Le reti di fognatura , sia esse a sistema misto che separato, sono soggette ad eventi pluviometrici estremamente variabili nell’anno e negli anni. La presenza di impianti di depurazione con funziona-mento ottimale con carico inquinante pressoché costante obbliga l’afflusso delle acque reflue fino ad un massimo grado di diluizione 3 ÷ 5 volte la portata nera media giornaliera. Pertanto nei sistemi misti dovrà essere prevista la realizzazione di opportuni manufatti, scaricatori di piena, all’interno dei quali vengono separate le acque nere diluite dalla portata pluviale, centinaia di volte maggiore. Questo dispositivo viene inserito anche a monte di eventuali impianti di sollevamento Questo dispo-sitivo viene altresì interposto nella rete mista a monte di ogni impianto di sollevamento in modo da ridurre sensibilmente la portata di sollevamento e, pertanto, la potenza dell’impianto e l’energia spesa.
Viceversa nei periodi estivi, caratterizzati da periodi con assenza di precipitazioni, la prima pioggia, convoglia nella fogna bianca, nella fase iniziale dell’evento meteorico, un notevole carico inquinante derivante da tutto ciò che può depositarsi sulla sede stradale (rifiuti , polveri di gas di scarico e di ferodi , residui derivanti dall’usura dei pneumatici, oli e grassi ecc.). Tale inconveniente cresce in rapporto all’intervallo tra due eventi meteorici consecutivi.
Pertanto è necessario trasferire, con un separatore di prima pioggia, alla fogna nera queste acque; trascorso del tempo dall’inizio della pioggia, se questa persiste ed aumenta di intensità, la portata meteorica potrà essere considerata “pulita” e, pertanto, inviata al mezzo recettore.
Scaricatori di piena
Il dispositivo, riprodotto nella Figura 83, viene inserito, come detto, nelle reti di fognatura mista con lo scopo di provvedere all’evacuazione, direttamente nel mezzo ricettore naturale ed in conco-mitanza di eventi di pioggia, delle portate meteoriche in eccesso. In assenza di queste le portate nere vengono indirizzate direttamente all’impianto di depurazione.
Raggiunto un prestabilito grado di diluizione delle acque fecali (rapporto acque nere – acque bianche pari a 1 a 3 ÷1 a 5), la condotta di adduzione al depuratore raggiunge il massimo grado di riempi-mento; per diluizioni maggiori la corrente rigurgita verso monte sino al superamento della soglia dello sfioratore longitudinale cominciando a sversare nell’emissario, fino al recettore.
La regolazione delle portate di piena
L’espansione dei centri abitati comporta una trasformazione di parte del territorio che, con costruzioni ed opere di urbanizzazione, si trasforma da terreno permeabile in terreno scarsamente permeabile, alterando dunque il coefficiente di afflusso che è un elemento determinante per la stima della portata di piena. La conseguenza di ciò è un aumento della portata che si risente nei tronchi terminali di una rete, dove le dimensioni degli spechi non sono più sufficienti per lo smaltimento.
In luogo di realizzare un collettore di adeguate dimensioni, un criterio utilizzabile per risolvere il problema è quello di inserire, a monte dei tronchi critici, delle vasche di laminazione dell’onda di piena.
Il principio di funzionamento si basa sul concetto della continuità, pertanto limitando la portata al valore ammissibile occorrerà un volume V da invasare per tutto il tempo che questa è superata dal valore della portata in ingresso. Dopo il tempo t1 il volume precedentemente invasato sarà restituito a valle.
Per quanto attiene la tipologia delle vasche di laminazione, queste possono essere in serie ed in parallelo secondo gli schemi di Figura 86. In ambedue i casi gli ingressi e le uscite dalle vasche sono regolati in automatico dai livelli nella camera di alimentazione a valle dell’emissario .
