06/11/2009
1
CASO STUDIO:Complesso per Agriturismo con
annesso Centro di Ricerca
Milano, 30 ottobre 2009
Elvira PensaDip. BEST
LABORATORIO DIPROGETTAZIONE ARCHITETTONICA 3
Professori:Gian Luca Brunetti, Remo Dorigati, Massimiliano Spadoni
ANALISI DEI CONSUMI
• definizione delle attività• quantificazione dei carichi organici• quantificazione dei carichi idraulici
ANALISI DELLE FONTI
quantificazione della disponibilità da fonti locali:• acqua di sorgente• acqua di pioggia• acqua grigia• acqua nera
ANALISI DEI TRATTAMENTI
trattamenti differenziati in base ai diversi carichi inquinanti:• acqua di sorgente• acqua di pioggia• acqua grigia• acqua nera
BILANCIO IDRICO • ipotesi di utilizzo• verifica dell’autosufficienza
06/11/2009
2
CARICO IDRAULICO TOTALE = carico idraulico specifico x numero utenti
CARICO ORGANICO TOTALE = carico organico specifico x numero utenti
CARICO IDRAULICO, o portata, esprime il volume nell’unità di tempo delle acque di scarico da trattare
CARICO ORGANICO indica la quantità di sostanze organiche affluenti all’impianto nell’unità di tempo (g BOD5 / d)
ABITANTE EQUIVALENTE = unità di misura standardizzata per il dimensionamento di impianti di depurazione delle acque riferita al carico idraulico o in solidi sospesi o, più frequentemente al carico organico relativo ad un singolo abitante (70 g BOD5/AE d)
BOD - Biochemical Oxigen Demand - quantità di ossigeno disciolto richiesta dai microrganismi aerobici per metabolizzare le sostanze biodegradabili presenti nell’acqua di scarico. Il BOD totale è la somma del BOD carbonioso (richiesta di ossigeno di sostanze organiche carboniose) e del NOD (BOD azotato, richiesta di ossigeno da parte dell’azoto ammoniacale)
BOD5 - indica il BOD riferito a cinque giorni
ANALISI DEI CONSUMI quantificazione dei carichi
ANALISI DEI CONSUMI definizione delle attività
Natura della comunità Carico Idraulico Specifico
l / (unità d)
Carico Organico Specifico
g BOD5 / (unità d)
1 Scarichi domestici (per abitante)abitazioni di lussoquartieri ad alto livelloquartieri a medio livelloquartieri popolari, comunità ruralivillette estive
300 – 400250 – 350200 – 300150 – 250150 – 200
75 – 9075 – 9055 – 7530 – 6055 – 70
2 Collegi, convitti
per ospite, personale docente e non 180 – 380 55 – 75
3 Uffici
per impiegato 50 – 75 15 – 25
4 Negozi
per impiegato 30 – 45 20 – 40
5 Mense aziendali
per pasto 15 – 30 8 – 15
6 Hotel, motel, pensioni
per ospite, personale di servizio 150 – 400 55 – 75
7 Ristoranti
per impiegatoper posto servito
35 – 60 10 – 12
20 – 25 10 – 15
8 Caffè, bar
per impiegatoper cliente
50 – 604 – 20
20 – 25 3 – 5
9 Piscine
per nuotatore/ospite 20 – 40 10 – 15
10 Sale da ballo
per utente 7 – 15 10 – 20
rielaborazione da Barrella e Grillo
06/11/2009
3
N x COSAE =
COS AE
AE = abitante equivalente
N = numero di utenti/residenti
COS = carico organico specifico
COS AE = carico organico specifico dell’abitante tipo70 g BOD5 / d
dai 3 ai 6 mq di superficie di fitodepurazione per ogni abitante equivalente
FATTORI CHE INFLUENZANO IL DIMENSIONAMENTO:• dotazione idrica• tipologia delle piante scelte• porosita del medium• lunghezza, larghezza, profondità del letto• portata media• concentrazioni di azoto• temperature• domanda di ossigeno• tasso di aerazione• precipitazioni atmosferiche• volume idrico• …
ANALISI DEI CONSUMI quantificazione dei carichi organici
COMUNITÀutenti (max)
litri personale litritotale litri utenti
totale litri personale
totale litri giornilitri /anno
CAMERE 60 150 4 150 9.000 600 9.600 300 2.880.000
