Fitodepurazione: stato dell arte in Umbria e tecniche di gestione e manutenzione degli impianti. Benedetta Cascianelli / Arpa Umbria

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1 Fitodepurazione: stato dell arte in Umbria e tecniche di gestione e manutenzione degli impianti Benedetta Cascianelli / Arpa Umbria

2 Obiettivi della ricerca 1 Inquadrare la situazione della depurazione delle acque sul territorio regionale evidenziandone le problematiche alla luce della Normativa nazionale e regionale. 2 Individuare le peculiarità della fitodepurazione allo scopo di auspicarne l utilizzo per i piccoli agglomerati 3 Verificare dal punto di vista analitico, attraverso l organizzazione di una campagna di campionamenti, il rispetto dei limiti tabellari e l efficacia di questa tecnica impiantistica 4 Alla luce delle problematiche riscontrate durante i sopralluoghi mettere in evidenza i punti deboli degli impianti ( accessibilità, errori di progettazione ed inserimento paesaggistico) 5 Mettere in risalto l importanza della gestione e manutenzione degli impianti. 6 Redigere un documento di sintesi che sia di riferimento per gli addetti ai lavori Linee guida per la fitodepurazione dei reflui domestici e urbani di piccoli agglomerati dell Umbria

3 La depurazione dei piccoli agglomerati in Umbria Il settore fognario e depurativo riveste un ruolo ambientale fondamentale nel ciclo delle acque ed evita l immissione di consistenti quote di inquinanti nelle acque di falda ed in quelle superficiali Il sistema fognario depurativo negli agglomerati umbri di dimensioni minori a a.e. non assicura lo stesso livello di copertura dei grandi agglomerati. Il Piano di Tutela delle Acque della Regione Umbria, ha evidenziato che il carico civile proveniente dai piccoli agglomerati umbri rappresenta una percentuale consistente del carico totale

4 Perché proporre la Fitodepurazione 1 Impossibilità di costruire fognature verso impianti di grandi dimensioni 2 Costi di gestione medio/bassi (bassi consumi energetici) a fronte di costi di investimento leggermente più alti 3 Buon rendimento di rimozione degli inquinanti 4 Basso impatto ambientale e paesaggistico rispetto all inserimento di impianti convenzionali 5 Maggiore flessibilità alla fluttuazione della popolazione servita (zone turistiche) 6 Arricchimento di biodiversità 7 Possibilità di sviluppo del territorio nelle zone isolate della regione

5 Tipologie di impianto presenti in Umbria Sistemi a flusso sub superficiale orizzontale ambiente anossico con micrositi aerobici in prossimità delle radici delle piante l azoto viene prevalentemente denitrificato (microrganismi anaerobi) Sistemi a flusso sub superficiale verticale L alimentazione avviene dall alto ad intermittenza, favorendo l alternanza di condizioni aerobiche ed anaerobiche favorisce la nitrificazione (microorganismi aerobi)

6 I Fitodepuratori nel 2012 Impianti Comuni Stato dell impianto Villa del Marchese Gualdo Cattaneo funzionante Gualdo Narni funzionante Vigne Narni funzionante San Vito Narni funzionante Altrocanto Narni In consegna Le Tenaglie Montecchio funzionante Colle Tarocco Calvi dell'umbria funzionante San Leo Bastia Città di Castello funzionante Casco dell'acqua Trevi funzionante Castelluccio Norcia In costruzione Isola Polvese Centro Villa Magione funzionante Isola Polvese Ostello Magione funzionante Vitellino Castiglion del Lago esistente

7 Gli impianti oggetto della ricerca Impianti Villa del Marchese Gualdo Vigne San Vito Le Tenaglie Colle Tarocco San Leo Bastia Casco dell'acqua Comuni Gualdo Cattaneo Narni Narni Narni Montecchio Calvi dell'umbria Città di Castello Trevi

