ITPI20070003A1 - Processo di biostabilizzazione e umificazione dei fanghi biologici in letti filtranti piantumati - Google Patents
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Description
Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "PROCESSO DI BIOSTABILIZZAZIONE E UMIFICAZIONE DEI FANGHI BIOLOGICI IN LETTI FILTRANTI PIANTUMATI",
DESCRIZIONE
Ambito dell'invenzione.
La presente invenzione riguarda un processo di stabilizzazione dei fanghi di origine industriale o civile, in particolare mediante trattamento "in situ".
Descrizione della tecnica nota.
Come noto, lo smaltimento dei fanghi biologici prodotti dagli impianti di depurazione rappresenta sia dal punto di vista economico, in termini di costi di smaltimento, che da un punto di vista gestionale un aspetto di fondamentale rilevanza sull'attività di conduzione degli impianti di trattamento delle acque reflue, sia urbane che civili.
I fanghi rappresentano, infatti, il rifiuto principale di ogni impianto di depurazione ed il loro smaltimento o eventuale recupero ha evidenti conseguenze sia sui bilanci di gestione degli impianti che sul loro impatto ambientale.
A seconda della loro natura i fanghi possono essere gestiti in vari modi.
Nel caso di fanghi provenienti dalla depurazione di acque reflue industriali essi possono essere smaltiti in apposite discariche. Prima di essere inviati in discarica, tuttavia i fanghi devono essere ridotti allo stato paiabile, perciò vengono solitamente sottoposti a disidratazione meccanica mediante nastropresse e miscelati con additivi chimici. Questi hanno la funzione di eliminare le cariche elettrostatiche superficiali presenti sulle particelle di fango, favorendo la separazione dell'acqua dal fango. Lo smaltimento dei fanghi è la fase più costosa del processo di depurazione delle acque di scarico, perciò più il fango è disidratato meno si spende per lo smaltimento del fango stesso.
Un impianto di trattamento dei fanghi può anche essere provvisto di un sistema di essiccamento termico che porta all'allontanamento del 90% dell'acqua contenuta nei fanghi, in modo da avere una minore massa da smaltire.
Un'altra soluzione prevede la termodistruzione dei fanghi. Questa soluzione può essere adottata solo per i fanghi a matrice organica, che possono così essere termodistrutti in particolari forni, eventualmente con recupero energetico che risulta comunque scarso per questa tipologia di rifiuti, data la necessità di allontanare l'acqua che li imbibisce.
Se invece i fanghi provengono dal trattamento di acque reflue civili, essi possono essere utilizzati in agricoltura come materiale fertilizzante. In particolare, si sfruttano le caratteristiche agronomiche di alcuni fanghi organici e si risolve contemporaneamente il problema prettamente agricolo di impoverimento del contenuto di sostanza organica dei terreni.
Tuttavia, i fanghi provenienti dal trattamento possono contenere quantità più o meno elevate di metalli pesanti che possono interessare la catena alimentare.
Altre forme di recupero attuabili per i fanghi a matrice organica prevede il loro impiego in prodotti per l'edilizia, o la loro miscelazione con argille, cementi ed altri materiali.
Questa soluzione risulta economicamente svantaggiosa per il trasporto su gomma degli elevati volumi in gioco ed è comunque limitata a particolari tipologie di fanghi biologici.
Sono state, inoltre, proposte soluzioni che prevedono la stabilizzazione dei fanghi ad opera di particolari specie vegetali, analogamente a quanto avviene per la fitodepurazione delle acque reflue.
Tuttavia, tali processi presentano efficienze modeste principalmente a causa di problemi di intasamento degli strati drenanti utilizzati a causa dell'accumulo eccessivo di liquido sul fondo drenante e quindi l'insorgere di condizioni di anaerobiosi spinta.
