UNIVERSITATEA TEHNIC GHEORGHE ASACHI DIN IAI

Facultatea de Hidrotehnic, Geodezie i Ingineria Mediului

STUDII I CERCETRI PRIVIND EPURAREA AVANSAT A APELOR UZATE N VEDEREA VALORIFICRII EFLUENTULUI LA IRIGAREA CULTURILOR ENERGETICE

- REZUMAT TEZ DE DOCTORAT -

Conductor de doctorat:

Prof. Univ. Dr. Ing. Mihai DIMA

Doctorand:

Ing. Cristina Elena IURCIUC

IAI - 2013

Teza de doctorat a fost realizat cu sprijinul financiar al proiectului STUDII

DOCTORALE PENTRU PERFORMANE EUROPENE N CERCETARE I INOVARE

(CUANTUMDOC) POSDRU/107/1.5/S/79407.

Proiectul STUDII DOCTORALE PENTRU PERFORMANE EUROPENE N CERCETARE I INOVARE (CUANTUMDOC) POSDRU/107/1.5/S/79407, este un proiect strategic care are ca obiectiv general Aplicarea de strategii manageriale, de cercetare i didactice destinate mbuntirii formrii iniiale a viitorilor cercettori prin programul de studii universitare de doctorat, conform procesului de la Bologna, prin dezvoltarea unor competene specifice cercetrii tiinifice, dar i a unor competene generale: managementul cercetrii, competene lingvistice i de comunicare, abiliti de documentare, redactare, publicare i comunicare tiinific, utilizarea mijloacelor moderne oferite de TIC, spiritul antreprenorial de transfer al rezultatelor cercetrii. Dezvoltarea capitalului uman pentru cercetare i inovare va contribui pe termen lung la formarea doctoranzilor la nivel european cu preocupri interdisciplinare. Sprijinul financiar oferit doctoranzilor va asigura participarea la programe doctorale n ara i la stagii de cercetare n centre de cercetare sau universiti din UE. Misiunea proiectului este formarea unui tnr cercetator adaptat economiei de pia i noilor tehnologii, avnd cunotine teoretice, practice, economice i manageriale la nivel internaional, ce va promova principiile dezvoltrii durabile i de protecie a mediului nconjurtor.

Proiect finanat n perioada 2010 - 2013

Finanare proiect: 16.810.100,00 RON

Beneficiar: Universitatea Tehnic Gheorghe Asachi din Iai

Partener: Universitatea Babe Bolyai din Cluj-Napoca

Director proiect: Prof. univ. dr. ing. Mihai BUDESCU

Responsabil proiect partener: Prof. univ. dr. ing. Alexandru OZUNU

MULUMIRI

Adresez n mod expres pe aceast cale sincere mulumiri i recunotin

conductorului tiinific, domnului Prof. Univ. Dr. Ing. Mihai Dima, pentru

profesionalismul cu care m-a ghidat pe drumul ctre obinerea titlului de doctor n tiine,

pentru competena i permanenta ndrumare deosebit de meticuloas n toat perioada

pregtiri i elaborrii tezei de doctorat.

Mulumesc domnilor refereni Prof. Univ. Dr. Ing. Ion Giurma, Prof. Univ.

Dr. Ing. Sandu Marin, Prof. Univ. Dr. Ing. Gic Grdinariu i preedintelui comisiei

Prof. Univ. Dr. Ing. Florian Sttescu, pentru amabilitatea de a accepta s fac parte din

comisia de doctorat, pentru timpul alocat evalurii acestei teze, pentru sugestiile i

recomandrile oferite.

De asemenea, mulumesc domnului Dr. Ing. Puiu Matei i efului Staiei de

Epurare a municipiului Piatra Neam, domnul Ing. Florin Mihai pentru colaborare,

sugestii, recomandri i sprijinul acordat, oferindu-mi acces n staia de epurare i

posibilitatea utilizrii parametrilor de exploatare a acestei staii de epurare.

Mulumesc colaboratorilor firmei S.C. Kontrastwege SRL din Miercurea

Ciuc, Judeul Harghita, domnului Director General Ing. Alexandru Benko i d-oarei

Ing. Cristina Racu att pentru colaborare ct i pentru asigurarea unor materiale necesare

n toat aceast pregtire.

Mulumesc domnului Prof. Univ. Dr. Ing. Ramiro Joaquim de Jesus Neves

de la Institutul Superior Tehnic din Lisabona, colectivului firmei Maretec, domnului Ing.

Guillaume Riflet, Ing. Eduardo Jauch i Ing. David Brito pentru ospitalitate, colaborare

fructuoas i ajutorul acordat de-a lungul stagiului de cercetare n capitala Portugaliei,

Lisabona.

Deosebite mulumiri profesorilor din cadrul Facultii de Hidrotehnic,

Geodezie i Ingineria Mediului care au contribuit la formarea mea profesional, dar i

colegilor, prietenilor, familiei pentru nelegere i sprijinul moral oferit i tuturor celor

care m-au susinut n activitatea tiinific.

Autoarea

Cuprins

CUPRINS:

Rezumat: Tez: CAPITOLUL I DATE GENERALE. RESURSELE DE AP SI

VALORIFICAREA APELOR UZATE N AGRICULTUR.

