Esperienze nell uso dei sistemi di fitodepurazione per il trattamento delle acque reflue

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1 Assessorato Regionale delle Risorse Agricole ed Alimentari Dipartimento Interventi Infrastrutturali per l Agricoltura Centro Studi di Economia Applicata all ingegneria Agenzia Regionale per la Protezione dell Ambiente UNIONE EUROPEA WORKSHOP: I I Sistemi di fitodepurazione per il disinquinamento e il recupero o delle acque reflue Esperienze nell uso dei sistemi di fitodepurazione per il trattamento delle acque reflue Con il patrocinio di: Progetto co-finanziato dall Unione Europea Fondo Europeo di Sviluppo Regionale Dott. Mirco Milani Università di Catania mirco.milani@unict.it Ragusa, 14 ottobre 2013 Hotel Poggio del Sole Resort Ordini Ingegneri Provincia di Ragusa Ordine dei Chimici Provincia di Ragusa Ordine dei Dr. Agronomi e Dr. Forestali Provincia di Ragusa Ordine Architetti, Pianificatori, Paesaggisti e Conservatori della Provincia di Ragusa Ordine Regionale dei Geologi di Sicilia

2 Interesse applicativo dei sistemi di fitodepurazione I sistemi di fitodepurazione possono essere applicati a tipologie di reflui molto differenziati tra loro: Scarichi civili (trattamento primario, secondario e terziario); Reflui industriali e agroindustriali (aziende vitivinicole, caseifici, aziende zootecniche, industria tessile, lavaggi auto, etc.) Acque di prima pioggia ; Percolati di discarica; Fanghi di supero provenienti dagli impianti di tipo biologico convenzionale;..

3 TRATTAMENTO REFLUI CIVILI Attività commerciali Strutture ricettive

4 IKEA Store di Catania - Trattamento reflui Impianto SBR

5 IKEA Store di Catania - Impianto di depurazione esistente SBR (Sequential Batch Reactor) Depuratore biologico a fanghi attivi con processo a fasi cicliche di trattamento (ossidazione e sedimentazione) nella medesima vasca. Dati di progetto dell impianto di depurazione esistente dell IKEA Store di Catania Numero A.E. N 150 Carico idrico netto pro-capite L/g 200 Carico idrico giornaliero massimo di verifica (Qi) m3/g 30 Portata media in 24 ore m3/g 1,3 Portata di punta nera m3/h 5 Solidi Sospesi mg/l 350 COD mg/l 500 BOD mg/l 300 Azoto totale (TKN) mg/l 135 Fosforo totale (P) mg/l 15 Carichi di massa giornalieri di progetto (kg/g) dell impianto di depurazione IKEA Store di Catania Solidi Sospesi kg/g 10,5 Carico organico in COD totale kg/g 15 Carico organico biodegradabile in BOD5 kg/g 9 Carico di azoto organico alimentato (TKN) kg/g 4,05 Carico di fosforo totale alimentato (Ptot) kg/g 0,45 Portata 30 m 3 /giorno

6 IKEA Store di Catania - Reattore SBR esistente SCARICHI Servizi igienici Cucina Bar DISOLEATORE DEGRASSATORE Volume di accumulo utile 10 m 3 Caratteristiche costruttive del reattore SBR Lunghezza m 6,00 Larghezza m 4,00 Altezza utile massima m 2,70 Altezza utile minima m 2,08 Altezza utile media m 2,4 Volume ossidazione massimo m 3 64,8 Volume ossidazione minimo m 3 49,9 Volume ossidazione medio m 3 58 Numero cicli n. 2 Escursione decantazione m 0,63 GRIGLIATURA IMPIANTO SBR SCARICO SU CANALE ASI Canale Asse di Spina Nord Caratteristiche di processo del reattore SBR Carico volumetrico giornaliero KgBOD/mcxg 0,14 Concentrazione media di SS KgSS/mc 4,00 Carico del fango KgBOD/KgSS/g 0,04 Tempo medio di ritenzione ore 51,8 Produzione specifica fango supero KgSS/KgBOD5/elim. 0,45 Produzione massima fango supero KgSS/g 4,05 Età del fango gg 64,0 L impianto di depurazione è stato dimensionato per rispettare i limiti della normativa per lo scarico in corpi idrici superficiali previsti dalla tabella 3 (col.1) dell Allegato 5, parte terza, del D.Lgs 152/2006.