Sintesi dell'invenzione
È, quindi, scopo della presente invenzione fornire un processo di stabilizzazione di fanghi biologici che consenta di ottenere una notevole riduzione dei volumi e di ottenere un materiale stabilizzato, igienico e ricco in materia umica, per la preparazione di prodotti da destinare all'agricoltura come compost.
È un altro scopo della presente invenzione fornire un processo di stabilizzazione dei fanghi biologici che abbia un bassissimo impatto ambientale.
È ancora scopo dell'invenzione fornire un processo di stabilizzazione dei fanghi biologici economicamente vantaggioso dal punto di vista della gestione per la semplicità costruttiva.
Questi ed altri scopi sono ottenuti dal processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici in un volume di contenimento la cui caratteristica fondamentale è di prevedere le seguenti fasi:
— realizzazione di uno strato di materiale drenante avente una determinata granulometria all'interno del volume di contenimento, in detto materiale drenante potendo radicare almeno una specie vegetale;
— piantumazione di una pluralità di piante di una macrofita acquatica in detto strato;
la cui caratteristica principale è di prevedere inoltre le seguenti fasi di:
calibrazione del processo attraverso lo sversamento di una determinata quantità di fango biologico da trattare su detto strato drenante e l'analisi di almeno un campione di fango;
sversamento di ulteriore fango biologico su detto strato, detto sversamento essendo arrestato al raggiungimento di un'altezza di fango stabilita sulla base dei risultati dell'analisi effettuata; iterazione della fase precedente al raggiungimento di un grado di disidratazione prestabilito per lo strato di fango;
rimozione del fango stabilizzato dalla vasca di contenimento al raggiungimento di una determinata altezza.
In particolare, prima di rimuovere il fango stabilizzato dal volume di contenimento può essere previsto un periodo di messa a riposo del letto durante il quale non si realizzano ulteriori sversamenti del fango. La durata del periodo di messa a riposo del letto dipenderà in generale dalle caratteristiche chimico-fisiche e agronomiche del fango trattato.
Vantaggiosamente, è prevista la realizzazione di un secondo strato di materiale drenante al di sopra del suddetto strato, detto secondo strato comprendendo materiale avente granulometria inferiore a quella del suddetto strato.
In particolare, la disidratazione del fango realizzata dalla macrofita acquatica viene monitorata misurando periodicamente l'altezza dello strato di fango.
Vantaggiosamente, la calibrazione prevede un primo sversamento di una determinata quantità di fango biologico nel volume di contenimento e l'analisi di campioni prelevati periodicamente.
In particolare, la base del primo strato può essere inclinata in modo da favorire il deflusso del percolato, prodotto dall'azione drenante dei letti, verso un condotto di uscita.
Vantaggiosamente, la granulometria del primo strato è compresa tra 30 e 80 mm, preferibilmente tra 40 e 70 mm.
Il secondo strato drenante presenta vantaggiosamente una granulometria compresa tra 2 e 10 mm, preferibilmente tra 4 e 6 mm.
In particolare, la fase di irrigazione prevede una prima irrigazione con acqua potabile e una successiva irrigazione con acqua in uscita da un impianto di depurazione di acque reflue. Questo permette una crescita rapida iniziale dell'apparato radicale dovuto alla presenza di quantità sufficienti di azoto, fosforo e microelementi nel refluo depurato e riduce lo stress da trapianto.
Vantaggiosamente, il primo sversamento di fango viene arrestato al raggiungimento di uno strato di fango avente altezza compresa tra 1 e 6 cm, preferibilmente tra 2 e 4 cm. Il primo sversamento rappresenta una fase critica del processo e serve a valutare lo stress di adattamento della macrofita acquatica al fango e a valutare la quantità di nutrienti e di eventuali sostanze potenzialmente tossiche in esso presente.
Sono, infatti, previsti dei prelevamenti periodici di campioni di fango che vengono sottoposti ad analisi di pH, conducibilità elettrica e umidità. Sulla base dei risultati delle analisi, viene valutata la fattibilità del processo di trattamento e stabilita l'altezza ottimale che devono avere gli strati di fango degli sversamenti successivi.
