Relazione illustrativa finale - unict.it

LAVORI DI ADEGUAMENTO AL DEPURATORE INTERNO ALLA CI TTA' UNIVERSITARIA

Progetto Preliminare

RELAZIONE ILLUSTRATIVA

Premessa

Il presente studio ha come oggetto le attività correlate all’ adeguamento ed al potenziamento

dell’esistente impianto di depurazione degli scarichi fognari della C.U. S. Sofia

dell’Università degli Studi di Catania. L’intervento risulta necessario per assicurare il corretto

trattamento dei reflui alla luce dei nuovi edifici già in fase di realizzazione presso la C.U. ed

avere una disponibilità di impianto anche per i possibili futuri ampliamenti che potranno

nascere.

Il progetto preliminare prevedendo come modello finale dell’impianto di depurazione un

impianto biologico con stadio finale a membrane MBR, determina sostanziali variazioni

dell’impianto esistente, sia per il processo depurativo del refluo in ingresso e del sistema di

trattamento dei fanghi in esso prodotti, sia per la possibilità di riutilizzo delle acque depurate.

a) Caratteristiche dell’impianto esistente e scelte progettuali valutate per il suo

adeguamento.

a.1) caratteristiche dell'opera esistente,

Figura 1. Vista assonometrica sud ovest del progetto originale del depuratore

L’attuale depuratore, progettato, dagli ingg. Barbera ed Indelicato, fu elaborato affinché

potesse essere realizzato in due tempi diversi, con l’esecuzione di due moduli.

Il dimensionamento del depuratore faceva riferimento ad i seguenti dati:

o Numero previsto di Abitanti equivalenti: totale 10.000 (Il primo modulo avrebbe

dovuto far fronte ad numero di abitanti equivalenti pari 5800; il secondo a 4.200).

o Portata media in tempo asciutto: 35 lt/s (Il primo modulo avrebbe lavorato per una

portata di 16 l/s; il secondo per 19 lt/s).

o Portata max in tempo asciutto: 82 lt/s (Il primo modulo avrebbe lavorato per una


o Portata max in tempo di pioggia: 280 lt/s (Il primo modulo avrebbe lavorato per una


o Previsto carico inquinante giornaliero: 700 kg (Il primo modulo avrebbe lavorato per

un carico di 400 kg.; il secondo per 300 kg).

ed il suo processo di depurazione doveva prevedere:

o trattamento preliminare in fase di grigliatura con triturazione;

o trattamento ossidativo realizzato separatamente per liquame chiarificato e fanghi e

quindi preceduto da una sedimentazione primaria o realizzato direttamente sul liquame

grezzo (ossidazione totale)

o trattamento di sedimentazione secondaria

o trattamento di disinfezione da attuarsi soltanto ove richiesto dall’organo che autorizza lo

scarico o in caso di epidemie

Figura 2. Vista assonometrica sud est del progetto originale del depuratore

L’impianto, realizzato dalla Ditta Castagnetti, consisteva in:

• grigliatura grossolana;

• sfioratore di portata;

• disabbiatura-disoleatura centrifugo con fondo conico e diffusori a bolle medie poste sul

fondo;

• flocculazione-sedimentazione per il trattamento chimico fisico (metalli pesanti);

• trattamento biologico (Biodischi);

• sedimentazione;

• clorazione;

• un by pass era previsto in uscita dallo sfioratore di portata fino all’uscita generale;

• un by-pass era previsto in uscita dalla disabbiatura fino all’entrata dei Biodischi;

• due linee partivano rispettivamente dalla flocculazione e dalla sedimentazione fino ad

una vasca di raccolta che a sua volta portava ad una di disidratazione. Da quest’ultima

uscivano i fanghi disidratati.

Lo stesso impianto ha però subito nel tempo numerose modifiche che hanno portato alla

messa fuori servizio di parti di esso, fino all’attuale condizione di esercizio come di seguito

descritta.

All’impianto di depurazione giungono le acque reflue della Cittadella Universitaria,

dell’Azienda Ospedaliera “G. Rodolico”, dell’ERSU, dell’INFN e del CUS e lo stesso si

estende su una superficie di 350 mq.

In particolare, la rete fognante esistente, come già accennato di tipo separato, convoglia

all’impianto gli scarichi dei seguenti edifici (cfr. tabb. 1 e 2):

Figura 3. Vista assonometrica sud est del progetto originale del depuratore, particolare

Tab. 1.1: Elenco edifici afferenti all’ Università degli Studi Catania, ERSU, INFN e

CUS.

FACOLTA' NUM. EDIFICIO

AGRARIA BIOSCENTIFICO

CHIMICA ED.1

FARMACIA ED. 2

INGEGNERIA-POLIFUNZIONAL ED.3

DIP. ARCHITETTURA ED.4

MATEMATICA ED.5

FISICA ED.6

LAB. NAZIONALE DEL SUD ED.7

CENTRO BIBLIOTECA E DOCUMENTAZIONE ED.8

ERSU - CASA STUDENTE ED.9

INGEGNERIA - vecchia sede ED.10

CENTRO SPORTIVO ED.11

ASTRONOMIA ED.12

INGEGNERIA - LABORATORI ED.13

PEDIATRIA AP 1

NEUROPSCHIATRIA-ODONTOIATRIA AP 5 - AP 12

CHIRURGIA - MEDICINA AP 6

RADIOLOGIA AP 8

PAL. UFFICI AP 11

FARMACIA -

Tab. 1.2: Elenco edifici afferenti all’ Azienda Ospedaliera “G. Rodolico”

EDIFICIO NUM. EDIFICIO PEDIATRIA AP 1

NEUROPSCHIATRIA-ODONTOIATRIA AP 5 - AP 12 CHIRURGIA - MEDICINA AP 6

RADIOLOGIA AP 8 PAL. UFFICI AP 11 FARMACIA -

Giunti all’impianto i reflui vengono trattati secondo il seguente processo depurativo.

