Vengono prodotte una serie di filtri percolatori prefabbricati progettati specificatamente per la depurazione delle acque reflue domestiche e assimilate provenienti da utenze isolate (insediamenti, installazioni e edifici non allacciati alla pubblica fognatura) di consistenza non superiore a 40 abitanti equivalenti.
Gli impianti della serie sono realizzati con l’impiego di vasche monoblocco prefabbricate in cemento armato vibrato a sezione circolare, per utenze maggiori possono essere impiegate anche vasche a sezione rettangolare.
Caratteristiche costruttive degli impianti
Gli impianti della serie sono realizzati con l’impiego di vasche prefabbricate monoblocco in cemento armato vibrato a pianta circolare completamente allestite in stabilimento.
Le vasche sono compartimentale tramite setti divisori interni in tre vani conformati ed equipaggiati in modo da realizzare i seguenti componenti dell’impianto: fossa Imhoff, filtro percolatore ad aerazione naturale e sedimentatore secondario.
La fossa Imhoff è il componente dell’impianto che provvede alla sedimentazione primaria dell’acqua di scarico nonché all’ispessimento, digestione anaerobica e accumulo del fango primario e di quello biologico di supero.
La fossa è ricavata dal vano maggiore della vasca al cui interno è realizzato un canale longitudinale di sedimentazione dell’acqua separato dal sottostante comparto di digestione e accumulo dei fanghi tramite una lamiera sagomata con fondo inclinato di 45° verso l’apertura di comunicazione dimensionata secondo i classici dettami di Imhoff.
Il canale di sedimentazione della fossa è allacciato alla condotta fognaria e comunica con il contiguo vano di contenimento del filtro percolatore attraverso una apertura di troppo pieno praticata sulla parete di confine.
Il filtro percolatore ad aerazione naturale è il componente dell’impianto che provvede alla biodegradazione delle materie organiche carboniose presenti nell’acqua prechiarificata defluente dal canale di sedimentazione della fossa Imhoff. Il filtro è alloggiato in uno dei due vani minori della vasca ed è costituito da un letto filtrante fisso composto da corpi di riempimento in plastica, di elevata superficie specifica, accatastati alla rinfusa su un grigliato metallico, sopraelevato rispetto al fondo del vano, la cui camera sottostante comunica con il plenum superiore della vasca tramite un condotto di aerazione.
Nella camera è installata una pompa che in parte ricircola il percolato in testa al filtro e in parte lo manda al sedimentatore secondario mediante due apposite diramazioni raccordate alla tubazione di sollevamento.
La diramazione di mandata al sedimentatore è dotata di una valvola di regolazione manuale della portata e di una valvola automatica normalmente aperta comandata da un interruttore a galleggiante che apre o chiude la mandata quando il livello sale sopra o scende sotto il limite di minima.
In testa alla diramazione di ricircolo è montato un distributore del flusso di percolazione del tipo “splash-plate” costituito da un piatto metallico, sopraelevato e baricentrico rispetto al letto filtrante, contro cui viene spruzzata l’acqua di ricircolo.
Il sedimentatore secondario è il componente dell’impianto che provvede alla decantazione della miscela di acqua e solidi biologici trascinati dal percolato con conseguente separazione dell’acqua chiarificata dai solidi che si depositano sul fondo del vano.
Il sedimentatore è ricavato in uno dei due vani minori della vasca, conformato con fondo a tramoggia inclinata di 45° ed equipaggiato con un deflettore cilindrico coassiale ed una canaletta perimetrale di sfioro a profilo Thomson comunicante con la condotta di scarico dell’acqua depurata.
Nel pozzetto della tramoggia è installata una pompa a funzionamento intermittente che estrae i solidi sedimentati e li conferisce al comparto di digestione e accumulo dei fanghi della fossa Imhoff.
Ciclo depurativo
Tutti gli impianti della serie trattano le acque di scarico mediante lo schema di processo raffigurato.
Convogliata dalla condotta fognaria, l’acqua di scarico defluisce nel canale di sedimentazione della fossa Imhoff dove la frazione sedimentabile dei solidi sospesi (fango primario) attraversa l’apertura inferiore della parete del canale e si deposita nel sottostante comparto di ispessimento, digestione anaerobica e accumulo dei fanghi mentre l’acqua prechiarificata defluisce nel contiguo vano di contenimento del filtro percolatore attraverso l’apertura di comunicazione.
