Simulazioni matematiche di letti pilota di fitodepurazione con diverse macrofite
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5. Conclusioni
Le vasche pilota di fitodepurazione, utilizzate nella sperimentazione dell’Università di Padova, sono state alimentate con condizioni particolarmente diverse rispetto alle alimentazioni che avvengono nella realtà degli impianti di fitodepurazione. Le vasche pilota sono state alimentate con cadenza settimanale quindi molto inferiore rispetto alla alimentazione degli impianti reali. Altra condizione particolare è stata l’alimentazione con solo azoto, senza carbonio. Queste particolari condizioni hanno portato il modello a lavorare in condizioni che possono essere definite limite poiché FITOVERT è nato con lo scopo di simulare impianti reali i quali corrispondono ad alimentazione costante (o con frequenza di alcune ore) di un liquame contenente oltre ad azoto anche un alto quantitativo di BOD.
La possibile somministrazione di carbonio da parte delle piante è una questione molto dibattuta, lo studio di queste particolari condizioni ha confermato tale ipotesi.
L’applicazione di FITOVERT, ha portato a sviluppare un modello realizzato appositamente per questo lavoro in grado di individuare le dosi di rilascio diversificate a seconda delle diverse essenze vegetali evidenziando in questo modo la grande importanza del quantitativo di carbonio immesso e della geometria di somministrazione definita dallo sviluppo radicale.
In Tabella 43 sono stati riportati i principali parametri di taratura del modello matematico per le varie piante simulate e per la simulazione della vasca di controllo e le concentrazioni simulate di SNO e SNH.
Tabella 43: Parametri riassuntivi di taratura
SIMULAZIONE SNO SNH C zmax zsmax1 zsmax2 μH μA
TY 10.53 7.02 0.045 24 0 24 6 0.55 JUE 40.5 5.9 0.033 24 0 12 6 0.6 PHR 29.99 10.1 0.034 24 0 24 6 0.55 PHA 24 4 0.047 24 0 0 6 0.55 CAE 31.4 5.45 0.036 24 0 12 6 0.6 BIANCO 56.3 11.2 0.025 24 0 24 6 0.28
Analizzando dettagliatamente la Tabella 43 si nota il forte legame tra il quantitativo di carbonio immesso e la geometria di somministrazione dello stesso dovuto ad un diverso sviluppo delle radici, con i valori di SNO simulati.
Le migliori prestazioni di rimozione di SNO sono state ottenute dalle piante contenenti Typha latifolia L.(TY) le quali presentano una alta somministrazione di carbonio distribuita omogeneamente sulla profondità.
La simulazione relativa alle vasche di Phalaris arundinacea L. (PHA) ha evidenziato un rendimento di rimozione di SNO minore rispetto a quello ottenuto con Typha latifolia L. (TY) nonostante una somministrazione di carbonio leggermente superiore. Questo è dovuto alla notevole differenza dello sviluppo delle radici tra le due piante; la Phalaris arundinacea L.(PHA)è caratterizzata da uno sviluppo molto superficiale delle radici, che comporta un abbattimento di SNO limitato negli strati più profondi a causa del basso quantitativo di carbonio presente. La Typha latifolia L. (TY) invece avendo uno sviluppo delle radici costante nella profondità ottiene i migliori rendimenti di rimozione di SNO proprio negli
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125 strati più profondi, i quali risultano anche caratterizzati da bassissime concentrazioni di SO che permettono il verificarsi del fenomeno di denitrificazione.
La vasca di controllo ottiene andamenti di rimozione delle concentrazione di SNO inferiori a quelli ottenuti nelle vasche con piante, ma comunque presenta fenomeni di denitrificazione. Le concentrazioni di carbonio immesse nel sistema di controllo sono state ipotizzate a causa della possibile crescita di alghe nel letto.
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6. Prospettive di ricerca
Risulta ben noto che i sistemi di fitodepurazione richiedono un prolungato periodo di avviamento per raggiungere le condizioni di funzionamento di regime durante il quale la flora e la fauna associate con i processi di trattamento si insediano nel sistema e raggiungono il livello di crescita che garantisce la piena efficienza delle funzioni biologiche e chimico-fisiche di rimozione degli inquinanti. Per questo motivo, il monitoraggio delle prestazioni del sistema durante il periodo di avviamento consente una previsione solo parziale del funzionamento a lungo termine. Naturalmente, la durata del periodo di avviamento può variare in dipendenza di diversi fattori caratteristici del sistema, come il materiale di supporto, le piante utilizzate con le relative modalità e stagione di piantumazione, il tipo di refluo trattato, le condizioni climatiche ed i parametri di progetto del sistema. Come valore minimo di riferimento si considera di solito un anno, necessario quanto meno per il completamento del primo ciclo vegetativo.
Le simulazioni dinamiche esposte in questa tesi sono state effettuate su dati relativi al primo anno di vita delle piante quindi non ancora in condizioni di regime. Attualmente la sperimentazione condotta dal Prof. Maurizio Borin e dalla Dott.ssa Michela Salvato presso il Dipartimento di Agronomia Ambientale e Produzioni Vegetali dell’Università degli Studi di Padova ha portato ad avere una ulteriore crescita delle piante con una cinetica di rimozione delle concentrazioni di azoto nettamente superiore a quella simulata in questo lavoro.
Le vere condizioni operative del sistema dunque sono rappresentate dal sistema a regime, per le quali il monitoraggio delle condizioni di esercizio risulta ancora più importante. E’ quindi auspicabile che l’impianto la sperimentazione condotta dal Prof. Maurizio Borin e dalla Dott.ssa Michela Salvato presso il Dipartimento di Agronomia Ambientale e Produzioni Vegetali dell’Università degli Studi di Padova. Risulterà quindi di fondamentale importanza continuare lo sviluppo del modello in funzione di nuovi dati dedotti dal Prof. Maurizio Borin e dalla Dott.ssa Michela Salvato in modo da poter comprendere ancora meglio il vero andamento della somministrazione di carbonio nei letti di fitodepurazione, dato che è risultato essere il parametro fondamentale per l’abbattimento della concentrazione di azoto in ingresso.
