Inquinamento idrico e fitodepurazione

Un sistema naturale di depurazione delle acque

Inquinamento idrico e fitodepurazione L'inquinamento idrico può essere causato da numerosi fattori di varia origine e intensità, generando problematiche più o meno gravi all'ambiente e agli esseri viventi.

Inquinamento naturale
L'inquinamento naturale non è di origine antropica ma avviene a causa di frane, alluvioni, eventi atmosferici e stagionali. Questo fenomeno non crea problemi particolari, perché l'acqua è in grado di autodepurarsi, entro certi limiti.

Le piogge acide
Rappresentano, attualmente e in futuro, una delle principali fonti di inquinamento: esse sono causate da contaminazione di acque meteoriche da parte di gas quali le anidridi di zolfo (SOx) e, in parte minore, da ossidi d'azoto (NOx).
Gli effetti dannosi delle piogge acide, che sono particolarmente gravi nelle aree in cui il terreno è costituito prevalentemente da rocce granitiche o da altri materiali incapaci di neutralizzare ioni H+, si possono così schematizzare:
- scomparsa di vita vegetale ed animale dai laghi per forte accumulo di acido;
- effetti dannosi su alberi e sulla vita marina;
- dilavamento di ioni metallici tossici dal terreno (ad es. alluminio);
- erosione di materiali da costruzione come pietre e marmo, quindi vengono danneggiati soprattutto i monumenti.
Fortunatamente questo fenomeno è poco diffuso in Italia.

Inquinamento urbano
L’inquinamento urbano nei corsi d’acqua proviene principalmente dalle fogne delle città. Nei paesi industrializzati la gente consuma da 100 a 200 litri di acqua potabile al giorno: questa acqua, che contiene residui organici, saponi, detersivi e rifiuti di natura varia, finisce nei tubi di scarico, di lì nelle fogne e, a volte, senza alcun trattamento di depurazione, nei fiumi e di conseguenza in mare.
Questo vuol dire una quantità da 5 a 10 miliardi di litri di prodotti inquinanti che finiscono nelle acque pubbliche.

Inquinamento industriale
Questo tipo di inquinamento è dovuto all’introduzione di sostanze chimiche organiche ed inorganiche non biodegradabili nei corpi idrici a scapito degli esseri viventi che ci vivono (pesci e vegetali).

Inquinamento termico
L'inquinamento termico è dovuto allo scarico, nei fiumi e nei torrenti, dell'acqua calda usata per raffreddare gli impianti. Ne sono responsabili le centrali termoelettriche o termonucleari, o le industrie siderurgiche.
Le specie intolleranti al calore possono scomparire, mentre altre trovano l’habitat idoneo per svilupparsi e alterare l’ecosistema acquatico.

Inquinamento agricolo
E’ dovuto all’immissione nelle acque principalmente di elementi nutritivi che possono derivare dalla fertilizzazione e da pesticidi. Questi inquinanti possono raggiungere i fiumi e le acque di falda attraverso fenomeni come il ruscellamento in superficie e la percolazione in profondità, soprattutto da parte dei composti dell’azoto e del fosforo e composti organici di sintesi.
Perdite di composti nitrati e fosfati (macroelementi) nell’ambiente
In agricoltura questi composti vengono utilizzati per migliorare le rese produttive, In molti casi il periodo di massima utilizzazione per alcune colture non coincide con la massima disponibilità degli elementi nel suolo. Questo però, è più facile che avvenga d’inverno, periodo nel quale la maggior parte delle colture non sono attive dal punto di vista vegetativo, e l’azoto che non è stato utilizzato dalle piante prima della raccolta può venir dilavato più facilmente in quanto la maggior parte dei terreni sono nudi.
Inoltre, siccome il periodo autunno-invernale, alle nostre latitudini, è quello più piovoso, questo può incrementare ulteriormente il fenomeno del ruscellamento superficiale e del dilavamento in profondità dei composti azotati e fosfati, e causare l’eutrofizzazione delle acque.
L’eutrofizzazione rappresenta la proliferazione di alghe microscopiche che, non essendo digerite dai consumatori primari, determinano una maggiore attività batterica; aumenta così il consumo di ossigeno, che viene a mancare ai pesci causandone la morte.
Negli ambienti acquatici si nota un notevole sviluppo della vegetazione e del fitoplancton. Avvenendo soprattutto presso la superficie dello specchio d'acqua, ciò comporta una limitazione degli scambi gassosi (e quindi anche del passaggio in soluzione dell'ossigeno atmosferico O2).
Inoltre, quando le alghe muoiono vi è una diminuzione della quantità di ossigeno nell’acqua a disposizione per altri organismi a causa della loro decomposizione, ed i conseguenti processi di putrefazione e fermentazione liberano grandi quantità di ammoniaca, metano e acido solfidrico, impedendo lo sviluppo di altre forme di vita.

