FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: CU FRECVENTA Proiect de diplomă COORDONATOR ȘTIINȚIFIC Conf. dr. ing. Laslo Vasile ABSOLVENT Hadadea Gavril ORADEA 2014… [311634]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE MEDIU

PROGRAMUL DE STUDIU: ISBE

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: CU FRECVENTA

Proiect de diplomă

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

Conf. dr. ing. Laslo Vasile

ABSOLVENT: [anonimizat]

2014

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE MEDIU

PROGRAMUL DE STUDIU: ISBE

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: CU FRECVENTA

SISTEM INTEGRAT DE MANAGEMENT AL POLUĂRII ÎN INDUSTRIA CIMENTULUI

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

Conf. dr. ing. Laslo Vasile

ABSOLVENT: [anonimizat]

2014

Cuprins

Introducere

Activitatea omului de valorificare a resurselor naturale a afectat întotdeauna starea sistemelor ecologice. În urma dezvoltării impetuoase a [anonimizat] a atins sau chiar a depășit pragurile limită de regenerare. Această situație a determinat luarea unor decizii la nivel global. Astfel a fost introdus conceptul de dezvoltare durabilă care a avut ca punct de pornire criza ecologică mondială 1929-1933 și s-a [anonimizat], [anonimizat].

Dezvoltarea durabilă a fost gândită ca o soluție la criza ecologică determinată de intensa exploatare industrială a resurselor și degradarea continuă a mediului și caută în primul rând prezervarea calității mediului înconjurător.

Dezvoltarea durabilă promovează conceptul de conciliere între progresul economic și social fără a pune în pericol echilibrul natural al planetei.

Ideea care stă la baza acestui concept este aceea de a asigura o calitate mai bună a [anonimizat], cât și pentru generațiile viitoare.

[anonimizat], [anonimizat], precum și atenuarea deteriorării actuale a ecosistemelor.

[anonimizat] (WCED) în raportul „ Viitorul nostru comun” cunoscut și sub numele de Raport Brundtland:

„[anonimizat] a compromite posibilitatea generațiilor viitoare de a-și satisface propriile nevoi”.

Comisia Mondială pentru Mediu și Dezvoltare a Națiunilor Unite a afirmat în această privință că “[anonimizat]”, [anonimizat].

[anonimizat] a răspunsurilor acestor sisteme și efectuarea corecțiilor pe baza conexiunii inverse.

Activitatea de prevenire și de refacere a [anonimizat], [anonimizat] o [anonimizat] a stării mediului. [anonimizat] a mediului, [anonimizat] a stării mediului are un rol important.

În documentele adoptate la Întâlnirea de Vârf a Pământului de la Rio de Janiero din 1992 – Agenda 21 și Declarația asupra Mediului și Dezvoltării – este exprimată ideea asigurării colectivităților cu informații referitoare la starea mediului pentru a încuraja participarea publică la administrarea optimă a problemelor de mediu.

Prevenirea și lichidarea poluării mediului poate fi eficientă numai atunci, dacă colectivitatea afectată dispune de informații suficiente pentru a cunoaște natura și gradul de primejduire ale elementelor de mediu și a stabili ce-i de făcut. Acest deziderat este în concordanță cu prevederile Legii nr.86/2000 care ratifică Convenția internațională privind accesul la informație, participarea publică la luarea deciziei și accesul la justiție în problemele de mediu, semnată la Aarhus la 25 iunie 1998.

Odată cu apariția cimentului, așa cum este cunoscut în prezent acest material, a fost inaugurată o nouă eră în istoria construcțiilor. Nici un alt material nu a determinat modificări atât de profunde în structura și tehnologiile lucrărilor de construcții, nici unul nu a influențat schimbări atât de vizibile în peisajul pământului, nici unul nu a influențat atât de puternic habitatul și civilizația umană. Numai 150 de ani au trecut de când a apărut noul material, dar acesta s-a impus în viața societății printr-o răspândire fără egal, nemaiputându-se imagina existenta și civilizația umană fără structurile pe bază de ciment, din beton și beton armat. “In România la 27 octombrie 1888, prin actul de constituire a societății anonime pentru construirea și exploatarea fabricii de ciment Brăila, din inițiativa inginerului Ion George Cantacuzino, s-au pus bazele primei fabrici de ciment, care a intrat in funcțiune în anul 1890.”[1],[13].

