Tecnologie appropriate e buone pratiche per il trattamento delle acque reflue. Ing. Luca Antonozzi Università degli studi di Bologna DICAM

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Roberto Marconi
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1 Tecnologie appropriate e buone pratiche per il trattamento delle acque reflue Ing. Luca Antonozzi Università degli studi di Bologna DICAM

2 TECNOLOGIE APPROPRIATE APPLICATE AL TRATTAMENTO DEI REFLUI : APPROCCIO DECENTRALIZZATO La gestione decentralizzata comporta: L eliminazione delle problematiche legate al trasporto dei reflui (costruzione sistemi fognari, svuotamento fosse settiche) Il riutilizzo dei nutrienti contenuti nei reflui Costi minori e manutenzione piu semplice LE COMUNITA ISOLATE ED ECONOMICAMENTE SFAVORITE SONO L UTENTE IDEALE DI QUESTO TIPO DI TECNOLOGIE

3 PRINCIPALI PARAMETRI INDICATORI PER LE ACQUE NERE PARAMETRI FISICI PARAMETRI CHIMICI Temperatura Odore Colore Componente Solida (TS) ph Componenti Organiche parametri indicatori stimati su reazioni ossidative materia organica C 18 H 19 O 9 N BOD COD

4 PRINCIPALI PARAMETRI INDICATORI PER LE ACQUE NERE PARAMETRI CHIMICI PARAMETRI MICROBIOLOGICI COMPONENTI INORGANICHE (NUTRIENTI) FOSFORO Organico Ortofosfato AZOTO Ammoniacale Organico Nitroso Nitrico VIRUS BATTERI AGENTI PATOGENI Coliformi (totali e fecali) Streptococchi fecali Escherichia Coli Enterococchi

5 CARICO ORGANICO ( g ab d ) ( ) Solidi Liquidi Totale 10 0 BOD5 N tot=tkn P tot Cloruri

6 FAECAL SLUDGE (FS) Sono il tipo di refluo che si accumula nei sistemi di trattamento on site, caratterizzato da: Alta concentrazione di ST Alta concentrazione di materia organica Alto contenuto di nutrienti e patogeni (fino a 10x> rispetto ad acque nere urbane) Fattori di rischio maggiore per il riutilizzo in agricoltura: Contenuto di patogeni (uova di elminti, escherichia coli) Contenuto di metalli pesanti

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7 Impossibile visualizzare l'immagine. La memoria del computer potrebbe essere insufficiente per aprire l'immagine oppure l'immagine potrebbe essere danneggiata. Riavviare il computer e aprire di nuovo il file. Se viene visualizzata di nuovo la x rossa, potrebbe essere necessario eliminare l'immagine e inserirla di nuovo. EMERGENZA SANITARIA LEGATA ALLA GESTIONE DEI REFLUI Ancora oggi 2,6 mld di persone non hanno accesso ad alcun tipo di struttura igienico sanitaria

8 DISEGUAGLIANZE NELL ACCESSO AI SERVIZI IGIENICI DI BASE Africa America L. Asia Totale Popolazione totale (in milioni) Popolazione servita (in milioni)

9 OPZIONI DI TRATTAMENTO: SISTEMI CLUSTER E ON-SITE SISTEMI ON- SITE SISTEMI CLUSTER Latrina single pit Latrina double pit Compost toilet Urine diverting toilet Sistemi di fitodepurazione (ssf e fws) Stagni biologici (lagunaggio facoltativo, aerobico, aerato)

10 Trattamenti on-site: Single pit compost toilet E l opzione di trattamento on site più semplice a disposizione I FS vengono accumulati si depongono nel suolo producendo GAS (che si libera in atmosfera), PERCOLATO (che si infiltra nel suolo) e SOLIDI (che si accumulano nel terreno)

11 Urine diverting toilets In questo tipo di sistema la fase liquida viene separata dalla solida, consentendo una più facile gestione dei solidi che si accumulano e l immediato riutilizzo delle urine come fertilizzante

12 Double pit compost toilet: Fossa alterna Il sistema fossa alterna prevede l utilizzo di un pit alla volta combinato ad una struttura mobile; una volta riempita una fossa, la struttura viene spostata sull altra ed il materiale accumulato nella prima viene lasciato degradare finchè anche l altra fossa non è piena.

13 COMPOSTING: FUNZIONAMENTO ED OBIETTIVI Contenimento fs freschi, immobilizzazione e abbattimento agenti patogeni Riutilizzo del compost (materiale stabilizzato) in agricoltura Un compost di buona qualità dovrebbe presentare un rapporto (C/N) pari a circa 30.