8 Calvi dell Umbria-Colle Tarocco-200 a.e-2011 Flusso sub superficiale verticale Trattamenti preliminari/primari Grigliatura grossolana (luce: 50 mm) a pulitura manuale Grigliatura fine a pulizia automatica ad arco con fessurazioni 100 mm 2 Vasche tricamerali Sistema SFS-v 1 vasca di forma rettangolare Dimensioni: 10 m x 14 m L/W m/m 1.4 Profondità media letto 2 m Medium riempimento: (dall alto verso il basso) sabbia con diametri crescenti comunque con φ ghiaia φ 8-12 mm; Superficie utile 133 mq Superficie totale 140 mq Specie vegetale Cotoneaster horizzontalis Impermeabilizzazione PEAD Alimentazione pompa con ricircolo

9 Città di Castello-San Leo Bastia-450 a.e Flusso sub superficiale verticale Trattamenti preliminari/primari Grigliatura grossolana (luce: 50 mm a pulitura manuale Grigliatura fine a pulizia automatica ad arco con fessurazioni 1 x 20 2 Vasche tricamerali Sistema SFS-v 1 vasca di forma rettangolare Dimensioni: 12 m x 24 m L/W m/m 2 Profondità media letto 1,8 m Medium riempimento: (dall alto verso il basso) sabbia con diametri crescenti comunque con φ 1 mm ghiaia φ 8-12 mm; Superficie utile 270 mq Superficie totale 288 mq Specie vegetali Salix spp, Arundo donax, Miscanthus sinensis Impermeabilizzazione PEAD Alimentazione pompa con ricircolo

10 Gualdo Cattaneo-Villa del Marchese-150 a.e Flusso sub superficiale orizzontale Trattamenti preliminari/primari Grigliatura grossolana a pulitura manuale 1 Vasca tricamerale Sistema SFS-h 2 vasca di forma rettangolare Dimensioni: 14 m x 15 m L/W m/m 1.07 Profondità media letto 0.8 m Medium riempimento: ghiaia 0.8; Superficie totale 420 mq Specie vegetale Phragmites australis Impermeabilizzazione PEAD Alimentazione per gravità

11 Montecchio-Le Tenaglie-300 a.e Flusso sub superficiale verticale Trattamenti preliminari/primari Grigliatura grossolana (luce: 50 mm) a pulitura manuale Grigliatura fine a pulizia automatica ad arco con fessurazioni 1 x 20 1 Vasca tricamerale Sistema SFS-v 1 vasca di forma rettangolare Dimensioni: 12 m x 20 m L/W m/m 1.6 Profondità media letto 2 m Medium riempimento: (dall alto verso il basso) sabbia con diametri crescenti comunque con φ 1 mm Superficie utile 238 mq Superficie totale 240 mq Specie vegetale Cotoneaster spp, Impermeabilizzazione PEAD Alimentazione pompa con ricircolo

12 Narni-Gualdo-225 a.e Flusso sub superficiale orizzontale Trattamenti preliminari/primari Grigliatura grossolana a pulitura manuale 4 Fosse Imhoff in parallelo Sistema SFS-h 2 vasca di forma rettangolare poste in serie Dimensioni:1 vasca m x 30 m 2 vasca 11 m x 30 m L/W 1 vasca 1.55 m/m 2 vasca 2.7 Profondità media letto 95 cm Gradiente idraulico: 1% Medium riempimento: cm di pietrisco, 60 cm ghiaia Superficie utile 909 mq Specie vegetale Phragmites australis Impermeabilizzazione con PEAD Alimentazione per gravità

13 Narni-San Vito-450 a.e Flusso sub superficiale orizzontale Trattamenti preliminari/primari Grigliatura grossolana a pulitura manuale 4 Fosse Imhoff 2 utilizzate Sistema SFS-h 2 vasca di forma rettangolare poste in parallelo Dimensioni: 16 m x 40 m L/W m/m 2.5 Profondità media letto 95 cm Gradiente idraulico: 1% Medium riempimento: cm di pietrisco, 25 cm ghiaia, 15 sabbia grossa 25 cm sabbia fine Superficie utile 1125 mq Superficie totale 1280 mq Specie vegetale Phragmites australis Impermeabilizzazione con PEAD Alimentazione per gravità

14 Narni-Vigne a.e Flusso sub superficiale orizzontale Trattamenti preliminari/primari Grigliatura grossolana a pulitura manuale 2 Fosse Imhoff Sistema SFS-h 2 vasca di forma rettangolare poste in parallelo Dimensioni: 20 m x 40.5 m L/W m/m 2.2 Profondità media letto 80 cm Gradiente idraulico: 1% Medium riempimento: 15cm di pietrisco, 20 cm ghiaia e 40 cm terriccio Superficie utile 1575 mq Superficie totale 1780 mq Specie vegetale Phragmites australis Impermeabilizzazione con cemento armato Alimentazione per gravità

