Il dissabbiamento è un'altra delle fasi che possiamo definire preliminare che ha una funzione molto importante: rimuovere tutte quelle sostanze inerti che possono danneggiare le apparecchiature a valle, principalmente parliamo si sabbie o materiali che hanno una conformazioni simile ai granelli di sabbia. E' una fase molto delicata in un impianto di depurazione, bisogna fare molto attenzione a non catturare troppo particelle sospese né catturare particelle troppo pesanti, è opportuno che si catturi "sabbia pura" e che si eviti di catturare anche materiale organico putrescibile (che deve essere massimo il 3%).

Normalmente, una fase di dissabbiatura è conveniente in impianti più o meno grandi, non è opportuno installare un dissabbiatore per impianti che servono meno di 3000 abitanti equivalenti, questo per tutta una serie di problematiche legate alle gestione non proprio agevole di queste vasche.

Esistono sostanzialmente due tipologie di dissabbiatore: a canale o meccanizzato (con funzionamento simile ad un idrociclone). In entrambi i casi si insuffla dell'aria all'interno del flusso per consentire una preareazione del liquame e, soprattutto, per attivare un moto tale de tenere in sospensione i materiali troppo leggeri.

Dissabbiatore a canale

Il dissabbiatore a canale ha la forma di una vasca con una tramoggia sul fondo tramite il quale si punta a raccogliere la sabbia depositata, tramite dei sistemi di raccolta (ad esempio delle coclee), si procede al trasporto del materiale sabbioso in apposite vasche di raccolta, successivamente sarà lavato e poi smaltito. L'acqua di lavaggio sarà reimmessa nel ciclo di depurazione. L'aria viene insufflata su un fianco della vasca in modo da generare dei movimenti elicoidali che riducono al minimo la quantità di sostanza in sospensione raccolta nelle sabbie. Grazie alla forma della vasca ed alla presenza di speciali venturimetri, la velocità media all'interno di un dissabbiatore è fissata intorno ai 0,3 m/s. Nella configurazione "a canale", di norma si usano due dissabbiatori in parallelo, questo ci consente di attivarli ad intermittenza per consentire una più agevole manutenzione. Un altro fattore di rischio, per un dissabbiatore areato, è quello degli odori molesti, infatti l'immissione di aria può portare allo "strippaggio" di gas maleodoranti che possono rendere davvero poco vivibile la zona.

Dissabbiatore Meccanizzato

Il dissabbiatore meccanizzato è molto più compatto del precedente ed il suo funzionamento è molto simile a quello di un ciclone. Il flusso viene immesso tangenzialmente alla vasca circolare e tramite l'azione di alcune pale, viene indotto un moto rotatorio che facilita il deposito delle sabbie sul fondo della vasca. Sono impianti molto flessibili e con ottimi rendimenti.

In media, in un impianto ben progettato, si riesce ad ottenere tra $3 - 3000 \frac {l}{m^3}$ di sabbia, che se non eccessivamente carica di organico possiamo utilizzare come letto per l'ispessimento dei fanghi. In alternativa possono essere smaltite il apposite discariche o, addirittura, inviate al termovalorizzatore.

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Spesso capita che il liquame da trattare in un impianto debba essere sollevato tramite l'ausilio di pompe, questo perché ad esempio il canale adduttore arriva ad una profondità proibitiva per costruirci le vasche, soprattutto per una questione economica. Troppo spesso si punta a realizzare impianti di sollevamento a monte di qualsiasi trattamento, con l'adozione di pompe particolari e costose, per risparmiare sui costi di realizzazione, senza considerare gli elevatissimi costi di gestione che si verranno ad avere. Resta, quindi, molto importante identificare dove inserire la fase di sollevamento e che tipo di soluzione adottare.

In impianti dove è presente la sedimentazione primaria, ad esempio, è opportuno che il sollevamento venga disposto a valle delle vasche di sedimentazione, infatti se si hanno problemi alle pompe, si può sempre bypassare il tutto inviando al corpo ricettore un liquame almeno trattato. E' sempre buona norma disporre il sollevamento a valle della grigliatura, questo per evitare di utilizzare pompe costose e con rendimenti molto bassi. Infatti una pompa speciale per il sollevamento di materiale non grigliato può avere un rendimento massimo del 50%, mentre una pompa classica per acque luride ha un rendimento del 70 - 72%.

La soluzione ideale, per riuscire ad ottenere ottimi risultati, è quella di utilizzare più pompe che saranno attivate man mano che la portata affluente aumenta, in questo modo si riesce ad avere un flusso abbastanza costante e costi di gestione relativamente contenuti.

