Studio Associato di Ingegneria Ambientale di Guido Scarano ed Alessandro Scoccia
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Presidi idraulici per sedi stradali

I presidi idraulici per sedi stradali, descritti nella relazione, consistono tipologicamente in una trappola preposta alla separazione e alla segregazione della fanghiglia e dell’olio trascinati dalle acque meteoriche di dilavamento precipitanti sulle strade adibite a viabilità autoveicolare al fine di produrre un effluente chiarificato conforme ai limiti di emissione previsti dalle norme. Al contempo, gli impianti provvedono a bypassare un eventuale flusso entrante di liquidi leggeri avviandoli ad un bacino di emergenza. Per questa sua particolarità di funzionamento, tale tipologia di impianto è stata brevettata dallo Studio Associato di Ingegneria Ambientale.

I presidi idraulici per sedi stradali sono realizzati con l’impiego delle vasche monoblocco prefabbricate in c.a.v. e relative coperture descritte in ogni dettaglio costruttivo e dimensionale nell’ annesso A del presente sito. L’impianto tipo è composto da un bacino di sfangamento, uno di disoleazione e uno di emergenza realizzati mediante una o più vasche. L’acqua entra nel bacino di sfangamento che comunica con quello di disoleazione tramite una speciale valvola a galleggiante che chiude la tubazione di collegamento se nel disoleatore si è formato un eccessivo strato di olio galleggiante. In tale eventualità, il livello nella sfangatore si alza fino a che il liquido ivi presente defluisce nel bacino di emergenza. Pertanto, un eventuale flusso di liquidi leggeri (benzina, petrolio, ecc.) presumibilmente derivanti da sversamenti accidentali sulla strada viene bypassato nel bacino di emergenza. Tale situazione è segnalata da un allarme comandato da una sonda di rilevamento di liquido a pavimento installata sul fondo del bacino. I presidi idraulici della serie sono separatori di classe I (coalescenti) realizzati e certificati dal costruttore in conformità con le norme UNI 858-1 e 2, per cui sono in grado di rimuovere le sostanze oleose dalle acque meteoriche fino ad un contenuto dell’olio residuo non superiore a 5 mg/l.
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    1. Premessa

    La presente relazione illustra le caratteristiche costruttive e le modalità di funzionamento degli impianti proposti al trattamento delle acque meteoriche di dilavamento della sedi stradali e delle relative pertinenze. L'impianto provvede contestualmente alla separazione e all'accumulo di liquidi leggeri (benzina, petrolio, ecc.) derivanti da eventuali sversamenti accidentali.


    2. Descrizione generale dell'impianto

    In via generale, l'impianto consiste in una trappola preposta alla separazione e alla segregazione dell'olio e della fanghiglia, trascinati dalle acque meteoriche di dilavamento precipitanti sulle strade adibite a viabilità autoveicolare al fine di produrre un effluente chiarificato conforme ai limiti di emissione previsti dalle norme per le varie tipologie di scarico (fognatura, acque superficiali, suolo). L'impianto è conformato e attrezzato in modo da bypassare il flusso entrante, conferendolo in un apposito bacino di raccolta e contenimento, qualora sia costituito prevalentemente da liquidi leggeri (benzina, petrolio, ecc.) presumibilmente derivanti da sversamenti accidentali. Questa situazione di emergenza è segnalata da un allarme comandato da una strumentazione di rilevazione di liquido a pavimento installata sul fondo del bacino.
    L'impianto quindi consiste in un separatore per liquidi leggeri che, in quanto tale, è regolamentato dalle norme UNI EN 858-1 (Impianti di separazione per i liquidi leggeri, ad esempio benzina e petrolio - Principi di progettazione, prestazione e prove sul prodotto, marcatura e controllo qualità. 2005.) e UNI EN 858-2 (Impianti di separazione per i liquidi leggeri, ad esempio benzina e petrolio - Scelta delle dimensioni nominali, installazione, esercizio e manutenzione. 2004). In particolare, in assonanza con le raccomandazioni del punto 4.1 della UNI EN 858-2, l'impianto viene adibito al trattamento delle acque meteoriche di dilavamento di strade e contestuale contenimento di qualunque rovesciamento di liquido leggero.


