di riserva attiva, che invieranno in modo continuo i reflui ad un distributore

rotante a reazione dotato di 4 bracci tubolari in acciaio zincato, collocato in testa al

serbatoio del letto batterico e alimentato centralmente. Il percolatore, costituito da un

serbatoio avente un’altezza fuori terra pari a 1.70 m e che sarà rivestito

esternamente con muratura in pietra facciavista, sarà riempito con un materiale

plastico (polipropilene o PVC) ad elevata superficie specifica (pari a circa 140

mq/mc) ed elevato indice dei vuoti (pari a circa il 94%).

Quando il pozzetto destinato al sollevamento dell’effluente grezzo sarà troppo

pieno, parte degli effluenti trattati sul letto batterico accederanno al pozzetto di



alimentazione dei letti di canne. Da qui, per mezzo di due pompe, una delle quali di

riserva attiva, i reflui verranno spinti attraverso una condotta in ghisa sferoidale

DN100, verso un partitore che ripartirà equamente la portata sulle quattro vasche

contenenti i letti di canne. Il refluo così suddiviso sarà distribuito sulla superficie dei

filtri mediante un deflettore d’acciaio inox suborizzontale (avente dimensioni in pianta

di 1.5 m x 5.0 m) collocato in testa ad ognuna delle vasche e sostenuto da quattro

pilastrini in c.a..

Sulla condotta premente posta tra il partitore di portata e la stazione di

sollevamento saranno opportunamente installati degli organi di sezionamento che

permetteranno, in caso di necessità, di bypassare contemporaneamente tutte le

vasche e di inviare il refluo verso il pozzetto di uscita dell’impianto.

Ognuna delle quattro vasche per il trattamento di rizofiltrazione avrà dimensione in

pianta pari a 10.0 m x 7.0 m ed una profondità rispetto al piano di calpestio di 2.45 m

con fondo posto a quota 204.55 m s.l.m.. Esse saranno riempite con un filtro di

80 cm di spessore costituito da tre diversi strati di materiale inerte aventi

granulometria crescente verso il basso. Su tale filtro saranno piantate essenze

macrofite emergenti, del tipo Phragmites Australis e sul fondo, al di sopra della

platea in c.a., sarà disposto un sistema di drenaggio costituito da tubi microfessurati

in PVC che convoglieranno le acque verso un pozzetto di scarico realizzato

all’esterno di ognuna delle vasche (per un totale di quattro pozzetti).

Le vasche saranno dotate di una protezione perimetrale costituita da un muretto in

c.a., avente altezza pari a 50 cm, rivestito esternamente con muratura in pietra

facciavista e con cimasa in cls prefabbricata sulla quale verrà montato un parapetto

in acciaio zincato alto 50 cm.

Come si evince dall’elaborato T-08, i quattro pozzetti di scarico delle vasche di

rizofiltrazione sono collegati in serie con condotte in PVC DE200, pertanto ogni

pozzetto confluisce in quello successivo. A valle dell’ultimo pozzetto una tubazione in

PVC DE200 convoglierà l’effluente depurato verso il pozzetto di scarico dell’impianto

che è posto a quota 204.23 m s.l.m..

Analogamente ai sollevamenti del collettore fognario, per garantire la tenuta

idraulica delle strutture in c.a. e per impedire l’eventuale infiltrazione delle acque da

trattare nel terreno circostante, i manufatti costituenti l’impianto di grigliatura,



l’impianto di sollevamento, il letto batterico e le vasche di rizofiltrazione saranno

eseguiti ponendo in opera un cordolo idroespandente in bentonite sodica nei punti di

discontinuità di ripresa del getto ed impiegando calcestruzzo Rck 350, il quale sarà

confezionato con fumi di silice per ottenere strutture ad alta impermeabilità e

resistenti alle aggressioni chimiche (cloruri e fosfati) per garantire una maggiore

durabilità dell’opera.

