WORKSHOP
WORKSHOP:: “Il“Il trattamentotrattamento naturalenaturale delledelle acqueacque refluereflue enologicheenologiche ee didi insediamentiinsediamenti agro
agro--industrialiindustriali ””
Il trattamento delle acque reflue enologiche:
Il trattamento delle acque reflue enologiche:
Progetto VIENERGY
Progetto co-finanziato dall’Unione Europea Fondo Europeo di Sviluppo Regionale
UNIONE EUROPEA
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Noto (SR), 20 giugno 2014 Noto (SR), 20 giugno 2014 Azienda Agricola Marabino
Azienda Agricola Marabino -- C.da Bimmisca AgliastroC.da Bimmisca Agliastro
Il trattamento delle acque reflue enologiche:
Il trattamento delle acque reflue enologiche:
il caso studio del progetto ViENERGY il caso studio del progetto ViENERGY
Dott. Mirco Milani
Dott. Mirco Milani –– Università di CataniaUniversità di Catania [email protected]
Con il patrocinio di:
Con il patrocinio di:
Regione Siciliana
Assessorato Regionale dell’Agricoltura, dello Sviluppo Rurale e della Pesca Mediterranea Dipartimento Regionale dell’Agricoltura
Consiglio della Federazione Regionale degli Ordini dei Dottori Agronomi e Forestali della Sicilia
Ordine dei Tecnologi Alimentari di Sicilia e Sardegna
Ordine degli Ingegneri della Provincia di Catania
Ordine dei Chimici della provincia di Siracusa
AIAT Sicilia
Associazione Ingegneri per l’Ambiente e il Territorio della Regione Sicilia
AIAPP Sezione Sicilia
Premessa
Il settore enologico produce consistenti quantità di reflui caratterizzati da ragguardevoli concentrazioni di sostanza organica.
Tali reflui, derivanti dal processo di vinificazione, se non opportunamente trattati, possono determinare gravi danni ambientali, se lo scarico avviene su corpo idrico, o notevoli problemi gestionali ai depuratori consortili se lo scarico avviene in fognatura.
Rendere questi scarichi compatibili con l’ambiente diventa importante per tutte le aziende, siano esse costituite da piccoli produttori che da grandi stabilimenti.
L’interesse crescente delle cantine alle problematiche dell’impatto ambientale comporta la ricerca delle migliori soluzioni gestionali dei reflui attraverso la definizione di obiettivi concernenti aspetti legali, economici e di immagine.
Rifiuti prodotti in cantina
Sottoprodotti lavorazione 28 Kg/hL di vino
Raspi
Vinacce Fecce
Uso agronomico Uso energetico
Distilleria Uso energetico Uso agronomico
Imballaggi di scarto
Solidi chiarificazione
Ditte specializzate
Acque reflue 186 Kg/hL di vino
Rifiuti solidi 2 Kg/hL di vino
Fonte: Progetto CIPE 2007-2008
Bioreattore a membrana
Sistema a fanghi attivi
Lagunaggio aerobico/anaerobico Fitodepurazione
Uso agronomico
Trattamento chimico-fisico
Trattamento biologico
Solidi chiarificazione filtrazione, panelli
Consumi idrici in cantina
Vinificazione in rosso Vinificazione in bianco
RICEVIMENTO UVA
PIGIATURA E DIRASPATURA
MACERAZIONE E FERMENTAZIONE
SVINATURA
FERMENTAZIONE MALOLATTICA
TORCHIATURA
RICEVIMENTO UVA
PIGIATURA E DIRASPATURA
CRIO-MACERAZIONE
SGRONDATURA
DEFECAZIONE PRESSATURA
Consumo idrico
(L/hL di vino) Fonte
92-94 Sangiorgi et al., 1996 233 Fumi et al., 1995
43 Gasperi e Viglia, 1995
59-729 ANPA, 2001
TRATTAMENTI
INVECCHIAMENTO
FERMENTAZIONE ALCOLICA
TRATTAMENTI
INVECCHIAMENTO
Lavaggi
Lavaggi e raffreddamento Riscaldamento
IMBOTTIGLIAMENTO/CONFEZIONAMENTO PREPARAZIONE BLEND
INVECCHIAMENTO IN BARRIQUE
59-729 ANPA, 2001
Volume dei reflui prodotti in cantina
Lo scarico dei reflui in cantina risulta estremamente variabile sia da un punto di vista qualitativo che quantitativo.
La determinazione del volume delle acque prodotte in cantina non è agevole poiché le operazioni di cantina implicano consumi idrici estremamente variabili in relazione alla tecnologia adottata, alle dimensioni degli impianti di produzioni, ecc.
Generalmente, i consumi idrici per unità di uva lavorata risultano inversamente proporzionali alle dimensioni della cantina ed alla capacità lavorativa.