BAR10 4 2 50 40 100 140 300 42.000
RISTORANTE10 10 5 35 100 175 275 300 82.500
WELLNESS20 20 400 400 300 120.000
CENTRO
RICERCA 4 50 200 300 60.000
INFOPOINT 1 50 50 300 15.000
TOTALE 100 16 3.199.500
quantificazione dei carichi idrauliciANALISI DEI CONSUMI
06/11/2009
4
SERVIZIOnumero utenti
litri / utilizzo / giorno
fonti
sorgente pioggia acque grigie
ALIMENTARE 116 10 1.160
BIDET, DOCCE 116 50 5.800
WC 116 35 4.060
giorni 300
TOTALE 348.000 1.740.000 1.218.000
quantificazione dei carichi idrauliciANALISI DEI CONSUMI
ANALISI DELLE FONTI quantificazione della disponibilità da fonti locali
acqua di sorgente acqua di pioggia
acqua nera
acqua grigia
06/11/2009
5
ANALISI DEI TRATTAMENTI trattamenti differenziati in base ai diversi carichi inquinanti
acqua di sorgente FILTRAGGIOnel rispetto standardda normativa vigente
FONTE TRATTAMENTOINQUINANTE
acqua di pioggia 1. FILTRAGGIO2. TRATT. BIOLOGICO3. DISINFEZIONE
raccolta da tetti
sostanze e ioni solubili(precipitazioni acide o
basiche)
acqua di pioggia BPM per ricariche in faldaraccolta dalle strade
ulteriori composti chimici e sedimenti
(naturali, chimici, solidi)
acqua grigia1. PREFILTRAGGI
(cucine – bagni)1. TRATT. BIOLOGICO2. SEDIMENTAZIONE3. DISINFEZIONE
composti chimici e sedimenti
acqua nera 1. TRATT. ANAEROBICO2. TRATT. BIOLOGICO
nutrienti (feci ed urine),composti chimici,
sedimenti
ANALISI DEI TRATTAMENTI trattamento acque di pioggia
tetti verdi
filtri tecnologici
06/11/2009
6
ANALISI DEI TRATTAMENTI trattamento acque grigie
Il procedimento:
1. Unità filtrante con risciacquo del filtro a controllo elettronico.2. Camera di prericiclaggio per il pretrattamento e la camera di riciclaggio principale per il secondo stadio di
trattamento meccanico-biologico.3. Lo scarico interamente automatico dei sedimenti aspira i rifiuti organici del trattamento meccanico-
biologico e li conduce nella rete fognaria.4. Il reintegro automatico dell’acqua dolce ha luogo all’occorrenza.5. La lampada a raggi ultravioletti debatterizza l’acqua. 6. L’acqua viene immagazzinata nella camera delle acque chiare fino al riutilizzo.7. La pompa a pressione trasporta l’acqua chiara depurata e favorisce il lavaggio automatico del filtro.8. Comando con funzione di autotest e risparmio energetico.
PONTOShansgrohe
COMUNE DI DOZZAImpianto di fitodepurazione progettato per il trattamento delle acque reflue provenienti da insediamenti abitativi
T = 6° C T = 14° C T = 20° C
BOD5 90 % 98 % 99 %
N-NH3 47 % 57%
SST 89 % 89 % 89 %
FOSFORO TOTALE 42 % 42 % 42 %
COLIFORMI FECALI 99 % 99,9 % 99,9 %
Parametri di dimensionamento scenario invernale
Potenzialità 120 AE Tipologia reflui civilePortata media giornaliera 18 mc/dPortata massima giornaliera 54mc/dCarico organico 60 g BOD5/ae dTemperatura minima invernale dei reflui 6°C
Pre-depurazione vasca settica di tipo Imhoff
Pozzetto ripartitore2 vasche in parallelo di 180 mq ciascuna
Caratteristiche costruttive tipologia impianto
Altezza refluo 0,70 mPendenza fondo 1%Conducibilità idraulica teorica 500 mc/mq d
Piante Phragmites australis 4 piante/m2
ANALISI DEI TRATTAMENTI trattamento acque nere
06/11/2009
7
CASO PRATICO Impianto di fitodepurazione progettato per il trattamento delle acque reflue provenienti da un insediamento abitativo
abitanti equivalenti 500 AE
dotazione idrica 350 l/ab d
portata media giornaliera 160 mc/d
FOSSA IMHOFF SFS-H SFS-V
in out out out
BOD5 mg/l 190 161,9 30 9,7
% rimozione 15 81,5 67,7
SST mg/l 286 114,3 15 9,2
% rimozione 60 87 38,7
N-NH4+ mg/l 22 21 10,6 4,1
% rimozione 5 49 61,6