In prezent în România funcționează 9 fabrici de ciment:

Această dezvoltare a dus la creșterea impactului de mediu in zonele în care se află fabricile de ciment. ”Impact asupra mediului înseamnă orice schimbare adusă mediului, benefică sau dăunătoare, rezultând în parte sau în totalitate din activitățile, produsele sau serviciile unei organizații” (definiție extrasă din Regulamentul EMAS III din 25 noiembrie 2009). [2]

Datorită activităților complexe care se desfășoară în procesul de fabricație al cimentului avem impact asupra aerului, apei, solului. Acestea vor fi tratate in capitolele următoare ale lucrarii.

Capitolul I. Reducerea emisiilor din aer

I.1 Monitorizarea continuă și dispersia emisiilor in atmosferă

Figura 1.1 Principiu de funcționare OPSIS

Echipamentul, este destinat monitorizării continue a emisiilor poluante la coș, în urma arderii combustibililor tradiționali si alternativi, precum si a proceselor chimice care au loc în cuptorul de clincher.

Sistemul de monitorizare continuă este compus din :

• Sistem de monitorizare gaze OPSIS – constând dintr-un emițător alimentat de la o sursă specială situată pe cos, un receptor, linie cu aer comprimat pentru purjarea emitorului si receptorului, cabinet cu aer condiționat, analizor AR600, analizor AR650, acestea fiind montate in interiorul cabinetului AC181 si conectate la un monitor pentru afișarea datelor si configurarea acestora. Schimbarea meniurilor și a valorilor se realizează de la o tastatură cu care este echipat cabinetul.

• Analizor THERMO-FID pentru monitorizare compuși organici volatili ( COV ), ce este constituit din unitatea de control, ejector pentru realizarea prelevării gazului de măsură si butelie H2 ( utilitate necesară pentru senzorul FID )

• Analizorul de O2000 OPSIS compus din sonda montată pe coș și unitatea de control montată în interiorul cabinei.

• Analizorul de particule DR 290 DURAG ce conține o unitate de control, un cap de măsură, un cap reflector și o unitate de purjare a capetelor optice. Prin intermediul unui sistem de blocare al flanșei capului de măsură cu ajutorul unei unități speciale, se evită murdărirea sistemului optic al acestuia.

• Debitmetru DF-L 100 DURAG este compus dintr-o unitate centrala, o sonda de măsură (transversală pe diametrul coșului) si un servomotor pentru purjarea periodică a sondei.

• Senzor de temperatură și senzor de presiune gaze arse

• Cutie I/O pentru conexiuni analogice și digitale între analizoare și restul echipamentelor

• Conform proiectului de construcții este amplasată cabina în care sunt montate următoarele:

• Cabinetul izoterm AC181

• I/O box

• Unitate de control analizor O2

• Banc de lucru

• Lângă cabina se găsește un rastel cu butelii de H2

• Aerul comprimat este folosit pentru purjarea unităților OPSIS de pe coș cât și pentru realizarea prelevării gazului din coș pentru analiza COV-urilor (Thermo-FID)

• Datele sunt preluate de la sistemul C.E.M. de către un PC aflat in camera de comandă, pe care este instalat soft-ul EnviMan, pentru vizualizarea datelor și controlul sistemelor de monitorizare de la distanță.

Analizorul AR 600 este folosit pentru monitorizarea continuă a emisiilor, determinând concentrația de NO2 , SO2, NO, Hg, Benzen, prin absorbția in spectru UV.

Analizorul AR 650 este folosit pentru monitorizarea continua a emisiilor, determinând concentrația de CO, HCL, H2O, HF, NH3, CO2 prin absorbția in spectru IR.