15 Trevi-Casco dell acqua-80 a.e Flusso sub superficiale orizzontale Trattamenti preliminari/primari 1 Vasca tricamerale Sistema SFS-h 2 vasca di forma rettangolare Dimensioni: 13 m x 12 m L/W m/m: 1.07 Profondità media letto: 0.8 m Medium riempimento: ghiaia mm; Superficie utili: 294 mq Superficie totale: 312 mq Specie vegetale: Phragmites australis Impermeabilizzazione: PEAD Alimentazione per gravità Gradiente idraulico: 1%

16 Criticità degli impianti monitorati - Scarsa accessibilità agli impianti - Mancata o parziale asportazione periodica dei fanghi - Un non corretto funzionamento del trattamento primario e del pretrattamento - Presenza di specie infestanti nei letti di fitodepurazione - Poca cura dell aspetto generale degli impianti

17 Campionamenti e parametri analitici Si sono effettuati un campionamento estivo e uno invernale I parametri analitici scelti sono: BOD5, COD, SST,NO3, NO2, NH4, N tot, P tot Escherichia coli ph, T ( C), Conducibilità e DO misurati in campo

18 Dati analitici estivi Analisi chimiche degli scarichi in uscita campionamenti estate 2011 Calvi Colle Tarocco Città di Castello San Leo Bastia Gualdo Cattaneo Villa del Marchese Montecchio le Tenaglie Narni Gualdo Narni San Vito Narni Vigne NO 3 (mg/l) 11,6 0,1 35,7 0,7 1,6 NO 2 (mg/l) 0,1 0,1 0,0 0,0 0,1 NH 4 (mg/l) 0,12 21,10 1,60 27,00 39,00 N tot (mg/l) 13,0 19,0 38,7 37,6 44,1 P tot (mg/l) 2,40 1,90 3,40 0,81 2,70 COD (mg/l) BOD 5 (mg/l) 2, ,5 28,8 TSS (mg/l) 2, ,6 16,6 E.Coli (UFC/100 ml) Trevi Casco dell Acqua

19 Analisi chimiche degli scarichi in uscita campionamenti inverno 2012 Dati analitici invernali Calvi Colle Tarocco Città di Castello San Leo Bastia Gualdo Cattaneo Villa del Marchese Montecchio le Tenaglie Narni Gualdo Narni San Vito Narni Vigne Trevi Casco dell Acqua NO 3 (mg/l) 22,3 6,2 3,4 11,9 1,8 22,3 1,4 0,1 NO 2 (mg/l) 1,9 0,1 0,1 0,1 0,3 1,9 0,1 0,1 NH 4 (mg/l) 4,00 3,16 52,20 1,06 28,30 4,00 25,40 35,70 N tot (mg/l) 33,2 10,0 44,0 16,0 26,2 33,2 21,0 28,0 P tot (mg/l) 2,70 1,40 4,10 1,90 0,48 2,70 2,20 1,30 COD (mg/l) BOD 5 (mg/l) 2, ,9 9,8 2, TSS (mg/l) 3,8 2,8 9,4 2,7 6,6 3,8 6,5 15 E.Coli (UFC/100ml)

20 Sintesi degli abbattimenti COD dal 79% al 95% BOD 5 dal 78% al 99% SST dal 84% al 96% NH 4 dal 35% al 98% Tutti gli impianti recensiti sono al di sotto dei limiti previsti dalla legge per gli agglomerati sotto i 2000 a.e. (tab.9) eccetto per il parametro NH 4 E.coli è piuttosto elevato e al di sopra del valore consigliato dalla legge (5000ufc/100ml). Gli abbattimenti sono concordi con i dati presenti in bibliografia

