IT202100018071A1 - Fitodepurazione microbiologica con pgpr (plant growth promoting rhizobacteria) per siti ambientali sensibili ed insediamenti produttivi, civili, balneari in binomio anche con sistemi di verde pensile - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Annessa a Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale
Dal titolo ?Fitodepurazione microbiologica con PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) per siti ambientali sensibili ed insediamenti produttivi , civili, balneari in binomio anche con sistemi di verde pensile?
Campo dell?invenzione
Il ricorso a tecniche di depurazione naturale per il trattamento delle acque reflue rappresenta ormai una scelta ampiamente diffusa a livello mondiale. I sistemi di depurazione naturale possono rappresentare una soluzione adeguata per il trattamento dei reflui provenienti da centri abitativi sparsi e, in generale, da piccole e medie utenze, laddove la scelta della configurazione impiantistica da adottare non pu? prescindere da una valutazione costi/benef?ci, che spesso evidenzia le difficolt? di realizzazione di impianti tecnologici.
Negli ultimi anni, anche in Italia ? stata acquisita una vasta e dettagliata esperienza di studio, progettazione e realizzazione di sistemi di fitodepurazione per il trattamento delle acque reflue. La normativa nazionale auspica, per piccoli insediamenti abitativi (con popolazione equivalente compresa tra 50 e 2.000 abitanti equivalenti), il ricorso a tecniche di depurazione a ridotto impatto ambientale, quali ad esempio la fitodepurazione e il lagunaggio.
A seguito del crescente interesse nei confronti dei sistemi di depurazione naturale, dimostrato da autorit? di gestione e controllo ambientale, enti privati, amministrazioni pubbliche locali, etc., ? necessario avviare una linea di attivit? il cui scopo principale consiste nella definizione di strumenti che garantiscano adeguato supporto tecnico agli operatori del settore e diffondano le conoscenze in ordine a soluzioni impiantistiche a ridotto impatto ambientale, consentendo di raggiungere gli standard qualitativi richiesti dalla normativa.
La riduzione del carico inquinante per diminuire l' impatto sui corpi idrici e raggiungere, quindi, lo stato di buona qualit? delle risorse idriche, rappresenta una delle priorit? in campo ambientale. A tal fine occorre dotarsi di una efficace rete di depurazione.
Quindi la presente innovazione si pone l?obiettivo di amplificare l?efficienza dei sistemi di depurazione biologica attualmente impiegati, modificandone lo schema strutturale di base, generico sui microorganismi degli inoculi e sui loro substrati, ed ottenendo quindi una fitodepurazione microbiologica con PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) mirata alla rimozione degli inquinanti, da applicare a siti ambientali sensibili ed a insediamenti produttivi, civili, balneari di piccole e medie dimensioni, in binomio anche con sistemi di verde pensile sia orizzontale che verticale
Stato dell?Arte e della Tecnica
Quadro normativo
Di seguito si illustra il quadro di riferimento della normativa vigente in materia di scarichi. Sono riportati gli atti normativi attualmente in vigore in sede comunitaria e nazionale in materia di trattamento delle acque reflue urbane:
Direttiva 91/271/CEE (Urban Waste Water Treatment Directive, UWWTD)
Direttiva 2000/60/CEE (Water Framework Directive - WFD)
In particolare, nel disegnare il programma di misure, gli Stati membri devono attuare un approccio combinato che tenga conto dei limiti delle emissioni e degli standard di qualit? ambientale, applicando una strategia integrata per il contenimento degli impatti da sorgenti puntuali e diffuse
In Italia il recepimento della WFD ? avvenuto attraverso il Decreto Legislativo 152/2006, che ha istituito i distretti idrografici e individuato nell?Autorit? di Bacino Distrettuale il soggetto istituzionale deputato alla predisposizione e adozione del piano di bacino distrettuale e delle sue diverse articolazioni (stralci funzionali), incluso il piano di gestione. La disciplina degli scarichi in Italia si ? evoluta sensibilmente, grazie anche alla spinta prodotta dalle norme elaborate a livello comunitario che hanno promosso un passaggio da un approccio basato sostanzialmente sul rispetto di limiti tabellari allo scarico, che non teneva conto dello stato di qualit? complessivo del corpo idrico recettore, ad un approccio la cui filosofia di fondo ? invece la tutela della capacit? del corpo idrico di mantenere elevati standard di qualit? ecologica.
L?avvio di una tutela sistematica delle acque dall?inquinamento si ? realizzato con la cosiddetta legge ?Merli? (L. 10 maggio 1976, n. 31911), che ha avuto il grande merito di introdurre l?obbligo di depurare tutti gli scarichi, attraverso il rispetto per ogni scarico di limiti tabellari previsti dalla stessa norma. Il limite di fondo di tale impianto normativo, che ha risentito fatalmente dell?approccio tipico di quegli anni, era l?impossibilit? di tener conto dell?effetto cumulativo prodotto da pi? scarichi sul corpo idrico recettore. La discussione avviata a livello comunitario relativa alla necessit? di tutelare 10 stato quali-quantitativo complessivo dei corpi idrici ha influenzato anche il legislatore nazionale il quale, anticipando di un anno molte delle disposizioni previste dalla WFD, ha varato il D.Lgs.152/99.
11 D.Lgs.152/99, pur confermando la necessit? che tutti gli scarichi siano depurati, conformemente agli orientamenti comunitari detta disposizioni in funzione del raggiungimento degli obiettivi di qualit? ambientale basate non solo sull?effetto inquinante del singolo scarico, ma sulla capacit? del corpo idrico recettore di sopportare il carico di inquinanti proveniente dall?insieme delle fonti inquinanti puntuali e diffuse. Tale politica, attraverso un approccio combinato tra obiettivo di qualit? dei corpi idrici e valori limite di emissione agli scarichi, impone come obbligo minimale il rispetto delle disposizioni delle direttive comunitarie, tra cui la Direttiva 91/271/CEE e individua quindi i valori limite di emissione non come valori definitivi ma dinamici (in senso pi? restrittivo) in funzione delle caratteristiche naturali del corpo idrico e delle fonti di inquinamento che su di esso incidono. Il nuovo codice dell?ambiente (D. Lgs. 3 aprile 2006, n. 15212 - emanato con il fine di portare riordino e razionalizzazione nel settore ambientale), pur abrogando il precedente testo unico sulle acque, ne ha mantenuto rimpianto normativo generale13 provvedendo ad arricchirne i contenuti e a modificarli ulteriormente in recepimento della Direttiva quadro sulle acque 2000/60/CE; in particolare la disciplina degli scarichi ? trattata nel titolo III, ?Tutela dei corpi idrici e disciplina degli scarichi? della parte III del Decreto.