4.1 Dimensionamento dei processi di depurazione

4.1.1 Grigliatura

La grigliatura dei reflui (vedi Figura 4-1 e Figura 4-2) sarà eseguita su due canali a

sezione rettangolare aventi larghezza pari a 40 cm. Il ramo principale sarà profondo

80 cm e verrà attrezzato con una filtrococlea autopulente con compattatore integrato;

l’altro ramo invece, che funzionerà come by-pass del ramo principale, sarà profondo

65 cm e verrà dotato di una griglia fine di acciaio inox a pulizia manuale inclinata di

45° rispetto all’orizzontale.

Figura 4-1 Pianta del manufatto di grigliatura.



Figura 4-2 Sezione C-C della grigliatura con vista della filtrococlea.

La filtrococlea installata sul ramo principale è un impianto compatto per la

grigliatura fine dei reflui che riesce anche a pressare e disidratare i corpi solidi

presenti nel liquame. È costituita da una zona di grigliatura, da una zona di

sollevamento e da una di pressatura e disidratazione. La zona di grigliatura è

costituita da un cestello filtrante di forma semicilindrica realizzato in lamiera forata

(con ugelli aventi diametro pari a 3 mm) al cui interno ruota una spirale senza albero,

equipaggiata sull’esterno da una spazzola di pulizia del cestello. La parte centrale del

macchinario, sulla quale appoggia e ruota la spirale, costituisce la zona di

sollevamento. L’ultima zona, composta dal compattatore, è quella in cui avviene la

pressatura e la disidratazione dei corpi solidi.

In questo tipo di griglia, l’acqua da trattare viene fatta passare attraverso la

lamiera forata della zona di grigliatura. La spirale interna, ruotando, asporta il

materiale trattenuto dalla lamiera e lo trascina verso la zona di sollevamento, mentre

la spazzola, solidale ad essa, effettua l’operazione di pulizia. Nella zona di

sollevamento, la spirale continua a trascinare i corpi solidi verso l’alto fino al

compattatore il quale, dopo averli pressati e disidratati, li scarica in appositi sacchi

(“big bag”) omologati per il trasporto e lo stoccaggio dei rifiuti. Per raccogliere il

percolato dei solidi grigliati che accidentalmente può fuoriuscire durante l’operazione

di scarico nei sacconi (in quanto la compattazione può non eliminare tutta l’acqua

presente), si prevede la realizzazione di una tramoggia in cls avente dimensione in

pianta di 2.0 x 2.0 m che convoglierà le acque verso il canale della grigliatura a valle



della filtrococlea.

Nel caso in cui il canale di grigliatura principale venga chiuso tramite la paratoia

presente (per esempio per l’esecuzione di lavori di manutenzione al canale) o si

abbia un malfunzionamento della filtrococlea che determini un eccessivo

innalzamento del battente idrico a monte di essa4, le portate in arrivo verranno fatte

defluire nel canale di by-pass attraverso uno stramazzo posto a monte della

filtrococlea ad una quota di 40 cm rispetto al fondo del canale principale.

Considerando che la portata istantanea in arrivo alla grigliatura è pari a quella

sollevata dall’ultima stazione di sollevamento del collettore fognario a servizio

dell’impianto (pari a Q=11.30 l/s), la griglia installata nel suddetto canale è stata

dimensionata verificando che, per tale portata, la velocità dei liquami attraverso le

barre della griglia sia compresa tra 0.5 m/s e 1.2 m/s.

La griglia fine installata sul canale di by-pass avrà un’inclinazione di 45° rispetto

all’orizzontale e sarà costituita da barre in acciaio inox distanziate di b=1.00 cm,

aventi spessore pari a s=1.00 cm.

Data l’inclinazione di detto canale e la sua larghezza al fondo pari,

rispettivamente, a i=3‰ e a L=40 cm ed ipotizzando una scabrezza del canale pari a

0.013 m1/3·s è possibile stabilire, utilizzando la formula di Manning per il moto

uniforme, l’altezza del pelo libero, che risulta essere circa ha=0.06 m, e la velocità di

avvicinamento alla griglia, pari a va=0.52 m/s,.

Per cui, chiamato n il numero delle barre costituenti la griglia, ed essendo n+1 il

numero degli spazi vuoti tra le barre risulta:

^ 8 _ G 8 G 1 _ ` a 8 ^ A ` G ` 20

dove:

n è il numero di barre costituenti la griglia; n+1 è il numero degli spazi vuoti tra le barre ; L è la larghezza al fondo del canale; b è la distanza tra le barre s è lo spessore delle barre

4 Il battente idrico massimo che si può stabilire a monte di questo tipo di filtrococlea, secondo le indicazioni fornite dal produttore M.A.IND. s.r.l., è 40 cm.



