Prima pioggia: tipologie impiantistiche e corretto dimensionamento

Aspetti normativi sulle prime piogge

Le acque di prima pioggia sono quelle acque piovane che precipitano su una superficie (sia essa impermeabile o parzialmente permeabile) dopo un certo periodo di tempo asciutto (tipicamente 48 ore).
Da un punto di vista normativo, se le superfici interessate sono occupate da materiali che per azione di dilavamento possono rilasciare degli inquinanti, le prime piogge (generalmente i primi 5 mm che cadono) sono considerate inquinate e da trattare. Da un punto di vista concettuale in sostanza le normative partono dal presupposto che dopo un certo periodo in cui non piove, gli inquinanti rilasciati sulle superfici scoperte verranno trascinati dalle prime precipitazioni che cadranno. L’azione di “lavaggio” ad opera dell’acqua piovana viene considerata conclusa una volta che sono cadute le prime piogge, vale a dire che la cosiddetta “seconda pioggia” non è considerata inquinata e può essere scaricata senza doverla trattare (eccetto alcuni casi particolari che esulano da questo contesto).
Al fine di approfondire con maggiore dovizia l’aspetto legislativo, si rimanda comunque alla legge del 27 maggio 1985 n. 62 della Regione Lombardia, che spesso viene presa come riferimento dalla maggior parte delle leggi emanate dalle altre Regioni italiane.
Un tipico esempio (anche il più frequente nella pratica) in cui vanno trattate le acque di prima pioggia si ha per i parcheggi e le aree di transito di automobili e/o mezzi meccanici in generale. In questo caso durante il tempo asciutto sulle superfici interessate vengono a depositarsi olii, idrocarburi leggeri e polveri. Le successive piogge inizialmente dilavano tali aree, trascinando questi inquinanti. La normativa generalmente le considera ormai completamente dilavate dopo che sono precipitati 5 mm di acqua (la “prima pioggia” appunto), che vanno trattati mediante sfangamento e disoleazione. Di seguito si farà riferimento a questa tipologia di impianti, rimandando ad altri contesti i casi più particolari.

Gli impianti di prima pioggia “ad accumulo”

Il ciclo depurativo più utilizzato per il trattamento delle acque di prima pioggia è quello che prevede l’iniziale accumulo della prima pioggia in un invaso adeguatamente dimensionato al fine di poter ricevere tutte le acque di prima pioggia, cioè che sia caratterizzato da un accumulo minimo Vmin pari a:
Vmin = As ∙ 5 mm = As ∙ 0,005 m
Dove As è la superficie scolante (in mq).
All’inizio del ciclo la vasca di prima pioggia deve essere ovviamente vuota e il sistema provvederà successivamente a trattare questa acqua stoccata rilanciandola al disoleatore ad una portata prestabilita mediante una pompa sommersa. Il disoleatore sarà pertanto progettato e dimensionato in base a questa portata. Al fine di poter regolare la portata, sulla mandata della pompa va installata (oltre alla mandata) una tubazione di ricircolo, entrambe dotate di valvole manuali. Nel frattempo, una volta che la vasca è piena, le acque di seconda pioggia vengono allontanate e inviate al corpo recettore “tal quali”. Tale processo di separazione delle acque piovane viene generalmente effettuato da un pozzetto scolmatore posto in testa, eventualmente implementato da una valvola di chiusura automatica a galleggiante innestata in ingresso vasca.
Il tutto va implementato con un quadro elettrico ed un sistema di rilevamento delle precipitazioni (generalmente una sonda ad elettrodi). Questo poiché sono considerate acque di prima pioggia soltanto i primi 5 mm che cadono dopo 48 ore di tempo asciutto (infatti la normativa parte dal presupposto che la superficie sia di nuovo “sporca” dopo due giorni di assenza di piogge). Se ad esempio si hanno due eventi meteorici intervallati da meno di 48 ore di tempo secco, il secondo evento non produrrà acque di prima pioggia. Ciò significa che il quadro elettrico di controllo va dotato di un timer che “dialoga” con la sonda di rilevamento pioggia: tale dispositivo inizia il conteggio al termine dell’evento meteorico mentre si azzera nel caso in cui si rimetta a piovere prima che siano trascorse le 48 ore. Se invece il conteggio termina, il timer avvia la fase di svuotamento della vasca (cioè il quadro elettrico aziona la pompa) e di trattamento della prima pioggia qui stoccata. Questo al fine di poter nuovamente ricevere le successive prime piogge, facendo ripartire il ciclo.
Analogamente accade se la vasca non viene riempita (cioè cadono meno di 5 mm): anche in questa eventualità avverrà lo svuotamento una volta trascorsi due giorni di tempo secco.

