IL RIUTILIZZO DELLE ACQUE REFLUE CON LA FITODEPURAZIONE

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1 IL RIUTILIZZO DELLE ACQUE REFLUE CON LA FITODEPURAZIONE ArchiSos Studio di Architettura Sostenibile di Arch. Antonio Tamburini

2 I sistemi di fitodepurazione sono degli ecosistemi artificiali in cui il terreno, le piante, i microrganismi e le radiazioni solari contribuiscono alla rimozione degli inquinanti presenti nelle acque reflue, attraverso processi fisici, chimici e biologici. Si tratta quindi di impianti di depurazione dei reflui provenienti da insediamenti residenziali, agricolozootecnici e industriali, il cui obiettivo è quello di restituire all ambiente acqua pulita (nei limiti dei parametri di norma). Questi impianti presuppongono l esistenza di una depurazione primaria (fosse Imhoff o settiche) e, se la quantità di refluo trattata è sufficiente, l accumulo dell acqua depurata per il riutilizzo irriguo o tecnologico. Gli impianti di fitodepurazione possono essere utilizzati sia come depurazione secondaria che di finissaggio. Le principali tipologie di fitodepurazione sono: Drenaggi orizzontali Drenaggi verticali Lagunaggi Sistema GBH

3 Drenaggi a flusso sub-superficiale orizzontale E il sistema di fitodepurazione più semplice ed economico da realizzare e gestire, qualità che lo rende il più diffuso nel mondo. Il liquame viene fatto fluire orizzontalmente attraverso le ghiaie in cui sono radicate le macrofite, ma con livello idrico non affiorante. Il processo di depurazione è prevalentemente anaerobico. Occupano una superficie di 4-5 mq/ae nei trattamenti secondari e di 1-2 mq/ae nei trattamenti terziari. Si ottengono ottimi risultati nella rimozione dei solidi sospesi, dei nutrienti e dei microrganismi patogeni. Possono essere realizzati interamente con materiali naturali recuperati in sito o nelle immediate vicinanze. La parte visibile dell impianto è la piantumazione dei drenaggi che può essere realizzata con piante ornamentali di vario genere. Associato ai drenaggi a flusso sub-superficiale verticale sono il sistema di depurazione dei reflui più efficiente conosciuto.

4 Drenaggi a flusso sub-superficiale verticale E un sistema di fitodepurazione più complesso di quello a drenaggi orizzontali e si basa prevalentemente su processi di tipo aerobico. Il liquame viene fatto fluire verticalmente attraverso stratificazioni ghiaiose a granulometria variabile, nelle quali sono radicate le macrofite. I drenaggi verticali sono relativamente più costosi dei drenaggi orizzontali, ma richiedono un utilizzo di terreno inferiore (fino al 50%). La gestione rimane comunque molto semplice ed economica. Si ottengono ottimi risultati nella rimozione dei solidi sospesi, dei nutrienti e dei microrganismi patogeni, anche superiori a quelli ottenibili con i dernaggi a flusso orizzontale. Possono essere realizzati interamente con materiali naturali recuperati in sito o nelle immediate vicinanze. La parte visibile dell impianto è la piantumazione dei drenaggi che può essere realizzata con piante ornamentali di vario genere. Associato ai drenaggi a flusso sub-superficiale orizzontale sono il sistema di depurazione dei reflui più efficiente conosciuto.