La fitodepurazione
La fitodepurazione è un sistema naturale di depurazione delle acque di scarico costituito da un bacino impermeabilizzato riempito con materiale ghiaioso e vegetato da piante acquatiche. La depurazione avviene mediante l'azione combinata tra substrato ghiaioso, piante, refluo e microrganismi presenti. Il sistema funziona in assenza di energia aggiunta e quindi di parti elettromeccaniche. Ciò permette di definire l'impianto “ecocompatibile”. Come spesso accade, ciò che è semplice e naturale può offrire le soluzioni più economiche e pratiche. L’assorbimento degli elementi chimici disciolti nelle acque operato dalle piante e dai microrganismi associati all’apparato radicale, in effetti, è un’attività che avviene normalmente negli ambienti naturali. Ma questa azione benefica della natura può essere utilizzata anche dall’uomo per realizzare sistemi di depurazione dove le radici delle piante sono a diretto contatto con il corpo idrico e per questo in grado di intercettare gli elementi in esso disciolti

La fitodepurazione risana e ripulisce le acque reflue civili e non, grazie all’azione di batteri che decompongono le sostanze organiche e alle piante che assorbono elementi come azoto e fosforo, responsabili dell’eutrofizzazione che causa la proliferazione di alghe microscopiche e il consumo dell’ossigeno. La natura, dunque, provvede da sé alla propria riparazione e al proprio recupero, riducendo il volume del refluo attraverso l’assorbimento radicale e la traspirazione fogliare, assorbendo e asportando i fitonutrienti e gli elementi tossici, stabilizzando il substrato, filtrando il refluo, supportando la popolazione microbica e cedendo ossigeno al substrato sommerso.

Vi sono due sistemi di fitodepurazione: a flusso superficiale e a flusso sottosuperficiale (verticale e orizzontale).
A monte del sistema di fitodepurazione a flusso verticale, i reflui vengono trattati in fosse Imhoff di adeguate dimensioni e pozzetti degrassatori. A valle della sedimentazione primaria viene installata una pompa di sollevamento che permette di regolare la portata in ingresso al bacino. Tale pompa può essere eliminata se le pendenze permettono l’ingresso dei fluidi nel bacino per gravità, anche se l’utilizzo della pompa permette una migliore ed omogenea immissione nella massa filtrante.

Le vasche per il contenimento della massa filtrante, che viene utilizzata sia come substrato per la messa a dimora delle piante sia come filtro, dovranno avere opportune pendenze onde favorire lo scarico delle acque trattate e dovranno essere costruite con materiali che garantiscano la perfetta impermeabilità nel tempo.Sul fondo del bacino viene posta la conduttura di captazione che raccoglie le acque depurate; tale tubazione è costituita da un tubo forato del tipo drenante.

Detti contenitori possono essere realizzati in calcestruzzo, sia in opera sia in vasche prefabbricate, o con manti sintetici (geomembrane) o simili di adeguato spessore, che andranno opportunamente protetti contro le rotture con strati di "tessuto non tessuto" posizionati inferiormente e superiormente alla geomembrana. La posa di detti manti impermeabili deve comunque essere eseguita da ditte specializzate che assicurino la perfetta esecuzione dell’opera.

Sul fondo del bacino viene posta la conduttura di captazione che raccoglie le acque depurate, tale tubazione è costituita da un tubo forato del tipo drenante. Tali tubazioni convogliano le acque in un pozzetto, posizionato all’uscita del bacino, ove all’interno viene posto un sistema di regolazione del livello idrico all’interno del letto.

