REZUMAT - · PDF filemanagementul apelor uzate. ... conceptul real de protecție a apei va...
-
Upload
vuongthuan -
Category
Documents
-
view
217 -
download
1
Transcript of REZUMAT - · PDF filemanagementul apelor uzate. ... conceptul real de protecție a apei va...
REZUMAT
Cuvinte cheie: modelare matematic, simulare, uscarea nmolului, carbon organic,
nutrieni, fertilitatea solului, calitatea mediului.
Utilizarea nmolurilor de epurare este una dintre cele mai importante provocri n
managementul apelor uzate.
Nmolul conine nutrieni (n special N, P, K) i materie organic, care constituie un
beneficiu agronomic. Folosirea nmolului n agricultur a devenit o alternativ pentru utilizarea
deeurilor din considerente de ordin economic i practic.
Fr o metod de eliminare sigur a nmolului, conceptul real de protecie a apei va eua.
Manipularea durabil a nmolului poate fi de definit ca o metod care satisface cerinele de
reciclare eficient a resurselor fr aprovizionarea cu substane nocive pentru om sau mediu.
Scopul cercetrilor efectuate n cadrul prezentei teze de doctorat l constituie dezvoltarea tehnicii
de folosire a nmolului, astfel nct s fie n concordan cu Directivele Uniunii Europene,
stabilirea modalitilor de aplicare a acestui nmol ca fertilizant n condiiile obinerii unor
recolte sntoase, a conservrii nsuirilor de fertilitate a solului precum i a asigurrii proteciei
calitii mediului, n general.
Nmolul fermentat de la staia de epurare Iai are o reacie neutr i un coninut de
carbon organic de 29 - 34 %. Concentraia de azot nitric este redus (0,16 - 0,42 ppm) iar cea de
azot amoniacal ntre 24 i 830 ppm. Coninutul total n macroelemente nutritive (N, P, K, Ca,
Mg) din nmolul fermentat este de 1,37 % N total, 1,19 % P total, 4,45 % K total, coninutul de
calciu este mai ridicat (3,12 %) iar Mg i S organic au valori normale, comparabile cu cele din
soluri.
Faptul c nmolul nu conine metale grele permite utilizarea acestuia ca fertilizant pentru
solurile cultivate. Microflora bacterian i fungic a nmolurilor are valori asemntoare cu cele
din composturi, dimensiunea i compoziia populaiilor de microorganisme a fost foarte
apropiat de cele ale solurilor.
Avnd n vedere c solurile din zona Moldovei, n majoritatea lor situate pe terenuri n
pant, sunt srace n materie organic i elemente nutritive, aceste nmoluri, folosite corect, pot
2
suplini o bun parte din nutrienii minerali i totodat pot contribui la mbuntirea coninutului
de materie organic din sol.
n aceste condiii, stabilirea soluiilor pentru prelucrarea i utilizarea n condiii eficiente
a nmolurilor n agricultur i respectiv, precizarea msurilor restrictive de utilizare a
nmolurilor n vederea asigurrii proteciei mediului prezint importan deosebit.
Astfel, lucrarea de fa, fr a avea un caracter exhaustiv, i propune s aduc o
contribuie la elucidarea unor aspecte privind mbuntirea proceselor de tratare a nmolurilor
de la staiile de epurare pentru folosirea lor n agricultur, n condiiile meninerii fertilitii
solului i a calitii mediului ambiant n ansamblu.
Rezultatele obinute prezint aplicabilitate practic i constituie prin valoare i
originalitate, argumente solide privind necesitatea valorificrii nmolurilor rezultate de la staiile
de epurare a apelor uzate oreneti ca fertilizant pe terenurile agricole.
Teza de doctorat include un volum de 159 de pagini i este structurat n dou pri i
ase capitole.
Partea I (27 % din extensia lucrrii) cuprinde consideraii de ordin general asupra
politicilor referitoare la gestionarea nmolului n statele mebre ale Uniunii Europene dar i
particularitile strategiei de management a nmolurilor n ara noastr, analiza cadrului natural
din arealul de referin precum i o radiografie la zi a problematicii de studiu abordate la nivel
naional i internaional.
Capitolul I constituie aproximativ 7 % din volumul lucrrii i cuprinde aprecieri asupra
posibilitilor de utilizare n agricultur a nmolurilor de epurare ca una dintre metodele de
degajare a acestora i ca o form de punere n valoare a coninutului lor n materie organic i
elemente nutritive. Pe baza documentrii bibliografice, sunt expuse cteva consideraii privind
posibilitile de diminuare a efectului poluant al nmolului de epurare i de valorificare a
elementelor nutritive pe care le conine. Astfel, se consider necesar ca nmolul s fie tratat n
mod corespunztor, s se aplice numai pe soluri pretabile, n dozele i epocile de semnat
stabilite, la un anumit sortiment de culturi recomandate i s se asigure un control adecvat al
calitii factorilor de mediu. Se insist pe necesitatea de a administra nmolul difereniat pe tipuri
3
de sol, teren i plant cultivat pentru a preveni consecinele negative asupre recoltei, fertilitii
solului i a calitii mediului nconjurtor.