Determinato il numero di barre n è possibile stabilire la larghezza utile Lu della

griglia e la velocità di attraversamento vg della stessa:

L/ 8 G 1 _ ` 0.21

vd Qe QL/ · h f 1.02 m s⁄

dove:

n+1 è il numero degli spazi vuoti tra le barre ; L è la larghezza al fondo del canale; b è la distanza tra le barre Q è la portata che attraversa la griglia S è la sezione utile Lu è la larghezza utile h è l’altezza del pelo libero a monte della griglia

4.1.2 Sollevamento e ricircolo

A valle del processo di grigliatura è posto l’impianto di sollevamento necessario

per l’alimentazione del percolatore e dei letti di rizofiltrazione. Detto impianto è

costituito da due pozzetti (che identificheremo per comodità in questo paragrafo

come pozzetto n.1 e pozzetto n.2) aventi dimensioni interne in pianta di

1.50 x 1.50 m e profondità pari a 4.00 m (vedi Figura 4-3), all’interno dei quali

saranno installate due pompe in ghisa sferoidale.

L’effluente grigliato, dopo aver attraversato un pozzetto di by-pass in cui vi è

installata una paratoia murale in acciaio inox DN200 necessaria per interrompere

l’afflusso dei reflui all’impianto in caso di necessità, viene convogliato nel pozzetto

n.1 che solleva il liquame al distributore rotante del letto percolatore per mezzo di

due pompe in ghisa sferoidale, di cui una di riserva attiva.

L’effluente trattato nel letto batterico verrà convogliato in una condotta in PVC

DE160 mm alla cui estremità sarà installato un sistema di condotte in acciaio inox

AISI 304 DN150 mm che metterà in comunicazione il sollevamento al percolatore

con il sollevamento ai letti di rizofiltrazione (vedi Figura 4-3 – Sezione B-B). Tale

sistema terminale di condotte in acciaio, quando il pozzetto n.1 destinato al

sollevamento dell’effluente grezzo sarà troppo pieno (ovvero quando il livello idrico

avrà una quota maggiore di 204.60 m s.l.m.), permetterà l’accesso di parte

dell’effluente trattato dal letto batterico al pozzetto n.2. Viceversa invece, nel caso in



cui il battente idrico presente nel pozzetto n.1 sarà inferiore a 204.60 m s.l.m.,

l’effluente trattato dal letto batterico non accederà al pozzetto n.2 ma verrà ricircolato

dal percolatore.

Figura 4-3 Piante e sezioni della stazione di sollevamento e ricircolo

Il funzionamento di tale dispositivo di ricircolo prevede pertanto che, mediamente,

la portata in ingresso al pozzetto n.2 sarà la stessa di quella che, attraverso la

condotta in uscita dal processo di grigliatura, accederà al pozzetto n.1. È evidente

che, per questo motivo, il livello del refluo all’interno del pozzetto n.1 sarà

1

2



praticamente costante e, quindi, è necessario prevedere l’installazione di un

dispositivo temporizzatore che alterni il funzionamento delle due pompe presenti

senza che si arrivi necessariamente al livello di stacco delle pompe posto a quota

203.80 m s.l.m.

Analogamente a quanto riportato nel § 3.4, il dimensionamento delle due stazioni

di sollevamento è stato eseguito considerando la prevalenza e le perdite di carico

indotte dal sistema di tubazioni5 costituenti gli impianti stessi (in condizioni di tubi

usati). In particolare, relativamente al sollevamento del refluo al letto batterico,

considerando che la portata di alimentazione del percolatore deve essere circa

11.0 l/s (per garantire un carico idraulico superficiale che sia circa 2.5 m3/(m2·h)), la

prevalenza geodetica è approssimativamente 5.0 m e supponendo di adottare

pompe Flygt CP3085.183 tipo LT con curva caratteristica 53-412-00-5401, si ottiene

un punto di funzionamento identificato da una portata di 11.7 l/s e una prevalenza

totale pari a 5.90 m.