Evaluarea impactului asupra calității aerului s-a făcut prin modelare matematica, utilizându-se un model acceptat și adecvat surselor aferente obiectivului și condițiilor topo-climatice ale zonei. Determinarea emisiilor de poluanți necesare pentru modelare s-a efectuat cu metodologiile recomandate de MMSC. Impactul potențial al emisiilor atmosferice de la coșul aferent cuptorului de clincher (de 4300 t/zi) se va resimți pana la o distanta de cca. 10 km față de amplasament. Rezultatele obținute în urma modelării matematice a dispersiei poluanților în atmosferă în comparație cu valorile limită pentru concentrațiile de poluanți în atmosfera (imisii), prevăzute de legislația în vigoare pun în evidență faptul că nivelurile de concentrații în aerul ambiental generate de sursele aferente obiectivului se vor situa sub valorile limită, indiferent de intervalul de mediere, pentru SO2, NOx și praf. Receptorii sensibili din zona sunt populația și vegetația. Concentrațiile de poluanți in zona de influenta maxima a obiectivului, din afara perimetrului acestuia, se afla sub valorile limita pentru protecția receptorilor [12].

Figura 1.2 Dispersia emisiilor

I.2 Reducerea emisiilor de praf

Pentru producerea unei tone de ciment este necesară mărunțirea a aproximativ 1,7 tone de materii prime, precum și vehicularea materiilor între diferitele faze ale procesului de fabricație, operații însoțite de importante degajări de praf. Aceste degajări de praf creează condiții de lucru neigienice în secțiile tehnologice, depuneri de praf în împrejurimile fabricilor și pierderi importante de materii prime și produse finite.

Diminuarea acestor efecte se realizează prin prevederea de instalații de desprăfuire care asigură:

evacuarea aerului sau a gazelor cu praf din utilajele și secțiile producătoare

filtrarea aerului sau a gazelor cu praf și evacuarea acestora in atmosferă la un grad de puritate conform normelor și cerințelor legale în vigoare

returnarea prafului reținut în fluxul tehnologic.

I.2.1 Instalații pentru desprăfuire

Instalațiile pentru desprăfuire în fabricile de ciment s-au bazat pe principiul separării mecanice unde acțiunea unor forțe scoate particulele de praf din curentul de aer sau gaz care le poartă.

Multicicloanele sunt constituite din elemente de ciclon grupate în agregate închise. Randamentul optim al cicloanelor se obține la diametre de 150 – 300 mm ale corpului cilindric si la debite de 500 – 1500 mc/h.

Gradul de separare al multicicloanelor se situează între 90 și 96% pentru particule mai mari de 20 µm, ceea ce in momentul de față nu mai satisface cerințele legale. Prin Cele mai bune tehnici disponibile sunt prevăzute limite de 20 mg/Nmc în industria cimentului. [14]

Electrofiltrele (denumite curent filtre electrostatice), realizează separația prafului prin ionizarea gazelor purtătoare a particulelor de praf și prin urmare tensiunea de lucru a acestora este ridicata.

Epurarea electrica a gazelor se bazează pe următorul principiu: gazele ce urmează să fie epurate trec printr-o carcasă a cărui echipament interior constă în din electrozi de emisie si electrozi de depunere cu suprafețe mari, așezați fata în fata. Sistemul de emisie conectat la polul negativ al instalației de producere a tensiunii înalte se pune sub o tensiune a cărei mărime este determinata de natura și cantitatea gazului care trebuie epurat și a gazului ce trebuie separat. Se formează astfel un câmp electric între electrozii de emisie si cei de depunere.

Sub influenta câmpului extrem de puternic din apropierea imediata a electrozilor de emisie se produce o descărcare ”Corona” care ionizează gazul de evacuare. Ionii ce se produc cu aceasta ocazie, în majoritatea cazurilor de polaritate negativa, încarcă electric pulberea ce plutește în gaz și care trebuie separată. Forțele ce acționează în câmpul dintre electrozii de scuturare si cei de

depunere, împing pulberea spre electrozii de depunere pozitivi, legați la pământ.

Aici pulberea cedează sarcina și cade în urma impactului executat de mecanismele de scuturare, în buncărul de colectare a pulberii (prafului), care reprezintă partea terminală de jos a carcasei electrofiltrului. Din acest buncăr praful este introdus în fuxul tehnologic.

