FOGNATURA

FOGNATURA (fr. égouts; sp. alcantarillado; ted. Kanalisation; ingl. sewerage)

Fognatura cittadina. - È l'insieme delle canalizzazioni (fogne o chiaviche) e dei dispositivi atti ad allontanare dalla città le acque nocive in modo rapido e continuo. Sono acque nocive quelle di rifiuto e quelle meteoriche. Le acque di rifiuto a cui si uniscono le deiezioni umane e animali son dette complessivamente acque nere; quelle pluviali sono denominate acque bianche.

La fognatura cittadina è generalmente a scolo naturale, cioè a deflusso per gravità, almeno fino a luoghi d'arrivo nei quali può essere necessario sollevare meccanicamente l'acqua per permettere ad essa un successivo percorso fino alla destinazione finale (versamento in corsi o specchi d'acqua; campi d'irrigazione o impianti di depurazione). In casi speciali si ha la fognatura a scolo artificiale, cioè a deflusso promosso da azioni meccaniche. La fognatura a scolo naturale può essere a sistema unitario o a sistema separatore, a seconda che lo smaltimento delle acque di rifiuto e di quelle pluviali si effettua con unica rete di fogne o con reti distinte di cui l'una porta allo scarico le acque nere, l'altra le acque bianche.

Effluente urbano. - L'insieme delle acque nocive e delle materie ch'esse trascinano costituisce l'effluente urbano. Col sistema unitario si ha l'effluente urbano totale, costituito dalle acque di rifiuto e da quelle pluviali; col sistema separatore si ha un effluente nero distinto da un effluente bianco. Le acque nere e quelle bianche affluiscono alla rete di fogne in maniera completamente diversa. Le acque meteoriche cadono in una durata annuale complessiva che è molto breve e con intensità variabilissime, i cui valori sono compresi tra quelli insignificanti delle piccole piogge calme e quelli altissimi dei grandi rovesci di pioggia. Le acque di rifiuto pervengono alla rete con portate variabili con le ore del giorno, con i giorni nel mese e con i mesi nell'anno, in dipendenza dei consumi d'acqua domestici e industriali. Tali portate non sono mai nulle e variano entro limiti molto più ristretti di quelli sopraddetti per le acque bianche; benché i volumi complessivi annuali, quando i consumi industriali abbiano notevole importanza, salgano a valori dell'ordine dei corrispondenti delle acque meteoriche. Tutto ciò ha grandissima importanza per lo studio delle canalizzazioni.

Effluente nero. - Le acque di rifiuto provengono dalle abitazioni e dagli edifici pubblici e privati (acque domestiche); dalla lavatura e dall'innaffiamento delle strade; dagli stabilimenti dell'industria, residuate dal lavaggio o dal trattamento di materie organiche e minerali. Alle acque usate si uniscono le deiezioni umane solide e liquide e altre materie di rifiuto delle case e delle industrie (grassi, ceneri usate per lavatura, ecc.). Si consegue il trasporto di tali materie per mezzo dell'acqua e il più rapido allontanamento di esse dal centro abitato. In ogni trattato speciale d'igiene urbana (v. bibl.) si troveranno notizie circa la composizione delle acque di fogna nel tempo secco e la loro nocuità, sia nel complesso sia nei singoli elementi dell'effluente nero. Basti qui accennare che la necessità della raccolta e dell'allontanamento di detti materiali è data dal fatto: 1. che essi possono contenere agenti di malattie infettive e quindi rappresentare una sorgente di esse; 2. che essendo ricchi di sostanze organiche vanno facilmente incontro a processi di putrefazione e sviluppano gas nauseabondi, i quali tanto direttamente quanto indirettamente possono nuocere alla salute.

Il volume delle acque di rifiuto è in stretta correlazione col corrispondente volume delle acque consumate nella città e raggiunge generalmente i 4/5 di questo. Ad es.: Parigi nel 1906 ebbe un consumo di mc. 725.000 a cui corrispondeva un effluente medio del tempo secco in mc. 600.000. Il consumo d'acqua giornaliero varia dai 100 litri o meno per abitante nelle città tedesche, fino ai 500 litri e più nelle città americane. Varia perciò moltissimo da una città all'altra il volume delle acque di rifiuto. In una stessa città varia da quartiere a quartiere, secondo la densità della popolazione e la natura delle industrie.

Circa la variabilità stagionale, giornaliera e oraria dell'effluente nero si dirà a proposito del calcolo delle fogne.

Circa le acque residue industriali, si dirà soltanto che la loro natura dipende da quella delle singole industrie e che le città di solito impongono delle condizioni speciali per l'accettazione di queste acque nella rete di fognatura, dipendentemente dai danni che la temperatura o l'acidità delle acque medesime può recare all'esercizio o alla conservazione dei canali e dalla difficoltà di depurazione dei liquami. Così a Parigi s'impone che le acque industriali non abbiano temperatura maggiore di 30°; che non siano affatto acide e che non abbiano variazioni di portata troppo grandi o imprevedute. A tale scopo può essere imposta alle industrie una sedimentazione o epurazione preventiva delle loro acque di rifiuto prima dell'immissione nelle fogne; a seconda dei casi possono essere fissate opportune limitazioni di portata e altre condizioni, e non è escluso che possa essere rifiutata l'accettazione nelle fogne di alcune acque industriali. La proporzione delle acque industriali nell'effluente nero, studiata a suo tempo per alcune città inglesi, risultò variabile dal 7% per Rochdale (abitanti circa 75.000; lavatura di lane, saponerie, concerie, fabbriche di colla) al 20% per Blackburn (abitanti 130.000; fabbriche di birra, lavanderie), al 43% per Queenborough (abitanti 6500; lavatura di lane, birrerie), al 50% per Bradford (abitanti 300.000; lavatura di lane, birrerie), al 75% per Burton-upon-Trent (abitanti 51.000; esclusivamente birrerie). Prima di procedere allo studio di una rete di fognatura e dei relativi impianti di depurazione è pertanto necessario determinare la quantità delle singole acque industriali e la loro composizione.

Effluente bianco. - È della massima importanza lo studio quanto più è possibile completo della pluviometria del bacino e della contrada in cui è compreso il centro abitato da fognare. I canali di fognatura del sistema unitario e quelli delle acque bianche nel sistema separatore debbono essere commisurati alle grandi portate dovute alle acque meteoriche. Volendo raggiungere il completo smaltimento delle acque di pioggia in ogni tempo e quindi anche per le maggiori piogge, i canali verrebbero a risultare di dimensioni enormi e veramente grandiosi per grandi città anche se non troppo pianeggianti. È perciò necessario non riferirsi alle piogge massime per il calcolo dei canali di fogna e accettare che le piogge maggiori ricorrenti a notevoli intervalli di tempo (ad es. ogni dieci anni) non trovino totale smaltimento nella rete; oppure ammettere che trovino smaltimento solo nei canali minori di essa e munire i collettori di dispositivi che permettano il più diretto scarico verso l'esterno delle acque eccedenti determinate portate specifiche. Tali disposizioni sono realizzate mediante gli sfioratori o scaricatori di piena, che immettono nei corsi o specchi d'acqua più prossimi e adatti allo scopo.