In attuazione delle disposizioni previste dalla Direttiva 91/271/CEE, la normativa vigente individua le aree che richiedono particolari misure di prevenzione dall?inquinamento o di risanamento ambientale: le aree sensibili, le zone vulnerabili da nitrati di origine agricola, le zone vulnerabili da prodotti fitosanitari, le zone vulnerabili alla desertificazione ed infine, le aree di salvaguardia. La disciplina degli scarichi prevede, inoltre, che: gli agglomerati con oltre 2.000 A.E. devono essere provvisti di reti fognarie per le acque reflue urbane; tutti gli scarichi devono essere preventivamente autorizzati in funzione degli obiettivi di qualit? dei corpi idrici e, quindi, nel rispetto dei valori limite dell?Allegato V alla parte terza, fatta eccezione per gli scarichi delle acque reflue domestiche in reti fognarie, che sono invece sempre ammessi purch? osservino i regolamenti emanati dal soggetto gestore del servizio idrico integrato ed approvati dall?Autorit? d?ambito competente (art. 107, comma 2). Salvo diversa disciplina regionale, la domanda di autorizzazione ? presentata alla Provincia ovvero all?Autorit? d?Ambito se lo scarico ? in pubblica fognatura.(art,124, comma 7); le regioni possono definire valori-limite differenti da quelli riportati in allegato al decreto sia in concentrazione massima ammissibile sia in quantit? massima per unit? di tempo, in ordine ad ogni sostanza inquinante, per gruppi o famiglie di sostanze affini; tutti gli scarichi, eccetto quelli domestici ed assimilabili, devono essere resi accessibili per il campionamento da parte delle autorit? competenti; lo scarico sul suolo o negli strati superficiali del sottosuolo ? vietato, con opportune deroghe elencate all? art. 103, comma 1, subordinate al rilascio di apposita autorizzazione e dopo opportune indagini tecniche; lo scarico diretto nelle acque sotterranee e nel sottosuolo ? vietato, salvo espresse deroghe.
Riguardo agli scarichi di acque reflue urbane che confluiscono in reti fognarie provenienti da agglomerati con meno di 2.000 A.E. e recapitanti in acque dolci e di transizione nonch? quelli provenienti da agglomerati con meno di 10.000 A.E. e recapitanti in acque marino costiere, devono essere sottoposti a trattamento appropriato, cos? come disposto dall?Allegato V alla parte terza del Decreto 16. La normativa comunitaria e nazionale di riferimento in materia di scarichi ? stata recepita dalle regioni con provvedimenti legislativi che, in conformit? con quanto previsto dalla disciplina nazionale in materia di scarichi idrici (D.Lgs.152/06), hanno trasferito a livello locale i principi comunitari. La legislazione nazionale ha stabilito i principi fondamentali della materia cui si attengono le regioni nella redazione delle proprie norme e regolamenti in materia di tutela delle risorse idriche; in particolare l?art.61 del Decreto specifica le funzioni e i compiti delle regioni nel quadro delle competenze costituzionalmente determinate e nel rispetto delle attribuzioni statali. In sintesi, il legislatore ha demandato alle regioni i compiti relativi: all?individuazione delle aree richiedenti specifiche misure di prevenzione dall?inquinamento e di risanamento; all?individuazione delle aree di salvaguardia delle acque superficiali e sotterranee destinate al consumo umano; al monitoraggio dei bacini e dei corpi idrici superficiali e sotterranei significativi, finalizzato alla loro classificazione e destinazione d?uso; all?individuazione e adozione delle misure da intraprendere per il raggiungimento degli obiettivi minimi di qualit? ambientale dei corpi idrici; all?elaborazione, adozione, approvazione ed attuazione dei Piani di Tutela delle Acque, istituiti con il D. Lgs. 152/99, al fine di valutare gli effetti sinergici delle diverse fonti di inquinamento e di porre puntuale attenzione alla tutela dei corpi idrici recettori, adottando un approccio integrato che combini limiti agli scarichi con obiettivi di qualit? per i corpi idrici.
Il Piano di Tutela delle Acque rappresenta lo strumento tecnico e programmatico attraverso cui realizzare gli obiettivi di tutela quali-quantitativa previsti dall'art. 121 del D.Lgs.152/06.
Il Piano di Tutela della Acque costituisce uno specifico piano territoriale di settore 17 e contiene in particolare: i risultati dell'attivit? conoscitiva; l'individuazione degli obiettivi di qualit? ambientale e per specifica destinazione; l'elenco dei corpi idrici a specifica destinazione e delle aree richiedenti specifiche misure di prevenzione dall'inquinamento e di risanamento; le misure di tutela qualitative e quantitative tra loro integrate e coordinate per bacino idrografico; l'indicazione della cadenza temporale degli interventi e delle relative priorit?; il programma di verifica dell'efficacia degli interventi previsti; gli interventi di bonifica dei corpi idrici; i dati in possesso delle autorit? e agenzie competenti rispetto al monitoraggio delle acque di falda delle aree interessate e delle acque potabili dei comuni interessati, rilevati e periodicamente aggiornati presso la rete di monitoraggio esistente, da pubblicare in modo da renderli disponibili per i cittadini; l'analisi economica delTutilizzo idrico e le misure concernenti il recupero dei costi dei servizi idrici; le risorse finanziarie previste. L?ambito territoriale di riferimento per l?attuazione del ?Piano di Tutela? ? il bacino idrografico. L?art. 101 del Decreto assegna alle regioni il compito di definire valori-limite di emissione, diversi da quelli di cui all'Allegato 5, sia in concentrazione massima ammissibile sia in quantit? massima per unit? di tempo in ordine ad ogni sostanza inquinante e per gruppi o famiglie di sostanze affini, tenendo conto dei carichi massimi ammissibili e delle migliori tecniche disponibili. Le regioni non possono stabilire valori limite meno restrittivi di quelli fissati nell'Allegato 5.
Al fine di valutare la differente interpretazione effettuata dalle regioni in relazione alle norme nazionali in materia di scarichi nei successivi paragrafi sono stati analizzati i provvedimenti legislativi approvati a livello locale con particolare riferimento: alla definizione di abitante equivalente (A.E.) -? 1.1.3; all?identificazione degli agglomerati e dei relativi trattamenti appropriati - ? 1.1.4; al concetto e i requisiti di assimilabilit? alle acque reflue domestiche - ? 1.1.5; al rispetto dei limiti di emissione per gli scarichi provenienti da insediamenti inferiori a 2.000 A.E. - ? 1.1.6 ; alla disciplina degli scarichi in corpi idrici non significativi (ovvero in corsi d'acqua che hanno portata naturale nulla per oltre 120 giorni all'anno) -
? 1.1.3 Abitante Equivalente L?Abitante Equivalente (A.E.) costituisce l?unit? di misura utilizzata nel campo della depurazione delle acque reflue per uniformare le stime degli abitanti residenti, di quelli fluttuanti (pendolari e turisti) e di quelli equivalenti derivanti dagli scarichi delle attivit? economiche. La normativa nazionale di riferimento (D.lgs 152/2006), all?articolo 74 comma 1 lettera a), definisce Tabitante equivalente come il carico organico biodegradabile avente una richiesta biochimica di ossigeno a 5 giorni (BOD5) pari a 60 grammi di ossigeno al giorno. Nel caso in cui non sia disponibile il dato analitico di carico organico, alcune regioni fanno riferimento al volume di scarico di 200 litri per abitante/giorno o provvedono a determinare il carico in abitanti equivalenti sulla base delle dimensioni volumetriche dell? insediamento e sul suo numero dei vani, valutati sulla base dei criteri tecnici utilizzati per la progettazione degli stessi e dettati dalla buona norma tecnica dell?edilizia residenziale.