5 Lagunaggio Il lagunaggio consiste nell accumulo di acque reflue in stagni in cui si verificano una serie di processi di tipo biologico, chimico e fisico simili a quelli che si verificano nei corpi idrici naturali. Sono utilizzati per la depurazione di grandi masse di reflui provenienti da comunità di decine di migliaia di abitanti equivalenti, quantità non smaltibili con gli altri sistemi di fitodepurazione. Sono costituiti da diversi stagni disposti in serie o in parallelo, nei quali sono riversati i reflui previa rimozione degli oggetti non biodegradabili. Gli stagni si susseguono per assolvere a funzioni diverse: Stagni anaerobici. E il primo stadio di depurazione, sono profondi fino a 4-5 m. il carico organico è talmente elevato da consentire solo processi anaerobici; l eliminazione dei nutrienti è elevata, ma quella dei solidi sospesi e dei patogeni è scarsa. Possono causare cattivi odori. Stagni di ossidazione. Sono normalmente sdoppiati in «stagni facoltativi», profondi 2-3 m, dove avvengono processi aerobici e anaerobici e «stagni aerobici», profondi 0,5-1 m, dove avvengono prevalentemente processi aerobici. Stagni di aerazione. Ultimo stadio del lagunaggio; lo stagno è profondo 1-1,5 m, dove vengono rimossi gli eventuali microrganismi patogeni rimanenti.

6 Drenaggio a flusso sub-superficiale GBH I letti drenanti GBH (Gravel Bed Hydroponics) sono studiati fin dal 1990 (Buttler e Loveridge) e sono stati realizzati in Sardegna (Rivoira) con buoni risultati di monitoraggio. I reflui vengono fatti scorrere in letti larghi circa 1,5 m e lunghi circa 70 m, costituiti da ghiaia di uno spessore di circa 25 cm, nei quali sono radicate le macrofite. Dato lo scarso spessore del drenaggio questo sistema di depurazione naturale è molto adatto ai climi caldi e temperati, ma necessita di coperture removibili nei mesi freddi se realizzato in climi più rigidi. Questa tipologia di impianto per reflui civili o assimilabili, richiede un'area per la depurazione secondaria di 1-0,5 mq/ae che può essere ragionevolmente ridotta a 0,5 mq/ae nel caso di impianti di finissaggio. Tali consumi di territorio, a parità di rendimento, sono altamente competitivi rispetto ai sistemi di fitodepurazione convenzionali. Si tratta quindi di un promettente sistema naturale per lo smaltimento dei reflui civili, ma anche agricoli, zootecnici e in una certa misura di quelli industriali. La caratteristica peculiare degli impianti di questo tipo, tuttavia, è quella che possono essere utilizzati per la produzione intensiva di piante ornamentali, trasformando l'impianto di depurazione da un costo a un attivo per il gestore.

7 Alcuni esempi di piante ornamentali utilizzate negli impianti di fitodepurazione

8 VANTAGGI DELLA DEPURAZIONE DEI REFLUI CON SISTEMI NATURALI Semplice ed economica realizzazione Costi di gestione ridotti Manutenzione tecnicamente semplificata e programmabile Utilizzo di materiali ecosostenibili e facilità di smaltimento Inoltre: Possibilità di gestire l impianto con un ritorno economico Miglioramento della qualità ambientale (estetica) Implementazione dei risultati della depurazione

9 Impianto 150 ab/eq per la Libera Università di Alcatraz Gubbio (PG) L impianto è stato realizzato per una struttura ricettiva e raccoglie i reflui di ristorante, uffici e una quindicina di camere. E composto da drenaggi verticali ed orizzontali con stoccaggio delle acque depurate in un laghetto artificiale. Funziona completamente a gravità, dalle vasche Imhoff e degrassatori posti a monte dell impianto, fino all irrigazione dei frutteti posti a valle dell impianto. L impianto è in funzione da 20 anni e non ha ancora subito manutenzioni importanti nonostante la previsione iniziale di una durata di 15 anni circa.

10 Impianto 150 ab/eq per la Libera Università di Alcatraz Gubbio (PG) I drenaggi verticali sono composti da uno strato superficiale di 10cm di ghiaia media d=10-15mm (porosità 40%), uno strato di 15cm di sabbia grossa d=0,5-2mm (porosità 38%), uno strato di 20cm di ghiaia media d=10-15mm (porosità 40%) ed uno strato di base di 20cm costituito da pietrisco d=30-60mm (porosità 45%). Il drenaggio orizzontale è composto da uno strato superficiale di 10cm di ghiaia media d=10-15mm (porosità 40%) e uno strato di 40cm di ghiaia grossa d=20-25mm (porosità 42%). Prima del travaso nel laghetto i reflui depurati passano per un letto costituito da pietrame sciolto.

