Rendimento depurativo

I sistemi di fitodepurazione descritti sono caratterizzati da diverse potenzialità o prestazioni depurative, quantificabili in termini di efficienza di rimozione dei principali inquinanti. Al fine di analizzare tali prestazioni vengono di seguito discussi i risultati di esperienze scientifiche condotte nell’ultimo decennio in diverse nazioni e riportate nella letteratura internazionale. I dati di efficienza analizzati sono valori medi riferiti a periodi di diversa durata e, in alcuni casi, a più di un impianto sperimentale.

Per quanto riguarda i sistemi di fitodepurazione FWS, le principali esperienze sono state effettuate in USA ed in Nord America (Tabella

5.9). Per tali sistemi, l’efficienza media di rimozione del BOD5 risulta

del 69%, con valori compresi tra il 34% ed il 94%, mentre per il COD le percentuali di abbattimento sono comprese tra il 50% ed il 96% con un valore medio del 59%. La rimozione dei nutrienti presenta valori medi del 44% per l’azoto e fosforo totale e del 51% per l’azoto ammoniacale. Per il fosforo totale, in alcuni casi, è stato registrato un aumento della concentrazione nell’effluente. La modesta rimozione del fosforo è dovuta principalmente alla ridotta superficie di contatto tra il liquame ed il suolo che limita l’adsorbimento del fosforo da parte delle argille e degli ioni Ca, Fe ed Al.

Tabella 5.9. Efficienza di rimozione dei principali inquinanti per i sistemi di fitodepurazione FWS

Nazione ^{Numero impianti}

(*)

BOD₅ COD N_TOT

N-NH₄ ^PTOT SST (%) (%) (%) (%) (%) (%) Australia 7-8 34 n.r. 60 53 -17 -11 Cina 1-5 72 62 57 41 59 84 Belgio 12 n.r. 61 31 n.r. 26 75 Egitto 1 78 68 n.r. n.r. 32 57 Estonia 1 81 n.r. 66 n.r. 69 n.r. Finlandia 2 n.r. n.r. 22 35 30 28 Grecia 1 94 96 n.r. n.r. 53 95 Indonesia 1 n.r. 88 43 n.r. 86 n.r. Italia 1 50 9 n.r. n.r. n.r. n.r. Nord America ^{69 74 n.r. 53 54 57 70} Thailandia 1 58 n.r. n.r. 40 26 57 Turchia 3 50 40 53 n.r. 34 n.r. USA 1-48 n.r. 48 14 32 39 49 MEDIA 69 59 44 51 44 60

(*) Il range di variazione indica che per alcuni inquinanti i dati di rimozione non sono disponibili per tutti gli impianti. n.r.= non rilevato

Anche per i solidi sospesi totali la rimozione media non risulta molto elevata (60%) a causa sia della produzione di nuova biomassa (microrganismi, alghe, residui vegetali, ecc.) da parte dello stesso sistema sia della ridotta efficacia del processo di sedimentazione. Infine, la rimozione dei coliformi fecali si attesta mediamente, secondo l’esperienza nordamericana, intorno alle 2 unità logaritmiche (US EPA, 2000).

I sistemi di fitodepurazione H-SSF presentano, generalmente, buone efficienze di rimozione per la maggior parte degli inquinanti come è evidenziato dalle numerose esperienze effettuate soprattutto in Europa (Tabella 5.10).

Tabella 5.10. Efficienza di rimozione dei principali inquinanti per i sistemi di fitodepurazione H-SSF

Nazione ^{Numero impianti}

(*)

BOD

5 COD N_TOT N-NH₄ P_TOT SST

(%) (%) (%) (%) (%) (%) Australia 3 75 68 n.r. 18 22 88 Austria 1 93 80 51 91 70 88 Belgio 2 n.r. 72 33 n.r. 48 86 Brasile 1 69 71 78 n.r. 72 38 Cina 1-2 90 81 35 21 51 98 Danimarca 71 80 66 40 34 32 73 Danimarca e UK ^{52-80 86 75 43 33 27 86} Egitto 1-4 78 78 n.r. n.r. 39 78 Estonia 1 n.r. n.r. 46 57 77 Francia 1 94 94 57 n.r. 27 96 Germania 1-8 84 76 79 85 95 97 Giordania 1 54 n.r. n.r. n.r. n.r. 64 Italia 1-24 63 81 64 58 49 84 Marocco 3 n.r. 56 n.r. 30 9 63 Nepal 2-3 n.r. 68 38 44 n.r. 70 Nord America 8-34 68 n.r. 56 25 33 79 Polonia 5-6 83 64 24 n.r. 46 77 Repubblica Ceca ^{32-56 87 75 42 43 51 85} Slovenia 5 80 81 n.r. 77 n.r. n.r. Spagna 1-3 79 72 n.r. 25 36 92 Svezia 3 93 n.r. 40 n.r. 58 n.r. Tanzania 1 n.r. 50 n.r. 20 n.r. n.r. Turchia 1 31 n.r. n.r. 50 n.r. n.r. Uganda 1 57 n.r. 63 56 54 n.r. USA 1-4 78 61 n.r. 26 19 90 MEDIA 79 73 46 38 38 81

(*) Il range di variazione indica che per alcuni inquinanti i dati di rimozione non sono disponibili per tutti gli impianti. n.r.= non rilevato

La riduzione media della concentrazione di sostanza organica è

piuttosto elevata sia in termini di BOD5 (circa il 79%) che di COD (circa

il 73%) con valori compresi rispettivamente tra il 31% e il 94% ed il 50% e il 94%. L’efficienza media di rimozione dei nutrienti risulta pari

a circa il 46% per l’Ntot e al 38% per l’NH4 e il Ptot. Tale minore

efficienza è da attribuire, per l’azoto, alle condizioni prevalentemente anaerobiche che si instaurano all’interno del letto filtrante ostacolando il processo di nitrificazione, mentre, per il fosforo, alla scarsa presenza di ioni di Fe, Al e Ca sulla superficie degli inerti.

