UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PADOVA FACOLTA’ DI INGEGNERIA PER L’AMBIENTE E IL TERRITORIO

1. UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PADOVAFACOLTA’ DI INGEGNERIA PER L’AMBIENTE E IL TERRITORIO Tesi di laurea di MAURO GALLO INNOVATIVA GESTIONE INTEGRATA DELLE ACQUE DI SCARICO E DEI RIFIUTI SOLIDI DI UN RIFUGIO ALPINO DEL PARCO DELLE DOLOMITI BELLUNESI Relatori: Prof. Ing. Raffaello Cossu Prof. Maurizio Borin Correlatore: Ing. Mario Gandini

2. Rifugio alpino “BRUNO BOZ”, 1718 m.

3. Il progetto Aquanova Separazione all’origine dei flussi fognari Trattamento ottimale per ogni singola frazione Riduzione dei consumi Ricircolo dall’acqua e dei nutrienti Recupero energetico INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

4. Rifugio alpino BRUNO BOZ, 1718 m. C.A.I. sezione Feltre comune di Cesio maggiore (BL)‏ INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

5. Schema del progetto Aquanova applicato al rifugio B. Boz INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

6. Trattamento delle acque grigie e parte delle acque gialle tramite constructed wetland vegetata a macrofite e alimentata tramite flusso subsuperficiale orizzontale Bassi costi di gestione Bassi costi di manutenzione Assenza di cattivi odori INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

7. Digestione anaerobica delle acque brune e dei rifiuti organici dalla cucina Test in scala laboratorio Digestore anaerobico INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

8. Obbiettivo della sperimentazione Dimensionamento degli impianti di fitodepurazione e digestione anaerobica per la depurazione e lo smaltimento dei rifiuti liquidi e solidi prodotti al rifugio Contributo al progetto Indagine sulle presenze di visitatori al rifugio; Caratterizzazione qualitativa e quantitativa dei flussi in uscita; Test per valutare le migliori essenze da inserire nell’impianto di fitodepurazione. INTRODUZIONE – OBBIETTIVI –METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

9. Campionamento e caratterizzazione dell’acqua grigia e dell’acqua gialla prodotte al rifugio Rilevamento della portata Rilevamento del pH Rilevamento solidi sedimentabili Rilevamento temperature Prelievo campioni per analisi di laboratorio INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

10. Analisi quantitativo di scarti organici da cucina Ogni volta raggiunto il quantitativo idoneo ad essere inviato al compostaggio veniva effettuata una pesata con una bilancia pesapersone INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

11. Sperimentazione di fitodepurazione • Selezione delle essenze nitrofile da inserire nella sperimentazione; • Valutazione del rendimento di rimozione fisico-biologica dei principali inquinanti di origine antropica; • Test di adattamento alla nuova alimentazione INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

12. Modalità di riempimento dei vasi INTRODUZIONE – OBBIETTIVI– METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

13. Allestimento di n° 20 vasi : 18 essenze locali 2 bianchi di riferimento INTRODUZIONE – OBBIETTIVI –METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

14. Alimentazione fornita alle piante • Carico iniziale con acqua potabile fino a portare il terreno in stato di saturazione • Dal 06/08 e per una settimana alimentazione ad acqua grigia • Dal 13/08 al 12/09 alimentazione ad acqua grigia più 1% di acqua gialla INTRODUZIONE – OBBIETTIVI – METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

15. ESSENZE ANALIZZATE ACHILLEA MILLEFOGLIUM SENECIO DENSIFLORUM SENECIO RUPESTRE SENECIO CARDATO EPILOBIO ALPESTRE EPILOBIO ANGUSTIFOGLIUM ACUNITUM NAPELLO INTRODUZIONE – OBBIETTIVI – METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

16. Fiori gialli Senecio cardato Senecio rupestre Senecio densiflorum INTRODUZIONE – OBBIETTIVI – METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

17. Fiori violetta/viola Epilobio alpestre Epilobio angustifoglium Aconitum napello INTRODUZIONE – OBBIETTIVI –METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

18. Fiori bianchi Aconitum napello Achillea millefoglium INTRODUZIONE – OBBIETTIVI –METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

19. Risultati ottenuti INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

20. Risultati indagine sulle presenze Media di42visitatori al giorno Media di15 pernottamenti a notte INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

21. Clima e temperature T.max media agosto28° T.Min media agosto12° T.max media settembre18.4° T.min media settembre6.5° Piogge tot.152.2 mm INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