1.1.4 Agglomerati e trattamenti appropriati: La Direttiva comunitaria 91/271, recepita dal D.Lgs. 152/99 e poi dal D.Lgs.152/2006, introduce il concetto di agglomerato quale riferimento territoriale per il collettamento e per il trattamento delle acque reflue urbane, ai fini del raggiungimento degli obiettivi di qualit? dei corpi idrici. All?articolo 74, lettera n) del D.Lgs.152 del 2006, ? riportata la definizione di agglomerato, quale l?area in cui la popolazione, ovvero le attivit? produttive, sono concentrate in misura tale da rendere ammissibile, sia tecnicamente che economicamente in rapporto anche ai benefici ambientali conseguibili, la raccolta e il convogliamento in una fognatura dinamica delle acque reflue urbane verso un sistema di trattamento o verso un punto di recapito finale. La definizione degli agglomerati coinvolge da un lato le Regioni, in quanto competenti per la redazione del Piano di Tutela delle Acque ai sensi del D.Lgs. 152/06 e, dall?altro, le Autorit? d? Ambito Territoriali Ottimali (A.A.T.O.), individuate dalla Legge 36/1994, quali Enti deputati all?organizzazione del Servizio Idrico Integrato. L?individuazione e la delimitazione degli agglomerati sono strettamente legate allo sviluppo dell?urbanizzazione del territorio, ai programmi di interconnessione dei sistemi fognario-depurativi effettuati dagli enti competenti, nonch? a specifiche esigenze territoriali e conseguentemente soggette a modifiche a fronte di una pianificazione dinamica. Il termine ?agglomerato? non dovrebbe essere confuso con le entit? amministrative (quali comuni o altre autorit? locali), che potrebbero avere lo stesso nome. I limiti di un agglomerato possono corrispondere o meno ai confini di un?entit? amministrativa o di un bacino idrografico. Pertanto, pi? entit? amministrative possono formare un agglomerato oppure una singola entit? amministrativa potrebbe essere formata da vari agglomerati distinti qualora rappresentino aree sufficientemente concentrate separate nello spazio come conseguenza di sviluppi storici o economici. 10 L?agglomerato pu? essere servito da uno (rapporto 1:1) o pi? (rapporto l:n) impianti di trattamento delle acque reflue urbane. Inoltre, un singolo agglomerato pu? essere servito da pi? sistemi di collettamento, ognuno dei quali connesso ad uno o pi? impianti. Il carico totale delle acque reflue generato all?interno di un agglomerato ne esprime la dimensione in termini tecnici (abitanti equivalenti) e rappresenta il principale criterio per la determinazione dei requisiti del collettamento e del trattamento delle acque reflue urbane previsti dalla Direttiva comunitaria 91/271 e dai relativi obblighi di reporting. Le dimensioni dell?agglomerato in abitanti equivalenti (carico generato) insieme con la tipologia del corpo idrico recettore dello scarico (acque dolci, estuari, acque costiere) e le caratteristiche dell?area di scarico (area sensibile o relativo bacino drenante, area normale) determinano i requisiti del trattamento da adottare, di cui alla Direttiva comunitaria 91/271. Per agglomerati con numero di abitanti equivalenti inferiore a 2.000, la legislazione di riferimento prevede il ricorso ai trattamenti appropriati.
L?espressione trattamento appropriato ? stata introdotta per la prima volta dalla Direttiva 91/271 /CEE, che all?art. 2, comma 9, lo definisce come ?il trattamento delle acque reflue urbane mediante un processo e/o un sistema di smaltimento che dopo lo scarico garantisca la conformit? delle acque recipienti ai relativi obiettivi di qualit? e alle relative disposizioni della presente direttiva e di altre direttive comunitarie pertinenti?. A livello nazionale, il termine ? stato recepito dal D.lgs. D.Lgs.11 maggio 1999, n. 152 e ripreso interamente dall?art. 74 lett. ii, del vigente D. Lgs. 152/2006. La normativa di riferimento, infatti, lascia ampio margine di discrezionalit? alle Regioni, tanto da consentire soluzioni non univoche per quanto concerne la definizione di eventuali valori limite di emissione e non prevede l?obbligo di controlli periodici da parte delle Autorit? competenti.
L?Allegato V alla parte terza del decreto (cos? come gi? previsto dall?Allegato V al decreto del ?99), nel paragrafo intitolato ?Indicazioni generali?, suggerisce tre criteri-guida per l?individuazione dei trattamenti appropriati, ovvero: la semplicit? della manutenzione e della gestione degli impianti; la capacit? di sopportare adeguatamente forti variazioni orarie del carico idraulico ed organico; la minimizzazione dei costi gestionali. In definitiva, i trattamenti appropriati devono garantire dei livelli di performance accettabili, concorrendo alla finalit? del raggiungimento degli obiettivi di qualit?, ma prevalentemente per garantire la salvaguardia degli aspetti igienico sanitari connessi al contesto territoriale dove essi trovano applicazione.
I trattamenti appropriati possono equivalere ad un trattamento primario o secondario a seconda della soluzione tecnica adottata e dei risultati depurativi raggiunti e, per tutti gli agglomerati con popolazione equivalente compresa fra 50 e 2.000, si ritiene auspicabile il ricorso ad un sistema di depurazione naturale come il lagunaggio o la fitodepurazione ma anche a tecnologie come i filtri percolatori o impianti a ossidazione totale. I predetti trattamenti possono risultare adatti anche per agglomerati in cui la popolazione equivalente fluttuante sia maggiore del 30% della popolazione residente; laddove le caratteristiche del territorio, nonch? quelle climatiche, lo consentano; a condizione, infine, che gli impianti siano opportunamente dimensionati. Tali trattamenti possono prestarsi anche a soluzioni integrate (con funzione di affinamento) con impianti a fanghi attivi o a biomassa adesa, per gli agglomerati di popolazione equivalente compresa fra 2.000 e 25.000. 11 Anche per le zone di alta montagna (sopra i 1.500 m s.l.m.) infine, ai sensi dell?art. 105 del D.Lgs.
152/2006, laddove le basse temperature rendano difficoltoso un trattamento biologico efficace e purch? opportuni studi ne comprovino la mancanza di ripercussioni negative sull?ambiente, ? possibile ricorrere a trattamenti meno spinti.
1.1.5 Criteri di individuazione dei reflui assimilabili a quelli domestici
La legislazione nazionale di riferimento ha previsto che, ai fini della disciplina degli scarichi e delle autorizzazioni, sono assimilate alle acque reflue domestiche, le acque reflue aventi caratteristiche qualitative equivalenti a quelle domestiche e indicate dalla normativa regionale. L?art.101 del D.lgs.
152/2006 ha previsto al comma 7, lettera e) i criteri per l?assimilabilit? del refluo a quello domestico, salvo quanto previsto dall?art. 112, sono assimilate alle acque reflue domestiche le acque reflue: -provenienti da imprese dedite esclusivamente alla coltivazione del terreno e/o alla silvicoltura; -provenienti da imprese dedite ad allevamento di bestiame; - provenienti da imprese dedite alle attivit? di cui alle lettere a) e b) che esercitano anche attivit? di trasformazione o di valorizzazione della produzione agricola, inserita con carattere di normalit? e complementariet? funzionale nel ciclo produttivo aziendale e con materia prima lavorata proveniente in misura prevalente dall'attivit? di coltivazione dei terreni di cui si abbia a qualunque titolo la disponibilit?; - provenienti da impianti di acquacoltura e di piscicoltura che diano luogo a scarico e che si caratterizzino per una densit? di allevamento pari o inferiore a 1 Kg per metro quadrato di specchio d'acqua o in cui venga utilizzata una portata d'acqua pari o inferiore a 50 litri al minuto secondo; - aventi caratteristiche qualitative equivalenti a quelle domestiche e indicate dalla normativa regionale; - provenienti da attivit? termali, fatte salve le discipline regionali di settore. Sono quindi assimilate alle acque reflue domestiche quelle acque reflue che, in base a quanto stabilito dalla normativa regionale, presentano analoghe caratteristiche qualitative pur provenendo da edifici non residenziali, ossia da edifici o impianti in cui si svolgono attivit? produttive, sia artigianali sia industriali o commerciali.