Il refluo, convogliato da una condotta di Φ 50, transita attraverso una griglia (di tipo manuale)

di intercettazione dei corpi solidi di luce di 10 mm; la rimozione del materiale solido avviene

attraverso rastrello, con eliminazione, accatastamento e trasporto in discarica dello stesso

materiale.

Il liquame, precedentemente grigliato, viene inviato in una vasca circolare in corrispondenza

della quale, attraverso un soffiante automatico ha luogo l’agitazione ed una prima fase di

ossigenazione dei reflui. Successivamente il refluo transita per gravità ad una seconda vasca

in cui viene effettuato, attraverso una ulteriore ossigenazione del refluo, l’abbattimento del

carico organico dei reflui. Successivamente, tramite una pompa sommersa, il liquame viene

inviato alla fase di sedimentazione. Nel sedimentatore il fango si separa dal liquido

chiarificato e si deposita in fondo alla vasca, da dove verrà ricircolato nella vasca di

ossidazione; la portata del ricircolo verrà variata opportunamente in funzione della

concentrazione di fango attivo nel comparto di ossidazione, in modo da far lavorare

l’impianto nel suo campo di applicazione ottimale.

Il refluo viene, quindi, inviato al trattamento di disinfezione (a regolazione portata elettronica-

manuale), che avviene con il dosaggio di ipoclorito di sodio (soluzione commerciale liquida

16-18%).

Ai fini di un ulteriore abbattimento del carico organico, è previsto il passaggio del refluo

eccedente durante i fenomeni di piovosità attraverso un sistema di filtrazione a sacco (grado

di filtrazione di 80 mm ), prima dello scarico in pubblica fognatura, attraverso una condotta di

Φ 40.

Inoltre, considerato che la linea fanghi non è in funzione, al fine di garantire ugualmente il

normale funzionamento dell’impianto, si procede periodicamente allo spurgo completo della

vasca di ossidazione e dei canali ad essa afferenti.

L’impianto, approvato in linea tecnica dal 3° servizio della Direzione Ecologia in data

17/09/88, è autorizzato allo scarico con autorizzazione del 30/03/2010 prot.n. 83557,

considerando l’effluente un refluo di tipo domestico. Inoltre, in attesa che venga attivato

l’impianto di depurazione della città di Catania ed il collegamento ad esso della rete fognante

di V. A. Doria, la fognatura del C.U. dovrà continuare ad immettersi nel canale di cintura che,

sviluppandosi lungo lo stesso viale A. Doria, scarica a sua volta in mare. Tale immissione è

quindi considerata come uno scarico in corso d’acqua superficiale e pertanto deve avere le

caratteristiche per tali scarichi previsti dalla normativa nazionale vigente (tab. 3 col. 1,

dell’allegato 5 del D.Lgs n. 152/2006), ad eccezione dei parametri azotati per i quali è

previsto il rispetto dei limiti della tab. 5 della L.R. num. 27/86.

a.2) Scelte progettuali alternative

Prima di arrivare alla scelta progettuale finale oggetto del presente studio sono state esaminate

altre tre proposte.

La prima soluzione fu elaborata al di fuori dell’area in oggetto ed era ubicata nello spazio

attualmente adibito a parcheggio ad ovest del Corpo D di Chimica.

Le altre soluzioni insistevano invece nell’area in cui già insiste l’attuale depuratore ed in

particolare, la seconda prevedeva lo smantellamento del sistema e la sostituzione, in toto, con

nuove vasche, mentre la terza prevedeva la concentrazione delle vasche in un sistema

verticale.

a.2.1 Prima proposta (vedi allegato grafico):

“Il depuratore ubicato nello spazio attualmente adibito a parcheggio ad ovest del Corpo

D di Chimica”.

Venne preso in considerazione per due fattori:

- la possibilità di avere sufficiente spazio per lo sviluppo di un impianto di tipo tradizionale;

- la possibilità di poter eseguire le opere contemporaneamente al funzionamento del vecchio

impianto;

Di contro, lo svantaggio sarebbe di natura economica e burocratica. I dati ed i profili geologici

e geotecnici riportano infatti, la presenza di un banco lavico la cui demolizione avrebbe

comportato un forte aggravio alle spese di realizzazione. Inoltre sarebbe rimasto come

ulteriore aggravio delle spese la demolizione del vecchio depuratore.

La realizzazione di un depuratore ex-novo totalmente fuori dal vecchio sito avrebbe anche

comportato un iter burocratico più lungo e complesso e determinato delle distanze sia dagli

edifici abitati ch da quelli destinati a sede di lavoro non regolamentari.

a.2.2 Seconda proposta (vedi allegato grafico):

“Lo smantellamento dell’attuale impianto e la sostituzione, in toto, con nuove vasche”.

Questo progetto venne preso in considerazione seguendo un approccio di tipo

“tradizionalista”, senza far cioè ricorso ad “alta tecnologia”.

Lo svantaggio di tale proposta è di tipo economico. Il progetto prevede infatti la demolizione

di tutte le vasche con il relativo trattamento del cls. come rifiuto speciale, uno scavo a

profondità elevate e l’adozione di costosi provvedimenti (pali) atti alla messa in sicurezza dei

fronti di scavo. A ciò va aggiunto il costo per la realizzazione di un depuratore provvisorio.

a.2.3 Terza proposta (vedi allegato grafico):

“La concentrazione delle vasche in un sistema verticale”.