Relativamente al sollevamento verso i letti di rizofiltrazione la prevalenza

geodetica è pari a circa 3.2 m pertanto, supponendo pertanto di utilizzare pompe

Flygt NP 3085.183 tipo MT con curva caratteristica 53-461-00-5406, il punto di

funzionamento (vedi appendice A) è identificato da una portata di 12.1 l/s e una

prevalenza totale pari a 5.30 m.

Il volume utile delle vasche, cioè quello compreso fra il più alto livello di

avviamento e quello più basso di arresto, è stato calcolato, analogamente a quanto

fatto per i sollevamenti del collettore fognario utilizzando la seguente espressione:

3 Z[\4 · ]

dove

V è il volume utile della vasca; Qout è la portata sollevata dalla pompa; z è il numero di avviamenti in un ora.

Se la stazione è equipaggiata con due elettropompe uguali di cui una con funzione

di riserva attiva, effettuando una permutazione automatica delle due elettropompe il

5 Si prevedono condotte di mandata in acciaio inox AISI 304 DN 100 per il tratto di condotta a contatto con i reflui da sollevare e condotte in ghisa sferoidale DN 100, con valvole di non-ritorno, saracinesche, raccordi a “T” e curve a 90° fino al punto di consegna del refluo.



volume utile V può essere dimezzato.

Ipotizzando pertanto un numero di avviamenti orario massimo pari a z=3h-1 e

fissate le dimensioni in pianta delle vasche che hanno una superficie di 2.25 m2, è

possibile calcolare il volume utile che risulta essere pari a 1.75 m3 per il sollevamento

al letto batterico e 1.82 m3 per il sollevamento alla rizofiltrazione.

Nel caso si verificasse un’interruzione dell’alimentazione elettrica con

conseguente arresto delle pompe, è stato previsto uno scarico di emergenza di

troppo pieno posto nella vasca di sollevamento ai letti di rizofiltrazione a quota

204.95 m s.l.m. che, per mezzo di una condotta in PVC DE200 avente pendenza 1%,

scarica nel pozzetto utilizzato come by-pass dell’impianto posto a monte della

stazione di sollevamento.

4.1.3 Filtro percolatore o letto batterico

I filtri percolatori (o letti percolatori, o letti batterici, o biofiltri) sono dei reattori nei

quali il refluo da sottoporre a trattamento viene distribuito con continuità al di sopra

del film biologico fisso non sommerso, che si forma sul materiale di riempimento fatto

di roccia o, come nel caso in questione, di materiale plastico. Sono costituiti da una

massa di materiale attraverso il quale il liquame percola per ruscellamento. In seguito

all’applicazione del liquame sulla superficie del materiale di riempimento,

gradualmente si forma una pellicola mucillagginosa, o membrana biologica, dello

spessore di 2÷3 mm costituita da un’associazione di batteri, funghi, protozoi ed alghe

che adsorbono e degradano, con processi biologici essenzialmente aerobi, le

sostanze organiche nutritizie, disciolte e colloidali, presenti nei liquami.

Il filtro percolatore in progetto è di forma circolare e utilizza come riempimento

materiale plastico (polipropilene o PVC) ad alta superficie specifica (140 m2/m3).

Oltre al riempimento sono presenti un sistema per l’alimentazione dell’influente, un

sistema di drenaggio dell’effluente e un sistema di aerazione (vedi Figura 4-4 e

Figura 4-5).



Figura 4-4 Sezione A-A del filtro percolatore

Figura 4-5 Vista del percolatore

Il refluo influente è alimentato sulla sommità del riempimento a mezzo di un

distributore rotante a reazione. Tale distributore ha quattro bracci che si estendono

lungo il diametro interno del filtro dotati di ugelli distributori (vedi Figura 4-6) al fine di

assicurare un dosaggio uniforme per unità di superficie. I bracci, che sono realizzati

in tubo di acciaio zincato, vengono mantenuti in rotazione dalla forza generata dalla

fuoriuscita del refluo attraverso i suddetti ugelli.