21 Percentuali di abbattimento degli impianti Parametri Gualdo Villa del Marchese Montecchio Le Tenaglie Narni Gualdo Narni SanVito Narni Vigne Città di Castello San Leo Calvi Colle Tarocco TreviCasco dell'acqua NH 4 (%) 35,1 97,6 53,6 57,6 43,8 92,2 95,0 51,2 COD (%) 80,5 92,8 80,2 94,7 81,8 78,9 94,9 78,8 BOD 5 (%) 81,0 95,7 87,0 99,2 83,2 86,1 98,3 78,4 TSS (%) 87,7 91,9 89,9 95,9 84,0 91,6 96,0 87,2

22 Fasi progettuali di un impianto di Fitodepurazione l individuazione di un sito che sia compatibile con l'ecosistema naturale presente e che sia di facile accesso portata e tipologia dello scarico obiettivo depurativo localizzazione e caratteristiche morfologiche-ambientali dei siti e superfici disponibili Valutazione dei costi di gestione e costruzione degli impianti

23 Obbiettivi della gestione e manutenzione raggiungimento e mantenimento dell efficienza depurativa fissata in fase progettuale minimizzazione dei malfunzionamenti e conseguente tutela ambientale e risparmio economico massimizzazione della vita dell impianto

24 Pretrattamento e Trattamento Primario Mantenimento dell efficienza dei pretrattamenti come grigliatura fine e grossolana Asportazione annuale dei fanghi

25 Gestione trimestrale di un impianto Hf Controllo della presenza delle piante ripiantumazione Controllo della presenza di infestanti eliminazione per asportazione o allagamento Verifica di assenza di fenomeni ostruttivi distribuzione/uscita lavaggio con getto a pressione

26 Gestione semestrale di un impianto Hf Presenza del tappeto erboso nuova semina Verifica dell assenza di ruscellamento/sversamento fanghi nel medium di riempimento lavaggio pietrisco con acqua in pressione, esecuzione interventi trattamento primario Controllo del corretto Funzionamento dei livelli dell acqua Verifica della tenuta stagna del pozzo regolatore

27 Gestione annuale di un impianto Hf Taglio ogni 2/3 anni della vegetazione nel periodo invernale con asportazione Regolazione del livello della vasca atti effettuare piccoli interventi di ripristino delle condizioni di omogeneità

28 Gestione trimestrale di un impianto Vf Controllo crescita delle piante Controllo della presenza di infestanti rinfoltimenti di essenze vegetali eliminazione per asportazione o allagamento Manutenzione sponde Verifica assenza di corpi solidi nell alloggiamento del sistema di alimentazione Verifica di assenza di fenomeni ostruttivi distribuzione/uscita Verifica della presenza di acqua in superficie nelle punte di carico risistemazione delle sponde eventuale rimozione danni pompe ricircolo lavaggio con getto a pressione sospensione per 15 gg nel settore del ristagno

29 Gestione semestrale di un impianto Vf Controllo assenza di ostruzioni sulle tubazioni di uscita della vasca di regolazione Verifica del meccanismo di regolazione del livello di acqua

30 Gestione annuale di un impianto Vf Taglio delle piante e asportazione del materiale vegetale ogni 2/3 anni nel caso di Phragmites australis Manutenzione del letto vegetato nel caso degli impianti Vf presenti in Umbria

31 Considerazioni finali e... l efficacia dei letti è strettamente connessa con un trattamento primario ben progettato eliminando i rischi di intasamento del medium dei letti l inaccessibilità degli impianti condiziona inevitabilmente la gestione la presenza massiccia di infestanti nei letti ostacola lo sviluppo delle piante incidendo negativamente nel sistema Contravvenendo agli indispensabili requisiti un trattamento primario e se necessario un pretrattamento efficace l asportazione periodica dei fanghi una corretta gestione e manutenzione degli impianti un accessibilità agli impianti costante nel tempo per poter effettuare tutte le operazioni sopracitate

32 .prospettive future Progettare impianti ben dimensionati e accessibili tutto l anno Migliorare e aumentare la gestione degli impianti Monitorare mensilmente gli impianti esistenti con l obbiettivo di creare una serie storica affidabile e riproducibile Sperimentare in loco l essiccamento dei fanghi con piante ad alta capacità evapotraspirativa Consumare le acque depurate laddove sono prodotte (uso irriguo, scarichi etc.) Diffondere le Linee guida per la fitodepurazione dei reflui domestici e urbani di piccoli agglomerati dell Umbria

33 Ringraziamenti