In particolare, i successivi sversamenti di fango vengono arrestati al raggiungimento di strati di fango aventi altezza compresa tra 5 e 20 cm. Più in dettaglio, gli strati di fango non devono avere altezze troppo elevate per evitare un accumulo eccessivo di liquido sul fondo drenante e quindi l'insorgere di condizioni di anaerobiosi spinta.
Preferibilmente, la specie vegetale utilizzata è la Phragmites australis .
In particolare, la Phragmites australis è una pianta acquatica in grado di resistere ad ambienti ostili, come quello creato dalla presenza dei fanghi, in cui le radici sono prevalentemente esposte a condizioni anaerobiche. Inoltre, la Phragmites australis è una pianta acquatica radicata emergente e come tale ha un'elevata capacità di trasferimento dell'ossigeno dalle parti aeree alle parti sommerse.
In particolare, le specie vegetali vengono piantate nello strato drenante ad una distanza relativa compresa tra 30 e 70 cm.
Preferibilmente, le specie vegetali vengono piantate nello strato drenante ad una distanza relativa compresa tra 40 e 60 cm.
Vantaggiosamente, al raggiungimento di una determinata altezza dello strato di fango disidratato le piante vengono tagliate e mescolate con esso per ottenere un compost per agricoltura di elevata qualità.
In generale, il volume di contenimento può essere costituito da letti per l'essiccamento dei fanghi già presenti nell'impianto oppure possono essere realizzati ex-novo.
In particolare, il volume di contenimento può essere realizzato in prossimità di un impianto di trattamento di acque reflue da cui provengono i fanghi biologici da processare. In tal caso il percolato in uscita dai letti drenanti può essere ricircolato in testa all'impianto insieme alle acque reflue.
In particolare, il volume di contenimento può essere anche realizzato in modo da racchiudere l'impianto di trattamento di acque reflue. La crescita vegetativa delle macrofite acquatiche consente in tal modo di ridurre l'impatto visivo dell'impianto.
Breve descrizione dei disegni.
L' invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:
- le figure 1 e 2 mostrano schematicamente una possibile forma realizzativa di un impianto che attua il processo di stabilizzazione dei fanghi biologici, secondo 1 'invenzione ;
- la figura 3 mostra l'andamento del carbonio idrosolubile (WSC), dell'attività dell'enzima Deidrogenasi (DH-asi) e del potenziale metabolico (DH-asi/WSC) in campioni di fango prelevati ad intervalli regolari ;
- la figura 4 mostra l'andamento dell'ammoniaca e dei nitrati in campioni di fango prelevati ad intervalli regolari ;
- la figura 5 mostra la capacità della Phragmites australis di asportare una parte dei metalli pesanti del fango e distribuirla nei suoi tessuti vegetali, radice-fusto-apparato fogliare;
- la figura 6 mostra i risultati di un test di germinazione determinato all'inizio ed alla fine del processo secondo l'invenzione;
- le figure 7 e 8 mostrano schematicamente un possibile layout per un impianto di stabilizzazione dei fanghi biologici, secondo l'invenzione.
Descrizione delle forme realizzative preferite.
Con riferimento alla figura 1, il processo di stabilizzazione di fanghi biologici, secondo l'invenzione, prevede la realizzazione all'interno di un volume di contenimento, o vasca 1, di uno strato di materiale drenante 2. In particolare, lo strato di materiale drenante 2 può essere uno strato di ghiaia avente granulometria compresa tra 40 e 70 mm e altezza hi pari a circa 25 cm.
Al di sopra del primo strato 2 può essere realizzato un secondo strato drenante 3 comprendente materiale, ad esempio ghiaino avente granulometria inferiore a quella del primo strato 2 compresa tra 4 e 6 mm. Il secondo strato 3 ha preferibilmente un'altezza h2pari a circa 15 cm .
