Measuring the effectiveness of integrated water services with a large spatial area based approach. ENEA headquarters, Rome, 19.12.2013.

1. Misurare l’efficacia
del Servizio Idrico Integrato
Sabino De Gisi
Workshop
Obiettivi di servizio: servizio idrico integrato e rifiuti Indicatori e target
19/12/2013, ENEA, Via Giulio Romano, 71, Roma (ITALIA)

2. Framework

Il Sistema Idrico Integrato e l’ambito della
presentazione

Misura dell’efficienza: background

Obiettivi del lavoro

Valutazione della qualità di grandi impianti di
depurazione

Esempio di applicazione del Ciclo di Deming

Nuovi meccanismi incentivanti con riferimento
all’indicatore S.11


Conclusioni
References

3. Sistema Idrico Integrato
Il Sistema Idrico Integrato …
Acque grigie
… e la necessità di rendere più efficiente il sistema
misurando nel tempo le sue performance

4. Misurare l’efficienza
UNI EN ISO 14031:00
 Indicatori di prestazione ambientale (EPI, Environmental
Performance Indicators)
 Indicatori di prestazione gestionali (MPI, Management
Performance Indicators): forniscono informazioni sugli sforzi
gestionali dell’organizzazione per influire sulle prestazioni
ambientali;
 Indicatori di prestazione operativi (OPI, Operational
Performance Indicators): forniscono informazioni sulle
prestazioni ambientali delle attività dell’organizzazione;
 Indicatori di condizione ambientale (ECI, Environmental
Condition Indicators): relativi al contesto ambientale in cui
l’organizzazione è inserita.

5. Misurare l’efficienza
Indicatori di condizione ambientale (ECI)
caratteristiche principali ed esempi
(UNI EN ISO 14031:00 e Racc. 2003/532/CE)
Indicatori di condizione ambientale (ECI)
Forniscono informazioni sulle condizioni dell’ambiente, che possono aiutare l’organizzazione a comprendere meglio l’impatto, reale o potenziale, dei propri
aspetti ambientali e quindi facilitarne la gestione. In particolare gli ECI forniscono un supporto per:
i) identificare e gestire gli aspetti ambientali significativi e stabilire riferimenti per misurarne i cambiamenti;
ii) valutare l’adeguatezza degli obiettivi e dei traguardi;
iii) scegliere gli EPI in funzione di specifiche condizioni ambientali determinate dalla propria attività;
iv) ricercare le eventuali relazioni fra la condizione dell’ambiente e le attività, prodotti e servizi dell’organizzazione.
Esempi
Aree
Aria
Acqua
Terreno
UNI EN ISO 14031:2000














….
….
concentrazione di un inquinante nell’aria, rilevata in punti stabiliti;
temperatura ambiente, rilevata in luoghi a distanza stabilita dalle
installazioni dell’organizzazione;
frequenza di smog fotochimico in un’area locale determinata;
odori rilevati a una distanza dalle installazioni dell’organizzazione;
ecc.
concentrazione di un inquinante specifico in acque di falda o superficiali;
ossigeno disciolto nelle acque che ricevono gli scarichi;
cambiamenti del livello delle acque di falda;
numero di batteri coliformi per litro d’acqua di falda o superficiale;
ecc.
concentrazione di un inquinante sulla superficie del suolo, in luoghi
determinati, nelle vicinanze delle installazioni dell’organizzazione;
superficie bonificata in un’area locale definita;
aree protette, in un’area locale definita;
ecc.
Racc. 2003/532/CE








….
concentrazione di sostanze specifiche nell’aria (ossidi di
zolfo e d’azoto, ozono, composti organici volatili, particelle
fini e ultrafini, ecc.) espressa in milligrammi per litro (mg/l)
o parti per milione (ppm);
ecc.
concentrazioni di sostanze specifiche in fiumi, laghi, acque
sotterranee (sostanze nutrienti, metalli pesanti, composti
organici, ecc.) espressa in milligrammi per litro (mg/l);
ecc.
percentuale di habiat naturali, settori protetti (all’anno);
cambiamento di destinazione d’uso in chilometri quadrati
all’anno;
metri quadrati/cubi di terreno contaminato per metro cubo
(all’anno);
ecc.

6. Misurare l’efficienza
Background
Benchmarking Water Services
Cabrera et al. (2011)

Performance Indicators for Water
Supply Services;

Performance Indicators for Wastewater
Services;

Benchmarking approach;

The IWA benchmarking process.