Lo scarico delle acque nere non può essere fatto nei corsi di acqua che traversino l'abitato. Anche lontano da questo le acque medesime generalmente debbono essere immesse in fiumi o laghi o mare, previa un'epurazione che ne assicuri l'innocuità per gli abitanti rivieraschi a valle del punto di scarico. Le acque bianche del sistema separatore possono invece essere immesse direttamente nei detti corsi o specchi d'acqua. Vi possono del pari essere immesse le acque degli sfioratori di piena, perché la grande diluizione delle acque nere per le grandi portate dei forti rovesci d'acqua riduce assai la probabilità dei danni che possono produrre i materiali pericolosi contenuti nelle materie di rifiuto. Tale soluzione è ottima e spesso molto economica, ma è realizzabile solo ove lo consentono le condizioni locali.

Riportiamo alcuni risultati ottenuti in grandi reti munite di scaricatori di piena. Per Parigi fu ammessa un'intensità di 45 mm.-ora (125 litri per ettaro al secondo) per la maggiore pioggia ordinaria da smaltire mediante le fogne; a tale valore fu apportata una riduzione uniforme di 1/3. La portata dei canali fu perciò fissata in base a 42 litri al secondo per ettaro servito. I risultati sono stati soddisfacenti; gli sfioratori di piena entrano in funzione solo 8 ÷ 10 volte l'anno. Per Roma fu ammessa ìa medesima intensità con la riduzione di 1/2, con ottimo risultato. Anche Mannheim, Hannover, Brema, Sofia si attennero al medesimo valore. A Posen, Dresda, Friburgo fu ammesso il valore di 50 litri/ettaro/secondo per le fogne della parte centrale e 30 litri/ett./sec. per la parte periferica. Per Torino si è arrivati a 100 litri/ett./sec. Colonia, per la parte centrale della città più intensamente abitata, ha ammesso 127,5 litri/ett./sec. Molte città inglesi, tedesche e americane hanno ammesso valori assai minori e hanno dovuto subire molto spesso inondazioni disastrose.

Da tutto ciò emerge l'importanza delle determinazioni relative alle maggiori piogge da smaltire nelle fogne per assicurare il buon funzionamento della rete e rendere molto rara l'inondazione delle strade, che apporta sempre un grave inconveniente igienico.

Reti di fognatura. - Principî igienici fondamentali. - Il principale concetto igienico informatore di ogni moderno sistema di fognatura cittadina è quello di ottenere quanto più è possibile un rapido e completo allontanamento dalle abitazioni e dal centro abitato delle deiezioni umane e degli altri rifiuti putrescibili, prima che essi entrino in fermentazione o in decomposizione (allo stato fresco). Si esige che l'allontanamento avvenga entro canali impermeabili, che possano impedire ogni infiltrazione di acque nocive nel sottosuolo, e siano isolati dall'ambiente atmosferico della citta in modo che a questo non possano pervenire i gas prodotti dalle materie nere. Nell'intemo delle case l'atmosfera dei localì viene isolata da quella delle tubazioni di scarico delle acque e delle materie di rifiuto mediante l'interposizione di sifoni a tenuta di acqua. La tenuta è conservata mettendo i sifoni in comunicazione con l'esterno subito avanti dell'attacco sulla tubazione di scarico, mediante altre tubazioni che si prolungano il più possibile al di sopra dei tetti. Le condotte di scarico delle case debbono essere costruite a perfetta tenuta. L'attacco di queste condotte alle fogne stradali è fatto spesso con interposizione di altro sifone (sifone di piede), il quale viene a isolare dall'atmosfera delle fogne quello delle dette tubazioni domestiche. Vi è attualmente una forte tendenza a eliminare questo sifone, che può trovare razionale impiego solo quando le fogne pubbliche risultano difettose. Non va mai usato il sifone di piede nella rete nera del sistema separatore. Altro fondamentale principio igienico della moderna fognatura cittadina è quello già enunciato, che le acque e materie di rifiuto arrivate al luogo di destinazione siano sottoposte a conveniente depurazione perché divengano inoffensive prima che rientrino nella circolazione generale.

Destinazione delle acque di fogna. - La rete dei canali di fognatura si può paragonare all'insieme dei rami di un grande albero, il cui tronco è raffigurato dal canale emissario al quale fa capo tutta la rete. Lo studio di una fognatura deve cominciare da questo tronco emissario. Procedendo da valle verso monte si passerà a stabilire i vari rami della rete generale e i singoli delle reti particolari per ogni bacino secondario dell'estensione da fognare. All'uopo occorre innanzi tutto prendere in esame la destinazione finale delle acque di fogna, che può essere il versamento in laghi o in mare per le città che vi sono prossime, oppure in un fiume o corso d'acqua che le attraversi o fiancheggi; il versamento entro la falda acquea sotterranea dopo la filtrazione attraverso il suolo (irrigazione agricola, filtrazione intermittente). Il versamento diretto entro corsi o specchi d'acqua è generalmente inammissibile. Per grandi fiumi, ove le materie immesse possano trovare grande diluizione che diminuisca in misura non temibile il pericolo di danni per gli abitanti a valle, è tuttavia raro che non sia imposto almeno di trattenere le materie in sospensione, mediante opportuni dispositivi. In generale si deve quindi considerare la necessità di un impianto di depurazione delle acque nere e tanto più perfezionato quanto più piccola è la portata del corso d'acqua in cui avviene lo scarico.

Gl'impianti di depurazione non debbono essere sommergibili o possono esserlo soltanto per le grandi piene, allorché l'epurazione diviene non necessaria. Di questo e della perdita di carico necessaria per permettere all'acqua il percorso negl'impianti di depurazione il tecnico deve tener conto. Occorre determinare il massimo livello delle acque alte allo sbocco dell'emissario e disporre lo sbocco medesimo tanto a valle dell'abitato che i canali della rete non ne risultino rigurgitati. Non sempre è possibile impedire tale rigurgito per l'intera rete cittadina o per una parte di essa. In tal caso è necessario o accettare la stasi delle acque di rifiuto nella rete durante le maggiori piene del corso d'acqua recettore, chiudendo lo sbocco dell'emissario con opportuni dispositivi (il che è compatibile solo con brevi durate delle piene medesime), oppure ricorrere al sollevamento meccanico delle acque di rifiuto, per rendere possibile il versamento nel detto corso d'acqua.

Per alcune città è possibile assicurare il deflusso perenne delle acque di rifiuto nelle zone più elevate, mentre non è possibile assicurarlo permanentemente o temporaneamente nelle zone più depresse, per le quali si dovrà ricorrere a uno dei due partiti sopra detti. Per le città in riva al mare è da prendere in esame l'oscillazione di marea. Lo scarico delle acque, ove non sia possibile in periodo di acque alte, potrà essere possibile nei periodi di bassa marea. In tal caso si potrà ricorrere al sollevamento meccanico o alla stasi delle acque di rifiuto nella rete durante l'alta marea; si potrà ancora costruire uno o più serbatoi di marea, che possano contenere il volume delle acque nere dei periodi di acque alte, per scaricarlo nei periodi di acque basse.

