Associazione
Idrotecnica Italiana
Sezione Sicilia
Orientale
Dipartimento di Ingegneria
Civile ed Ambientale
Università degli Studi di
Catania
Centro Studi
Idraulica Urbana
c/o Politecnico di
Milano
TRATTAMENTO DEI DEFLUSSI METEORICI:
Problematiche e alternative di intervento
prof. ing. F.G.A. Vagliasindi ([email protected])
ing. G. Lombardo ([email protected])
CORSO DI AGGIORNAMENTO
“CRITERI E STRUMENTI PER LA GESTIONE DEI DEFLUSSI METEORICI
DALLE AREE URBANE E DALLE STRADE EXTRAURBANE”
2 Marzo 2007, Hotel Nettuno - Catania
Introduzione
Principali conseguenze causate dall’antropizzazione dei terreni
¾ maggiore
presenza
di
superfici impermeabili con
conseguente aumento del
deflusso
delle
acque
meteoriche e quindi dei
volumi di acqua;
¾ peggioramento delle caratteristiche qualitative delle
acque meteoriche le quali “dilavando” le superfici del
bacino idrografico artificiale portano alla risospensione
(detachment) e al trasporto (wash-off) di sostanze
inquinanti depositate nei periodi di tempo secco.
Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
Catania 02/03/2007
Inquadramento normativo (1/4)
Art. 113, Parte IIIa del D.Lgs. 152/06
Le Regioni, previo parere del Ministero dell’ambiente e della tutela del territorio,
disciplinano:
- le forme di controllo degli scarichi di acque meteoriche di
dilavamento provenienti da reti fognarie separate;
- i casi in cui può essere richiesto che le immissioni delle acque
meteoriche di dilavamento, effettuate tramite altre condotte
separate, siano sottoposte a particolari prescrizioni, ivi compresa
l’eventuale autorizzazione;
- i casi in cui può essere richiesto che le acque di prima pioggia e di lavaggio delle aree
esterne siano convogliate e opportunamente trattate in impianti di depurazione per
particolari condizioni nelle quali, in relazione alle attività svolte, vi sia il rischio di
dilavamento da superfici impermeabili scoperte di sostanze pericolose o di sostanze che
creano pregiudizio per il raggiungimento degli obiettivi di qualità dei corpi idrici.
Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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Inquadramento normativo (2/4)
Legge Regionale Lombardia n. 62/85
¾ Sono considerate “acque di prima pioggia” quelle
corrispondenti per ogni evento meteorico ad una precipitazione di
5 mm uniformemente distribuita sull’intera superficie scolante
servita dalla rete di drenaggio;
¾ Ai fini del calcolo delle portate è altresì stabilito che tale valore si
verifichi in 15 minuti;
¾ I coefficienti d’afflusso alla rete debbano essere assunti pari a:
- 1,0 per le superfici coperte, lastricate od impermeabili;
- 0,3 per quelle permeabili di qualsiasi tipo, escludendo le
superfici coltivate.
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Inquadramento normativo (3/4)
D.C.R. n. IV/1946 del 21 marzo 1990
Le acque di “prima pioggia” debbono essere assoggettate a trattamento, prima del loro
scarico se provengono da superfici scolanti scoperte d’estensione superiore a 2000 m2 e che
costituiscono pertinenza dei seguenti insediamenti:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
industrie petrolifere;
industrie chimiche;
trattamento e rivestimento dei metalli;
concia e tinture delle pelli e del cuoio;
produzione della pasta carta, della carta e del cartone;
produzione di pneumatici;
stazioni di distribuzione di carburante;
autofficine;
carrozzerie;
autolavaggi;
depositi di mezzi di trasporto pubblico;
depositi di rifiuti, centri di cernita e/o trasformazione degli stessi;
depositi di rottami;
depositi di veicoli destinati alla rottamazione;
depositi all’ingrosso di sostanze liquide e/o solide, limitatamente a quelle prodotte nelle
industrie petrolifere e chimiche.
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Inquadramento normativo (4/4)
D.C.R. n. IV/1946 del 21 marzo 1990
Il trattamento delle “acque di prima pioggia” e delle “acque di
lavaggio degli insediamenti produttivi” deve:
¾ attuarsi per eventi meteorici che si succedono a distanza, l’uno
dall’altro, non inferiore a 48 ore;
¾ consentire il conseguimento, per gli scarichi che recapitano sul
suolo, dei seguenti limiti di emissione, fermo restando l’obbligo
del rispetto dei restanti valori di cui all’(ex) D.Lgs. 258/2000:
- Oli minerali ed idrocarburi = 0,01 mg/L
- Composti organici alogenati = 0,03 mg/L
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Acque meteoriche di dilavamento
Sorgenti
Aree urbane
puntuali
(nodi
infrastrutturali, aree portuali,
etc.)
