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Fitodepurazione - Constructed Wetlands - Sustainable Water Management

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Fitodepurazione per reflui zootecnici

Peculiarità delle attività zootecniche è la produzione di elevate concentrazioni di nutrienti, di solidi sospesi e di sostanze organiche, che sono alla base di notevoli impatti ambientali, sia quando il liquame venga utilizzato per la fertirrigazione e lo spandimento (con accumulo di nitrati nelle acque sotterranee), sia quando tali scarichi vengono illegalmente scaricati nell’ambiente.

Le tecniche di fitodepurazione permettono un’efficiente trattamento di questi reflui, reflui ed una riduzione del contenuto di azoto, permettendo sia una migliore gestione delle pratiche fertirrigue, sia eventualmente lo scarico nell’ambiente entro i limiti di legge.

IRIDRA propone soluzioni innovative per il trattamento del separato liquido dei reflui zootecnici di allevamento e dei digestati da digestione anaerobica, finalizzati alla riduzione di nutrienti, alla valorizzazione di azoto e fosforo, ed eventualmente allo scarico nell’ambiente. Tali soluzioni prevedono la combinazione di sistemi di fitodepurazione avanzati con altre tecnologie quali lo stripping dell’ammoniaca con produzione di solfato di ammonio. Per fornire soluzioni esclusive sul panorama italiano, IRIDRA si avvale della collaborazione di Scott D. Wallace, esperto di sistemi di fitodepurazione aerati, e di Rietland Agro, società belga con eccellenze nel campo della gestione dei reflui zootecnici.

Vantaggizootecnici pigs  web

  • rese depurative in grado di consentire lo scarico delle acque refle trattate rispettando i limiti di legge
  • costi di realizzazione e gestione minori rispetto a soluzioni tradizionali a fanghi attivi
  • non è richiesta manodopera specializzata per la gestione

Approfondimento

Tradizionalmente, i reflui di attività zootecniche venivano smaltiti tramite spargimento sul suolo, principalmente perché rappresentavano la fonte primaria di fertilizzante per i campi. Questo metodo, però, presenta seri problemi legati all'elevato contenuto di materiale grossolano, alle alte concentrazioni di nutrienti e alle limitate distanze a cui è possibile pompare il refluo nello spargimento. Molti allevamenti sono quindi dotati di sistemi di lavaggio delle deiezioni, con la produzione di liquami zootecnici che vengono poi smaltiti in fertirrigazione dopo un trattamento di separazione solido/liquido e stoccaggio in grossi lagoni anaerobici. Alternativamente, negli stabilimenti più grossi, è possibile riscontrare la presenza di impianti di tipo tecnologico per il trattamento dei reflui, mirati principalmente alla riduzione del contenuto di azoto mediante cicli nitro-denitro, ed a volte anche allo scarico in ambiente previo utilizzo di trattamenti terziari di ultrafiltrazione o osmosi inversa.

In confronto a questi sistemi di tipo convenzionale, l'utilizzo di sistemi di depurazione naturale è caratterizzato da minori costi di realizzazione e di gestione, da minori fabbisogni energetici e da una maggiore flessibilità rispetto al carico inquinante in ingresso; soprattutto non si hanno fanghi di depurazione da smaltire. E' stato dimostrato che l'utilizzo di zone umide artificiali per il trattamento dei reflui di aziende zootecniche porta a significative riduzioni delle concentrazioni di nutrienti, di solidi sospesi e di sostanze organiche.

Fitodepurazione per reflui suinicoli

Una delle applicazioni di maggiore recente interesse della fitodepurazione per i reflui zootecnici è data dal trattamento delle acque di scarico prodotte dalle attività suinicole.

La gestione dei reflui suinicoli presenta due problematiche di fondo: 1) volume prodotto troppo elevato per un ottimale riutilizzo in fertirrigazione; 2) carichi inquinanti molto elevati (specialmente solidi sospesi, carico organico e nutrienti) per una trattamento economicamente sostenibile con soluzioni tecnologiche classiche (p.es. fanghi attivi, SBR, MBR). L’utilizzo di tecniche di fitodepurazione (constructed wetlands - CWs) per il trattamento di tali reflui è stato studiato fin dagli anni ’90, specialmente in merito alla soluzione di lagunaggi anaerobici seguiti da fitodepurazione a flusso libero (FWS), la quale ha mostrando una significativa capacità di abbattimento di inquinanti, in particolare in termini di BOD, TSS e azoto totale. Le tecniche di depurazione naturale si sono rivelate molto adatte al trattamento dei reflui prodotti nel settore zootecnico: allevamenti di bovini e suini, acque di lavaggio delle stalle, acquacolture. Tali applicazioni, ancora limitate nel nostro Paese, sono invece piuttosto diffuse negli Stati Uniti dove già nel 1998 il LWDB (Livestock Wastewater Database) aveva censito circa 135 applicazioni nel settore degli allevamenti, soprattutto FWS generalmente preceduti da stagni di stabilizzazione sia aerobici che anaerobici. Soluzioni più efficienti sono state anche investigate per incrementare le efficienze depurative, quali ad esempio impianti di fitodepurazione a flusso subsuperficiale sia orizzontale (HF) che verticale (VF) (Kadlec and Wallace, 2009).

