- scritto da Mario Rosato
- categoria Criteri Progettuali
Depuratore A.F.A.D.S per il trattamento decentralizzato delle acque residue
Una delle caratteristiche del XX secolo fu la tendenza al gigantismo e alla centralizzazione, in nome di fantomatiche “economie di scala” che hanno portato la nostra società sull’orlo del collasso e molti ecosistemi oltre il punto di non ritorno. A distanza di più di 30 anni dalle prime tendenze contrarie alla filosofia imperante, di allora i sostenitori dello “small is beautiful” vediamo con piacere che, finalmente, si parla di: “cogenerazione diffusa”,“generazione decentralizzata” e “autosufficienza”. Purtroppo, tali concetti rimangono ancora limitati al campo delle energie rinnovabili. Noi aggiungiamo che anche la gestione decentralizzata delle risorse idriche potrebbe contribuire allo sviluppo sostenibile, vediamo come.
IL DEPURATORE A.F.A.D.S. ®
Si tratta di una nuova tecnologia che combina diversi metodi di trattamento in una singola unità: Anaerobico, Fitodepurazione, Aerobico, Distillazione Solare. È la sintesi delle tecnologie di biodepurazione più sostenibili conosciute oggi, la quale ha come scopo quello di valorizzare le acque fognarie urbane e nel contempo di minimizzare i consumi energetici necessari per il processo nonché la superficie occupata dalle installazioni.
Un depuratore AFADS consiste in una serra piramidale o anche prismatica, all’interno della quale viene installato un digestore tipo UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket, digestore anaerobico di manto di fanghi a flusso verticale) o EGSB (Expanded Granular Sludge Bed, letto di fango granulare espanso).
La sovrastruttura ha le caratteristiche di una serra perché serve a mantenere la temperatura del digestore a un valore ottimale definito per la produzione di metano in tempi di ritenzione molto corti (da 12 a 48 ore, a seconda del liquame da trattare).
L’effluente dal digestore è acqua con un basso contenuto di materia organica, ma contiene ancora sostanze nutrienti: N, P e K. Quest’acqua è fatta percolare a cascata per promuovere la sua ossigenazione, finché raggiunge lo stagno posto alla base della piramide, appositamente seminato con delle piante acquatiche. I nutrienti sono assorbiti da queste ultime, e l’acqua risultante sarà atta per la fertirrigazione.
La serra serve, oltre che per stabilizzare la temperatura del digestore e l’attività depuratrice delle piante, anche da superficie di scambio termico nella quale andrà a condensare l’acqua contenuta nell’aria all’interno della serra. Le superfici inclinate di quest’ultima captano le goccioline d’acqua e le convogliano in una canaletta di scolo perimetrale, che a sua volta la convoglierà verso una cisterna di raccolta. In questo modo si ricupera una frazione di acqua distillata in modo naturale. Questo è un vantaggio, specie nelle aree più secche del Mediterraneo, rispetto ad altri sistemi biologici di trattamento in uso dove l’acqua di evaporazione del processo viene persa in atmosfera.
In questa fase del processo l’acqua residua contiene ancora una certa quantità di nutrienti ma rimane libera da materia organica e germi patogeni (ricordiamo che la disinfezione dell’acqua per esposizione ai raggi UV del sole è una pratica consigliata dall’Organizzazione Mondiale della Salute, che riceve il nome di SODIS, Solar Disinfection). Pertanto l’acqua in uscita dal sistema non può essere scaricata in fiumi o laghi, ma la si può utilizzare in tutta sicurezza per l’irrigazione del verde pubblico o colture non destinate all’alimentazione.
Il render mostra, in scala, l’inserimento di un sistema AFADS per il trattamento delle acque fognarie di un villaggio con 100 famiglie tipo.
