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CONFGIOVANI TESI MASTER ON-LINE SICUREZZA
AMBIENTALE
RETI FOGNARIE E SMALTIMENTO DEI
RIFIUTI SOLIDI URBANI
di Salvatore Sorvillo
Lo smaltimento dei liquami è l’insieme dei
processi impiegati per la raccogliere, trattare e depurare le acque di
scarico civili e industriali.
Il problema della depurazione delle acque è
emerso in maniera evidente a partire dagli inizi degli anni Settanta,
con la presa di coscienza dei problemi legati all’inquinamento
ambientale e alla contaminazione dei fiumi, dei laghi, degli oceani e
delle falde acquifere con rifiuti domestici, urbani, agricoli e
industriali .
Soluzioni per lo smaltimento dei liquami
domestici furono elaborate dall’uomo fin dall’antichità . Tra le rovine
dell’antichità civiltà cretese e delle città assire sono
stati rinvenuti piccoli fossi entro cui venivano convogliate le acque
nere, mentre i canali di scolo delle acque piovane costituiscono dagli
antichi romani funzioni ancora oggi come condotti di drenaggio.
In fatto di impiantistica la città di ROMA
era sicuramente all’avanguardia: l’acqua nelle case e nelle piazze si
portava mediante gli acquedotti, mentre i rifiuti si smaltivano mediante
la rete fognaria, ovvero la Cloaca Maxima .
Verso la fine del Medioevo, in Europa,
alcuni privati cominciarono a farsi costruire vasche di raccolta per i
liquami domestici. Una volta piene, queste vasche, che erano una sorta
di prototipo dei futuri pozzi neri, venivano fatte svuotare a spese del
committente e i liquami prelevati erano utilizzati per concimare i campi
o erano scaricati nei fiumi o su terreni abbandonati.
Qualche secolo più tardi si tornò a
costituire, ai bordi delle strade, piccoli canali di scolo per le acque
piovane , nei quali ,in un primo tempo , fu tassativamente proibito
riversare qualsiasi tipo di liquame domestico.
Agli inizi del XIX secolo si comprese,
tuttavia ,che dal punto di vista sanitario e della difesa della salute
pubblica lo scarico di escrementi umani in canali dilavati dalle acque
meteoriche sarebbe stata una misura più efficace di altre. Fu così, che
tra il 1859 e il 1875 a Londra venne realizzato un sistema di canali
artificiali per convogliare i liquami e le acque piovane verso il tratto
inferiore del Tamigi.
Più tardi, lo sviluppo di sistemi avanzati
di erogazione delle acque, ovvero di acquedotti e di impianti idraulici
domestici ,consentì la progettazione e la realizzazione dei moderni
gabinetti dotati di sciacquone e dei complessi sistemi fognari che
ancora oggi caratterizzano gran parte dei centri urbani occidentali .
Agli inizi del XX secolo alcune
amministrazioni comunali e alcuni imprenditori riconobbero che scaricare
le acque di scolo direttamente nei corpi idrici poteva causare danni
alla salute dell’uomo, e fu così che furono realizzati i primi impianti
di depurazione , basati su un sistema prima a filtri e poi, a partire
dagli anni venti, a fanghi attivi . Gli impianti a fanghi attivi ,
inizialmente sviluppati in Gran Bretagna, costituiscono ancora oggi uno
dei sistemi di depurazione più diffusi. A partire dagli anni Settanta in
molti paesi, e soprattutto in quelli industrializzati, a essi sono stati
affiancati processi di trattamento chimico delle acque, come la
clorazione. Nelle aree rurali e suburbane si usano, invece, ancora i
pozzi neri .
La raccolta delle acque di scarico
Le acque reflue sono raccolte e convogliate
ai depuratori mediante una rete di tubazione e canalizzazione
classificate in base al tipo di liquame che trasportano .
