Fitodepurazione per sfioratori di reti fognarie miste (CSO)

Le reti miste comportano, in tempo di pioggia, un brusco e imponente aumento delle portate che, se addotte al depuratore, ne compromettono il funzionamento; da qui la necessità di “scolmare” nel corso d'acqua ricettore le portate in eccesso (combined sewer overflow - CSO). In questo modo una grande quantità di inquinanti raggiunge i fiumi senza alcun trattamento, anche dove esiste un depuratore funzionante e sufficiente per il carico medio. Il carico inquinante dovuto agli scolmatori delle reti miste è notevolissimo: in Germania, ad esempio, dove quasi il 100% del carico civile è trattato con depuratori molto efficaci, si stima che esso rappresenti la quota maggiore del carico di origine civile riversato nei corsi d’acqua mentre in Emilia Romagna, secondo le stime del Piano di Tutela Regionale, esso rappresenta circa il 10% del carico di origine civile e industriale (carico non trattato + residuo proveniente dai depuratori)

Separazione delle reti fognarie

Le possibili soluzioni per far fronte al problema sono diverse. La più ovvia e semplice è la realizzazione di due reti separate: una per le acque nere, diretta al depuratore, ed una per le acque di pioggia che recapita direttamente nei corsi d’acqua, dopo un eventuale trattamento per eliminare i solidi sospesi e gli inquinanti provenienti dalle strade. Il problema è per sostituire l’enorme estensione di reti miste esistenti in Italia, occorreranno diversi decenni. Fintanto che non si metterà mano alla reti nel loro complesso, non sembra portare grandi frutti neanche il provvedimento, contenuto nel D.Lgs 152/06 che prevede, per tutte le nuove urbanizzazioni, l’obbligo di realizzare reti fognarie separate. Molto spesso infatti, si tratta di nuovi quartieri che vengono poi allacciati a reti miste esistenti: per cui, se non è disponibile un recapito per la rete delle acque bianche, un fosso o un corso d’acqua, le acque tenute separate nel nuovo quartiere, vanno a confluire in un’unica rete pochi chilometri a valle.

Soluzioni tradizionali per gli scolmi fognari

Per ridurre l’impatto ambientale dovuto agli sfioratori delle reti miste, i manuali di idraulica classica propongono un’altra soluzione, meno impegnativa della completa separazione delle reti: sono le cosiddette “vasche di accumulo” nella rete fognaria. In pratica le acque di “prima pioggia” - le più inquinate – vengono immagazzinate in queste vasche, per essere reimmesse gradualmente in fogna e inviate al depuratore. Tuttavia la soluzione delle vasche di accumulo presenta due importanti svantaggi: uno tecnico e l’altro economico. Il primo riguarda la funzionalità dei depuratori: infatti gli impianti funzionano tanto meglio, quanto più costante e concentrato è il carico organico che ricevono, ma il risultato può essere che, ad ogni evento meteorico, per molte ore o addirittura giorni, il depuratore si troverà a trattare liquami molto meno concentrati del solito. Il secondo svantaggio è invece economico: infatti i depuratori si troverebbero a trattare una portata molto maggiore rispetto alla sola portata nera, che significa da un lato una notevole crescita dei consumi energetici e dei relativi costi, dall'altro la probabile necessità di un ampliamento.

La fitodepurazione per gli scolmi da fognatura mista

Per il trattamento delle acque di sfioro si può ricorrere anche a sistemi di depurazione naturale, che funzionano in modo simile alle vasche di accumulo, ma trattano gli inquinanti localmente, quindi possono restituire l’acqua depurata al corso d’acqua, senza reimmetterla in fognatura; possono funzionare essi stessi come “vasche volano”, o integrarsi con esse. I sistemi di trattamento naturale hanno diversi vantaggi rispetto alle vasche di prima pioggia: si inseriscono piacevolmente nel paesaggio e non determinano impatti ambientali rilevanti; permettono di riqualificare aree periferiche, spesso degradate e di ricostituire preziosi ecosistemi umidi, permettono di depurare le acque e restituirle subito alla circolazione naturale; il tutto richiede una gestione semplice ed economica che non richiede un impegno costante né manodopera specializzata e consistente sostanzialmente nel controllo della vegetazione e della funzionalità idraulica del sistema.

