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Applicazioni in Italia di un sistema SFS - v di origine tedesca: "VIS"

F. Romagnolli*

 

Sommario – Il "VIS" (Verticale – Intermittente - Sabbia) è un sistema di fitodepurazione a flusso sub-superficiale verticale ideato e realizzato per la prima volta nel 1988 nel Centro per l’Energia e l’Ambiente (Energie und Umweltzentrum) di Hannover (Germania). La peculiarità di questo sistema è quella di essere un SFS - v in cui l’acqua viene immessa all’interno del filtro verticale con modalità intermittente regolata da un timer. L’intermittenza permette di evitare che l’acqua all’interno dei tubi geli e di limitare l’evapotraspirazione. Inoltre il substrato del filtro è costituito prevalentemente da sabbia in cui le tracce di ferro favoriscono la precipitazione dei fosfati.

In Italia sono stati realizzati tre impianti in zone d’Italia differenti: nord (Reggio Emilia), centro (Pisa) e sud (Brindisi). Si è così avuto modo di confrontare i rendimenti di depurazione con situazioni climaticamente differenti dalla Germania. Gli impianti hanno mostrato elevati rendimenti nell’abbattimento della maggior parte dei parametri inquinanti ( BOD5, COD, NH4-N, NO3-N, P tot).


Abstract in english

ITALIAN APPLICATIONS OF A SFS - v SYSTEM COMING FROM GERMANY: "VIS"

Abstract - "VIS" (Vertical – Intermittent - Sand) is a vertical subsurface flow system constructed wetland ideated and carried out for the 1st time in 1988 in the Centre for Energy and Environment (Energie und Umweltzentrum) of Hannover (Germany). The peculiarity of this system is to be a SFS-v where water goes into the vertical filter in alternate and discontinuous way regulated by a timer. This intermittence avoids water freezing in the pipes and limits the evapotraspiration. Moreover the filter substratum is prevalently made of sand where iron traces help fosphate precipitation.

Three systems has been realised in different Italian areas: north (Reggio Emilia), centre (Pisa) and south (Brindisi) in order to compare the efficiency in removing polluting elements with climatic conditions different from Germany. The plants showed high removal rate of the most chemical polluting components ( BOD5, COD, NH4-N, NO3-N, P tot).

*Dott.ssa Floriana Romagnolli
MAG 6 - Progetti Alternativi per l’Energia e l’Ambiente
Loc. Biancana,3 – 42034 Casina (RE)
Tel./fax 0522-608099 e-mail fromagnolli@populus.net 


  1. ASPETTI GENERALI

Dal momento che i costi per la depurazione delle acque di scarico sono sempre più alti gli impianti di fitodepurazione rappresentano un’alternativa che rispetta l’ambiente e che si rivela vantaggiosa anche dal punto di vista economico. Infatti soprattutto in zone rurali in cui non è possibile l’allacciamento alla fognatura pubblica le soluzioni proposte sono spesso onerose senza però garantire un adeguato trattamento dei reflui con il rischio di inquinamento delle falde (come nel caso di pozzi assorbenti, sub-irrigazioni, filtri percolatori, biodischi, fanghi attivi).

Gli impianti di fitodepurazione presentano numerosi caratteristiche tali da renderli ottime soluzioni a basso costo e ad elevato potere depurante. Tra queste citiamo:

Inoltre un impianto di fitodepurazione consente di ridurre i costi di collettamento degli scarichi evitando la realizzazione di lunghe strutture fognarie economicamente non giustificabili nel caso di piccoli insediamenti.

 

  1. IL SISTEMA VIS
  2.  

    Il sistema VIS (Verticale - Intermittente - Sabbia) è un impianto di fitodepurazione di origine tedesca (ideato dall’ Energie und Umweltzentrum di Hannover) a flusso sub-superficiale verticale.

