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ⓘ Fognatura




Fognatura
                                     

ⓘ Fognatura

Per fognatura si intende il complesso di canalizzazioni, generalmente sotterranee, per raccogliere e smaltire lontano da insediamenti civili e/o produttivi le acque superficiali e quelle reflue provenienti dalle attività umane in generale.

Le canalizzazioni, in generale, funzionano a pelo libero; in tratti particolari, in funzione dellaltimetria dellabitato da servire, il loro funzionamento può essere in pressione.

                                     

1. Cenni storici

Le prime testimonianze storiche di fognature risalgono ad un periodo compreso tra il 2500 e il 2000 a.C. circa e sono state trovate a Mohenjo-daro, nellattuale Pakistan. Dai resti si è potuta ricostruire la fisionomia della città che, sotto il livello stradale, presentava una vasta rete di canali in mattoni in grado di convogliare le acque reflue provenienti dalle abitazioni. Anche la città di Ninive, capitale del regno assiro tra lVIII e il VI secolo a.C. era fornita di una rete fognaria.

Le fognature antiche più efficienti furono però quelle di Roma. La prima cloaca romana di cui si abbia notizia risale al VII secolo a.C. e fu progettata per bonificare gli acquitrini che occupavano le vallate alla base dei colli dellUrbe, e far defluire verso il Tevere i liquami del Foro Romano, di Campo Marzio e del Foro Boario.

La realizzazione più importante fu però la cloaca massima, la cui costruzione fu avviata nel VI secolo a.C. sotto il leggendario re di Roma di origine etrusca Tarquinio Prisco. Con la cloaca massima inizialmente era un canale a cielo aperto ma successivamente fu coperto per consentire lespansione del centro cittadino, di cui si possono vedere alcuni tratti e lo sbocco presso i resti del Ponte Rotto, i romani ci hanno tramandato uno dei più importanti esempi di ingegneria idraulico-sanitaria.

Con la caduta dellimpero, non vennero più costruite nuove fogne e spesso quelle esistenti furono abbandonate. Solo molto più tardi, nel XVII secolo, si sentì nuovamente lesigenza di costruire fognature a seguito della forte urbanizzazione di città come Parigi e, dal XIX secolo, Londra.

                                     

2. Utenze

Le fonti di produzione dei reflui, in un agglomerato urbano, sono soprattutto le case e i luoghi di riunione abituali come la scuola, il posto di lavoro, la caserma, lospedale, ecc.

Non vanno inoltre dimenticate le altre fonti di produzione, esse pure presenti nel tessuto cittadino, quali piccoli opifici, botteghe artigiane, officine meccaniche, garage, lavanderie, caseifici, studi fotografici, laboratori chimici e di analisi, macelli, ecc., che contribuiscono con scarichi di particolare natura, a volte ad elevatissimo tasso inquinante.

Inoltre cè anche il contributo dei mercati allaperto e delle fiere periodiche, dei luna park e di quante altre attività luomo ha concepito nel suo lungo cammino dalle origini ai nostri giorni.

Per la normativa vigente in materia non è ammesso lo smaltimento dei rifiuti, anche se triturati, in fognatura, ad eccezione di quelli organici che provengono dagli scarti dellalimentazione trattati con apparecchi dissipatori di rifiuti alimentari che ne riducano la massa in particelle sottili, previo accertamento dellesistenza di un idoneo sistema di depurazione. La normativa vigente in materia prevede che gli agglomerati urbani con un numero di abitanti equivalenti superiore a 2.000 devono essere provvisti di reti fognarie fognatura dinamica per lo smaltimento delle acque reflue urbane.

                                     

2.1. Utenze Acque nere

Per quanto sopra, tutte le acque originate dalle suddette utenze vengono definite acque nere. In una definizione più generale, le acque nere sono quelle acque riconosciute nocive per la salute pubblica o moleste per il pubblico.

                                     

2.2. Utenze Acque bianche

Di contro tutte le acque non riconosciute nocive per la salute pubblica o moleste per il pubblico vengono chiamate acque bianche.

Tra queste ci sono:

  • le acque utilizzate per il lavaggio delle strade
  • le acque meteoriche di dilavamento provenienti da tutte le aree aperte impermeabilizzate quali, strade, parcheggi, tetti, cortili, ecc.
  • le acque di raffreddamento provenienti da attività industriali
                                     

3. Tipi

Tutti i rifiuti liquidi comunque prodotti vanno collettati alla fognatura dinamica. Essa è costituita dalle opere di raccolta ed immissione delle acque di rifiuto nei collettori stradali, dalla rete composta da questi ultimi, dagli eventuali manufatti di controllo idraulico, dai sollevamenti e dai manufatti di scarico.