Per quanto sopra, oltre ai criteri di assimilabilit? stabiliti dalla normativa nazionale, talune regioni hanno definito valori limite di emissione che le acque reflue devono rispettare a monte di ogni trattamento depurativo affinch? possano ritenersi ?assimilate? alle acque reflue domestiche.
1.1.6 Limiti di emissione per insediamenti inferiori a 2.000 A.E.
L?art.101 del D.lgs. D.Lgs.152/06 stabilisce che tutti gli scarichi sono disciplinati in funzione del rispetto degli obiettivi di qualit? dei corpi idrici e devono comunque rispettare i valori limite previsti dall?Allegato 5 al Decreto stesso. Al comma 2 dell?art. 105, il Decreto prevede che gli scarichi di acque reflue urbane provenienti da agglomerati con meno di 2.000 A.E che confluiscono nelle reti fognarie recapitanti in acque dolci ed in acque di transizione e gli scarichi provenienti da agglomerati con meno di 1.000 A.E., recapitanti in acque marino-costiere, siano sottoposti ad un trattamento appropriato, in conformit? con le indicazioni dell?allegato 5 alla parte terza del presente decreto.
Il Legislatore, come gi? riferito non ha inteso prevedere limiti tabellari per i trattamenti appropriati, salvo quanto previsto nelle 12 diverse disposizioni di adeguamento regionali scaturite nel corso dell? ultimo decennio. La legislazione comunitaria e nazionale individua, anche nel solo trattamento primario, una potenziale tipologia di trattamento appartenente agli ?appropriati?, le cui performance possono essere valutate attraverso una stima accettabile dell?abbattimento del carico inquinante senza necessariamente ricorrere al rispetto dei limiti tabellari di cui all?allegato 5: un principio che deve essere ampliato anche ad altre tecnologie di trattamento, quali la fitodepurazione, con potenzialit? inferiore a 2.000 A.E. I trattamenti primari per le case sparse e per i piccoli insediamenti civili di consistenza inferiore a 50 vani o 5..000 m3 , erano gi? previsti dalla precedente normativa nazionale relativa alla Legge 319/76 (Legge Merli) e dalla delibera del Comitato Interministeriale per la tutela delle Acque del 4 febbraio 1977 recante ?Criteri, metodologie e norme tecniche generali di cui all?art.2, lettere b), d) ed e) della Legge 10 maggio 1976, n.319?, e sono tuttora contemplati in alcuni regolamenti degli Enti locali e delle Autorit? di Ambito.
Le suddette tecnologie rappresentano un importante base riferimento in quanto applicabili a bassi costi e semplici nella gestione anche se in termini di abbattimento non si supera il 30% per la frazione carboniosa. La fitodepurazione rappresenta la tecnologia pi? adeguata per integrare e conseguire migliori rese rispetto ai soli trattamenti primari ed applicabile a scarichi domestici e assimilabili fino a potenzialit? di gran lunga superiori ai 50-100 A.E. 1.1.7 Scarichi in corpi idrici non significativi II D.Lgs. 152/06, all?art. 124 comma 9, stabilisce che per gli scarichi in un corso d?acqua nel quale sia accertata una portata naturale nulla per oltre 120 giorni annui oppure in un corpo idrico non significativo, l?autorizzazione tiene conto del periodo di portata nulla e della capacit? di diluizione del corpo idrico negli altri periodi e stabilisce prescrizioni e limiti al fine di garantire le capacit? autodepurative del corpo recettore e la difesa delle acque sotterranee. La normativa nazionale attualmente non differenzia gli scarichi recapitati in un ?corpo idrico superficiale significativo? (CIS) da quelli sversati in un ?corpo idrico superficiale non significativo? (CIS NS). Per quanto concerne le norme di emissione degli scarichi di agglomerati di potenzialit? inferiore a 2.000 A.E., le Regioni e le Province Autonome hanno disciplinato in maniera autonoma e differenziata l?eventuale rispetto di limiti tabellari e la distinzione di scarichi al suolo o in acque superficiali. I criteri per l?individuazione di un corpo idrico significativo sono contenuti nell?Allegato 1 alla parte terza del D.Lgs. 152/06 (modificato dal Decreto 14 aprile 2009, n.56). Sono considerati significativi i corpi idrici che le autorit? competenti individuano sulla base delle indicazioni contenute nel predetto allegato e che, conseguentemente, vanno monitorati e classificati al fine del raggiungimento degli obiettivi di qualit? ambientale.
Specifiche tecniche
La fitodepurazione ? un sistema di trattamento dei reflui basato su processi biologici, fisici e chimicof?sici caratteristici degli ambienti acquatici e delle zone umide. I sistemi di fitodepurazione sono ambienti umidi riprodotti artificialmente in bacini impermeabilizzati, attraversati, con diversi regimi di flusso, dalle acque reflue opportunamente collettate. Tali sistemi sono caratterizzati dalla presenza di specie vegetali tipiche delle zone umide (macrofite igrof?le), radicate ad un substrato di crescita o flottanti sullo specchio d'acqua. Sono anche definiti sistemi naturali in quanto tendono a riprodurre in ambiente controllato i processi di autodepurazione che avvengono nelle zone umide naturali, in cui sono coinvolte, oltre alle specie vegetali, anche i microrganismi associati, per il trattamento delle acque reflue. In tali ambienti si realizzano i naturali processi di autodepurazione delle zone umide per degradare gli inquinanti contenuti nelle acque reflue.
Le numerose esperienze italiane ed estere hanno da tempo confermato le buone rese depurative di questi sistemi applicati sia per il trattamento secondario, sia per l?affinamento di reflui provenienti da un sistema tecnologico. Le prime esperienze sulTutilizzo dei processi chimico-fisici, microbiologici e biologici tipici delle zone umide naturali in sistemi controllati risalgono alla met? degli anni ?50 (Seidel, 1955). Dopo le prime sperimentazioni condotte da Seidel al Max Planck Institute di Plon, circa venti anni di ricerche hanno consentito di realizzare il primo impianto di fitodepurazione in scala reale, costruito a Othfresen (Germania) nel 1977 (Kickuth, 1977). A seguito delle esperienze tedesche, nei primi anni ?80 i sistemi di fitodepurazione sono stati applicati per il trattamento delle acque reflue anche in Danimarca e successivamente in Austria e Svizzera. Nella seconda met? degli anni ?80 i sistemi di fitodepurazione a flusso sommerso orizzontale furono introdotti anche nel Nord America e Australia (Vymazal, 2005). I sistemi di fitodepurazione, sperimentati e studiati a livello internazionale, sono classificati in base al tipo di macrofite utilizzate (galleggianti, radicate sommerse, radicate emergenti) ed alle caratteristiche del percorso idraulico del refluo.
