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ⓘ Abitante equivalente




Abitante equivalente
                                     

ⓘ Abitante equivalente

Con abitante equivalente, o carico organico specifico, viene indicata, nel campo dellingegneria sanitaria, la quantità di sostanze organiche biodegradabili, derivate da unutenza civile o assimilabile a questa, convogliate in fognatura nellarco temporale di un giorno cui corrisponde una richiesta biochimica di ossigeno a 5 giorni pari a 60 grammi di O 2 al giorno.

Un abitante equivalente corrisponde anche ad una domanda chimica di ossigeno COD di 130 grammi di O 2 al giorno o ad un volume di scarico di 200 litri di refluo per abitante al giorno d * α = 200 vedere calcolo carico idraulico facendo riferimento al valore più alto D.P.G.R. 28/R/03.

Rappresenta lunità di misura basilare per il dimensionamento e la scelta dellidoneo sistema di depurazione delle acque reflue domestiche e/o assimilate; infatti per dimensionare correttamente i sistemi di trattamento dei reflui, sarebbe necessario valutare leffettiva produzione di liquame dei centri urbani generati dalle abitazioni e/o alle attività produttive o di servizio. Quando tale strada è impraticabile, si preferisce far riferimento al numero di abitanti equivalenti. Labitante equivalente è convenzionalmente definito come la quantità di carico inquinante biodegradabile prodotto ed immesso in fognatura da un abitante stabilmente residente nel centro urbano nellarco della giornata. Pertanto nel campo depurativo, 1 abitante residente corrisponde ad 1 abitante equivalente. Ma nella rete fognaria di un centro urbano, di solito non vengono convogliati i soli liquami di origine domestica ma anche quelli derivanti da altri tipi di utenze i cui scarichi sono assimilabile dal punto di vista qualitativo a quelle domestiche, quali quelle dovute alle attività commerciali; la valutazione del relativo carico inquinante è ottenuto mediante lindividuazione di una popolazione fittizia che è capace di produrre un carico organico biodegradabile complessivamente equivalente a quello posseduto dalle acque reflue di natura non domestica.

Il carico organico generato dal numero totale di abitanti equivalenti residenti + fittizi è quello che deve essere trattato nellimpianto di depurazione a servizio del generico abitato.

                                     

1. Caratteristiche dei liquami domestici

I liquami domestici contengono principalmente sostanze organiche in gran parte soggette alla decomposizione biologica. Un liquame domestico è caratterizzato da un valore del carico idraulico e da un valore del carico organico e tali parametri sono alla base del dimensionamento di un impianto di depurazione. Il carico idraulico rappresenta la quantità di acqua reflua che viene scaricata in fogna nera, di solito espressa in m 3, nellarco di tempo di un giorno 24 ore, quindi il carico idraulico si misura in m 3 di refluo/giorno. La portata di scarico domestica è connessa, ma non coincidente, con quella distribuita dalla rete di distribuzione idrica urbana; le differenze possono essere determinate da cause quali:

  • perdite nella rete di distribuzione e per sfioro nei serbatoi.
  • utilizzazioni idriche che non comportano scarichi in fognatura nera ;

Pertanto non tutta lacqua che viene immessa nella rete di distribuzione giunge agli utenti e poi da questi viene convogliata nella fogna nera. Laliquota dellacqua addotta alla rete di distribuzione che non perviene alla fogna nella progettazione viene stimata tra 20 - 40 %. Infatti il valore medio giornaliero dellacqua convogliata nella fogna nera da un singolo individuo può essere dedotto da una percentuale della dotazione idrica. Nel caso di immissioni allinterno del sistema fognante indipendenti dalla rete di distribuzione idrica, quali i fenomeni di infiltrazioni a seguito dellalto livello della falda freatica o per immissione di acqua pluviale tali valori della portata devono essere tenuti in considerazione nel calcolo del carico idraulico. In assenza di fenomeni massicci di infiltrazione il carico idraulico, nella pratica progettuale, si stima in base allapprovvigionamento dallacquedotto, e pertanto considerando che ogni abitante mediamente in un giorno scarica in fogna una quantità di acqua pari al 60 - 80 % della sua dotazione coefficiente di ritorno in fogna.

