IL MINCIO E I SUOI TERRITORI IN UNA PROSPETTIVA DI PROGETTAZIONE INTEGRATA Carlo Collivignarelli Facoltà di Ingegneria - Università degli Studi di Brescia 1 Qualità delle acque: obiettivo comune da condividere UNIVERSITA’ DI MANTOVA – 8 giugno 2016

è importante CONDIVIDERE QUESTO OBIETTIVO TRA TUTTI I SOGGETTI COINVOLTI:  ENTI DI NORMAZIONE E PIANIFICAZIONE (UE, MINISTERI, REGIONI)  ENTI DI CONTROLLO (PROVINCIE, ARPA)  ENTI DI PROGRAMMAZIONE / GESTIONE (AATO, AZIENDE S.I.I.)  ENTI TERRITORIALI (AIPO, PARCHI FLUVIALI, CONSORZI IRRIGUI….)  ENTI DI STUDIO E RICERCA Obiettivo strategico: qualità delle acque

 APPORTI "PUNTUALI" : IMPIANTI di DEPURAZIONE (civili, industriali, zootecnici) Fognature "libere" (o perdite…..) SCARICATORI DI PIENA (esercizio "proprio") Impianti "fuori esercizio" Scaricatori di piena in "esercizio improprio" (acque parassite, etc……….) …………………………..………………. … …………………….. L’inquinamento dei corpi idrici è la somma di: IN TEMPO ASCIUTTO IN TEMPO DI PIOGGIA  APPORTI "DIFFUSI" : colatori agricoli irrigui DILAVAMENTO STRADE EXTRAURBANE da fertirrigazione con liquame DILAVAMENTO TERRENI AGRICOLI zootecnico (+ utilizzo agronomico dei fanghi) exfiltrazione fognature (  falde ma anche acque superficiali) …………………………..………………. …………………………..………………. IN TEMPO ASCIUTTO IN TEMPO DI PIOGGIA ___________________________ apporti di "grande rilevanza" apporti di "media rilevanza" apporti "minori" + +

È una PARTE IMPORTANTE del SISTEMA ma NON L’UNICA  PRIMA DI TUTTO: "DOVERE" DEL GESTORE E’ FAR FUNZIONARE AL MEGLIO GLI IMPIANTI  MASSIMA RESA DEPURATIVA: −rispetto "continuativo" dei limiti allo scarico (minimizzazione dei "fuori servizio")  MASSIMA EFFICIENZA TECNICO/ECONOMICA: −definizione e sfruttamento della potenzialità effettiva −ottimizzazione (energia, reattivi, fanghi etc.) CIOE’: FORNIRE UN SERVIZIO DI QUALITA’ AD UN COSTO RAGIONEVOLE (MINIMIZZATO) QUESTI OBIETTIVI SI RAGGIUNGONO CON:  IMPIANTI "ADEGUATI"  GESTORI "ADEGUATI"  MA INSIEME COI GESTORI DEGLI IMPIANTI E’ DOVEROSO L’INTERVENTO DEI SOGGETTI RESPONSABILI DEGLI ATRI FATTORI DI INQUINAMENTO DEI CORPI IDRICI Efficienza degli IMPIANTI DI DEPURAZIONE

SCHEMA GENERALE DI UN IMPIANTO DI DEPURAZIONE PER LIQUAMI URBANI Trattamenti primari Trattamenti biologici Sedimentazione finale Disinfezione Ispessimento Acqua depurata Liquame grezzo Ricircolo Supero Fango primario Fango secondario Linea acque Linea fanghi Filtrazione Disidratazione Essiccamento Smaltimento finale Pretrattamenti Digestione

Le criticità dipendono da: 1)CARENZE "STRUTTURALI" (= filiera inadeguata) rispetto alle esigenze poste da: −Nuovi limiti (sempre + restrittivi) −Trattabilità scarichi non domestici (e rifiuti liquidi) −Consumi energetici (da ottimizzare) −Effetti acque meteoriche e parassite −Emissioni odorose −……………………. ma anche 2)CARENZE "GESTIONALI" (= incapacità di ottenere la max efficienza compatibile con la filiera) a parità di STRUTTURA IMPIANTISTICA i RISULTATI DELLA DEPURAZIONE (  EFFETTI AMBIENTALI ) possono essere anche MOLTO DIVERSI per effetto della DIVERSA EFFICIENZA/EFFICACIA GESTIONALI FILIERA CONVENZIONALE DI DEPURAZIONE: QUALI CRITICITÀ ?