STRUTTURA COMPOST TOILET I componenti di una Compost Toilet sono: Una camera di compostaggio connessa con una o più toilet; Un sistema per l'eliminazione degli odori, del vapore acqueo, e dei

14 STRUTTURA COMPOST TOILET I componenti di una Compost Toilet sono: Una camera di compostaggio connessa con una o più toilet; Un sistema per l'eliminazione degli odori, del vapore acqueo, e dei sottoprodotti delle decomposizione aerobica; Un camino per la ventilazione per l'approvvigionamento di ossigeno per gli organismi aerobici; Un tubo per la raccolta del percolato e dei liquidi in eccesso; Un punto di accesso per la rimozione dei prodotti

15 DIMENSIONAMENTO CAMERA DI COMPOSTAGGIO V=N S D/1000 Dove: V = volume della camera in m3, N = numero di persone che utilizzano la latrina, S = Tasso di accumulo dei fanghi in litri/persona anno, D = tempo di vita della latrina in anni (2-3 anni per latrine su fossa semplice,1-2 anni per latrine a doppia camera, anni per una latrina a doppia camera con separazione di urine) Se la fossa è ben dimensionata viene riempita in circa 9 mesi; un periodo di tempo sufficiente nei climi caldi affinchè il materiale accumulato nell altra fossa sia diventato sicuro e possa essere rimosso senza rischi.

16 MODALITA DI UTILIZZO Per migliorare la qualità del compost è importante versare nel pit ad ogni utilizzo: Cenere Terriccio Foglie Calce Per la sicurezza igienica dell utenza è fondamentale disporre di semplici dispositivi per il lavaggio delle mani

17 Sistemi cluster: Lagunaggio I sistemi di lagunaggio si svolgono all interno di stagni artificiali o naturali e sfruttano processi biologici e biochimici realizzati da alghe, batteri e protozoi opportunamente selezionati allo scopo di massimizzare le dinamiche di rimozione I principali processi biologici coinvolti sono fotosintesi, ossidazione aerobica, decomposizione anaerobica

18 Sistemi cluster: fitodepurazione La fitodepurazione è un metodo di trattamento secondario, ovvero è efficace se utilizzata a valle di impianti di sedimentazione/digestione (i.e. Fosse Imhoff). La rimozione del carico organico viene svolta dall apparato radicale delle biomasse (tipicamente appartenenti alla famiglia delle macrofite) Sistemi FWS (free water surface) Le biomasse sono galleggianti o immerse in vasche poco profonde attraversate dal flusso di reflui in ingresso Sistemi SSF (sub surface flow) Il flusso di reflui è sommerso e viene immesso al livello dell apparato radicale delle biomasse

19 ESEMPIO OPERATIVO: IMPIANTO DI FITODEPURAZIONE A LUGO DI BAISO, RE Impianto di trattamento secondario per utenze fino a 500 a.e. Rimozione di sostanza organica e nutrienti ad opera della biomassa vegetale (phragmites australis) Caso in esame: flusso subsuperficiale orizzontale (ssf-h)

20 SCHEMA DELL IMPIANTO L IMPIANTO DI LUGO E COSTITUITO DA: VASCA IMHOFF (SEDIMENTAZIONE+PARZIALE DIGESTIONE ANAEROBICA) PREFILTRO A LABIRINTO POZZETTI DI RIPARTIZIONE 3 VASCHE SSF-H POZZETTO FINALE DI RACCOLTA

21 A Tw s = ( lnbod lnbod ) i n d K T DIMENSIONAMENTO Per il dimensionamento si assume una cinetica di rimozione del BOD del I ordine e come temperature di riferimento =20 e K T =6 = k 20 e Q [ ] θ T 20 T r Dove con BODi e BODe si indicano carico organico in ingresso e in uscita Q= carico idraulico medio giornaliero, mc/g n= porosità (%) d= profondità media zona umida Una volta calcolata l area superficiale, si calcolano le dimensioni trasversali dall analisi del regime idraulico (eq. D arcy); indicati con Ks la conducibilità idraulica e con S il gradiente idraulico Q = K s A t S

22 DATI DI PROGETTO e DIMENSIONI IMPIANTO Abitanti equivalenti: 100 Qmedia: 36mc/d Carico organico: 6,4 kg BOD5/d Superficie per A.E. media: 2,5mq Medium di riempimento: inerti di granulometria 4/10mm H media vasche: 0,8 m Dimensioni minime vasche:8x4m, 10x5m,15x7,5m

23 RENDIMENTI % (1/2) BOD5 COD TS NH4 P tot

24 RENDIMENTI % (2/2) VALUTAZIONI: Abbattimenti in linea con la media attesa per questo tipo di impianti su BOD, COD, TS, nutrienti e patogeni Buona performance di adattamento dell impianto rispetto ai sovraccarichi e allo stato di funzionamento attuale Coli tot Coli fec Strepto fec

Un esempio di soluzione integrata: urine diverting toilet + fitodepurazione ssf E possibile utilizzare un sistema di fitodepurazione come trattamento secondario per la fase liquida in uscita dal

25 Un esempio di soluzione integrata: urine diverting toilet + fitodepurazione ssf E possibile utilizzare un sistema di fitodepurazione come trattamento secondario per la fase liquida in uscita dal compost toilet; si facilita la decomposizione del materiale solido accumulato nella camera di composting si evitano problemi di intasamento del medium di riempimento nell impianto di fitodepurazione

26 Conclusioni Le tecnologie presentate in questa sede rappresentano, per le loro caratteristiche di basso impatto ambientale, semplicità costruttiva e gestionale e facile riproducibilità, degli esempi di buone pratiche adatte ad affrontare tanto situazioni di emergenza igienica nei PVS quanto le problematiche di piccole comunità isolate per le quali l accesso a una rete di raccolta dei reflui risulta impossibile per questioni logistiche od economiche. Grazie

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