La divisione delle reti (acque nere e acque grigie)

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Divisione delle reti

Le soluzioni più innovative per l’igiene domestica (secondo l’approccio della “sustainable sanitation”) sono quelle che prevedono la separazione all’interno dell’edificio tra le acque nere e le acque grigie. Queste soluzioni, oltre a permettere di riciclare l’acqua all’interno dell’abitazione riducendo drasticamente i consumi,
permettono anche di ottimizzare i sistemi fognari e di depurazione.
Una gestione sostenibile del ciclo delle acque si basa proprio sulla valorizzazione di acque meno nobili e sull’utilizzo dell’acqua di alta qualità esclusivamente laddove sono veramente richieste caratteristiche di qualità. I principali interventi per attuare questo tipo di gestione sono effettivamente realizzabili semplicemente e con costi contenuti, e sono:

    • separazione delle reti di scarico delle acque nere (contenenti gli scarichi dei WC) e delle acque grigie (tutte le altre acque di scarico);
    • trattamento e riutilizzo delle acque nere e grigie per scopi non potabili, come ad esempio l’irrigazione di aree a verde e il riempimento delle cassette di risciacquo dei WC;
    • recupero delle acque meteoriche, eventuale trattamento e riutilizzo per l’irrigazione o per altri scopi (cassette di risciacquo dei WC, lavaggio di piazzali, ecc).

Le acque grigie si depurano molto più velocemente delle acque nere: probabilmente la differenza più significativa consiste nella velocità di degradazione degli inquinanti nelle acque grigie. Le acque nere
contengono infatti sostanze organiche che hanno subito uno dei processi degradativi più efficienti in natura, quello del tratto gastrointestinale umano. E’ quindi facilmente comprensibile che i residui di tale processo non si possano decomporre velocemente una volta inseriti in acqua, ambiente non consono alla popolazione batterica in essi contenuta. Ad esempio, in cinque giorni di processo biologico degradativo della sostanza organica, nelle acque solo il 40% della mineralizzazione totale viene degradato, mentre nel caso delle acque grigie si raggiunge nello stesso periodo una rimozione del 90%. (Tullander, Ahl, e Olsen). Questo rapido decadimento della sostanza organica presente nelle acque grigie può essere spiegato con l’abbondanza di zuccheri, proteine e grassi, facilmente disponibili alla flora batterica, caratteristica di questa tipologia di
reflui.
Le acque grigie contengono solo 1/10 dell’azoto totale e meno della metà del carico organico in comparazione con le acque nere: come si può osservare dalla seguente figura e dalle successive tabelle,
che riportano i dati di campagne analitiche effettuate in due distinti scenari in due diversi paesi, le composizioni chimiche delle acque grigie e nere differiscono principalmente per il carico organico, il
contenuto in azoto, ammoniacale e nitrico, ed il carico microbico (patogeni). Inoltre, l’azoto totale presente nelle acque grigie è al 50% azoto organico che può quindi essere facilmente fissato ed utilizzato
da piante.
In base alla caratterizzazione delle acque grigie, una scelta progettuale sostenibile per il loro trattamento ai fini del riutilizzo deve tenere conto dei seguenti fattori:

    • - adattabilità alle variazioni di carico idraulico e organico in ingresso;
    • - efficienza nella degradazione della sostanza organica;
    • - alto abbattimento della carica batterica presente ai fini del riutilizzo;
    • - semplicità ed economicità di gestione e manutenzione;

Esistono diversi sistemi di depurazione particolarmente adatti alla depurazione delle acque grigie, sia estensivi (sistemi di fitodepurazione) sia caratterizzati da ingombri ridotti (generalmente si tratta di sistemi interrabili, ma esistono in commercio alcune soluzioni impiantistiche adatte anche all’installazione all’interno degli edifici, permettendo oltretutto di risparmiare per quanto riguarda tubazioni esterne agli edifici) come impianti SBR (Sequencing Batch Reactor) e MBR (Membrane Reactor).
Un impianto di trattamento delle acque grigie deve generalmente comprendere:

    • - degrassatore (per le cucine);
    • - trattamento primario;
    • - trattamento secondario;
    • - disinfezione.