Successivamente viene posto il materiale di riempimento (medium) costituito da ghiaia fine lavata di granulometria 4-8 mm.Lo spessore del medium è di circa 1 m. Sopra questo strato drenante vengono posate le tubazioni di adduzione costituite da tubi in P.V.C. (UNI 302 – 303) o polietilene con diametro 10-12 cm, su cui si sono praticati dei fori alla distanza di circa 1 m l’uno dall’altro.

Per evitare che l’apparato radicale delle piante ostruisca i fori succitati è opportuno inserire le tubazioni di adduzione in tubi corrugati forati del tipo normalmente usati per i drenaggi.

Il sistema di distribuzione del liquame deve permettere una uniforme irrorazione dello stato filtrante per cui le tubazioni vengono poste a bracci alla distanza di circa 1 m l’una dall’altra. Le tubazioni dovranno essere ricoperte da un ulteriore strato di ghiaia per uno spessore di 10-15 cm. In questo strato di ghiaia vengono poste a dimora le piante, privilegiando nella scelta, essenze già presenti nell’ambiente limitrofo all’impianto onde consentire un migliore adattamento alle condizioni meteo – climatiche.
Nella posa delle piante occorrerà diversificare la tipologia delle stesse in funzione delle zone dell’impianto: lungo il perimetro potranno essere utilizzate, soprattutto per ragioni di carattere estetico, essenze floreali ornamentali quali Iris pseudacorus, Cornus alba elegantissima, Prunus laurocerasus; mentre nell’area interessata dalla distribuzione del liquame dovrà essere utilizzata di norma una combinazione delle specie Bambù a bassa vegetazione e Tyfha; non viene consigliato l’uso di piante con apparato radicale a stoloni (tipo la Phragmites) in quanto favorisce l’occlusione dei fori dell’apparato di distribuzione dei reflui.
Nella formazione del livellamento finale è opportuna la costituzione di piccoli argini perimetrali per impedire l’ingresso di acque meteoriche.
Il sistema di fitodepurazione a flusso verticale favorisce l’instaurarsi di condizioni aerobiche all’interno del medium, a differenza dei vassoi assorbenti o letti a flusso orizzontale, in cui il livello dell’acqua si posiziona poco al di sotto della superficie.
Nel letto a flusso verticale il livello del refluo è oltre un metro sotto la superficie, per cui è facilitata la trasmissione dell’ossigeno all’interno del medium: questo favorisce la formazione di batteri adesi alle particelle della massa filtrante, che, entrando a contatto con il liquame, ne ossidano le componenti presenti (COD, BOD5, NH4+), in particolare la sostanza organica, con alti rendimenti nella rimozione di tali sostanze.

Per il dimensionamento della quadratura del bacino bisogna prevedere dai 2,5 m2 ai 3,5 m2 per abitante equivalente. Il sistema a flusso orizzontale, invece, si basa su sistemi artificiali formati da una vasca di dimensioni contenute, riempita di un substrato inerte permeabile, nel quale vengono poste a dimora delle piante idrofite.

Le piante posseggono, infatti, la naturale capacità di catturare l'ossigeno attraverso l’apparato fogliare e condurlo, lungo il fusto, fino alle radici. Sono piante autoctone, in primis erbacee perenni, capaci di adattarsi a condizioni di saturazione e di eutrofizzazione con uno sviluppo sotterraneo. La superficie delle piante, già dopo pochi mesi dall’avviamento dell’impianto, si riveste di batteri aerobi, i reali responsabili del processo depurativo. I microrganismi decompongono la sostanza organica in sostanze elementari, depurano l’acqua e permettono alle piante di assorbire i nutrienti. L’azione combinata di ghiaie, piante selezionate e batteri riduce così in modo naturale il carico organico e la concentrazione di fosforo e azoto presenti nei reflui, senza aggiungervi sostanze chimiche. Il refluo in uscita, una volta purificato, può essere fatto confluire, a seconda delle necessità, su scarichi diversi: corso d'acqua, suolo, riutilizzo a fini irrigui o reintegro cassette wc.

Elaborato dal Dott. Rossi Giacomo

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