Sorgenti
diffuse
(rete
stradale, parcheggi, tetti, etc.)
Acque
meteoriche di
dilavamento
Insediamenti produttivi
(“stormwater hotspot”)
Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
Aree
di
dimensioni
ridotte ma che producono
acque con elevato carico
inquinante strettamente
connesso alla tipologia di
attività produttiva del
sito.
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Caratterizzazione e trattamento delle acque
meteoriche di dilavamento
in aree urbane
Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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Inquinamento delle acque meteoriche in ambito
urbano (1/3)
Principali fonti di inquinamento
9 precipitazioni atmosferiche secche (dry deposition);
9 erosione dei rivestimenti delle superfici (tetti, strade,
parcheggi), con produzione di materiale di varia natura
(limo, sabbia, bitume, metalli pesanti, residui di vernici);
9 trasporto di residui di vegetazione (foglie, polline, etc.);
9 traffico urbano (residui di combustione, quali ossidi di
carbonio e azoto, piombo, metalli, perdite di benzina e
lubrificanti, residui di pneumatici, etc.);
9 scarichi vari di origine antropica (carta, vetro, materie plastiche) o animale
(escrementi);
9 scarichi vari da attività artigianali e industriali;
9 risospensione degli inquinanti che si accumulano in fognatura in tempo secco.
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Inquinamento delle acque meteoriche in ambito
urbano (2/3)
Principali sostanze inquinanti
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Inquinamento delle acque meteoriche in ambito
urbano (3/3)
Variabilità delle caratteristiche degli inquinanti
¾ uso e morfologia del suolo;
¾ metodiche di effettuazione (manuale, meccanica, aspirazione, ecc.) e
cadenza della eventuale pulizia delle strade;
¾ caratteristiche dell’evento meteorico (forma dello ietogramma, valore
massimo dell’intensità, durata, periodo di tempo secco antecedente).
Le maggiori concentrazioni e portate massiche di inquinanti (BOD, SS e
COD) si rilevano generalmente in corrispondenza dell’inizio della piena
(fenomeno cosiddetto “first foul flush”).
Tuttavia, diverse campagne di misura hanno evidenziato la presenza di
picchi di concentrazione susseguenti a quelli della portata (last flush).
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Gestione delle acque meteoriche in ambito urbano
BMP (Best Management Practices) per la gestione delle acque
meteoriche di dilavamento
Tecniche per il controllo quantitativo e qualitativo delle acque di pioggia:
9
riduzione delle superfici impermeabili;
9
pianificazione dei lavori di urbanizzazione;
9
tecniche di controllo dell’erosione del suolo;
9
sistemi di infiltrazione e filtrazione;
9
sistemi di ritenzione e rimozione degli inquinanti;
9
strutture di controllo idraulico;
9
tecniche di controllo dello stato dei sistemi di drenaggio.
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Sistemi di ritenzione e rimozione degli inquinanti
presenti nelle acque di pioggia
Intensivi
Estensivi
¾ Realizzabili con strutture compatte che
prevedono solitamente la filtrazione o
la
flottazione
come
principale
meccanismo di rimozione a valle di
una fase di sedimentazione e
separazione dei solidi sospesi e degli
idrocarburi presenti nelle acque;
¾ A basso impatto ambientale
bisognosi di ampie superfici;
¾ Possono essere di tipo:
¾ costituiti principalmente da sistemi di
fitodepurazione (constructed wetlands)
o da stagni biologici (wetponds);
- centralizzato, se posti a valle del
sistema di raccolta delle acque
(fognatura bianca) ed immediatamente
prima dello scarico;
- distribuito, installati nelle caditoie o
in opportuni pozzetti della rete.
ma
¾ sono realizzati in bacini artificiali in cui
si sviluppano processi biologici e fisici
che
comportano
un
sostanziale
miglioramento della qualità delle acque;
¾ necessitano di un pretrattamento per la
rimozione
dei
solidi
sospesi
sedimentabili.
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Sistemi di trattamenti intensivo (1/5)
Vasche di prima pioggia
¾
Vengono utilizzate nei sistemi di drenaggio unitari in modo da trattenere volumi
compresi generalmente tra 25–50 m3 per ettaro di superficie drenante, dove il
parametro più elevato si applica normalmente a superfici contribuenti comprese in
aree a destinazione produttiva/commerciale (aree portuali e/o commerciali).
¾ Tali sistemi devono abbinare alla funzione di separazione delle acque di prima pioggia
anche quelle di decantazione delle sabbie e di separazione degli oli e degli idrocarburi
non emulsionati.
¾ Le soluzioni adottate devono quindi rispondere alle seguenti condizioni:
• rimuovere dalle acque gli inquinanti
separabili per gravità;
• smaltire, con opere separate, le acque di
prima pioggia e quelle successive;
• realizzare opere tali da consentire il prelievo
distinto dei campioni delle acque di prima
pioggia e di quelle successive.