Tipi di rete. - La superficie della città da fognare generalmente si suddivide in zone di differente estensione, per ciascuna delle quali lo scolo naturale avviene secondo linee di thalweg convergenti in un thalweg principale. Tuttavia il tracciato delle strade cittadine, eseguito molto spesso con criterî indipendenti dalla conformazione del terreno, obbliga generalmente a scostarsi da questo andamento naturale. È pertanto necessario uno studio assai accurato per la ricerca della migliore soluzione compatibile con la conformazione dell'abitato e con quella del terreno. Le soluzioni più frequenti si possono riassumere nei seguenti classici tipi di rete.

Tipo perpendicolare. - I collettori di ogni singola zona scolante raggiungono ciascuno indipendentemente dagli altri e per la via più breve il corso o specchio d'acqua recettore, al quale sono disposti sensibil- mente perpendicolari. Questo tipo è antiquato e l'uso ne è condannato dall'igiene, specialmente per le acque nere, poiché risulta inevitabile l'inquinamento del corso d'acqua entro la città. Tuttavia resta accettabile il tipo perpendicolare per la rete bianca del sistema separatore (fig. 1).

Tipo intercettatore o ad allontanamento laterale. - È il tipo precedente completato con due collettori che fiancheggiano il corso d'acqua recettore, raccolgono l'apporto dei collettori perpendicolari e fanno capo allo scarico nel corso medesimo fuori della città, nei punti più opportuni. Per una rete unitaria, possono avere sbocco diretto nel corso d'acqua entro la città gli sfioratori di piena, posti generalmente presso i punti d'incontro di ciascun collettore perpendicolare con quello intercettatore (fig. 2).

Tipo a ventaglio. - È il tipo delle reti con unico emissario dal quale si diramano tutti i canali primarî e secondarî ed è anche il tipo dei singoli gruppi di canalizzazioni delle varie zone di una stessa rete. I due gruppi di fogne dello schema precedente (intercettazione laterale) sono disposti a ventaglio (fig. 3).

Tipo parallelo o per zone. - In questo tipo di rete i collettori sono disposti a differenti livelli e in direzione sensibilmente parallela al corso d'acqua recettore. I collettori perciò portano allo scarico fuori città separatamente le acque delle diverse zone e immettono nell'emissario, che ha invece andamento quasi perpendicolare al corso d'acqua e ai collettori medesimi. Il tipo è specialmente adatto quando l'abitato si estende sopra un piano debolmente inclinato verso il corso recettore. L'emissario avrà minori sezioni trasversali in confronto a quello dei tipi che abbiamo precedentemente esaminati. Si ha inoltre il vantaggio di poter mandare le acque di rifiuto a impianti di depurazione o campi d'irrigazione a differenti quote, riuscendo talvolta a conseguire la soppressione dell'emissario (fig. 4).

Tipo radiale o a sezioni. - Allorché la divisione in zone non viene nettamente indicata dalla naturale conformazione del terreno o da altre condizioni locali, l'abitato può essere diviso in sezioni più o meno regolari ed estese. Ciascuna sezione ha la propria rete, i cui collettori sono disposti in senso radiale e vanno dal centro della città alla periferia, facendo capo singolarmente a un proprio emissario e quindi a una distinta destinazione. Per città assolutamente in piano questo è il tipo di rete più adatto. Occorre a tale scopo creare artificialmente punti bassi alla periferia e destinarli come punti di arrivo dei collettori di ciascuna sezione. Generalmente in tali punti vanno ubicati gl'impianti per il sollevamento meccanico delle acque di rifiuto, che vengono poi mandate a distinti campi di depurazione. Berlino è divisa in 12 sezioni di cui ciascuna ha una propria stazione elevatoria. Le acque sollevate vengono mandate mediante sette canali emissarî a diversi campi di depurazione intorno alla città (fig. 5).

La scelta del tipo di rete da adottarsi va fatta caso per caso in base a tutte le condizioni locali e particolari, e può essere necessario adottare tipi diversi per le singole parti di una stessa rete di fognatura. Generalmente l'estensione da fognare è divisa in bacini o zone scolanti secondo quello che impone la naturale conformazione del terreno. Ogni bacino ha la propria rete del tipo che risulterà più adatto alle particolari condizioni topografiche. I collettori di ciascun bacino possono avere sbocchi distinti per destinazioni diverse oppure possono essere riuniti in unico emissario. La città di Milano è suddivisa in quattro grandi bacini scolanti. Marsiglia è divisa in 20 bacini.

Sistema unitario e sistema separatore: confronto tra i due sistemi. - Non vi sono regole assolute per ciò che riguarda la scelta del sistema e si può pervenire a una conclusione fondata solo attraverso un accurato studio comparativo dei vantaggi e degl'inconvenienti che nel caso particolare porterebbe l'una o l'altra soluzione sotto tutti i riguardi, igienici, tecnici ed economici. Lo studio può essere guidato dalle considerazioni seguenti:

1. Protezione del corso d'acqua recettore. - Col sistema separatore il corso d'acqua che attraversa o fiancheggia la città riceve solo l'apporto della rete bianca, generalmente del tipo perpendicolare, le cui acque vengono immesse nel recettore senz'alcuna epurazione preventiva. Col sistema unitario il corso d'acqua recettore entro la città riceve solo l'apporto degli scaricatori di piena durante le maggiori piogge. Si è già detto che la notevole diluizione delle acque nere, in tali periodi di piena della rete di fogne, rende poco temibile l'inquinamento del corso d'acqua. L'apporto delle piccole piogge e del periodo iniziale dei grandi rovesci è carico d'impurità d'ogni specie, per le materie infette e putrescibili che trascina scorrendo sulle strade e sui cortili. L'inquinamento del corso recettore per cagione di queste acque pluviali viene da alcuni igienisti considerato non minore di quello dovuto alle acque nere. Per questa ragione si dà spesso la preferenza a un sistema separatore detto misto che assicura l'assoluta protezione del corso recettore, ammettendo nella rete nera l'acqua proveniente dalle strade e dai cortili dovuta alle piccole piogge fino a una determinata entità e al periodo iniziale dei grandi acquazzoni; nella rete bianca solo le acque pluviali dei tetti e la parte rimanente delle acque non ammesse nella rete nera. La separazione delle acque si ottiene mediante i dispositivi di cui si dirà in seguito.

2. Depurazione delle acque nere. - Il sistema separatore presenta una superiorità assoluta nei riguardi della facilità d'epurazione dell'effluente nero, il cui volume giornaliero è sensibilmente costante. Il sistema unitario offre per contro lo svantaggio di avviare agl'impianti di depurazione, al verificarsi di grandi piogge, un enorme e subitaneo afflusso che per il trattamento epuratorio richiede impianti molto più costosi di quelli occorrenti per il trattamento delle sole acque nere. Le acque pluviali trascinano gran quantità di materie minerali che è necessario separare prima di procedere al trattamento epuratorio delle materie organiche. Il netto vantaggio che a questo riguardo offre il sistema separatore assoluto, è attenuato per il sistema separatore misto, non tanto per l'aumento di portata dell'effluente nero a causa della parte di acque pluviali che viene ammessa nella rete, quanto per le notevoli quantità di materie minerali che le acque medesime vi riversano.