Le tecniche di fitodepurazione rappresentano una tipologia impiantistica che si adatta perfettamente al trattamento delle acque grigie: in particolare, a parità di carico idraulico trattato, la loro efficienza è maggiore nell’abbattimento del carico organico presente nelle acque grigie, rispetto al caso in cui abbiamo anche le nere.
Essendo sistemi a biomassa adesa risentono in maniera molto minore rispetto ai tradizionali impianti a fanghi attivi delle variazioni di concentrazioni di inquinanti nel refluo. Inoltre hanno dimostrato
un’elevata efficacia nell’abbattimento della carica batterica, comunque presente in quantitativi molto limitati all’interno delle acque grigie. Tra le varie tipologie di sistemi di fitodepurazione, quelle a flusso sommerso presentano spiccati vantaggi rispetto a quelli a flusso superficiale: il flusso subsuperficiale limita infatti fortemente il rischio di odori, lo sviluppo di insetti, e può consentire l’utilizzo della zona adibita all’impianto da parte del pubblico, permettendo così anche l’inserimento in sistemazioni a verde di complessi edilizi.
I sistemi SFS-h (flusso sommerso orizzontale) sono costituiti da vasche contenenti materiale inerte con granulometria prescelta al fine di assicurare una adeguata conducibilità idraulica (i mezzi di riempimento comunemente usati sono sabbia, ghiaia, pietrisco); tali materiali inerti costituiscono il supporto su cui si sviluppano le radici delle piante emergenti (sono comunemente utilizzate le cannuccie di palude o Phragmites australis ma possono essere utilizzate anche altre specie acquatiche come Juncus Effusus e Typha latifolia, altre in combinazione con esse per migliorarne l’inserimento, come ad esempio il giaggiolo acquatico o Iris Pseudacorus); il fondo delle vasche deve essere opportunamente impermeabilizzato facendo uso di uno strato di argilla, possibilmente reperibile in loco, in idonee condizioni idrogeologiche o come più comunemente accade, di membrane sintetiche (HDPE o LDPE 2 mm di spessore). Il flusso idraulico dei liquami rimane costantemente al di sotto della superficie e scorre in senso orizzontale grazie ad una leggera pendenza del fondo del letto.
La forma di una vasca a flusso sommerso orizzontale deve essere preferibilmete rettangolare; la pendenza del fondo del letto può variare dall’1 al 5%, compatibilmente con i calcoli di verifica sulla geometria della vasca.
Il sistema di distribuzione del refluo in ingresso è generalmente costituito da una tubazione con elementi di distribuzione a T, collocata al di sotto della superficie del riempimento.
I sistemi di uscita sono spesso realizzati con una tubazione drenante posta sul fondo, al piede della scarpata della vasca, per tutta la sua larghezza, e collegata con una tubazione ad un pozzetto, in cui è alloggiato un dispositivo che garantisce la regolazione del livello idrico all’interno del sistema; ciò permette di regolare il livello di refluo nella vasca secondo le esigenze funzionali del sistema stesso.
Anche sistemi VF sono costituiti da vasche impermeabilizzate contenenti materiale inerte con granulometria prescelta.
Il refluo da trattare scorre verticalmente nel medium di riempimento (percolazione) e viene immesso nelle vasche con carico alternato discontinuo. Questa metodologia con flusso intermittente (reattori batch) implica l’impiego di un numero minimo di due vasche in parallelo per ogni linea che funzionano a flusso alternato, in modo da poter regolare i tempi di riossigenazione del letto variando frequenza e quantità del carico idraulico in ingresso, mediante l’adozione di dispositivi a sifone autoadescante opportunamente dimensionati o di
sistemi di pompaggio adeguati. Il medium di riempimento è costituito da alcuni strati di ghiaie e sabbie di dimensioni variabili, partendo da uno strato di sabbia alla superficie per arrivare allo strato di pietrame posto sopra al sistema di drenaggio sul fondo. Questi sistemi hanno la prerogativa di consentire una notevole diffusione dell’ossigeno anche negli strati più profondi delle vasche (durante lo svuotamento periodico delle
vasche), giacché la diffusione di questo elemento è circa 10.000 volte più veloce nell’aria che nell’acqua, e di alternare periodi di condizioni ossidanti a periodi di condizioni riducenti.
I tempi di ritenzione idraulici nei sistemi a flusso verticale sono abbastanza brevi; la sabbia superficiale diminuisce la velocità del flusso il che favorisce sia la denitrificazione sia l’adsorbimento del fosforo da parte della massa filtrante.
Un ulteriore aspetto positivo dei sistemi VF consiste nella maggiore protezione termica dei liquami nella stagione invernale.
Il sistema di alimentazione delle vasche deve garantire una uniforme distribuzione del refluo sulla superficie; la conformazione geometrica di questo sistema dovrà avere un alto grado di simmetria e tutti i punti di uscita del refluo dovranno sottendere un’uguale area e coprire tutta la superficie. I sistemi comunemente utilizzati vengono realizzati tramite tubazioni per condotte di scarico in materiali plastici quali PE o PVC. L’uscita del refluo può avvenire: attraverso apposite bocchette (realizzabili, ad esempio, con delle curve a 90°), oppure
praticando dei forellini di 2-4 mm sulla parte inferiore delle tubazioni.
Il drenaggio delle acque, che percolano nei filtri verticali, è realizzato nello stesso modo dei letti a flusso sommerso orizzontale, ponendo una tubazione microforata su un lato del letto e assicurando una
pendenza minima (1-2%) del fondo del letto verso quel lato per favorire l’evacuazione del liquame. Per maggiori dettagli tecnici si può consultare il manuale APAT/ARPAT/ISPRA “Linee Guida per la progettazione e la gestione di zone umide artificiali per la depurazione dei reflui civili”.
Il trattamento delle acque grigie con un sistema SBR è adatto per utenze mono e multi-familiari All’interno del sistema SBR, il trattamento delle acque viene effettuato in diversi stadi temporalmente successivi che avvengono in maniera ciclica. Preliminarmente si ha una filtrazione che elimina i materiali più grossolani (come ad esempio capelli o pezzi di tessuto); il filtro viene lavato periodicamente ed automaticamente tramite un’apposita pompa interna al sistema, ed i residui della pulizia del filtro vengono scaricati nella rete fognaria. Successivamente si ha il trattamento biologico vero e proprio, con il funzionamento “batch” tipico di questi sistemi: le fasi di ossidazione e sedimentazione avvengono all’interno del medesimo comparto ad intervalli automaticamente stabiliti tramite una centralina di controllo. I prodotti di scarto della fase di sedimentazione vengono automaticamente espulsi ad intervalli regolari e convogliati alla rete fognaria nera (terzo stadio) (fonte: Pontos).