Una volta realizzati gli strati drenanti 2 e 3 viene effettuata la piantumazione nel secondo strato 3 di una pluralità di piante di una macrofita acquatica, preferibilmente Phragmites australis 10. Il basamento granulare filtrante di ghiaia ha quindi anche la funzione di sostenere la radice della pianta.
Per garantire una elevata efficienza del processo viene scelta una determinata densità di piantumazione, corrispondente ad una distanza relativa tra due piante di Phragmites australis compresa tra 40 e 60 cm.
Le piante di Phragmites vengono quindi irrigate in una prima fase con acqua ad esempio acqua potabile e/o acqua in uscita dall'impianto di trattamento. Quest'ultima contiene sostanze nutritive in grado di garantire lo sviluppo vegetativo delle piante. Inoltre, l'impiego di acque reflue trattate per irrigare le puiante di Phragmites 10 consente di ridurre lo stress da trapianto.
Una volta raggiunta una determinata crescita vegetativa, si procede con un primo sversamento nel volume di contenimento 1 di una quantità di fango biologico 12, ad esempio attraverso un condotto 15 (figura 2). La quantità di fango 12 alimentato nel volume di contenimento 1 corrisponde ad una altezza prestabilita, compresa tra 2 e 4 cm, dello strato di fango 12 sullo strato drenante 3.
In particolare, le piante 10 di Phragmites australis radicate partecipano attivamente alla disidratazione dei fanghi attraverso un processo di evapo-traspirazione e stabiliscono le condizioni favorevoli allo svolgimento di un complesso di processi che hanno come risultato la progressiva mineralizzazione della frazione organica ad opera dei batteri adesi alla fitta struttura radicale, ossia la rizosfera, e 1'igienizzazione del materiale organico. Si ha, in particolare, la formazione di zone anaerobiche distanti dalla radice e di zone aerobiche in prossimità di essa, dove l'ossigeno atmosferico trasportato dal fusto cavo della specie vegetale diffonde. La biomassa microbica presente nell'intorno della radice, attiva un processo di mineralizzazione dell'azoto organico sotto forma di proteine, aminoacidi, ecc. che si trasforma in azoto ammoniacale, ossia di ammonio. Questa forma di azoto viene ossidata a nitrato da altre popolazioni batteriche "nitrobacter" che consumano l'ossigeno trasportato dalla pianta acquatica nello strato di fito-trattamento. La pianta assimila parte di questi nutrienti, insieme ad altri elementi, quali micronutrienti, metalli pesanti, fosforo, calcio, magnesio, potassio, ecc. per il suo metabolismo e accrescimento, "depurando" la massa di fango e rendendolo idoneo ad un suo uso in campo agricolo.
Oltre al processo di mineralizzazione, nel volume di fito-trattamento si attiva anche un processo di umificazione. Il processo di umificazione della sostanza organica è stato seguito mediante l'evoluzione della frazione umica, che rappresenta la componente più stabile della sostanza organica in quanto costituita da polimeri polifenolici e policarbossilici aromatici, difficilmente degradabili. Questa frazione conferisce un valore aggiunto ai fanghi perché esercita una molteplicità di effetti sui terreni agrari e sulle colture: trattiene umidità, sostiene le popolazioni microbiche coinvolte nel ciclo degli elementi nutritivi, rilascia chelati metallo-organici che stimolano la fisiologia della pianta e bloccano residui di pesticidi inglobandoli nel reticolo polimerico delle strutture umiche.
In una forma realizzativa prevista dall'invenzione il volume di contenimento 1 può essere realizzato in prossimità di un impianto di trattamento a fanghi attivi da cui derivano i fanghi biologici 12 processati.