3. Facilità di smaltimento. - Nei grandi canali del sistema unitario le esigue portate del tempo secco compiono con grande difficoltà il trasporto delle materie solide di rifiuto. Per la piccola altezza della lama d'acqua non si può raggiungere con tali portate la velocità minima necessaria per il trascinamento delle materie solide quando i canali non abbiano sufficiente pendenza. Tale trasporto è più facile nei canali tubolari relativamente piccoli della rete nera, nei quali inoltre un arresto temporaneo di materie solide provoca il rigurgito delle acque a monte e la messa in carico della tubazione, che viene allora a funzionare come condotta forzata. Di contro si ha lo svantaggio che sono assai temibili le ostruzioni e le fughe nei tubi della rete nera. Per attenuare, se non eliminare, l'inconveniente suddetto nel sistema unitario, si adoperano sezioni di canali opportunamente conformate e ristrette nella loro parte inferiore, come si dirà in seguito. La canalizzazione unica in generale risulta conveniente per le città o parti di esse a forte declivio. Dove si hanno pendenze molto piccole, il sistema separatore è in generale più indicato e specialmente quello assoluto, per l'eliminazione delle sabbie trascinate dalle prime acque pluviali. In tal caso la velocità media nelle tubazioni nere può scendere fino a m. 0,30; si riesce così spesso, con le scarse pendenze disponibili, a effettuare il funzionamento della rete a semplice gravità. Il vantaggio del sistema separatore è nettamente indicato per le città piane e basse nelle quali si rende necessario sollevare meccanicamente le acque di rifiuto. Alcune città hanno per le parti più elevate e collinose il sistema unitario, e il sistema separatore per le zone più depresse e pianeggianti (Napoli, Nizza, Zurigo, Colonia). Per le città il cui suolo sia pianeggiante e poco elevato rispetto ai livelli di scarico, sarà necessario disporre le fogne del sistema unitario in modo che il corso recettore non provochi il rigurgito delle acque nere defluenti nella rete, al che conseguirebbe la sedimentazione delle materie solide trasportate dalle acque medesime. Per assicurare tutto ciò anche quando i livelli di piena del recettore risultino troppo elevati rispetto al terreno, occorre rinunciare allo scarico per gravità e ricorrere a un impianto elevatorio. Tenendo distinte le acque meteoriche da quelle di rifiuto nelle due reti del sistema separatore si può giungere in tal caso a fare a meno dell'impianto elevatorio. La rete bianca può essere rigurgitata allo sbocco, nel periodo delle maggiori piene del recettore, e ciò non apporta alcun notevole inconveniente igienico; la rete nera può essere tenuta fuori rigurgito, date le piccole dimensioni dei canali e la limitata oscillazione dei livelli. Il sistema separatore in tal caso è senz'altro da preferirsi.

4. L'ispezione, la pulitura e la riparazione delle fogne sono più facili per il sistema unitario, il quale ha inoltre minori sviluppi di canali. Sono perciò minori le spese d'esercizio e di manutenzione.

5. Costo. - Nella generalità dei casi le due reti del sistema separatore costano più della rete del sistema unitario. Tuttavia in condizioni particolari il primo sistema può risultare più economico del secondo. Ciò si verifica quando è possibile scaricare le acque meteoriche in un fiume o in un lago con brevi sviluppi di canali, mentre si rende necessario condurre molto lontano dall'abitato le acque nere, per il trattamento epuratorio. Lo stesso si può dire quando per la rete bianca si possano utilizzare vecchie fogne, già in uso nella città, sempre quando esse siano in buono stato o facilmente adattabili alla loro nuova funzione e la loro conservazione e inclusione nel complesso della nuova fognatura bianca e nera non porti inconvenienti tecnici apprezzabili. Questo si ha sicuramente nel caso rarissimo che le vecchie fogne bianche siano collocate a profondità sufficiente perché sia possibile sovrapporre a esse le fogne nere; si ha pure nel caso molto raro che sia possibile collocare le fogne nere entro le vecchie fogne, avendo queste dimensioni profondità e pendenze opportune senza portare disturbo allo smaltimento delle acque pluviali attraverso le vecchie fogne medesime. Per la città di Reims un'antica rete di fogne fu trasformata in rete pluviale e fu costruita ex novo solo la rete nera. L'estensione della rete bianca può essere opportunamente limitata, ammettendo per alcune strade molto corte o per quelle poco popolate delle zone periferiche della città il deflusso delle acque nelle cunette scoperte. Occorrerà determinare accuratamente in quali punti comincia la necessità dello smaltimento sotterraneo delle acque pluviali, affinché non siano inondate le strade in caso di grandi piogge. Per città di secondaria importanza si può addirittura determinare una divisione dell'abitato in zone di cui quelle più a monte non abbiano bisogno, almeno nell'attualità, di una rete pluviale sotterranea e alle quali poi la rete si possa estendere in avvenire. Queste limitazioni nello sviluppo dei minori canali della rete bianca e la brevità dei collettori quando per essi è possibile la disposizione in senso perpendicolare al corso recettore, possono rendere il costo della rete bianca molto minore di quello della rete unitaria. La spesa per il sistema separatore potrà essere perciò tanto più limitata quanto più potrà esserlo l'estensione della rete bianca. Il paragone economico fra i due sistemi è da farsi caso per caso prendendo a considerare il costo di primo impianto delle reti, degl'impianti di epurazione, di quelli eventuali di sollevamento e inoltre il costo capitalizzato dell'esercizio e della manutenzione annuale.

Sistema unitario. - Le fogne del sistema unitario debbono rispondere allo scopo di convogliare nel tempo secco le sole acque di rifiuto con velocità sufficienti per assicurare il trasporto delle materie solide; debbono inoltre potere smaltire le acque meteoriche le cui portate sono rilevantissime e di gran lunga maggiori di quelle delle acque di rifiuto.

Il rapporto fra le portate del tempo secco e quelle dovute alle piogge può variare da 1/40 a 1/150. Le dimensioni delle fogne unitarie sono quindi indipendenti dall'entità della popolazione da servire; dipendono invece dall'estensione del bacino scolante, dalla durata e dall'intensità delle piogge. Richiamiamo a tale scopo quanto si è detto circa la pioggia critica da prendere in esame per il calcolo delle dimensioni dei canali di fognatura.