Il progetto si propone di concentrare le due vasche di ossidazione e le due di denitrificazione

in una struttura in calcestruzzo armato, in elevazione, la cui fondazione avrebbe sfruttato e

colmato i vuoti delle vasche, oggi disattivate, poste ad est dell’attuale impianto. Ciò avrebbe

consentito un guadagno in termini di superficie occupata e la possibilità di far lavorare alcuni

processi in caduta. Il volume totale dei liquidi sarebbe stato di 700 mc perfettamente in media

con le portate dei serbatoi pensili pur non essendo però alte come normalmente sono

quest’ultimi. L’intero fabbricato avrebbe avuto una forma complessiva di un parallelepipedo

rivestito da una “pelle” esterna composta da lamiera stirata forata in acciaio inox. Dette

lamiere avrebbero avuto delle sezioni apribili per il passaggio e la sostituzione di macchinari

posti dentro le vasche. Gli impianti di connessione, tubazioni sarebbero passate sotto di esse

risultando nascoste alla vista. Altro vantaggio sarebbe stato quello di un facile controllo delle

perdite dalle vasche. L’altra parte dell’impianto, la vasca di equalizzazione, sarebbe stata

collocata in luogo delle attuali vasche poste ad ovest, attraverso una ristrutturazione di queste.

Dal punto di vista economico l’opera avrebbe avuto un costo molto vicino a quello del

presente progetto. La soluzione è stata scartata per il suo forte impatto ambientale.

a.3) Soluzione progettuale prescelta

La soluzione adottata è la risposta alle seguenti esigenze:

- spazio. Esigenza di contenere il depuratore in uno spazio fortemente limitato. Se si

dovessero applicare i parametri generali usati per un depuratore di tipo tradizionale (con basso

uso di alte tecnologie impiantistiche) per la portata prefissata da soddisfare si dovrebbe avere

uno spazio a disposizione di quasi 1000 mq contro invece i 340 mq. disponibili;

- rispetto delle fabbriche circostanti. L’inserimento di alcune parti innovative devono essere

a basso impatto giacché nelle immediate vicinanze insistono gli edifici di Chimica. Il progetto

anche nelle parti più innovative non sconvolge l’attuale morfologia.

- logistico di cantiere (ergotecnica edile);

- costo.

b) Descrizione puntuale della soluzione progettuale selezionata ed indicazioni per la

prosecuzione dell’iter progettuale

b.1) descrizione dettagliata della soluzione selezionata

Il progetto, nella definizione della fase definitiva ed esecutiva dovrà mirare all'ottenimento

anche attraverso un alto approccio tecnologico, dei seguenti obiettivi:

- Riduzione delle superfici occupate;

- Potenziale riutilizzo degli scarti solidi;

- ridotti costi di gestione (energia elettrica da fotovoltaico, riduzione emissioni in

atmosfera, etc);

- capacità di abbattimento delle concentrazione di Escherichia Coli

- migliorare capacità d’invecchiamento (vetustà);

- flessibilità a picchi di portata ed a diverse caratteristiche chimiche del refluo;

- ridotto schema di processo;

- pieno rispetto della normativa sugli scarichi.

In una prima stima di massima si è potuto constatare che l'applicazione schema classico, per

una quantità pari a 50 mc/h di portata, comporterebbe l'occupazione di una superficie pari a

1.000 mq.

Il progetto invece, dovrà prevedere, a parità di portata, un ingombro pari a 1/3 dell'ingombro

planimetrico di un depuratore standard, nonché uno schema di processo più corto.

Ciò consentirà una più facile gestione dell'impianto, una evidente economia dei costi di

manutenzione e maggiore durata nel tempo.

b.1.1 Dimensionamento della proposta progettuale:portate e carico inquinante

Per il corretto dimensionamento del depuratore è necessario provvedere all’elaborazione della

stima delle portate di acque nere. Individuata pertanto quale sia la rete fognaria che arriva al

depuratore, viene sviluppato un calcolo basato sulla popolazione che usufruisce di tale

condotto, considerando tutti gli edifici del Centro Universitario allacciati alla rete delle acque

nere.

Si è fatto inizialmente riferimento ai dati del censimento che questo Ufficio ha già sviluppato

con la seguente distinzione :

- edifici esistenti;

- edifici in fase di costruzione;

- edifici prevedibili nei prossimi 25 anni.

Considerando gli edifici esistenti e ritenendo la popolazione, residente e fluttuante, e la

densità abitativa quali maggiori fattori di influenza sulla quantità e qualità dei liquami

scaricati da una comunità di tipo residenziale, per la C.U. S. Sofia, secondo i dati reperiti, le

utenze attuali sono pari a 31.036, suddivisi secondo quanto riportato nella tabella sottostante

(cfr. tab. 1.3).

Tab 1.3: calcolo utenze attuali

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI CATANIA Valore U.M .

Popolazione residente 22.671 [ab.]

Popolazione equivalente totale 3173,94 [ab.eq]

Dotazione idrica nel giorno di massimo consumo 200,00 [l/ab.x giorno]

Coefficiente di disperdimento 0,80 ….

Portata nera media in tempo secco Qn 21,16 [m³/h]

ELABORAZIONE DATI UTENZE

studenti/docenti degenti addetti

Popolazione servita 22671 0 0

Popol. Equiv. 3174 0 0

AZIENDA OSPEDALIERA “G. RODOLICO” Valore U.M.

Popolazione residente 5527,00 [ab.]








Popol. Equiv. 661 440 117,4

ERSU Valore U.M.







studenti/docenti residente addetti



INFN Valore U.M.







studenti/docenti degenti/residente addetti



CUS Valore U.M.







UTENTI degenti/residente addetti

Popolazione servita 1000 0

Popol. Equiv.(1/5 iscritti) 200 0 0

Successivamente sono state elaborate le stime di crescita delle utenze, con riferimento agli

edifici in fase di realizzazione appartenenti agli enti che insistono sul depuratore consortile e

quindi da collegare nei prossimi anni al depuratore in progetto. A tal proposito si rimanda alla

tabella 1.4.