Il carico idraulico risulta espresso dalla relazione:

  • CI = d * α * P

dove:

  • α = coefficiente di ritorno in fogna da 0.6 a 0.8
  • CI = carico idraulico;
  • P = numero di abitanti
  • d*α = volume specifico di scarico in fogna che in letteratura, nella campo della progettazione depurativa, viene assunto abitualmente pari a 200 l/ab.giorno, in metri cubi: 0.2 m 3 /abitante al giorno
  • d = dotazione idrica;

Solo nel caso in cui non sia disponibile il dato analitico di carico organico si fa riferimento ad un valore di α * d volume di scarico specifico di 200 litri per abitante per giorno. L.R. Toscana n.20/2006.

Il carico organico rappresenta il quantitativo di sostanze organiche biodegradabili contenute nei liquami scaricati in fogna nellarco di tempo di un giorno 24 ore. Tali sostanze derivano prevalentemente dalle deiezioni umane e dalle acque di scarico delle cucine e sono costituite soprattutto da proteine, carboidrati e grassi. Le sostanze organiche sono ricchissime anche di flora batterica che può comprendere agenti patogeni es. deiezioni dei malati. Per il loro elevato potere inquinante le sostanze organiche devono essere rimosse prima del reinserimento delle acque di scarico nellambiente. Lentità della rimozione è vincolata al recapito finale dellacqua depurata, in funzione del potere autodepurante del recapito finale es. più spinta nei laghi dove cè il pericolo di eutrofizzazione.

Il carico organico risulta espresso dalla relazione:

  • CO = x * CI

dove:

  • CO = carico organico
  • CI = carico idraulico
  • x = concentrazione della materia inquinante biodegradabile

Pertanto per il dimensionamento corretto di un impianto di depurazione, si deve fare riferimento alleffettiva produzione di liquame da smaltire. Nella pratica, quasi sempre, non risulta possibile effettuare rilevazioni dirette delle caratteristiche degli scarichi da trattare, questo è il caso di centri urbani non ancora dotati di impianto di depurazione, pertanto è necessario procedere a valutazioni indirette che nel campo urbano corrispondono allapporto procapite di carico organico detto carico organico specifico. Infatti, poiché:

  • la maggior parte degli inquinanti presenti negli scarichi urbani, e negli effluenti di numerose industrie, sono biodegradabili,
  • la concentrazione di batteri aerobi è proporzionale alla quantità di sostanza organica biodegradabile presente nei reflui;

la misura dellO 2 consumato durante lattività degradativa delle sostanze organiche presenti in soluzione da parte dei batteri aerobi consente di valutare il carico inquinante di un refluo.

                                     

2.1. Determinazione della concentrazione del carico organico Fogna nera separata

Nel caso di fogne urbane non a servizio di attività industriale, la concentrazione del carico organico si determina nel seguente modo. Il carico organico, cioè la quantità di sostanze organiche inquinanti biodegradabili prodotta giornalmente dallintera cittadinanza servita dal depuratore, viene misurata indirettamente tramite il quantitativo di O 2 necessario affinché i batteri aerobi possano degradare le sostanze organiche biodegradabili presenti, nellarco di tempo di 5 giorni. Il carico organico specifico, rappresenta la massa di inquinanti biodegradabili prodotta in un giorno 24 ore da un abitante equivalente AE, ed è espressa in g di O 2 /abitante * giorno. Il suo valore di riferimento c, secondo il Decreto Legislativo 3 aprile 2006 n. 152, "Norme in materia ambientale",art. 74, è dato dallequivalenza:

  • 1 abitante equivalente = carico organico biodegradabile che arriva allimpianto di trattamento delle acque nellarco di un giorno o 24 ore avente una richiesta biochimica di ossigeno a 5 giorni pari a 60 g di O 2.

Il carico organico di un liquame che giunge allimpianto di trattamento delle acque reflue in un giorno 24 ore, è dato dal carico organico specifico moltiplicato per la popolazione residente P r.

CO = c * P r g di O 2 /giorno CO = c * P r / 1.000 kg di O 2 /giorno

dove:

  • c = carico organico specifico
  • P r = popolazione residente numero abitanti residenti
  • CO = carico organico

Il carico idraulico specifico, è il volume di acqua reflua prodotta in un giorno da un abitante. Tale valore, dato dal prodotto della dotazione idrica in l/abitante*giorno) per il coefficiente di afflusso in fogna pari a 0.6-0.8 adimensionale diviso 1.000 1.000 l = 1 m 3, si misura in m 3 /abitante * giorno. Il carico idraulico, cioè il volume di acqua reflua prodotta giornalmente dallintera cittadinanza servita dal depuratore, si misura in m 3 /giorno e si può calcolare moltiplicando il carico idraulico specifico per la popolazione, oppure nota la portata nera media l/s moltiplicandola per il numero di secondi giornaliero 86.400 s = 1 giorno e dividendo per 1.000 per portarla in m 3. Conoscendo il carico organico e il carico idraulico possiamo calcolare il BOD o BOD 5 delle acque reflue da trattare nellimpianto:

  • BOD 5 = CO/CI kg di O 2 /m 3 o anche mg di O 2 /l

dove:

  • CO = carico organico = P r * c / 1.000 kg di O 2 /giorno
  • CI = carico idraulico = α * d * P r / 1.000 m 3 /giorno

con:

  • α è il coefficiente di afflusso in fogna da 0.6 a 0.8
  • c è 60 g di O 2 /giorno
  • d è la dotazione idrica l/ab.giorno)
  • P r è la popolazione residente
                                     

2.2. Determinazione della concentrazione del carico organico Scarichi delle attività cittadine non domestiche

La fognatura oltre ad accogliere le acque reflue prodotte dalle attività domestica, convoglia anche quelli di origine non domestica prodotti da attività - comprese quelle legate alla microindustria - operanti allinterno del tessuto urbano, ma assimilabili, dal punto di vista qualitativo al metabolismo umano o ad attività domestiche ed in cui gli inquinanti sono costituiti prevalentemente da sostanze biodegradabili. Come abbiamo già visto, il carico organico specifico fornito dalla normativa è pari a 60 g di O 2 /ab.giorno. In realtà il carico organico specifico riferito agli scarichi puramente domestici, per le condizioni di vita europee, è pari a circa 40 g di O 2 /ab.giorno; la normativa porta tale valore a 60 g di O 2 /ab.giorno per tenere in considerazione proprio il contributo dei servizi pubblici e delle piccole attività produttive operanti allinterno del nucleo urbano - nel valore di normativa sono esclusi però i contributi delle industrie collegate alle fogne urbane il cui valore deve essere calcolato caso per caso -. Pertanto il relativo carico organico biodegradabile è ricompreso nella relazione vista precedentemente:

  • CO = c * P r


                                     

2.3. Determinazione della concentrazione del carico organico Popolazione fluttuante

Alcuni abitati sono interessati dal fenomeno del pendolarismo per lavoro, studio, turismo mordi e fuggi, per culto religioso, ecc. In questo caso si parla di popolazione fluttuante giornaliera P fgche ha la caratteristica di non pernottare nellabitato di interesse ma rientrare nel centro urbano di appartenenza alla fine della giornata. la stima del relativo carico inquinate deve essere sottratta dal comune di partenza e aggiunta nel comune di arrivo. Lincidenza dellincremento di carico organico dovuto a questa tipologia di popolazione la si ottiene moltiplicando i dati di questa popolazione per prefissati pesi. Il Piano di Tutela delle Acque della Puglia ad esempio indica i seguenti valori/pesi:

  • per pendolarismo per motivi di lavoro - 8/24
  • per pendolarismo per motivi di studio - 6/24.

pertanto la popolazione equivalente dovuta alla popolazione fluttuante giornaliera P efg vale:

  • P efg = 8/24P fgl + 6/24 P fgs

dove:

  • P fgl è il valore stimato per le presenze dovute al pendolarismo per motivi di lavoro;
  • P fgs è il valore stimato per le presenze dovute al pendolarismo per motivi di studio.

Nei centri balneari-montani, nelle città darte, ecc. si deve considerare anche lincremento di popolazione dovuto al turismo stagionale - popolazione fluttuante stagionale P fs. In questo caso lincremento del carico organico lo si ottiene partendo da dati relativi:

  • alle presenze alberghiere nelle quali oltre agli alberghi vengono compresi anche le pensioni, i campeggi, i villaggi vacanze, le case private utilizzate, in forma imprenditoriale o meno, per affitti stagionali, ecc
  • le presenze stagionali nelle abitazioni private vuote considerate seconde case.