Per i microrganismi indicatori, quali coliformi fecali ed Escherichia

coli, diversi autori (Kadlec and Wallace, 2008) riportano efficienze di

rimozione dell’ordine di 1-2 unità logaritmiche (pari al 90-99%), con valori massimi fino a 3 unità logaritmiche (99,9%) ottenute in sistemi realizzati in regioni con clima mediterraneo. In tali regioni, inoltre, sono stati raggiunti ottimi risultati (fino al 100%) nella rimozione di salmonelle e uova di elminti (Barbagallo et al., 2003). Nel complesso, tali risultati sembrano dunque evidenziare, nonostante l’assenza dell’azione battericida svolta dalla radiazione ultravioletta, la maggiore efficienza dei sistemi a flusso subsuperficiale rispetto a quelli a flusso superficiale.

Discorso a parte va fatto invece per i sistemi V-SSF. Tali sistemi, infatti, rappresentano ad oggi la tecnologia di più recente sviluppo per i sistemi di fitodepurazione e risultano dunque ancora poco diffusi, anche a causa di una maggiore complessità di progettazione, gestione e manutenzione rispetto agli altri metodi di depurazione naturale. Sebbene dunque i dati a disposizione siano alquanto limitati, risulta possibile evidenziare le buone efficienze di rimozione che vengono raggiunte nei riguardi di tutti gli inquinanti (Tabella 5.11). In

particolare, i processi di degradazione della sostanza organica risultano più efficaci rispetto a quelli dei sistemi a flusso subsuperficiale

orizzontale con una rimozione media di circa il 91% per il BOD5 e di

circa l’83% per il COD. Inoltre, la più efficace aerazione del letto filtrante e l’alternanza di periodi con condizioni prevalentemente anaerobiche a periodi con condizioni prevalentemente aerobiche, permettono agli impianti V-SSF di raggiungere valori elevati di rimozione dell’azoto ammoniacale (79%) e dell’azoto totale (67%). Anche nella rimozione del fosforo totale (53%) i sistemi a flusso verticale si sono dimostrati i più efficaci grazie all’alternanza di periodi ossidanti e riducenti e al maggiore contatto tra liquame e substrato. Altrettanto validi risultano i valori di abbattimento dei solidi sospesi totali che presentano rimozioni medie del 91% con valori compresi tra il 59% ed il 100%. Infine, l’efficienza risulta soddisfacente anche in termini di rimozione della carica batterica, con riduzioni dei coliformi totali e dei coliformi fecali maggiori del 99% (2 unità logaritmiche). Nella figura 5.13 sono confrontate le efficienze medie di rimozione ottenute nei principali sistemi di fitodepurazione in climi tropicali (Zhang et al., 2015), freddi (Wang et al, 2017) e in 268 impianti localizzati in Europa (Haberl et al., 1995). Le basse temperature non hanno influenzato in modo significativo le efficienze di rimozione di

SST, BOD5 e COD. Mentre, le efficienze di rimozione di N-NH4 e NT

sono state significativamente più basse nei climi freddi rispetto a quelle delle regioni tropicali.

Tabella 5.11. Efficienza di rimozione dei principali inquinanti per i sistemi di fitodepurazione V-SSF

Nazione ^{Numero impianti}

(*)

BOD₅ COD N_TOT

N-NH₄ ^PTOT SST (%) (%) (%) (%) (%) (%) Austria 1-3 96 70 36 91 63 92 Austria e UK 4 96 87 38 66 58 90 Belgio 6 n.r. 94 52 n.r. 70 98 Cina 1 82 n.r. 39 n.r. 46 n.r. Colombia 1 72 63 n.r. n.r. n.r. 59 Estonia 1 82 n.r. 36 n.r. 74 n.r. Francia 3-27 98 92 88 88 44 96 Germania 3 96 91 42 81 58 n.r. Grecia 1 97 94 n.r. 94 n.r. 99 Indonesia 1 n.r. 95 82 n.r. 95 n.r. Israele 1 97 96 98 n.r. 99 n.r. Italia 3-7 88 82 34 90 76 80 Nepal 1 97 93 n.r. 96 n.r. 97 Svizzera 1-5 n.r. 85 68 52 74 n.r. Thailandia 2 n.r. 96 n.r. 98 n.r. 100 Turchia 1-11 74 53 45 53 38 59 UK 1-2 97 81 59 90 n.r. 84 MEDIA 91 83 67 79 53 91

(*) Il range di variazione indica che per alcuni inquinanti i dati di rimozione non sono disponibili per tutti gli impianti. n.r.= non rilevato

Figura 5.13. Efficienze medie di depurazione in varie tipologie di sistemi di fitodepurazione in zono tropicali (in blu), In climi freddi (in rosso) e in Europa (EU). FWS: sistemi a superficie libera; HSSF: sistemi a flusso subsuperficiale orizzontale; VSSF: sistemi a flusso subsuperficiale verticale; HS: sistemi ibridi.

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