L'acqua che usiamo quotidianamente, una volta utilizzata, è considerata contaminata a causa delle sue alterate caratteristiche chimico-fisiche. Queste acque reflue vengono allontanate e, data la loro potenziale pericolosità per gli ecosistemi, necessitano di un processo di depurazione. L'obiettivo è trasformare le acque inquinate per re-immetterle nell'ambiente senza causare danni. Questo processo avviene negli impianti di depurazione.
Una volta raccolte e inviate ad un impianto di depurazione tramite un opportuno sistema fognario, le acque reflue (cioè quelle acque contaminate) subiscono svariati trattamenti che portano all'eliminazione degli agenti contaminanti presenti al loro interno. Questi trattamenti si distinguono grossolanamente in due/tre importanti famiglie: i trattamenti fisici, chimici e biologici.
Trattamenti delle Acque Reflue
Una volta raccolte e indirizzate all'impianto di depurazione, le acque reflue sono sottoposte a diversi trattamenti per eliminare gli agenti contaminanti. Questi trattamenti si suddividono principalmente in tre categorie: fisici, chimici e biologici.
Trattamenti Fisici
Un trattamento fisico permette di separare dall'acqua contaminata tutte quelle sostanze più grossolane presenti, senza l'introduzione di alcun componente aggiuntivo che sviluppi reazioni chimiche volte a favorire questa separazione.
- Grigliatura: Questo trattamento consiste nel far passare l'acqua contaminata attraverso una griglia di dimensioni standardizzate, separando gli elementi di dimensioni maggiori delle maglie della griglia stessa.
- Dissabbiatura: È un trattamento che prevede la rimozione di sabbie in acqua. A differenza del precedente, però, in questo caso la rimozione avviene tramite un processo di sedimentazione. In sostanza, si fa depositare la generica particella di sabbia sfruttando la caduta della particella per gravità. Specifiche vasche sono progettate per garantire il continuo passaggio di acqua, limitandone la velocità per permettere alla sabbia di sedimentare.
- Filtrazione: si serve appunto di filtri che trattengono le sostanze in sospensione principalmente per contatto, adesione o distacco.
Esempio di griglia per rimozione fisica di inquinanti - Credit P. Feiereisen
Trattamenti Chimici
A differenza di quelli fisici, hanno bisogno di catalizzatori che inneschino il meccanismo di funzionamento, cioè vengono inserite in acqua specifiche sostanze che, reagendo con gli elementi in sospensione, formano composti più pesanti che cadono sul fondo della vasca in cui avviene il processo.
Esempio di vasca di chiariflocculazione.
Trattamenti Biologici
Questi trattamenti sono il vero e proprio cuore pulsante dell'intero processo di depurazione. Si chiamano trattamenti biologici perché si servono di microorganismi che, immessi in acqua, reagiscono con le sostanze presenti e le trasformano, permettendone poi un successivo allontanamento. Un trattamento biologico può avvenire in presenza o in assenza di ossigeno, si parla rispettivamente di processi aerobici e anaerobici. Solitamente, un impianto di depurazione contiene entrambi i tipi.
Il prodotto della reazione tra sostanze inquinanti e microorganismi prende il nome di fango. Il vantaggio del fango, rispetto alla sostanza inquinante vergine, è che questo è più pesante e sedimenta facilmente. Questo processo avviene attraverso le vasche di sedimentazione: sono delle enormi vasche di forma circolare, con fondo conico.
I fanghi si accumulano sul fondo e vengono raschiati da una lama in rotazione, per poi essere completamente separati dall'acqua "pulita". Il fango prodotto viene in parte riutilizzato per il processo di depurazione, mentre una rimanente parte, fatta essiccare, può essere assoggettata ad altri processi che permettono eventualmente produzione di biogas o altre sostanze utilizzabili.
Fasi Principali del Processo di Depurazione
Facciamo quindi un resoconto grossolano delle fasi principali:
- L'acqua arriva dalla fognatura all'impianto di depurazione;
- Vengono effettuati i primi trattamenti fisici per rimuovere materiale grossolano nella corrente, come ad esempio la grigliatura;
- Altri solidi in sospensione che "sfuggono" alla griglia vengono fatti successivamente sedimentare naturalmente in apposite vasche;
- In parallelo, oli e grassi vengono separati mediante insufflazione di aria (si parla di disoleatura);
- Vengono successivamente inseriti in acqua prodotti chimici che garantiscono la sedimentazione di solidi in sospensione non sedimentabili in maniera naturale;
- Partono i trattamenti biologici: i microorganismi permettono la trasformazione degli inquinanti disciolti e sostanze non sedimentabili in fiocchi di fango, che sedimentano per gravità;
- Da qui in poi si biforca il processo: l'acqua ripulita passa ai trattamenti successivi che prevedono disinfezione prima della re-immissione in ambiente. Invece, il fango prodotto passa nella sua linea di trattamento, dove tramite altri processi viene trasformato in materiale riutilizzabile (a fini agricoli, ad esempio) o semplicemente smaltito in discarica.
