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npj Clean Water volume 6, Numero articolo: 52 (2023) Citare questo articolo

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La qualità dell’acqua potabile (DW) può cambiare durante la distribuzione, portando a eventi di gusto e odore e alla ricrescita microbica. Gli impianti pilota che imitano le reti di distribuzione sono cruciali per comprendere questi cambiamenti. Presentiamo un nuovo progetto di impianto pilota, compreso materiale per tubazioni, sensori e strumentazione. I tre circuiti indipendenti (100 m ciascuno) del pilota mostrano un comportamento identico, consentendo il test simultaneo di tre condizioni. Il monitoraggio include la formazione di composti di sapore e odore, la ricrescita di microrganismi e i cambiamenti del carbonio organico disciolto. Le misurazioni in tempo reale consentono il monitoraggio continuo ed è possibile il campionamento del biofilm nei tubi interni. La modularità del progetto pilota facilita lo studio degli effetti del cambiamento climatico, dei diversi materiali delle tubazioni e delle acque di fonte sulla qualità del DW nella rete di distribuzione.

Garantire la qualità dell'acqua potabile (DW) ai clienti è essenziale per le aziende DW. La qualità igienica ed estetica dell'acqua è influenzata dai processi fisico-chimici e microbici presenti nell'acqua di fonte, durante la produzione, lo stoccaggio e la distribuzione. Il DW non è un prodotto sterile dopo la produzione, pertanto la ricrescita microbica e la conversione dei componenti organici e dei nutrienti nel sistema di distribuzione del DW (DWDS) possono potenzialmente portare a problemi di odore e sapore, torbidità, scolorimento, danni al materiale delle tubazioni e possibile contaminazione con agenti patogeni sotto influenza di vari parametri ambientali1,2. Per studiare i cambiamenti di qualità in un ambiente sicuro ma realistico, è possibile utilizzare gli impianti pilota di DWDS.

In questa comunicazione presentiamo un progetto DWDS su scala pilota volto a studiare le comunità microbiche, la formazione di biofilm e gli eventi di gusto e odore. Questo progetto pilota incorpora funzionalità innovative come il monitoraggio online, il campionamento dei composti organici volatili (COV) e del biofilm e le sezioni di tubi modulari. Integrando queste capacità, possiamo esaminare da vicino le complesse dinamiche all'interno del DWDS. Inoltre, i nostri esperimenti iniziali dimostrano la riproducibilità del sistema, evidenziandone l'affidabilità. È importante sottolineare che abbiamo scoperto che la presenza di valvole di campionamento non esercita alcuna influenza evidente sulla composizione batterica. Questi risultati promettenti gettano solide basi per le future attività di ricerca, facilitando una comprensione più profonda dei fattori che guidano i cambiamenti nella qualità dell’acqua e aprendo la strada a strategie di mitigazione efficaci.

L'installazione pilota è costituita da una struttura di 5,2 m × 2,6 m che contiene 3 circuiti identici di tubazioni (Fig. 1 e Fig. 1 supplementare). Per il materiale delle tubazioni, il PVC-U è stato scelto dopo aver consultato la letteratura e con diverse società DW nelle Fiandre (Figura 2 supplementare). Tutti i materiali utilizzati in questo progetto pilota sono conformi alle normative nazionali belghe DW (requisiti Hydrocheck di Belgaqua) (Bode GmbH, Germania).

La struttura misura 5,2 m × 2,6 m. Sono indicati i tre anelli identici.

Ogni anello ha un diametro di DN80 e una lunghezza totale di 100 m di DN80. Il rapporto superficie/volume risultante è di ~50 m−1, ben superiore al minimo di 25 m−1 per avere un'attività biologica sufficiente nella trasformazione dei prodotti organici in odore, gusto, colore e DBP3 e avere <5% ( 25 L) deviazione del volume durante il campionamento. Ogni circuito ha tre sezioni di tubo da 4 m all'inizio, al centro e alla fine del circuito installate mediante connessioni flangiate imbullonate e valvole a farfalla di tipo LUG (Figura 1 supplementare, frecce rosse). Queste valvole consentono di cambiare facilmente la tubazione nelle sezioni di 4 m, di testare altri materiali per tubi o di installare vecchi tubi con, ad esempio, superfici interne corrose o un biofilm maturo per esaminarne l'influenza sulla qualità DW.

Una valvola di ritegno antinquinamento di tipo EA è montata prima del collegamento del pilota per proteggere la rete DW interna dell'edificio da ogni possibile contaminazione causata dagli esperimenti pilota. Nella circolazione di ciascun circuito è possibile utilizzare serbatoi tampone in polietilene ad alta densità (HDPE) non trasparente da 1 m3 (Mauser, Germania). Questi contenitori possono essere facilmente scambiati con un trasportatore di pallet, in modo da poter collegare diversi lotti di altra acqua (potabile) per gli esperimenti.