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Esempi di efficienza nel trattamento di reflui suinicoli da parte di impianti di fitodepurazione a flusso libero (FWS), da Kadlec and Wallace (2009).

Recentemente il progetto AQUA (Achieving good water quality status in intensive animal production areas – Fondi LIFE) di cui è stata partner Venero Agricoltura ha revisionato lo stato dell’arte dell’applicazione della fitodepurazione a reflui zootecnici (tra cui quelli dovuto all’allevamento di suini) mostrando che diverse esperienze sono state testate per il trattamento di reflui suinicoli con diverse tipologie di impianti, riportando buone rese depurative per l’azoto totale (50–75%) e per l’azoto ammoniacale (41–72%).

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Fonte “La fitodepuraszione per il trattamento di acque di origine agricola e di reflui zootecnici”, Veneto Agricoltura presso progetto AQUA, 2014

Al fine di rispettare stringenti limiti allo scarico in termini di qualità dell’effluente, le soluzioni tradizionali degli impianti di fitodepurazione (HF, VF, FWS e/o combinazioni tra esse) possono non risultare sufficienti. Si è quindi cominciato a studiare soluzioni innovative per il trattamento di reflui suinicoli che seguissero la letteratura più recente in merito all’efficientamento della tecnica di fitodepurazione, tramite l’accoppiamento con pretrattamenti con reattori anaerobici (Liu et al., 2015) e l’adozione di tecniche di intensificazione dei letti di fitodepurazione (intensified-CW) tramite ad esempio areazione (Wu et al., 2014). Un esempio in letteratura è fornito dall’impianto pilota monitorato da Wu et al., (2015), dove è stato studiata la capacità di trattamento di reflui suinicoli prodotti in Cina e pretrattati con reattore anareobico da parte di letti di fitodepurazione a flusso orizzontale areati; l’impianto pilota ha mostrato buoni rendimenti per quanto riguarda il trattamento del carico organico (52–72% di rimozione del COD a fronte di concentrazioni in ingresso variabili in un intervallo di 200–820 mg/l) e ottimi abbattimenti dell’ammonio (>98% con concentrazioni in ingresso 65–350 mg/l).

Esperienza IRIDRA

Un'esperienza rilevante riguardo alla capacità di trattamento di reflui suinicoli di impianti di fitodepurazione intensificata accoppiati a pretrattamenti con reattori anaerobici in contesto italiano è fornita dall’impianto pilota progettato e monitorato da IRIDRA, installato da Reinnova Srl e finanziato da ENAMA presso l’allevamento suinicolo sito in Magnacavallo (MN) di proprietà di S.A.S.A. Srl. A fronte di un refluo in ingresso altamente carico di inquinanti in termini di solidi sospesi, carico organico e nutrienti (azoto TKN e N-NH4+), l’impianto ha mostrato ottime efficienze depurative sui parametri inquinanti TSS, COD, N-NH4+ e TKN (99.9%, 99.6%, 99.5%, e 99.0% sui valori medi, rispettivamente). Lo schema proposto dall’impianto pilota ha quindi fornito un importate caso studio su reflui suinicoli reali in contesto italiano, mostrando la possibilità di rispettare i limiti allo scarico per questo particolare refluo per la quasi totalità dei parametri inquinanti e suggerendo le migliorie tecniche per garantire un efficiente abbattimento dell’azoto totale (ricircolo, aggiunta di carbonio per sostenere la denitrificazione, aerazione intermittente).

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Impianto pilota di fitodepurazione aerata presso l’allevamento suinicolo sito in Magnacavallo (MN) di proprietà di S.A.S.A. Srl., progettato e monitorato da IRIDRA installato da Reinnova Srl e finanziato da ENAMA

Bibliografia

AAVV “La fitodepuraszione per il trattamento di acque di origine agricola e di reflui zootecnici”, Veneto Agricoltura presso progetto AQUA, 2014

Kadlec, R. H. & Wallace, S. D. (2009). Treatment Wetlands, 2nd edition. CRC Press, FL, ISBN: 978-1-56670-526-4.

Liu, R., Zhao, Y., Doherty, L., Hu, Y., & Hao, X. (2015). A review of incorporation of constructed wetland with other treatment processes. Chemical Engineering Journal, 279, 220-230.

Wu, S., Kuschk, P., Brix, H., Vymazal, J., & Dong, R. (2014). Development of constructed wetlands in performance intensifications for wastewater treatment: a nitrogen and organic matter targeted review. Water research, 57, 40-55.

Wu, S., Lei, M., Lu, Q., Guo, L., & Dong, R. (2015). Treatment of pig manure liquid digestate in horizontal flow constructed wetlands: Effect of aeration. Engineering in Life Sciences.