La raccolta dei liquami percolati attraverso il riempimento viene eseguita per

mezzo di un sistema di drenaggio inferiore che intercetta il refluo filtrato per

convogliarlo, con una apposita condotta, verso il pozzetto di alimentazione e ricircolo

Comune di Arezzo Realizzazione del nuovo depuratore e del collettore fognario di Ponte Buriano.

Relazione tecnica di dimensionamento

o, nel caso questo sia troppo pieno, verso il pozzetto di sollevamento ai letti di

rizofiltrazione. Il sistema di drenaggio è costituito da un grigliato in acciaio inox che,

oltre a lasciar defluire il percolato, ha anche la funzione di sostenere il riempimento

plastico del filtro. Il fondo del serbatoio è modellato con pendenze pari a 1% in modo

da convogliare il refluo verso il punto di uscita dal serbatoio posto a quota

204.68 m s.l.m..

Figura 4-6 Esempio di ugelli per la distribuzione del refluo (fonte Ecoplants s.r.l.)

Poiché un’adeguata ventilazione del filtro risulta importante per assicurare

un’elevata efficienza e una ridotta produzione di odori, al di sotto della griglia di

drenaggio sono state inserite otto prese d’aria costituite da tubi PVC aventi diametro

esterno pari a 300 mm (vedi

che si stabilisce tra l’ambiente esterno e il liquame all’interno del letto batterico,

garantiscono la ventilazione del filtro per effetto del tira

La struttura di contenimento sarà costituita da un serbatoio circolare in cemento

armato avente un’altezza totale di circa 4.0

evitare un eccessivo impatto sull’ambente circostante, stante il pregio del

verrà realizzato il depuratore, il serbatoio costituente la struttura di sostegno del filtro

avrà un’altezza fuori terra di circa 1.70

facciavista.

4.1.3.1 Dimensionamento del filtro percolatore

Il dimensionamento del letto batterico è stato eseguito, come accennato nel

rispettando i parametri fissati nel rapporto redatto da DORE di Suez Environnement

riguardo al dimensionamento della procedura Rhizopur (riportati nella

Realizzazione del nuovo depuratore e del collettore fognario di Ponte Buriano.

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a di drenaggio è costituito da un grigliato in acciaio inox che,



l refluo verso il punto di uscita dal serbatoio posto a quota

Esempio di ugelli per la distribuzione del refluo (fonte Ecoplants s.r.l.)



state inserite otto prese d’aria costituite da tubi PVC aventi diametro

mm (vedi Figura 4-5) che, grazie alla differenza di temperatura


garantiscono la ventilazione del filtro per effetto del tiraggio naturale.


armato avente un’altezza totale di circa 4.0 m ed un diametro interno di 5.0

evitare un eccessivo impatto sull’ambente circostante, stante il pregio del


avrà un’altezza fuori terra di circa 1.70 m e sarà rivestito con muratura in pietra

Dimensionamento del filtro percolatore

mento del letto batterico è stato eseguito, come accennato nel


dimensionamento della procedura Rhizopur (riportati nella

Nuove Acque S.p.A. Realizzazione del nuovo depuratore e del collettore fognario di Ponte Buriano.


a di drenaggio è costituito da un grigliato in acciaio inox che,



l refluo verso il punto di uscita dal serbatoio posto a quota



state inserite otto prese d’aria costituite da tubi PVC aventi diametro

) che, grazie alla differenza di temperatura


ggio naturale.


m ed un diametro interno di 5.0 m. Per

evitare un eccessivo impatto sull’ambente circostante, stante il pregio dell’area in cui


m e sarà rivestito con muratura in pietra

mento del letto batterico è stato eseguito, come accennato nel § 2.2,


dimensionamento della procedura Rhizopur (riportati nella Tabella 2-4),



cercando di limitare il più possibile l’altezza fuori terra del percolatore (in modo da

minimizzare l’impatto visivo) compatibilmente con le dimensioni minime necessarie

per la rimozione della carica organica e le quote di scarico dell’impianto.

Il rapporto fissa i valori del carico idraulico superficiale limite pari a

cis,max=2.50 m3/(m2·h), dell’altezza minima del riempimento plastico hmin=2.66 m e del

carico organico superficiale limite cos,max=6 gBOD5/(m2·gg).