N-NO3- mg/l 0,2 0,2 2,8 6,2
% rimozione 52,3
ANALISI DEI TRATTAMENTI trattamento acque nere
ipotesi di utilizzo
acqua di sorgente
acqua di pioggia
acqua grigia
acqua nera
usi alimentari lavandini cucina e bagni
usi igienico-sanitari docce, bidetavvisando della non potabilità
usi sanitariw.c., lavatrici, altri lavandini
• irrigazione• subirrigazione
verde di pertinenza
BILANCIO IDRICO
FONTE APPLICAZIONEUTILIZZO
06/11/2009
8
FONTE DISPONIBILITÀ
acqua di sorgente
acqua di pioggia
acqua grigia
acqua nera
348.000 litrieventuale allaccio acquedotto
1.073 mm annui
1.844.400 litri annui
626.400 litri annui
ipotesi di utilizzoBILANCIO IDRICO
BILANCIO IDRICO 10 mm di pioggia equivalgono a
10 litri d’acqua distribuiti su una superficie di 1 mq
1073 mm annui1. stima delle
precipitazioniÈ la superficie totale in mq esposta alla pioggia che si intende utilizzare per il recupero (si considera la proiezione orizzontale). Il valore ottenuto deve essere moltiplicato per un coefficiente di deflusso, che considera la differenza tra la pioggia caduta sulla superficie di raccolta e la quantità di acqua che effettivamente affluisce al serbatoio di accumulo.
2. calcolo della superficie totale di raccolta
PRECIPITAZIONE MEDIA ANNUA x SUPERFICIE DI RACCOLTA x COEFFICIENTE DI DEFLUSSO x EFFICACIA DEL FILTRO
3. determinazione della quantità annuale di acqua piovana captabile
La stima del quantitativo di acqua richiesta per un sistema completo viene fatta in base al numero di abitanti, considerando: • una dotazione idrica giornaliera procapite di 150 litri/ (abitante x giorno);
• che, come detto, circa il 50% di tale dotazione di acqua potabile può essere sostituita dall’acqua piovana recuperata;
• un periodo medio di effettivo utilizzo di circa 300 giorni all’anno.
4. valutazione della domanda idrica
Il calcolo della capacità della vasca di accumulo deve considerare il valore medio tra l’afflusso annuo di acqua piovana raccolta e il fabbisogno: VOLUME UTILE MEDIO x PERIODO SECCO MEDIO / GIORNI DELL’ANNO
5. calcolo del volume del serbatoio
Moltiplicando il costo dell’acqua potabile per il volume di acqua piovana recuperata, si calcola il risparmio economico ottenuto
6. stima del risparmio economico
06/11/2009
9
BILANCIO IDRICO
Esempio:Per un edificio di Milano con una copertura di 140 mq fatta di tegole levigate di argilla:1.000 [litri/(mq x anno)] x 140 [mq] x 0,9 x 0,95 = 119.700 [litri/anno]
1. Determinazione della quantità annuale di acqua piovana captabile
Supponendo che l’edificio sia abitato da 4 persone, la domanda idrica è:75 [litri/(abitante x giorno)] x 300 [giorni/anno] x 4 [abitanti] = 90.000 [litri/anno]
2. Valutazione della domanda idrica
3. Calcolo del volume del serbatoio
La capacità della vasca di accumulo:(119.700 [litri/anno] + 90.000 [litri/anno]) /2 = 104.850 [litri/anno]
Il volume del serbatoio di accumulo è:104.850 [litri/anno] x 21 [giorni] / 365 [giorni/anno] = 6.032 [litri]
50 [litri/(abitante x giorno)] x 300 [giorni/anno] x 116 [abitanti] = 1.740.000 [litri/anno]
1.073 [litri/(mq x anno)] x 3.000 [mq] x 0,9 x 0,95 = 2.752.245 [litri/anno]
(2.752.245 [litri/anno] + 2.610.000 [litri/anno]) /2 = 2.681.122 [litri/anno](2.681.122 [litri/anno] x 21 [giorni] / 365 [giorni/anno] = 154.256 [litri/anno]
(2.752.245 [litri/anno] + 1.740.000 [litri/anno]) /2 = 2.246.122 [litri/anno]2.246.122 [litri/anno] x 21 [giorni] / 365 [giorni/anno] = 129.228 [litri]
75 [litri/(abitante x giorno)] x 300 [giorni/anno] x 116 [abitanti] = 2.610.000 [litri/anno]
ipotesi di utilizzoBILANCIO IDRICO