Seminario di presentazione del progetto di ricerca: Gestione sostenibile di impianti di ulivo attraverso tecniche di irrigazione

deficitaria e uso di acque reflue – H2Olivo

Trattamento dei reflui mediante fitodepurazione e riuso agricolo: il sistema a servizio dell’azienda agrituristica Valle dei Margi

Prof. Giuseppe Luigi Cirelli - Dott. Mirco MilaniUniversità degli Studi di Catania

giuseppe.cirelli@unict.it - mirco.milani@unict.it

con il contributo di:

co-organizzato con: con il patrocinio di:

Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente, 23 Ottobre 2019

Premessa

L’utilizzo di acque reflue depurate in agricoltura, in sostituzione o parzialeintegrazione con le acque convenzionali, è sempre più praticato nelle aree delbacino del Mediterraneo

La pratica del riuso di acque reflue urbane è subordinata alle normative (spessostringenti) in vigore nei diversi Paesi UE e non

In questo contesto il riuso delle acque reflue trattate per l’irrigazione delle colturecombina diversi vantaggi quali l’incremento della disponibilità idrica perl’agricoltura ed i benefici economici per gli agricoltori derivanti da una riduzionedegli interventi di concimazione

L’uso pianificato e controllato delle acque reflue comporta la necessità disottoporre queste acque ad idonei livelli di trattamento al fine di ridurre oeliminare il potenziale rischio igienico sanitario connesso alla qualità delle acqueutilizzate.

Sustainable sanitation (Ingegneria sanitaria sostenibile)

riduzione dei consumi idrici

reti di fognatura separate contrattamento e recupero (ovepossibile) delle acque reflue urbanee delle acque meteoriche didilavamento

riuso delle acque reflue (il piùvicino possibile al punto di origine)e recupero di sostanze fertilizzanti

separazione alla fonte dellasostanza organica di origine fecale(acque nere e acque grigie) neinuovi edifici

D.M. 185/2003: Riuso delle acque reflue trattate

Proposta di normativa europea per il riuso delle acque reflue in agricoltura (Maggio 2018)

Allegato 1/Tabella 1 – Classi di qualità delle acque depurate e tecniche di utilizzo e di irrigazione agricole consentite

Proposta di normative europea per il riuso delle acque reflue in agricoltura (Maggio 2018)

Allegato 1/Tabella 2 – Prescrizioni di qualità delle acque depurate a fini di irrigazione agricola

Le acque depurate saranno considerate conformi alle prescrizioni di cui alla tabella 2 se le misurazioni soddisfano tutti i seguenti criteri:• i valori indicati per E. coli, Legionella spp. e nematodi intestinali sono rispettati in almeno il 90 % dei campioni. Nessuno dei valori dei campioni

può eccedere la deviazione massima ammissibile di 1 unità logaritmica rispetto al valore indicato per E. coli e Legionella e il 100 % del valoreindicato per i nematodi intestinali;

• i valori indicati per BOD5, SST e torbidità nella classe A sono rispettati in almeno il 90 % dei campioni. Nessuno dei valori dei campioni puòeccedere la deviazione massima ammissibile del 100 % del valore indicato.

Fitodepurazione

Negli impianti di fitodepurazione o “aree umide artificiali” (“constructed wetlands”),vengono riprodotti, in un ambiente controllato, i processi depurazione naturalecaratteristici delle zone umide e ottenuti prevalentemente dall’azione combinata di:substrato, vegetazione e microrganismi

Relativa facilità di realizzazione anche da imprese locali; Assenza (quasi sempre) di apparecchiature elettro-meccaniche; Produzione di fanghi molto modesta; Semplicità ed economicità di gestione e manutenzione; Affidabilità nel rendimento ed elevata efficienza nella rimozione di

alcuni inquinanti;Ottima capacità “buffer” per assorbire punte di carico idraulico ed

organico; Buon inserimento ambientale; Possibilità di recupero di aree marginali; Promozione della conservazione della biodiversità.

Interesse applicativo dei sistemi di fitodepurazione

Sistema a flusso superficiale(FWS)

Flusso superficiale

Flusso sub-superficiale

• Sistema a flusso sub-superficiale orizzontale (H-SSF)

• Sistema a flusso sub-superficiale verticale (V-SSF)

•Fonte: http://www.globalwettech.com

Fitodepurazione: classificazione in funzione del regime idraulico

Macrofite

galleggianti radicate sommerse radicate emergenti

Le macrofite sono piante vascolari che possiedono la capacità di crescere e riprodursi inacqua o vivere su un substrato che, per periodi più o meno prolungati, è carente diossigeno poiché la sua macroporosità è occupata dall’acqua

Il progetto H2Olivo – WP.2

Valutare l’efficienza depurativa di un sistema di fitodepurazione per il riuso delleacque reflue a scopo irriguo in campo olivicolo;

Valutazione dell’efficienza idraulica del sistema mediante prove di conducibilitàidraulica a saturazione.

Obiettivi Realizzativi (O.1)

L’attività di ricerca verrà svolta presso l’Agriturismo Valle dei Margi. Nell’ambito delWP.2 “Tecniche di irrigazione deficitaria e uso di acque reflue depurate per l’irrigazione di coltureolivicole” sono previste attività sperimentali sull’impianto di fitodepurazione a serviziodell’azienda agrituristica.