7 5

1.1. Necesitatea utilizrii apelor uzate n irigaii 7 5

1.1.1. Schimbrile climatice i influena acestora asupra resurselor de ap i a agriculturii

7 5

1.1.2. Prognoze i scenarii privind impactul schimbrilor climatice

asupra mediului

8 10

1.2. Aspecte cantitative ale resurselor de ap la nivel mondial 8 13

1.3. Legislaia U.E. i din Romnia cu privire la valorificarea apelor uzate n irigaii

9 20

1.4. Particulariti tehnice specifice valorificrii apelor uzate n lucrrile de

irigaii

9 22

1.5. Aspecte ecologice i economice n cazul valorificrii apelor uzate n agricultur

9 24

1.6. Necesitatea i oportunitatea studiului 10 25

1.7. Obiectivele cercetrii 10 26

CAPITOLUL II STADIUL ACTUAL AL VALORIFICRII APELOR

UZATE LA IRIGAREA CULTURILOR AGRICOLE. RISCURI I

EXIGENE.

11 27

2.1. Realizri privind amenajrile de irigaii n rile din Uniunea European 11 27 2.1.1. Irigarea cu ape din resurse naturale 11 27

2.1.2. Irigarea cu ape uzate 11 27

2.2. Realizri privind amenajrile de irigaii n Romnia 11 32 2.2.1. Irigarea cu ape din resurse naturale 11 32

2.2.1.1. Evoluia cerinelor de ap n domeniul irigaiilor 11 33

2.2.1.2. Evoluia suprafeelor cultivate pentru obinerea culturilor energetice

12 35

2.2.2. Irigarea cu ape uzate 13 40

2.3. Sisteme de agricultur i eficacitatea irigrii culturilor cu ape uzate 13 40

2.3.1. Sisteme de agricultur - 40

2.3.2. Sisteme de agricultur integrat i durabil - 41 2.3.3. Riscuri i exigene la irigarea cu ape uzate a culturilor agricole 14 43

2.3.3.1. Condiii meteo la aplicarea lucrrilor de irigaii - 43

2.3.3.2. Riscuri asupra solurilor i asupra culturilor cauzate

de metale grele i bacterii patogene - 44

2.3.4. Condiii i restricii de aplicare 14 47

Concluzii pariale

- 50

CAPITOLUL III BAZELE TEORETICE ALE PROCESELOR DE

ELIMINARE A AZOTULUI I FOSFORULUI DIN APELE UZATE.

MODELAREA MATEMATIC A MICRII APEI N SOL.

15 51

3.1. Teoria cinetic a proceselor de nitrificare-denitrificare/defosforizare 15 51

3.2. Modele matematice privind curgerea apei prin porii solului 17 68

3.2.1. Generaliti asupra micrii apei n sol 17 68

3.2.2. Modele matematice n soluri saturate Legea lui Darcy 18 71

3.2.3. Modele matematice n soluri nesaturate Legea lui Richards 19 77

3.3. Utilizarea programelor matematice pentru simularea proceselor cercetate 19 80

3.3.1. Utilizarea programului ISAREG i a subprogramului EVAPOT 19 80

3.3.2. Utilizarea softului MOHID de modelare a fenomenului de

curgere a apei n sol

21 87

Cuprins

Rezumat: Tez:

CAPITOLUL IV MSURI TEHNICE NECESARE PENTRU

VALORIFICAREA APELOR UZATE N IRIGAII

24 94

4.1. Aspecte calitative privind apele uzate evacuate din aglomerrile rurale i

urbane

24 94

4.1.1. Compoziia apelor uzate d.p.d.v. fizic, chimic, biologic i

bacteriologic

24 94

4.1.2. Formele sub care se afl substanele nutritive (N i P) n apele

uzate i efectul lor asupra sntii oamenilor i asupra

animalelor

24 99

4.1.3. Necesitatea ndeprtrii azotului i fosforului din apele uzate 26 107 4.2. Procese de ndeprtare a poluanilor din apele uzate 27 110

4.2.1. Epurarea mecanic 27 110

4.2.2. Epurarea biologic convenional 27 110

4.2.3. Epurarea biologic avansat 27 111

4.2.3.1. Scheme tehnologice biologice de nitrificare i

denitrificare, tip preD, cu postD i combinate

28 112

4.2.3.2. Eliminarea bacteriilor patogene 28 116

4.3. Tehnologii moderne aplicate n epurarea avansat a apelor uzate 28 117

4.3.1. Eliminarea azotului prin procese de nitrificare-denitrificare 28 117

4.3.1.1. Procedeul de eliminare a azotului cu nmol n bazin

unic

29 117

4.3.1.2. Procedeul de eliminare a azotului cu nmol n bazine

separate

29 118

4.3.2. Eliminarea fosforului prin procese anaerobe combinate cu cele

aerobe (de tip A/O)

30 120

4.3.2.1. Procedeul Anaerob/Onix 30 120

4.3.2.2. Procedeul PHOSTRIP 30 121

4.3.2.3. Procedeul bazinelor cu funcionare secvenial 31 121

4.3.3. Eliminarea azotului i fosforului prin procese simultane(de tip

A2/O, Badenpho, UCT, VIP)

31 123

4.3.3.1. Procedeul Anaerob Anoxic/Oxic (A2/O) 31 123

4.3.3.2. Procedeul Bardenpho n 5 trepte 32 123

4.3.3.3. Procedeul UCT (University of Cape Town) 32 124

4.3.3.4. Procedeul VIP (Virginia Initiative Plant) 32 124

Concluzii pariale

- 126

CAPITOLUL V CERCETRI EXPERIMENTALE ASUPRA

TEHNOLOGIILOR DE EPURARE AVANSAT.