11 il riutilizzo delle acque reflue con la fitodepurazione Impianto 150 ab/eq per la Libera Università di Alcatraz Gubbio (PG) Le valvole utilizzate nell impianto sono espressamente studiate per consentire il funzionamento perpetuo senza l utilizzo di energie diverse dalla forza di gravità. La valvola equalizzatrice Tamburini ha lo scopo di trasformare il flusso discontinuo dei reflui provenienti dalla Imhoff in uno scroscio di liquame idoneo per il funzionamento del drenaggio verticale (3mc circa).

12 il riutilizzo delle acque reflue con la fitodepurazione Impianto 150 ab/eq per la Libera Università di Alcatraz Gubbio (PG) La valvola equalizzatrice Contarino ha lo scopo di trasformare un flusso discontinuo dei reflui provenienti dal drenaggio verticale in uno scroscio di liquame idoneo per il funzionamento del drenaggio verticale o della fontanella posta in testa del drenaggio orizzontale.

13 Impianto 150 ab/eq per la Libera Università di Alcatraz Gubbio (PG) Due esempi di pozzetti con valvole meccaniche regolatrici dei flussi. A sinistra il pozzetto di raccordo tra due stadi della fitodepurazione; a destra il pozzetto di cacciata del laghetto: è previsto un troppo pieno canalizzato per evitare fuoriuscite incontrollate.

14 Impianto 150 ab/eq per la Libera Università di Alcatraz Gubbio (PG)

17 Studio di fattibilità per impianto ab/eq Torregrande (OR) L impianto è stato progettato per soddisfare le esigenze dell edificato della frazione di Torregrande che prevede un carico di 900 ab/eq nei mesi invernali e di ab/eq nei mesi estivi. Il progetto è stato affidato dall Amm. Comunale alla società che ha promosso la riconversione dell area ex SIPSA in struttura ricettiva e golf club. Si prevede che l intero comparto turistico di Torregrande possa essere implementato fino ad un massimo di utenti.

18 Studio di fattibilità per impianto ab/eq Torregrande (OR) L impianto GBH è stato progettato per funzionare in appoggio ad un impianto di depurazione a fanghi attivi esistente. I problemi da risolvere erano molteplici e di natura differente: - mantenere in funzione l impianto durante le manutenzioni del depuratore a fanghi attivi; - contenere gli eccessi di liquame nei momenti di picco della stagione turistica; - ridurre i costi di manutenzione e gestione dell impianto di depurazione.

19 Studio di fattibilità per impianto ab/eq Torregrande (OR) L impianto GBH è stato progettato come finissaggio del depuratore a fanghi attivi per una popolazione di ab/eq con una produzione reflua di 200 l/ab (600 mc/gg). I drenaggi sono suddivisi in 15 linee di 1,5x70 m, in grado di drenare fino a 40 mc/gg. E necessario equalizzare i picchi (e i minimi) di portata con idoneo serbatoio di stoccaggio che può essere lo stesso pozzetto ripartitore dei flussi per i letti drenanti. L impianto può essere utilizzato anche come depuratore secondario, in caso di blocco del depuratore a fanghi attivi, previa rigorosa dissabbiatura e disoleazione. In questo caso è necessario ridurre la portata in via cautelativa del 20%. Per il funzionamento contemporaneo delle 15 linee bisogna considerare un carico massimo di 40 mc/gg e uno minimo di 10 mc/gg. Nel caso le portate eccedano i 40 mc/gg parte dell acqua depurata nel trattamento secondario baipasserà la fitodepurazione. Nel caso i flussi fossero insufficienti si può prevedere di ricircolare l acqua accumulata a valle dell impianto. L impianto progettato prevede la realizzazione di mq di drenaggi con circa mq di cavedagne carrabili e piazzole.