Complexitatea echipamentului și greutatea de menținere a parametrilor de funcționare a dus la înlocuirea electrofiltrelor cu echipamente de desprăfuire mai performante.

Filtrele cu saci sunt cele mai răspândite separatoare de praf în industria fabricării cimentului, folosite la desprăfuire în secțiile de concasare, măcinare, la transporturi, la depozitări și la expediția cimentului. Caracteristicile specifice ale acestui tip de separator de praf sunt:

grad de separare ridicat 99,9%

conținut de praf la ieșirea din separator foarte mic, ajungându-se valori sub 10 mg/Nmc de gaze

gamă largă de capacități de filtrare și debite de gaze foarte mari, pană la sute de mii de metri cubi pe ora.

Figura 1.5 Filtre cu saci

Modernizarea fabricii de ciment de la Aleșd s-a făcut in perioada 2001 – 2003 și prin înlocuirea multicicloanelor si a electrofiltrelor cu filtre cu saci de înaltă performanță. Noile materiale pentru sacii de filtru au făcut ca aceștia să poată fi folosiți la temperaturi înalte până la 200°C.

Rezultatele înlocuirilor se observă în tabelul următor:

Figura 1.7 Emisii praf

Făcând un calcul estimativ al emisiilor de praf la un debit mediu de 300000 mc si la 6000 de ore funcționare pe an aveam in 2001, 278 tone de praf emisie în atmosferă iar în 2012 avem 7 tone.

Reducerea este de aproximativ 40 de ori, ceea ce se poate vedea cu ochiul liber atât la coșul principal cât și la împrejurimile care își păstrează culorile naturale.

I.3 Reducerea emisiilor de NOx

Procesul de ardere a clincherului este un proces realizat la o temperatură ridicată, 1450°C temperatura de lucru si 2000°C in flacără iar rezultatul este formarea de oxizi de azot (NOx). Aceștia sunt formați în timpul procesului de combustie. Există două surse principale pentru producerea de NOx: termice (în care aerul de combustie reacționează cu oxigenul) și chimice pentru compușii care conțin azot. NO și NO2 sunt oxizii de azot dominanți în gazele de evacuare din cuptoarele de ciment.

Emisiile de NOx depind de procesul de ardere care este folosit în cuptor. Cuptoarele de ciment european, ca medie anuală, emit aproximativ 785 mg NOx/Nmc cu un minim de 145 mg/Nmc și un maxim de 2040 mg/Nmc. [3, (pag.62)]

Începând cu anul 2008 în industria cimentului a fost legiferată reducerea emisiilor de NOx de la 1200 mg/Nmc la 800 mg/Nmc, iar în conformitate cu Directiva europeană 75/2010 a emisiilor industriale din 7 ianuarie 2014 va fi de 500 mg/Nmc. [4, (tabelul 2, pag. 18)].

Pentru a putea reduce emisiile de NOx s-au produs arzătoare speciale pentru combustibili cu un nivel redus de NOx.

O alta tehnică de a reduce emisiile de NOx este reducerea temperaturii flăcării din arzător, prin introducere de oxigen suplimentar, sau chiar de a introduce apă in flacără.

Procedeul recomandat de Cele mai bune tehnici disponibile este SNCR, Solid Non-Catlytic Reduction [3, (pag. 134)]. Acest procedeu este aplicat cu succes in fabricile de ciment și ajută să existe un control deplin asupra emisiilor de NOx pe care le degajă cuptorul de clincher în atmosferă.

Tehnica SNCR este un proces chimic prin care oxizii de azot sunt transformați în azot gazos, care există în natură, și apă, fără produse secundare periculoase pentru mediu.

Un agent reducător, de obicei hidroxid de amoniu sau uree, se injectează în gazul din sistem, după ardere. La temperatura optimă a gazului, amoniacul reacționează cu oxizii de azot, transformându-i în azot gazos și apă.

Sistemul SNCR este construit din module și are 4 componente.

Sistem pentru stocarea și distribuția agentului reducător (hidroxid de amoniu) și ale apei dedurizate.