A seconda del refluo di provenienza le fognature si distinguono in:

  • fognature industriali.
  • fognature urbane

I sistemi fognari urbani si distinguono ulteriormente in:

  • sistema separato: utilizza due reti separate chiamate
  • sistema unitario o fognatura mista: raccolgono sia le acque di rifiuto urbane acque di tempo asciutto che le acque meteoriche;
  • fognatura nera: adibita alla raccolta ed al convogliamento delle acque reflue urbane unitamente alle eventuali acque di prima pioggia
  • fogna bianca o più correttamente fogna pluviale: adibita alla raccolta ed al convogliamento delle sole acque meteoriche di dilavamento e di lavaggio delle strade, e dotata o meno di dispositivi per la raccolta e la separazione delle acque di prima pioggia. Nelle fogne bianche di nuova costruzione può essere richiesto dallautorità competente che le acque di prima pioggia debbano essere sottoposte, prima del loro smaltimento, ad una trattamento di grigliatura e dissabbiatura. In casi particolari quali acque di dilavamento di piazzali, strade, parcheggi, ecc., può essere richiesto anche un trattamento di disoleazione.

Si possono trovare abitati serviti in parte con un sistema misto ed in parte con un sistema separato es. Bari.

Con lentrata in vigore del Decreto Presidente del Consiglio dei ministri del 4 marzo 1996 nelle zone di nuova urbanizzazione e nei rifacimenti di quelle preesistenti si deve di norma, salvo ragioni economiche ed ambientali contrarie, prevedere il sistema separato. In tali zone si può prevedere il solo invio delle acque di prima pioggia nella rete nera solo se tale immissione è compatibile con il sistema di depurazione adottato.



                                     

4. Gerarchia

Le canalizzazioni, in funzione del ruolo che svolgono nella rete fognaria sono distinte secondo la seguente terminologia:

  • collettori: canalizzazioni costituenti lossatura principale della rete che raccolgono le acque provenienti dalle fogne più importanti e quelle ad essi direttamente addotte da fognoli e/o caditoie. I collettori a loro volta confluiscono in un emissario;
  • emissario: canale esterno allabitato, che, partendo dal termine della rete dal punto in cui non ci sono più afflussi, trasporta le acque raccolte allimpianto di depurazione. Spesso con il termine emissario si indicano i canali effluenti dagli impianti.
  • fogne: canalizzazioni elementari che raccolgono le acque provenienti dai fognoli di allacciamento delle utenze e/o dalle caditoie pluviali, convogliandole ai collettori. È buona norma adottare per le fogne nere diametri non inferiori al DN 200 mm;
                                     

5. Laspetto idraulico

Ovviamente, una rete fognaria, a seconda che sia di tipo misto o separato, richiede un diverso approccio progettuale. Infatti mentre nel primo caso occorre tenere conto sia dei reflui addotti alla rete dalle varie utenze, civili e non che siano, sia delle precipitazioni che possono verificarsi nella regione considerata, nel caso di fognature separate questi due aspetti vanno considerati separatamente.

I parametri che più interessano per un corretto dimensionamento sono il valore medio e quello massimo di tale portata. In genere la condotta fognaria va dimensionata sulla base della portata media in base alla quale vengono disegnate le sezioni nel rispetto dei parametri di velocità ammissibili durante il funzionamento "a regime", ma deve essere in grado di smaltire senza problemi anche quella massima senza tracimare dai pozzetti intercalati lungo il percorso. In questo caso si ammette che possano essere superate, per brevi periodi, le velocità consigliate, ammissibili per quel tronco fognario.

È per questo motivo che soprattutto nei centri abitati di dimensioni medio-grandi o in aree interessate da frequenti allagamenti o da eventi meteorici di dimensioni eccezionali si sceglie in via preferenziale la soluzione a reti separate. In tal modo si evita di sovradimensionare inutilmente la rete ordinaria durante il funzionamento per gli usi "civili" e si crea una rete dedicata per sopperire agli inconvenienti legati ad eventi meteorici gravosi per le città.

Nei sistemi unitari i collettori sono dimensionati in base alle portate meteoriche, che risultano nettamente prevalenti rispetto a quelle reflue in occasione dei massimi eventi di progetto. Poiché la durata dei periodi piovosi è relativamente breve, per la maggior parte del tempo i collettori sono interessati dalle sole acque nere, con frequenti problemi di velocità troppo esigua, e conseguente possibilità di sedimentazione di solidi e innesco di processi anaerobici putrefattivi. Per tale motivo per i collettori misti si utilizzano sezioni diverse dalla circolare es. sezioni policentriche oppure ovoidali in modo tale da garantire una adeguata velocità/battente anche alla portata di tempo secco es. creazione di una savanella



                                     

5.1. Laspetto idraulico Fogna nera

Per il calcolo della fogna nera si fa riferimento alla portata nera media e di punta.

