Controllo Qualità Acque On-Line: il sistema "EarlyWarning"
Il sistema WPR è un'applicazione di soft computing per il monitoraggio on-line/early warning della qualità delle acque reflue e dell'andamento dell'indicatore WPR, basato su misurazioni on-line convenzionali nei canali e nei punti di ingresso/uscita dell'impianto.
Principio di funzionamento
L'indice WPR (Water Pollution Rate) si ispira al più noto WQI (Water Quality Index), sviluppato nel 1970 da circa cento esperti di qualità dell'acqua dell'EPA e NSF. Il WQI misura le variazioni della qualità dell'acqua in sezioni specifiche di fiume e consente il confronto tra diversi corsi d'acqua.
Il sistema traccia campioni d'acqua on-line utilizzando il WPR su un piano di controllo bidimensionale XY dove: l'asse Y (WQI) rappresenta la qualità dell'acqua basata sul carico inquinante stimato; l'asse X rappresenta fattori di qualità complementari come la trattabilità all'ingresso dell'impianto o la conformità normativa all'uscita rispetto ai limiti di riferimento.
Componenti del sistema WPR
- Strumentazione analitica on-line per i parametri di qualità dell'acqua (pH, redox, ossigeno disciolto, temperatura, conducibilità elettrica, torbidità, portata, ecc.)
- Unità di controllo PLC/PC per l'elaborazione dei segnali, connessa a reti telemetriche SCADA
- Accessori di installazione e funzionamento
I tre principi fondamentali
Primo Principio: All'interno di classi d'acqua note, tra i parametri di qualità dell'acqua naturale o semi-naturale esiste un sottoinsieme di valori dove il superamento dei limiti in alcuni parametri indica il superamento anche in altri.
Secondo Principio: L'NSF-WQI, sviluppato dalla National Sanitation Foundation nel 1970, si applica alle acque naturali con correzioni che introducono un Indice di Qualità Complementare. Per le acque reflue, l'indice WPR derivato da basi di conoscenza appropriate consente la misurazione on-line multi-clustering.
Terzo Principio: Questi principi consentono l'identificazione di un livello minimo di qualità di riferimento accettabile rispetto al quale misurare le deviazioni nella qualità dell'acqua in ingresso e in uscita.
Parametri di misurazione
L'indice può essere valutato tramite rilevazione on-line di nove parametri (otto chimici, uno batteriologico): BOD₅, ossigeno disciolto, pH, temperatura, solidi disciolti totali, torbidità, azoto totale, fosforo totale e coliformi fecali.
Formule WPR
Per le acque reflue grezze (ingresso impianto):
WPR_in = Fuzzy [ORP, pH, T, EC, NTU, LV, Q]
Per le acque reflue trattate (uscita impianto):
WPR_out = Fuzzy [ORP, NTU, Q]
Funzioni operative principali
- Visualizzazione grafica e numerica dei valori dell'indice di qualità dell'acqua
- Confronto continuo tra indici di qualità e limiti di riferimento
- Segnalazione di pre-allarme (early warning) e allarme per superamento continuato dei limiti
- Archiviazione dati e gestione storica
- Guida del sistema WPR e troubleshooting