Nel caso illustrato nelle figure 7 e 8 il volume di contenimento 1 racchiude l'impianto di trattamento delle acque reflue. In particolare, i fanghi 12 provenienti dalle vasche di sedimentazione 60 vengono convogliati tramite condotti 61 ad un serbatoio di stoccaggio 50. Da qui i fanghi biologici vengono alimentati in maniera controllata tramite tubazioni 55 al volume di contenimento 1 allestito come sopra descritto. Ciò consente di ridurre l'impatto visivo dell'impianto a fanghi attivi e di evitare il trasporto su gomma dei fanghi biologici da trattare verso i siti di trattamento, quali discariche o impianti di essiccazione.
Il processo sopra descritto risulta vantaggioso sia da un punto di vista economico che da un punto di vista ecologico, in quanto permette di chiudere il ciclo dei fanghi direttamente all'impianto di depurazione, senza l'obbligo di rimuovere con autopompa i fanghi semiliquidi e trasportali fuori impianto per la loro disidratazione meccanica .
Si riporta di seguito un esempio che non intende esaurire le possibilità implicite nell'idea del procedimento oggetto dell'invenzione.
Esempio 1
L'impianto di depurazione sul quale è stata effettuata la sperimentazione serve una popolazione di 3.000 a.e. e produce circa 1.200 mc/anno (al 2% di solido) di fango biologico .
Per il processo di fitostabilizzazione sono stati impiegati 6 letti di essiccamento di dimensioni 10 x 2,5 x 0,7 m per un volume di 17,5 me. Di questi letti, solamente 4 sono stati utilizzati per la sperimentazione, mentre gli altri due sono stati lasciati liberi per eventuali situazioni di emergenza dell'impianto. Il fondo dei letti di fitoessiccamento è costituito da materiale drenante, 25 cm di ghiaia di diametro 40-70 mm e 15 cm di ghiaino 0.5 cm, in cui è posizionata una tubazione forata per la raccolta del percolato.
Nel maggio 2004 sono state posizionate, nello strato intermedio tra ghiaia e ghiaino, le piantine di Phragmites australis in numero di circa 140 per vasca. Per garantire lo sviluppo e l'accrescimento delle piante, inizialmente è stata fornita acqua potabile e successivamente acqua di depurazione ricca in elementi nutritivi. Dopo circa 4 mesi le piante hanno raggiunto uno sviluppo vegetativo tale da consentire lo sversamento dei fanghi.
Il fango è stato aggiunto in volume pari a 5 m<3>ogni 15 giorni per strato, cioè circa 40 m<3>di fango/mese per 4 letti. Ogni settimana veniva misurata l'altezza del fango nei letti per determinare la riduzione del volume immesso, mentre a cadenza mensile, si procedeva alla misurazione di pH, conducibilità elettrica ed umidità. Le analisi riguardanti i processi di mineralizzazione e stabilizzazione della sostanza organica del fango, sono state effettuate su campioni prelevati ogni 3 mesi, Dicembre, Maggio, Agosto e Ottobre corrispondenti ai diversi periodi stagionali. Per effettuare tale campionamento, lo sversamento del fango è stato interrotto per circa tre settimane, e per ogni vasca sono stati prelevati 6 sub-campioni di fango in punti differenti ed in vicinanza dello strato di ghiaia. I sub-campioni sono stati omogenizzati e conservati a 4°C per le analisi biologiche, oppure essicati all'aria per le analisi chimiche. A circa un anno e mezzo dalla piantumazione è stato effettuato il taglio delle piante.
Esempio 2
Vengono preparate 12 vasche di essiccamento con un volume complessivo di 864 me. Nel processo sono stati utilizzati annualmente circa 4.500 me di fango rispetto al totale prodotto di 6652 me.
La piantumazione dei letti è stata effettuata alla fine di luglio 2005 con un sesto d'impianto di 0,5 x 0,5 m. Dopo un periodo di circa un mese per l'adattamento e la crescita delle piante a cui è stata fornita acqua di uscita dell'impianto per diminuire lo stress da trapianto e per favorire una migliore radicazione, nel mese di settembre 2005 è iniziato lo sversamento del fango e i primi di ottobre 2005 è stato effettuato il primo campionamento.