La classificazione in funzione delle caratteristiche delle specie vegetali utilizzate, comunemente accettata nei settori tecnico-scientifici che si occupano di depurazione naturale, ? quella proposta da Brix (1993): - Sistemi con macrofite galleggianti (Lemna, Giacinto d?acqua, ecc.); - Sistemi a macrofite radicate sommerse (Potamogeton, Myriophyllum, ecc.); Sistemi a macrofite radicate emergenti (Fragmiti, Tife, ecc.); - Sistemi misti. In relazione al percorso idraulico del refluo, i sistemi di fitodepurazione si distinguono in: - SFS-h o HF (Subsurface Flow System - horizontal o Horizontal Flow): i sistemi a flusso sommerso orizzontale sono bacini riempiti con materiale inerte, dove i reflui scorrono in senso orizzontale in condizioni di saturazione continua (reattori ?plug-flow?) e le specie vegetali utilizzate appartengono alle macrofite radicate emergenti; - SFS-v o VF (Subsurface Flow System - vertical o Vertical Flow): i sistemi a flusso sommerso verticale sono vassoi riempiti con materiale inerte, dove i reflui scorrono in senso verticale in condizioni di saturazione alternata (reattori ?batch?) e le specie utilizzate appartengono alle macrofite radicate emergenti; - FW o FWS (Free Water o Free Water Surface): i sistemi a flusso libero riproducono, quanto pi? fedelmente, una zona palustre naturale, dove l?acqua ? a diretto contatto con l?atmosfera e generalmente poco profonda, e le specie vegetali che vi vengono inserite appartengono ai gruppi delle idrof?te e delle elofite ; Le diverse tipologie di sistemi di fitodepurazione possono essere combinate con l?obiettivo di ottimizzare le rese depurative di un particolare tipo di refluo. Questi sistemi combinati prendono il nome di ?Sistemi ibridi? (Vymazal, 2005). Attualmente in Europa sono in funzione alcune decine di migliaia di impianti di fitodepurazione, la maggior parte dei quali localizzata nei Paesi del Nord dove gi? da molti anni sono utilizzati come strategia per la riduzione dell?inquinamento proveniente da piccole e medie utenze. In Europa sono maggiormente diffusi i sistemi a flusso sommerso orizzontale e verticale (pi? del 75%), utilizzati prevalentemente per il trattamento secondario di acque reflue domestiche e civili (Vymazal ed altri, 1998). Tali sistemi risultano essere i pi? appropriati nel contesto europeo, sia per il miglior rapporto tra superf?cie necessaria ed efficacia di trattamento, sia per il loro inserimento in aree urbane e/o periurbane. Per il trattamento terziario (o post-trattamento) di depuratori esistenti si annoverano invece, numerose esperienze con sistemi a flusso superficiale FWS, che si configurano spesso come la migliore alternativa in caso di ingenti quantit? di acque da trattare con ridotto grado di inquinamento. Inoltre, la realizzazione di questi sistemi fornisce l?opportunit? di ricreare habitat ideali per specie animali (piccoli anfibi, uccelli, etc.) e vegetali (idrof?te ed elofite) fortemente a rischio per la sempre maggiore semplificazione delle forme d?uso del territorio e la conseguente scomparsa dei microhabitat adeguati per la loro riproduzione. In letteratura i sistemi di fitodepurazione si classificano in sistemi a flusso sommerso (orizzontale e verticale) e sistemi a flusso libero. Dallo studio svolto, i sistemi interessati dalla presente innovazione e che possono essere funzionali all?obiettivo e realizzabili nel contesto sono quelli a flusso sommerso, di seguito sono descritte le principali caratteristiche di tali sistemi.
I sistemi a flusso sommerso o sub-superficiale sono canali o bacini, naturalmente o artificialmente impermeabilizzati, riempiti con materiale inerte ad elevata conducibilit? idraulica (ghiaia, sabbia o terreno naturale) che funge da supporto di crescita per le macrofite emergenti e per la popolazione microbica. 15 Rispetto ai sistemi a flusso superficiale, in cui lo sviluppo di colonie di microorganismi ? limitato ai soli fusti sommersi delle macrofite, la pellicola batterica dispone in questo caso di una maggiore superficie di adesione dovuta alla presenza del medium di crescita, riducendo cos? l?area richiesta dall?impianto. In base alla modalit? di alimentazione del refluo e al regime di flusso, si distinguono in sistemi a flusso orizzontale e sistemi a flusso verticale. 2.1.1.1 Sistemi a flusso sommerso orizzontale (horizontal flow ? HF) I sistemi a flusso sommerso orizzontale sono costituiti da vasche opportunamente impermeabilizzate con manti plastici, riempite di materiale inerte di opportuna granulometria (es. ghiaie), in cui si sviluppano le radici di macrofite emergenti (comunemente utilizzata ? la Phragmites australis), come rappresentato schematicamente in Figura 1.
Figura 1 - Rappresentazione schematica di un sistema a flusso sommerso orizzontale
Il flusso d?acqua ? mantenuto costantemente al di sotto della superficie del materiale di riempimento, all? interno del quale si crea un ambiente prevalentemente anossico, ricco tuttavia di micro-siti aerobici posti in corrispondenza delle radici delle piante, che funzionano sostanzialmente come sistemi di trasferimento dell?ossigeno dall?atmosfera all?interno del letto filtrante. E? proprio questa variet? delle condizioni redox del sistema a renderlo estremamente elastico, versatile ed efficiente a fronte di diverse tipologie di reflui da trattare e di variazioni del contenuto inquinante. Mentre il refluo attraversa il materiale di riempimento e viene in contatto con la rizosfera delle macrofite (che costituiscono un sistema a biomassa adesa), la sostanza organica e azotata in esso contenuta viene degradata dall?azione microbica; invece il fosforo ed i metalli pesanti vengono fissati per adsorbimento sul materiale di riempimento. Le specie vegetali contribuiscono al processo depurativo, favorendo da un lato lo sviluppo di un?efficiente popolazione microbica aerobica nella rizosfera e, dall?altro, attraverso l?azione di pompaggio dell?ossigeno atmosferico dalla parte emersa all?apparato radicale alla porzione di terreno circostante, con conseguente migliore ossidazione del refluo e creazione di una alternanza di zone aerobiche, anossiche ed anaerobiche, consentendo lo sviluppo di diverse famiglie di microrganismi specializzati e la scomparsa pressoch? totale dei patogeni, particolarmente sensibili ai rapidi cambiamenti del tenore di ossigeno disciolto. I sistemi a flusso sommerso orizzontale assicurano una maggiore protezione termica dei liquami nella stagione invernale.
Sistemi a flusso sommerso verticale (vertical flow - VF)
La configurazione geometrica dei sistemi a flusso verticale ? molto simile a quella dei precedenti sistemi. Anche in questo caso si hanno delle vasche impermeabilizzate riempite con materiale inerte su cui vengono fatte sviluppare macrof?te radicate emergenti.