Il trasporto solido che le acque di rifiuto debbono effettuare nel tempo secco si compie in condizioni particolarmente difficili, data l'entità delle portate. Non si può tuttavia differire tale trasporto fino al sopraggiungere delle grandi piogge, poiché è inammissibile la stagnazione delle materie nere, tanto pericolose per l'igiene della città, entro le fogne, il cui ambiente non può essere assolutamente tenuto fuori di comunicazione con l'esterno. Per far fronte a questa difficoltà si adottano sezioni dei canali opportunamente ristrette presso il fondo, così da mantenere anche per le minori portate una sezione bagnata semicircolare e quindi la maggiore possibile altezza d'acqua corrispondente. Nei rami estremi della rete unitaria verso monte, possono essere adoperati tubi di piccoli diametri, ma non minori di 30 centimetri. Questi, dopo brevi sviluppi, divengono insuffcienti di fronte alle grandi portate che vi si raggiungono durante i grandi rovesci di pioggia. Si passa allora a canali di maggiori e diverse sezioni, e più comunemente a quelli di sezione ovoidale, che meglio di ogni altra soddisfa alle condizioni di deflusso suddette. Tali sezioni diventano praticabili quando abbiano le dimensioni minime di m. 0,90 di altezza e m. 0,60 di larghezza alle imposte. Le due forme classiche di sezioni ovoidali sono quelle date l'una dal Latham e l'altra dal Philips (figg. 6-7). Il tipo del Latham è quello più comunemente usato. Sono anche usate forme con cunetta e banchina, fra cui notevoli i tipi dati dal Durant-Claye per Parigi (fig. 8) e quelli dati dal Poggi per la fognatura di Parma (fig. 9). A Dresda fu adottata la forma a berretta (Haubenform) con o senza cunetta mediana; forma adatta specialmente per i collettori pluviali e per gli emissarî, usata poi in molte città tedesche (fig. 10). Negli Stati Uniti prevalgono i tipi ovoidali e circolari (in muratura di mattoni di calcestruzzo). A Londra grande parte delle fogne sono circolari (in muratura di mattoni) e così pure a Berlino (in grès), di diametri relativamente piccoli, che è stato possibile adottare dato il numero, la posizione e il pronto funzionamento degli sfioratori di piena. A Londra alcune vecchie fogne a fondo piatto furono trasformate come nella fig. 11. Nella fognatura di Milano prevale il tipo Latham per i canali secondarî e i piccoli collettori fino all'altezza di m. 1,80. Per sezioni più grandi furono adottati altri tipi ovoidali nei quali il rapporto fra la larghezza e l'altezza va man mano crescendo finché l'ovoide si trasforma in un circolo (fig. 12). Per i maggiori collettori, nei quali si prevedeva costantemente nel tempo secco una lama di acqua d'altezza sufficiente per il regolare e rapido deflusso e per i quali era necessaria la massima capacità nelle grandi piogge, furono adottate sezioni ribassate (fig. 13). Per altre forme dei collettori, per gli elementi geometrici delle varie sezioni e loro condizioni di massima velocità e massima portata v. Bibl.

Sfioratori o scaricatori di piena e canali di fuga. - Sono realizzati mediante aperture opportunamente disposte nei collettori e verso il fiume o specchio d'acqua recettore, nei quali immettono le acque di piena scaricate mediante canali di fuga più o meno lungh;. È necessario che questi canali non siano mai rigurgitati dalle piene del recettore tanto che sia impedito o sensibilmente ostacolato lo scarico. Gli sfioratori di piena debbono entrare in funzione non prima che la diluizione delle acque nere, per effetto delle piene pluviali, abbia raggiunto un determinato limite. Il rapporto fra la portata ordinaria di acque nere nella fogna e quella pluviale allorché il livello dell'acqua abbia raggiunto la cresta dello sfioratore è secondo il Busing: per Düsseldorf 2,4; Amburgo 3,4; Francoforte 4; Königsberg 4,5; Berlino 6,4; Stettino 9,5. Per Londra il rapporto è 2,5. La variabilità del rapporto è spiegabile con le diverse condizioni locali. Infatti la diluizione accettabile per le acque da immettere in un gran fiume può essere molto minore di quella necessaria per acque da versare in un piccolo corso d'acqua. Gli sfioratori sono generalmente posti all'incontro di due collettori. Sul canale di scarico spesso è disposta una camera delle sabbie, dove l'acqua deposita le materie pesanti. Allo scopo di eliminare le acque di piena dalla rete di fognatura il De Montricher propose nel 1895 per Épinal e Nîmes il dispositivo detto della surverse, il quale consiste nel disporre sulla platea del collettore da un lato o da entrambi una cunetta destinata al deflusso delle acque nere, che lascia riversare dalla cresta interna e per tutta la sua lunghezza, l'eccesso delle acque pluviali. Queste attraverso il canale ricavato nella parte rimanente o mediana della platea vanno allo scarico nei punti più opportuni (fig. 15). A Manchester il Bateman adoperò uno sfioratore intercettatore (fig. 16). La fogna A è destinata al deflusso delle acque nere, dirette all'epurazione. In essa cade attraverso il trombino B l'apporto, defluente nella fogna C del tempo secco e quello pluviale fino a un limite determinato, compatibile con le dimensioni del medesimo trombino opportunamente stabilite. Superato tale limite l'eccesso d'acqua pluviale si riversa al fiume attraverso il canale DD.

Emissari. - L'emissario è il collettore generale che porta l'effluente urbano alla destinazione finale. Se vi sono diverse destinazioni per i varî bacini di una città, ciascuno di essi avrà il proprio emissario. Generalmente sono canali sotterranei, che per le grandi città possono raggiungere dimensioni grandiose. Lontano dall'abitato i canali emissarî possono svolgersi a cielo scoperto. Nella fig. 17 sono disegnate le sezioni degli emissarî di Milano, che portano le acque alle marcite. Per altri particolari sugli emissarî e per le opere speciali v. canale.

Sistema separatore. - Sistema separatore assoluto. - Ha una rete pluviale e una rete nera che riceve solo le acque di rifiuto domestiche e in tutto o in parte le acque industriali. Quasi sempre le fogne nere sono costituite da tubi, prevalentemente di piccoli diametri da 20 a 50 cm.; solo per i maggiori collettori delle grandi città si arriva alle fogne con sezioni praticabili. La rete pluviale ha invece canali paragonabili a quelli del sistema unitario. I collettori di ciascuna rete dovendo far capo a destinazioni diverse potranno avere tracciati del tutto indipendenti. Quando non sia possibile destinare a canali pluviali vecchie fogne esistenti, le fogne bianche da costruirsi ex novo potranno essere accoppiate o sovrapposte a quelle nere (figure 18 e 19).

L'uso prevalente di piccoli tubi nella rete nera obbliga ad adottare nelle case sifoni a forte altezza d'immersione (fig. 20) per impedire che attraverso a questi passino materiali voluminosi, capaci di produrre l'occlusione dei canali. Tuttavia questa occlusione è sempre facile e temibile; è perciò necessario collocare i tubi a piccola profondità (mai superiore a 2 metri) in modo che si possano agevolmente mettere allo scoperto per le riparazioni. Questa limitazione riduce la possibilità di ottenere con il progressivo approfondimento nel terreno le notevoli pendenze imposte dall'uso dei piccoli tubi.

Circa lo smaltimento delle acque nere il caso più semplice è quello per cui sia possibile il deflusso per gravità fino alla destinazione finale. È questo il caso di Memphis, dove il Waring applicò per la prima volta (1879) il sistema separatore. Furono ivi adoperati tubi di terracotta verniciata, dei diametri da m. 0,15 a 0,25 per i canali minori, le cui pendenze non sono mai minori di 0,005; tubi di grès o di ghisa di m. o,30 ÷ 0,50 di diametro per i collettori, le cui pendenze non scendono sotto 0,0017. Due collettori neri confluiscono in un punto dove ha origine l'emissario, di m. 0,50 di diametro. La rete pluviale è del tipo perpendicolare. Lo sviluppo dei canali della rete era di 68 chilometri. Le condotte venivano giornalmente lavate mediante cacciate d'acqua prodotte dal vuotamento rapido di serbatoi posti all'origine di ciascuna tubazione. Tali serbatoi erano 180, della capacità di 500 litri ciascuno. Di questi dispositivi si dirà in seguito.