7 IKEA Store di Catania - Valutazione quantitativa dell acqua di scarico La valutazione del volume delle acque reflue è stata effettuata sulla base dei consumi idrici degli apparecchi idraulici (lavabi, WC, docce, lavelli cucina, ecc.) che sono allacciati allo scarico delle acque nere, misurati tramite i contatori volumetrici denominati n.1 e n contatore 1 + contatore 3 portata (m3) In alcuni giorni sono stata registrate portate orarie superiori (generalmente nell orario compreso tra le ore e le ore 15.00) a quella massima di progetto (pari a 5 m 3 /h) con un valore di picco di 10 m 3 /h gen 08-gen 15-gen 22-gen 29-gen 05-feb Statistiche del periodo Gennaio-Maggio feb 19-feb 26-feb 04-mar 11-mar 18-mar 25-mar 01-apr 08-apr 15-apr 22-apr 29-apr 06-mag 13-mag 20-mag 27-mag 03-giu Statistiche dei giorni feriali 10-giu 17-giu 24-giu 01-lug Statistiche dei giorni prefestivi e festivi Valore minimo m 3 /giorno 7 Valore minimo m 3 /giorno 7 Valore minimo m 3 /giorno 15 Valore massimo m 3 /giorno 40 Valore massimo m 3 /giorno 27 Valore massimo m 3 /giorno 40 Range m 3 /giorno 33 Range m 3 /giorno 20 Range m 3 /giorno 25 Valore medio m 3 /giorno 18,24 Valore medio m 3 /giorno 14,73 Valore medio m 3 /giorno 27,85

8 IKEA Store di Catania - Valutazione qualitativa delle acqua di scarico non trattate Parametro Unità di misura Campionamenti 25/01/ /03/ /05/ /05/2012 In In In In ph unità 7,69 7,83 7,44 7,93 SST mg/l BOD 5 mg/l COD mg/l Solfati (SO 4 ) mg/l ,4 21,6 54,6 Cloruri mg/l Fosforo totale mg/l 18,04 16,1 16,84 17,92 Azoto ammoniacale (NH 4 ) mg/l Azoto nitroso mg/l <0,01 0,07 <0,01 <0,01 Azoto nitrico mg/l <0,22 <0,22 <0,22 <0,22 Grassi e oli animali/vegetali mg/l <0,01 34,7 51,5 111,6 Tensioattivi MBAS mg/l 12,8 16,4 45,8 21,7 Valori medi di alcuni parametri Solidi Sospesi Totali (SST) mg/l 167,5 BOD 5 mg/l 282,3 COD mg/l 655 Fosforo mg/l 17,2 Azoto ammoniacale (NH 4 ) mg/l 215 Presenza di erogatori di flusso nei rubinetti e sistemi a doppio scarico per il risparmio idrico. Tali dispositivi, riducendo significativamente i volumi idrici, comportano un aumento della concentrazione degli inquinanti nelle acque reflue. La variabilità dei volumi di acque reflue da trattare comporta una notevole variabilità del carico di massa (kg/giorno) in ingresso all impianto.

9 IKEA Store di Catania - Proposta progettuale impianto trattamento terziario reflui Il progetto prevede la realizzazione di un sistema di fitodepurazione a H-SSF per l affinamento delle acque reflue provenienti dall impianto di depurazione esistente. Impianto SBR Area di intervento Letti di fitodepurazione Condotta di alimentazione Condotta di scarico su canale ASI Condotta di sollevamento su Torrente Buttaceto

10 IKEA Store di Catania - Proposta di modifica del sistema SBR DISOLEATURA DEGRASSATURA GRIGLIATURA SBR VASCA DI ACCUMULO LETTI DI FITODEPURAZIONE

11 IKEA Store di Catania Progetto sistema di fitodepurazione SBR POZZETTO REGOLATORE LETTO H1 LETTO V1 VASCA DI ACCUMULO LETTO V2 CANALE ASI VASCA DI ACCUMULO TORRENTE BUTTACETO

12 IKEA Store di Catania Progetto di fitodepurazione Condotta di distribuzione 408 m 2 Condotta drenante Condotta di aerazione microforata 576 m m 2

13 IKEA Store di Catania - Sezione H-SSF SEZIONE DI INGRESSO SEZIONE DI USCITA

14 IKEA Store di Catania - Sezione V-SSF

15 Agriturismo Spannocchia (SI) H-SSF+FWS (60 A.E.) H-SSF: 80 m 2 ciascuno; (fonte IRIDRA) FWS: 500 m 3

16 Hotel Relais Certosa (FI) H-SSF + V-SSF (145 A.E.) H-SSF: 160 m 2 ; V-SSF: 90 m 2 ciascuno. (fonte IRIDRA)

17 Agriturismo Valle dei Margi Grammichele (CT) L'Azienda agrituristica Valle dei Margi svolge le attività agrituristiche (ricezione, somministrazione sul posto di pasti, vendita diretta di prodotti agricoli, attività ricreative, culturali, divulgative, escursionistiche, ecc.) su una superficie aziendale di circa 18 ettari e in tre corpi di fabbrica

18 Agriturismo Valle dei Margi Sistema di trattamento e smaltimento (stato di fatto) trattamento preliminare e primario (fossa settica, fossa Imhoff sistema individuale aerazione prolungata) dispersione nel terreno assorbimento in falda Dispersione nel terreno quale sistema di trattamento e nel contempo di smaltimento finale fossa settica trincea di subdispersione Sistema di subirrigazione nel terreno con trincee drenanti per insediamenti isolati.