Tab 1.4: calcolo utenze con edifici in programmazione

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI CATANIA Valore U.M.

Popolazione residente 25.670 [ab.]









POLICLINICO (dati trasmessi in data 08/02/2011) Valore U.M.










ERSU Valore U.M.







studenti/docenti residente addetti



INFN Valore U.M.







studenti/docenti degenti/residente addetti



CUS Valore U.M.







utenti degenti/residente addetti

Popolazione servita 1000 0

Popol. Equiv.(1/5 iscritti) 200 0 0

Infine, il presente progetto di adeguamento dell’impianto di depurazione vuole fare

riferimento alle necessità future fino a 25 anni, per cui la popolazione relativa futura è stata

stimata mediante l’analisi statistica dei dati relativi agli ultimi censimenti (tenendo conto di

eventuali evoluzioni dovute all’adozione di particolari strumenti di pianificazione territoriale),

considerando un’ espansione demografica di circa il 30% rispetto l’attuale.

A tal proposito, ed in considerazione delle differenze tra la portata attuale, quella prevista e

quella prevedibile, si è scelto di progettare un impianto modulare da attivare in maniera

flessibile e per step successivi in funzione della crescita della popolazione da servire, secondo

le modalità descritte successivamente:

CONDIZIONE ATTUALE

Popolazione residente: 31036,00 [ab.]

Popolazione equivalente totale: 4844 [ab.eq]

Dotazione idrica nel giorno di massimo consumo: 200,00 [l/ab.xd]

Coefficiente di disperdimento: 0,80

Portata nera media in tempo secco Qn: 32,29 [m³/h]

1°FASE DI ESPANSIONE:

Popolazione residente: 35389,00 [ab.]


Dotazione idrica nel giorno di massimo consumo: 200,00 [l/ab.xd]


Portata nera complessiva media in tempo secco Qn: 39,06 [m³/h]

2°FASE DI ESPANSIONE:

Popolazione residente : 35389,00 [ab.]


- popolazione equivalente al 2030: 7616 [ab.eq]

Dotazione idrica nel giorno di massimo consumo 250,00 [l/ab.xd]


Portata nera complessiva media in tempo secco Qn: 63,47 [m³/h]

Per quanto concerne il calcolo della portata addotta all’ emissario della fognatura sopra

indicata, si riportano le seguenti assunzioni adottate:

- i coefficienti di equivalenza riferiti alle tipologie di utenze (studenti, residenti, degenti,

addetti), sono state desunte, con modifiche ed integrazioni dovute alla peculiarità del bacino

di utenza, da dati di letteratura (Bonomo, 2008);

- il valore della dotazione idrica cresce normalmente all’aumentare della popolazione

complessiva servita: i dati forniti consentono di stimare la dotazione idrica nel giorno di

massimo consumo (D) pari a 250 l/ab. giorno;

- in considerazione che non tutto il volume erogato giornalmente tramite la rete idrica viene

scaricato in fognatura, si adotta un coefficiente di disperdimento (K) pari a 0,8;

Si fa presente, in ultimo, che la portata addotta all’ emissario della fognatura può non essere

rappresentativa dei contributi del comprensorio da servire con il depuratore, anche nella

situazione in essere, per incompletezza degli allacciamenti fognari o per improprie immissioni

di acque parassite in rete.

Per ciò che concerne gli apporti degli inquinanti , in funzione dei dati statici medi tabulati

relativi agli apporti medi giornalieri pro-capite dei vari inquinanti presenti nel refluo urbano è

possibile calcolare il carico medio giornaliero e la concentrazione media di ogni di essi.

Il carico medio giornaliero è determinabile dalla relazione:

Ci= ∑(apc)i x 1000

P Kg/giorno

dove (apc)i pari all’apporto medio giornaliero pro-capite del generico inquinante [g/ab.

giorno].

La concentrazione media giornaliera del generico inquinante “i” si calcola con la relazione:

ci= (apc)i x 3ipc 10xKxD

)(a mg/l

Tutti i dati sopra citati sono riportati sinteticamente nella seguente tabella.

Parametri Valore U.M.

Popolazione residente 35389,00 [ab.] Popolazione equivalente totale 7616,36 [ab.eq] Dotazione idrica nel giorno di massimo consumo 250,00 [l/ab.x d] Coefficiente di disperdimento 0,80 …. Portata nera media in tempo secco Qn 63,47 [m³/h] Coefficiente di punta orario Kp 2,10 … Portata massima nera in tempo secco Qmax,n 132,99 [m³/h] Portata minima nera in tempo secco Qmin,n 15,46 [m³/h] Rapporto di diluizione rd1 (ingresso impianto) 4,00 … Portata max. in tempo di pioggia Qmax,p ammessa all'impianto 253,88 [m³/h] Apporto pro-capite di BOD5 60 [g/ab x d] Apporto pro-capite di SST 90 [g/ab x d Apporto pro-capite di N 12 [g/ab x d] Apporto pro-capite di P 2 [g/ab x d] Carico giornaliero di BOD5 456,98 [Kg/d] Concentrazione media del BOD5 300,00 [mg/l] Carico giornaliero di SST 685,47 [Kg/d] Concentrazione media di SST 450,00 [mg/l] Carico giornaliero di N 91,40 [Kg/d] Concentrazione media di N 60,00 [mg/l] Carico giornaliero di P 15,23 [Kg/d] Concentrazione media di P 10,00 [mg/l]

b.1.2 Scelta del sito

Il processo decisionale che ha portato alla scelta del sito idoneo all’installazione dell’impianto

prevede l’esame accurato di diverse problematiche legate alla localizzazione dello stesso in

ambiente ad elevata densità, le cui esigenze sono state prese in considerazione ed

opportunamente trattate.