Le sostanze inquinanti presenti nell’acqua prechiarificata (per lo più costituite da materie organiche carboniose sia disciolte che sospese) vengono biodegradate durante il percolamento dell’acqua attraverso il letto filtrante del filtro percolatore ad opera di una flora batterica adesa alle superfici esposte dei corpi di riempimento (film biologico) a spese dell’ossigeno contenuto nell’aria che attraversa il letto in senso ascensionale per convezione naturale originata dal condotto di aerazione che mette in comunicazione la camera sottostante il letto con il plenum superiore della vasca.
I microrganismi catalizzatori delle reazioni di biodegradazione tendono a moltiplicarsi ma parte di essi viene trascinata dall’acqua. Pertanto il film biologico si stabilizza ad uno spessore per cui la quantità di biomassa generata è uguale a quella trascinata. Tramite la diramazione di ricircolo, la pompa installata sul fondo del vano provvede a rilanciare il percolato in testa al filtro dove irriga tutta la superficie trasversale del letto filtrante ad opera del distributore “spash-plate”.
Quando l’acqua nel vano supera il livello di minima, l’interruttore a galleggiante apre la valvola automatica montata sulla diramazione di mandata della pompa che provvede altresì ad inviare il percolato nel deflettore cilindrico coassiale del sedimentatore secondario con una prefissata portata da regolare nella fase di avviamento dell’impianto operando sulla valvola manuale montata sulla stessa diramazione.
Quando l’acqua nel vano scende al di sotto del livello di minima, l’interruttore chiude la valvola automatica montata sulla diramazione di mandata mentre il ricircolo rimane attivo.
Così si ottiene una migliore prestazione depurativa, grazie al ricircolo del percolato, ed al contempo il letto filtrante rimane sempre bagnato scongiurando ogni possibile insorgere di odori molesti. L’acqua inviata al sedimentatore secondario è depurata ma contiene i solidi biologici trascinati che devono essere rimossi prima dello scarico nel corpo recettore.
In virtù della situazione di calma instaurata nel vano di contenimento del sedimentatore, i solidi biologici presenti nell’acqua recapitata al deflettore cilindrico coassiale si separano per gravità depositandosi sul fondo mentre il surnatante chiarificato tracima nella canaletta perimetrale di sfioro e da questa defluisce nella condotta di scarico dell’acqua depurata.
Le concentrazioni residue degli inquinanti organici (BOD5) e dei solidi sospesi (SS) presenti nell’acqua uscente dall’impianto sono dell’ordine del 10 – 20 % delle rispettive concentrazioni nelle acque di scarico entranti.
Periodicamente i solidi sedimentati (fango biologico di supero) vengono automaticamente spurgati nel comparto di digestione e accumulo dei fanghi della fossa Imhoff ad opera della pompa di estrazione il cui funzionamento intermittente è comandato da un apposito timer opportunamente programmato dall’operatore nella fase di avvio dell’impianto.
Il fango di risulta dal ciclo depurativo (misto di fango primario e fango biologico di supero) conferito al comparto di digestione e accumulo della fossa Imhoff, si deposita sul fondo e vi staziona per un certo intervallo di tempo prima di essere prelevato tramite autospurgo.
Durante tale intervallo, il fango è sottoposto a digestione anaerobica e quindi perde una parte della frazione volatile della sostanza secca che viene rimossa sotto forma di emissioni gassose (metano, anidride carbonica, ecc.) ed inoltre subisce un ulteriore ispessimento per effetto della compressione degli strati inferiori. Il residuo di fango digerito e ispessito ammonta a circa lo 0,3 % della quantità di acqua trattata e deve essere prelevato 3 – 4 volte all’anno.
Al momento del prelievo il fango risulta perfettamente stabilizzato per cui può essere conferito ad un apposito centro di trattamento (disidratazione) prima del definitivo smaltimento in discarica.
Nella tabella sottostante sono riportate le caratteristiche tecniche dei quattro modelli compresi nella serie.
Campo di impiego degli impianti
L’art. 100 comma 3 della parte terza del D.Lgs. n. 152/2006 dispone che per gli insediamenti, installazioni o edifici isolati che producono acque reflue domestiche, le Regioni devono individuare sistemi individuali o altri sistemi pubblici o privati adeguati. Diverse Regioni hanno già ottemperato all’obbligo imposto dal decreto nazionale, fra queste l’Umbria che ha emanato la direttiva tecnica regionale: «Disciplina degli scarichi delle acque reflue» con deliberazione della Giunta regionale 9 luglio 2007, n. 1171.
