Fitodepurazione per il trattamento di reflui da centri urbani

Gli impianti di fitodepurazione sono probabilmente, dopo i sistemi a fanghi attivi, la tecnica di depurazione più diffusa al mondo per il trattamento di scarichi civili come numero di impianti; il loro utilizzo per piccole e medie utenze ha portato alla realizzazione di un gran numero di sistemi soprattutto per case sparse e centri isolati, ma non mancano anche sistemi più grandi per piccoli-medi centri urbani al di sotto di 5000 a.e e anche per capacità maggiori (l’impianto di Orhei in Moldavia può servire fino a 20.000 a.e. E’ una soluzione ormai da lungo tempo testata a livello internazionale che garantisce, se ben progettata, ottimi livelli depurativi e costanza di rendimento.

IRIDRA ha redatto nel 2005 per conto di APAT le Linee Guida Italiane per l’applicazione delle tecniche di fitodepurazione per il trattamento di reflui civili, poi revisionate e rieditate nel 2012 da ISPRA e attualmente uno dei principali strumenti di valutazione al servizio delle amministrazioni comunali e tecnici.

Fitodepurazione per agglomerati urbani di piccola taglia

Per centri urbani di piccola taglia si intendono agglomerati fino a 2.000 a.e., frazioni, comunità isolate.

Molto spesso risulta difficile adottare soluzioni tradizionali per questi casi, le quali prevedono un collettamento delle acque reflue verso gli impianti consortili, con la necessità di installare lunghi condotti fognari spesso di difficile, lunga e costosa realizzazione. Inoltre, i sistemi tradizionali (come ad esempio i fanghi attivi ad aerazione prolungata) non risultano adeguati alle piccole utenze per i seguenti motivi:

• il ridotto numero di abitanti non consente di avere un carico sufficientemente costante per il buon funzionamento del processo;
• risulta difficile ed oneroso assicurare la necessaria manodopera specializzata per la conduzione dell’impianto, con il risultato che gli impianti vanno incontro a prolungati malfunzionamenti per carenza di adeguata gestione;
• lo spurgo periodico dei fanghi richiede costi più alti a causa della localizzazione decentrata e della mancanza di una linea fanghi sul posto, che richiede il trasporto verso impianti più grandi maggiormente attrezzati;
• i costi di gestione complessivi sono piuttosto alti (circa 40-60 €/abitante).

A livello normativo, il D.L. 152/06 all'Art. 105 richiede che i reflui provenienti da agglomerati fino a 2000 a.e., se recapitanti in acque dolci, o fino 10.000 a.e. se recapitanti in acque marino-costiere, siano sottoposte a trattamento appropriato, i quali devono essere individuati con l'obiettivo di:

• rendere semplice la manutenzione e la gestione;
• essere in grado di sopportare adeguatamente forti variazioni orarie del carico idraulico e organico;
• minimizzare i costi gestionali.
• Viene demandato alle regioni il compito di individuare i trattamenti appropriati nei regolamenti regionali di attuazione.

Nel D.L.152/06 la fitodepurazione è riconosciuta come trattamento appropriato per piccole e medie comunità e come tale rientra in tutti gli elenchi di trattamenti appropriati riportati nei regolamenti regionali; tra queste è l’unica che consente al tempo stesso di ridurre a zero i consumi energetici, di riutilizzare le acque e con il minor impatto ambientale tale da consentire anche il recupero di aree degradate.

Impianto di fitodepurazione di Castelluccio di Norcia (1452 m slm) inserito nel Parco Nazionale dei Monti Sibillini, progettato da IRIDRA nel 2011 in collaborazione con REgione Umbria e operativo dal 2012.

Fitodepurazione per agglomerati urbani di media taglia

Per centri urbani di media taglia si intendono agglomerati sopra ai 2.000 a.e.

Per tali agglomerati i limiti sono generalmente più restrittivi ed imposti dalla normativa nazionale (Tabella 1 e 3 D.L.152/06 per scarico in acque superficiali; questo non è un problema nell’applicazione di sistemi di depurazione naturale che, con le opportune scelte impiantistiche, possono rispettare tali limiti allo scarico, assicurando una adeguata capacità di nitrificazione e denitrificazione. Un’ulteriore vantaggio è che nel caso di utilizzo di sistemi di fitodepurazione può essere omesso lo stadio di disinfezione finale, obbligatorio per tutti gli altri tipi di impianto.

L’unico limite può essere rappresentato dalle superfici richieste, che non sempre possono essere disponibili o i cui costi di acquisizione possono incidere sulla sostenibilità economica dell’intervento; allo stesso tempo però va considerato il minor impatto paesaggistico dei sistemi di depurazione naturale, che ne permette un più agevole inserimento ambientale ed urbanistico rispetto ad impianti a fanghi attivi. La maggiore area impiegata spesso può essere l’opportunità di ricreare paesaggio e ambienti ecologici di pregio.

L’impianto di Dicomano (FI) è dimensionato per 3500 a.e. e occupa un’area di circa 1 ettaro; l’impianto di Orhei dimensionato per 20.000 a.e. occupa un’area di soli 5 ettari. Superfici che sono da ritenersi più che accettabili, ed ulteriormente riducibili ricorrendo a sistemi di fitodepurazione aerati.

Impianto di fitodepurazione per il trattamento dei reflui della città di Orhei (20.000 a.e. - Moldavia), progettato da IRIDRA in collaborazione con P&P, SWS, Hydea.