Anche i questo caso le presenze stimate devono essere moltiplicate per dei pesi. Il Piano di Tutela della acque della Puglia ad esempio utilizza per le presenze alberghiera peso 1 mentre per le seconde case peso 0.8 per tenere conto che, mediamente, non tutte le abitazioni secondarie sono abitate contemporaneamente. Pertanto la popolazione equivalente dovuta alla popolazione fluttuante stagionale P efs vale:

  • P efs = P fsa + 0.8 P fsc

dove:

  • P fsa è il valore stimato per le presenze alberghiere;
  • P fsc è il valore stimato per le presenze nelle seconde case.

la somma della popolazione residente e di quella equivalente fluttuante stagionale e giornaliera viene denominato abitanti equivalenti totali urbani AETU, che moltiplicato per il carico organico specifico di normativa mi dà il carico organico che essere depurato nellimpianto di depurazione a servizio del generico abitato. Per il calcolo del carico organico dovuto alla popolazione residente e fluttuante giornaliera e stagionale, per la determinazione della popolazione di riferimento in letteratura esistono formule più semplificate come la seguente:

  • P = P r +P fg +P fs*0.5

dove:

  • P fg è la popolazione fluttuante giornaliera;
  • P r è la popolazione residente;
  • P fs è la popolazione fluttuante stagionale;
                                     

2.4. Determinazione della concentrazione del carico organico Fognatura unitaria

Qualora la fognatura servita dal depuratore dovesse essere di tipo unitario, cioè dimensionata per accogliere anche lacqua pluviale e di lavaggio delle strade, si dovranno prevedere tutti quegli accorgimenti tali da garantire che allimpianto pervenga una portata liquida non superiore a quella massima prevista dallimpianto per poter sfruttare al meglio la potenzialità dello stesso. Infatti a seguito di fenomeni atmosferici la portata in ingresso allimpianto, può essere molto più elevata della portata media nera anche 100-150 volte e risulta impensabile trattarla nellimpianto. Una degli accorgimenti adottati è la presenza degli scaricatori di piena a monte dellimpianto, in modo da ridurre la portata da trattare. In questo caso però bisogna determinare la portata sfiorata per evitare linquinamento del corpo ricettore, trattandosi di acque reflue non trattate.

                                     

2.5. Determinazione della concentrazione del carico organico Scarichi industriali

La fognatura urbana può anche accogliere le acque reflue originate da piccole, medie e grandi industrie presenti nel territorio comunale, ma di norma ubicate allesterno del tessuto urbano. In questo caso si fa riferimento ad una popolazione fittizia, capace di generare lo stesso carico organico prodotto dallattività industriale, pari a:

  • P ind = CO ind /c

dove:

  • CO ind è il carico organici biodegradabile industriale;
  • c è il carico organico specifico da normativa.

Poiché il CO ind è difficilmente valutabile se non a seguito di laboriose indagini dirette, non sempre attuabili, spesso si fa riferimento al coefficiente di popolazione equivalente c i espresso in a.e./addetto. Tali valori variano in funzione delle attività industriali e delle unità lavorative impiegate e sono alla base per la determinazione del carico organico generato dalle attività industriali/commerciali. Il piano regionale di risanamento delle acque della Lombardia riporta ad esempio:

Pertanto nota la tipologia di attività e il numero di addetti A si ottiene il carico organico generato dalla singola azienda:

  • P ind = c i *A.

La sommatoria di tutti questi valori dovuti alle varie attività servite dal depuratore cittadino danno il carico organico generato dalle industrie. Sommando allAETU anche queste aliquote si determinano gli abitanti equivalenti totali AET, cioè il complesso delle acque reflue, comprensive di tutte le attività industriali presenti sul territorio comunale. In questo modo però si può valutare soltanto la componente biodegradabile dello scarico industriale e pertanto si tiene conto solo in misura parziale del reale apporto inquinante di questo. Anche sulla frazione organica biodegradabile, luso del BOD in campo industriale, può portare a errori di valutazione macroscopici poiché nello scarico industriale:

  • possono non essere presenti i ceppi batterici idonei alla metabolizzazione delle sostanze organiche presenti;
  • possono mancare o essere insufficienti i nutrienti minerali quali fosforo e azoto;
  • possono essere presenti sostanze organiche non facilmente biodegradabili da parte della flora batterica predominante nel liquame.
  • possono essere presenti sostanze tossiche che inibiscono lazione batterica;