Gli spazi necessari, pari a circa 350 mq, possono essere individuati entro l’area su cui insiste

l’impianto esistente, grazie al processo tecnologicamente avanzato (tecnologia MBR) scelto

per la realizzazione dell’impianto.

La conferma del sito su cui insiste l’attuale impianto, determina dei vantaggi, tra cui il

riutilizzo della rete fognaria attuale per il convogliamento dei reflui all’ impianto, per cui non

saranno necessari lavori di integrazione della rete fognaria. Inoltre, il progetto prevede il

riutilizzo di alcune parti dell’ impianto esistente, previo ripristino delle condizioni di

esercizio, comportando una riduzione dei costi di realizzazione.

I lavori prevedono la costruzione di un impianto possibilmente coperto e tutto il perimetro

sarà dotato con soluzioni architettoniche comprendenti anche l’impiego di arredo a verde in

modo che l’intera opera possa raccordarsi paesaggisticamente con il contesto esistente

migliorando, di fatto, l’attuale situazione ambientale.

Come accennato, l’impianto di depurazione utilizzerà comunque sistemi depurativi di

avanguardia finalizzati alla riduzione degli spazi occupati e quindi alla minimizzazione

dell’impatto ambientale di tali opere quali:

1. utilizzo della tecnologia MBR per la riduzione del carico organico, che permette il

contenimento degli ingombri planimetrici, dovuti in parte al ridotto volume dei reattori

biologici a monte delle membrane MBR, ma soprattutto all’ eliminazione di fasi, quali la

sedimentazione secondaria e la disinfezione.

2. utilizzo dei più moderni sistemi di controllo remoto, per potere centralizzare il

monitoraggio dell’intero sistema depurativo (stazioni di sollevamento, condotte e impianti di

depurazione).

3. la realizzazione dell’impianto, parzialmente interrato, sull’impianto esistente limita

sensibilmente la necessità di scavi e presenta difficoltà costruttive contenute.

4. utilizzo delle più moderne ed efficaci tecnologie di disidratazione dei fanghi di risulta

per minimizzare l’impatto del trasporto dei fanghi residui a smaltimento.

b.1.3 Descrizione delle varie fasi del processo di depurazione

L’impianto, oggetto del presente studio, sarà organizzato sulle seguenti fasi di trattamento:

LINEA ACQUA LINEA

_______________________________________________________

- regolazione della portata; 1 linea

- grigliatura meccanica; 1 linea

- equalizzazione; 1 linea

- denitrificazione; 2 linee

- ossidazione- nitrificazione; 2 linee

- MBR. 2 linee modulari

Tenute presenti la quota di consegna liquami e la quota di restituzione liquami depurati, per

consentire l'alimentazione, il funzionamento dell'impianto e lo scarico dei liquami depurati, in

questa fase di progettazione si è valutato non necessario sollevare i liquami grezzi in testa

all'impianto.

I liquami da trattare saranno derivati dal collettore fognario ed avviati all'impianto epurativo

tramite appositi dispositivi di regolazione della portata, che consentono di derivare in tempo

secco la totalità delle acque nere in arrivo, ed in tempo di pioggia, di limitare la portata

derivata al quantitativo massimo ammissibile.

Per quanto concerne la linea fanghi, costituita da un insieme di unità atte alla disidratazione

dei fanghi prodotti nella linea acque, si compone delle seguenti unità:

LINEA FANGHI LINEA

_____________________________________________________________

- preispessitore; 1 linea

- nastropressa; 1 linea

La linea fanghi risulta, quindi, composta sostanzialmente da due comparti in quanto, come

esposto nei paragrafi precedenti, la produzione dei fanghi di supero prodotti nella fase MBR è

notevolmente ridotta, e non si necessitano altri trattamenti dei fanghi prodotti.

La tradizionale sedimentazione finale, nel processo descritto, viene sostituita con una

particolare sezione di filtrazione su membrane MBR con un notevole risparmio nell’ingombro

di tale specifica fase (fino a dieci volte minore area richiesta anche rispetto alla

sedimentazione lamellare). Inoltre tale processo di filtrazione consente di raggiungere nei

reattori biologici concentrazioni di biomassa due ed anche tre volte superiori a quella

normalmente tenuta nei reattori biologici tradizionali ( 10-14 Kg/mc contro i 3-4 Kg/mc)

consentendo di ridurre sensibilmente i volumi tecnici necessari per le fasi di ossidazione-

nitrificazione e denitrificazione.

Inoltre, tutto l’impianto risulta più compatto rispetto ad un tradizionale depuratore, riducendo

di molto i costi delle opere civili, particolarmente onerosi in contesti fortemente antropizzati

come il presente caso, e consentendo di poter prevedere una copertura dei comparti con costi

ragionevoli, migliorandone la possibilità di inserimento.

Inoltre, la tecnologia MBR garantisce rendimenti depurativi superiori a quelli ottenibili con

gli impianti tradizionali, che consentiranno di migliorare di molto le condizioni ambientali

generali.

LINEA LIQUAME LINEA FANGHI Ingresso Liquame

Grigliatura Meccanica

Equalizzazione

Denitrificazione

Ossidazione –Nitrificazione

MBR

Scarico Acque Superficiali

Fango ricircolo

Ricircolo miscela areata

Fango di ricircolo

Ispessitore Fango di supero

Nastro Pressa

Fanghi disidratati in discarica

b.1.3.1 Sezione linea acqua

La linea acque di un impianto di depurazione è costituita da un insieme di unità atte a

rimuovere gradualmente gli inquinanti dalla fase liquida, con produzione di sedimenti ad

elevato contenuto di umidità.

Si riportano, quindi, brevemente i principali dati di progetto:

Parametri Valore U.M.