Fitodepurazione vS Impianti di depurazione tecnologici centralizzati - Generalità

Gli impianti di fitodepurazione rappresentano una delle tecniche più utilizzate nel mondo per depurare le acque reflue domestiche e non solo. Le strategie di centralizzazione depurativa (cioè fare lunghi tratti di fognatura per poi convogliare gli scarichi di centri urbani a volte anche molto distanti tra loro ad un unico impianto di depurazione) portate avanti senza una reale valutazione degli impatti ambientali hanno portato a seri squilibri nel ciclo delle acque: accade che si prelevano acque da un acquifero o da un corpo idrico, per poi restituirle ad un altro bacino. I grossi impianti di depurazione tecnologici, se nel caso dei grandi centri urbani sono una soluzione spesso pressoché obbligatoria, costituiscono una fonte di impatto non trascurabile sul territorio sia in termini di inserimento ambientale, sia per gli alti consumi energetici, l’alta produzione di fanghi di supero, l’utilizzo di prodotti chimici. Anche gli impatti sulla qualità delle acque possono non essere così positivi nonostante l’alto grado di depurazione conseguito, in quanto i volumi enormi di acque di scarico seppur depurate (in conseguenza della centralizzazione depurativa) portano sempre una quantità considerevole di inquinanti al fiume, a volte maggiore di quanto può soppo>rtare soprattutto in estate quando i flussi di acqua molto ridotti li rendono molto più sensibili. L’approccio di decentralizzazione depurativa, cioè di realizzare piccoli impianti delocalizzati sul territorio minimizzando le reti fognarie, in molti casi può essere conveniente sia in termini economici (se è vero che i grossi impianti hanno un costo per metro cubo di acqua depurata ridotto per effetto delle economie di scala, le fognature costano molto e vanno gestite) che ambientali, riducendo gli squilibri visti prima. In molti casi poi (per frazioni isolate, case sparse, rifugi montani ecc) è quasi impossibile realizzare collegamenti fognari a depuratori consortili .Gli impianti tradizionali (fanghi attivi) mal si adattano a piccoli-medi centri perché risentono maggiormente delle variazioni di carico idraulico ed inquinante giornaliero e stagionale e richiedono una gestione condotta in maniera costante da personale specializzato; invece i sistemi di fitodepurazione in questi casi rappresentano una valida alternativa a basso costo sia di investimento che soprattutto di gestione, tollerano bene le fluttuazioni di carico, possono essere gestiti da personale non specializzato in maniera non continuativa. Principi che sono richiesti anche dalla vigente legge sulle acque (D.Lgs. 152/06) che indica i sistemi di fitodepurazione come la soluzione maggiormente appropriata per scarichi provenienti da agglomerati al di sotto di 2000 persone, per scarichi caratterizzati da una fluttuazione del carico in ingresso, nonché come sistemi di trattamento terziario per utenze più grandi.

Fitodepurazione vS Impianti di depurazione tecnologici centralizzati - Costi

I costi di investimento iniziale di un impianto di fitodepurazione sono generalmente comparabili con le tecniche convenzionali (impianti a fanghi attivi) fino a circa 2000 a.e., dopo di ché le economie di scala e l’incidenza del costo del terreno possono incidere a favore di sistemi a fanghi attivi. In media si può considerare un costo di circa 100 €/m2 di superficie utile; i costi possono variare in funzione sia della tipologia scelta e dell’obiettivo depurativo, sia della taglia dell’impianto (per impianti molto piccoli è più ragionevole pesare a costi di 150-200 €/m2, sia in funzione del costo di fornitura e trasporto del materiale di riempimento.

Costi impianti di fitodepurazione comparati con impianti a fanghi attivi (elaborazione IRIDRA da Masotti, 2009)

I costi di gestione sono invece largamente inferiori rispetto ai sistemi a fanghi attivi, a causa soprattutto del nullo o ridotto impiego di energia elettrica, come si può vedere anche dal grafico seguente. Generalmente si può considerare una media di 14 €/a.e. all’anno (per sistemi alla francese di 7-8 €/a.e. non avendo fanghi da smaltire), contro costi di manutenzione e gestione di sistemi a fanghi attivi che per utenze al di sotto di 2000 a.e. possono avere un incidenza almeno 5 volte superiore (50-100 €/a.e.). Inoltre va considerato che un sistema di fitodepurazione non richiede un presidio fisso né l’impiego di manodopera specializzata per la sua gestione, il che riduce ulteriormente gli oneri gestionali.

Comparazione dei costi energetici tra varie tipologie di sistemi di depurazione convenzionali e sistemi di fitodepurazione (treatment wetlands) (Kadlec&Wallace, 2009)

Costi impianti di fitodepurazione comparati con impianti a fanghi attivi (elaborazione IRIDRA)

In grassetto sono evidenziati gli autori dello staff IRIDRA.

Kadlec R.H., Wallace S.D. (2009), “Treatment wetlands – Second Edition”, Lewis, Boca Raton.

Masotti L. (2009), Depurazione delle acque, Calderini.

Masi, F., Bresciani, R., Martinuzzi, N., Cigarini, G. and Rizzo, A., 2017. Large scale application of French reed beds: municipal wastewater treatment for a 20,000 inhabitants town in Moldova. Water Science and Technology, 76, 1, 68-78, 2017.

Rizzo, A., Bresciani, R., Martinuzzi, N. and Masi, F., 2018. French Reed Bed as a Solution to Minimize the Operational and Maintenance Costs of Wastewater Treatment from a Small Settlement: An Italian Example. Water, 10(2), p.156.