Il calcolo delle portate dipende dai seguenti parametri:

  • coefficiente di massimo consumo m: rappresenta il rapporto tra la portata di punta Q p nel giorno di massimo consumo annuo e la portata media annua Q. Per tale coefficiente di norma si assume un valore pari a 2.25 anche se tale valore varia al variare della dimensione dellabitato, cresce al decrescere della estensione del centro urbano;
  • Popolazione P: previsione della popolazione da servire durante la vita della fognatura 40 - 50 anni. Si calcola con formula, tipo quella dellinteresse composto o della curva logistica limitata o di Pearl, sulla scorta dei dati rivenienti dai censimenti.
  • coefficiente di riduzione c o coefficiente di afflusso in fognatura: coefficiente che tiene conto delleffettiva aliquota di acqua potabile distribuita che dopo lutilizzo viene scaricata nella fognatura; è dato dal rapporto fra la portata effettivamente scaricata in fogna e quella teorica calcolata in base alla dotazione idrica. Infatti 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: a) utilizzazioni idriche che non comportano scarichi in fognatura nera ; b) perdite nella rete di distribuzione e per sfioro nei serbatoi. Pertanto non tutta lacqua che viene immessa nella rete di distribuzione giunge agli utenti e poi da questi viene convogliata nella fogna nera. Nella pratica progettuale per tale coefficiente di regola si assume un valore variabile tra 0.7 e 0.8.
  • dotazione idrica d: espressa il l*ab/g, rappresenta normalmente la quantità di acqua individuale che deve essere garantita mediamente durante lanno. Tale valore è di regola indicato dal Piano Regolatore generale degli Acquedotti PRGA o atti similari. ;

Nel caso di massicce immissioni allinterno del sistema fognante indipendenti dalla rete di distribuzione idrica acque parassite, quali i fenomeni di infiltrazioni a seguito dellalto livello della falda freatica si dovrà tenere in conto anche di queste ulteriori aliquote della portata.

La velocità relativa alla portata media non dovrà di norma essere inferiore a 50 cm/s per scongiurare la sedimentazione della materia fecale. Quando ciò non potesse realizzarsi dovranno essere interposti in rete adeguati sistemi di lavaggio. La velocità relativa alle portate di punta non dovrà essere superiore a 4 m/s.

                                     

5.2. Laspetto idraulico Fogna bianca

Per il dimensionamento della fogna bianca si fa riferimento alla massima portata pluviale che viene calcolata sulla base dello studio idrologico delle durate degli eventi meteorici, dellestensione delle aree dei bacini scolanti e dei coefficienti di assorbimento dei terreni.

Tra i metodi più utilizzati per il calcolo della portata pluviale ci sono:

  • il metodo cinematico - lineare o del tempo di corrivazione
  • il metodo del volume dinvaso;

La velocità massima eccezionale non dovrà superare di norma 5 m/s.

I collettori pluviali generalmente sono dimensionati per bassi valori del tempo di ritorno T = 2-10 anni. Essendo T ben minore della vita utile dellopera pari a circa 40-40 anni, in pratica si accetta che i collettori risultino insufficienti durante alcune piogge eccezionali di intensità superiore a quella di progetto con conseguente fuoriuscita dai pozzetti di linea dellacqua convogliata. Daltra parte per evitare le eventuali saltuarie esondazioni occorrerebbe incrementare in misura economicamente inaccettabile il tempo di ritorno T pertanto per contenere i costi dellopera si preferisce accettare tale rischio che non comporta perdite di vite umane come nel caso delle dighe e/o danni a cose come nel caso dei canali.

                                     

5.3. Laspetto idraulico Fogna mista

Per la fogna a sistema misto, il dimensionamento dovrà essere fatto sia per condizioni di tempo asciutto portate nere che per quelle di tempo di pioggia portate nere + portate pluviali, rimanendo valide indicazioni sopra riportate.

                                     

6. Laspetto igienico

Lo smaltimento dei reflui in una città come in un qualunque altro agglomerato di abitazioni è un problema della massima importanza. Le deiezioni contengono sempre miliardi di germi molti dei quali possono essere causa di gravi malattie, pertanto devono essere allontanate dai centri abitati nel più breve tempo possibile.

Nelle fattorie isolate, nei villaggi e in tutte le località in cui manca un impianto pubblico di fognatura, si usano le cosiddette "fosse biologiche". Nelle comunità più grandi, le deiezioni vengono allontanate per mezzo di apposite condotte che sfociano in mare, nei laghi e nei corsi dacqua. In altre comunità, le deiezioni vengono trattate secondo precisi piani di smaltimento.