Rezervor de stocare pentru agentul reducător (hidroxid de amoniu)

Modul de pompare pentru agentul reducător (PMR = Pump Module for Reduction Agent)

Modul de pompare pentru apa dedurizată (PMW = Pump Module for Water)

Sistem pentru amestecarea și distribuția agentului reducător și ale apei.

Cabina unității de procesare (PU) cu modul de amestecare (BM = Blending Module) și modul de injecție (IM = Injection Module)

Sistem de injecție.

Injectoare

Sistem de comandă și control a proceselor.

Modul de comandă și control (CMM)

Figura 1. 8 Schema de principiu a injecției de hidroxid de amoniu

Figura 1.9 Emisii NOx

Sistemul de injecție a Hidroxidului de amoniu se face controlat in funcție de valoarea emisiilor de NOx, monitorizate continuu de analizorul AR 600 al sistemului OPSIS.

I.4 Reducerea emisiilor de HCl

În timpul procesului de ardere se produc și emisii de HCl, care pot sa provină atât din combustibilul utilizat cât si din materiile prime introduse în cuptor. Legislația în vigoare prevede măsurători continue sau periodice ale emisiilor de HCl. Limita maxima admisa este de 10 mg/Nmc. Prin sistemul de monitorizare continuă OPSIS descris in subcapitolul I.1, cu ajutorul analizorului AR 650 se face și monitorizarea acidului clorhidric. Măsurile de reducere a HCl sunt preventive prin:

Utilizarea de materii prime și combustibili cu un conținut redus de clor

Limitarea conținutului de clor al deșeurilor care urmează a fi utilizate ca materii prime alternative sau combustibili în cuptorul de clincher de ciment

Ca măsură corectivă pentru reducerea emisiilor de HCl se face injecție de var calcic hidratat Ca(OH)2, în sistemul de transport al gazelor spre filtrare.

Figura 1.10 Emisii HCl

Făcând analiza variațiilor valorilor emisiilor zilnice de HCl s-a constatat ca atunci când se funcționează în modul direct (moara de făină fiind oprită) emisiile de HCl cresc spre limita maximă admisă de 10 mg/Nmc. Pentru menținerea sub control a valorilor emisiilor de HCl s-a făcut o buclă de alimentare automată cu var calcic hidratat.

Un alt procedeu corectiv pentru reducerea emisiilor de HCl este sistemul Chlorine by-pass, care se folosește si pentru reducerea emisiilor de SO2.

1.5 Reducerea emisiilor de CO2

Procesul de producție a cimentului este un procedeu intens energofag, care necesită energie termică și electrică și care generează emisii de dioxid de carbon (CO2). Cea mai mare parte din energia electrică este folosită la măcinarea materiei prime și a produselor semifinite, în timp ce energia termică este folosită la încălzirea materiei prime pentru a permite desfășurarea reacțiilor chimice și mineralogice. Emisiile de CO2 rezultă din reacțiile chimice care au loc atunci când materiile prime sunt încălzite la peste 9000 Celsius, iar carbonații de calciu și magneziu se decarbonatează. Gazele cu efect de seră sunt emise și prin arderea în cuptorul de clincher a diverșilor combustibili pentru a obține energia termică necesară procesului de formare a clincherului – o rocă artificială.

Clincherul este măcinat împreună cu diverse adaosuri (componenți minerali) și transformat în ciment. În plus față de cerințele legislative în domeniu, se monitorizează emisiile de CO2 generate conform Protocolului CO2 pentru fabricile de ciment, dezvoltat în cadrul Consiliului Mondial de Afaceri pentru Dezvoltare Durabilă (WBCSD). Acesta este un instrument folosit de către producătorii de ciment din întreaga lume și este aplicat și la fabricile de ciment din Romania. Fabricile s-au angajat să reducă emisiile specifice de CO2 pe tona de produs (ciment și lianți hidraulici) cu 20% până în 2010, în comparație cu nivelul din 1990. Acest obiectiv a fost atins încă din 2009, prin: reducerea consumului de energie; modernizarea fabricilor si imbunatatirea constanta a proceselor industriale pentru a utiliza surse de energie alternative; utilizarea combustibililor alternativi; utilizarea reziduurilor industriale (in mod special: zgura, cenușa zburătoare si cenușa vulcanica) pentru a fabrica ciment. De exemplu, anumiți aditivi de ciment pot înlocui parțial clincherul, fapt care reduce emisiile de dioxid de carbon.

