LIFE+ Environmental Policy
and Governance 2010
Water pollution reduction and water saving using a natural zeolitite cycle
LIFE+10 ENV/IT/00321
Workshop ZeoLIFE
4 Ottobre 2012, Camera di Commercio, Ferrara
Caratterizzazione dei suoli, delle acque
di falda del sito sperimentale e prove di
scambio
UniFE
Azione 1 – Azione 4a
Provincia di Ferrara
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Caratterizzazione dei suoli e delle acque
Codigoro: suoli di origine alluvionale (fiume Po); zona di palude prima della Bonifica della seconda metà del 1800
Ferrara
Codigoro
L’alternarsi di regressioni e trasgressioni
marine ha creato un’alternanza di facies
sedimentarie (sabbie – argille), complicate
ulteriormente dalla presenza di zone
stagnanti (torbe).
Provincia di Ferrara
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Water pollution reduction and water saving using a natural zeolitite cycle
Carte realizzate nell’ambito
del progetto EU. WATER
(http://www.eu-water.eu/)
Sand: 2 mm < ϕ < 62.5 μm
Silt: 62.5 μm < ϕ < 3.9 μm
Clay: ϕ < 3.9 μm
Il terreno su cui insiste il campo è
classificato Argilla siltosa, e si trova nei
pressi di un grosso ramo del Po.
Si trova alcuni metri al di sotto del livello
medio del mare.
Provincia di Ferrara
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Il campo sperimentale
Allevamento di galline (Amadori)
Canale “Acque Basse”
(collettore delle acque irrigue)
D
C
N
Campo ZeoLIFE
(6 ha)
Uffici
Codigoro
Impianto Idrovoro
1
2
3
4
5
6
A-B 245 m
B-C 290 m
C-D 195 m
D-E 292 m
Stazioni di monitoraggio permanenti (lisimetri,
piezometri, sonde multiparametro, evaporimetro)
Stazione meteorologica
A
Sistema di captazione dell’acqua superficiale in uscita dal campo
Provincia di Ferrara
B
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Sono stati realizzati diversi carotaggi di suolo, con
profondità variabile da 280 a 480 cm, più 4 campioni di
fango delle scoline adiacenti.
Ogni carota è suddivisa in vari segmenti di lunghezza
variabile da 20 a 50 cm, a seconda dell’omogeneità del
campione.
Provincia di Ferrara
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Ubicazione dei carotaggi
Log C1
0 – 100 cm
150 – 400 cm
Provincia di Ferrara
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0
C1
C5
C6
C7
C2
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C8
C4
C9
Sostanza
bianca,
ricca di
solfati
100
200
300
H2S
Acqua ricca
di
idrocarburi
Ambiente
riducente
400
480
Sand
Silty Sand
LOAM
Clay Silt
Silty Clay
Provincia di Ferrara
Peat
Peat levels
C3
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Strato superficiale (prof variabile tra 0 e 150 cm): Limo argilloso con conchiglie e residui
organici
SiO2
TiO2
Al2O3
Fe2O3 tot
MnO
MgO
CaO
Na2O
K2O
P2O5
L.O.I.
Tot
53.34
0.69
15.89
7.35
0.11
4.51
6.78
0.69
2.98
0.17
7.51
100.00
Strato profondo (prof variabile tra 180 e 400 cm): Argilla limosa ricca di sostanza organica
SiO2
TiO2
Al2O3
Fe2O3 tot
MnO
MgO
CaO
Na2O
K2O
P2O5
L.O.I.
Tot
55.93
0.67
14.54
6.45
0.10
4.62
6.89
1.15
2.76
0.13
6.75
100.00
Strato profondo (prof variabile tra 180 e 400 cm): LOAM e sabbia
SiO2
TiO2
Al2O3
Fe2O3 tot
MnO
MgO
CaO
Na2O
K2O
P2O5
L.O.I.
Tot
58.84
0.58
13.12
5.73
0.11
3.26
8.45
1.22
2.53
0.12
6.05
99.99
Provincia di Ferrara
Schema del monitoraggio continuo del campo sperimentale
Stazione fissa a monitoraggio continuo
(1 per parcella)
Monitoraggio meteo
Meteo Station
DATA LOGGERS
(periodic and continuous data
acquisition )
Evaporimeter
LYSIMETERS
Interstitial water
sampling
0
25
50
75
100
150
Drainage tubes
PIEZOMETERS
Water samples and direct
measure of NH4
Water Table
Thickness of
zeolitite-mixed soil
MULTI PARAMETRIC PROBES
 Volumetric Water Content
 Temperature
 Electric Conductivity
Evaporimetro
Datalogger EM50
Piezometro
Sensori
Lisimetri
Installazione del datalogger e del box di protezione della stazione
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Water pollution reduction and water saving using a natural zeolitite cycle
0
10
20
30
40
50
60
Acque interstiziali e di falda
50
Livello dei dreni
100
La permeabilità del terreno è molto bassa.
80
90
C1
C2
C3
C4
C5
C3 Falda
C4 Falda
150
Profondità (cm)
Lo strato superficiale interessato dall’aratura
(0- 50 cm) ha contenuti bassi di ione ammonio
e variabili contenuti di nitrati.
70
0
200
250
Livello medio della falda
300
350
400
I processi di nitrificazione sono attivi fino a
circa 200 cm  percolazione lenta dell’azoto
derivato dalla fertilizzazione. L’acqua
superficiale (captata dai dreni) dovrebbe
contenere nitrati ma poco NH4+.
500
0
20
40
60
80
0
50
Livello dei dreni
100
150
Profondità (cm)
In profondità l’ambiente e anossico-riducente
(nelle torbe c’è H2S): ci sono alti livelli di NH4+
di origine naturale.
Questi tenori elevati contribuiscono alla
vulnerabilità da nitrati della zona.
NH4+ (ppm)
450
200
250
300
Livello medio della falda
350
400
450
500
Nitrati (ppm)
Provincia di Ferrara
100
120
140
160
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Prove di scambio (Batch experiments)
Metodo statico. Si aggiunge una quantità nota
di zeolitite ad una quantità nota (1litro) di
liquame, si agita e poi si lascia in contatto per
un certo tempo, a raggiungere l’equilibrio della
reazione di scambio.
Batteria
Stirring time
Zeolitite/manure
ratio
Time for
equilibrium
L1
15'
25 gr/l
4h - 8h - 12h
L2
15'
50 gr/l
4h - 8h - 12h
L3
15'
75 gr/l
4h - 8h - 12h
L4
30'
25 gr/l
4h - 8h - 12h
L5
30'
50 gr/l
4h - 8h - 12h
L6
30'
75 gr/l
4h - 8h - 12h
L7
45'
25 gr/l
4h - 8h - 12h
L8
45'
50 gr/l
4h - 8h - 12h
L9
45'
75 gr/l
4h - 8h - 12h
Rappresentazione schematica Batch Exp
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I risultati indicano che un rapporto zeolitite/liquame di
25 gr/l, un tempo di agitazione di 45’ e un tempo di
riposo di 8-12 ore permettono alla zeolitite di
catturare fino a 30 mg/g di NH4+
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
mg NH4+ (media)
Tempo agitazione 45'
Batteria 7 - 25 gr/l
Batteria 8 - 50 gr/l
Batteria 9 - 75 gr/l
Tempo di riposo (h)
0
2
4
6
8
10
12
14
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
mg NH4+ (media)
Tempo agitazione 45'
25 gr/l - prima replica
25 gr/l - seconda replica
25 gr/l - terza replica
Tempo di riposo (h)
0
2
4
6
Provincia di Ferrara
8
10
12
14