La fossa biologica, usata per la sistemazione privata delle deiezioni, è fatta di mattoni, o calcestruzzo o metallo, ed ha la capacità di almeno due quintali. Le deiezioni entrano nella fossa e vengono invase da particolari batteri che vivono nelle sostanze di rifiuto solide e che distruggono i batteri dannosi pullulanti nelle sostanze liquide. I liquidi, poi, escono dalla fossa attraverso un sistema di "tubature collegate" sistemate subito sotto la superficie del suolo. Infine, questi liquidi vengono assorbiti dal terreno. Questo scolo di liquidi nel terreno non è pericoloso a meno che non avvenga in comunità troppo popolate, dove troppo liquido potrebbe penetrare nel terreno, sino a saturarlo.

La sistemazione delle deiezioni in una città costituisce un problema molto più complesso. Dalle tubature delle case private, degli edifici pubblici e degli stabilimenti, le deiezioni vengono raccolte in grandi condotti, dove, in seguito a speciale trattamento con calce, o con una miscela di calce ed alluminio, oppure ancora con calce e solfato ferroso, si decompongono.

Per prevenire laccumularsi dei gas velenosi od esplosivi, che si formano dalle deiezioni in decomposizione, le tubature devono essere sufficientemente ventilate. È per questo che, a distanza di una decina di metri luno dallaltro, vengono collocati, nelle condutture, dei serbatoi, o camere, chiusi con una grata di ferro, dalla quale laria possa passare. Vengono anche predisposti dei "sifoni" per evitare che questi gas tornino nelle case. In queste trappole, si raccoglie, appunto, lacqua che impedisce ai gas di tornare indietro.

Le città che dispongono di un proprio impianto per la eliminazione delle immondizie e delle deiezioni usano vari sistemi. Comunemente, vi è un serbatoio di separazione usato per separare le sostanze metalliche, ed altre sostanze inorganiche. Successivi serbatoi, a volte riscaldati, raccolgono le immondizie permettendo nel contempo allaria di penetrarvi lentamente. Laria tiene le immondizie in continuo movimento e a questo scopo si possono usare anche dispositivi meccanici e procura lossigeno per i batteri e altri organismi che si nutrono di immondizie. Con questo sistema, si ottiene la distruzione dei batteri dannosi e un certo grado di liquefazione delle materie solide. I liquidi vengono, a volte, spruzzati in aria, dove i batteri rimasti vengono distrutti dallazione dellossidazione e dei raggi ultravioletti del sole. Dopo questo processo, possono venire immessi in corsi dacqua, ma per maggior sicurezza vi si aggiungono sostanze germicide. I materiali solidi vengono estratti dal serbatoio di decomposizione, detto anche serbatoio digerente, essiccati e venduti come fertilizzanti



                                     

7.1. Dati tecnici Posizionamento plano-altimetrico

Dal punto di vista altimetrico, la fognatura nera deve occupare nel corpo stradale sempre il livello più basso rispetto a tutti gli altri sotto-servizi pubblici: acquedotto, gasdotto, elettrodotto, linee telefoniche, fogna pluviale, ecc., questo per poter raccogliere a gravità gli scarichi di utenze poste al piano terreno o al di sotto dei piani stradali seminterrati, ecc. come se ne trovano in molti vecchi quartieri. Di norma il posizionamento altimetrico della fognatura nera o mista deve essere tale da permettere la raccolta, senza sollevamenti, di liquami proveniente da utenze site almeno a 50 cm sotto il piano stradale.

Per motivi igienici, la giacitura delle reti fognarie deve essere sempre inferiore a quella delle condotte di distribuzione di acqua potabile garantendo che tra la generatrice superiore della condotta di fognatura e la generatrice inferiore di quella di acqua potabile vi sia un opportuno dislivello comunque non inferiore a 30 cm.

Planimetricamente la distanza misurata in orizzontale fra le due condotte non deve comunque essere inferiore a 1 m.

Se per ragioni di spazio strade piccole e dotate di fitti sottoservizi non fosse possibile rispettare i suddetti limiti si devono adottare idonee opere di protezione della condotta idrica es. controtubo.

                                     

7.2. Dati tecnici Raccordo altimetrico tra canali di dimensioni diverse

Per i motivi descritti in seguito una rete fognaria necessita, per la sua manutenzione, di opera darte di linea da realizzarsi nei punti singolari e comunque ad una distanza prefissata in genere 25÷30 m. Di regola i cambi di diametro avvengono in corrispondenza di questi pozzetti.

Poiché si ha a che fare con correnti lente, è necessario che il raccordo fra i due tronchi di diametro diverso (D monte