    2.1 Struttura di contenimento

    L'impianto è realizzato con l'impiego di vasche monoblocco prefabbricate in cemento armato vibrato che, essendo realizzate a getto in soluzione monoblocco, forniscono la massima garanzia di tenuta idraulica, di resistenza strutturale e di durata nel tempo. Nella posa in opera le vasche di contenimento dell'impianto vengono interrate a livello della condotta drenante e ricoperte al piano di campagna mediante una copertura carrabile (spessore 20 cm) o pedonale (spessore 10 cm) costituita da solette in cemento armato recanti le aperture e relativi chiusini di classe adeguata sufficienti in numero e posizionamento per l'ispezione dell'interno vasca e per la manutenzione dei componenti impiantistici ivi installati.
    In via generale la configurazione dell'impianto comprende i seguenti tre bacini:

    a) bacino di sfangamento preposto alla rimozione della fanghiglia contenuta nelle acque meteoriche di dilavamento della sede stradale;
    b) bacino di disoleazione preposto alla rimozione delle sospensioni oleose contenute nell'acqua decantata defluente dal bacino di sfangamento;
    c) bacino di emergenza preposto alla raccolta e al contenimento dei liquidi leggeri bypassati derivanti da eventuali sversamenti accidentali sulla sede stradale.

    Stante la modularità delle vasche impiegate, i bacini possono essere realizzati mediante una o più vasche accoppiate fra di loro ovvero mediante comparti ricavati all'interno di una vasca tramite interposizione di setti divisori anch'essi realizzati a getto in soluzione monoblocco.
    Ad ulteriore chiarimento di quanto sopra esposto e a solo titolo indicativo, si rimanda agli allegati elaborati grafici dove è raffigurata la tipologia di impianto più impiegata. Come si evince dai disegni, i bacini di sfangamento e di emergenza sono ricavati nei due comparti di una vasca di dimensioni in pianta 2,5 x 10 m, altezza 2,5 m, capacità 52,1 m3 suddivisa internamente da un setto trasversale mediano, mentre il bacino di disoleazione è composto da due vasche affiancate di medesime dimensioni della vasca sopra citata.


    2.2 Attrezzature

    La condotta di drenaggio delle acque meteoriche di dilavamento della sede stradale nonch&ecute; degli eventuali liquidi ivi sversati accidentalmente si immette nell'impianto in corrispondenza del bacino di sfangamento. Quest'ultimo comunica per troppo pieno con quello di disoleazione attraverso una o più tubazioni (una per ogni vasca) sulla cui sezione di sbocco è montata una valvola di chiusura automatica a galleggiante. Tale valvola è costituita da una scatola metallica con fondo asolato al cui interno scorre un piatto sorretto da due galleggianti tarati in modo da galleggiare sull'acqua e sprofondare nell'olio. Aumentando lo spessore dello strato d'olio, i galleggianti si abbassano fino a che il piatto si appoggia sul fondo della scatola chiudendo le aperture di comunicazione con la vasca. Pertanto la valvola provvede ad ostruire completamente la tubazione di collegamento fra i bacini di sfangamento e di disoleazione se il volume dello strato di olio galleggiante nel bacino di disoleazione supera un prefissato limite, il che vuol dire che nell'impianto è entrato un flusso di liquidi leggeri (benzina, petrolio, ecc.) oppure che lo strato di olio galleggiante non è stato rimosso per mancata manutenzione. Ambedue i casi sono significativi di una situazione di emergenza.
    Il bacino di sfangamento comunica per troppo pieno con il contiguo bacino di emergenza attraverso una apertura praticata sul bordo superiore del setto separatore ad un livello intermedio fra le quote della condotta di drenaggio e del tubo di comunicazione con il bacino di disoleazione. Il bacino di disoleazione è un separatore di classe I (separatore coalescente secondo la definizione della tabella 1 della UNI EN 858-1) equipaggiato con un filtro a coalescenza ed un serbatoio di raccolta e accumulo dello strato d'olio galleggiante.
    Il filtro a coalescenza consiste in un blocco di polietilene espanso confinato in una gabbia aperta su tutti i lati meno che su una parete laterale che è cieca. Fra il fondo del filtro e quello della vasca è alloggiato il circuito di controlavaggio del filtro ad aria compressa realizzato con tubi forati. In fondo alla parete cieca è innestata la condotta di uscita di modo che l'acqua chiarificata può fuoriuscire dal bacino solo dopo aver attraversato il filtro con flusso discendente. Il serbatoio di raccolta e accumulo dello strato d'olio galleggiante; attrezzato con un rubinetto di presa munito di valvola di intercettazione. Quale che sia la potenzialità dell'impianto, il bacino di emergenza ha una capacità tale da contenere quanto meno tutto il liquido fuoriuscito da una autocisterna da 20 m3 che può configurarsi come la estrema situazione accidentale (qualora venga richiesta una maggiore capacità di accumulo del bacino si dovrà installare una seconda vasca ad esso collegata tramite un condotto di troppo pieno). Sul fondo del bacino viene installata una speciale sonda rilevatrice di liquido a pavimento, del tipo ad elettrodi, che comanda un allarme acustico o un eventuale segnale remotizzabile ad una postazione presidiata. Adottando un sensore alimentato da batteria si può evitare di portare l'alimentazione elettrica all'impianto.