Nel caso in cui le vasche non possono essere vuotate con deflusso libero dovrà essere previsto un sistema di pompe di sollevamento. Quando non sia possibile realizzare tutto il volume di laminazione, per mancanza di aree da assog-gettare a tale servizio, la parte eccedente può essere sfiorata verso un “elemento” di accumulo provvisorio (depressione naturale, campagna, ecc,)
Una soluzione ottimale è rappresentato dalla Figura 88, dove è possibile utilizzare un laghetto per il contenimento dei volumi di supero delle vasche di laminazione .
Separatori di prima pioggia
Acque di prima pioggia
Il piano di Tutela delle acque della Regione Abruzzo, in attuazione del Decreto Legislativo 152/06 e s.m.i. nel Quadro programmatico al punto 3.4.5 Disposizioni inerenti le reti fognarie e i relativi sca-richi definisce :
Acque di prima pioggia
Le acque di prima pioggia sono costituite dalle acque di scorrimento superficiale defluite nei primi istanti di un evento di precipitazione e di norma caratterizzate da elevate concentrazioni di sostanze inquinanti, spesso superiori a quelle registrate negli stessi reflui in condizioni ordinarie. …..
L’individuazione delle portate che necessitano di captazione e trattamento è quindi vincolata a un’ac-curata caratterizzazione delle acque di prima pioggia in termini quali-quantitativi. Sulla scorta dell’esperienza della Regione Lombardia, per la quantificazione delle acque di prima pioggia si iden-tificano le stesse nei primi 5 mm di acqua uniformemente distribuita su tutta la superficie scolante ser-vita dalla fognatura.
Per il calcolo delle portate si assume che tale valore si verifichi in un periodo di tempo di 15 minuti per eventi meteorici distanziati tra loro di almeno 48 ore.
I coefficienti di afflusso alla rete sono considerati pari a:
° 1 per superfici lastricate od impermeabilizzate
° 0,3 per superfici permeabili di qualsiasi tipo.
° Restano escluse da tale computo le superfici coltivate.
Considerando i suddetti parametri e tenendo conto della prassi progettuale consolidata, il volume di acque di prima pioggia da contenere e/o sottoporre a trattamento risulta compreso tra 25 e 50 m3per ettaro. Sulla base della definizione data dalla Regione Lombardia e di considerazioni derivanti da ap-profondimenti storici e tecnici sulle situazioni locali collegate agli eventi meteorici, si propone la se-guente definizione delle acque di prima pioggia:
le acque di prima pioggia sono identificate come i primi 40 m3 di acqua per ettaro sulla superficie scolante servita dalla fognatura, per eventi meteorici distanziati tra loro di almeno 7 giorni.
Tale definizione è giustificata dall’aver considerato un coefficiente di afflusso medio tra quelli normal-mente utilizzati per superfici impermeabilizzate e non.
Acque meteoriche in fognature miste
Il sistema di drenaggio urbano di tipo misto è costituito da collettori unici che convogliano all’impianto di trattamento ovvero al recettore finale le acque reflue urbane intese anche come miscela di acque reflue domestiche ed industriali nonché le acque meteoriche di dilavamento in occasione di precipita-zioni. Il loro dimensionamento, pertanto, sarà basato sulle portate delle acque meteoriche che risultano prevalenti anche rispetto alle portate delle altre acque reflue in occasione dei massimi eventi previsti in progetto. Tenuto conto che in tempo di pioggia l’impianto di trattamento delle acque reflue, in in-gresso, può accettare portate, normalmente definite “nere diluite”, poco superiori a quelle “nere medie di tempo secco”, la portata eccedente detto valore deve essere scaricata direttamente nei corpi idrici ricettori attraverso appositi manufatti denominati “scolmatori” o “scaricatori di piena”; questi sono realizzati lungo la rete quando sia possibile lo scarico in idoneo ricettore (scaricatori di alleggeri-mento) o comunque all’ingresso dell’impianto di trattamento come by-pass dell’impianto, eventual-mente previa disinfezione. Le portate di supero da recapitare nei ricettori sono definite in base alle esigenze idrauliche ed ambientali del recettore, tenendo conto degli obiettivi di qualità dei corpi idrici definiti dal Piano di Tutela delle Acque. Fermo restando che nella progettazione di detti interventi i parametri di riferimento, per quanto possibile, dovranno essere validati da studi specifici, la normale prassi progettuale e le normative del settore prevedono generalmente che le portate nere diluite siano commisurate a 3-5 volte le portate nere medie; ne consegue che nell’impianto saranno convogliate portate di pioggia pari a 2-4 volte le portate nere medie.
