Reflui di allevamenti Suinicoli

I reflui provenienti dagli allevamenti suini sono costituiti dagli escrementi e dalle urine degli animali allevati diluiti nelle acque impiegate per le pulizie dei locali di allevamento. A questi si aggiungono residui di alimenti, peli, paglie, sostanze impiegate per la disinfezione e detergenti.

Le caratteristiche quantitative e qualitative di questi reflui variano in misura considerevole da allevamento ad allevamento in funzione del tipo di allevamento (suino leggero, suino pesante, riproduttori, etc), dei sistemi di pulizia impiegati (grigliati, lavaggi con ribaltine e con getti d'acqua in pressione, etc), dalle dimensione (numero di capi allevati) e dalla composizione della popolazione animale (diverse razze, diverse età, diverso tipo di destinazione del suino, etc.), dall'età degli animali e dal tipo di alimentazione (a secco, in umido, diversi tipi di mangime, etc.).

A causa di questo grande numero di variabili non è possibile dare una descrizione generale abbastanza precisa delle quantità del refluo scaricato da una porcilaia e della sua composizione. Di seguito si riportano alcune tabelle con alcune indicazioni di massima sulla composizione delle deiezioni suine.

La tabella seguente mostra la quantità di escrementi prodotti da suini a varie età:

animale peso vivo (kg) deiezioni (% pv)
suinetti svezzati 1-10 1
suinetti 10-25 8
suini rimonta 65 6.5
suini ingrasso 70-100 6.8
scrofe gravide 180 6.
scrofe con suinetti 200 8.8
verri 250 4.8

La tabella successiva mostra il quantitativo (in grammi) di sostanze inquinanti prodotto giornalmente da un capo suino da ingrasso a diverse età (peso):

Parametro 60 kg peso 80 kg peso 100 kg peso
Solidi totali 600 650 700
Solidi volatili 430 470 500
BOD 160 180 200
COD 360 410 460
Azoto 20 22 24
Fosforo 14 16 18

Per quanto riguarda la concentrazione dei solidi totali negli escrementi uniti alle urine, essa varia dal 6-7% utilizzando un'alimentazione umida, al 16-18% con un'alimentazione a secco. In ogni caso essi vengono ulteriormente diluiti dalle acque impiegate per la pulizia che varia moltissimo a seconda dei sistemi adottati, ed in media si aggira attorno ai 10-20 litri al giorno per capo.

In linea di massima possiamo dare una composizione indicativa di un refluo suino calcolando la produzione di sostanze inquinanti in funzione del peso vivo dei capi che compongono l'allevamento utilizzando le seguenti relazioni:

refluo = 0.075 x Peso Vivo Solidi Totali = 0.1 x refluo

Solidi Volatili = 0.75 x ST Azoto totale = 0.065 x ST

Fosforo totale = 0.022 x ST COD = SV BOD = 045 x COD

quindi si calcola il volume complessivo dello scarico aggiungendo al volume del refluo quello delle acque di lavaggio. La concentrazione delle singole componenti si ottiene dal rapporto tra la loro massa ed il volume del refluo.

Naturalmente in sede di progettazione occorre un'analisi chimica del refluo da trattare ed un'accurata valutazione dei volumi, come verrà illustrato, in modo più in dettagliato, successivamente.

Una caratteristica comune a tutti i reflui suini, ma in genere anche quelli bovini e di altri animali, è l'elevato contenuto di azoto. Questo costituisce un problema in quanto la digestione anaerobica non è in grado di abbassare il contenuto di azoto che si ritrova quasi completamente nell'effluente sotto forma ammoniacale e con valori tali da precludere lo scarico diretto in base alle normative vigenti. Quindi quasi sempre si rende necessario un post-trattamento, in genere biologico, che risulta sfavorito dal basso rapporto C/N (carbonio utilizzato nella digestione anaerobica). Dall'altra parte un processo aerobico potrebbe risolvere il problema della rimozione dell'azoto (nitrificazione/denitrificazione) tuttavia l'elevato carico organico dei reflui suini presenta notevoli richieste energetiche e quindi costi rilevanti. Per superare questi inconvenienti spesso si ricorre parallelamente ad entrambi i sistemi di depurazione biologica: trattamento aerobico del surnatante e anaerobico della frazione sedimentata del refluo.