    2.3. Modalità di funzionamento

    In condizioni di funzionamento normale (valvola a galleggiante aperta) le acque meteoriche si immettono nel bacino di sfangamento dove i solidi sedimentabili si depositano sul fondo mentre l'acqua decantata e le sospensioni oleose defluiscono nel bacino di disoleazione. Qui, le sospensioni oleose risalgono in superficie mentre la sottostante acqua chiarificata attraversa il filtro a coalescenza e si immette nella condotta di scarico. Nell'attraversamento del filtro, le microparticelle oleose sfuggite al galleggiamento e trascinate dall'acqua coalescono formando sospensioni più consistenti che si separano risalendo in superficie. Se lo strato di olio galleggiante supera il limite stabilito dalla norma, la valvola a galleggiante chiude la tubazione di collegamento fra i comparti di sfangamento e disoleazione. Prima di tale evento, si deve provvedere al travaso nel serbatoio di accumulo dello strato di olio galleggiante tramite apertura dell'apposito rubinetto.
    Quando il serbatoio di accumulo dell'olio è pieno occorre provvedere al suo svuotamento tramite autospurgo, nel caso, contestualmente con l'estrazione della fanghiglia dal bacino di sfangamento.
    Periodicamente è altresì necessario effettuare il controlavaggio con aria compressa del filtro a coalescenza, in modo da evitare che l'eccessivo intasamento del mezzo filtrante provochi un innalzamento del livello dell'acqua nel bacino di disoleazione.
    Ove dimensionato in osservanza dei requisiti minimi richiesti dalle norme UNI EN 858-1 e 2, il disoleatore sopra descritto è in grado di rimuovere gli oli presenti nelle acque di dilavamento fino ad un contenuto residuo non superiore a 5 mg/l. Tale concentrazione è conforme ai limiti di emissione previsti dalla tabella 3 dell'allegato 5 alla parte terza del D.Lgs. n. 152/2006 (Norme in materia di difesa del suolo e lotta alla desertificazione, di tutela delle acque dall'inquinamento e di gestione delle risorse idriche.) per lo scarico dell'acqua depurata in corso d'acqua superficiale e in fognatura. A questo riguardo, al fine di consentire la verifica di tale conformità, lungo la condotta di scarico dell'acqua depurata dovrà essere realizzato un pozzetto di campionamento ad uso degli organi di controllo e degli operatori addetti alla manutenzione e alla gestione dell'impianto.
    In una situazione di emergenza, provocata dallo sversamento accidentale di liquidi leggeri sulla sede stradale, il flusso entrante di tali liquidi provoca l'immediata chiusura della valvola a galleggiante per cui il livello della superficie libera nel bacino di sfangamento si innalza e i liquidi entranti vengono bypassati nel bacino di emergenza. La sonda di rilevamento di liquidi a pavimento ivi installata aziona il segnale di allarme acustico ed eventualmente invia un segnale ad una postazione remotizzata. Quest'ultima procedura non è da sottovalutare, considerato che la presenza di liquidi nel bacino di emergenza potrebbe essere significativa della presenza di sostanze oleose sul manto stradale.


    3.1 Calcolo della portata massima dell'acqua piovana

    La portata massima dell'acqua piovana per le precipitazioni che interessano la sede stradale viene calcolata mediante la relazione (4) della UNI EN 858-2 di seguito riportata:

    Qr = ψ A i       (1)

    dove:

    Qr è la portata massima dell'acqua piovana in l/s;
    A è l'area che raccoglie le precipitazioni (superficie scolante) misurata orizzontalmente in ha;
    ψ è un coefficiente di afflusso dimensionale che dipende dalle condizioni di deflusso superficiale della superficie scolante;
    i è l'intensità della pioggia di progetto in l/s x ha che, stante il punto 4.3.5 della UNI EN 858-2, deve essere determinata in conformità ai regolamenti locali.