Nonostante questi limiti, il BOD in campo industriale viene utilizzato perché consente di confrontare lentità dellinquinamento dovuto alle attività produttive con quelle dovuto alle attività urbane. Nei centri urbani con importanti poli industriali il carico inquinante industriale può avere un elevato impatto sul depuratore cittadino, pertanto gli scarichi della microindustria manufatturiera numero di addetti minore di 6 e scarichi assimilabili alle attività domestiche possono essere immessi tal quali nella fognatura urbana previa autorizzazione del gestore del servizio idrico integrato, per le industrie con un numero di addetti superiore a 6 o comunque in presenza di scarichi non assimilabili alle attività domestiche, le industrie dovrebbero essere dotate di depuratori privati i cui reflui trattati, solo in alcuni casi - compatibilità con le potenzialità del depuratore e col il ciclo depurativo biologico - possono essere convogliati nella fogna cittadina. In questi casi la normativa fissa i valori limite di emissione degli scarichi industriali in fognatura - tabella 3 dellAllegato 5 alla parte III del decreto 152/06 - che prevede tra laltro una concentrazione di BOD 5 ≤ 250 mg/l. Pertanto, dopo i pretrattamenti il carico organico di origine industriale da trattare ancora nel depuratore cittadino si calcola nel seguente modo:

  • CO ind = 250.CI ind

dove:

  • CI ind è il carico idraulico industriale totale immesso in fogna.

pertanto la popolazione equivalente industriale vale:

  • P e = CO ind /c

che risulta molto minore di quella calcolato con il metodo precedente per il quale non si prevede alcun pretrattamento



                                     

3. Calcolo del numero di abitanti equivalenti per piccoli impianti

Per impianti di depurazione a servizio di piccoli centri per i quali risulta difficile individuare il numero di a.e. secondo la procedura summenzionata, è conveniente determinare il carico in AE sulla base delle dimensioni volumetriche dellinsediamento e sul suo numero dei vani, e la loro destinazione. A tal fine si può procedere nel seguente modo: In merito ai soli abitanti residenti e fluttuanti vale di regola la seguente equivalenza:

  • 1 persona = 1 a.e.

oppure considerando il numero di case di civile abitazione ci si può basare sulla superficie lorda/volume delledificio:

  • 35 m 2 = 1 a.e.
  • 100 m 3 = 1 a.e.

o sul conteggio dei posti letto in base alla superficie delle camere da letto:

  • < 14 m 2 = 1 a.e.
  • ≥ 14 m 2 = 2 a.e.

Per il calcolo della popolazione fittizia in base alla tipologia di utenze esistono diverse tipologie di equivalenze come ad esempio le seguenti:

  • 3 addetti = 1 a.e.
  • 2 posti letto = 1 a.e.
  • alberghi, villaggi turistici, agriturismi, case di riposo, e simili

oppure in base alla superficie delle camere da letto:

  • < 14 m 2 = 1 a.e.
  • campeggi
  • 2 post letto = 1 a.e.
  • superati i 14 m 2 ogni 6 m 2 in più va aggiunto 1 a.e.
  • 3 addetti = 1 a.e.
  • 10 alunni = 1 a.e.
  • scuole
  • 10 frequentatori = 1 a.e.
  • palestre
  • ristoranti, mense, trattorie
  • 3 addetti = 1 a.e.
  • 3 coperti = 1 a.e.

oppure in base alla superficie della sala da pranzo 1 persona occupa 1.20 m 2:

  • 3.60 m 2 = 1 a.e.
  • uffici, negozi, attività commerciali in genere
  • 3 impiegati = 1 a.e.
  • 2 lavoratori = 1 a.e.
  • fabbriche, laboratori artigianali che non producano acque reflue di lavorazione
  • 1 w.c. = 4 a.e. opp. 30 posti = 1 a.e.
  • 3 addetti = 1 a.e.
  • cinema, teatri, sale convegni, musei impianti sportivi
  • 3 addetti = 1 a.e.
  • 7 clienti = 1 a.e.
  • bar, circoli, clubs
  • 3 addetti = 1 a.e.
  • ospedali, cliniche
  • 2 posti letto = 1 a.e.
  • caserme, prigioni
  • 1 posto letto = 1.5 a.e.
  • stazioni di servizio
  • 6 autoveicoli = 1 a.e.

casi particolari devono essere valutati volta per volta.

                                     

4. Impianti esistenti

Per la determinazione degli abitanti equivalenti che un impianto esistente può trattare, noto il carico organico influente, si può far riferimento alla seguente equivalenza:

  • 1 a.e. = richiesta biochimica di ossigeno a 5 giorni BOD 5= 60 grammi di O 2 al giorno;

o alla equivalente:

  • 1 a.e. = richiesta chimica di ossigeno COD = 130 grammi di O 2 al giorno ;

Nel caso sia noto solo il carico idraulico influente si può far riferimento alla seguente equivalenza:

  • 1 a.e. = volume di scarico specifico = 200 litri di refluo per abitante al giorno.

Noti i due valori del carico si può far riferimento al valore più alto risultante dallapplicazione delle suddette equivalenze.