Per determinare la potenza P da fornire ad una pompa si può far riferimento a questa formula:

$P= \frac {Q (H + h)}{\eta \times 366}$ (1)

P = potenza del motore in kW;
Q = portata da erogare $\frac {m^3}{h}$;
H = altezza totale di sollevamento in m;
h = perdite di carico in m;
$\eta$ = rendimento (0,5 - 0,7);

Come si può notare, molto dipende dalla portata di erogazione, spesso si sovradimensiona l'impianto perché si assume la portata di dimensionamento pari alla portata massima che arriva all'impianto, cosa da evitare categoricamente altrimenti si useranno pompe non adatte alle portate che comunemente arrivano all'impianto con conseguenti cali vistosi di rendimento.

pompe in parallelo

Come si può vedere dalla figura, in un impianto di sollevamento con 4 pompe in parallelo, si possono prevedere dei cicli di start/stop per ogni pompa in funziona del livello che viene raggiunto all'interno della vasca di raccolta. Lo schema prevede questa sequenza:

L1 - quando il pelo raggiunge il livello 1 si attiva la pompa 1;
L2 - al livello 2 si attiva la pompa 2;
L3 - al livello 3 la pompa 3;
L4 - al livello 4 tutte le pompe sono attive.

Quando il livello cala, progressivamente le pompe possono disattivarsi, questo consente di ottimizzare al massimo il funzionamento della fase di sollevamento ottenendo portate progressivamente crescenti.

Per calcolare il volume della vasca si può far riferimento a grafici che mettono in relazione quest'ultimo con il numero di avviamenti (mai superiore a 15) e la portata.

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Quando si adotta un sistema di fognatura unitaria, nel quale sia le acque di pioggia che quelle nere vengono incanalate, è opportuno fare molta attenzione alle condizioni critiche che si vengono a creare nei momenti di forte pioggia. Infatti, in fase di progettazione di un impianto di depurazione, si fissano precisi parametri di carico, se tutta la portata della fognatura (che evidentemente quando piove è molto elevata ed è molto diluita) fosse inviata direttamente all'impianto, ci sarebbero notevoli complicazioni all'interno delle varie fasi. Per evitare di generare problemi si possono prevedere:

1. Lo sfioro delle acque;
2. Le vasche a pioggia;

Gli sfioratori di piena non solo altro che degli stramazzi, posizionati di solito lateralmente ai canali adduttori, quando la portata aumenta, sale il livello del liquame che comincia a sfiorare dalle aperture, questo consente di avere portate più o meno controllate a valle dello sfioro. Ovviamente, un sistema di controllo della portata del genere non è infallibile e, quindi, può portare ad avere carichi a valle non proprio controllabili. Altri tipi di sfioratori più precisi comportano la restrizione del canale, il che porta ad un rigurgito a monte dell'ostacolo, con un più semplice e preciso controllo del liquido da far sfiorare tramite gli stramazzi. Per meglio poter regolare le portate si può optare per un dispositivo mobile di strozzamento.

Vascha a Pioggia

Una volta sfiorate le acque di pioggia andrebbero comunque trattate tramite delle vasche a pioggia, che non sono altro che vasche di sedimentazione. Vi invieremo liquami precedentemente grigliati, che per effetto delle dimensioni e della particolare forma dello sfondo vedranno sedimentare buona parte del fango che verrà raccolto in una tramoggia posta sul fondo. Per evitare di creare perturbazioni sul pelo della vasca il liquame viene fatto entrare al di sotto di una soglia sommersa, in questo modo si aumenta anche l'efficienza della sedimentazione. Anche lo stramazzo finale ha un deflettore, sempre per evitare di raccogliere le eventuali schiume che si formano sul pelo libero della vasca.

Utilizzare una sistema di trattamento delle acque di pioggia è veramente necessario, soprattutto per gli impianti di grandi dimensioni e soprattutto per trattare le acque di prima pioggia, che se inviate direttamente al corpo ricettore ne comprometterebbero la biologia. Ovviamente, il fango raccolto nelle vasche andrà trattato opportunamente e, quindi, in fase di progettazione dell'impianto se ne dovrà tenere conto.

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L'acqua di rifiuto ha molteplici caratteristiche chimico fisiche, alcune delle quali vanno attaccate in prima battuta. Non è opportuno avviare un processo di sedimentazione primaria se nel liquame sono presenti parti grossolane, oleose o abrasive, quindi è necessario avviare una serie di trattamenti preliminare per evitare di compromettere l'efficienza delle fasi di depurazione. In questo articolo ci occuperemo della grigliatura e della triturazione.