Agriturismo Valle dei Margi – Grammichele (CT)

L'Azienda agrituristica Valle dei Margi svolge le attività agrituristiche (ricezione,somministrazione sul posto di pasti, vendita diretta di prodotti agricoli, attivitàricreative, culturali, divulgative, escursionistiche, ecc.) su una superficieaziendale di circa 18 ettari e in tre corpi di fabbrica

Dispersione nel terreno quale sistema di trattamento e nel contempo di smaltimento finale

trattamento preliminaree primario(fossa settica, fossa Imhoffsistema individuale aerazioneprolungata)

dispersionenel terreno

assorbimento in falda

Sistema di subirrigazione nel terreno con trincee drenanti per insediamenti isolati.

fossa settica

trincea di subdispersione

Agriturismo Valle dei Margi – Sistema di trattamento e smaltimento (stato iniziale)

Agriturismo Valle dei Margi – Schema sistema di trattamento (progetto)

EDIFICIO PL R&B AAV Addetti TotaleAE COT

n.ro AE n.ro AE n.ro AE n.ro AE n.ro g BOD5/giornoA 30 30 200 50 15 6.3 86.3 5178B1 50 8 2 0.4 8.4 504B2 170 28.3 2 0.8 29.1 1746C 20 20 1 0.4 20.4 1224

Totale 50 50 200 50 220 36.3 20 7.9 144.2 8652

PL: Posti lettoR&B: Ristorazione & barAAV: attività agrituristiche varie: ricreative, culturali, sportive, divulgative ecc. (sonoindicati il numero di utenti); vendita diretta di prodotti agricoli; fattoria didattica conattività di degustazione ed assaggio di prodotti aziendaliAE: abitanti equivalenti, 1 AE = 60 g BOD5/giornoCOT: Carico organico totale

Agriturismo Valle dei Margi – Caratteristiche quali/qualitative reflui

Produzione massima giornaliera di acque reflue da avviare al sistema di trattamento e smaltimento pari a circa 30 m3/giorno.

Il liquame in ingresso al sistema di trattamento presenterà un concentrazione in termini di BOD5 pari circa 290 mg/L.

Agriturismo Valle dei Margi – Dati progettuali

1. Concentrazione di sostanza organica in termini di BOD5 nel liquamein ingresso al sistema di trattamento primario pari a circa 290 mg/L

2. Rimozione di sostanza organica nella fase di trattamento primario(degrassatore + vasca tipo Imhoff) pari a circa il 10%;

3. Concentrazione di BOD5 nel liquame in ingresso al sistema difitodepurazione pari a circa 260 mg/L (concentrazione media iningresso al letto di fitodepurazione H-SSF);

4. Concentrazione di BOD5 nel liquame in uscita dal sistema difitodepurazione H-SSF pari a circa 50 mg/L (concentrazione iningresso al letto FWS);

5. Concentrazione di BOD5 nel liquame in uscita dal sistema difitodepurazione a flusso superficiale pari a 20 mg/L .

Agriturismo Valle dei Margi – Ubicazione Impianto di fitodepurazione

CORPO DI FABBRICA A

Superficie = 18 ha

CORPO DI FABBRICA B

CORPO DI FABBRICA C

IMPIANTO DI FITODEPURAZIONE

Agriturismo Valle dei Margi – Impianto di fitodepurazione H-SSF+FWS

Superficie letto H-SSF= 350 m2

Superficie letto FWS = 180 m2

Vista dell’impianto di fitodepurazione dopo un anno di esercizio

Vista dell’impianto di depurazione a maggio 2019

Diffusione della Phragmites australissu sponde e bacino FWS

Intasamento della sezione d’ingresso

Isolate piante di Cyperus papyruse Carex Schoenoplectus

Estese fallanze di Iris pseudacorus

Manutenzione straordinaria dell’impianto di fitodepurazione

Sostituzione della tubazione di distribuzione dei reflui in H-SSF

Sfalcio della Phragmites australis

Sostituzione del medium di riempimento nella sezione d’ingresso di H-SSF

Messa a dimora di piante di Cyperus papyrus, Canna

indica e Iris pseudacorus

Impianto di fitodepurazione – stato di fatto

Attività sperimentale fitodepurazione: metodologia

1 2 3

• Frequenza di campionamento acque reflue:

• Quindicinale/Mensile

• Punti di campionamento:

Imhoff

FWS

H-SSF

FWSIrrigazione

oliveto

1. Ingresso H-SSF;2. Uscita H-SSF;3. Uscita FWS.

• Conducibilità idraulica mezzo poroso• Prove con traccianti durante le diverse fasi di esercizio dell’impianto

NaCl

Rilievo C.E.H-SSF

• Parametri rilevati sui campioni:

• pH, O.D., C.E., SST, BOD5, COD, N-NH4, N-NO2, N-NO3, Ntot, Ptot, Escherichia coli

Attività sperimentale fitodepurazione: risultati attesi

Definizione di un protocollo per la gestione di un impianto di fitodepurazione, lecui acque siano destinate all’irrigazione di colture olivicole;

Definizione di procedure per la determinazione delle conducibilità idraulica asaturazione nei substrati utilizzati negli impianti di fitodepurazione;

Messa a punto di indicazioni tecniche per la realizzazione, gestione e monitoraggiodi un sistema di fitodepurazione per piccoli insediamenti finalizzato al trattamentoe recupero delle acque reflue per l’irrigazione di colture olivicole.

Risultati attesi

GRAZIE PER L’ATTENZIONE

Prof. Giuseppe Luigi Cirelli - Dott. Mirco MilaniUniversità degli Studi di Catania

giuseppe.cirelli@unict.it - mirco.milani@unict.it