Alterazione della qualità dell'acqua nella rete di distribuzione : crescita di biofilm e rilascio di BPA da relining

Water quality can deteriorate as it travels through a drinking water distribution system (DWDS). The development of reliable tool for the management and the monitoring of a DWDS is crucial to avoid contamination diffusion and to minimize the risk associated with public health. Modelling offers important advantages to the management of a DWDS. The present work is focused on the evaluation of two water quality alterations: the biofilm growth on the inner walls of the pipes and the release of Bisphenol-A (BPA) from relining. The assessment was performed on two case studies, considering the hydrodynamic conditions of the two distribution systems through the EPANET hydraulic model. The biofilm growth was simulated through the implementation in EPANET-MSX (the multi-species extension of EPANET) of a model from literature. The sensitivity analysis of the model has identified the maximum growth rate of attached bacteria, the bacterial mortality rate and the temperature as the parameters most influencing the model output. The simulated values and the measured values of biofilm thickness were found to be comparable. The BPA release from relining has gained more interest in recent years, since the BPA was indicated as an endocrine disruptor, a substance that can alter the body’s hormonal activity. BPA is a constituent of the epoxy resins used for the relining technique. The assessment of the BPA release was performed developing a new model, based on the installation time of the relining. Data were derived from release test reports available in literature. The R2adj of the model is 0,686. The combination of biofilm growth and BPA release models with the respective EPANET hydraulic models has allowed the creation of DWDS maps from which it is possible to identify nodes and links subject to a higher level of contamination and characterized by a greater risk to consumer health.

L’acqua potabile durante il trasporto nei sistemi di distribuzione può subire alterazioni di qualità. Lo sviluppo di strumenti affidabili per la gestione e il monitoraggio delle reti di distribuzione è di fondamentale importanza per evitare il diffondersi di contaminazioni e diminuire i rischi associati alla salute dei consumatori. La modellazione offre importanti vantaggi nella gestione di un sistema idrico di distribuzione. Il lavoro di tesi è incentrato sulla valutazione di due alterazioni di qualità dell’acqua potabile: la crescita di biofilm sulla parete interna delle tubazioni e il rilascio di Bisfenolo-A (BPA) da rivestimenti in relining. La valutazione delle due alterazioni è stata condotta in riferimento a due casi di studio, considerando le condizioni idrodinamiche presenti nei due sistemi di distribuzione grazie alla disponibilità dei modelli idraulici in EPANET. La crescita dello spessore di biofilm è stata simulata mediante l’implementazione di un modello ricavato dalla letteratura in EPANET-MSX, un’estensione di EPANET in grado di eseguire analisi multi-specie. L’analisi di sensitività del modello ha individuato il rateo di crescita massimo dei batteri adesi alla parete, il coefficiente di mortalità batterica e la temperatura come i parametri maggiormente influenzanti l’output del modello. I valori di spessore predetti dal modello e i valori reali misurati in campo sono risultati essere comparabili. Il rilascio di BPA da rivestimenti in relining ha ottenuto maggior interesse negli ultimi anni, da quando il BPA è stato indicato come un interferente endocrino, cioè una sostanza in grado di alterare l’attività ormonale dell’organismo. Il BPA è un costituente delle resine epossidiche. La valutazione del suo rilascio è stata eseguita sviluppando un modello in funzione del tempo di installazione, ricavato dai dati presenti in letteratura, caratterizzato da un R2adj pari a 0,686. L’unione dei modelli di crescita del biofilm e di rilascio del BPA ai rispettivi modelli idraulici EPANET ha permesso la creazione di mappe della rete di distribuzione dalla quale è possibile individuare i nodi e i link soggetti a un più elevato livello di contaminazione e caratterizzati da un maggior rischio per la salute dei consumatori.