 Carenze pretrattamenti: assenza microgriglie non efficace dissabbiatura (  effetti su linea fanghi) non efficace disoleatura (  effetti su fase biologica) ulteriore conseguenza: MALEODORAZIONI (  impatto sgradevole + cattiva immagine) ………………….  Carenze trattamenti biologici: assenza «fasi essenziali» (nitro, denitrificazione) carenze «dimensionali» (comparti mal dimensionati e/o non più adeguati) carenze «interne» (es.: vistose anomalie idrodinamiche, inadeguati/inefficienti sistemi di fornitura d’aria etc.) …………………….  Carenze trattamenti «finali»: assenza fasi «essenziali» (  FILTRAZIONE) carenze disinfezione (reattivo, processo etc.) carenze del processo nei cfr. dei «nuovi inquinanti» CARENZE «STRUTTURALI» Linea acque Problematico (o compromesso) il RIUTILIZZO del REFLUO DEPURATO

 Carenze nei trattamenti «convenzionali» (  carenza «storica» linea fanghi) carenza nella fase di stabilizzazione (frequente nei piccoli impianti  smaltimento inadeguato – maleodorazioni) inadeguata/inefficiente disidratazione  Mancanza di trattamenti «innovativi» per ridurre la produzione per favorire la stabilizzazione (  recupero energia) CARENZE «STRUTTURALI» Linea fanghi Eccessiva produzione di fango (  non ottimizzata) Smaltimento adeguato  RECUPERO (materia + energia)  IMPATTO -agricoltura -recuperi combustione dedicata co-combustione rifiuti combustione industriale codigestione - discarica

 Si possono riassumere in MANCATO CONSEGUIMENTO DELLA PIENA EFFICIENZA dell’impianto  Possono accompagnarsi alle carenze strutturali (che sono allora «concausa») ma possono anche dipendere da altre cause:  Scarichi industriali non controllati  Malfunzionamenti della rete fognaria (acque parassite, scaricatori di piena, sedimenti dovuti a pendenze inadeguate …..)  ………….  Il gestore deve in ogni caso approfondire il tema per capire qual’è il livello di efficacia/efficienza compatibile con la consistenza strutturale dell’impianto). CARENZE «GESTIONALI»

AI GESTORI SI RICHIEDE: a) notevole PREPARAZIONE DI BASE; b) grande ESPERIENZA SUL CAMPO; c) continuo AGGIORNAMENTO TECNICO TEORICO  conoscenze “nuove” PRATICO  applicazione di CRITERI DI CONOSCENZA APPROFONDITA del processo MONITORAGGIO E VERIFICHE DI FUNZIONALITA’ analitiche processistiche impiantistiche

MONITORAGGIO VERIFICHE DI FUNZIONALITÀ UPGRADING

IL MONITORAGGIO  IN COSA CONSISTE? rilevazione dei parametri chimico/fisici  ROUTINARI: BOD, COD, SS, N, P etc.  PARTICOLARI: tensioattivi, solventi, metalli etc. rilevazione dei parametri microbiologici  caratterizzazione microfauna e tipi di microrganismi  misura attività, cinetiche etc. (BIOSENSORI) determinazione dei parametri “operativi”  O.D., T, pH, REDOX, SS e SSV in ox e ricircoli, produzione di BIOMASSA, Q, SVI, C f,  c rispetto di LIMITI DI ACCETTABILITA’ rese DEPURATIVE dei diversi comparti CARICO EFFETTIVO in ingresso all’impianto “STATO DI SALUTE” della biomassa corretti valori dei PARAMETRI di PROCESSO  A COSA E’ FINALIZZATO?