7. Misurare l’efficienza
Tool
… e la necessità di avere informazioni
di dettaglio!

8. Misurare l’efficienza
Un esempio di scala di applicazione: città

9. Misurare l’efficienza
L’importanza dei dati forniti da ISTAT

10. Obiettivi
Con riferimento agli impianti di depurazione delle acque reflue
urbane di grandi potenzialità (maggiori di 50.000 AE), l’obiettivo
del lavoro è stato quello di definire metodologie multidisciplinari
in grado di:
 Valutare le performance degli impianti (soprattutto nel rispetto dei
limiti di legge) (Step 1);
 Identificare impianti e processi critici (Step 2);
 Definire i contenuti dei Piani di Azioni per l’implementazione di tali
interventi (Step 3);
 Approfondire il link tra valutazione dell’efficienza/qualità degli
impianti e stima degli investimenti (Step 4);
 Definire un nuovo meccanismo per la valutazione degli incentivi
(Obiettivi di Servizio, Indicatore S.11) (Step 5).

11. Materiali e Metodi
Framework della metodologia elaborata
Plan
Act
Do
Plan
(implementazione
delle misure di
miglioramento)
(decidere
nuove azioni)
Check
(valutazione delle performance,
identificazione delle criticità)
Check
(Misura dei risultati)
(misura dei
risultati)
Step 1
Step 2
Step 3
o Validazione
o Acquisizion
e dei dati
mediante
questionari
ISTAT
o Gli impianti
sono divisi
in sensibili e
non
sensibili
dei dati in
ingresso
sulla base
del
background
di ENEA
Step 4
Step 5
o Definizione
degli
Environmental
Performance
Indicators
(EPIs).
Step 7
ne della
matrice delle
alternative.
o Identificazion
e degli
impianti
critici.
o Identificazion
e dei processi
critici.
Step 9
Step 10
o Definizione
o Valutazione
dei
performance
o Definizione
dei pesi degli
environemntal
performance
indicator per
S-WWTPs e
NS-WWTPs.
o Coinvolgimen
to degli
stakeholders.
VALUTAZIONE
su scala di singolo impianto di depurazione (Step 1-5)
Step 8
o Definizione
o Normalizzazio
o Elaborazione
della matrice
delle
alternativa
per S-WWTPs
and NSWWTPs e
valutazione
delle
performance.
Step 6
indices a
livello di
impianto:
ITE, IEP, ITC,
IP.
o Applicazion
e dell’MCA
e
valutazione
degli indici.
dei
performance
indices a
scala
regionale
o ITEDISTRICT
o IEPDISTRICTC
o ITCDISTRICT
o IPDISTRICT
VALUTAZIONE
su scala regionale (Step 6-10)
della qualità
dei
depuratori
per singola
regione per SWWTPs e NSWWTPs.
o Rappresentaz
ione grafica
dei risultati.

12. Materiali e Metodi
Metodologia proposta: data input
Effluente
Portata, BOD5, COD, Ntot, TSS, Ptot
Performance
Influente
Portata, BOD5, COD, Ntot, TSS, Ptot
Linea acque dell’impianto
1
2
3
4
5
Questionario ISTAT(2008)
 Grandi impianti (AE > 50.000)
 Valori dei dati mensili, su base annuale
9
Bar Screens
Grit Chamber
Primary Settling Tank
Denitrification
7
8
6
10
Oxidation / Nitrification Tank
Secondary Settling Tank
Biofiltration (BFs)
Disinfection
11
Primary Sludge
Return Activated Sludge
Secondary Sludge

13. Esempio di uso di ortofoto per validare lo schema di processo di un impianto
Trattamenti secondari
Trattamenti primari
Disinfezione
Effluente
Influente
Trattamenti secondari per la rimozione
della sostanza organica
Pre-trattamenti

14. Materiali e Metodi
Metodologia proposta: la costruzione degli indici
C1
WWTP Alternative i
m = number of criteria/sub-criteria
x ij = performance of alternative i towards criteria
xi1
C2
xi2
Cm
IPi
xim
Level 1 (Wastewater treatment scale for S-WWTPs and NS-WWTPs)
District
S1
IPS1
+
=
NSi
NS1
Si
IPSi
IPNS1
IPNSi
Sensitive WWTPs (NS = number of S-WWTPs)
Not-Sensitive WWTPs (NNS = number of NS-WWTPs)
CS = evaluation criteria for S-WWTPs
CNS = evaluation criteria for NS-WWTPs
Level 2 (District scale)
District
IPDISTRICT
Level 3 (District scale)
 in the case of presence of both plant categories,
IPDISTRICT is calculated as the average value of
IPDISTRICT, S and IPDISTRICT, NS;
 in the case of absence of one of the two plants
categories, IPDISTRICT is equal to the value of
IPDISTRICT related to the existing category.