Esempio 3
Si procede come nell'esempio 2, con la differenza che si preparano 5 vasche di essiccamento con un volume complessivo di 225 me. Nel processo sono stati utilizzati annualmente circa 1462 me di fango rispetto al totale prodotto di 5616 me.
Esempio 4
Si procede come nell'esempio 2, ma è stata allestita una vasca di essiccamento avente un volume complessivo di 64 me per il processo di fitostabilizzazione. Nel processo sono stati utilizzati annualmente circa 250 me di fango rispetto al totale prodotto di 454 me.
La piantumazione dei letti è stata effettuata a fine settembre 2005 (sesto d'impianto 0,5 x 0,5 m), mentre lo sversamento dei fanghi ha avuto inizio a marzo 2006.
Esempio 5
Sono state allestite 8 vasche di essiccamento per il processo di fitostabilizzazione, con un volume complessivo di 256 me. Nel processo sono stati utilizzati annualmente circa 998 me di fango rispetto al totale prodotto di 635 me.
Esempio 6
Sono state allestite 5 vasche di essiccamento per il processo di fitostabilizzazione, con un volume complessivo di 180 me. Si prevede di utilizzare annualmente nel processo circa 877 me di fango rispetto al totale prodotto di 1098 me.
Si riportano di seguito i risultati sperimentali di alcuni test condotti sui campioni di fango prelevati ad intervalli regolari dal volume di contenimento.
Risultati sperimentali
I risultati chimici ottenuti durante la sperimentazione nel caso descritto all'esempio 1 sono riportati nella tabella 1 seguente.
Tabella 1. Analisi chimiche
Tempi di pH C.E. TOC N-tot P-tot
Campionamento (dS/m) (%) (%) (%)
(giorni) _
10 (Dicembre) 7.54 0.78 34.31 5.30 1.93
150 (Maggio) 6.92 1.53 35.40 4.99 1.36
240 (Agosto) 6.56 1.81 31.32 4.41 2.58
300 (Ottobre) 6.54 3.21 31.70 4.42 2.21
In particolare, si nota che la conducibilità elettrica (C.E.) aumenta nel tempo probabilmente a causa dell 'accumularsi progressivo del fango sul fondo delle vasche, mentre il pH tende a diminuire.
Il carbonio e l'azoto organico totale diminuiscono significativamente (p<0.01) dimostrando l'efficacia dei processi di mineralizzazione della sostanza organica ad opera dei microrganismi del fango e dell'apparato radicale, ossia della rizosfera delle piante. Infatti, il carbonio idrosolubile (WSC), che rappresenta un prodotto della mineralizzazione del carbonio ma anche un substrato utilizzabile dall'attività microbica, mostra un notevole incremento all'inizio della sperimentazione seguito da una successiva diminuzione, suggerendo l'instaurarsi dei processi di degradazione della sostanza organica labile (figura 3).
La deidrogenasi (DH-asi), comunemente utilizzata come indicatore indiretto dell'attività microbica totale, essendo un enzima intracellulare ( Mascìandaro et al .
2000), risulta correlata positivamente con il carbonio idrosolubile confermando l'azione cruciale dei microrganismi nel sostenere i processi metabolici.
Infatti, l'indice di potenziale metabolico [Mascìandaro et al., 2000), calcolato dal rapporto tra deidrogenasi e carbonio idrosolubile (DH-asi/WSC) riassume l'andamento del processo di mineralizzazione che coinvolge le forme labili del carbonio. Tale indice diminuisce nel tempo indicando la progressiva degradazione dei substrati disponibili ad opera dell'attività microbica.