La differenza principale consiste nel modo in cui il refluo scorre attraverso il medium di riempimento. Mentre nei sistemi HF si ha un flusso con alimentazione continua e uno scorrimento prevalente in direzione orizzontale, secondo uno schema di reattore ?plug-flow?, nei sistemi VF il refluo da trattare viene immesso nelle vasche in modo discontinuo e scorre in direzione prevalentemente verticale L?alimentazione intermittente con cicli di riempimento e svuotamento, regolati da un sistema temporizzato o da sifoni auto innescanti, ricrea le condizioni di un reattore ?batch? e necessita spesso di almeno due vasche in parallelo, che funzionano a flusso alternato, in modo da poter regolare i tempi di riossigenazione del letto variando frequenza e quantit? del carico idraulico del refluo in ingresso. Il medium di riempimento di questa tipologia di sistemi deve essere costituito da inerte a granulometria pi? fine rispetto ai sistemi a flusso orizzontale in modo da consentire una lenta percolazione delle acque e quindi una distribuzione quanto pi? omogenea possibile su tutta la superficie del letto. Le sabbie grossolane utilizzate generalmente nei sistemi VF presentano una conducibilit? idraulica adeguata alla filtrazione verticale lenta e offrono, inoltre, un rapporto tra volume e superficie pi? elevato rispetto alle ghiaie adoperate nei sistemi HF, a vantaggio dell?attecchimento della biomassa. L?alimentazione intermittente del liquame, associata ad un substrato a granulometria differenziata, facilita il drenaggio nel medium di crescita che viene a trovarsi alternativamente in condizioni di carenza e di eccesso di ossigeno. La maggiore areazione del substrato incrementa cos? i processi aerobici come la rimozione della sostanza organica e la nitrificazione. I fenomeni di deposizione di materiali sulla superficie del medium di riempimento, dovuti al continuo apporto di solidi sospesi e di sostanza organica, favoriscono in un primo periodo la diffusione omogenea del refluo su tutta la superficie del letto mentre, nel lungo periodo, tali fenomeni devono essere tenuti sotto controllo al fine di evitare formazioni stagnanti nel sistema ed una drastica diminuzione delle capacit? ossidative del sistema (e quindi di nitrificazione).
De Maeseneer (1997) riporta esperienze applicative in base alle quali i fenomeni di intasamento generalmente non si verificano in condizioni di alimentazione discontinua inferiore al carico idraulico massimo con una frequenza costante e nel caso si abbia un adeguato sviluppo della vegetazione. La semplicit? di gestione ed i costi contenuti di tali sistemi possono favorirne l?applicazione diffusa sul territorio consentendo, laddove appropriato, la decentralizzazione del sistema depurativo. Tali sistemi rappresentano valide soluzioni impiantistiche sia per il trattamento secondario sia per il trattamento terziario (finissaggio) dei reflui, garantendo buone rese depurative (soprattutto per parametri quali COD, BOD5, Solidi Sospesi e Azoto), nonch? impatto ambientale e consumo energetico nettamente ridotti rispetto ad altri sistemi depurativi.
Inoltre, i sistemi di fitodepurazione sono applicati con successo per il trattamento di reflui provenienti da attivit? produttive, quali le industrie di trasformazione alimentare, i macelli, le distillerie e le cantine , l?industria della carta, le industrie chimiche e petrolchimiche; per il trattamento di reflui agricoli e zootecnici; sono inoltre utilizzati per il trattamento del percolato di discarica , per le acque di run-off urbano , autostradale ed aeroportuale, dove comunque la componente principale di inquinanti ? dovuta ai fosfati ed ai nitrati presenti.
I batteri PGPR
Negli ultimi anni si ? sviluppato un rinnovato interesse nell?utilizzo di batteri del suolo che, applicati a semi, tubercoli o radici, sono capaci di colonizzare le radici delle piante e stimolarne la crescita e la produzione, attingendo dal substrato rizosferico. Questi batteri rizosferici ricevono il nome di PGPR (Plani Growth Promoting Rhizobacteria), cio? rizobatteri che promuovono lo sviluppo vegetale (Kloepper and Schroth, 1978). Un sostamziale numero di specie di batteri, molti dei quali associati con la rizosfera, possono esercitare un benefico effetto sullo sviluppo delle piante, e tra essi alcuni batteri solubilizzatori di fosforo (PSB), sono gi? stati usati commercialmente come biofertilizzanti per migliorare l'agricoltura. Questi microorganismi includono tanti gruppi simbiontici come saprofiti, che possono avere degli effetti benefici sulle piante, questi effetti possono essere diretti (come la promozione dello sviluppo mediante dei fattori di crescita) o indiretti (come la modifica dell?intorno rizosferico). I batteri che si sono studiati per la loro potenzialit? come inoculanti commerciali sono quelli appartenenti ai generi Bacillus e Pseudomonas, inoltre quando i PGPR sono nel suolo, di solito il loro numero non ? abbastanza alto per competere con gli altri batteri comunemente presenti nella rizosfera, quindi, per l?utilizzo agronomico ed ambientale, l?inoculazione delle piante con un target di microorganismi ad alta concentrazione ? necessaria per ottenere dei vantaggi dalle loro propriet? benefiche per lo sviluppo delle piante. Tra essi sono di particolare importanza i microorganismi solubilizzatori di fosfati (PSB), infatti essi sono capaci di mobilizzare i fosfati insolubili, trasformandoli in solubili e pertanto disponibili per le piante, per questa capacit? di incrementare la disponibilit? del fosforo questi microrganismi promuovono lo sviluppo vegetale e vengono considerati PGPR. Essi agiscono sulle forme organiche e minerali del fosforo e dei nitrati in vari modi: i composti minerali insolubili sono trasformati in composti solubili ed assorbiti dalle piante, trasformano il fosforo minerale in organico, quando assimilano il fosforo per costituire i propri corpi (immobilizzazione), che rientra nel processo di mineralizzazione alla morte degli stessi microorganismi. I batteri PGPR possono solubilizzare i fosfati ed i nitrati, ed anche gli altri macro e micro inquinanti attraverso delle azioni dirette ed indirette, quali l?aumento dell?assorbimento di acqua e nutrienti per la pianta dal substrato, l?attivit? antibiotica e chelante nei confronti dei metalli pesanti come il Ferro ed il Cromo, la produzione di fattori di crescita quali acido indolacetico (IAA) e le giberelline, la fissazione non fotosintetica di anidride carbonica fatta nella rizosfera, la capacit? di acquisire fitati per la defosforilazione, la produzione di acidi organici ed inorganici, la produzione di siderofori ed antibiotici che annienta i batteri patogeni nei reflui.
Sintesi dell?innovazione
Visto le superiori premesse, rinnovazione proposta permette che i sistemi di fitodepurazione in uso definiti ?biotecnologici? si modifichino in sistemi di fitodepurazione microbiologici con batteri PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria), da applicare in larga scala o in piccola scala anche con un particolare pannello di fitodepurazione pensile su superficie verticale e/o orizzontale. Quindi la presente innovazione si pone l?obiettivo di amplificare l'efficienza dei sistemi di depurazione biologica attualmente impiegati, modificandone lo schema strutturale di base, generico sui microorganismi degli inoculi e sui loro substrati, ed ottenendo quindi una fitodepurazione microbiologica con PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) mirata alla rimozione degli inquinanti, da applicare a siti ambientali sensibili ed a insediamenti produttivi, civili, balneari di piccole e medie dimensioni, in binomio anche con sistemi di verde pensile sia orizzontale che verticale.
Descrizione in dettaglio di forme di realizzazione preferite dell?innovazione
Il sistema di fitodepurazione microbiologico con PGPR verr? descritto facendo riferimento alla figura di disegno allegata alla presente (allegato A) , in cui ? schematicamente illustrata una forma di realizzazione di un sistema di fitodepurazione secondo la presente descrizione.