Capitolul II Reducerea indirectă a emisiilor. Abordări ecologice

II.1 Producerea de energie electrică din căldura reziduală

Pentru recuperarea fluxului de căldura din gazele reziduale se folosesc două boilere A si B care recuperează căldura din gazele evacuate din turnul de preâncălzire. Fluidul utilizat pentru transferul fluxului de căldura de la boilere la schimbătorul de căldura (X2) din unitatea ORC este un ulei termic care poarta denumirea de „Therminol 66”. Praful care se depune în interiorul boilerelor se colectează și se reintroduce în circuitul de alimentare cu materie primă a cuptorului.

Pentru recuperarea fluxului de căldură rezultat în urma răcirii clincherului se folosește un boiler amplasat în imediata apropiere a răcitorului. Pentru transferul fluxului de căldura recuperat se va folosi apa ca și fluid pentru transfer. Fluxul de căldură este transferat schimbătorului de căldura (X1) amplasat in unitatea ORC. Praful de clincher din interiorul boilerului este recuperat și reintrodus în sistemul de transport a clincherului care urmează să fie stocat.

Aburul fluidului organic este produs de schimbătoarele de (X1) si (X2) care intra in turbina (T), în turbina aburul se destinde, cedând lucru mecanic rotorului turbinei. Transformarea din turbină este adiabatică (fără schimb de căldură cu exteriorul), deoarece aburul curge cu viteză mare și turbina este bine izolată termic față de mediul ambiant. La arborele turbinei este montat prin intermediul unui cuplaj mecanic, generatorul electric (G). Aburul iese din turbină, cu presiune mică și temperatură mult mai mică. Cu această stare intră în condensatorul (C), unde presiunea rămâne constantă iar prin interiorul condensatorului circula apă de răcire, aceasta preluând căldura de condensare a aburului mărindu-și astfel temperatura. Fluidul organic saturat este apoi preluat de pompa (P), care îl comprimă până la o presiune egala cu presiune din schimbătoarele (X1) si (X2). Presiunea rămâne în continuare constantă până la intrarea în turbină. Apa de răcire care este folosită pentru condensarea fluidului organic este răcită intr-un turn de răcire cu tiraj forțat (TR) prin recircularea cu ajutorul unor pompe. Cele doua circuite fluid organic si apa de răcire nu se amesteca.

Instalația de Recuperare a Energiei Termice Reziduale (WHR) la fabrica de la Aleșd a fost dată in folosință în 2012 și prezintă următoarele avantaje:

0 combustibili fosili folosiți de noua instalație pentru a produce energie electrica

0 emisii (CO2, praf, NOx, SO2) produse de instalație

15% din energie electrică a fabricii din Aleșd este realizată de instalație

Reducerea emisiilor indirecte de CO2 cu ~11’500 tone /an

Fără emisii si zgomot adițional

Producție stabilă de energie care nu influențează rețeaua electrică

Figura 2.1 Schema de principiu

II.2 Utilizarea deșeurilor ca și combustibili alternativi

Domeniul construcțiilor înseamnă mai mult decât ciment sau betonul fabricat din acesta, înseamnă in primul rând crearea unui mediu in care oamenii trăiesc si muncesc.

Un mediu care trebuie sa fie sănătos si nepoluat!

Respectând principiile de baza ale dezvoltării durabile, co-procesarea deșeurilor in fabricile de ciment este o metoda frecvent utilizata in întreaga lume. Aplicabila deșeurilor industriale sau menajere sortate, metoda asigura tratarea si eliminarea deșeurilor in totala siguranța, datorita condițiilor controlate (din punct de vedere calitate, protecție a mediului și sănătate și securitate) existente în fabricile de ciment.