Sangiorgi e Balsari (1996) hanno stimato una produzione totale annua di reflui ripartibile per il 47% durante la vendemmia, il 22% durante la fase dei travasi ed il 31%
durante l’imbottigliamento.
durante l’imbottigliamento.
Principali caratteristiche qualitative dei reflui enologici (1)
La composizione chimica delle acque reflue rispecchia le sostanze contenute nell’uva (acini, raspi, semi, polpa) ed i prodotti residui dei vari processi di vinificazione, come lieviti, microrganismi, zuccheri, alcol etilico e metilico, formaldeide e butilaldeide, acetone, acido formico, acetico e tartarico, tartrati di potassio e calcio.
Inoltre, la qualità dello scarico è influenzata dalle sostanze impiegate nella lavorazione del vino come: carbone attivo, coadiuvanti di filtrazione, lavorazione del vino come: carbone attivo, coadiuvanti di filtrazione, ferrocianuro di potassio, anidride solforosa e suoi sali, soluzioni alcaline, tensioattivi cationici.
Anche le caratteristiche chimico-fisiche dei reflui di cantina presentano un
elevato grado di variabilità legate alla tipologia di vino prodotto ed alle
modalità di lavorazione delle uve adottate.
Principali caratteristiche qualitative dei reflui enologici (2)
Il pH risulta tendenzialmente acido nelle acque provenienti dalle attività di lavorazione proprio per i processi di fermentazione mentre, al contrario, risulta significativamente alcalino nelle acque derivanti dal lavaggio di attrezzature e bottiglie.
Valori di pH variabili da 3,5 a 7,0
Alto contenuto di sostanze solide costituite da residui di foglie, bucce degli acini, semi e raspi, prodotti residui dei vari stadi di vinificazione, resti di sostanze che intervengono nella lavorazione del vino, soluzioni alcaline e tensioattivi impiegati nei lavaggi.
Valori di SST variabili da 12 a 7.300 mg/L
Principali caratteristiche qualitative dei reflui enologici (3)
Il COD durante la vendemmia raggiunge concentrazioni almeno 5 volte superiori a quelle registrate nel periodo primaverile ed estivo
BOD5 COD
BOD5/COD Fonte
(mg/L) (mg/L)
1.000-3.000 1.700-6.000 0,5-0,6 Farolfi, 1995
1.200-6.000 2.000-9.000 0,6-0,7 Fumi et al., 1995b
1.200-6.000 2.000-9.000 0,6-0,7 Fumi et al., 1995b
- 7.000-7.500 - Daffonchio et al., 1995
- 500-30.000 - Fumi et al., 1995a
Ridotto contenuto di elementi fertilizzanti (N, P, K)
Presenza di molecole complesse (polifenoli, detergenti, disinfettanti).
Il progetto Vigna Energetica – ViENERGY – PO Italia-Malta 2007-2013
Istituto Regionale Vini & Oli di Sicilia Co.Ri.S.S.I.A.
CSEI Catania Alternative BioEnergy S.r.L.
Ministry for Sustainable Development, the
Environment and
University of Malta Environment and
Climate Change
Obiettivi del progetto:
Il progetto si pone un obiettivo generale di creazione di un modello di viticoltura eco- friendly che coniughi le esigenze di competitività e di crescita in termini di produzione con il rispetto dell’ambiente e la sostenibilità ambientale e sociale della crescita stessa, nonché degli obiettivi specifici di riduzione delle emissioni inquinanti e dei costi energetici di produzione, smaltimento di rifiuti in modo ecologico e lo sviluppo di nuove fonti di reddito.
Il progetto ViENERGY: Attività CSEI Catania
Analisi dei sistemi di trattamento e smaltimento delle acque reflue enologiche in alcune cantine campione ubicate nelle province di Ragusa e Siracusa e a Malta;
Valutazione dell’efficienza di trattamento dei sistemi utilizzati ed individuazione delle criticità gestionali esistenti;
Realizzazione di un impianto pilota dimostrativo per il trattamento naturale delle acque reflue enologiche;
Valutazione dell’idoneità dell’acqua fitodepurata in funzione delle specie, delle Sperimentazione dei sistemi naturali per il trattamento delle acque reflue enologiche Obiettivi
Valutazione dell’idoneità dell’acqua fitodepurata in funzione delle specie, delle modalità di impianto e di allevamento.
Valutazione dell’efficienza dell’impianto pilota e predisposizione di un report in cui saranno riportate tutte le analisi svolte ed i risultati ottenuti;
Messa a punto di linee guida per la progettazione, costruzione e gestione di sistemi di trattamento naturale delle acque reflue enologiche;
Individuazione delle potenzialità del riuso delle acque reflue trattate per il lavaggio di piazzali, macchine agricole, ecc.;
Valutazione delle potenzialità agronomiche di riuso delle acque fitodepurate per l’irrigazione di impianti a verde.