19 Agriturismo Valle dei Margi Schema sistema di trattamento (progetto)

20 Agriturismo Valle dei Margi Caratteristiche quali/qualitative reflui PL: Posti letto R&B: Ristorazione & bar AAV: attività agrituristiche varie: ricreative, culturali, sportive, divulgative ecc. (sono indicati il numero di utenti); vendita diretta di prodotti agricoli; fattoria didattica con attività di degustazione ed assaggio di prodotti aziendali AE: abitanti equivalenti, 1 AE = 60 g BOD 5 /giorno COT: Carico organico totale EDIFICIO PL R&B AAV Addetti Totale AE COT n.ro AE n.ro AE n.ro AE n.ro AE n.ro g BOD 5 /giorno A B B C Totale Produzione massima giornaliera di acque reflue da avviare al sistema di trattamento e smaltimento pari a circa 30 m 3 /giorno. Il liquame in ingresso al sistema di trattamento presenterà un concentrazione in termini di BOD 5 pari circa 290 mg/l.

21 Agriturismo Valle dei Margi Dati progettuali 1. Concentrazione di sostanza organica in termini di BOD 5 nel liquame in ingresso al sistema di trattamento primario pari a circa 290 mg/l 2. Rimozione di sostanza organica nella fase di trattamento primario (degrassatore + vasca tipo Imhoff) pari a circa il 10%; 3. Concentrazione di BOD 5 nel liquame in ingresso al sistema di fitodepurazione pari a circa 260 mg/l (concentrazione media in ingresso al letto di fitodepurazione H-SSF); 4. Concentrazione di BOD 5 nel liquame in uscita dal sistema di fitodepurazione H-SSF pari a circa 50 mg/l (concentrazione in ingresso al letto FWS); 5. Concentrazione di BOD 5 nel liquame in uscita dal sistema di fitodepurazione a flusso superficiale pari a 20 mg/l.

22 Agriturismo Valle dei Margi Impianto di fitodepurazione H-SSF+FWS Superficie letto H-SSF= 350 m 2 Superficie letto FWS = 180 m 2

23 Agriturismo Valle dei Margi Impianto di fitodepurazione H-SSF+FWS

24 Agriturismo Valle dei Margi Impianto di fitodepurazione H-SSF+FWS

25 TRATTAMENTO ACQUE GRIGIE

26 Acque grigie Acque nere Scarichi idrici domestici 70% Acque Grigie 30% Acque Nere Le acque grigie contengono la parte minore e più biodegradabile del carico organico complessivo, pochissimo azoto e un basso livello di carica patogena. Sono facilmente depurabili e immediatamente disponibili per essere riutilizzate per molti usi, quali l irrigazione, le cassette dei WC, l antincendio, il lavaggio pavimentazioni.

27 Borgo Verde - Preganziol (Treviso) a.e.: 240 Area superficiale sistemi H-SSF: 232 m 2 Quantitativo di acque grigie trattate, disponibili per il riutilizzo: 14,5 m 3 /giorno (circa m 3 /anno) si è stimato un periodo di circa 9 anni come tempo di ammortamento dei costi di realizzazione e dei costi di manutenzione annui. (fonte IRIDRA)

28 Singola abitazione - Catania a.e.: 4 Area superficiale sistema H-SSF: 5 m 2 Quantitativo di acque grigie trattate, disponibili per il riutilizzo: 0,4 m 3 /giorno Vegetazione: Cyperus papyrus, Canna indica dispersore con tubazione in PVC forato pietrame mm dispersore con tubo in PVC forato 0,60 0,80 fossa Imhoff pietrisco 8-10 mm sezione longitudinale sezione trasversale

29 TRATTAMENTO REFLUI AGRO-INDUSTRIALI Aziende zootecniche Aziende vitivinicole

30 Fattoria della Piana (RC) Reflui zootecnici - caseari a.e.: Portata trattata: 100 m 3 /giorno Area superficiale sistemi H-SSF: m 2 (fonte IRIDRA)

31 Carpaneto Piacentino (PC) Reflui caseari Impianto a servizio del caseificio Santa Vittoria (capacità lavorativa t/anno latte) per il trattamento di reflui prodotti nella produzione di Parmigiano Reggiano (10,5 m 3 /giorno) e Grana Padano (70 m 3 /giorno) 4 letti H-SSF (2+2 in parallelo) + 1 letto V-SSF Area superficiale sistemi H-SSF: m 2 Area superficiale sistema V-SSF: 750 m 2