22. Produzione di acqua grigia Azzeramento della produzione nella settimana dal 10/08 al 17/08 Media giornaliera di 70.80 l/d Picco massimo di 240 l/d (per utilizzo della doccia da parte di un gruppo di escursionisti)‏ Media pro capite 1,98 l/p*d INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

23. Ricostruzione della produzione di acqua grigia nei giorni di carenza idrica la media giornaliera così ricavata sale a 80,78 l/d Produzione pro capite d’acqua grigia stabile attorno ai 2 l/d*p INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

24. Dinamica della produzione giornaliera di acqua grigia INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

25. Caratteristiche chimico fisiche dell’acqua grigia COD [mg O2/l] BOD5 [mg O2/l] N-NO3 [m/l] N-NH4 [mg/l] TKN [mg/l] MBAS [mg/l] S.S. mg/l] pH B.Boz 434 235 0,54 0.67 12,3 0,95 222 7,2 Aquanova (2000/2001)‏ 240 38 1.85 10 6.8 10 8 7,3 Aquanova (2002/2003)‏ 103 36 3.7 2.5 4.9 24 12.9 7,1 Eriksson et. altri 2002 424 216 0.3 1.56 4.3 0.9 76 7,6 INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

26. Produzione di acqua gialla • 1,78 litri giorno nel primo periodo • 20 litri giorno durante il corso con in media 1 l/p*d • pH stabile attorno a 9 • Solidi sedimentabili in media del valore di 0,3 ml/l INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

27. Scarti organici da cucina 43,9 kg di scarti nel periodo considerato e 9,7 kg di avanzi una media di 1,13 kg/giorno di rifiuti organici prodotti nella lavorazione dei cibi 0,24 kg/giorno di avanzi di cibo INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

28. Risultati dello screening test sulle essenze locali Dall’analisi dei dati relativi alla sperimentazione di fitodepurazione si possono ricavare preziose indicazioni anche se di carattere preliminare : INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

29. Rendimenti di rimozione percentuali dei principali inquinanti COD BOD5 N-NO3- N-NH3 TKN Senecio rupestre 19,67 67,26 3,95 -48,2 20,14 Senecio cardato 38.5 78.45 -10,54 50,88 25,40 Achillea millefoglium 31,75 60,33 -1,36 43,35 25,5 Aconitum napello -90,04 17,34 -15,38 3,18 15,40 Epilobio alpestre 25.5 50.4 4.5 16 22 INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

30. Il senecio cardato è risultata la specie più adatta per il trattamento delle acque grigie COD BOD5 N-NO3- N-NH3 TKN MBAS 38 78 -10 50 25 99 • Ha dimostrato una buona resistenza alla nuova alimentazione con il miglior stato vegetativo fino al termine della sperimentazione • Una pregevole fioritura ed il maggior indice LAI • La maggior evapotraspirazione • L’apparato radicale che meglio si è adattato alla nuova condizione in vaso • I migliori rendimenti di rimozione percentuali % Senecio cardato INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

31. Risultati delle analisi di laboratorio sui campioni prelevati dal senecio cardato n°3 e confronto con i due bianchi di riferimento Senecio cardato COD [mgO2/l BOD5 [mgO2/l] N-NO3- [mg/l] N-NH4 [mg/l] TKN [mg/l] MBAS [mg/l] pH 3 78 12 0,240 1,200 2,30 <0,01 6,55 3 81 7 0,310 1,250 3,10 <0,01 6,68 3 100 3 0,420 1,190 4,50 <0,01 6,58 3 90 0 0,520 3,600 3,60 <0,01 6,90 Bianco a sola acqua COD [mg O2/l] BOD5 [mg O2/l] N-NO3- [mg/l] N-NH4 [mg/l] TKN [mg/l] MBAS [mg/l] pH B1 40 12 0,25 0,6 1,5 <0,01 6,36 B1 88 8 0,359 0,9 1,7 <0,01 6,46 B1 67 4 0,16 2,9 2,2 <0,01 6,13 Bianco acqua grigia COD [mg O2/l] BOD5 [mg O2/l] N-NO3- [mg/l] N-NH4 [mg/l] TKN [mg/l] MBAS [mg/l] pH B2 420 35 0,15 2,9 2,8 <0,01 6,15 B2 780 39 0,386 4,62 3,9 0,05 6,69 B2 560 25 0,24 3,6 3,4 0,06 6,82

32. Altre piante consigliate COD BOD5 N-NO3- N-NH3 TKN MBAS 31 60 -1,3 43 25 99 Anche se di dimensioni minute l’achillea millefoglium ha evidenziato caratteristiche positive in vista del suo futuro impiego con buone percentuali di rimozione di inquinanti e una buona evapotraspirazione Anche l’achillea INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