Risultati attesi
Il caso studio del progetto ViENERGY: la cantina Marabino
L’azienda agricola Marabino è localizzata nella Val di Noto nella zona sud orientale della Sicilia nel comprensorio Eloro DOC & Noto DOC
La tenuta dell’azienda si estende per 30 ettari di cui 26 circa in produzione reimpiantati con i vitigni autoctoni della zona, Nero d’Avola e Moscato Bianco, e differenti cloni di Chardonnay
La produzione media annuale di vini è pari a circa 120.000 bottiglie
La cantina Marabino: il sistema di trattamento dei reflui pre-esistente
Fossa settica
prefabbricata di tipo Imhoff, seguita da
condotta di
subirrigazione
La cantina Marabino: progettazione dell’impianto di fitodepurazione
Letto di
Vasca di
Rapporto reflui di produzione/vino prodotto pari a circa 4,5/1 Volume di reflui trattati pari a circa 3 m3/giorno
V-SSF H-SSF FWS
Subirrigazione
Irrigazione area a verde
Griglia
Letto di fitodepurazione a flusso sub-superficiale
verticale
Letto di fitodepurazione a flusso sub-superficiale
orizzontale
Vasca di fitodepurazione a flusso superficiale Vasca
Imhoff
Vasca di equalizzazione
Area realizzazione dell’impianto di fitodepurazione
Impianto dimostrativo di fitodepurazione La cantina Marabino: impianto dimostrativo di fitodepurazione
Impianto dimostrativo di fitodepurazione
Vasca di equalizzazione Pozzetto di
grigliatura Vasca
Imhoff
V-SSF (≈ 140 m2) H-SSF (≈ 60 m2)
FWS (≈ 30 m2)
Impianto di fitodepurazione: trattamenti preliminari e primari
Pozzetto di grigliatura
Vasca Imhoff
Cestello di grigliatura
Vasca Imhoff
subirrigazione Uscita FWS Vasca Imhoff
Vasca di equalizzazione
Vasca di equalizzazione
Pompa sommersa
Temporizzatore
Vasca a flusso sub-superficiale verticale (V-SSF): fasi di realizzazione (1)
Tubazioni di drenaggio
Fori Ø 20 mm
Tubi di aerazione
Vasca a flusso sub-superficiale verticale (V-SSF): fasi di realizzazione (2)
Rizomi di Phragmites australis Messa a dimora di
rizomi di
Phragmites australis (4 rizomi/m2) Stratigrafia letto V-SSF
Tubazione di uscita Fori Ø 8 mm
Mattonella 20 x 20 cm
Tubazione di distribuzione
Vasca a flusso sub-superficiale verticale (V-SSF): fasi di realizzazione (3)
Tubazione di distribuzione
Tubazione di uscita con tappi a vite
Terreno naturale Inerbimento naturale
Rete in polietilene +
Rete in biojuta
Vasca a flusso sub-superficiale orizzontale (H-SSF): fasi di realizzazione (1)
Tubazione di distribuzione Tappi a vite
Fori Ø 20 mm
Pasta bentonitica
Tubazione di drenaggio
Fori Ø 20 mm
Vasca a flusso sub-superficiale orizzontale (H-SSF): fasi di realizzazione (2)
Pietrame lavico
Ghiaia 8-10 mm
Tubazione di uscita
Cyperus papyrus (≈ 8 piante/m2)
Canna indica (≈ 8 piante/m2) Cyperus papyrus e Canna indica
Vasca a flusso superficiale (FWS): fasi di realizzazione (1)
Pietrame lavico
Iris pseudacorus (≈ 10 piante/m2)
Scirpus lacustris
Vasca a flusso superficiale (FWS): fasi di realizzazione (2)
Pozzetto di uscita
Pompa
Tubazione di uscita
Nymphaea alba
Contatore volumetrico Nymphaea alba
Attività sperimentale: metodologia
V-SSF H-SSF FWS
1 2 3 4 5
• Frequenza di campionamento:
• Punti di campionamento:
mensile
1. Ingresso grigliatura;
2. Ingresso V-SSF;
3. Ingresso H-SSF;
4. Ingresso FWS;
5. Uscita FWS.
• Parametri chimico-fisici rilevati:
pH, C.E., SST, BOD5, COD, N-NH4, N-NO2, N-NO3, N-Norg, N-Ntot, P-PO4
Attività sperimentale: campionamenti delle acque reflue
MARZO 2014
(acque di lavaggio locali e imbottigliamento)
APRILE 2014 (acque di lavaggio
locali e botti) Ingresso
grigliatura
Ingresso V-SSF
Ingresso H-SSF
Ingresso FWS
Uscita FWS
Ingresso grigliatura
Ingresso V-SSF
Ingresso H-SSF
Ingresso FWS
Uscita FWS
MAGGIO 2014
(acque di lavaggio locali e imbottigliamento) locali e botti)
Ingresso
grigliatura Ingresso
V-SSF Ingresso
H-SSF Ingresso
FWS Uscita FWS
Attività sperimentale: primi risultati (1)
960
250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
Concentrazioni SST (mg/L)
Ingresso grigliatura Ingresso V-SSF Ingresso H-SSF Ingresso FWS Uscita FWS
SST
13 40 15
4 5
0 50 100 150 200 250
Marzo '14 Aprile '14 Maggio '14
Incremento della concentrazione di SST a causa della biomassa microalgale
Il pH è risultato prossimo alla neutralità sia in ingresso che in uscita dai diversi stadi di trattamento La C.E., nel corso del trattamento, si è mediamente ridotta di circa 250 µS/cm (valore medio in ingresso all’impianto pari a circa 900 µS/cm)
Attività sperimentale: primi risultati (2)
900
35 30 38
3 7
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950
Marzo '14 Aprile '14 Maggio '14
Concentrazioni BOD5 (mg/L)
Ingresso grigliatura Ingresso V-SSF Ingresso H-SSF Ingresso FWS Uscita FWS
BOD5
La biomassa microalgale ha determinato un incremento della concentrazione di
sostanza organica
1702
63 50 67
5 10
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800
Marzo '14 Aprile '14 Maggio '14
Concentrazioni COD (mg/L)
Ingresso grigliatura Ingresso V-SSF Ingresso H-SSF Ingresso FWS Uscita FWS
COD
Con elevate concentrazioni in ingresso all’impianto si evidenzia un
abbattimento della sostanza organica già dal primo stadio di
trattamento
Attività sperimentale: primi risultati (3)
5,2 5,0 5,1
3,2 2,8
3,3
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5
Marzo '14 Aprile '14 Maggio '14
Concentrazioni Ntot (mg/L)
Ingresso grigliatura Ingresso V-SSF Ingresso H-SSF Ingresso FWS Uscita FWS Ntot
Le concentrazioni di Ntot in ingresso all’impianto di trattamento
sono risultate comparabili
Basse concentrazioni di PO4
5,6
1,5
2,9 2,2
1,4 1,5
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
Marzo '14 Aprile '14 Maggio '14
Concentrazioni P-PO4 (mg/L)
Ingresso grigliatura Ingresso V-SSF Ingresso H-SSF Ingresso FWS Uscita FWS P-PO4
Attività sperimentale: primi risultati (4)
30 40 50 60 70 80 90 100
Efficienze medie di rimozione (%)
0 10 20
SST BOD5 COD Ntot P-PO4
Efficienze medie di rimozione (%)
Le limitate efficienze di rimozione dei nutrienti sono state determinate dalla loro ridotta concentrazione in ingresso
Conclusioni
L’impianto di fitodepurazione per il trattamento delle acque reflue enologiche della cantina Marabino ha evidenziato buone efficienze di rimozione già dalle prime fasi di esercizio
L’impianto ha evidenziato un’ottima capacità buffer in presenza di punte di carico organico
punte di carico organico
Sono stati rilevati buoni abbattimenti dei principali inquinanti fin dalla
prima fase di trattamento
WORKSHOP
WORKSHOP:: “Il“Il trattamentotrattamento naturalenaturale delledelle acqueacque refluereflue enologicheenologiche ee didi insediamentiinsediamenti agro
agro--industrialiindustriali ””
GRAZIE PER L’ATTENZIONE GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Progetto VIENERGY
Progetto co-finanziato dall’Unione Europea Fondo Europeo di Sviluppo Regionale
UNIONE EUROPEA
Impossibile v isualizzare l'immagine. La memoria del computer potrebbe essere insufficiente per aprire l'immagine oppure l'immagine potrebbe essere danneggiata. Riav v iare il computer e aprire di nuov o il file. Se v iene v isualizzata di nuov o la x rossa, potrebbe essere necessario eliminare l'immagine e inserirla di nuov o.
Noto (SR), 20 giugno 2014 Noto (SR), 20 giugno 2014 Azienda Agricola Marabino
Azienda Agricola Marabino -- C.da Bimmisca AgliastroC.da Bimmisca Agliastro
GRAZIE PER L’ATTENZIONE GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Dott. Mirco Milani
Dott. Mirco Milani –– Università di CataniaUniversità di Catania [email protected]
Con il patrocinio di:
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Regione Siciliana
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Ordine dei Chimici della provincia di Siracusa
AIAT Sicilia
Associazione Ingegneri per l’Ambiente e il Territorio della Regione Sicilia