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Sistemi di trattamenti intensivo (2/5)
Sistemi Vortechnics
Dispositivi basati su semplici meccanismi governati dalla gravità e dalla forza
centrifuga. Intrappolano i solidi sospesi, galleggianti e gli idrocarburi in
sospensione. Possono essere disposti in linea o fuori linea.
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Sistemi di trattamenti intensivo (3/5)
Surface Sand Filter
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Sistemi di trattamenti intensivo (4/5)
Underground Sand Filter
Applicabili per superfici drenanti
comprese tra 0.5 e 5 ettari (1-10 acri)
I letti filtranti, oltre che da
sabbia, possono essere costituiti
da torba o compost. Con l’uso
di compost sono stati accertati
rendimenti di rimozione del
90% per i solidi sospesi totali e
fino al 98% per i metalli
pesanti.
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Sistemi di trattamenti intensivo (5/5)
StormFilterTM System
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Sistemi di trattamento estensivi (1/7)
La fitodepurazione (constructed wetland)
•
Con il termine fitodepurazione si intendono sistemi di depurazione dei liquami
basati su processi biologici, fisici e chimici che si sviluppano nel lento moto
del liquame attraverso un mezzo filtrante (ghiaia e/o sabbia) con il contributo di
diversi tipi di piante.
•
Vantaggi:
– Semplicità di gestione;
– Assenza di consumi di energia e/o
reagenti chimici;
– Capacità di adattamento alle variazioni
di carico idraulico e inquinanti in
ingresso;
– Capacità di abbattimento spinto di:
carico organico, solidi sospesi, carica
batterica, nutrienti.
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Sistemi di trattamento estensivi (2/7)
Fitodepurazione a flusso verticale
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Sistemi di trattamento estensivi (3/7)
Meccanismi di depurazione
Fitovolatilizzazione
Rizodegradazione
Fitodegradazione
Fitoestrazione
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Sistemi di trattamento estensivi (4/7)
Stagni biologici (wetponds)
Possono essere classificati in:
1. Stagni
aerobici-anaerobici
(facoltativi),
caratterizzati da una profondità compresa tra 1 e 2
m.
2. Stagni aerobici, dove la modesta profondità fa sì
che la luce possa raggiungere tutti gli strati e la
fotosintesi algale possa svilupparsi in tutta la
massa d’acqua.
3.
Stagni
anaerobici,
profondi
4-6
m
e
caratterizzati da un elevato
fattore di carico organico.
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Sistemi di trattamento estensivi (5/7)
Wetponds
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Sistemi di trattamento estensivi (6/7)
Meccanismi di depurazione
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Sistemi di trattamento estensivi (7/7)
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Caratterizzazione e
trattamento delle acque di
lavaggio di siti produttivi
(“Stormwater Hotspot”)
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Acque di lavaggio da insediamenti produttivi
(1/3)
¾ L’inquinamento è rinconducibile al tipo di attività svolta
nelle aree impermeabilizzate di tali siti, come lo
stoccaggio/accumulo o la movimentazione di materie prime,
di scarti/rifiuti ovvero l’esecuzione di particolari lavorazioni
che non possono essere svolte di norma in ambienti chiusi;
¾ la presenza di sostanze pericolose deriva dalle operazioni di
spillamento, dagli sfiati e dalle condense di alcune
installazioni o impianti che non possono essere raccolti
puntualmente.
¾ presentano una grande varietà di sostanze inquinanti in concentrazioni superiori
anche a 600 volte quelle riscontrate in ambito urbano.
¾ non esiste un impianto standard, ma va opportunamente studiato un trattamento
depurativo “ad hoc” per l’abbattimento di specifici inquinanti.
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Acque di lavaggio da insediamenti produttivi
(2/3)
Parametro
Aeroporti
Depositi
prodotti
petroliferi
Auto
demolitori
Staz. di
servizio
Limiti 152/06
(Tab. 3, All. 5 alla
parte IIIa)
Fognatura
Corpo idrico
superficiale
COD [mg/L]
1300
4500
1074
472
500
160
SST [mg/L]
1050
280
894
193
200
80
30
400
26
1,6
10
5
Cu [mg/L]
-
-
0,113
0,134
0,4
0,1
Pb [mg/L]
1,5
-
0,07
0,041
0,3
0,2
Zn [mg/L]
1,05
-
0,5
0,582
1
0,5
Cr [mg/L]
0,07
-
0,017
-
4
2
Ni [mg/L]
0,24
-
0,008
-
4
2
Fe [mg/L]
-
4
-
-
4
2
HCTOT [mg/L]
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Acque di lavaggio da insediamenti produttivi
(3/3)
¾ a valle di eventuali pretrattamenti di grigliatura e/o dissabbiatura, vengono di
norma utilizzati:
• Disoleatura / flottazione per la
rimozione di idrocarburi/oli minerali
e grassi;
• Trattamenti chimico-fisici per
l’abbattimento
mediante
coagulazione/flocculazione
dei
solidi sospesi non sedimentabili;
• Filtrazione per la rimozione di
eventuali solidi sospesi residui;
• Adsorbimento per la rimozione di
inquinanti presenti in forma
disciolta.