In figura 4 è mostrato l'andamento dell'indice di potenziale metabolico, corrispondente all'aumento del rapporto tra nitrato (NO3) ed ammoniaca (NH3). L'aumento di tale indice indica che la mineralizzazione della sostanza organica sta procedendo in condizioni aerobiche garantite dall'apporto di ossigeno da parte della pianta. Le alte concentrazioni di ammoniaca raggiunte alla fine della sperimentazione non hanno compromesso lo sviluppo della Phragmites australis che è in grado di tollerare elevate concentrazioni mantenendo un'alta produzione di biomassa secca rispetto ad altre specie vegetali (Hill et al., 1997).
Contrariamente al carbonio e all'azoto, il fosforo totale tende ad aumentare nel tempo, probabilmente a causa dei processi di immobilizzazione dei microrganismi che utilizzano fosfato come fonte di fosforo (tab. 1).
Il processo di umificazione della sostanza organica è stato seguito mediante l'andamento delle frazioni umiche e fulviche del carbonio che compongono la sostanza umica (figura 5). In particolare, il carbonio umico rappresenta la componente più stabile della sostanza umica, in quanto costituita da composti polifenolici e policarbossilici difficilmente degradabili; mentre, il carbonio fulvico, essendo costituito prevalentemente da componenti alifatici, si considera la sostanza umica meno stabile ( Masciandaro et al., 1999). Una correlazione positiva è stata, infatti, trovata tra il carbonio fulvico e quello idrosolubile. La diminuzione del carbonio fulvico corrisponde esattamente all'aumento del carbonio umico nel tempo (p<0,01), in quanto l'umificazione della sostanza organica comincia dalla componente più labile della sostanza umica, cioè la componente fulvica (A lbiach et al . , 2000). La diminuzione della percentuale di carbonio umico che si osserva alla fine della sperimentazione può essere dovuta al raggiungimento di un equilibrio che corrisponde alla stabilizzazione del fango. I risultati ottenuti concordano con gli studi pubblicati da Baath (1989); Pontes (2002) e Saviozzi et al. (2002).
Nonostante il continuo sversamento del fango e l'accumulo di fango stabilizzato, il contenuto in metalli pesanti rimane prevalentemente costante o tende a diminuire durante la sperimentazione, ad eccezione del rame, dello zinco e del cromo che aumentano nel tempo. Tale andamento suggerisce che probabilmente le piante hanno un ruolo fondamentale nell'assorbimento dei metalli, garantendo il mantenimento di un basso tenore di metalli pesanti nel fango. Infatti, le loro concentrazioni sono al di sotto dei limiti imposti dal D.Lgs. 99/92 concernente l'utilizzo dei fanghi di depurazione in agricoltura (Cd 20 mg/kg ss, Hg 10 mg/kg ss, Ni 300 mg/kg ss, Pb 750 mg/kg ss, Cu 1000 mg/kg ss, Zn 2500 mg/kg ss).
*metalli contenuti nelle Phragmites australis utilizzate nella sperimentazione (prova) e * in quelle utilizzate come riferimento (controllo).
Al termine del processo di fitostabilizzazione è stato valutato l'effetto del fango stabilizzato sul Lepidium sativum, una specie vegetale che viene utilizzata al fine di verificare l'utilizzo del fango a scopo agronomico. La figura 6 mostra un aumento dell'indice di germinazione alla fine della sperimentazione confermando il buon esito del processo di fitostabilizzazione responsabile della riduzione e/o eliminazione di eventuali sostanze fitotossiche .
Il processo di fitostabilizzazione ha garantito la disidratazione e la maturazione del fango immesso nelle vasche grazie all'azione evapo-traspiratrice delle piante, alla conducibilità idraulica dei letti e all'azione metabolica dei microrganismi del fango e della rizosfera.