Sia d=0.40 m il diametro della colonna centrale che sostiene il distributore rotante

a reazione e D=5.0 m il diametro interno del serbatoio costituente il percolatore,

ipotizzando allora l’impiego di un riempimento plastico (polipropilene o PVC) ad alta

superficie specifica (sspec=140 m2/m3) avente un’altezza pari ad H=2.85 m e fissata

la portata di alimentazione del filtro Q = 11.70 l/s = 42.00 m3/h è possibile verificare

che il carico idraulico superficiale cis e il carico organico superficiale cos sono inferiori

ai valori limite utilizzando le seguenti espressioni:

e g · h;4 A i;

4 j f 19.50;

3 e · U f 55.60

l e 2.15 ;⁄ · m n 2.50 ;⁄ · m l,op

Zl qrstuv3 · elwxV 36 yz| ⁄ · 10 y⁄55.60 · 140 ; ⁄ 4.62 z| ;⁄ n 6.00 z| ;⁄ Zl,op

dove:

S è la superficie in pianta del riempimento; D è il diametro interno del serbatoio; d è il diametro della colonna centrale che sostiene il distributore rotante a

reazione; h è l’altezza del riempimento; cis è il carico idraulico superficiale; cis,max è il carico idraulico superficiale massimo applicabile al letto batterico; Q è la portata di alimentazione del letto batterico; cos è il carico organico superficiale giornaliero applicato su ogni m2 di

riempimento; cos,max è il carico organico superficiale giornaliero massimo applicabile al letto

batterico; CIBOD5 è il carico di BOD5 prodotto al giorno; sspec è la superficie specifica del riempimento.



4.1.4 Pozzetto di by-pass dei letti di rizofiltrazione e partitore di portata

Sulla condotta premente posta a valle della stazione di sollevamento ai letti di

rizofiltrazione, descritta al § 4.1.2, sarà realizzato un pozzetto di by-pass in cui

verranno installati gli organi di sezionamento che, in caso di necessità,

permetteranno la deviazione delle portate verso il pozzetto di uscita dell’impianto e

l’isolamento simultaneo di tutte le vasche di rizofiltrazione.

A valle del pozzetto di by-pass, sulla linea che porterà gli effluenti del percolatore

verso il trattamento di rizofiltrazione, verrà realizzato un partitore a calice che, per

mezzo di quattro stramazzi identici, ripartirà uniformemente la portata in arrivo dalla

stazione di sollevamento sulle quattro vasche per la rizofiltrazione (vedi Figura 4-7 e

Figura 4-8).

Figura 4-7 Partitore di portata. Sezione B-B



Figura 4-8 Partitore di portata. Sezione A-A

La quota del pelo libero che si instaura nel partitore, può essere determinata

utilizzando la formula per il calcolo dello stramazzo a larga soglia nel caso in cui esso

non sia rigurgitato:

l R^m2m

dove:

Qs è la portata sullo stramazzo in m3; µ è il coefficiente di efflusso pari a µ=0.385 nel caso stramazzo a larga soglia; L è la lunghezza dello stramazzo; h è il carico sullo stramazzo; g è l’accelerazione gravitazionale;

e il battente idrico hv a valle dello stramazzo (misurato a partire dalla quota della

soglia sfiorante) sia tale che:

m~ y 23 m

Ipotizzando che la velocità a monte dello stramazzo sia trascurabile, allora data la

portata in ingresso al partitore Q=12.10 l/s (vedi paragrafo 4.1.2) da dividere

uniformemente in quattro, la portata in ingresso ad ogni vasca di rizofiltrazione che

deve transitare su ogni stramazzo Qs= Q/4 =3.03 l/s, la lunghezza di ogni singola

soglia sfiorante L=0.80 m, il coefficiente di efflusso µ=0.385, la quota dello stramazzo

zst=206.75 m s.l.m. è possibile ricavare la quota del pelo libero nel partitore con la

seguente espressione:



] ]l\ G m ]l\ G 12 · DlR^J; f 206.77 . . . dove:

z è la quota del pelo libero a monte dello stramazzo; zst è la quota della soglia sfiorante; h è il carico sullo stramazzo; Qs è la portata sullo stramazzo in m3; µ è il coefficiente di efflusso pari a µ=0.385 nel caso stramazzo a larga soglia; L è la lunghezza dello stramazzo; g è l’accelerazione gravitazionale.

