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Uso razionale dell’acqua e trattamento sostenibile dei refluii idrici

pubblicato il: - ultima modifica: 5 Agosto 2020

case-study-e-cube-pomeziaIn Europa, circa la metà di tutta l’acqua prelevata è impiegata nei processi di raffreddamento del settore energetico; il resto è utilizzato in ambito agricolo, industriale, e nell’approvvigionamento idrico pubblico.

L’impronta idrica o water footprint derivante dagli usi produttivi di questa risorsa è infatti molto maggiore di quella relativa al suo consumo diretto.

A differenza di altri beni di primaria importanza, l’acqua non è sostituibile nella maggior parte dei suoi impieghi.

L’uso razionale dell’acqua, la riduzione degli sprechi, ma anche il recupero e il riutilizzo delle acque diventerà sempre più una pratica necessaria all’uomo per gli usi civili, in agricoltura, ma anche nell’industria e nei servizi.

Per affrontare in modo scientifico l’uso sostenibile dell’acqua, E-Cube società di ingegnerie e consulenza strategica, utilizza lo strumento del Life Cycle Assessment (LCA), valutando cioè l’intero ciclo di vita di prodotti e servizi per poterne determinare gli effetti ambientali e le ricadute economiche e sociali in un determinato contesto.

Questa metodologia di analisi esamina la risorsa oggetto dello studio, dalla culla alla tomba e si avvale di alcuni indicatori d’impatto ambientale distinguibili in base al tipo di attività esaminate.

E-Cube per esempio, ha valutato per molti dei propri clienti il livello di emissione di CO2 associato a un prodotto mediante il calcolo della Carbon Footprint di quest’ultimo.

“Nel caso del consumo di acqua dolce in un determinato ciclo produttivo, stiamo utilizzando la Water Footprint” spiega Aldo Iacomelli Amministratore di E-Cube “per stimare l’acqua consumata, non solo direttamente ma anche indirettamente, durante tutto il ciclo produttivo di beni e servizi vari, per poter quindi intervenire efficacemente, con dati accurati e riproducibili, su quelle fasi del ciclo considerate dispendiose, incluso il trattamento finale dei reflui, da ottimizzare”.

Oggi sempre più aziende si stanno preoccupando, anche per ragioni economiche legate alla riduzione dei costi interni, di evitare gli sprechi e di ridurre i consumi di acqua, andando a trattare opportunamente i reflui, per poter riciclare l’acqua a vario titolo nelle attività industriali o in quelle ausiliarie del sito produttivo, secondo le vigenti normative.

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Per far fronte al problema della depurazione, è indispensabile mettere a punto metodi innovativi di trattamento delle acque contaminate e al contempo fare ricorso a tutte le tecnologie disponibili per renderle idonee all’immissione nei corpi idrici ricettori.

Tali tecnologie soft, oltre a rispondere alle esigenze di tutela dell’ambiente e dei corpi idrici recettori, sono anche vantaggiose dal punto di vista gestionale rispetto a trattamenti ormai obsoleti che richiedono notevoli attività e costi di manutenzione e risultano poco flessibili nelle situazioni imprevedibili.

Partendo dall’obiettivo di realizzare un trattamento appropriato e moderno, E-Cube ha progettato l’adeguamento e lo sviluppo del sistema di gestione delle acque reflue realizzato nello stabilimento P&G di Santa Palomba (Pomezia).

L’idea di base, per ottemperare alle prescrizioni delle Autorità competenti, ha condotto alla scelta della fitodepurazione come sistema di trattamento per costruire una vera e propria zona umida artificiale (costructed wetland) dove tutte le acque reflue vengono trattate prima dello scarico finale a norma di legge.

La fitodepurazione è un trattamento naturale per depurare le acque reflue tramite i processi di autodepurazione tipici delle aree umide. L’etimologia della parola fitodepurazione, dal greco phito cioè pianta, non deve trarre in inganno nel ritenere le piante i soli attori principali nella rimozione degli inquinanti.

In realtà le piante favoriscono la creazione di micro-habitat idonei alla crescita della flora microbica, e di un vero e proprio ecosistema filtro responsabile della depurazione biologica. A ciò si associano anche fenomeni fisici (sedimentazione) e fotochimici dovuti alla luce del sole.

Uno dei vantaggi di questa tecnica risiede nella possibilità di ottenere elevati standard qualitativi negli effluenti a costi di costruzione, e soprattutto di gestione, più bassi rispetto alle tecnologie tradizionali, per esempio i costi energetici sono quasi nulli.

Schema del sistema di trattamento dei tre reflui separati all'interno della costructed wetland (E-Cube srl per P&G)
Schema del sistema di trattamento dei tre reflui separati all’interno della costructed wetland (E-Cube srl per P&G)

Il sistema constructed wetland è sempre più utilizzato anche come trattamento terziario per migliorare l’abbattimento di COD, BOD5, azoto, tensioattivi anionici e non ionici, colore residuo e solidi sospesi, agenti patogeni in diversi settori industriali e civili.