Durante il periodo della sperimentazione il depuratore ha prodotto circa 1.000 me di fango di cui circa 600 me sono stati smaltiti in discarica. I 400 me rimasti sono stati immessi nei letti di fitostabilizzazione che hanno raggiunto un volume finale di 50 me, cioè una riduzione di volume dell'80%.
Tale riduzione in volume ha consentito un risparmio economico nella gestione dell'impianto di depurazione (trasporto e smaltimento dei fanghi) di circa 30-35%.
La descrizione di cui sopra di una forma esecutiva specifica è in grado di mostrare l'invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e adattare in varie applicazioni tale forma esecutiva specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma esecutiva esemplificata. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo .
Claims (14)
- RIVENDICAZIONI 1. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici comprendente le seguenti fasi: - realizzazione di uno strato di materiale drenante avente una determinata granulometria all'interno di un volume di contenimento, in detto materiale drenante potendo radicare almeno una specie vegetale; - piantumazione di una pluralità di piante di una macrofita acquatica in detto strato; caratterizzato dal fatto di prevedere inoltre le seguenti fasi di: - calibrazione del processo attraverso lo sversamento di una determinata quantità di fango biologico da trattare su detto strato drenante e l'analisi di almeno un campione di fango; - sversamento di ulteriore fango biologico, detto sversamento essendo arrestato al raggiungimento di un'altezza di fango determinata sulla base dei risultati di detta analisi; - iterazione della fase precedente al raggiungimento di un grado di disidratazione prestabilito per lo strato di fango; - rimozione del fango stabilizzato da detta vasca di contenimento al raggiungimento di una determinata altezza.
- 2. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 1, in cui è prevista la realizzazione di un secondo strato di materiale drenante al di sopra di detto primo strato, detto secondo strato comprendendo materiale avente granulometria inferiore a quella di detto strato.
- 3. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 1, in cui detto strato ha un fondo inclinato atto a favorire il deflusso verso un condotto di uscita del percolato prodotto da detti primo e secondo strato.
- 4. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 2, in cui la granulometria di detto primo strato è compresa tra 30 e 80 mm, preferibilmente tra 40 e 70 mm.
- 5. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 2, in cui la granulometria di detto secondo strato drenante è compresa tra 2 e 10 mm, preferibilmente tra 4 e 6 mm.
- 6. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 1, in cui al termine di detta piantumazione è prevista una fase di irrigazione di detta pluralità di piante con acqua fino al raggiungimento di un determinato sviluppo vegetativo.
- 7. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 2, in cui detto primo sversamento di fango di detta calibrazione viene arrestato al raggiungimento di uno strato di fango avente altezza compresa tra 1 e 6 cm, preferibilmente tra 2 e 4 cm.
- 8. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 2, in cui detta analisi di detti campioni prevede: - misurazione di pH, - misurazione di conducibilità elettrica, - misurazione di umidità.
- 9. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 1, in cui detto sversamento di fango viene arrestato al raggiungimento di strati di fango aventi altezza compresa tra 5 e 20 cm.
- 10. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 1, in cui detta macrofita acquatica piantumata è la Phragmites australis .
- 11. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 1, in cui detta piantumazione viene realizzata disponendo detta pluralità di piante ad una distanza relativa compresa tra 30 e 70 cm, preferibilmente tra 40 e 60 cm.
- 12. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 1, in cui al raggiungimento di una determinata altezza dello strato di fango disidratato dette piante vengono tagliate e mescolate con esso per ottenere un compost per agricoltura.
- 13. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 1, in cui detto volume di contenimento viene realizzato in prossimità di un impianto di trattamento di acque reflue da cui detti fanghi biologici provengono, detto percolato essendo ricircolato in testa a detto impianto insieme a dette acque reflue.
- 14. Processo di fitostabilizzazione di fanghi biologici, secondo la rivendicazione 13, in cui detto volume di contenimento è già presente agli impianti di depurazione o può essere realizzato ex novo anche in modo da racchiudere detto impianto di trattamento di acque reflue.
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