Impianto Idraulico Domestico: Adduzione e Scarico delle Acque Reflue
L’impianto idraulico, idrosanitario o idraulico è quel sistema di condutture e tubazioni che alimentano i servizi igienici del bagno (wc, lavabo, bidet, doccia), la lavatrice, il lavello della cucina e la lavastoviglie. Dalla rete pubblica, posta sotto la strada o il marciapiede e, attraverso una rete di tubazioni, valvole e pompe, l’acqua potabile arriva direttamente nella nostra abitazione sia essa casa unifamiliare o appartamento in condominio - per soddisfare i nostri bisogni: da bere o per cucinare, lavare le stoviglie o i vestiti, per l’igiene personale.
Normativa Impianti Idraulici
Nel sostituire o costruire ex-novo un impianto idrico (o idraulico) è peculiare - onde prevenire e ridurre al minimo gli errori - la conoscenza della normativa tecnica per operare in completa sicurezza. Gli impianti domestici devono essere progettati “a regola d’arte”, nel rispetto del DM 37/08 ed in conformità alle norme tecniche armonizzate europee.
La norma UNI 9182 del 2014, specifica i criteri tecnici ed i parametri da considerare per il dimensionamento delle reti di distribuzione dell’acqua destinata al consumo umano, i criteri di dimensionamento per gli impianti di produzione, distribuzione e ricircolo dell’acqua calda, i criteri da adottare per la messa in esercizio degli impianti e gli impieghi dell’acqua non potabile e le limitazioni per il suo impiego. Si applica a impianti di nuova costruzione, a modifiche e riparazioni di impianti già esistenti.
La norma UNI EN 12056 del 2001, divisa in 5 parti, indica requisiti e prestazioni e fornisce indicazioni per la corretta progettazione e calcolo di impianti per acque reflue e sistemi per l’evacuazione delle acque meteoriche.
Materiali Utilizzati negli Impianti Idraulici
Non devono essere usati tubi o raccordi contenenti piombo. L’appendice A fornisce un elenco non esaustivo dei materiali accettabili. Tra questi abbiamo rame, materiali ferrosi (ghisa, acciaio zincato e inossidabile) e materiali plastici (PVC, PE-HD, PE-MD, PE-X, PP).
Dimensionamento delle Reti Idriche
La norma UNI 9182 del 2014, descrive ambo le tipologie, rimandando alla UNI 806 per approfondimenti circa il procedimento semplificato. Entrambi i metodi assegnano agli apparecchi sanitari un’unita di carico (espressa in litri al secondo), la cui somma, corretta attraverso un fattore di contemporaneità (l’erogazione contemporanea di tutti i dispositivi è poco probabile), permette il calcolo della portata di progetto (QD). Si evitano così eventuali problematiche causate da un sottodimensionamento o sovradimensionamento delle rete idrica.
Impianti di Scarico: Convogliare e Smaltire le Acque Reflue
Per “Impianti di Scarico” si intende quell’insieme di tubazioni, raccordi e apparecchiature necessarie a ricevere, convogliare e smaltire le acque usate provenienti dagli apparecchi sanitari ad uso domestico. Le reti di scarico devono consentire l’evacuazione, rapida e senza ristagni, delle acque di rifiuto verso il sistema di smaltimento esterno. A tal fine si devono realizzare le opportune pendenze e scegliere diametri adeguati per i tubi. Devono inoltre essere resistenti alle sollecitazioni meccaniche, termiche ed alle azioni corrosive dei liquami.
Le acque reflue si definiscono domestiche se provenienti da insediamenti di tipo residenziale e derivanti prevalentemente dal metabolismo umano e da attività domestiche (art.74, D.Lgs n. 152/06). Solitamente le acque bianche vengono convogliate separatamente dai reflui domestici e vanno direttamente nel terreno.
Moltissimi sono i tipi di sistemi di scarico di acque reflue oggi in uso, ma In Europa e quindi anche in Italia, si preferisce dimensionare le diramazioni di scarico - a cui sono connessi i sanitari - supponendo un grado di riempimento pari a 0,5 50%- con relativa connessione ad un’unica colonna di scarico (Sistema 1 indicato nella UNI EN 12056-2).
Il sifone, elemento di raccordo tra l’apparecchio sanitario e le tubazioni del sistema di scarico, ha la funzione di impedire la penetrazione dei cattivi odori nell’edificio.
Ventilazione delle Reti di Scarico
Le reti di scarico sono soggette a fenomeni di pressioni e depressioni idrostatiche nelle condotte a causa della caduta dei liquami che per gravità spingono verso il basso comprimendo l’aria. La configurazione più semplice è un’unica colonna dove convergono gli scarichi di tutti gli apparecchi sanitari. Il controllo della pressione nella colonna di scarico è garantito dal flusso d’aria nella colonna di scarico e dallo sfiato della colonna di scarico stessa.
I materiali che costituiscono le condotte e le cappe di ventilazione, devono resistere alla aggressività dei gas di fognatura ed agli agenti corrosivi in generale.
Dilatazione Termica
Qualunque materiale sottoposto a riscaldamento o a raffreddamento è soggetto al fenomeno di dilatazione o contrazione termica, ovvero le sue dimensioni mutano al variare della temperatura. Questo richiede dei particolari accorgimenti progettuali onde evitare possibili danni all’impianto.
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