VERIFICHE DI FUNZIONALITA’ SCOPI RISPONDENZA IMPIANTO ALLE GARANZIE DI PROGETTO (limiti, ecc.)  in sede di COLLAUDO VERIFICA BUON FUNZIONAMENTO  in sede di GESTIONE ROUTINARIA VERIFICA POTENZIALITA’ MASSIMA DEI COMPARTI  in sede di POTENZIAMENTO 1. VERIFICHE DI FUNZIONALITA’ CONSOLIDATE  CAPACITA’ DEI SISTEMI DI FORNITURA DELL’OSSIGENO  COMPORTAMENTO IDRODINAMICO DEI BACINI  CARATTERISTICHE DI SEDIMENTABILITA’ DEL FANGO  QUALITA’ E ATTIVITA’ DEL FANGO BIOLOGICO 2. VERIFICHE DI FUNZIONALITA’ NON CONVENZIONALI  CALCOLO CONSUMI ENERGETICI  CALCOLO CONSUMI REAGENTI  BILANCI DI MASSA  TEST RESPIROMETRICI ► APPLICAZIONI AD IMPIANTI CHE TRATTANO RIFIUTI LIQUIDI

VERIFICA DEI SISTEMI DI OSSIGENAZIONE Problematiche: carenza di ossigeno disciolto; distribuzione dell’ossigeno non uniforme; fenomeni di tossicità (concentrazione di ossigeno disciolto elevata) eccessivo consumo energetico (= tenore di ossigeno disciolto troppo elevato); etc. Interventi attuabili: aggiunta fornitura supplementare (anche O 2 puro); adozione sistemi di controllo OD; miglioramento caratteristiche sedimentabilità fanghi; miglioramento grado di miscelazione.

VERIFICA DEL COMPORTAMENTO IDRODINAMICO Schemi di flusso ideali di un reattore Q V V Q Reattore Complete Mixing Reattore Plug-Flow Schemi di flusso reali di un reattore Dispersione assiale nei reattori plug-flow By-pass Spazi morti Ricircoli interni Suddivisione del volume in zone a comportamento idrodinamico differente Interventi attuabili: deviazione del flusso in ingresso o in uscita; posizionamento di setti frangiflutti; aumento della lunghezza degli stramazzi di sfioro; installazione di mixer sommersi.

VERIFICA DI SEDIMENTABILITÀ DEI FANGHI individuazione della potenzialità massima del sedimentatore finale (in termini di flusso solido); confronto con le reali condizioni di funzionamento.  EVENTUALE SOVRACCARICO Valutazione delle caratteristiche di sedimentabilità del fango attivo (prove in cilindro): Interventi attuabili: rimediare a “carenze indirette” estranee al sedimentatore (tossicità, carenza OD, ecc.); interevento “diretto” (ampliamento del comparto di sedimentazione)

QUALITÀ ED ATTIVITÀ DEL FANGO BIOLOGICO Serve per capire: la “effettiva” biodegradabilità dei reflui; il fabbisogno di ossigeno “effettivo” per il fango attivo; l’eventuale effetto inibitorio da parte di reflui non “idonei” (conferiti sia per via fognaria che come rifiuti liquidi) i risultati delle prove (analisi dei rendimenti di nitrificazione e denitrificazione). carenza di ossigeno disciolto; OUR (Oxygen Utilization Rate): misura la velocità con la quale la biomassa consuma ossigeno in presenza di un substrato; AUR (Ammonia Utilization Rate): misura l’attività dei batteri nitrificanti presenti nella biomassa; NUR (Nitrogen Utilization Rate): misura l’attività dei batteri denitrificanti presenti nella biomassa; Interventi attuabili: selezionare i rifiuti in ingresso agli impianti; correggere la qualità dei reflui con trattamenti ad hoc (ad esempio ossidazione chimica)

1° stepMonitoraggio e verifiche di funzionalità 2° stepUpgrading gestionale 3° stepUpgrading strutturale “ITER” sequenziale di verifica di funzionalità e attuazione degli interventi di upgrading UPGRADING

UNO SVILUPPO AUSPICABILE RENDERE ʺ ISTITUZIONALE ʺ IL CRITERIO DELLA GESTIONE EFFICIENTE DEGLI IMPIANTI DI TRATTAMENTO ACQUE: COLLAUDO FUNZIONALE DEGLI IMPIANTI VERIFICA PERIODICA DELLA FUNZIONALITA’ 1 2 DUE MOMENTI IN CUI SI APPLICANO LE STESSE PROCEDURE TESE A VERIFICARE CHE L’IMPIANTO STIA FUNZIONANDO «AL MEGLIO»

