Modellazione numerica di una Constructed Wetland sita in Lesbo (Grecia) = Numerical modelling of a Constructed Wetland in Lesbo (Greece)

Fin dagli albori dell’umanità, uno dei primi bisogni dell’essere umano è stato l'approvigionamento dell’acqua. Come ogni altra risorsa, essa non è egualmente presente sul pianeta. In questo quadro di razionalizzazione della risorsa idrica si cala perfettamente il concetto di Constructed Wetland (CW), anche detta impianto di fitodepurazione. Una CW si può definire come una zona umida controllata ed ottimizzata dall’uomo. Al suo interno processi fisici e chimico-biologici portano le sostanze inquinanti ad essere eliminate rendendo la risorsa idrica riutilizzabile. L’impiego delle CW diventa dunque di fondamentale importanza per le aree meno urbanizzate/sviluppate. L’obbiettivo del presente studio è stato quello di ricostruire e testare, tramite simulazioni al FEM, una CW sull’isola greca di Lesbo. Si è valutato se le vasche riuscissero ad avere un funzionamento idraulicamente corretto e ciò che realmente accade all’interno del corpo vasca, luogo generalmente considerato un punto oscuro data la difficoltà dell’effettuare misurazioni dirette ed esaustive dei fenomeni. Il caso studio considerato è una CW costituita da 5 unità a flusso verticale: una satura, 4 insature. Le simulazioni sono state effettuate mediante la modellazione numerica sul software COMSOL Multiphysics. Disponendo della relazione del progetto finale, si è proceduto con la realizzazione di 2 modelli separati riguardanti l’unità satura e un’unità insatura. Impostate le equazioni idrauliche governanti i fenomeni di filtrazione, impostati i parametri fisici relativi al mezzo poroso, si è valutato il corretto funzionamento idraulico delle vasche. Attraverso un bilancio di massa si è valutata la quantità d’acqua immagazzinata all’interno verificando se la saturazione dell’unità satura e la non saturazione dell’unità insatura fossero realizzate. Condizioni necessarie affinchè la prima garantisca un’accurata denitrificazione e la seconda un’accurata nitrificazione. Si è poi effettuato un test con tracciante immettendone una fissata quantità. Si è valutato il tempo medio di residenza all’interno della vasca andandone ad osservare, attraverso grafici 2D, la distribuzione spaziale. Sull’unità insatura s’è verificato il funzionamento idraulico andando a controllare che la serie delle velocità d’immissione, atta a simulare i 9 flush giornalieri, funzionasse correttamente. Col bilancio di massa s’è verificato che la condizione di non saturità fosse garantita. Attraverso i grafici 2D si è potuto constatare come il movimento percolante dell’acqua, nelle due unità, fosse sì prevalentemente verticale ma con non indifferenti componenti orizzontali, comportamento apprezzabile osservando i grafici 2D della saturazione effettiva e della concentrazione di tracciante. In essi sono osservabili bulbi di propagazione che si espandono durante l’immissione dagli ugelli fino a giungere sui dreni al fondo. Pertanto, tale osservazione denota la sua importanza considerando che in fase progettuale di una CW si assume la percolazione del refluo prettamente verticale trascurandone le componenti orizzontali che invece risultano visibilmente apprezzabili. E’ stato importante valutare come l’unità insatura riesca a smaltire il refluo di un flush in tempi nettamente minori dell’intervallo tra i flush giornalieri stabilito progettualmente. Ciò ha consentito di ipotizzarne l’aumento passando da 9 a 15, permettendo all’impianto di poter trattare un quantitativo di refluo maggiore.