Aree umide imp - Assessorato Territorio ed Ambiente

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LINEE GUIDA PER LA RICOSTRUZIONE DI AREE UMIDE
PER IL TRATTAMENTO DI ACQUE SUPERFICIALI
Rapporto tra lunghezza e larghezza
La scelta del rapporto tra lunghezza e larghezza è molto importante in fase progettuale per il
suo effetto sulla distribuzione del flusso e sui cortocircuiti idraulici. Un buon rendimento idraulico
7 ottenuto tramite una progettazione ottimale della forma e delle strutture idrauliche favorisce
l’efficienza di rimozione delle sostanze inquinanti.
Un alto rapporto tra lunghezza e larghezza viene suggerito dalla necessità di minimizzare i cortocircuiti
e massimizzare il contatto dell’acqua con il substrato di biofilm per facilitare i processi di rimozione
biologica. D’altra parte, un alto rapporto tra lunghezza e larghezza porta a maggiori superfici
per le arginature e quindi alti costi e layouts di maggiore impatto. Il minimo rapporto tra lunghezza
(L) e larghezza (W) raccomandato dal punto di vista economico (combinazione migliore tra
la distribuzione del flusso e costi per la costruzione degli argini) è 2:1 (Knight, 1987). Alcuni studi
riportano che il rapporto L/W ottimale per la rimozione dei nutrienti risulta essere 10:1 (Hammer,
1989); da 5:1 a 10:1 secondo Gearheart (1992). Per ridurre la necessità di alti rapporti L/W si
raccomandano altri metodi per favorire un’effettiva distribuzione del flusso, come un’adeguata struttura
di inlet, zone profonde, isole, ecc. La forma dell’area umida, la localizzazione inlet/outlet, le tipologie
di inlet/outlet, le stesse isole influenzano infatti l’idrodinamica del sistema. In uno studio su
ipotetici stagni per il miglioramento della qualità dell’acqua (Persson, 1999) si è trovata una evidente
correlazione tra il layout dello stagno e l’efficienza idraulica (Figura 3.6).
Il rapporto L/W nella zona vegetata a macrofite dovrà essere incluso nel range che va da 4:1
a 10:1 (DLWC-New South Wales, 1998).
dove C(t) è la concentrazione del tracciante in uscita e Q rappresenta la portata, mantenuta costante durante la prova.
Il tempo di ritenzione medio, o tempo di residenza medio, t mean , che rappresenta il tempo medio che una particella di tracciante
spende all’interno del sistema, è definito come il centroide dell’ RTD:
∞
mean = ∫0 t tf() t dt
Un’altra espressione fondamentale è la varianza, σ 2 , che è una misura della dispersione dell’ RTD. Una condizione di plug
flow (flusso a pistone) produrrà un RTD con una varianza nulla (cioè nessuna dispersione oltre all’avvezione).
∫
2 2
σ = ( t −t)
f( t) dt
0
∞
mean
Una misura del grado di plug-flow comunemente usata è il numero di stirred tanks (serbatoi totalmente mescolati) (N) usati
in un modello tank-in-series (serbatoi in serie) (Fogler, 1992). Più alto risulta N, maggiore è il comportamento a plugflow
e minore è il mescolamento. Misure di N sono
2 2 tt t
mean mean t
n
n
N =
N =
2
σ
t mean n − tp
tp dove t mean è il tempo medio di residenza, σ 2 è la varianza e t p è il tempo relativo al valore di picco dell’ RDT.
Tuttavia, considerare solo il grado di plug flow non è sufficiente, in quanto il volume effettivamente utilizzato dall’acqua varia
in maniera considerevole tra diverse conformazioni di aree umide; ovvero, nella realtà, il tempo di residenza medio, risulta
inferiore del tempo di residenza nominale. Il rapporto di volume effettivo, e, è definito come (Thackston et al., 1987)
t mean V
e = =
t V
n
effective
total
dove V total è il volume totale del sistema e Veffective è il volume totale meno il volume morto (il volume morto rappresenta il
volume d’acqua che non ha interazione con il flusso che attraversa il sistema).
Il fattore di efficienza idraulica, λ, viene spesso utilizzato come una misura globale della performance idraulica, e varia
da 0 a1. Si tratta di una combinazione del grado di mescolamento e del rapporto di volume effettivo (Persson et al., 1999).
L’efficienza è alta quando: a) il grado di mescolamento è basso, tale condizione è preferibile in quanto tutte le particelle
di fluido risiedono per un tempo prossimo al tempo di residenza nominale, e b) il rapporto effettivo è alto, in quanto questo
dà un tempo di residenza maggiore per dato volume.
λ =
⎛
−
⎞
⎝ ⎠ = e
1 t
1
N t
p
n