    Il refluo da trattare viene pompato, previa depurazione preliminare che operi una sedimentazione primaria come con una fossa Imhoff, sul filtro verticale con alimentazione intermittente (Fig. 1) e percola per gravità verso il basso fino ai tubi di drenaggio situati sul fondo della vasca. L’intermittenza permette di evitare che l’acqua geli d’inverno all’interno dei tubi e di limitare l’evapoptraspirazione e l’insorgenza di cattivi odori.

    Il filtro verticale è costituito prevalentemente da sabbia in cui la presenza di ferro facilita la rimozione dei fosfati per adsorbimento e precipitazione (Fig. 2).

    Prerogativa dei sistemi a flusso sub-superficiale è l’utilizzo della cannuccia di palude (Phragmites australis ) che con il suo denso intreccio di rizomi consente una notevole diffusione dell’ossigeno anche negli strati più profondi del filtro favorendo la crescita di batteri aerobici. Infatti durante il passaggio dei reflui attraverso la rizosfera la materia organica viene decomposta dall’azione microbica. I contributi della vegetazione al processo depurativo possono essere ricondotti anche all’azione di pompaggio di ossigeno atmosferico dalla parte emersa all’apparato radicale: si creano così delle microzone ossidate adese all’apparato radicale e un’alternanza di zone aerobiche, anossiche ed anaerobiche nel filtro con conseguente scomparsa, pressoché totale, dei patogeni (coliformi). Questi ultimi infatti sono particolarmente sensibili ai rapidi cambiamenti nel tenore di ossigeno disciolto (Brix, 1993).

    FIG.1 Schema di un impianto di fitodepurazione VIS

    schema.bmp (10404 byte)

    FIG.2 Sezione del filtro verticale

    sezione.bmp (36944 byte)

     

  3. DESCRIZIONE DEGLI IMPIANTI REALIZZATI
  4. In Italia sono stati realizzati tre impianti in zone d’Italia differenti: nord (Reggio Emilia), centro (Pisa) e sud (Brindisi). Si è così avuto modo di confrontare i rendimenti di depurazione con situazioni climaticamente differenti dalla Germania

    Gli impianti realizzati in Italia sono i seguenti (AE = abitanti equivalenti):

1995

Az. Agricola "Urupia" (BR)

30 AE

1997

Az. Agricola "La Collina" (RE)

40 AE

1998

Casolare "Acqua Chiara" (PI)

30 AE

In Fig. 3 sono riportati i criteri progettuali e i rendimenti di depurazione dell’impianto tedesco, realizzato presso l’Energie und Umweltzentrum di Hannover e degli impianti italiani.

Nei criteri di progettazione si è spesso dovuto tener conto delle caratteristiche geologiche del territorio e dei materiali che era possibile recuperare in loco. Per l’impianto di "Urupia" ad esempio non è stato possibile utilizzare sabbia di fiume, se non in minima parte, dato che la sabbia normalmente utilizzata in quell’area è di tufo e quindi la sabbia di fiume è molto più costosa. Nell’impianto di Reggio Emilia invece, il terreno che si aveva a disposizione per la realizzazione era argilloso e quindi si è potuto fare ameno dell’impermeabilizzazione del fondo della vasca, previa compressione de fondo stesso.

FIGG. 3 Caratteristiche progettuali e rendimenti di depurazione

 

  • MATERIALI E METODI
  • I controlli sui parametri chimici e biologici sono stati purtroppo fino ad ora solo puntuali. Per i prossimi impianti è invece previsto un monitoraggio più continuativo di sei mesi o un anno.

    Le analisi sono state effettuate per l’impianto di "Urupia" dall’Università degli Studi di Milano, per la "Collina" dall’ AGAC di Reggio Emilia e per il Casolare "Acqua Chiara" da una laboratorio privato di analisi.

     

  • RISULTATI
  • BOD

    Il rendimento di rimozione del BOD ha mostrato una resa media negli impianti italiani del 98% con punte del 99% e minimi del 97%. L’abbattimento medio percentuale coincide con l’impianto tedesco di Hannover (Fig. 3). Il valore medio in uscita è di 3 mg/l.

