Massimo Vecchiet (C.E.T.A.)

Angelo Pellicciotti (ESA Progetti)

LA FITODEPURAZIONE A FLUSSO VERTICALE NEL TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE DI ORIGINE CIVILE

Premessa

L’utilizzo della risorsa acqua nelle attività umane comporta un peggioramento della qualità della stessa, e pertanto si rende necessario allestire sistemi di trattamento che consentano di restituire all’ambiente un effluente privo del carico inquinante conferitogli nel processo di utilizzo della risorsa idrica.

Per risolvere il problema della depurazione dei reflui prodotti dalle piccole comunità solitamente si favorisce il trattamento delle acque in impianti di depurazione centralizzati di medio-grandi dimensioni al fine di ottenere economie di scala e consentire una costante e corretta manutenzione e gestione dell’impianto stesso.

In realtà questa soluzione non sempre si dimostra tecnicamente fattibile o economicamente conveniente.

Il problema della depurazione delle acque negli insediamenti con meno di 2.000 ab, in Italia, è stato risolto ricorrendo soprattutto a piccoli impianti di depurazione, la maggior parte dei quali di semplice sedimentazione primaria.

Il livello di depurazione così raggiunto, lungi dall'essere accettabile, non è sufficiente - in base alla normativa vigente a restituire l'acqua trattata all'ambiente.

Infatti, gli impianti primari assicurano solamente una parziale rimozione degli inquinanti presenti, valutabile in circa il 40-70 % dei solidi sospesi, il 25-40 % della sostanza organica (BOD₅), il 20-35% della sostanza organica in genere (COD), il 15% dell’azoto totale (N_tot) e 10-15% del fosforo.

In queste pagine viene illustrato il quadro legislativo che regola la depurazione delle acque reflue civili, una breve trattazione delle caratteristiche tecniche degli impianti di fitodepurazione a flusso verticale e una stima dei costi per la realizzazione di due impianti, uno da 200 abitanti equivalenti (a.e.) e uno da 500 a.e..

La fitodepurazione a flusso verticale

I sistemi di fitodepurazione a flusso verticale (vertical flow bed system) rappresentano l’evoluzione della fitodepurazione a flusso orizzontale, grazie all’adozione di principi e tecniche realizzative innovativi.

Il principio di base dei sistemi di fitodepurazione a flusso verticale risiede nell’utilizzo della naturale capacità depurante dei suoli e della biomassa microbica presente. Il sistema può essere paragonato per processo e principio di funzionamento ai sistemi a biomassa microbica adesa (biofiltri o letti percolatori). In entrambi i casi la biomassa batterica responsabile dei processi di degradazione aderisce a supporti fissi, ottenendo contestualmente alla rimozione del carbonio, la nitrificazione dell’azoto ammoniacale, nonché la denitrificazione dell’azoto nitrico.

L’irrigazione intermittente del suolo artificiale, caratterizzato da elevata permeabilità, consente un costante ricambio dei gas presenti nel suolo stesso (CO₂-in uscita ® O₂-in entrata). L’elevata permeabilità del substrato garantisce una costante areazione (maggiore a quella ottenibile nella fitodepurazione orizzontale) e quindi un’elevata ossidazione e degradazione della sostanza organica e degli inquinanti anche nel periodo invernale. Infatti la velocità di diffusione fisica dell’ossigeno nel substrato ghiaioso è di circa 10.000 volte più elevata che non nell’acqua.

La presenza di piante, consente:

1. di proteggere il sistema dalle basse temperature invernali (elevata efficienza depurativa anche con temperature esterne di 10°C);

2. di assorbire dal suolo le sostanze minerali rese disponibili nel corso del processo di degradazione microbica (P-Fosforo ecc.);

3. di assicurare mediante il sistema radicale ed i suoi essudati organici una microfauna batterica con maggiore spettro di azione, arricchendo in questo modo le capacità di degradazione e rimozione degli inquinanti del sistema.

Si attua così il processo di depurazione che consente di restituire all'ambiente un’acqua depurata sotto il profilo chimico-batteriologico.

Considerazioni

Nei sistemi di trattamento biologici, siano essi a prevalente componente "impiantistica" (impianti a fanghi attivi, letti percolatori, ecc.) o naturale (fitodepurazione a flusso orizzontale o verticale, lagunaggi ), il meccanismo di rimozione degli inquinanti è rappresentato dai processi di ossidazione microbica.

