Performance of floating treatment wetlands (FTW) with the innovative Tech-IA® system

Questo lavoro si occupa dei sistemi flottanti di fitodepurazione (FTWs), che consistono in particolari zone umide artificiali che sono in grado di depurare l’acqua inquinata direttamente in situ senza necessità di utilizzo di substrati differenti. La vegetazione cresce in acqua grazie all’utilizzo di elementi flottanti a cui sono ancorate le piante che possono in questo modo sviluppare le loro radici in acqua e diventare terreno ideale per lo sviluppo del biofilm. Attraverso quattro diversi esperimenti è stato possibile indagare diversi aspetti di questa nuova eco tecnologia, non ancora consolidata in Italia. Per questo studio sono stati utilizzati sistemi flottanti brevettati in Italia, chiamati Tech-IA. Un esperimento in microcosmo è stato realizzato su radici per ricavare un tasso di utilizzo dell’ammoniaca (AUR). Per ottenere un’indicazione sul potenziale di nitrificazione dei biofilm adesi ai sistemi di fitodepurazione flottanti, sono state condotte analisi su radici e strisce di geotessuto prese da sotto i materassi flottanti posizionati in un sistema pilota costruito presso l’impianto di depurazione comunale di Pukete ad Hamilton, in Nuova Zelanda. Dopo cinque mesi dall’inizio del progetto di fitodepurazione flottante, le radici assieme alle strisce sono state prelevate e su di esse condotti alcuni test in laboratorio. E’ stato preparato un substrato di coltura avente la medesima concentrazione di ammoniaca presente nel refluo originario in cui sono stati immersi i suddetti campioni in flaconi agitati meccanicamente, in condizioni controllate, per 48 ore. I risultati indicano valori mediani per AUR rispettivamente di 429 mg N m-2 biofilm d-1 per le strisce e di 1582 mg N m-2 biofilm d-1 per le radici. L’accumulo di nitrato misurato in alcune prove era trascurabile. Questa metodologia può fornire informazioni comparative sulle componenti dei sistemi flottanti di fitodepurazione, come il tipo di elementi flottanti, le specie di piante e l’ambiente per poter calcolare una superficie vegetata richiesta per rimuovere una predeterminata quantità di ammoniaca da un noto e specifico refluo. Un esperimento condotto invece in mesocosmo è stato realizzato per testare lo sviluppo della vegetazione direttamente in acqua ovvero in condizioni idroponiche. Gli impianti flottanti di fitodepurazione oltre a migliorare la qualità dell’acqua possono aumentare il valore estetico di uno specchio d’acqua grazie alla presenza di specie fiorite, nonché creare nuovi ambienti acquatici e spazi d’acqua urbani. Questo progetto è uno studio sull’attecchimento e la crescita di macrofite ornamentali usate per il trattamento dell’acqua con in più un alto valore estetico. Sono state studiate diverse specie per poter essere utilizzate nei sistemi galleggianti. Grazie a questa tecnica di coltivazione direttamente in acqua, le piante probabilmente avranno maggiori probabilità di sopravvivenza nei sistemi flottanti di fitodepurazione. Gli ultimi due esperimenti consistono in progetti realizzati su scala reale. Un ampio bacino di sedimentazione nel nord Italia è stato dotato di un impianto FTW. Questo progetto è stato installato in un’area dove non erano presenti canali di deflusso naturali che potessero raccogliere il refluo proveniente dall’agricoltura, il quale, pertanto, confluiva direttamente nel sistema fognario. Quest’ultimo andava a raccogliere l’acqua proveniente dai campi ma anche reflui urbani e industriali provenienti dal depuratore comunale. Durante periodi di piogge abbondanti, il sistema fognario viene sovraccaricato si da scaricare parte dell’acqua in grandi bacini. Questi, dopo alcuni anni possono accumulare sedimenti e diventare totalmente impermeabili. I principali obbiettivi di questo progetto sono quelli di migliorare la qualità dell’acqua mantenendone allo stesso tempo la capienza e di riutilizzare l’acqua depurata per scopi agricoli. Un ulteriore obiettivo è quello di recuperare l’area a fini naturalistici. Elementi flottanti sono stati legati tra loro a formare lunghi nastri che diventavano barriere filtranti poste perpendicolarmente ai punti di entrata e uscita dell’acqua dal bacino. 1800 elementi flottanti vegetati sono stati usati per comporre una superficie depurante di 900 mq con 1440 piante scelte per il loro alto valore depurante, per uno sviluppato sistema radicale e con un elevato impatto estetico (Juncus sp., Iris pseudacorus, Typha latifolia, Phragmites australis). In questo impianto è stata monitorata la qualità dell’acqua, lo sviluppo della vegetazione e possibili implicazioni gestionali. I risultati sulle performance di abbattimento per i valori mediani sono del 20% per l’azoto totale, del 43% per l’ammoniaca, 32% per il nitrato e 11% per il fosforo totale. L’abbattimento per il COD è del 54% al terzo percentile. Un altro esperimento su scala reale è stato un sistema di trattamento terziario per il refluo urbano. Unità di fitodepurazione diverse, combinate in serie possono portare ad una flessibilità e un maggiore tasso di trasformazione degli inquinanti caratteristico di ogni singolo sistema. Per aumentare la capacità di rimozione di un impianto di trattamento urbano, un esistente sistema misto di fitodepurazione è stato riadattato. Questo, localizzato alla fine di un impianto di trattamento tradizionale, si componeva di un vassoio anaerobico orizzontale vegetato e di un laghetto di sedimentazione. ( superficie del vassoio e del laghetto 285 e 615 m2 ,rispettivamente). I cambiamenti sono consistiti nella sostituzione della precedente vegetazione mediterranea xerofila piantata nel vassoio con Phragmites australis e con l’istallazione di un nuovo sistema flottante nel laghetto, dove 150 m2 di elementi flottanti vegetati con Phragmites Australis and Iris pseudacorus erano stati installati. Per quantificare le potenzialità di trattamento dell’impianto, si è monitorato il refluo all’ingresso e all’uscita dal sistema. I risultati indicano abbattimenti sulle mediane circa del 70% per l’azoto totale, del 49% per l’ammoniaca e del 67% per il nitrato. I fosfati vengono abbattuti del 30% e il COD del 54%.