Disciplina delle acque di prima pioggia in fognature miste
Relativamente alle acque di prima pioggia recapitanti in fognature miste: − si prescrive la realizza-zione, in corrispondenza degli scolmatori e/o all’ingresso dell’impianto di trattamento delle acque re-flue urbane, di sistemi di accumulo delle acque di prima pioggia (vasche di prima pioggia); − tali acque di prima pioggia vanno successivamente, ad evento meteorico terminato, alimentate all’impianto di trattamento; − la portata eccedente le acque di prima pioggia può essere convogliata, tramite gli scol-matori o il by-pass dell’impianto di depurazione, direttamente nei corpi idrici recettori. Lo scarico degli scolmatori deve essere preventivamente autorizzato ; Al fine di procedere all’applicazione della disci-plina sopra richiamata per gli scarichi di acque di prima pioggia in fognature miste entro 18 mesi dall’adozione del Piano di Tutela delle Acque, gli Enti d’Ambito inseriscono nei Piani d’Ambito, ove non già presenti, le seguenti informazioni: o ubicazione degli scolmatori per ogni sistema fognario; o corpo recettore per ogni scolmatore; o indicazione e dimensione dell’area scolante afferente ad ogni fognatura; Sulla base di tali informazioni, gli Enti d’Ambito elaborano programmi per l’applicazione della disciplina degli scarichi di acque di prima pioggia in fognature miste, con la seguenti priorità: o entro il periodo di validità del presente Piano, gli agglomerati con almeno 10.000 abitanti equivalenti i cui reflui recapitano in corsi d’acqua o tratti di essi classificati in Stato Ambientale “scadente” o “pessimo” (cfr. Relazione Generale R 1.5 “Schede Monografiche”) devono essere dotati di sistemi di trattamento e gestione delle acque di prima pioggia. Sono fatte salve situazioni particolari ove non vi sia la possibilità tecnica di realizzazione di tali sistemi a costi sostenibili; o entro il periodo di validità del primo aggiornamento del Piano di Tutela delle Acque, gli agglomerati con almeno 10.000 a.e. de-vono essere dotati di sistemi di trattamento e gestione delle acque di prima pioggia. Sono fatte salve situazioni particolari ove non vi sia la possibilità tecnica di realizzazione di tali sistemi a costi sosteni-bili. Le nuove reti fognarie e gli ampliamenti di reti fognarie esistenti, per le quali alla data di ado-zione del Piano di Tutela delle Acque non siano state completate tutte le procedure di appalto e affi-damento lavori, devono prevedere la realizzazione di sistemi di raccolta, trattamento e/o smaltimento delle acque di prima pioggia.
Una volta determinata la portata qi (volume defluito in 15 minuti) occorre dimensionare il dispositivo di separazione.
Nella Figura 30 è riportato lo schema di un dispositivo con luce sul fondo della fogna bianca a monte dell’emissario; questa viene attivata per portate fino al massimo valore qi.
Per favorire l’imbocco della luce può essere dimensionata una soglia emergente dal fondo di altezza h pari al tirante di moto uniforme per la portata di prima pioggia qi.
E’ ovvio che per portate crescenti i tiranti aumentano; superata la soglia, queste iniziano a confluire nell’emissario.
Nel caso in cui la portata qi risultasse non esitabile o compatibile con l’impianto di depurazione sarà necessaria la realizzazione di vasche di laminazione.
Sono soggette a regolamentazioni acque di prima pioggia provenienti da superfici scolanti dove sono presenti “attività inquinanti”.