Lo scopo delle diverse tecnologie è quello di ricreare un ambiente favorevole all’attività dei batteri ed in particolare di mantenere una condizione di aerobiosi del refluo permettendo, in questo modo, lo svolgimento del processo ossidativo. La differenza, tra le tecnologie considerate, riguarda il modo in cui si raggiunge questo risultato.

Negli impianti di fitodepurazione a flusso verticale l’ossigenazione del medium è resa possibile dall’intermittenza con cui il refluo viene immesso nell’impianto (come nei letti percolatori). Il liquido che viene distribuito su tutta la superficie filtra gradatamente verso il fondo delle vasche e lo svuotamento progressivo permette all’aria di infiltrarsi negli interstizi del medium di riempimento. Il riempimento successivo intrappola l’aria e la spinge in profondità permettendo in questo modo un’elevata ossigenazione anche in periodo invernale.

SCHEMA DEGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE DELLE ACQUE REFLUE CIVILI MEDIANTE FITODEPURAZIONE A FLUSSO VERTICALE

Lo schema di impianto di depurazione proposto è il seguente:

A) Impianto di grigliatura e disoleatura;

B) Vasca di sedimentazione primaria (es.: fossa Imhoff);

C) Vasca di equalizzazione delle portate giornaliere influenti nell’impianto di fitodepurazione;

D) impianto di fitodepurazione mediante sistema a flusso verticale.

REALIZZAZIONE DEGLI IMPIANTI DI FITODEPURAZIONE A FLUSSO VERTICALE

La costruzione degli impianti di fitodepurazione a flusso verticale consiste nella realizzazione di vasche impermeabilizzate riempite con substrato permeabile.

Si procede di seguito con l’attrezzare le superfici così ottenute per la distribuzione del refluo e con la messa a dimora delle piante.

La semplicità realizzativa dei sistemi di fitodepurazione a flusso verticale permette inoltre l’utilizzo di materie prime e manodopera locale, consentendo una ricaduta occupazionale nell’area oggetto dell’intervento.

Gestione e manutenzione degli impianti di fitodepurazione a flusso verticale

A parità di efficienza nella rimozione degli inquinanti gli impianti di fitodepurazione a flusso verticale, risultano, rispetto agli impianti di depurazione biologica a fanghi attivi, vantaggiosi in relazione alla tecnologia costruttiva ed alle esigenze gestionali e di manutenzione.

Nella seguente tabella sono esposte le principali voci di gestione e manutenzione degli impianti di fitodepurazione a flusso verticale:

STIMA ORIENTATIVA DEI COSTI

CONCLUSIONI

• La fitodepurazione a flusso verticale mediante l’ossidazione biologica, quale sistema di trattamento delle acque reflue civili e/o industriali, permette la restituzione all'ambiente di un acqua depurata sotto il profilo chimico-batteriologico;

• Il sistema costruttivo permette l’equalizzazione delle portate di punta (giornaliere e/o settimanali) in ingresso alla sezione di trattamento secondario (fitodepurazione a flusso verticale), consentendo un efficiente processo depurativo anche in presenza di fluttuazioni dell’utenza (alberghi, ristoranti, campeggi, ecc.);

• L’intermittenza nella distribuzione del refluo permette un’elevata ossigenazione del substrato nell’arco di tutto l’anno;

• La presenza di uno strato termicamente isolante sulla superficie dell’impianto, composto da pacciamatura e piante, consente di mantenere i livelli termici idonei al processo ossidativo anche nel periodo invernale;

• La semplicità costruttiva degli impianti di fitodepurazione a flusso verticale permette, grazie all’utilizzo di materie prime e manodopera locale, una ricaduta in termini occupazionali nell’area oggetto dell’intervento;

• L’utilizzo di specie vegetali autoctone consente di evitare fenomeni di inquinamento vegetazionale, fattore di particolare rilievo nelle aree oggetto di protezione ambientale;

• La ridotta complessità dell’impianto, consente una semplice gestione e manutenzione ordinaria con conseguente riduzione dei costi di gestione rispetto ai tradizionali impianti a fanghi attivi.

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