Inoltre poiché tale formula è applicabile solo se lo stramazzo non è rigurgitato

deve essere verificato che il battente idrico hv a valle dello stramazzo non sia

maggiore dell’altezza critica k misurata sulla soglia sfiorante.

Stante il fatto che livello idrico a valle dello stramazzo è influenzato dalla presenza

di un restringimento di sezione dovuto alla presenza della condotta in PVC DE160, è

possibile calcolare il battente idrico a monte dell’imbocco della condotta con la

seguente espressione:

m,VZNZ\\o 32 yVZNZ\\o 32 · 0.05 f 0.08

dove:

hm,condotta è il battente idrico a monte dell’imbocco della condotta; kcondotta è l’altezza critica della condotta;

Poiché il fondo a valle dello stramazzo è posto a quota 206.65 m s.l.m. il pelo

libero in quella sezione sarà 206.73 m s.l.m. e, pertanto, è possibile affermare che la

condizione di non sommergenza è verificata in quanto la quota del pelo libero a valle

della soglia sfiorante è inferiore alla quota della soglia stessa e, di conseguenza,

sarà inferiore anche all’altezza critica sulla soglia.

4.1.5 Letti di rizofiltrazione

I letti di rizofiltrazione presenti nella filiera dei trattamenti previsti dalla procedura

Rhizopur sono costituiti da 4 vasche in c.a. impermeabilizzate sul fondo (posto a

quota 204.55 m s.l.m.) e riempite con tre diversi strati di materiale inerte per uno

spessore totale di 80 cm, fino alla quota di 205.35 m s.l.m.. Su tali strati, che avranno



granulometria crescente verso il basso, verranno piantate delle macrofite emergenti

del tipo Phragmites Australis che vi svilupperanno un intricato apparato radicale.

Figura 4-9 Sezione trasversale della vasca di rizofiltrazione.

L’impermeabilizzazione del fondo sarà garantita in seguito alla posa in opera di

una geomembrana in bitume-elastomero, avente uno spessore pari a 3mm, armata

con tessuto non tessuto di poliestere che, in corrispondenza delle pareti delle

vasche, sarà risvoltata per un altezza di 1.80m.

I primi due strati avranno uno spessore di circa 15 cm ciascuno e saranno

realizzati, rispettivamente, con sabbia lavata (diametro 2-4 mm) e graniglia (diametro

2-8 mm), mentre lo strato più profondo avrà uno spessore di circa 50 cm e sarà

costituito da ciottoli di pezzatura variabile compresa fra 30 mm e 80 mm.

Sullo strato più superficiale di ogni filtro, verranno piantate delle macrofite

emergenti del tipo Phragmites Australis che svilupperanno il loro apparato radicale

anche negli strati più profondi. Come si evince dagli elaborati di progetto, sul fondo di

ogni vasca verrà disposto un sistema di drenaggio dell’effluente costituito da 6 tubi

microfessurati in PVC DE100 aventi una lunghezza di circa 6.0 m. Tali condotte

recapiteranno in un tubo dello stesso tipo lungo 6.85 m, avente diametro esterno pari

a 160 mm e che scaricherà gli effluenti chiarificati in un apposito pozzetto realizzato

esternamente ad ognuna delle vasche.

Per assicurare che nel periodo trascorso tra due operazioni consecutive di

rimozione dei sedimenti (effettuata in media una volta ogni cinque anni), i fanghi si

accumulino per uno spessore massimo di un metro, è stato posto a quota

206.35 m s.l.m. uno scarico di sicurezza di troppo pieno avente diametro pari a



150 mm che impedirà l’ulteriore ispessimento della coltre fangosa in quanto

l’influente, invece di attraversare il filtro in terra, defluirà attraverso tale scarico di

troppo pieno. Va da se che, qualora questo accada, si renderà necessario intervenire

asportando i sedimenti accumulati anche se, dall’ultima operazione di rimozione, non

sono trascorsi i cinque anni previsti.