Il sistema di fitodepurazione, comprende dei pozzetti in entrata (1) ed in uscita (9) un tubo di mandata in estremit? prossimale (2) ed un tubo di uscita in estremit? distale (8) una pompa di gettata del liquido depurato (7) ed una vasca le cui dimensioni sono variabili in relazione al sito ed al refluo da depurare ed anche il suo posizionamento pu? essere in versione macro oppure micro, su suolo o su arenile oppure su supporto ligneo per collocamento di pannelli di verde pensile orizzontale e verticale, impermeabilizzata sulla sua superficie interna con un telo in materiale plastico (3) (quale ad esempio EPDM), con un letto filtrante (o substrato di riempimento) costituito da materiale inerte di varia granulometria reperibile in situ e posizionato a strati decrescenti di dimensione dei granum comprendente terriccio (4) e ghiaie di varie dimensioni (5 6), le essenze vegetali poste a dimora nel letto filtrante sono preferibilmente quelle con riposo vegetativo come la Phragmites (11) oppure studiate in funzione del microclima presente. Nella rizosfera verr? immesso prima della messa a dimora un inoculo di PGPR che sar? introdotto anche nel pozzetto di entrata dei reflui (11) e reinoculato con frequenza trimestrale o semestrale.
Il livello dell?acqua contenuta alfintemo della vasca ? preferibilmente mantenuto al di sotto della superf?cie superiore del letto filtrante, garantendo comunque la saturazione con acqua del letto stesso. Il sistema di fitodepurazione ? inoltre provvisto di pozzetti d?ispezione le 9. Il pozzetto d?ispezione a monte 1 serve per convogliare i reflui, anche di origine diversa a valle. ? inoltre possibile prevedere la presenza di sistemi di pretrattamento dei reflui a monte del sistema fitodepurativo con inoculo del Batteri PGPR , sedimentazione e separazione dei solidi. Il pozzetto d?ispezione a valle 9 serve per il prelievo in uscita di campioni dei reflui trattati, per lo svuotamento della vasca in caso di necessit? e per la regolazione ed il mantenimento del livello del refluo della stessa.
Di seguito ? riportata una descrizione sintetica dei diversi elementi costitutivi del sistema di fitodepurazione oggetto della presente descrizione.
L?impermeabilizzazione della superficie interna della vasca ? realizzata utilizzando teli in materiale plastico quale ad esempio EPDM in pezzo unico. La scelta di un materiale plastico ? legata ai seguenti fattori:
- Facilit? di posa anche in assenza di mano d?opera specializzata. La membrana in materiale plastico ? infatti disponibile in teli di grandi dimensioni (da 15 m di larghezza e 60 m di lunghezza), con conseguente riduzione delle giunzioni da realizzarsi in cantiere e minor tempo di installazione. La membrana in materiale plastico ? estremamente flessibile anche a basse temperature e pu? allungarsi oltre il 320%, questo permette un eccellente adattamento alle eventuali deformazioni del terreno di posa e alle escursioni termiche di qualsiasi entit?.
- La membrana in materiale plastico ? un materiale inerte a minimo impatto ambientale sia nella fase di esercizio che di dismissione.
Il letto filtrante presenta un?altezza media da 0,40 a 0,90 cm (parte bagnata da 0,40 a 0,80 cm). Il letto filtrante ? preferibilmente costituito da una miscela di inerti quali ghiaia terriccio con sabbia e argilla, di granulometria compresa tra 1 mm e 50 mm, preferibilmente 2 e 30 mm; posizionati a strati verticali e/o orizzontali disposti in successione in senso longitudinale a granulometria decrescente dall?ingresso verso l?uscita e dall?alto verso il basso in modo da favorire la piantumazione delle essenze vegetali. Ci? consente la costituzione di nicchie biologiche differenti, a cui si possono adattare diversi microrganismi del consorzio inoculato nel letto filtrante, aumentando la variabilit? della flora microbica delle nicchie stesse, in funzione proprio dei differenti tipi di substrato utilizzato. Le essenze vegetali idrofile poste a dimora sul letto filtrante sono preferibilmente scelte fra le essenze vegetali con ciclo di riposo vegetativo, quali Phragmites australis, Typha latifolia, Typha minima, Typha angustifolia, Juncus spp. e/o Schoenoplectus lacustris. e Arundo donax (che prelevano grandi quantit? di acqua dal suolo umido per sostenere la loro rapida crescita, che pu? arrivare fino a 5 cm al giorno durante la stagione primaverile),
Le essenze vegetali saranno periodicamente sfalciate, ripristinando le capacit? depurative del sistema nel suo complesso e di conseguenza la sua efficienza.
Il consorzio di inoculo utili per il trattamento dei reflui inoculato sul letto filtrante, in una forma di realizzazione preferita, comprende: i batteri definiti PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacyeria). L?impiego del consorzio di microrganismi secondo la presente descrizione prevede che l?inoculo di batteri PGPR sia mescolato al materiale costituente il letto filtrante nei primi 20 cm di profondit? a partire dall?alto gi? prima della messa a dimora delle essenze vegetali.
L?inoculo si compone di microorganismi PGPR che sono funzionali alla depurazione delle acque e sono annoverate e previste nella presente innovazione, le seguenti specie di fungi, batteri ed actinomiceti: per i funghi Aspergillus awamori, Aspergillus candidus, Aspergillus flavus, Aspergillus fumigatus, Aspergillus niger, Penicillium simplicissimum , Penicillium aurantiogriseum, Penicillium bilaii, Penicillium pinoph?lum, per i batteri Agrobacterium ssp., Alcaligenes ssp., Azospirillum brasilense, Azotobacter chroococcum, Bacillus ssp. Bacillus cereus, Bacillus circulans, Bacillus f?rmus, Bacillus, pumilus, Bacillus subtilis, Bradyrizobium ssp. Corynebacterium ssp. Mesorhizobium ssp. Micrococcus ssp. Micrococcus roseus, Pseudomonas ssp, Pseudomonas jesseni sp., Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas striata, Pseudomonas jesseni PS06, Rhizobium ssp. Serratia phpsphaticum, Xanthomonas ssp. in una concentrazione di 1x1010 Unit? Formanti Colonia (UFC).
Riveste, tuttavia, particolare utilit? la ripetizione dell?inoculo con tale consorzio di PGPR, dove tale ripetizione ? prevista attraverso l?aggiunta del consorzio direttamente nei reflui da trattare circa ogni 20 giorni, nel pozzetto di mandata.
E?certo che l?inoculo delle essenze vegetali del sistema di f?todepurazione con i batteri PGPR della rizosfera prevede l?immissione di 50-100 ml/pianta di un consorzio microbiologico della rizosfera localizzato vicino alle radici delle piante al momento della messa a dimora. L?inoculo sar? fatto con grani di Batteri PGPR direttamente prelevati dalle piastre di accrescimento, con aggiunta di agar liquido, detto brodo di coltura al fine di mantenere i batteri nella loro vitalit? riproduttiva e colonizzatrice il pi? possibile con un dosaggio di 15-20 kg/1000 m2 tal quale. Successivamente alla messa in funzione del sistema fitodepurante si prevede un rinnovo di inoculo con un dosaggio compreso tra 200 e 400 g/1000 m2 diluiti sempre in agar, preferibilmente tra 200 e 300 g/1000 m2, ancora pi? preferibilmente tra 200 e 220 g/1000 m2 una volta ogni 20 giorni.