IL TRATTAMENTO DECENTRALIZZATO DEI REFLUI URBANI
Premettiamo che nella nostra società il ciclo industriale dell’acqua è davvero irrazionale per diverse ragioni che di seguito illustreremo. Innanzi tutto, la quantità di acqua potabile richiesta a livello globale è ingente e produrla è sempre più costoso sia in termini di energia utilizzata che di complessità di processo. In secondo luogo, sprechiamo l’acqua potabile in diverse attività dove non servirebbe come: lavare stalle, veicoli o materie prime industriali; per gli sciacquoni dei gabinetti, e perfino per irrigare aree verdi. Produciamo così enormi quantità di acque reflue. Per la logica comune potrà non sembrare vero, ma possiamo affermare che le acque fognarie municipali sono relativamente “pulite”. Il loro contenuto di materia organica raramente supera 1 g/l e ciò rende paradossalmente costoso il loro trattamento tramite i classici sistemi aerobici, e per contro non rende conveniente il trattamento anaerobico, proprio perché essendo abbastanza “pulite” producono pochissimo biogas. Per ultimo, il trattamento delle acque fognarie in impianti centralizzati, richiede ingenti quantità di energia e di prodotti chimici. E infine scarichiamo l’acqua depurata di nuovo nei fiumi, nei laghi, o peggio ancora, nel mare.
In questo contesto paradossale il depuratore AFADS si propone come un sistema innovativo per il trattamento decentralizzato delle acque, ideale in zone suburbane, rurali, o per abitazioni isolate. Il sistema coniuga funzionalità con estetica; complessità dei processi biologici che lo compongono (digestione, fotosintesi, nitrificazione / denitrificazione) con semplicità costruttiva ed operativa.L’aspetto più interessante della sua tecnologia è che consente di raggiungere un buon grado di depurazione seguendo un percorso di minima energia: il depuratore AFADS utilizza l’azione biologica di batteri e piante, quindi il suo motore è in definitiva il sole. L’apporto di energia elettrica è minimo: basta consumare pochi kWh per il pompaggio delle acque da trattare e per alimentare l’elettronica di controllo. La gravità ed il sole faranno il resto.
IL DEPURATORE AFADS IN NUMERI
Per dare un’idea del suo utilizzo ipotizziamo di dover trattare le acque fognarie di un villaggio o insediamento residenziale di 100 abitanti, quindi la quantità di 10.000 l/g.
Un depuratore AFADS progettato per questa capacità di depurazione avrebbe le seguenti caratteristiche:
- 225 m2 di terreno occupato.
- Digestore ad alto tasso di carico organico di 15.000 l di capacità totale.
- Produzione di biogas: meno di 3 kg/giorno di metano (netto), a meno che non si includa anche la FORSU in un impianto combinato.
- Produzione di acqua distillata. Variabile, da 250 a 400 l/giorno, a seconda della latitudine e della stagione dell’anno.
- Produzione di acqua per l’irrigazione dei giardini o il lavaggio delle strade: i restanti 9.700 l/giorno.
- Produzione di biomassa (da utilizzare come concime o per aumentare la resa di biometano del digestore): circa 1 ton/anno nel caso di utilizzare lenticchia d’acqua (L. minor) per la fitodepurazione.
- Abbattimento dei contaminanti:
- 90% della COD (Chemical Oxigen Demand, domanda chimica di ossigeno).
- 60% dell’ N totale.
- 53% del P totale.
- Potenza elettrica installata < 1,5 kW.
CONCLUSIONI
L’AFADS è una tecnologia che consente di depurare le acque fognarie urbane. Sfruttando l’energia del sole ottiene un 3% di acqua potabile ed il restante 97% è acqua depurata con qualità sufficiente per l’irrigazione del verde pubblico o privato. Inoltre se si riutilizza la biomassa prodotta dallo stesso processo di fitodepurazione, magari con l’aggiunta di FORSU, si può arrivare a produrre energia elettrica in quantità superiore a quella necessaria al suo funzionamento.