    In ottemperanza alla suddetta norma, l'intensità della pioggia di progetto viene calcolata tramite la curva di probabilità pluviometrica espressa dalla seguente relazione:
    i = 2,78 a δn-1      (2)

    dove δ è la durata della pioggia espressa in ore e i parametri a ed n dipendono dalla zona geografica di installazione dell'impianto e dal tempo di ritorno tr inteso come l'intervallo di tempo, espresso in anni, nel quale l'evento meteorico viene mediamente eguagliato o superato.
    Si assume un tempo di ritorno tr = 5 anni, valore ragionevole se impiegato per il dimensionamento dell'impianto di trattamento. I parametri a ed n usualmente adottati su tutto il territorio nazionale per piogge di durata inferiore a 1 h sono:

    a = 37,23 mm/hn ; n = 0,423      (3)
    La durata della pioggia di progetto viene imposta pari al tempo di corrivazione che può essere calcolato mediante la formula di Kirpich:

    δ = 0,000325   l 0,77/p0,385      (4)

    dove:

    δ   è il tempo di corrivazione in h;
    l   è la lunghezza del tratto di sede stradale dal punto più lontano dall'impianto in m;
    p   è la pendenza media del suddetto tratto in m/m.

    Tramite le relazioni (1) - (4) è quindi possibile calcolare la portata massima dell'acqua piovana addotta all'impianto di trattamento che normalmente rappresenta la portata di progetto Qprog.
    Occorre tuttavia considerare che, a differenza dei piazzali dove il tempo di corrivazione è in genere di piccola entità (dell'ordine del minuto), nelle sedi stradali tale tempo può risultare molto più elevato (dell'ordine dell'ora). Ne deriva la possibilità che, prima del termine della pioggia di progetto, all'impianto sia pervenuta una quantità di acqua piovana complessivamente pari a quella classificata come prima pioggia . Nel qual caso è lecito parzializzare il flusso entrante nell'impianto di trattamento mediante l'installazione a monte di uno sfioratore.
    La portata del flusso passante nello sfioratore Q1p può essere calcolata mediante la sottostante relazione risultante dal bilancio della massa entrante nell'impianto.
    Q1p = √ 2 x 10000 h1p A Qr / 3600 δ       (5)

    dove:

    Q1p  è la portata massima dell'acqua piovana in l/s corrispondente al trattamento completo delle acque di prima pioggia;
    h1p   è la massima altezza di precipitazione in mm (in genere 5 mm).

    Nelle situazioni in cui risulta Q1p < Qr la portata di progetto dell'impianto di trattamento può essere assunta pari a Q1p. In tal caso, la differenza Qr - Q1p rappresenta la portata dell'eccesso di flusso che viene sfiorato e scaricato tal quale nella condotta di piena collegata allo sfioratore.


    3.2 Calcolo della dimensione nominale del disoleatore

    La dimensione nominale NS del disoleatore, così come definita dal punto 3.7 della UNI EN 858-1, viene calcolata mediante la relazione (1) della UNI EN 858-2:

    NS = Qprog fd      (6)

    dove:

    Qprog è la già calcolata portata di progetto in l/s;
    fd è il fattore di densità dell'olio inquinante il cui valore minimo raccomandato è specificato dal prospetto 3 della stessa norma riepilogato nella tabella 1 che segue.

    La dimensione nominale da assegnare al disoleatore è quella uguale o immediatamente superiore al valore calcolato tramite la relazione compresa nella lista delle dimensioni preferenziali di cui al punto 5 della UNI EN 858-1.


    3.3 Dimensionamento dell'impianto

    Il prospetto 5 della UNI EN 858 - 2 dispone che per le aree di raccolta dell'acqua piovana in cui sono presenti piccole quantità di limo prodotte dal traffico, il volume del bacino di sfangamento Vs espresso in m3 deve risultare:

    Vs   ≥  0,1 NS / fd       (7)

    Al contempo, il punto 6.5.6.2 della UNI EN 858 - 1 dispone che per i disoleatori gettati in opera di dimensioni nominali non inferiori a NS 150, l'area superficiale del bacino di disoleazione Ad espressa in m2 e il relativo volume totale Vd espresso in m3 devono risultare:

    As  ≥  0,2 NS  ;  Vd  ≥  0,5 NS      (8)

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