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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

elvira.pensa@polimi.it

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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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