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
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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. Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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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. Catania 02/03/2007
Caratterizzazione e trattamento delle acque meteoriche di dilavamento in aree urbane
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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. Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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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). Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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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. Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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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. Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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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. Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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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 Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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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. Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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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 Trattamento dei deflussi meteorici: Problematiche ed alternative di intervento
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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
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Disoleazione
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Deposito costiero – Vasca di raccolta acque meteoriche
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Deposito costiero – Separatore Oli
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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.
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Filtrazione su mezzo granulare
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Adsorbimento (e Scambio Ionico)
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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.
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Conclusioni ¾Problematica vasta ¾Grande variabilità quali-quantitativa delle acque da trattare ¾Soluzioni appropriate ¾Gestione ¾Costi ¾Controllo sul territorio
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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])
Grazie!
www.csisa.it Centro Studi di Ingegneria Sanitaria Ambientale 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
