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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
portata di 44 l/s; il secondo per 38 lt/s).
o Portata max in tempo di pioggia: 280 lt/s (Il primo modulo avrebbe lavorato per una
portata di 44 l/s; il secondo per 38 lt/s).
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.]
Popolazione equivalente totale 1218,20 [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 8,12 [m³/h]
ELABORAZIONE DATI UTENZE
studenti/docenti degenti addetti
Popolazione servita 4720 220 587
Popol. Equiv. 661 440 117,4
ERSU Valore U.M.
Popolazione residente 238,00 [ab.]
Popolazione equivalente totale 238,00 [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 1,59 [m³/h]
ELABORAZIONE DATI UTENZE
studenti/docenti residente addetti
Popolazione servita 0 238 0
Popol. Equiv. 0 238 0
INFN Valore U.M.
Popolazione residente 100,00 [ab.]
Popolazione equivalente totale 14,00 [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 0,09 [m³/h]
ELABORAZIONE DATI UTENZE
studenti/docenti degenti/residente addetti
Popolazione servita 100 0 0
Popol. Equiv. 14 0 0
CUS Valore U.M.
Popolazione residente 2500,00 [ab.]
Popolazione equivalente totale 200,00 [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 1,33 [m³/h]
ELABORAZIONE DATI UTENZE
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.]
Popolazione equivalente totale 3593,9 [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 23,96 [m³/h]
ELABORAZIONE DATI UTENZE
studenti/docenti degenti addetti
Popolazione servita 25671 0 0
Popol. Equiv. 3594 0 0
POLICLINICO (dati trasmessi in data 08/02/2011) Valore U.M.
Popolazione residente 6880,0 [ab.]
Popolazione equivalente totale 1812,80 [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 12,09 [m³/h]
ELABORAZIONE DATI UTENZE
studenti/docenti degenti addetti
Popolazione servita 5320 420 1140
Popol. Equiv. 745 840 228
ERSU Valore U.M.
Popolazione residente 238,00 [ab.]
Popolazione equivalente totale 238,00 [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 1,59 [m³/h]
ELABORAZIONE DATI UTENZE
studenti/docenti residente addetti
Popolazione servita 0 238 0
Popol. Equiv. 0 238 0
INFN Valore U.M.
Popolazione residente 100,00 [ab.]
Popolazione equivalente totale 14,00 [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 0,09 [m³/h]
ELABORAZIONE DATI UTENZE
studenti/docenti degenti/residente addetti
Popolazione servita 100 0 0
Popol. Equiv. 14 0 0
CUS Valore U.M.
Popolazione residente 2500,0 [ab.]
Popolazione equivalente totale 200,00 [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 1,33 [m³/h]
ELABORAZIONE DATI UTENZE
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.]
Popolazione equivalente totale: 5858 [ab.eq]
Dotazione idrica nel giorno di massimo consumo: 200,00 [l/ab.xd]
Coefficiente di disperdimento: 0,80
Portata nera complessiva media in tempo secco Qn: 39,06 [m³/h]
2°FASE DI ESPANSIONE:
Popolazione residente : 35389,00 [ab.]
Popolazione equivalente totale: 5858 [ab.eq]
- popolazione equivalente al 2030: 7616 [ab.eq]
Dotazione idrica nel giorno di massimo consumo 250,00 [l/ab.xd]
Coefficiente di disperdimento: 0,80
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.
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]
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.