In alcuni casi le acque di scarico urbane
(acque nere) e l’acque piovane (acque bianche) sono fatte scorrere
dentro uno stesso sistema di condotti, detti a canalizzazione unica,
particolarmente diffusi nei centri storici urbani. Con la fognatura
cittadina di tipo misto è assolutamente proibito dai regolamenti
d’igiene immettere direttamente nella rete le acque nere, per le quali è
necessaria, quindi, una preventiva depurazione .
In questo caso la fognatura domestica deve
smaltire separatamente le acque chiare e quelle nere e sono, pertanto ,
necessarie due colonne di scarico distinte. Le acque chiare e sapone
sono immesse direttamente nelle fogna urbana inserendo ai piedi della
colonna di scarico un capace pozzetto di ispezione. Le acque nere invece
convogliate in apposite camere a tenuta dette fosse biologiche o
depuratori , che possono essere di varia forma e capacità.
In altri casi i due tipi di acque sono
raccolti in sistemi di canalizzazione separati, in modo da consentire
uno smaltimento più efficiente dei liquami, in quanto, così facendo,è
possibile ridurre il carico di liquidi introdotto negli impianti di
depurazione ed evitare che i canali di trasporto, non riuscendo a
contenere i volumi di acque nere e bianche che vi si riversano,
tracimino inquinando le aree limitrofe. Quindi, se il centro urbano
dispone di una fognatura separata per acque bianche e nere tutti gli
scarichi dell’abitazione (acque nere e acque sapone) possono essere
convogliate da
un’unica tubazione nella fognatura comunale
.
In alcune città questo inconveniente è stato
risolto, in modo più economico , dotando il centro urbano di grandi
bacini di raccolta, perlopiù sotterranei, in cui sia le acque nere sia
le acque bianche vengono raccolte per essere poi gradualmente riportate
nel comune sistema fognario.
La rete fognaria è solitamente costituita da
un complesso sistema di canalizzazione (fogne, collettori ed emissioni).
e tubature che collegano le abitazioni domestiche alla rete sono
generalmente in ghisa o in materiale plastico (PVC) e misurano in genere
8-10 cm di diametro.
Queste tubature convogliano i liquami verso
condotti più lunghi , installati sotto la linea media delle sedi
stradali a una profondità media di circa 2 m . A secondo delle
dimensioni , queste condutture possono essere costituite in laterizio ,
cemento o cemento armato.
All’interno dei canali i liquami scorrono
per effetto della forza di gravità e non spinti dalla pressione indotta
da pompe , come invece avviene nei sistemi di erogazione dell’acqua
potabile.
Per questo motivo le tubazioni devono essere
alloggiate con un’inclinazione tale da consentire ai liquami di scorrere
a una velocità di almeno 0,5m/sec , indispensabile a evitare che i
materiali solidi si sedimentino e finiscano con l’ostruire le condutture.
I condotti che trasportano le acque bianche
hanno in genere un diametro molto maggiore rispetto a quello dei
condotti che trasportano le acque nere. In alcuni casi i liquami sono
ripescati da stazioni di pompaggio,o sifoni rovesciati , e fatti
scorrere , per effetto della pressione prodotta da speciali pompe, in
sistemi di tubazioni dette “di mandata”.
Attraverso una serie di sifoni e condotti
principali , generalmente in mattoni o cemento armato e del diametro di
6 m o poco meno, i liquami giungono, infine, nei collettori degli
impianti di depurazione.
Natura delle acque di scarico
Le acque di scarico urbane e industriali
contengono materiali inquinanti in percentuali variabili a secondo della
loro origine. Le origini , la composizione e i volumi dei diversi tipi
di liquami sono strettamente legati allo stile di vita delle comunità
che li producono. Quindi , sia insediamenti civili che industriali
producono attraverso le acque di scarico un inquinamento di tipo
puntuale se tali acque sono immerse nella rete fognaria e poi inviate a
depurazione o un inquinamento di tipo diffuso nel caso in cui dette
acque sono scaricate liberamente nei corpi idrici .
Insediamenti urbani, impianti industriali,
precipitazioni e falde acquifere producono acque di scarico definite in
vari modi in base alla loro origine .