La grigliatura può essere realizzata in due fasi: una grossolana, in cui si intercettano i corpi di dimensioni più grandi (come rami, ecc.) ed una fine, che intercetta le parti di dimensioni più piccole. Risulta necessaria soprattutto quando i canali di adduzione sono aperti.

Una griglia grossolana è formata da barre di acciaio distanziate tra loro di circa 5 - 6 cm, con pulizia manuale o meccanica. Per quella fine, l'interspazio tra le barre è di circa 0,5-2 cm.

Grigliatura

Nella figura è rappresentato uno schema classico per la fase di grigliatura in cui il flusso incontra la grilgia (inclinata di 30°) che raccoglie tutto il materiale grossolano che viene inviato in una fossa di accumulo. E' presente anche un canale di By-Pass che si attiva nei casi in cui il sistema si intasa. In corrispondenza della griglia è presente un'allargamento di circa il 30 - 40 % della larghezza di canale per evitare che la velocità del flusso aumenti troppo, infatti tale v deve essere compresa tra i 0,80 - 1,20 m/s.

Per evitare, quindi, problemi di intasamento delle griglia è sempre opportuno prevedere un sistema di pulizia che può essere manuale (soprattutto nei piccoli impianti) o automatico. E' sempre da preferire quest'ultimo visto che la fase di grigliatura è una delle più sgradevoli e visto che eventuali intasamenti possono provocare problemi che si ripercuotono inevitabilmente su tutto l'impianto di depurazione.

La Quantità di solido che viene raccolto varia in funzione della zona in cui si trova l'impianto, sopratutto se ci sono canali scoperti. In media, comunque, si possono raccogliere:

$3 \div 30\:\frac{l}{1000 m^3}$ per la grossolana;
$30 \div 300\:\frac{l}{1000 m^3}$ per la fine.

In determinati casi, a seconda delle dimensioni e degli spazi a disposizione, il materiale grigliato può essere:

• Interrato;
• Pressato;
• Smaltito come rifiuto solido urbano;
• Tritato.

La triturazione risolve molteplici problemi, infatti dove è prevista si può eliminare la grigliatura fine e si annullano i problemi legati allo smaltimento del materiale grigliato. Il materiale viene finemente sminuzzato (4 - 8 mm) per poi venire di nuovo immesso nel circuito dei liquami. Ci sono, comunque, alcune precauzioni da prendere vista la presenza di lame che possono essere danneggiate se nel fluido è presente materiale resistente (ciottoli e pietre). Inoltre, vista la loro notevole sollecitazione comportano elevati costi di gestione, e non sono da meno gli effetti che il materiale triturato porta nelle successive fasi della depurazione. Infatti, l'immissione del materiale triturato nel liquame a valle del trituratore comporta una aumento del carico organico considerevole, cosa da tenere in considerazione in fase di progettazione e di gestione dell'impianto. Ecco perché è sempre preferibile utilizzare una grigliatura fine automatizzata al posto del trituratore: ci sono minori costi di gestione ed una riduzione significativa del carico organico.

La stacciatura, al pari della grigliatura, permette anch'essa l'eliminazione di parti grossolane dal liquame. Funziona facendo passare il flusso attraverso un cilindro rotante forato con pulizia automatica. Con questo sistema, se si utilizzano fori di pochi millimetri, si riesce a raccogliere molto più materiale con un notevole abbattimento (dell'ordine del 10%) dei carichi sia di BOD5 che dei Solidi Sospesi (SS). Vista la notevole quantità di materiale organico trattenuto, spesso si rende necessario insufflare aria per evitare processi di degradazione anaerobica evitando problemi di igiene. Uno dei maggiori problemi della stacciatura, oltre allo smaltimento del materiale trattenuto, è l'inevitabile intasamento dei fori per effetto dei grassi presenti nel liquame.

Se l'impianto dispone di sedimentazione primaria è bene evitare di utilizzare uno staccio, infatti la maggior parte del materiale trattenuto nella stacciatura sarebbe comunque stato eliminato durante la sedimentazione. Infatti, spesso se un impianto utilizza gli stacci non prevede una fase di sedimentazione primaria. Un uso interessante degli stacci è nel trattamento delle acque di supero.

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Chi vuole progettare un impianto per il trattamento delle acque reflue non può non sapere cosa siano il carico idraulico ed il carico organico. In uno schema di sintesi possiamo dire che:

• Carico Idraulico: quantità liquida delle acque di rifiuto;
• Carico Organico: quantità di sostanze organiche da trattare (BOD₅).