Capitolul al II - lea include ntr-un volum de aproximativ 11 % din totalul lucrrii,
prezentarea analitic a componentelor cadrului natural din cadrul fermei Ezreni a a Universitii
de tiine Agricole i Medicin Veterinar Ion Ionescu de la Brad din Iai n cadrul creia au
fost efectuate experienele care au vizat investigarea efectului nmolului asupra recoltei i a
principalelor nsuiri ale solului.
Capitolul al III - lea, cu ponderea de circa 9 % din extensia tezei de doctorat, se refer la
studiile i cercetrile - efectuate n Romnia i n alte ri - privind epurarea apelor uzate
oreneti i modul de tratare a nmolului pentru a ntruni condiiile de a fi folosit ca fertilizant la
culturile agricole.
n partea a doua a tezei pe 105 pagini reprezentnd 67 % din volumul lucrrii sunt
prezentate contribuiile personale n domeniul de studiu abordat.
Capitolul al IV - lea (circa 5 % din volumul tezei de doctorat) evideniaz obiectivele
studiului i metodele de investigare folosite pentru efectuarea observaiilor i determinrilor.
Din punct de vedere conceptual, tema de cercetare adoptat abordeaz ntr-o manier
nou, modern, metodele de tratare a nmolurilor rezultate de la staiile de epurare oreneti ct
i modalitile de valorificare a nmolului ca fertilizant pe terenurile agricole n condiiile
conservrii fertilitii solului i a mediului ambiant n ansamblu.
Concret, n cadrul activitii de cercetare s-a urmrit atingerea urmtoarelor obiective:
- Stabilirea de noi metode de tratare a nmolului de la staiile de epurare oreneti care s
asigure uscarea n condiii eficiente din punct de vedere economic folosind energia solar
acumulat n interiorul unei construcii de tip ser tunel.
- Determinarea caracteristicilor nmolului i evaluarea acestuia n conformitate cu Directivele
UE.
- Studiul efectului aplicrii nmolului asupra caracteristicilor agrochimice (coninutul de
substan organic, valoarea pH, disponibilul de N, P, K i microbiologice ale solului).
4
- Determinarea limitelor superioare de siguran a aplicrii nmolului pe soluri, astfel nct s
fie evitate efectele negative (afectarea calitii solului, a recoltelor i a mediului, n general).
Metodele de analiz folosite pentru realizarea tematicii de cercetare propuse au avut n
vedere noutile n domeniu i au fost adaptate la politica cercetrii naionale i internaionale de
dezvoltare durabil, prin abordarea interdisciplinar a temei.
Studiul teoretic al procesului de uscare s-a efectuat utiliznd un model matematic, bazat
pe legi i principii cunoscute, model ce descrie evoluia procesului n timp sau dup anumite
dependene reciproce, n condiiile aciunii unor factori cunoscui.
Uscarea prin convecie cu aer cald realizeaz un transfer simultan de cldur i mas ntre
aer i produsul supus uscrii. Pe principiul corpului negru, nmolul absoarbe n mare msur
radiaia provenit de la soare iar temperatura acestuia crete.
Procesul de uscare prin convecie fiind complex, necesit elaborarea unor submodele n
funcie de scop, date disponibile i grad de abstractizare.
Modelul matematic este esenial n optimizarea procesului de uscare a nmolului, acesta
stnd la baza simulrii CFD (Computational Fluid Dymanics). Modelul propus pentru uscarea
nmolului cuprinde ipotezele de lucru; parametrii i variabilele fundamentale ale procesului de
uscare; ecuaiile ce coreleaz variabilele stabilind legturile ntre acestea n regim nestaionar;
restriciile impuse unor variabile.
Pentru fundamentarea metodelor de prelucrare a nmolului, procesul de uscare n ser a
fost simulat CFD (calcul computerizat de dinamica fluidelor)) prin parcurgerea a trei etape
necesare:
- pre-procesarea (definirea 3D a geometriei modelului i discretizarea acestuia);
- procesarea (crearea algoritmului ce are la baz modelul matematic i impunerea
condiiilor-limit);
- analiza simulrii CFD (reprezentarea grafic color a cmpurilor de vitez, temperatur,
umiditate a aerului i a nmolului supus uscrii).
5
Simularea CFD a fost realizat cu programul ANSYS (FLUENT i GAMBIT) ce deine
cele mai complexe modele matematice de curgere a fluidelor i transfer termic dintre programele
comerciale existente la ora actual.
Caracterizarea chimic i mineralogic a nmolului de la Staia de epurare Iai s-a
efectuat cu aparatura existent n Laboratorul de Studiul materialelor din cadrul Facultii de
Mecanic din Iai pe baza analizelor SEM/EDX.
Studiind solutiile constructive ale instalatiilor de uscare a namolurilor implementate in
tara si in Europa si tehnologia de epurare a apelor uzate la SEAU Dancu - Iai cat si
considerentele de eficienta tehnico economica si de protectie a mediului a fost propus solutia
constructiva pentru instalatia de uscare a accelerata a namolului,