Il dimensionamento del processo di rizofiltrazione, analogamente al letto batterico,

è stato eseguito rispettando i parametri fissati nel rapporto redatto da DORE di Suez

Environnement riguardo al dimensionamento della procedura Rhizopur (riportati nella

Tabella 2-4).

Il rapporto fissa i valori della superficie specifica del filtro sspec,f =2.5 AE/m2,

dell’altezza del blocco filtrante h=0.80 m, e impone i valori massimi del carico

specifico dei solidi css,max=150.00 gSS/(gg·m2), del carico idraulico superficiale

cisf,max=0.8 m3/(m2·gg) e della superficie di ogni singola vasca smax=200 m2. Inoltre

indica il tipo di specie vegetale che deve essere piantato (Phragmites Australis) e

con quale densità (4 piante/m2).

Sia pertanto PN=600 AE la potenzialità dell’impianto, la superficie minima da

adottare nel processo di rizofiltrazione è data dalla seguente espressione:

lwxV, 600 2.5 ;⁄ 240;

dove:

smin è la superficie minima da adibire al processo di rizofiltrazione; PN è la potenzialità dell’impianto; sspec,f è la superficie specifica del filtro.

Data la concentrazione massima dei solidi sospesi (SS) nell’effluente secondo

quanto disposto dalla vigente normativa ciSS,max=35 mg/l e la portata media

giornaliera che l’impianto deve trattare Qm=160 m3/h, allora la quantità di fango pss

che deve essere prodotta quotidianamente nel processo di rizofiltrazione, affinché

venga rispettato il limite imposto dalla normativa vigente ciSS,max, può essere calcolata

con la seguente espressione:

CI A -,"() · " 45 yee ⁄ A 35 ee ⁄ · 160 ⁄ · 10 39.40 yee ⁄

dove:

pss è la quantità di fango che deve essere prodotta quotidianamente nel processo di rizofiltrazione affinché venga rispettato il limite imposto dalla normativa



vigente circa la concentrazione dei SS nell’effluente; ciSS,max è la concentrazione massima dei SS nell’effluente secondo quanto disposto

dalla vigente normativa; Qm è la portata media giornaliera che l’impianto deve depurare.

La superficie minima smin,cssmax affinché il carico specifico dei solidi css coincida con

il valore massimo css,max=150.00 gSS/(gg·m2) è data da:

s"- ,"() pc,"() 39.40 yee ⁄150.00 ee · ;⁄ · 1000 f 262.70; s"- 240;

dove:

smin,cssmax è la superficie minima affinché il carico specifico dei solidi css coincida con il valore massimo css,max;

pss è la quantità di fango che deve essere prodotta quotidianamente nel rizofiltrazione affinché venga rispettato il limite imposto dalla normativa vigente circa la concentrazione dei SS nell’effluente;

cSS,max è il valore massimo del carico specifico dei solidi;

Poiché verranno realizzate 4 vasche in c.a. aventi dimensioni in pianta pari a

10.0 m x 7.0 m, si ha che la superficie di ognuna di esse è pari a 70.0 m2 e pertanto,

moltiplicando tale valore per il numero di vasche, si determina la superficie totale

adibita alla rizofiltrazione pari a stot=280 m2.

Con tale valore di stot si verifica che siano rispettate le condizioni imposte sul

carico specifico dei solidi cSS e sul carico idraulico superficiale cisf

ll ll\Z\ 39.40 yee ⁄280; f 140 ee · ;⁄ n 150 ee · ;⁄ ll,op

l \Z\ 160 ⁄280; 0.57 · ;⁄ n 0.8 · ;⁄ l,op

dove:

cSS è il carico specifico dei solidi; cSS,max è il carico specifico dei solidi massimo; pss è la quantità di fango che deve essere prodotta quotidianamente nel

rizofiltrazione affinché venga rispettato il limite imposto dalla normativa vigente circa la concentrazione dei SS nell’effluente;

stot è la superficie totale del filtro; cisf è il carico idraulico superficiale; cisf,max è il carico idraulico superficiale massimo; Qm è la portata media giornaliera che l’impianto deve depurare.

Il progettista

Ing. Remo Chiarini

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