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I bioreattori a membrana (MBR) nascono dall’abbinamento di un sistema biologico a fanghi attivi con un processo di filtrazione a membrana. Generalmente il sistema è costituito da un’unita di pretrattamento per la sedimentazione primaria (collegata con la fognatura), da un serbatoio di stoccaggio aerato e da un altro
comparto aerato a fanghi attivi contente il modulo a membrana. Vengono impiegati di solito moduli filtranti ad UF e MF, generalmente a fibre cave, immersi all’interno della vasca a fanghi attivi. Tali moduli, posti internamente in depressione, consentono il trattenimento della biomassa sospesa e la separazione dell’effluente depurato. In particolare, nel caso delle membrane di UF (con porosità dell’ordine di 0.1 micron) risulta garantito il trattenimento di tutti i tipi di microrganismi, compresi i virus. A differenza dei tradizionali sistemi a fanghi attivi, risultano assenti i ricircoli di fango e la sedimentazione secondaria, essendo la biomassa completamente trattenuta nel reattore biologico (si provvede all’estrazione del fango di supero necessario per il rispetto dell’età del fango desiderata); l’età del fango è quindi svincolata dalle caratteristiche di sedimentabilità dello stesso, consentendo lo sviluppo di microrganismi con maggiori potenzialità degradative.

Tratto da : Linee Guida per un regolamento del verde
Migliori pratiche per la gestione integrata sostenibile delle acque in aree urbane
Agenda 21 locale dell’area Fiorentina

Per gentile concessione di IRIDRA