La fitodepurazione per il trattamento degli effluenti zootecnici

Livestock wastewater management is an aspect of primary importance in zootechnical systems, due also to the regulation in force about surface and underground water conservation (Direttiva Nitrati). This regulation identifies nitrates vulnerable zone (NVZ) and establishes the maximum nitrogen supply in these areas. This work aims at analysing the application of constructed wetlands for treatment of livestock wastewaters, trying to reduce their volume and polluting potential. Depuration process in constructed wetlands is based on the natural and spontaneous interactions between filling medium, plants and microorganisms. These interactions also occur in natural wetlands. Constructed wetlands are widely applied, as secondary treatment, to small towns or domestics wastewater. For livestock wastewater treatment it's necessary to have liquid wastewaters and to reduce nitrogen and suspended solids concentration before treatment. It is also necessary to have larger depurative surfaces to treat bigger volumes and higher nitrogen concentration than in case of urban wastewaters. This work analyses data relevant to a full scale constructed wetland realized in a swine farm in NVZ. This constructed wetland is used as finishing treatment after solid-liquid separation treatment and nitrification ¿ denitrification process that reduce ammonium nitrogen fraction. There're three subsurface vertical cells, working at the same time. The vertical cells convey the flow in a subsurface horizontal cell. Data have been collected in three different steps under different system conditions and evaluating the efficiency of the system in the three phases.The data show an apparent good, percentage reduction of nitrogen total amount (~60% on pre-treated livestock wastewater) but the removed nitrogen quantity is very low (~83 kg year-1) considering the high nitrogen concentration in swine livestock wastewaters. The best data have been collected from vertical subsurface cells. No significant volume reduction has been shown although other experimentations show different results. It's necessary to consider other aspects to estimate the applicability of constructed wetland: initial investment and management costs, finding of filling mediums and their disposal, biomass handling. The data analysis shows a high initial investment, an easy system management, low environmental impact, difficulty in finding substrate medium and an inadequate biomass production for an energy production re-employment. It should be necessary to consider the possible obstruction of the constructed wetland and the outlet water handling, but there're no enough data about these topics. In conclusion constructed wetlands are good as finishing treatment of pre-treated livestock wastewater and they must be included in an integrated depuration system. Theoretically, their application is good especially for their low environmental impact and easy management. In a practical way, there still have limitations especially on depurative efficiency and the found data are not enough to draw more specific conclusions.

La gestione aziendale degli effluenti animali è un problema di primaria importanza negli allevamenti anche a causa delle norme che tutelano i corpi idrici (Direttiva Nitrati) le quali prevedono la designazione di Zone Vulnerabili da Nitrati di origine agricola (ZVN) e stabiliscono, anche al di fuori di tali zone, i limiti massimi di azoto apportabile in campo. Questa relazione si propone di valutare l'applicabilità di tecniche di fitodepurazione al trattamento degli effluenti zootecnici al fine di ridurre i volumi di refluo e il carico inquinante degli stessi. La fitodepurazione è un processo naturale e spontaneo di depurazione delle acque basato sull'interazione suolo-pianta-microorganismi; i sistemi artificiali (constructed wetlands) cercano di riprodurre questi processi in vasche opportunamente progettate per ricreare le condizioni delle zone umide naturali. La fitodepurazione è già applicata come trattamento secondario di piccoli scarichi domestici e urbani. Per applicarla al settore zootecnico è necessario avere deiezioni fluide e ridurre il carico azotato e i solidi sospesi a monte del trattamento per evitare intasamenti all'impianto. Sono inoltre necessarie superfici molto più vaste, considerando i volumi da trattare e la concentrazione di azoto elevata. Sono stati analizzati i dati di una sperimentazione condotta su un impianto a scala reale realizzato in un'azienda suinicola da ingrasso, sita in ZVN. Esso è concepito come finissaggio a valle di un trattamento di separazione della frazione liquida da quella solida e di un processo di nitrificazione-denitrificazione per l'abbattimento dell'azoto ammoniacale. Il sistema è composto di tre vasche a flusso sottosuperficiale verticale in parallelo che convogliano il refluo in una vasca a flusso sottosuperficiale orizzontale. La sperimentazione ha previsto tre fasi in cui sono state variate determinate condizioni di lavoro dell'impianto e ne è stata valutata l'incidenza sull'efficienza depurativa. Apparentemente la rimozione dell'azoto totale è buona (~60% sull'effluente pretrattato), ma i quantitativi rimossi sono molto bassi (~83 kg anno-1) e di scarso significato se riferiti alle notevoli concentrazioni azotate dei liquami suini. I risultati migliori sono stati ottenuti dalle vasche a flusso sottosuperficiale verticale. Non è stata evidenziata una significativa riduzione dei volumi di effluente, in contrasto con altre prove sperimentali. Per valutare l'applicabilità della tecnica sono stati tenuti in considerazione anche i costi di realizzazione e gestione dell'impianto, il reperimento e lo smaltimento dei substrati e la gestione della biomassa vegetale. Ne è emerso un alto costo di investimento iniziale, semplicità di gestione, basso impatto ambientale, difficoltà nel reperimento dei substrati e produzione di biomassa insufficiente per un reimpiego energetico. Poiché non erano disponibili sufficienti informazioni, non si è potuto considerare il problema del possibile intasamento delle vasche e la gestione dell'acqua in uscita. La fitodepurazione risulta quindi adatta come intervento di finissaggio di effluenti zootecnici pretrattati, in un sistema integrato di trattamento dei reflui. A livello teorico la sua applicazione è conveniente per il basso impatto ambientale e la semplicità di gestione. A livello pratico però ci sono ancora molti limiti legati all'efficienza depurativa e il materiale su cui lavorare non è così approfondito da consentire di trarre conclusioni più precise.