Dotazione idrica nel giorno di massimo consumo 250,00 [l/ab.x d]



Coefficiente di punta orario Kp 2,10 …

Portata massima nera in tempo secco Qmax,n 132,99 [m³/h]

Portata minima nera in tempo secco Qmin,n 15,46 [m³/h]

Rapporto di diluizione rd1 (ingresso impianto) 4,00 …

Portata max. in tempo di pioggia Qmax,p ammessa all'impianto 253,88 [m³/h]

Apporto pro-capite di BOD5 60 [g/ab x d]

Apporto pro-capite di SST 90 [g/ab x d

Apporto pro-capite di N 12 [g/ab x d]

Apporto pro-capite di P 2 [g/ab x d]

Carico giornaliero di BOD5 456,98 [Kg/d]

Concentrazione media del BOD5 300,00 [mg/l]

Carico giornaliero di SST 685,47 [Kg/d]

Concentrazione media di SST 450,00 [mg/l]

Carico giornaliero di N 91,40 [Kg/d]

Concentrazione media di N 60,00 [mg/l]

Carico giornaliero di P 15,23 [Kg/d]

Concentrazione media di P 10,00 [mg/l]

Come descritto precedentemente, si è scelto di realizzare un impianto modulare da attivare in

maniera scaglionata in funzione della eventuale crescita della popolazione servita. Per quanto

riguarda la linea acqua, verranno in prima fase realizzati tutti i comparti della linea acqua e

della linea fango, e dovrà essere considerata una portata di progetto pari a 63,47 m³/h, ad

eccezione del comparto MBR, di cui si dovrà prevedere il dimensionamento per la portata di

39,06 [m³/h], pari alla portata che verrà convogliata all’ impianto quando verrà ultimata la

realizzazione degli edifici in fase di realizzazione che insisteranno sul depuratore.

Regolazione portata e pretrattamenti

Si prevede l'impiego di un manufatto sfioratore per scaricare nel corpo idrico ricettore una

portata prestabilita del liquame misto eccedente, con un determinato grado di diluizione delle

acque meteoriche con le acque nere. L' eccesso di portata si riversa nel collettore di piena che

provvede ad allontanare dall'impianto la quantità di refluo ritenuta eccedente.

Il comparto di grigliatura meccanica è stato previsto costituito da un canale in c.a. su cui

verranno installate due griglie a pulizia meccanica, piane e verticale. Il canale di adduzione

del liquame nel comparto di grigliatura è in cemento, con le seguenti caratteristiche:

– larghezza canale: 500 mm

– pendenza canale: 0,05 %

Si prevede l’allontanamento del materiale grigliato come rifiuto solido urbano tramite nastro

trasportatore provvedendo alla successiva raccolta e smaltimento

Equalizzazione e omogeneizzazione

L’ alimentazione di portate o di concentrazioni di inquinanti fortemente variabile nel tempo

può comportare ovvie difficoltà alle linee di trattamento: necessità di sovradimensionare il

sistema per far fronte alle punte, maggiori difficoltà di regolazione, rischi di interferenze dei

processi biologici, fluttuazione della qualità dell’ effluente trattato.

La vasca di equalizzazione progettata è collocata sulla linea di flusso dei reflui, e quindi

alimentata con l’intera portata da trattare. Essa opera a livello variabile, in modo da rendere

disponibile un’ adeguata capacità di accumulo, per questo si è previsto un sistema di ripresa

mediante pompe che devono operare con portata variabile all’interno di un range definito, al

fine di assicurare il minimo livello stabilito per la vasca di equalizzazione. A tal scopo,

inoltre, si è previsto il riutilizzo delle vasche in cui attualmente transita il refluo, previa

trattamento impermeabilizzante del fondo e delle pareti delle stesse.

La capacità di equalizzazione è stata ottenuta sulla base dell’ equazione di continuità, in

funzione dell’ andamento della portata alimentata e della portata in uscita, ammessa costante e

pari alla portata nera media. A tal proposito, si riporta l’andamento delle portate in ingresso

(qIN) ed in uscita (qIN_MEAN= qOUT).

andamento portate

0

20

40

60

80

100

120

140

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

tempo[h]

po

rtat

a [m

3/h

]

qIN [m3/h]

qOUT= qIN_MEAN [m3/h]

ora coeff. Orario Ko qIN qOUT= qIN_MEAN ∆∆∆∆V Σ∆Σ∆Σ∆Σ∆V qIN_MEAN

[-] [m3/h] [m3/h] [m3] [m3] [m3/h] 0 0,3 19,041 63,47 -44,429 -44,429 63,47 1 0,3 19,041 63,47 -44,429 -88,858 2 0,25 15,8675 63,47 -47,6025 -136,461 3 0,5 31,735 63,47 -31,735 -168,196 4 0,7 44,429 63,47 -19,041 -187,237 5 0,75 47,6025 63,47 -15,8675 -203,104 6 0,85 53,9495 63,47 -9,5205 -212,625 7 0,9 57,123 63,47 -6,347 -218,972 8 1 63,47 63,47 0 -218,972 9 1 63,47 63,47 0 -218,972 10 1,1 69,817 63,47 6,347 -212,625 11 1,3 82,511 63,47 19,041 -193,584 12 1,6 101,552 63,47 38,082 -155,502 13 1,8 114,246 63,47 50,776 -104,726 14 1,8 114,246 63,47 50,776 -53,9495 15 2,1 133,287 63,47 69,817 15,8675 16 1,4 88,858 63,47 25,388 41,2555 17 1,25 79,3375 63,47 15,8675 57,123 18 1 63,47 63,47 0 57,123 19 1,9 120,593 63,47 57,123 114,246 20 0,85 53,9495 63,47 -9,5205 104,7255 21 0,75 47,6025 63,47 -15,8675 88,858 22 0,3 19,041 63,47 -44,429 44,429 23 0,3 19,041 63,47 -44,429 0

PORTATA MEDIA GIORNALIERA [qIN_mean] 63,47 [m3] max Σ∆V 114,246 [m3]

VOLUME IMMESSO IN 1 GIORNO [VIN] 1523,28 [m3] min Σ∆V -218,972 [m3]

Vol. di compenso teorico VC 333,2175 [m3]

Trattamento biologico

Il processo biologico prevede l’attuazione di più stadi di trattamento: fase di denitrificazione,

fase di ossidazione/nitrificazione e membrane MBR.