33. Altre piante consigliate COD BOD5 N-NO3- N-NH3 TKN 19,67 67,26 3,95 -48,2 20,14 • Pregevole e intensa fioritura • Buona resistenza alla nuova alimentazione • Discreti rendimenti di rimozione percentuali % Senecio rupestre INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

34. Altre piante consigliate COD BOD5 N-NO3- N-NH3 TKN 25.5 50.4 4.5 16 22 Di pregevole aspetto ma non ha fatto registrare risultati all’altezza delle altre essenze analizzate; viene consigliata per arricchire la varietà cromatica Rendimenti di rimozione % Epilobio alpestre INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

35. Essenze non analizzate ma di possibile impiego Senecio densiflorum Epilobio angustifoglium Cirsium eriophorum INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

36. Essenze sconsigliate I due aconitum, viola e bianco, sono entrambi molto velenosi ! INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

37. Conclusioni: Presenze al rifugio:. Al rifugio si sono registrate una media di 43 visitatori al giorno e una media di 15 pernottamenti a notte nell’arco del periodo analizzato. Acqua grigia: la produzione di acqua grigia in uscita, proveniente prevalentemente dal lavandino e dal lavapiedi del bagno (dal monitoraggio è stata esclusa la frazione proveniente dalla cucina), è risultata di soli 80 litri al giorno con punte di 240 l/d e minimi di 10 l/d. Produzione pro capite di soli 2 L/ ab*d di molto inferiore alle aspettative. La doccia presente al rifugio, che comporterebbe la produzione di 25 l/uso, non viene quasi mai utilizzata dai visitatori per vari motivi:. Per ciò che riguarda la frazione di acqua grigia proveniente dalla cucina sono in programmazione degli studi approfonditi per valutare (dato il maggiore e diverso carico inquinante) se sia possibile assimilarla a quella proveniente dai bagni per essere poi depurata allo stesso modo. Acqua gialla:l’analisi sulla produzione di acque gialle risulta per certi versi incompleta i valori ottenuti non sono del tutto esaustivi: ad una scarsa produzione nel primo periodo (circa 1,7 l/d) segue una produzione media di 20 l/d durante il corso, il pH è risultato stabile attorno al valore 9 Scarti da cucina:la produzione media giornaliera di 1,4 kg al giorno; da una prima analisi incrociata dei dati relativi ai pernottamenti e a quelli relativi agli scarti organici della cucina si evince che il digestore anaerobico, preposto allo smaltimento degli stessi, si potrà ottenere un recupero energetico sotto forma di biogas in grado di renderlo autosufficiente ed una riduzione volumetrica del materiale fecale ed organico da smaltire a fine stagione superiore all’80% dal totale. Selezione piante:Il test sulle essenze da inserire nell’impianto di fitodepurazione, anche se condotto per un così breve periodo e con un numero ridotto di dati, ha fornito alcune importanti indicazioni preliminari: il senecio cardatoè risultato di gran lunga la specie più adatta agli scopi depurativi con ottimi rendimenti di rimozione, un’elevata evapotraspirazione e un buonissimo adattamento alla nuova alimentazione evidenziato da uno straordinario sviluppo radicale; di minor entità, ma comunque positivi, sono risultati i rendimenti di rimozione del senecio rupestre e dell’achillea millefoglium. Impianto di fitodepurazione: Il quantitativo e le caratteristiche dell’acqua grigia permettono in prima approssimazione di valutare le dimensioni della futura wetland che sarà installata al rifugio; si prevede che con una vasca di area compresa tra i 4 e i 5 m2 e 60 cm di profondità. In testa all’impianto verrà posizionato il senecio cardato per la presenza di più alti carichi inquinanti seguito dalle altre essenze testate e risultate positive a questo scopo. inoltre tutto l’impianto, vasca di fitodepurazione e digestore anaerobico, non peserà sul consumo energetico del rifugio in quanto interamente alimentato da pannelli solari. INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

38. Disposizione planimetrica delle essenze selezionate INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

39. INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

40. INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

41. INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

42. INTRODUZIONE – OBBIETTIVI E METODOLOGIE – RISULTATI - CONCLUSIONI

50. Dipartimento IMAGE Università degli studi di Padova SETTIMANA DI STUDIO SULLA FITODEPURAZIONE DELLE ACQUE DI RIFIUTO In memoria di Luigi Faccini