COLLAUDO FUNZIONALE FINORA SOLO POCHE REGIONI (VENETO - con una norma degli anni ‘80 + PIEMONTE + Prov. di Bolzano) HANNO PREVISTO L’OBBLIGO DEL COLLAUDO FUNZIONALE DEGLI IMPIANTI DI TRATTAMENTO ACQUE E RIFIUTI I CONTENUTI ʺ TECNICI ʺ DEL COLLAUDO FUNZIONALE POSSONO FAR RIFERIMENTO AL (di recente pubblicazione) CHE RACCOGLIE LA MOLE DI LAVORO (iniziata fine degli anni ‘70) DI RICERCA, MESSA A PUNTO SPERIMENTALE E CONSOLIDATA ESPERIENZA DEL GdL ʺ Gestione impianti di depurazione ʺ UN COLLAUDO BEN FATTO SODDISFA LE ESIGENZE: 1) del ʺ GESTORE ʺ (= una macchina ʺ garantita ʺ ) 2) dell’ ʺ ENTE FINANZIATORE ʺ (= soldi ben spesi, rivalsa per eventuali difetti ) 3) dell‘ ʺ AUTORITA’ DI CONTROLLO ʺ (= strumento affidabile) 4) del ʺ CITTADINO/UTENTE/AMBIENTE ʺ (= obiettivo + importante ) MANUALE

LE VERIFICHE FUNZIONALI "PERIODICHE" SI FA LA "Revisione periodica" DELL’AUTOMOBILE PERCHE’ NON APPLICARLA AGLI IMPIANTI DI DEPURAZIONE? IL "Tagliando" SI FA CON LE PROVE PREVISTE DAL PROTOCOLLO "VERIFICHE DI FUNZIONALITA’« VANTAGGI PER TUTTI I SOGGETTI COINVOLTI:  per il GESTORE:  serve a migliorare l’EFFICIENZA dell’impianto  serve a minimizzare i COSTI di GESTIONE  serve ad aggiornare la effettiva CAPACITA’ DI TRATTAMENTO (POTENZIALITA’ REALE) dell’impianto (e a valutare la CAPACITA’ RESIDUA)  serve a migliorare la COMPETENZA DEL PERSONALE  per il CONTROLLORE (Provincia/Arpa):  serve a VALUTARE con più più precisione e più agevolmente il grado di EFFICIENZA dell’impianto (riducendo anche il n° di controlli esterni)  si potrebbe CONDIZIONARE IL RINNOVO DELL’ AUTORIZZAZIONE all’ ESERCIZIO ALL’ESITO FAVOREVOLE "Tagliando"  per l’AUTORITA’ DI PIANIFICAZIONE (Regione, ATO)  serve a CONOSCERE meglio la EFFETTIVA CAPACITA’ DI TRATTAMENTO e a VALUTARE OGGETTIVAMENTE LE ESIGENZE DI INVESTIMENTO

PER EVIDENZIARE E QUANTIFICARE IL CONTRIBUTO DEI VARI SOGGETTI ALL’INQUINAMENTO DEI CORPI IDRICI servono: Proposta: UNO STUDIO "PROTOTIPO " SU DI UN TRATTO DI FIUME svolto con la partecipazione di:  tutte le competenze necessarie (ing. Idraulici, ing. Ambientali, chimici, biologi, ecologi, geologi, agronomi etc.);  tutti gli Enti istituzionali interessati (gestori SII, Provincia, Ato, Consorzi irrigui, parchi fluviali, Enti di controllo (ARPA) etc. ……)  Regione Lombardia come coordinatore RISULTATO ATTESO INFORMAZIONI "QUANTITATIVE" SU STATO DI FATTO E INDICAZIONI PER INTERVENTI NEL PROSSIMO FUTURO (in ordine gerarchico a seconda della loro riconosciuta efficacia). Obiettivo: qualità delle acque BILANCI DI MASSA "COMPLETI" DEGLI IMPATTI SUL CORPO IDRICO

OUT IN SCARICATORE DI PIENA DEPURATORE CIVILE DILAVAMENTO STRADE EXTRAURBANE DILAVAMENTO TERRENI AGRICOLI (utilizzo agronomico dei fanghi) DEPURATORE INDUSTRIALE FOGNATURA "LIBERA" IMPIANTO FUORI ESERCIZIO COLATORI AGRICOLI DA FERTIRRIGAZIONE ZOOTECNICA DEPURATORE ZOOTECNICO OUT = IN + APPORTI «PUNTUALI» + APPORTI «DIFFUSI» Apporti «puntuali» Apporti «diffusi»