L‘impianto di fitodepurazione ideato da E-Cube è costituito da dei bacini riempiti con del materiale filtrante (substrato), costituito da sabbia, ghiaia e pietrisco, e piantumato con vegetazione palustre autoctona tollerante.

Le acque reflue vengono introdotte nei bacini per opera di sistemi di alimentazione e diffuse su tutta la superficie attraverso il substrato, per essere poi scaricate dai sistemi di drenaggio, che controllano anche la profondità delle acque reflue nei bacini.

La vegetazione fornisce l’ambiente adatto per la crescita di microbi e batteri e per la filtrazione degli inquinanti attraverso complessi processi fisici, chimici e biologici

Schematizzazione dei processi di depurazione e abbattimento degli inquinanti nella vasca vegetata a flusso libero superficiale (FSW)
Schematizzazione dei processi di depurazione e abbattimento degli inquinanti nella vasca vegetata a flusso libero superficiale (FSW)

Per evitare fenomeni di inquinamento del sottosuolo, tutti i bacini di depurazione sono stati impermeabilizzati, attraverso geo-membrane sintetiche in polietilene ad alta densità HDPE.

La geo-membrana impermeabilizzante è stata posata su uno strato di sabbia di almeno 35 mm e ricoperta da uno strato di tessuto non tessuto, per assicurare la protezione meccanica della membrana durante il riempimento con gli inerti.

Meccanismi di rimozione degli inquinanti presenti nelle acque reflue di stabilimento da parte del sistema fitodepurativo
Meccanismi di rimozione degli inquinanti presenti nelle acque reflue di stabilimento da parte del sistema fitodepurativo

Nel progetto sviluppato da E-Cube per P&G le acque di prima pioggia che dilavano piazzali e superfici scolanti, conformemente alle norme vigenti, fluiscono in una vasca di sedimentazione e accumulo delle sabbie e dei solidi sospesi (detta vasca di prima pioggia) e successivamente in una vasca di disoleatura, per la separazione di olii e idrocarburi dilavati dalle acque di prima pioggia dai piazzali e dalla viabilità interna.

Impianto di pretrattamento delle acque di prima pioggia e profilo del fondale vasche di fitodepurazione a flusso libero superficiale (FSW) (E-Cube srl per P&G)
Impianto di pretrattamento delle acque di prima pioggia e profilo del fondale vasche di fitodepurazione a flusso libero superficiale (FSW) (E-Cube srl per P&G)

Successivamente a questo primo trattamento, le acque piovane confluiscono per quello finale nella vasca vegetata a flusso libero superficiale (FWS) di forma rettangolare. L’ambiente resta aerobico vicino alla superficie dell’acqua e tende a divenire anossico, fino a essere effettivamente anaerobico, man mano che ci si avvicina al fondo.

Il livello di aerazione raggiunto dipende dal grado di miscelazione, dalla stratificazione della colonna d’acqua, dalle canalizzazioni, dalla turbolenza. La velocità del refluo in ingresso deve essere contenuta per facilitare lo sviluppo delle piante e limitare al massimo i fenomeni di erosione.

Il refluo civile viene sottoposto a un pretrattamento in una serie di fosse Imhoff, per poi essere convogliato alle tre vasche di fitodepurazione, che E-Cube ha progettato, per dare maggior flessibilità ed efficacia idraulica e di trattamento all’impianto, nel modo seguente:

  • vasca a flusso sommerso orizzontale (HF), ripartita su due linee
  • vasca a flusso sommerso verticale (VF), ripartita su due linee
  • vasca a flusso libero superficiale (FWS)

La differenza fra le tre tipologie è che le vasche a flusso sommerso orizzontale e verticale sono dotate di substrato, costituito da materiale inerte lavato, su cui si sviluppano le radici della macrofite, i batteri e funghi e tutti i microrganismi che contribuiscono a creare il sistema di trattamento (ecosistema filtro), mentre le vasche a flusso libero superficiale sono allestite come dei semplici laghetti artificiali dotati di vegetazione completamente sommersa e semi sommersa sugli argini.

Nei sistemi a flusso sommerso orizzontale il refluo viene introdotto da un’estremità della vasca e scorre attraverso il substrato in senso orizzontale grazie a una leggera pendenza del fondo della vasca; in quelli a flusso verticale, invece, il refluo viene introdotto dall’alto tramite una rete di tubazioni sistemate su tutta la superficie della vasca.

Il substrato ha un ruolo fondamentale nell’efficienza depurativa dell’impianto perché, oltre a fare da supporto alla vegetazione, rappresenta un filtro meccanico e chimico per alcune sostanze contenute nel refluo.

L’impianto in funzione dall’estate scorsa sta dando ottimi risultati di abbattimento degli inquinanti, con percentuali di rimozione dei vari parametri prossime al 99% (rispetto al carico inquinante iniziale).

L’ecosistema si è popolato di microorganismi ma anche di simpatiche rane. P&G per un miglioramento ulteriore della spazio dove è stata sviluppata la zona umida artificiale, ha avviato un progetto per la piantumazione di 800 querce che renderanno ancora più naturale l’area.

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