L?inoculo permette alle piante di aumentare la conduttivit? stomatica ed una maggiore traspirazione che quindi genera una maggiore estrazione di liquido dai reflui e si promuove lo sviluppo delle radici e la loro protezione dagli agenti patogeni, il tutto rappresenta un vantaggio in condizioni climatiche anche secche o semiaride.
L?inoculo dei batteri PGPR sopra descritto favorisce la produzione di antibiotici e di composti chelanti per il ferro, il cromo e l?alluminio che vengono adsorbiti dalle radici e dal substrato e tolti dal refluo, ovviamente gli inquinanti maggiori quali fosfati e nitrati vengono assorbiti dalle piante tramite i batteri PGPR che li organicano, e stimolano i fattori di crescita delle piante quali l?acido indolacetico e le giberelline.
Gli Pseudomonas ssp. producono siderofori che specificamente raccolgono e rendono indisponibili le risorse di ferro nella rizosfera derivanti dal refluo. Cos? le piante pi? si sviluppano in tempo pi? rapido pi? aumentano la capacit? depurativa e pertanto il tempo di detenzione del refluo nel letto depurante diminuisce, aumentando quindi la capacit? di adsorbimento complessiva del letto di fitodepurazione. Inoltre la capacit? di organicare il fosfato tricalcico permette ai batteri PGPR di aumentare il potenziale depurativo dell?essenza vegetale, incrementata grazie anche alla biosintesi dell?acido citrico nei tessuti radicali, ed associata ad un aumento dell?attivit? della fosfoenolpiruvato carbossilasi, della malato deidrogenasi e della citrato sintetasi, con conseguente aumento dei fitati utili alla defosforilazione del substrato da depurare.
L?inoculo di batteri PGPR permetter? l?aumento della produzione di acidi organici dagli essudati radicali e dal metabolismo dei microorganismi, quali ossalico, citrico, malico ed acetico che si producono nel substrato come conseguenza della decomposizione della materia organica. Gli stessi acidi incrementano la disponibilit? del fosforo nel suolo principalmente incrementando la solubilizzazione dei composti fosforati e dei nitrati e nitriti. Inoltre ? previsto alla crescita dell?essenza vegetale un trattamento fogliare con nebulizzazione dei PGPR quando la pianta ? in fase di estensione vegetativa
Il principio di funzionamento del sistema di fitodepurazione oggetto della presente descrizione prevede l?utilizzo di una pianta capace di metabolizzare le sostanze inquinanti, unitamente ad batteri PGPR come sopra identificato, che ne colonizza le radici. Questa combinazione crea un sistema pianta consorzio microbiologico molto efficiente nell'assorbimento e degradazione di molte sostanze inquinanti, ed ottimizza l?efficienza del sistema anche per i composti non idrosolubili.
Questa associazione consente di degradare in situ numerosi inquinanti, resistenti alla tradizionale fitodepurazione. Il risultato ? una generale depurazione dei reflui nelle vasche dove si applicano i sistemi pianta-microbo opportunamente selezionati.
Naturalmente, mentre il principio dell?invenzione resta il medesimo, i dettagli strutturali e le forme di realizzazione possono ampiamente variare rispetto a quanto ? stato descritto ed illustrato semplicemente a titolo di esempio, senza allontanarsi dallo scopo della presente innovazione, infatti tale applicazione pu? essere prevista in verticale su pannelli di verde pensile opportunamente allocati nelle facciate esterne degli edif?ci.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONIAnnesse a Domanda di Breveto per Invenzione IndustrialeDal titolo ?Fitodepurazione microbiologica con PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) per siti ambientali sensibili ed insediamenti produttivi , civili, balneari in binomio anche con sistemi di verde pensile?1. Sistema di fitodepurazione microbiologica con PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) di un reflui produttivi, civili, balneari, il sistema comprende dei pozzetti in entrata (1) ed in uscita (9) un tubo di mandata in estremit? prossimale (2) ed un tubo di uscita in estremit? distale (8) una pompa di gettata del liquido depurato (7) ed una vasca le cui dimensioni sono variabili in relazione al sito ed al refluo da depurare, il sistema essendo caratterizzato dal fatto che in detto letto filtrante ? inoculato un consorzio di microrganismi PGPR cio? rizobatteri che promuovono lo sviluppo vegetale.
- 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detto consorzio di microrganismi PGPR comprende inoltre batteri solubilizzatori di fosforo (PSB)
- 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui detto consorzio di microrganismi comprende almeno una tra le seguenti specie di fungi, batteri ed actinomiceti: per i funghi Aspergillus awamori, Aspergillus candidus, Aspergillus flavus, Aspergillus fumigatus, Aspergillus niger, Penicillium simplicissimum , Penicillium aurantiogriseum, Penicillium bilaii, Penicillium pinophilum, per i batteri Agrobacterium ssp., Alcaligenes ssp., Azospirillum brasilense, Azotobacter chroococcum, Bacillus ssp. Bacillus cereus, Bacillus circulans, Bacillus f?rmus, Bacillus, pumilus, Bacillus subtilis, Bradyrizobium ssp. Corynebacterium ssp. Mesorhizobium ssp. Micrococcus ssp. Micrococcus roseus, Pseudomonas ssp, Pseudomonas jesseni sp., Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas striata, Pseudomonas jesseni PS06, Rhizobium ssp. Serratia phpsphaticum, Xanthomonas ssp.
- { 4. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il letto filtrante presenta un?altezza media da 0,40 a 0,90 cm (parte bagnata da 0,40 a 0,80 cm) ed ? preferibilmente costituito da una miscela di inerti quali ghiaia terriccio con sabbia e argilla, di granulometria compresa tra 1 mm e 50 mm, preferibilmente 2 e 30 mm; posizionati a strati verticali e/o orizzontali disposti in successione in senso longitudinale a granulometria decrescente dall?ingresso verso l?uscita e dall?alto verso il basso.
- 5. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette essenze vegetali (7) sono scelte fra: specie con ciclo di riposo vegetativo scelte fra Pragmithes australis , Arundo donax,, Typha latifolia, Typha minima, Typha angustifolia, Juncus spp., e Schoenoplectus lacustris.
- 6. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l?inoculo sar? fatto con grani di Batteri PGPR direttamente prelevati dalle piastre di accrescimento, con aggiunta di agar liquido, detto brodo di coltura
- 7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ? previsto alla crescita dell?essenza vegetale un trattamento fogliare con nebulizzazione dei PGPR quando la pianta ? in fase di estensione vegetativa
- 8. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui viene attuata la ripetizione dell?inoculo con tale consorzio di PGPR, dove tale ripetizione ? prevista attraverso l?aggiunta del consorzio direttamente nei reflui da trattare circa ogni 20 giorni, nel pozzetto di mandata.
- 9. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la vasca impermeabilizzata presenta dimensioni variabili in relazione al sito ed al refluo da depurare ed anche il suo posizionamento pu? essere in versione macro oppure micro, su suolo o su arenile oppure su supporto ligneo per collocamento di pannelli di verde pensile orizzontale e verticale, opportunamente allocati nelle facciate esterne degli edifici, in condizioni climatiche anche secche o semiaride adatta anche per siti ambientali sensibili.
- 10. Sistema di fitodepurazione microbiologica con PGPR (Plani Growth Promoting Rhizobacteria) di un reflui produttivi, civili, balneari, come sostanzialmente descritto ed illustrato.
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2021
- 2021-07-28 IT IT102021000018071A patent/IT202100018071A1/it unknown
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