Fitodepurazione

Descrizione del trattamento
Le tecniche di fitodepurazione sono ispirate ai principi e ai processi di depurazione caratteristici delle zone umide, da cui deriva il termine "constructed wetlands" o zone umide ricostruite.
La rimozione dell'azoto avviene attraverso processi di tipo chimico e biologico: nitrificazione/denitrificazione, volatilizzazione dell'ammoniaca, assorbimento della piante, adsorbimento del substrato.

Si applica alla frazione liquida dei liquami zootecnici che devono essere sottoposti a un trattamento di separazione e di sedimentazione.
Queste tecniche sono consolidate dal punto di vista del processo in quanto ampiamente utilizzate nel settore civile, hanno ridotto impatto ambientale, consumi energetici modesti o nulli, assenza di odori e rumori molesti. Per contro richiedono elevate superfici, sia in senso assoluto, sia rispetto ad altre tipologie di impianto.
L'obiettivo del trattamento va dalla semplice riduzione del carico organico e azotato alla depurazione completa con scarico in acque superficiali, quando utilizzata come trattamento secondario o terziario.

Principio di funzionamento
La fitodepurazione è un sistema biologico di trattamento delle acque reflue, basato sulla ricostruzione di un ecosistema naturaliforme in ambiente umido o sommerso. La compresenza di vegetali e microorganismi permette lo svolgimento di meccanismi di depurazione degli inquinanti. L'azoto viene rimosso attraverso il metabolismo batterico, per assorbimento della piante e per sedimentazione. Anche se l'assorbimento da parte delle piante può avere un effetto significativo, la maggior parte della rimozione dell'azoto è attribuibile alla denitrificazione batterica. Il ruolo delle piante è quello di fornire un substrato e una fonte di carbonio organico per i microorganismi denitrificanti.
Dato che l'azoto negli effluenti è in forma organica o ammoniacale, è necessaria una preventiva azione ossidativa che può essere favorita anche da passaggi successivi in bacini di fitodepurazione di diverso tipo.
In ogni caso, gli effluenti di allevamento non possono essere convogliati direttamente nei bacini di sedimentazione per diversi motivi.
Innanzitutto il carico organico è troppo elevato. Questo parametro, misurato come la domanda biologica di ossigeno in 5 giorni (BOD5 non deve superare valori di 5000 mg.l-1. Considerando che l'effluente tal quale ha valori di circa 6 volte superiori è necessario preventivamente ridurre il valore del BOD5 con un abbattimento di circa l'80%.
Inoltre, il carico massimo di azoto che può essere accettabile dall'ecosistema che si instaura è dell'ordine dei 100 mg.l-1. Cioè 10-50 volte inferiore rispetto all'effluente tal quale.
Infine, il contenuto in solidi deve essere molto basso perché altrimenti saturerebbe rapidamente la porosità dei letti di fitodepurazione compromettendone la funzionalità.
Quindi, la fitodepurazione è adatta come trattamento a valle di altri sistemi di rimozione del carico organico, dell'azoto e dei solidi in vista di un eventuale scarico nelle acque superficiali o utilizzo irriguo dell'effluente. In ogni caso sono necessarie superfici di impianto dell'ordine di alcuni m2 per ogni m3 di liquame prodotto all'anno.
I sistemi di fitodepurazione più diffusi sono a flusso superficiale, con piante natanti o radicate e dove il refluo viene immesso in continuo e scorre a pelo libero, a flusso sottosuperficiale orizzontale e a flusso sottosuperficiale verticale. Sono vasche contenenti materiali inerti ad elevata porosità su cui radicano le piante. Negli impianti a flusso sottosuperficiale, il refluo, il cui scorrimento può essere orizzontale o verticale, è mantenuto costantemente sotto la superficie dell'impianto evitando lo sviluppo di odori molesti, di insetti e le possibili gelate invernali.
Le essenze vegetali utilizzate (a es. Phragmites australis, Typha latifolia) hanno buona resistenza a carichi organici elevati, buona capacità di crescita, notevole apparato radicale che fornisce un'ampia superficie di contatto con il refluo.

Prestazioni
Le efficienze di rimozione degli impianti di fitodepurazione risentono dei carichi in ingresso. E' possibile ottenere alimentando con effluenti diluiti e dopo pretrattamento valori di rimozioni dell'azoto in ingresso del 40-70%. Nel caso di fitodepurazione di acque reflue a basso carico organico si possono ottenere rendimenti superiori. Una parte dell'azoto viene assorbito dalla vegetazione e, per essere effettivamente rimosso, si deve prevedere il trasporto al di fuori dell'azienda del materiale sfalciato periodicamente.

Considerazioni operative
Il liquame deve subire preliminarmente un processo di separazione e di sedimentazione. Il refluo viene pompato negli impianti di fitopurazione, costituiti da vasche riempite di substrato permeabile su cui vengono insediate la piante palustri. Uno schema impiantistico frequentemente proposto prevede una prima vasca con flusso verticale alimentata dall'alto, ad intermittenza, in modo che percoli lentamente e sia raccolto sul fondo da una rete di tubi drenanti. Il drenaggio richiama aria all'interno creando fasi alterne aerobiche e anaerobiche che favoriscono i processi di nitrificazione/denitrificazione. Nella seconda vasca il refluo viene distribuito da un lato del bacino, defluisce seguendo la pendenza del fondo e viene raccolto da un tubo di drenaggio nel lato opposto. Infine il refluo depurato viene avviato alle vasche di lagunaggio e successivamente all'uso agronomico.
L'efficienza degli impianti è maggiore d'estate. E' possibile utilizzare gli impianti di fitodepurazione per il trattamento delle acque reflue dagli impianti di mungitura