Stante l’art. 10 comma 3 della direttiva, gli scarichi nuovi ed esistenti di acque reflue domestiche e assimilate derivanti da insediamenti, installazioni e edifici/nuclei isolati di consistenza inferiore a 50 abitanti equivalenti non sono soggetti ai valori limite di emissione previsti dalla tabella 13 allegata alla direttiva ma devono rispettare esclusivamente i seguenti limiti:
a) concentrazione dei solidi sospesi non superiore al 50 % del valore a monte dell’impianto;
b) BOD5 e COD non superiore al 70 % del valore a monte dell’impianto.
Le tecnologie di trattamento da utilizzare a riguardo (sistemi adeguati di cui al già citato art. 100 comma 3 del decreto nazionale) sono indicate nella tabella 12 allegata alla direttiva la quale prescrive:
a) per gli edifici residenziali mono-quadrifamiliari l’impiego di una fossa Imhoff abbinata a filtro batterico aerobico/percolatore o filtro batterico anaerobico o fitodepurazione o subirrigazione;
b) per i complessi edilizi (condominio, scuola, centro sportivo, albergo, caserma, ristorante, stabilimenti ed altre attività assimilate di cui all’art. 9 e tabella 7 della direttiva) l’impiego di un impianto a ossidazione totale oppure di una fossa Imhoff abbinata a disco biologico o filtro batterico aerobico/percolatore o fitodepurazione o subirrigazione.
In considerazione delle normative vigenti e in virtù delle loro caratteristiche costruttive e funzionali (vedere schede tecniche allegate), gli impianti della serie sono segnatamente indicati per la depurazione degli scarichi di acque reflue domestiche e assimilate derivanti da insediamenti di consistenza inferiore a 50 abitanti equivalenti stanti le peculiarità di seguito specificate.
Peculiarità degli impianti
Gli impianti sono costruiti con l’impiego di vasche prefabbricate in cemento armato vibrato realizzate a getto in soluzione monoblocco le quali offrono la massima garanzia di tenuta idraulica, di stabilità strutturale e di resistenza nel tempo all’azione corrosiva dei liquami a tutela delle acque sotterranee contro possibili perdite di liquami nel sottosuolo.
D’altronde, essendo le vasche completamente interrate, viene minimizzato l’impatto paesaggistico e le condizioni di disturbo del vicinato.
Infine, l’eventuale impiego di strutture di rialzo e copertura in luogo dei tradizionali torrini rende molto più agevole l’ispezionamento e quindi la manutenzione degli impianti.
Operati entro i limiti progettuali di utenza, gli impianti sono in grado depurare le acque di scarico con la massima affidabilità ed efficienza e con il minimo residuo di fango, peculiarità tipiche dei depuratori biologici a biomassa adesa.
In particolare:
– le concentrazioni residue degli inquinanti organici (BOD5) e dei solidi sospesi presenti nell’acqua depurata risultano conformi ai limiti di emissione previsti dalle norme con ampio margine di sicurezza;
– il fango residuato dal ciclo depurativo risulta ben ispessito e stabilizzato e quindi conferibile tramite autospurgo ad un apposito centro di trattamento per lo smaltimento finale.
In raffronto ad un sistema combinato fossa Imhoff + fitodepurazione o subirrigazione di pari potenzialità gli impianti richiedono un impegno di area molto minore (circa 6 m2).
In raffronto a un depuratore a fanghi attivi di pari potenzialità, gli impianti presentano i seguenti vantaggi:
– il consumo di energia elettrica è molto più contenuto essendo in pratica limitato al funzionamento della pompa di ricircolo e di mandata del percolato la quale impegna una potenza di soli 300 W;
– il funzionamento degli impianti è completamente automatizzato per cui la sua gestione non richiede alcun impegno di manodopera essendo limitata alle sole operazioni periodiche di spurgo della fossa Imhoff;
– nel caso di utenze discontinue, quali sono tipicamente quelle insediate in località di villeggiatura e turismo, gli impianti sono in grado di adeguarsi alle mancanze o carenze temporanee di alimentazione perdendo e rigenerando in modo naturale la biomassa adesa alle superfici dei corpi di riempimento del filtro percolatore senza la necessità di onerose operazioni di ricondizionamento.