Per la determinazione di questi due coefficienti fondamentali si può procedere sia per via sperimentale, facendo delle indagini dirette all'interno della comunità, facendo riferimento a tutta una serie di fattori (Solidi Sospesi, torbidità, pH, ossigeno, COD, azoto, ecc.), sia tramite calcolo.

Le indagini dirette sono molto utili perché permettono di evidenziare eventuali criticità sia nel carico idraulico che in quello organico, ecco perché è fondamentale eseguire analisi scrupolose.

Concentrazione di BOD5

Se non è possibile operare con indagini dirette, si può far riferimento alla portata distribuita nel centro abitato in questione, in questo modo, per determinare la portata da trattare nell'impianto su può fare riferimento ad un coefficiente di afflusso in fognatura pari a 0,8. E' fondamentale considerare gli apporti idrici massimi che si verificano durante l'anno in modo da evitare problemi di sottodimensionamento quando si verificano particolari fenomeni di sovraccarico. Inoltre, è sempre opportuno dimensionare l'impianto in relazione a quella che si prevede sarà la popolazione futura. Tenendo conto di questi due fattori si deve evitare, però , di sovradimensionare l'impianto, questo non solo sarebbe un errore dal punto di vista economico ma lo sarebbe anche dal punto di vista gestionale.

Una volta noti i due parametri (Ci e Corg) si può facilmente risalire alla concentrazione di BOD5 (mg/l, ppm, g/mc) da trattare. Un valido aiuto ci può venire dal grafico seguente:

Oltre ai fattori precedentemente esposti bisogna fare attenzione anche alle variazioni di portata durante la giornata. Infatti, per piccole comunità di possono avere anche variazioni molto elevate tra la Qminima e la Qmassima (Q: portata m/s), rapporto che si riduce se la comunità da servire è grande.

Una formula utile per il calcolo del Coefficiente di Punta può essere la seguente:

(1) $p =\frac{Qmax}{Qi} = 15,85 P^{-0,167}$

Dove:

p = coefficiente di punta;
P = Popolazione;
Qmax = Portata Massima;
Qi = Portata Media;

Dalla funzione e dall'esperienza, si nota che all'aumentare della popolazione si ha un coefficiente di punta minore, infatti si ha che per centri piccolissimi (una decina di abitanti) p = 35, mentre p = 5 per centri medio grandi.

Il Carico dei Solidi Sospesi (Css), incide principalmente sul dimensionamento dei sistemi di rimozione e di raccolta del fango. Il valore orientative del Css Totale è di circa:

(2) $C_{ss}\approx {90}\frac{gr}{ab x g}$

di cui:

(3) $54\frac{gr}{ab x g}$ Sedimentabili
(4) $36\frac{gr}{ab x g}$ Non Sedimentabili

 Possono essere suddivisi in:

1. Disciolti: particelle delle dimensioni $d<10^{-3}$ micron;
2. Colloidali: particelle delle dimensioni $10^{-3} <d< 10$ micron;
3. Sospesi (non filtrabili): particelle di dimensioni $d>10$ micron;

Le colloidali sono principalmente rimovibili per coagulazione, mentre i sospesi si possono rimuovere per sedimentazione.

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Comincio questa nuova avventura con un contributo personale. Quando decisi di iscrivermi ad Ingegneria per l'Ambiente ed il Territorio, lo feci perché volevo dare un contributo positivo alla mia terra, volevo contribuire a rendere migliore ciò che intorno a me era la natura. Ero convinto che con tanta forza di volontà ed uno spirito pionieristico sarei riuscito nell'intento di rendere di nuovo felix la mia amata Campania. Lasciando da parte l'epilogo di questo mio sogno (penosamente tramontata ogni mia speranza di rendere migliore la mia terra), capii di aver fatto la scelta giusta quando per la prima volta ascoltai una lezione di Ingegneria Sanitaria Ambientale.

Non avevo idea di cosa potesse essere, non avevo letto il programma né sapevo a cosa andassi incontro. Entrai nell'aula del Prof. Francesco Pirozzi ed iniziai ad ascoltare la sua lezione. Finalmente qualcosa di interessante, qualcosa di vero, qualcosa da Ingegnere. Si parlava di Potabilizzazione, di Depurazione e di tutto il mondo della scienza che contribuisse a rendere migliore determinati elementi essenziali della nostra vita. Vedevo, d'avanti a me, un percorso bello, interessante e produttivo.

Ecco cosa ho pensato quando per la prima volta ho incontrato l'Ingegneria Sanitaria Ambientale: un mondo ricco di variabili che se ben orchestrate, avrebbero prodotto un positivo servizio alla società.

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Idraulica, chimica, fisica per chiarire e formare sul tema della Ingegneria Sanitaria.

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