Gli impianti di prima pioggia “in continuo”

Nel caso di impianti in continuo, non si va a “discriminare” prima e seconda pioggia ma si provvede pertanto a trattare la totalità delle acque piovane.
Si noti anzitutto che questa pratica non è in generale in contrasto con le normative: infatti queste prescrivono il trattamento della prima pioggia e consentono di non trattare la seconda pioggia. Ciò significa che nulla vieta il trattamento di tutta l’acqua piovana che insiste sulla superficie scolante.
In tale caso quindi non viene realizzato l’invaso di stoccaggio della prima pioggia, non serve il sistema di separazione di prima e seconda pioggia (pozzetto scolmatore, valvola di chiusura automatica a galleggiante, sonda di rilevamento pioggia, quadro elettrico dotato di timer, ecc) ma tutto il flusso viene convogliato ad un disoleatore. Quest’ultimo però andrà dimensionato in base alle possibili portate massime in ingresso, che dipendono cioè dalle intensità di pioggia massime (imax), poiché il sistema (contrariamente a quanto accade negli impianti ad accumulo) non riesce a parzializzare le portate di alimentazione dell’impianto di disoleazione. Quest’ultimo è un dato che può essere facilmente reperito da rilevamenti storici o in alternativa si può assumere per esso un valore prudenziale, che generalmente è di 150÷200 l/s per ettaro di superficie scolante, vale a dire 0,015÷0,02 l/(s∙m2).
Ciò significa che il disoleatore da installare dovrà ricevere una portata Q pari a:
Q = As ∙ imax
Ad esempio, per una superficie di 5.000 mq, assumendo imax=0,015 l/(s∙mq) si avrà una portata massima di afflusso all’impianto pari a 75 l/s, che sarà pertanto la portata nominale (detta anche “nominal size”, NS) minima del disoleatore.

La scelta impiantistica di trattamento della prima pioggia

Si noti in primis che, come già accennato, mentre per un impianto ad accumulo la portata di rilancio della prima pioggia al disoleatore può essere parzializzata e distribuita in un certo lasso di tempo (fino ad alcune ore), per un impianto in continuo ciò non può essere fatto (perché non previsto). Questo comporta che nella prima tipologia il disoleatore adibito al trattamento possiede una taglia nominale (NS) di gran lunga più bassa rispetto ad un disoleatore adibito al trattamento in continuo.
Tanto per avere un’idea, si consideri nuovamente una superficie scolante di 5.000 mq. L’impianto ad accumulo prevede pertanto un volume minimo di stoccaggio della prima pioggia pari a:
Vmin = 5.000∙0,005 = 25 mc
Queste acque di prima pioggia possono essere successivamente rilanciate e trattate ad esempio con una portata di 3 l/s, con un tempo di processo (detto in genere “tempo di svuotamento”) pari a circa 2 ore e 20 minuti. Confrontato con un disoleatore da 75 l/s, subito si comprende come ci sia una certa elevata differenza di grandezza tra i due impianti (di ben 25 volte).
Senza dilungarci troppo su vantaggi e svantaggi dell’una o dell’altra scelta, in generale risulta più conveniente (specialmente dal punto di vista economico) installare un impianto in continuo per superfici scolanti non superiori ai 1.500÷2.000 mq, oltre le quali il disoleatore risulterà sia troppo grande ed ingombrante che più oneroso economicamente rispetto all’analogo trattamento ad accumulo.
Spesso però la scelta risulta obbligata, come ad esempio nei casi in cui non ci sia disponibilità di energia elettrica. Infatti gli impianti ad accumulo prevedono l’adozione di dispositivi elettromeccanici (pompa di svuotamento, sonda di rilevamento pioggia, quadro elettrico di controllo), mentre gli impianti in continuo funzionano “a gravità” e sono pertanto la scelta obbligatoria nel caso in cui risulti sconveniente (se non addirittura logisticamente impossibile) l’allaccio alla rete elettrica. Tipico esempio è quello dei presidi idraulici per sedi stradali: spesso i punti di raccolta delle acque piovane che dilavano le carreggiate sono lontani dai possibili punti di allaccio elettrico e ci si deve indirizzare su un impianto in continuo.

Errori progettuali più comuni per gli impianti di prima pioggia

Un tipico errore progettuale è quello di installare un disoleatore preceduto da uno scolmatore di piena (o by-pass di sicurezza). In questo caso si presume che le portate in ingresso al disoleatore, fino ad un certo valore (quale valore spesso non è dato saperlo o in alcuni casi il valore stabilito non è suffragato da calcoli e/o corrette considerazioni) possano contenere tutte le acque di prima pioggia, mentre quando le portate sono più elevate è “lecito” inviare al disoleatore una parte (spesso minima) di queste con la certezza che si vada comunque a trattare tutte le acque di prima pioggia. Non c’è nulla di concettualmente di più errato, per le seguenti ovvie motivazioni. In caso di evento meteorico improvviso e consistente (eventi tra l’altro sempre più frequenti a causa dei cambiamenti climatici in atto), le portate di pioggia raggiungono e superano quasi immediatamente quel tale valore limite di cui sopra (cioè il valore imposto dallo scolmatore di piena), da cui consegue che ben prima che siano già defluite tutte le acque di prima pioggia lo scolmatore abbia iniziato a fare il suo lavoro, che consiste appunto nell’inviare una parte dell’acqua all’impianto di disoleazione, scolmando la portata eccedente verso il corpo recettore. Ciò significa una cosa soltanto: in questi casi gran parte delle acque di prima pioggia NON vengono trattate: in parole povere l’impianto non rispetta le normative.
Altro errore piuttosto comune (che spesso viene commesso anche negli impianti ad accumulo) è quello di una progettazione errata del disoleatore stesso. Si ricorda infatti che questa tipologia di impianti è regolata da delle specifiche Normative, le UNI EN 858-1,2. Si rimanda a queste per maggiori particolari, basti qui ricordare che esse impongono una serie di parametri dimensionali ben precisi (volumi e superfici di pelo libero, ad esempio), oltre all’adozione di dispositivi che caratterizzano questi impianti, come ad esempio il filtro a coalescenza.