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Deposito costiero – Impianto di depurazione
Saturazione H2O
Saturazione H2O
– Aria compressa
– Aria compressa
V6
Acque
meteoriche di
dilavamento
V7
V8
COAGULAZIONE
COAGULAZIONE
FLOCCULAZIONE
FLOCCULAZIONE
CHIARIFICAZIONE
CHIARIFICAZIONE
SOLLEVAMENTO
SOLLEVAMENTO
POMPA
MORO OC
POMPA
MORO OC
RECUPERATO
RECUPERATO
FLOTTATORE
FLOTTATORE
Allo
smaltimento
NEUTRALIZZAZIONE
NEUTRALIZZAZIONE
Vasca
Vascadidi
raccolta
raccolta
SEPARATORE API
SEPARATORE API
DISOLEATORE CON
DISOLEATORE CON
SEPARATORE A
SEPARATORE A
PACCO LAMELLARE
PACCO LAMELLARE
CA
CA
Pozzetto
Pozzetto
d’ispezione
d’ispezione
Scarico in fognatura
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Disoleazione: presenza di oli
¾ free-floating oil, avente dimensione delle particelle di olio
maggiori di 250 μm; l’olio forma uno slick separato dall’acqua e
flottante sulla sua superficie, potendo così essere facilmente
rimosso per semplice gravità;
¾ dispersed oil: le particelle di olio hanno dimensioni variabili tra
10 e 300 μm; la rimozione viene effettuata mediante separatori a
coalescenza o mediante flottatori ad aria dissolta;
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Disoleazione: presenza di oli
¾ emulsified oil: le emulsioni tra acqua e olio si presentano come
minute goccioline (droplets), di dimensioni comprese tra 1-30
μm. La formazione di emulsioni è generalmente attribuibile alla
presenza di agenti emulsificanti come i tensioattivi; la rimozione
di emulsioni stabili può avvenire solo tramite trattamenti di tipo
chimico, i quali prevedono l’aggiunta di opportuni agenti
(emulsion breakers) capaci di destabilizzare e rompere il legame
che tiene le particelle di olio in acqua sotto forma di sospensioni
colloidali stabili.
¾ dissolved oil: le particelle di olio disciolto presentano un
diametro solitamente inferiore a 10 μm e possono essere rimosse
solo mediante adsorbimento.
Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
Catania 02/03/2007
Disoleazione
Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
Catania 02/03/2007
Deposito costiero – Vasca di raccolta acque meteoriche
Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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Deposito costiero – Separatore Oli
Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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Separatori a Coalescenza
- CPI (Corrugated Plate Interceptor);
- PPI (Parallel Plate Interceptor).
Idonei alla separazione di particelle di olio finemente disperse, con diametro
cioè inferiore ai 60 micron .
Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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Flottazione ad aria dissolta
Esistono due tipologie di flottazione, distinguibili in funzione del modo con cui l’aria viene
immessa nel refluo:
- flottazione ad aria indotta (IAF – Induced Air Flotation): l’aria viene immessa nel
liquido attraverso opportuni diffusori, con produzione di bolle finemente suddivise;
- flottazione ad aria disciolta (DAF – Dissolved Air Flotation): il refluo (o parte di
esso) viene saturato di aria in un serbatoio sotto pressione separato dalla vasca di
flottazione;
I tre meccanismi mediante i quali le
bolle di aria riescono a portare in
superficie le particelle colloidali
sono:
- l’adesione
- l’inglobamento
- l’adsorbimento.
Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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Filtrazione su mezzo granulare
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Adsorbimento (e Scambio Ionico)
Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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Trattamenti intensivi delle acque meteoriche in
ambito urbano
MCCT – Multi-Chambered Treatment Train
Impianto capace di rimuovere più del 90% degli inquinanti tossici presenti nelle
acque di prima pioggia.
Particolarmente efficace per siti relativamente piccoli (1000 – 10000 m2).
Richiede una superficie pari a circa lo 0,5% dell’area del piazzale.
Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
Catania 02/03/2007
Conclusioni
¾Problematica vasta
¾Grande variabilità quali-quantitativa delle acque
da trattare
¾Soluzioni appropriate
¾Gestione
¾Costi
¾Controllo sul territorio
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Grazie!
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