Le acque di scarico urbane sono quelle
contenenti detersivi, detergenti , escrementi e resti di cibo, prodotte
dai cittadini all’interno delle proprie abitazioni o degli impianti
civili pubblici e ricreativi. In Italia ogni cittadino produce in medi
ogni giorno circa 200 I di scarichi.
Giornalmente, in un area urbana viene
prodotto in media un volume di acque di scarico pari al 80/90 % del
volume totale del acqua erogata, ovvero consumata , nella stessa area (
dotazione idrica); Il restante 10/20% viene assorbito da attività e
processi di vario tipo (lavaggio delle automobili ,irrigazione dei
giardini e processi produttivi vari , come l’inscatolamento di prodotti
agroalimentari e l’imbottigliamento di bevande o detergenti ) .
Le acque di scarico industriali presentano ,
in genere , caratteristiche molto differenti a seconda del tipo di
processo industriale da cui provengono e del tipo di trattamento, ossia
di parziale depurazione, a cui sono state sottoposte prima di venire
scaricate nella sede fognaria .Gli impianti in cui le acque di scarico
sono riciclate e reintrodotte nei processi di trasformazione producono
volumi di acque reflue notevolmente inferiore rispetto ai convenzionali
impianti a ciclo aperto
Composizione delle acque di scarico
Tutte le acque di scarico contengono
materiali solidi disciolti o in sospensione . I materiali disciolti sono
in pratica quelli che non possono essere filtrati neppure con una carta
filtrante, che è ,invece , in grado di trasmettere i materiali in
sospensione .
I materiali in sospensione sono definiti
decantabili o non decantabili in base al numero di milligrammi di
materia secca depositata in un’ora sul fondo di un recipiente contenente
un litro di liquame.
Tutti i materiali solidi possono essere ,
inoltre , suddivisi in materiali volatili e materiali non volatili,
quelli volatili sono in genere composti da elementi organici , mentre
quelli non volatili sono perlopiù formati da elementi inorganici o
minerali.
Il grado di inquinamento delle acque di
scarico misurate viene misurato in base a diversi parametri fisici ,
chimici e biologici. Tra quelli più ampiamente utilizzati vi sono
quelli relativi al tipo di materia solidi presenti nell’acqua e alla
loro relativa concentrazione , il consumo di ossigeno microbiologico
(BOD ) , il consumo di ossigeno per ossidazione chimica (COD )e il pH .
La concentrazione di materia organica viene
determinata in base al BOD e al COD .
Il BOD 5 equivale alla qualità di ossigeno
consumata dai batteri decomposti di sostanze organiche contenenti in un
campione di liquami incubato per 5 giorni a 20° C ; il BOD è espresso in
milligrammi di ossigeno per litro d’acqua .
Il COD equivalente alla qualità di ossigeno
consumato per ossidare chimicamente la materia organica in soluzione
acida di dicromato e per trasformarla in acqua e anidride carbonica .
I valori del COD risultano sempre più alti
di quelli del BOD 5, dato che molte sostanze organiche possono essere
ossidate chimicamente , ma non biologicamente .
Il BOD 5 è il parametro più comunemente
utilizzato per determinare il grado di inquinamento da materia organica
biodegradabile , mentre il COD viene in genere impiegato per valutare il
grado di inquinamento da materia organica non biodegradabile o da
compositi in grado di inibire l’attività di degradazione dei
microrganismi .
Il grado di acidità dei liquami è invece
indicato dal parametro pH . La materia organica presente nei liquami
domestica è costituita , nella maggior parte dei casi , per il 50% da
carboidrati , per il 40% da proteine e per il 10% da grassi ,
La natura e la composizione estremamente
eterogenea delle acque di scarico provenienti dagli impianti industriali
non consentono di definirne il grado di inquinamento semplicemente in
base a una scala di valori comuni , ma spesso richiedono parametri di
tipo comparativo .
Salvatore Sorvillo |