Infine si ricordi che i reflui suini contengono solidi grossolani che possono causare inconvenienti a dispositivi meccanici ed idraulici, oltre che essere di difficile biodegradabilità. Quindi si consiglia un pretrattamento di "filtrazione" grossolana utilizzando stacci vibranti o rotanti che tolgono dall'influente peli, paglie, etc..

Reflui di allevamenti bovini

I reflui degli allevamenti bovini sono costituiti da feci urine degli animali allevati, a cui si aggiunge il materiale impiegato per la lettiera (quando il tipo di allevamento lo richiede: manca nell'allevamento su grigliato), acque di lavaggio (sopratutto in presenza della sala di mungitura), residui alimentari, etc..

Anche per i reflui provenienti dagli allevamenti bovini valgono le stesse condizioni generali già indicate per i reflui suini, cioé l'estrema variabilità delle caratteristiche qualitative e quantitative in funzione di diversi fattori tra cui il tipo di allevamento, l'età degli animali, le dimensioni dell'allevamento, il tipo di stabulazione, il materiale eventualmente impiegato per la lettiera, il tipo di alimentazione, etc..

La digestione anaerobica si presta al trattamento dei reflui provenienti da allevamenti su grigliato, dove il materiale da trattare è costituito in prevalenza da urine e feci, al contrario negli allevamenti dove si impiega la lettiera conviene la classica digestione in concimaia per la produzione di letame, ammendante tuttora ricercato in agricoltura. Quindi in seguito parlando di reflui bovini si farà riferimento al primo caso.

Una delle caratteristiche principali dei reflui bovini è l'elevata concentrazione di sostanze solide che aumentano la densità che ne aumentano la densità, creando spesso difficoltà di ordine tecnico per il pompaggio e la movimentazione nel reattore, e ne rendono difficile la sedimentazione. Per superare questi inconvenienti si ricorre spesso ad un tipo di reattore con poche esigenze operante sull'intero effluente senza alcun pretrattamento e con tempi di ritenzione dei solidi abbastanza lunghi da consentire una discreta riduzione del contenuto di solidi digeribili. In genere viene impiegato un reattore di tipo plug-flow costituito da una vasca dotata di opportuni setti per aumentare il rapporto lunghezza/larghezza del percorso, adeguatamente coperta per il recupero del biogas.

Come già detto la composizione del refluo bovino è molto variabile, comunque in linea di massima di può far riferimento alla tabella che segue:

Parametro quantità
Solidi Totali (%) 10-25
Solidi Volatili (% su ST) 77-86
BOD (g/Kg) 13-25
COD (g/kg) 70-120
pH 6.9-8.8

La quantità di escrementi ed urine prodotte giornalmente è in funzione principalmente del tipo di alimentazione e di allevamento, dell'età dell'animale e dallo stadio produttivo, indicativamente un vitellone di 400 kg alimentato a silomais ed orzo produce circa 18-20 kg di refluo al giorno (al 8-9% si ST), mentre lo stesso alimentato a fieno ed orzo produce 23-25 kg al giorno di deiezioni (al 11-13% di ST); una vacca in lattazione del peso attorno ai 600 kg produce 53-58 kg di deiezioni al giorno, mentre la stessa in asciutta ne produce circa 10 kg in meno.

In generale per farsi un'idea del quantitativo di sostanze inquinanti prodotte giornalmente da un allevamento bovino (su grigliato), ci si può considerare una concentrazione media di solidi totali del 11-13% e basare sul peso vivo degli animali allevati, impiegando le seguenti relazioni ricavate empiricamente su dati provenienti da diversi tipi di allevamento:

ST = 0.008 x peso vivo SV = ST x 0.8 P = 0.006 x ST

BOD = 0.18 x ST COD = 1 x ST N = 0.033 x ST

Resta inteso che prima di un qualsiasi intervento reale su di un allevamento bovino occorre una precisa determinazione sperimentale della quantità del refluo prodotto e delle sue caratteristiche qualitative durante un periodo più o meno lungo a seconda delle variazioni nell'ambito dell'allevamento.