Di seguito si riportano i criteri di calcolo usati nel dimensionamento di massima del comparto

biologico:

Parametro Unità di misura Valore

Concentrazione di biomassa Kg SS m-3 10

Carico del fango Kg BOD Kg SS -1 d -1 0,15

Produzione di fango di supero Kg SSV Kg BOD -1 0,25

Flusso attraverso la membrana L m -2 h -1 15

La fase di denitrificazione è disposta a monte della fase di ossidazione/nitrificazione a fanghi

attivi; Sono le sostanze organiche (frazione carboniosa) presenti nel liquame stesso (in forma

solubile) e che non hanno ancora subito il processo di ossidazione, che forniscono il substrato

organico necessario per il nutrimento dei batteri denitrificanti.

A monte della fase di denitrificazione sarà fatto confluire sia un opportuno flusso di fango di

ricircolo, sia un flusso di miscela aerata prelevata direttamente dall’uscita dalla vasca di

aerazione/nitrificazione.

Con questa particolare disposizione d’impianto si ha il vantaggio che, utilizzando le sostanze

carboniose presenti nel liquame grezzo, la velocità di denitrificazione risulta maggiore (data la

più rapida degradazione delle sostanze organiche presenti nei liquami grezzi, rispetto a quelle

residue dopo una fase di aerazione prolungata), con notevole riduzione dei volumi e dei

consumi energetici.

Si è scelto, quindi, di sottoporre successivamente la biomassa ad un trattamento di tipo

aerobico (fase di ossidazione/nitrificazione), in cui cioè la fase di respirazione dei batteri

può avvenire in presenza di ossigeno disciolto.

Lo schema utilizzato in tale impianto è quello di un reattore a miscelazione completa con

ricircolo cellulare: in una vasca di aerazione, che assicura la necessaria concentrazione di

ossigeno disciolto, quindi in ambiente aerobico, viene mantenuto il contatto tra la popolazione

batterica d’origine e lo scarico da trattare, immesso con continuità. Tale caratteristica

consente l’attenuazione degli effetti di sostanze, eventualmente presenti, tossiche per la

popolazione batterica La miscela aerata così formatasi, una volta uscita dalla vasca, viene

avviata alle membrane MBR, a valle del reattore, per la successiva separazione dei fiocchi di

fango attivo e l’allontanamento dello stesso dall’effluente trattato.

Si fa presente che si è previsto l’utilizzo di sistemi di aerazione che presentano elevati valori

di trasferimento di ossigeno e bassa rumorosità.

L’ ultima fase, la separazione solido-liquido, viene condotta attraverso il passaggio del refluo

areato attraverso i moduli MBR , nello schema a membrane esterne.

Nel presente progetto si è scelto di impiegare i moduli a fibre cave (membrane capillari). Il

movimento delle singole fibre, ancorate al sistema di suzione ad una o ad entrambe le

estremità, combinato con l'aerazione, permette una velocità di filtrazione stabile e a costi

energetici ridotti, essendo sensibilmente maggiore la superficie filtrante aerata a parità d'aria

insufflata rispetto alle membrane piane. Si prevede, quindi, di instaurare un regime di

filtrazione a flusso tangenziale, in cui l' alimento scorre parallelamente alla superficie della

membrana ortogonalmente alla direzione di attraversamento della membrana da parte della

componente filtrata (permeato). Il regime è ottenuto tramite il ricircolo di alimento con

pompe. Come descritto precedentemente, si prevede il dimensionamento per la portata di

39,06 [m³/h], pari alla portata che verrà convogliata all’ impianto quando verrà ultimata la

realizzazione degli edifici in programmazione che insisteranno sul depuratore

b.1.3.2 Sezione linea fanghi

La zona a monte dell’ impianto, come evidenziato nelle tavole allegate al progetto, verrà

ampliata con la creazione di un’ampia area al coperto di manovra dei mezzi di trasporto dei

fanghi residui e delle mondiglie.

Le manovre normali di gestione saranno quindi eseguite in aree coperte, confinate con la

evidente riduzione dell’impatto ambientale dell’opera nel suo complesso.

In questa zona coperta verranno installati gli impianti di ispessimento e disidratazione dei

fanghi e le aree di stazionamento e scarico dei container di trasporto a discarica di fanghi

disidratati.

Nell’ impianto in oggetto, si prevede, quindi, l’istallazione di un ispessitore, per ottenere

l’aumento del contenuto di solidi sospesi e quindi la riduzione dell’umidità. Dopo questa

operazione il fango non è tuttavia ancora paleggiabile a causa dell’altissimo contenuto

d’acqua. La modesta variazione di umidità (2÷3%) consente comunque di avere una grande

riduzione della portata volumetrica che viene avviata a valle, in cui il fango verrà trattato

attraverso una nastropressa.