L’unico “svantaggio” di questi sistemi è che occupano superfici ampie, ma se si considera che le aree impegnate vanno ad incrementare la superficie urbana a verde – rimanendo tra l’altro in buona parte fruibili – davvero si tratta di uno svantaggio?

A livello internazionale sono diffuse sia soluzione più compatte (Gran Bretagna a e Germania) costituite da sedimentazione primaria e sistema di fitodepurazione a flusso sommerso (maggiormente applicabili in ambito urbano o periurbano) che sistemi naturali maggiormente estensivi a flusso libero, presenti soprattutto negli Stati Uniti e in Australia grazie alle più abbondanti superfici disponibili (Meyer et al., 2013; Tao et al., 2014). Questi ultimi hanno dimostrato una maggiore efficacia a livello di protezione idraulica per le loro ottimali capacità di laminazione, oltre alla maggiore versatilità nell’approccio multifunzionale; è quindi naturale pensare che la loro combinazione con sistemi a flusso sommerso possa dare i migliori risultati sia in termini di efficienza depurativa che di laminazione idraulica e di valore ecologico.

Esperienza IRIDRA

Per conto dell'Autorità di Bacino del Fiume Po, IRIDRA ha effettuato uno studio di fattibilità sull'applicazione di sistemi di depurazione naturale per il trattamento di acque di sfioro da reti fognarie di tipo misto nel bacino Lambro-Seveso-Olona. Tale studio ha portato alla progettazione di diversi impianti di fitodepurazione per il trattamento di sfioratori fognari in Lombardia, sia sulle sottoreti fognarie (Gorla Maggiore, Villaguardia, Capiago Intimiano), sia in testa a grossi depuratori centralizzati (Merone, Carimate).

L'impianto di fitodepurazione per gli scolmi di fognatura mista di Gorla Maggiore è stato monitorato nell'ambito del progetto Europeo OpenNESS, mostrando tutti i benefici dei servizi ecosistemici messi a disposizione da queste soluzioni (Masi et al., 2016; Liquete et al., 2016):

• ottime efficienze depurative;
• capacità di proteggere da piene con tempi di ritorno decennali;
• sostegno alla biodiversità;
• apprezzamento della comunità locale nell'utilizzo del parco fluviale annesso.
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Gli impianti di Villaguardia, Capiago Intimiano, Carimate e Merone verranno invece realizzati e monitorati nel 2016-2017, al fine di verificare ulteriormente l'efficacia di questi sistemi nel trattamento degli sfiori da fognatura mista.

Sistema di fitodepurazione per sfioro fognario realizzato a Gorla Maggiore (VA), progettato da IRIDRA

Sistema di fitodepurazione per sfioro fognario in testa al depuratore centralizzato del comune di Merone (CO), 120.000 A.E.,  progettato da IRIDRA (realizzazione prevista 2016)

 Sistema di fitodepurazione per sfioro fognario in testa al depuratore centralizzato del comune di Carimate (CO), 70.000 A.E.,  progettato da IRIDRA

In grassetto sono evidenziati gli autori dello staff IRIDRA.

Rizzo, A., Bresciani, R., Masi, F., Boano, F., Revelli, R. and Ridolfi, L., 2018. Flood reduction as an ecosystem service of constructed wetlands for combined sewer overflow. Journal of Hydrology, 560, pp. 150-159.

Liquete, C., Udias, A., Conte, G., Grizzetti, B. and Masi, F., 2016. Integrated valuation of a nature-based solution for water pollution control. Highlighting hidden benefits. Ecosystem Services, 22, pp.392-401.

Masi F., Bresciani R., Rizzo A., Conte G. Constructed wetlands for combined sewer overflow treatment: Ecosystem services at Gorla Maggiore, Italy. Ecological Engineering. Volume 98, January 2017, Pages 427–438

Meyer, D., Molle, P., Esser, D., Troesch, S., Masi, F., & Dittmer, U. (2013). Constructed wetlands for combined sewer overflow treatment—Comparison of German, French and Italian approaches. Water, 5(1), 1-12

Tao, W., Bays, J. S., Meyer, D., Smardon, R. C., & Levy, Z. F. (2014). Constructed wetlands for treatment of combined sewer overflow in the US: A review of design challenges and application status. Water, 6(11), 3362-3385