Rientra nel caso precedente quello in cui sia possibile il deflusso a gravità fino a un dato punto fuori dell'abitato, nel quale sia necessario collocare un impianto elevatorio per avviare le acque nere alla loro destinazione finale. In un terreno assolutamente piatto sarà in generale conveniente una rete nera del tipo sezionale, in cui i collettori di ciascuna sezione facciano capo ai rispettivi impianti di sollevamento (esempio: Santos con 22 sezioni, Tolone con 3 sezioni). In tal caso è necessario rendere quanto più piccolo si può il numero degl'impianti elevatori e perciò delle sezioni. Presso questi impianti vengono costruiti spesso serbatoi per il liquame, allo scopo di consentire interruzioni dell'esercizio dell'impianto durante le ore notturne (8 ÷ 10 ore) e regolarità nelle portate da sollevare. Per i particolari impianti di sollevamento vengono adoperate pompe o altri apparecchi elevatori ad aria e anche ad acqua compressa.

Nel 1880 fu adoperato per la prima volta a Eastbourne l'eiettore Shone ad aria compressa, che in seguito ha avuto numerose applicazioni in Inghilterra, nelle Indie Inglesi, negli Stati Uniti e in Egitto. L'eiettore Shone (fig. 21) è costituito da un recipiente metallico al quale pervengono direttamente le acque nere. Allorché l'apparecchio è riempito si apre automaticamente la valvola di distribuzione d'aria, che immette l'aria compressa nella parte superiore del recipiente. L'aria agisce sulla superficie totale del liquido, che in pochi secondi viene spinto nelle tubazioní di uscita. Successivamente viene fermata l'entrata dell'aria nell'eiettore, mentre sfugge quella rimasta nel recipiente. A questo di nuovo affluisce il liquame e l'operazione di vuotamento si ripete. Sul medesimo principio è basato l'idroelevatore Salmson. Apparecchi moderni e perfezionati sono gli eiettori Adams-Siaf (fig. 22).

L'uso degli eiettori per il sollevamento delle acque di rifiuto presenta notevoli vantaggi sull'uso delle pompe, soprattutto per la mancanza di parti mobili soggette a usura e che richiedono attenta sorveglianza. Gli eiettori possono inoltre sollevare facilmente le materie solide che dalla rete pervengono al recipiente; pertanto si può evitare la grigliatura delle acque nere necessaria quando si adoperano le pompe. Per gli eiettori Adams-Siaf viene indicata come raggiungibile convenientemente un'altezza di sollevamento superiore ai 30 metri. I dispositivi per l'approvvigionamento dell'aria compressa possono essere quelli comunemente in uso; in casi speciali si può ottenere la compressione dell'aria per mezzo di una parte delle acque nere da smaltire. Tra gli apparecchi ad acqua compressa citiamo l'eiettore Shone ad acqua e l'idroelevatore Thirion.

Allorché non è possibile dare ai canali le pendenze necessarie per assicurare il deflusso a gravità, si ricorre ai sistemi di aspirazione o pneumatizzazione mediante i quali si realizza la fognatura a scolo artificiale. La rete nera in tal caso deve essere realizzata mediante condotte di ghisa a perfetta tenuta.

Il più antico sistema aspiratore è quello Liernur. Ciascun quartiere o sezione della città ha un proprio serbatoio sezionale al quale fanno capo le condotte afferenti. Dai serbatoi partono le condotte collettrici che fanno capo all'officina centrale, lontana dalla città e generalmente prossima all'impianto di depurazione. Le macchine aspiratrici sono installate in questa officina. Una condotta speciale di vuoto parte da queste e con le sue diramazioni fa capo ai singoli serbatoi di quartiere. Nella fig. 23 si riporta lo schema dell'impianto di un serbatoio e delle relative condotte, per la città di Trouville. Le condotte stradali arrivano al serbatoio e vi s'innestano con interposizione dei rubinetti R. La tubazione collettrice E e la condotta di vuoto che vanno all'officina sono collegate al serbatoio mediante diramazioni chiuse rispettivamente dai rubinetti A e M. I rubinetti R restano normalmente aperti. Chiudendo questi e aprendo M si stabilisce il vuoto nel serbatoio sezionale. Chiudendo di nuovo M e riaprendo R, le materie accumulate nelle condotte stradali vengono richiamate al serbatoio. In fine si chiude R, si apre A e la presa d'aria H; allora le materie accumulate nel serbatoio vengono riversate nel collettore E e spinte all'officina. Si ristabiliscono quindi le condizioni iniziali. La manovra viene fatta a mano da un solo operaio.

Il sistema Liernur presenta varî e notevoli inconvenienti per cui oggi può dirsi abbandonato. Il sistema Berlier, in origine assai difettoso e complicato (Lione, Parigi) fu perfezionato nell'impianto di Levallois-Perret (ab. 75.144 nel 1926). Il collettore principale della rete nera fa capo a un serbatoio posto fuori della città. Il vuoto viene propagato a questo serbatoio e alle tubazioni della rete; le materie nere sono con veemenza aspirate e rapidamente si riversano nel serbatoio. L'impianto di Levallois-Perret smaltisce un volume giornaliero di 28 litri per abitante. Le canalizzazioni hanno lo sviluppo di 34 km. Le condotte stradali hanno diametri di mm. 125 ÷ 325 e le diramazioni private 100 mm. Il grado di vuoto in officina raggiunge i 50 ÷ 55 centimetri di mercurio; all'estremo della rete cm. 20 ÷ 25. La velocità teorica corrispondente varia da m. 7,30 a 12.

In tutti i sistemi di aspirazione hanno notevole importanza i dispositivi da installarsi nelle case e in special modo gli apparecchi ricevitore ed evacuatore. Simili a questi sistemi aspiratori ma più perfezionati sono i sistemi Burelle e Chappée.

Sistema separatore misto. - In questo sistema si ammette nella rete nera una parte delle acque di pioggia.

Il Richert fissò come limite massimo delle acque pluviali da riversare nella rete nera l'apporto di una pioggia di 2 mm. per ora, ammettendo che il 60% di esso raggiunga le fogne, e cioè la portata di l./ett./sec. 3,3. La portata delle acque nere può ritenersi in 0,7 ÷ 1 l./ett./sec. Pertanto la portata delle fogne del sistema misto verrebbe a risultare 4,7 ÷ 3,3 volte maggiore di quella delle fogne del sistema separatore assoluto. Elevando il detto limite, si verrebbero ad aumentare di molto i diametri e quindi la spesa per l'impianto della rete. L'ammissione delle acque di pioggia nella rete nera può farsi dalle cunette stradali a mezzo della camera regolatrice del Richert (fig. 24), che per un dato livello medio dell'acqua in essa lascia passare attraverso un orifizio, in comunicazione con la rete nera, la portata prefissata. Al detto livello medio è posto uno sfioratore che riversa l'eccesso di acque pluviali nella rete bianca.

La detta immissione delle acque bianche può farsi anche all'incontro dei collettori pluviali con quelli neri, oppure all'estremo dei collettori bianchi e prima dello scarico. Così nel progetto del Richert per Leningrado sono previste camere regolatrici prima dello sbocco dei collettori pluviali nella Neva (fig. 25). A questo medesimo scopo possono essere usati gli sfioratori intercettatori del Bateman di cui si è detto.