15. Il quadro dei risultati
1
6.
Valutazione degli
incentivi nell’ambito
degli Obiettivi di
Servizio per
l’indicatore S.11
Acquisizione dei dati
ISTAT
2.
Valutazione delle
performance degli
impianti
ENEA
5.
Simulazione degli
esiti
dell’applicazione
dell’Action Plan
3.
4.
Identificazione degli
impianti critici
Definizione
dell’Action Plan degli
interventi
Presentati per mezzo di casi studio

16. Valutazione della qualità
Indice di dotazione tecnologica


Maggiore gap tra Nord e Sud soprattutto se si
considerano gli impianti sensibili;
Con riferimento alle regioni del Sud Italia, buona
dotazione tecnologica della Puglia e pessima della
Campania.
ITE S
Technological
Equipment Index
Absence of data/WWTPs
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Class 5
S-WWTPs
ITE NS
Technological
Equipment Index
Absence of data/WWTPs
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Class 5
NS-WWTPs

17. Valutazione della qualità
Indice delle prestazioni ambientali


Maggiore gap tra Nord e Sud in termini di impianti
sensibili;
Con riferimento alle regioni del Sud Italia, pessime
prestazioni ambientali sia della Campania sia della
Puglia.
IEP NS
Environmental
Performance Index
IEPS
Environmental
Performance Index
Absence of data/WWTPs
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Class 5
S-WWTPs
Absence of data/WWTPs
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Class 5
NS-WWTPs

18. Valutazione della qualità
Indice della capacità di trattamento


Maggiore gap tra Nord e Sud soprattutto con
riferimento agli impianti sensibili;
Considerando le regioni del Sud Italia, pessima
performance della Puglia, con impianti
sovraccaricati.
ITC S
Treatment Capacity
Index
Absence of data/WWTPs
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Class 5
S-WWTPs
ITC NS
Treatment Capacity
Index
Absence of data/WWTPs
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Class 5
NS-WWTPs

19. Valutazione della qualità
Indice di preferenza
In sintesi:
 Maggiore gap tra Nord e Sud soprattutto con
riferimento agli impianti sensibili;
 Considerando le regioni del Sud Italia, pessima
performance degli impianti di depurazione
«sensibili» della Regione Puglia.
IP NS
Preference Index
IPS
Preference Index
Absence of data/WWTPs
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Class 5
S-WWTPs
Absence of data/WWTPs
Class 1
Class 2
Class 3
Class 4
Class 5
NS-WWTPs

20. Applicazione del ciclo di Deming
Caso studio della Regione Campania
Napoli EST
Foce Sarno
Acerra
Manocalzati (Avellino)
Area sensibile
Area non sensibile
Area Salernitana
Varolato (Capaccio)

21. Applicazione del ciclo di Deming
Caso studio della Regione Campania
1
1) Napoli EST
5
2
4
3
6
Disinfection
Primary chemical-physical Sludge
Bar Screens
Grit Chamber
Chemical-physical
Primary Settling Tank
1
7
2
4
2
Return Activated Sludge
Secondary Sludge
6
3
5
4
7
Bar Screens
Grit Chamber
Primary Settling Tank
Oxidation Tank
10
Oxidation Tank
Secondary Settling Tank
Disinfection
Primary Sludge
Bar Screens
Grit Chamber
Chemical-physical
Primary Settling Tank
2) Foce Sarno
9
8
1
6
5
3
8
Primary Sludge
Disinfection
Primary sludge
Return Activated Sludge
9
Secondary Sludge
3) Acerra

22. Applicazione del ciclo di Deming
Caso studio della Regione Campania
1
2
3
5
4
10
9
2
6
Secondary Sludge
6
3
7
6) Capaccio (Varolato)
5
4
Bar Screens
Grit Chamber
Primary Settling Tank
Oxidation Tank
9
Primary Sludge
Disinfection
Primary sludge
Return Activated Sludge
Bar Screens
Grit Chamber
Primary Settling Tank
Oxidation Tank
5) Area salernitana
5
8
7
2
Primary Sludge
Return Activated Sludge
Secondary Sludge
3
4
1
4) Manocalzati (AV)
8
11
Oxidation / Nitrification Tank
Secondary Settling Tank
Biofiltration (BFs)
Disinfection
Bar Screens
Grit Chamber
Primary Settling Tank
Denitrification
1
7
6
8
Primary Sludge
Disinfection
Primary sludge
Return Activated Sludge
9
Secondary Sludge

23. Applicazione del ciclo di Deming
Caso studio della Regione Campania
Dalla Matrice delle Alternative alla
Matrice degli impianti critici
Individuazione di impianti e processi critici