32 Casa Vinicola Cecchi & figli Castellina in Chianti (SI) Reflui enologici Q m = 35 m 3 /g, OLR= 329 KgBOD 5 /ha.giorno, HRT = 10,5 gg Vasca HF = 480 m 2 (16 x 30 m);vasca FWS = 850 m 2 Imhoff Stazione sollevamento Riuso o scarico in corpo idrico IN OUT n campioni ph 6,1 7,4 4 SST (mg/l) COD (mg/l) BOD 5 (mg/l) N totale HF (mg/l) 18,9 FWS 3,5 6 P totale (mg/l) 4,7 1,3 6 (fonte IRIDRA)

33 Casa Vinicola Cecchi & figli Castellina in Chianti (SI) Reflui enologici Q m = 70 m 3 /giorno, OLR= 160 g COD/m 2.giorno, HRT = 7,3 gg Vasche VF = m 2 ; Vasche HF = 960 m 2 ; Vasca FWS = 850 m 2 VRBF IN OUT n campioni ph 6,54 7,72 13 COD (mg/l) ,8 14 Solfuri (mg/l S) 2,75 0,25 13 P totale (mg/l P) 10,88 4,36 13 Filter Bed (fonte IRIDRA)

34 Cantina sociale Casorzo (AT) Reflui enologici Produzione annua q vino Q m = 8 m 3 /giorno, COD = mg/l Fanghi = 72 m 3 /anno Vasche HF = 350 m 2 ; Vasche FWS = 150 m 2 ; Vasca VF = 100 m 2 IN OUT SST COD (mg/l) Ntot (mg/l) 71 4 Polifenoli (mg/l) 66 4 Fonte: Università di Torino - Progetto CIPE HF FWS VF (fonte IRIDRA)

35 Tenuta Vitivinicola Tenuta dell Ornellaia (LI) Reflui enologici Q m = 10 m 3 /giorno, OLR= 236 Kg COD/ha giorno Vasche VF = 180 m 2 ; Vasca HF = 102 m 2 ; Vasca FWS = 148 m 2 ; Pond = 338 m 2 HF IN OUT n campioni ph 6,4 7,5 10 SST (mg/l) COD (mg/l) BOD 5 (mg/l) NH 4 (mg/l) 26,6 2,6 10 Ptot (mg/l) 1,92 FWS 0,12 10 (fonte IRIDRA)

36 Il progetto Vigna Energetica ViEnergy PO Italia-Malta Istituto Regionale Vini & Oli di Sicilia Co.Ri.S.S.I.A. Alternative BioEnergy S.r.L. CSEI Catania Ministry for Resources and rural affairs University of Malta Obiettivi del progetto: Il progetto si pone un obiettivo generale di creazione di un modello di viticoltura ecofriendly che coniughi le esigenze di competitività e di crescita in termini di produzione con il rispetto dell ambiente e la sostenibilità ambientale e sociale della crescita stessa, nonché degli obiettivi specifici di riduzione delle emissioni inquinanti e dei costi energetici di produzione, smaltimento di rifiuti in modo ecologico e lo sviluppo di nuove fonti di reddito.

37 Il caso studio del progetto ViEnergy: Cantina Marabino L azienda agricola Marabino è localizzata nella Val di Noto nella zona sud orientale della Sicilia nel comprensorio Eloro DOC & Noto DOC La tenuta dell azienda si estende per 30 ettari di cui 26 circa in produzione reimpiantati con i vitigni autoctoni della zona, Nero d Avola e Moscato Bianco, e differenti cloni di Chardonnay La produzione media annuale di vini è pari a circa bottiglie

38 Cantina Marabino : l attuale sistema di trattamento dei reflui Fossa settica prefabbricata di tipo Imhoff, seguita da condotta di subirrigazione

39 Cantina Marabino : Schema impianto pilota di trattamento naturale dei reflui Volume annuo complessivo di reflui pari a circa m 3 Rapporto reflui di produzione/vino prodotto pari a circa 4,5/1 Subirrigazione portata di reflui trattati pari a 3 m 3 /giorno V-SSF H-SSF FWS Vasca Imhoff Letto di fitodepurazione a flusso sub-superficiale verticale (144 m 2 ) Vasca di fitodepurazione a flusso superficiale (30 m 2 ) Griglia Vasca di equalizzazione Letto di fitodepurazione a flusso sub-superficiale orizzontale (60 m 2 )

40 Cantina Marabino : Cantiere impianto di fitodepurazione

41 Grazie per l attenzione! Dott. Mirco Milani Università di Catania mirco.milani@unict.it