In una nastropressa la disidratazione del fango avviene in due fasi: nella prima, il fango

appena versato al di sopra della tela viene sottoposto a drenaggio, comportando un aumento

della concentrazione di solidi di 2÷ 3 volte; nella seconda fase, viene compresso tra le due tele

(con pressioni non superiori a 1÷ 1,5 atm), con un ulteriore notevole aumento della

concentrazione di solidi. Nel tratto finale il fango, ormai disidratato è sottoposto ad un’azione

di taglio, dovuta al movimento relativo e alla curvatura delle due tele. Il liquido filtrato dalle

tele, che devono essere ciclicamente lavate per evitare pericoli d’intasamento, è raccolto in

una tramoggia situata sotto la macchina.

b.1.3.3 Sistema di controllo e di monitoraggio remoto

L’impianto prevederà un sistema di controllo dei parametri di funzionamento principali

costituto da strumentazione di misura adeguata ed in particolare:

• misura di livello in continuo delle vasche di equalizzazione, denitrificazione ed

ossidazione;

• misura di portata dell’acqua trasferita dalla vasca di equalizzazione alla vasca di

denitrificazione;

• misura di portata dell’acqua in uscita dallo stadio di trattamento finale a membrane MBR;

• misura in continuo del valore di ossigeno disciolto presente nella vasca di denitrificazione

e nella vasca di ossidazione;

• misura in continuo della concentrazione di fango presente nella vasca di ossidazione.

Tutti i dati misurati in continuo dalla suddetta strumentazione, così come lo stato di

funzionamento/allarme di tutte le apparecchiature presenti nell’impianto stesso saranno

monitorati da un sistema di monitoraggio remoto denominato SCADA. Tale sistema sarà

composto da una o più pagine grafiche in cui rappresentare lo schema dell’impianto proposto

ed i dati di funzionamento dello stesso. Il software permetterà il monitoraggio in remoto da

qualsiasi computer collegato in rete.

b.1.3.4 Rendimenti depurativi

Come già detto, in attesa che venga attivato l’impianto di depurazione della città di Catania ed

il collegamento ad esso della rete fognante di V. A. Doria, la fognatura del C.U. dovrà

continuare ad immettersi nel canale di cintura che, sviluppandosi lungo lo stesso viale A.

Doria, scarica a sua volta in mare. Tale immissione è quindi considerata come uno scarico in

corso d’acqua superficiale e pertanto esso dovrà avere le caratteristiche per tali scarichi

previsti dalla normativa nazionale vigente (tab. 3 col. 1, dell’allegato 5 del D.Lgs n.

152/2006).

Inoltre, la particolare efficienza della tecnologia MBR nella rimozione della parte batterica

consente anche di prevedere un pompaggio dei reflui depurati per un loro potenziale riutilizzo

come acque di irrigazione oppure come riserva antincendio estiva, lavaggio strade ecc..

b.2) accertamenti svolti per la definizione della scelta progettuale

Al fine di reperire i dati necessari ed avviare una corretta scelta progettuale sono state svolte

le seguenti attività/accertamenti:

• Verifica linea di scarico acque nere edificio 10 vecchia sede Ingegneria

• Verifica linee meteoriche che scaricano nell'attuale depuratore

• Verifica linee acque nere che scaricano nell'attuale depuratore

• Analisi di caratt.ne acque nere nei punti critici della rete di adduzione al depuratore

• Campagna di misura portata in uscita dal depuratore esistente

• Valutazione delle fatture SIDRA per la verifica dei consumi idrici

• Censimento della popolazione

• Relazione tecnica su volumi e qualità dell'acqua da trattare

• Definizione del processo di trattamento

• Analisi del vecchio depuratore (1964) e del nuovo (2008)

• Definizione del layout di impianto

• Analisi economica del nuovo impianto di depurazione

• Definizione delle fasi lavorative per la realizzazione del nuovo depuratore

b.3) accertamento in ordine alla disponibilita' delle aree oggetto dei lavori

Le aree sono immediatamente disponibili poiché già occupate dall’attuale depuratore.

b.4) accertamento della disponibilita' dei pubblici servizi e relativi allacciamenti

E’ già in esercizio un allacciamento alla rete fognaria comunale passante dalla vicina Via

Passo Gravina. Il progetto dovrà utilizzare il medesimo punto di allaccio.

Per quanto riguarda l’impiego dell’energia elettrica, l’allaccio avverrà presso la vicina cabina

di trasformazione.

b.5) accertamento in ordine alle interferenze presenti

Nella redazione del progetto definitivo il Piano di Sicurezza e Coordinamento dovrà tener

conto dell’eventuale interferenza con le mansioni lavorative svolte dentro gli edifici vicini, e

della viabilità interessata dall’area del cantiere.

b.6) cronoprogramma delle fasi attuative, con l'indicazione dei tempi massimi di

svolgimento delle varie attivita' di progettazione, approvazione, affidamento, esecuzione

e collaudo; (Ai sensi dell’art. 168 del regolamento 207/2011)

Il tempo necessario per l’esecuzione di tutto il lavoro, dalla iniziale pubblicazione a gara del

progetto preliminare, fino al collaudo finale dell’opera, dovrà essere calcolato tenendo conto

della procedura adottata ai sensi degli artt. 11, comma 9, e 53, comma 2, lettera c), del

Codice. Pertanto, si terrà conto del tempo necessario allo svolgimento delle attività esposte

come segue:

� elaborazione del progetto definitivo da parte delle imprese concorrenti 90 � aggiudicazione della gara e del progetto definitivo 30 � avvio procedure da parte del Rup per l’acquisizione pareri degli Enti su prog. Definitivo 10 � risposta degli Enti 60 � adeguamento del progetto a note di prescrizione da parte degli Enti 20 � approvazione, verifica e validazione del Rup del progetto definitivo 15 � stipula del contratto 10 � elaborazione del progetto esecutivo 60 � approvazione del progetto esecutivo da parte del Rup sentito il progettista 10 � dichiarazione del D.L. sulla fattibilità dell’opera 06 � Consegna dei lavori 45 � Inizio Lavori 15 � Esecuzione delle opere 210 � Dichiarazione fine dei Lavori da parte del Direttore dei Lavori 01 � Collaudo 30

In totale sommano giorni 612 N.B.: le quantità riquadrate e marcate in rosso possono essere oggetto di valutazione da parte delle ditte concorrenti in sede di gara.

Relazione illustrativa finale - unict.it

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