24. Applicazione del ciclo di Deming
Piano degli interventi di adeguamenti

25. Applicazione del ciclo di Deming
Simulazione dell’efficacia delle azioni intraprese
Action Plan a scala regionale

26. Meccanismo incentivante: S.11
3
Valutazione
degli incentivi
con riferimento
all’indicatore
S.11
Valutazione
del
coefficiente
b
2
Acquisizione dei
dati su base ISTAT
Valutazione della
qualità delle
infrastrutture/efficienza
di funzionamento
Valutazione della
qualità degli
impianti per
ciascuna regione
del Sud Italia e
Isole
Stima degli Investimenti
nel S.I.I:
1
GOAL

27. Meccanismo incentivante: S.11
Percentage reduction
[%]
Mid-term incentives
[Millions of euro]
Risultati a seguito della nuova metodologia
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
-40
-45
Current procedure
42.60
39.39
35.45
Proposal
34.08
23.65
21.73
17.38
8.87
5.32 4.95
2.97
17.06
15.36
7.85
4.71

28. Meccanismo incentivante: S.11
Risultati a seguito della nuova metodologia
45
42.60
42.39
39.39
40.75
40
35
Mid-term incentives
[Millions of euro]
35.45
34.08
28.28
30
25
21.73
20
23.65
5
0
18.37
15.36
15
10
Proposal
20.78
17.38
8.87
6.36
5.32 4.95 3.55
2.97
17.06
7.85 5.63
4.71
Current procedure
Proposal after redistribution

29. Conclusioni
I risultati ottenuti nei diversi casi studio sviluppati hanno consentito la
formulazione delle seguenti principali conclusioni:
 È fondamentale il ricorso ad un’unica fonte di dati ufficiali come
quelli forniti da ISTAT;
 E’ fondamentale la definizione di procedure in grado di validare in
automatico e con l’ausilio delle serie storiche/background settoriale i
dati acquisiti;
 E’ fondamentale, in vista di un estensione su scala nazionale delle
metodologie elaborate, l’informatizzazione del sistema;
 La creazione di una piattaforma tecnologica ICT consentirebbe agli
stakeholder coinvolti (MiSE, gestori, ISTAT, ecc.) di monitorare lo
stato di avanzamento dei Piani di azione (di adeguamento degli
impianti);
 Infine, la piattaforma consentirebbe:
 il superamento della frammentazione attualmente esistente;
 La stima degli investimenti nel S.I.I. con una metodologia
univoca e il confronto con quelli dichiarati da Co.N.Vi.R.I. (2011).

30. References

De Gisi S., Petta L., Farina R., De Feo G., 2014. Using a new incentive mechanism to
improve wastewater sector performance: The case study of Italy, Journal of Environmental
Management, Volume 132, Pages 94-106.

De Feo G., De Gisi S., Galasso M., 2012. Acque reflue, Progettazione e gestione di impianti
per il trattamento e lo smaltimento, Dario Flaccovio Editore Srl, ISBN 9788857901183, 1244
pagine. (http://www.darioflaccovio.it/libro.php/acque-reflue-df0118_C762)

D. Lgs. 152/2006. Decreto Legislativo 3 Aprile 2006, n. 152. “Norme in materia ambientale”,
Gazzetta Ufficiale n. 88 del 14 Aprile 2006 – Supplemento Ordinario n. 96 (in Italian).

Council Directive 91/271/EEC of 21 May 1991, Concerning urban waste-water treatment.

Council Regulation (EC) n. 1083/2006 of 11 July 2006, Laying down general provisions on
the European Regional Development Fund, the European Social Fund and the Cohesion Fund
and repealing Regulation (EC) No 1260/1999.

Delibera CIPE 82/2007, Regole di attuazione del meccanismo di incentivazione legato agli
obiettivi di servizio del QSN 2007-2013, Gazzetta Ufficiale n. 301 del 29/12/2007 (in Italian).

ISTAT, 2008. Il Sistema delle Indagini sulle Acque. Anno 2008. ISTAT, Rome, Italy (in italian).

MiSE (Italian Ministry of Economic Development) 2010. Stato di avanzamento degli
Obiettivi di Servizio, Istruttoria per l’attribuizione dei premi intermedi – Prima relazione al
Comitato Nazionale per il Coordinamento e la Sorveglianza della Politica Regionale Unitaria (in
Italian).

31. Sabino DE GISI
Ph.D.
UTVALAMB – IDR
sabino.degisi@enea.it
Italian National Agency for the New Technology, Energy and Sustainable
Economic Development, Water Resource Management Lab.
Via Martiri di Monte Sole 4, 40129, Bologna (ITALY)