    COD

    Tutti e tre gli impianti hanno fornito ottimi risultati: resa media in uscita del 95% con un valore medio di 14 mg/l. Nell’impianto tedesco la rimozione è stata del 92%.

    Azoto ammoniacale

    Per l’azoto ammoniacale si sono avuti ottimi rendimenti solo in due impianti ("Urupia" 99% e "Acqua Chiara"91%) mentre alla "Collina" l’abbattimento è stato del 63%. Sarà quindi utile verificare questo dato nei monitoraggi dei prossimi impianti visto che anche nell’impianto tedesco l’abbattimento è stato del 91%.

    Denitrificazione

    I rendimenti della rimozione dei nitrati mostrano livelli di abbattimento nettamente inferiori (43,9 mg/l e 80 mg/l) all’impianto tedesco (22 mg/l) tranne che per l’impianto "Acqua Chiara"(25 mg/l).

    Fosforo

    Per il fosforo si è rilevato una rimozione media del 88% con un valore medio in uscita di 1mg/l.

    In questo caso è interessante osservare come l’impianto di Urupia abbia riportato un abbattimento del 91% superiore per quattro punti percentuali a quello tedesco.

     

    FIG. 4 Media dei rendimenti chimici e biologici degli impianti italiani (espressa in mg/l)

     

  • CONCLUSIONI
  • Il sistema VIS ha mostrato di possedere un’ottima adattabilità in tutta Italia, risultando efficiente a tutte e tre le latitudini in cui sono stati realizzati gli impianti e rispondendo positivamente anche a variazioni nella composizione chimico-fisica della sabbia. Soprattutto nei climi più aridi, come quello della pianura salentina in cui si è realizzato l’impianto pugliese, si sono avute difficoltà nel reperimento di alcuni materiali: si è infatti utilizzata in prevalenza sabbia di tufo dato l’eccessivo costo della sabbia di fiume, e ciò non ha portato ad una variazione significativa nei livelli di rimozione degli inquinanti.

     

     

    BIBLIOGRAFIA

    Brix H. (1991) – The use of macrophytes in waste water treatment: biological features. Atti del Convegno internazionale "Biological Approach to Sewage Treatment Process: Current Status and Perspective, Dip. Studi Territoriali e Ambientali Amm. Pro.le Perugia, C.I.S.B.A. E I.A.W.P.R.C., Perugia

    Brix H. (1993) – Waste treatment in constructed wetland: System design, removal processes, and treatment performances; in Moshiri G.A., Constructed wetland for water quality improvement - Lewis Publishers

    Brix H. (1994) – Use of subsurface flow constructed wetlands for wastewater treatment – Natural and constructed wetlands for wastewater treatment and reuse experiences, goals and limits. Proceedings from conference in Pila, Perugia Italia: october 26-28, 1995

    Cooper, P.F. & Findlater, B.C. (eds.) 1990 - Constructed Wetlands in Water Pollution Control - Pergamon Press,Oxford.

    EPA Enviromental Protection Agency (1993) – Subsurface flow constructed wetland for municipal wastewater treatment, U.S. EPA Office for Water

    Ghetti P. F. & Volpi A. (1994) – Trattamenti di fitodepurazione: aspetti generali. Ingegneria Ambientale, Quaderno 20

    Reed S.C. & Broun D.S. (1992) – Constructed wetlands design, The first generation, Water Envir. Researce, 64, 776-781

    Vymazal, J., Brix, H., Cooper, P.F., Green, M.B., Haberl, R., Eds. 1998. Constructed wetlands for wastewater treatment in Europe - Backhuys Publishers, Leiden.

     


    CURRICULUM

    Floriana Romagnolli, laureata in Scienze Naturali all’Università degli Studi di Milano (1998) con una tesi sul monitoraggio biologico degli ecosistemi-filtro della Valtrebbia (PC) collabora dal 1995 insieme all’Ass. MAG 6- Progetti Alternativi per l’Energia e l’Ambiente di Reggio Emilia, con il Centro per l’Energia e l’Ambiente di Hannover (Germania) per la progettazione di impianti di fitodepurazione.


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