La fitodepurazione per il trattamento degli effluenti zootecnici

Gli impianti di fitodepurazione sono progettati e costruiti per riprodurre in condizioni maggiormente controllabili la normale capacità depurativa delle zone umide naturali, su cui la tecnica si basa: da qui l'espressione inglese constructed wetlands.
Gli elementi principali di un sistema di fitodepurazione sono il substrato (materiale inerte come ghiaia, sabbia o terricci opportunamente trattati), le piante (principalmente elofite tipiche degli ambienti palustri) e i microrganismi (generalmente batteri). Dalle interazioni che si vengono gradatamente a creare tra di esse dipende in gran parte l'efficienza depurativa del sistema, che richiede, per il funzionamento, input di energia elettrica molto limitati. In tutto ciò un ruolo chiave è svolto dalla vegetazione che, oltre ad assorbire i nutrienti e servire da supporto ai microrganismi, ha anche la funzione di stabilizzare il substrato imbrigliandolo e limitandone l'intasamento, e di filtrare meccanicamente l'acqua reflua attraverso le radici. Le principali tipologie di impianti di fitodepurazione si differenziano in base al tipo di flusso che il refluo ha nell'impianto.

Sistemi a "flusso superficiale" (FS)

Il flusso dell'effluente liquido è orizzontale e la sua superficie è esposta all'atmosfera; il suolo è costantemente sommerso e funge da supporto per le radici delle piante, in genere appartenenti ai gruppi delle elofite e idrofite. La profondità delle vasche è limitata a qualche decina di centimetro. Questi impianti sono quelli che più ricreano le condizioni delle zone umide naturali; solo parte dello specchio d'acqua è vegetato e il regime idrico è discontinuo nel tempo. Essi sono in genere realizzati per trattamenti di finissaggio a valle di altri sistemi depurativi.

Sistemi a flusso sottosuperficiale (FSSS)

L'effluente scorre all'interno di vasche riempite di materiale permeabile, in genere ghiaia di varia granulometria, che serve da substrato o "medium di riempimento"; sopra le vasche vengono fatte crescere le piante, in genere elofite (Phragmites australis [Trin.] cav., Tipha latifolia L.., Carex spp., Juncus sp.). Questi sistemi possono avere un flusso del refluo orizzontale o verticale. Nel primo caso il refluo è costantemente sommerso ed è
distribuito in modo continuo all'inizio dell bacino dove fluisce grazie ad una lieve pendenza del fondo per poi essere raccolto da un tubo drenante a valle. I processi di depurazione si svolgono in ambiente costantemente anosico eccetto che nella rizosfera, ossigenata grazie all'attività delle piante; perciò queste vasche hanno una ridotta attitudine a ossidare l'azoto ammoniacale, ma risultano invece efficienti nella rimozione del BOD (Biochemical oxygen Demand) e nella denitrificazione dell'azoto nitrico (Borin et al., 2005). Inoltre la materia organica viene decomposta per via microbica e il fosforo e i metalli pesanti sono assorbiti sul substrato.

Nel caso di flusso verticale del refluo, quest'ultimo è immesso a intermittenza dall'alto e viene fatto percolare nel substrato per poi essere raccolto sul fondo da tubi drenanti. La granulometria del substrato deve essere più fine rispetto ai sistemi a flusso orizzontale per permettere una lenta percolazione e quindi una più omogenea distribuzione del refluo sulla superficie della vasca. Il completo drenaggio del substrato richiama ossigeno al suo interno, distribuito anche negli strati più profondi dall'immissione successiva di altro refluo. Il sistema alterna cicli ddi alimentazione e di scarico, originando così un'alternanza rispettivamente di condizioni riducenti e ossidanti, favorevoli al processo depurativo. In particolare i sistemi a f lusso verticale garantiscono un'efficace ossidazione dell'azoto ammoniacale, trasformandolo in azoto nitrico, oltre che un'efficiente rimozione del BOD e un abbattimento del carico organico e dei solidi sospesi (Borin et al., 2005).

Le diverse tipologie possono essere combinate, in serie o in parallelo, in impianti cosiddetti ibridi; questo consente di ottenere maggiori prestazioni complessive dell'impianto perché si originano differenti condizioni ecologiche favorevoli allo sviluppo di una flora microbica diversificata in grado di rimuovere sostanze chimiche di natura diversa (Borin et al., 2005).
In genere vengono disposte in parallelo vasche a flusso sottosuperficiale verticale che funzionano in modo alternato: considerato il funzionamento discontinuo di questa tipologia di vasca, ciò consente di gestire i tempi di riossigenazione del substrato variando la frequenza e la quantità di refluo in entrata.