Costruzione delle fogne. - Le fogne praticabili si costruiscono in muratura di pietrame o di mattoni oppure in getto di calcestruzzo di cemento semplice o armato. Occorre curare al massimo l'impermeabilità dei getti e delle murature e perciò come agglomerante si fa generalmente uso del cemento. La superficie bagnata deve essere molto liscia, per ragioni evidenti, e pertanto va rivestita con intonaco di cemento eseguito con grande cura. La parte inferiore o la cunetta delle fogne del sistema unitario generalmente va costruita o rivestita in grès adoperando i mattoni o i pezzi speciali di grès dati nella fig. 27. L'uso del grès a tale scopo è molto opportuno, essendo esso inattaccabile dagli acidi, molto liscio e assai resistente all'abrasione. Invece del grès di frequente è usato il granito. Le fogne tubolari si costruiscono in grès o in cemento. Per la rete nera del sistema separatore è da usarsi esclusivamente il grès. Per i canali minori della rete unitaria l'uso del grès è molto opportuno, ma è contrastato dal forte costo. Per i canali della rete pluviale è generalmente usato il cemento.

I diametri più usati dei tubi di grès vanno da 15 a 40 cm. Si arriva, in casi speciali, a 50 ÷ 60 cm. La lunghezza dei tubi è molto limitata (m. 0,80 ÷ 1). Le giunzioni sono generalmente a bicchiere; meno usate sono quelle a manicotto. Nella fig. 26 sono riportati i tubi e pezzi speciali di grès più in uso. Per le giunzioni a bicchiere è da preferirsi l'uso dell'asfalto come materiale di tenuta. Il giunto in cemento con o senza corda catramata è soggetto a fessurarsi e a perdere la tenuta. Nella fig. 28 sono dati il giunto Lindley molto usato in Germania e quello Stamford usatissimo in Inghilterra. Molti altri giunti speciali sono stati proposti ma non hanno avuto applicazioni notevoli. La prova delle tubazioni di grès si effettua ponendo tratti di condotta sotto piccole pressioni d'aria e valendosi dei più adatti mezzi rivelatori delle fughe. La tenuta riesce molto spesso imperfetta; si fa tuttavia assegnamento sull'intasamento che durante l'esercizio producono le stesse acque di fogna.

I tubi di cemento con giunto a bicchiere o a manicotto sono usati per diametri da 30 a 70 e anche 80 cm. Circa il materiale di tenuta vale quanto si è detto per i tubi di grès. Buon risultato dà il giunto eseguito parte in asfalto e parte con cemento fibroso (filaccia di canapa imbevuta di malta di cemento liquido). I manicotti possono essere riportati. È preferibile eseguirli in opera, specie per i maggiori diametri, previa martellinatura delle superficie di contatto alle testate dei tubi e fasciatura con rete metallica.

Lungo le fogne vanno costruiti pozzetti d'ispezione (figg. 29 e 30) di dimensioni sufficienti perché un operaio possa compiere le manovre necessarie. Di solito questi pozzetti vanno collocati nei cambiamenti di direzione o di diametro e sopra gl'innesti o le confluenze delle fogne e debbono nel complesso risultare a distanze opportune perché a seconda della sezione della fogna sia resa agevole l'ispezione e la pulitura con mezzi meccanici. Particolari cure si debbono avere nel disegno e nella costruzíone delle confluenze delle fogne per impedire che vi si formino depositi. Si collocano spesso lungo le fogne i fori d'illuminazione costituiti da semplici tubi verticali e che servono per immettere nelle fogne una lampada (fig. 31).

Le diramazioni che provengono dalle case e dalle bocche stradali sono costituite da tubazioni di piccolo diametro (cm. 10 ÷ 15). L'immissione di queste condotte nelle fogne si fa molto vicino al fondo e tenendo un angolo di 45° tra l'asse della fogna e quello della diramazione. In corso di costruzione si lasciano nelle fogne, a distanze opportune, gli orifizî per l'attacco delle diramazioni private. Per le tubazioni si adoperano all'uopo pezzi speciali (fig. 32). Le acque stradali pervengono alle fogne dopo aver sedimentato entro recipienti posti sotto le caditoie. Numerosi tipi sono stati proposti ma ben pochi sono soddisfacenti per funzionamento e per semplicità. Nella fig. 33 riportiamo i tipi Stamford e Sykes usati in Inghilterra. In Italia è molto diffuso il tipo usato a Milano (fig. 34). Il sifone in testa alle condotte di scarico che partono dai detti recipienti deve essere ad alta immersione, perché nonostante l'evaporazione conservi la tenuta. In testa a tutte le fogne elementari della rete e di tratto in tratto su queste e sui canali minori in generale (ogni 200 ÷ 300 m.) si collocano i serbatoi di cacciata, i quali hanno lo scopo di lanciare nel canale, a intervalli di tempo regolati, un certo volume d'acqua con la portata necessaria perché si raggiunga una velocità sufficiente per il trasporto delle materie solide ristagnanti, il cui trasporto non riesce possibile con la portata ordinaria dei canali medesimi. Sono in uso innumerevoli tipi di serbatoi di cacciata, di cui alcuni esempî nelle figure 35 e 36. Allo stesso scopo talvolta vengono fermate con cateratte le acque defluenti in determinati tratti di canale fino a riunirvele in volumi notevoli per poi lasciarle rapidamente defluire (fig. 37). Talvolta vengono immesse nei canali di fognatura le acque della falda freatica, per mezzo di drenaggi salienti (fig. 38) muniti di dispositivi atti a eonsentire l'entrata dell'acqua di falda e ad impedire l'uscita dell'acqua di fogna. Per l'aereazione delle fogne vengono spesso usate prese d'aria stradali di cui un tipo nella fig. 39. Tra i dispositivi minori sono notevoli gli scarichi di neve usati nella fognatura di Milano.

Depurazione delle acque di fogna. - La depurazione più semplice è quella che si compie portando le acque di fogna a irrigare vaste estensioni di terreno. Mirabile è l'esempio di Milano che manda da secoli le acque di fogna ai prati marcitoi (marcite; circa 6000 ettari con l./s. 1,75 per ettaro). Non sempre tuttavia ricorrono le condizioni favorevoli a tale uso delle acque di fogna e spesso si sono ottenuti impianti d'irrigazione assai costosi e di scarso profitto (Parigi, Berlino). Tutto ciò, insieme con la difficoltà di trovare terreni adatti all'irrigazione artificiale, ha portato alla depurazione artificiale con cui si tende a rendere non più putrescibili né dannose le acque di fogna.

I procedimenti biologici tendono sempre più a divenire semplici. Occorre innanzi tutto separare le materie solide minerali in sospensione mediante mezzi meccanici (griglie fisse o mobili). Si ottiene poi la solubilizzazione delle materie organiche e la gassificazione di una parte di esse immettendo le acque in bacini di sedimentazione a livello costante (detti anche fosse settiche) e facendovele soggiornare un certo numero di ore (generalmente 24). Le acque vengono poi aereate e mandate ai bacini o letti batterici, i quali sono mezzi filtranti costituiti da materiali rugosi atti a ritenere le materie organiche. Si hanno letti batterici di contatto (costosi e poco efficaci e perciò oggi poco usati) e letti batterici percolatori nei quali si ottiene una lenta percolazione intermittente delle acque. Nell'intervallo tra l'una e l'altra sedimentazione, le materie organiche trattenute dai materiali rugosi dei letti percolatori vengono gradualmente mineralizzate sotto l'azione dei batterî nitrificatori. Le acque vengono sparse sui letti sotto forma di pioggia o diversamente distribuite mediante apparecchi speciali. La quantità di acque epurate si può ritenere in media di 2 mc. giornalieri per ogni metro quadrato di letto percolatore. Si tende attualmente a preferire l'epurazione biologica col sistema dei fanghi attivati o intensificati (activated sludge process). Questo consiste nel dare all'acqua, entro vasche a livello costante, un'intensa aereazione dopo averla mescolata in proporzioni opportune con depositi (melme) ricavati da altra acqua già depurata e preventivamente ossidati a mezzo dell'aria. All'aereazione segue una rapida sedimentazione continua, dopo la quale l'acqua può essere mandata allo scarico.

Con tutti questi procedimenti si mira a ottenere più che una eliminazione completa, un'efficace riduzione del contenuto temibile delle acque di fogna. In casi speciali le acque così depurate vengono sterilizzate con trattamenti chimici. Sono stati anche proposti trattamenti chimici di epurazione, ma essi sono costosi e quindi praticamente poco usati.

Calcolo delle dimensioni dei canali di fognatura. - Per il calcolo di una rete di fogne nere è necessario assegnare le maggiori portate che si possono avere nei singoli tronchi. Ci si riferisce perciò al consumo d'acqua per uso potabile e a quello per uso industriale, tenendo presenti per quest'ultimo le limitazioni e i criterî precedentemente accennati. Occorre inoltre stabilire una presumibile distribuzione del detto consumo lungo gli sviluppi stradali. Per l'entità di questi consumi e la loro variabilità si rimanda ai trattati speciali (v. Bibl.).

Conviene riferirsi alla portata oraria massima nel giorno dei maggiori consumi. Fissate così le portate dei singoli tronchi dei canali, essendone note le pendenze, si possono calcolare i diametri. Per queste determinazioni sono molto utili le tabelle di uso comune che dànno le portate a tubo pieno per i varî diametri e per ogni singola pendenza. Le pendenze sotto cui non conviene scendere variano da diametro a diametro. Generalmente saranno quelle per le quali a tubo pieno per metà risulta una velocità di m./sec. 0,30. Quanto sopra vale anche per il dimensionamento delle cunette o del fondo delle fogne unitarie. I diametri delle diramazioni estreme a monte, sempre esuberanti rispetto alle esigue portate ordinarie, si possono assegnare con la condizione che per la portata fornita dalle cacciate automatiche e per le pendenze date, si abbia la velocità necessaria per il trasporto delle materie solide ristagnanti; tale criterio può essere applicato anche per altri canali della rete ove abbia prevalenza la necessità di far fronte alla difficoltà del trasporto solido.

Il calcolo di una fognatura a sistema unitario o di quella pluviale del sistema separatore offre grandi difficoltà. Si richiama quel che è stato detto sopta circa le acque pluviali. Sono di molto pregio le ricerche di Paladini e Fantoli per la fognatura di Milano. Col metodo di calcolo derivato da tali ricerche (metodo italiano), determinata la pioggia critica, l'intensità di essa nelle diverse zone in cui la rete di fognature può dividersi e la percentuale d'acqua caduta che affluisce alla rete (coefficiente di assorbimento, si calcola il tempo t necessario per il riempimento di un canale di fognatura considerato. Se, essendo T la durata della pioggia critica, risulta t > T si deduce che la pioggia non è sufficiente a riempire il canale. Se t 〈 T il canale non è capace di smaltire la detta pioggia e pertanto occorre aumentarne la sezione. La verifica può essere estesa a tutta la rete.

Fognature statiche. - Il tipo di fognatura sin qui descritto può essere genericamente definito come fognatura a tipo dinamico, in quanto in esso i materiali di rifiuto vengono raccolti e allontanati contemporaneamente e subito. Esiste anche un tipo di fognatura statico in cui detti materiali vengono in un primo momento raccolti e poi, a distanza di tempo maggiore o minore, allontanati. È facile intendere come il primo sistema sia preferibile al secondo (oggi per fortuna in uso solo nei centri minori) anche perché nel secondo si può provvedere soltanto alla raccolta e all'allontanamento razionale delle deiezioni umane solide e liquide, mentre gli altri materiali devono essere allontanati irrazionalmente oppure con una fognatura dinamica a sé. La fognatura statica può essere costituita da pozzi neri oppure da bottini mobili.

Pozzi neri. - Possono essere permeabili o impermeabili; i primi consentiti solamente in cascinali sparsi e quando l'approvvigionamento idrico di essi non è fatto con acqua del sottosuolo, i secondi consentiti anche in aggregati di popolazione purché costruiti e mantenuti bene e vuotati senza disturbare.

I pozzi neri impermeabili devono essere costruiti nel sottosuolo e all'esterno delle abitazioni per le quali servono; il muro che li delimita deve essere indipendente; devono avere una capacità di pochi metri cubi, essere muniti di un'apertura per innestarvi il tubo di caduta delle feci e delle urine dall'interno delle abitazioni, di un'apertura per innestarvi un tubo di conveniente diametro che, sempre dello stesso diametro, vada a finire al disopra del tetto e al punto terminale, aperto, sia munito di una mitria per la ventilazione del pozzo nero, di un'apertura al fondo che si continui con un tubo al quale si possa innestare a fior di terra o poco più in alto, il tubo della botte per il vuotamento; infine di un'apertura che consenta di provvedere alla sua ripulitura, per facilitare la quale il pozzo nero deve essere cilindrico e a fondo concavo.

Bottini mobili. - Sono recipienti cilindrici di metallo aventi una capacità di qualche centinaio di litri, per essere più facilmente trasportabili. Essi si mettono o all'interno delle abitazioni, in ambienti bene illuminati e ben ventilati del piano terreno, oppure all'esterno. Sono muniti di un foro sulla faccia superiore per innestarvi il tubo di caduta delle feci e delle urine che deve continuare fino al tetto e funzionare anche da tubo di ventilazione del bottino mobile. Data la loro piccola capacità si riempiono presto e perciò devono essere portati via a brevi intervalli di tempo e sostituiti con altri vuoti, ripuliti e possibilmente disinfettati. Il materiale dei bottini mobili è perciò pericoloso più di quello dei pozzi neri, giacché può più facilmente mantenere ancora vivi e virulenti, oltre che in notevole numero, se vi sono arrivati, agenti patogeni. I bottini mobili possono a ogni modo trovare applicazione razionale in ospedali di malattie infettive per le quali si debba provvedere alle disinfezioni delle feci e delle urine prima dell'allontanamento.

Si ha infine un tipo misto di fognatura - e basterà semplicemente accennarvi - costituito da pozzi neri nei quali le feci e le urine subiscono un inizio di putrefazione e la dissoluzione per passare poi in canali per l'allontanamento; questo tipo misto ha quindi una gran parte degl'inconvenienti della fognatura statica senza i pregi di quella dinamica.

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