In fabricile de ciment se pot co-procesa doua categorii principale de deșeuri:

• Deșeuri cu conținut energetic – valorificate energetic ca si combustibili alternativi

• Deșeuri cu o compoziție mineralogica similara cu a materiilor prime tradiționale sau cu a produsului intermediar (clincher) – valorificate material ca si materii prime alternative sau adaosuri pentru fabricarea cimenturilor compozite

Investițiile efectuate pana in prezent pentru dezvoltarea acestei activități la fabricile de ciment din Romania fac posibila co-procesarea a unei game largi de deșeuri:

• petroliere (de la uleiuri uzate si emulsii ale acestora, pana la șlamuri, gudroane si pământuri contaminate),

• cauciuc (inclusiv anvelope uzate întregi),

• plastic, hârtie, pielărie, textile, lemn (inclusiv rumeguș), ca atare sau impregnate / contaminate cu diverse substanțe, provenite din surse industriale sau din sortarea deșeurilor menajere.

• vopsele uzate, etc.

Studiile efectuate in întreaga lume asupra co-procesării deșeurilor, controlului si monitorizării permanente a acestei activități in fabricile de ciment dovedesc ca procesul nu are impact negativ asupra sănătății si siguranței publice, asupra mediului înconjurător sau a calității cimenturilor.

Aceasta soluție oferita de fabricile de ciment furnizează un serviciu de mediu societății in ansamblu, prin tratarea in condiții de deplina siguranța a unor deșeuri pentru eliminarea cărora e nevoie deseori de metode mult mai dificile si costisitoare si reprezintă o soluție de tip câștig-câștig pentru toate părțile implicate, datorită:

• conservării resurselor naturale – prin substituirea parțială a combustibililor tradiționali fosili (cărbune, păcura, gaz) si materiilor prime tradiționale (calcar, argila, marna) cu unele alternative

• reducerii indirecte a emisiilor de gaze (inclusiv a celor cu efect de sera) care s-ar genera daca deșeurile ar fi tratate prin alta metoda (incinerare in incineratoare special construite, depozitare la halda)

Cu politici de mediu bine stabilite la nivel de grup, aplicate consecvent si in Romania, fabricile de ciment acționează pentru extinderea acestor servicii, adaptând nevoilor si resurselor locale cele mai bune practici internaționale din domeniu.

Avantajele co-procesării in fabricile de ciment

Reducerea consumului de combustibili fosili (petrol, cărbune etc.);

Reducerea consumului de materii prime naturale neregenerabile (calcar, gips, etc.)

Reducerea emisiilor de gaze cu efect de sera

Diminuarea riscurilor de mediu (depozitari necontrolate, poluarea solurilor, apelor, etc.)

Evitarea supraaglomerării depozitelor controlate (halde)

Oferirea unui serviciu de mediu pentru colectivitate, complet, sigur si conform cu legislația in vigoare si principiile de baza ale unei dezvoltări durabile

Cuptoarele de clincher unde are loc co-incinerarea deșeurilor exista deja și au fost realizate investiții în echipamente specializate pentru analizarea, manipularea, dozarea, alimentarea și procesarea deșeurilor, precum și pentru monitorizarea continuă a emisiilor

Fabricile de ciment sunt deja autorizate și co-procesează o gama de peste 200 de tipuri de deșeuri (atât deșeuri industriale, cât și deșeuri menajere sortate)

Investiții în protecția mediului la fabricile de ciment din Romania: ~ 130 milioane Euro [5]

Avantajele tehnice ale co-procesării în cuptoarele de clincher:

Temperatura înaltă (flacără ~2000°C)

6 – 8 sec. timp de menținere la t > 1100 °C

Exces de oxigen

Nu sunt generate cenuși sau zguri

Integrarea in clincher a produselor secundare rezultate in urma arderii

Controlul calității

Monitorizarea continuă a emisiilor

Capitolul III. Creșterea calității apelor evacuate

Apa = substanța minerală cea mai răspândită pe suprafața pământului și are un rol primordial în dezvoltarea social – economică a unei națiuni [6]

Calitatea apei = ansamblul caracteristicilor fizice chimice, biologice și bacteriologice, exprimate cuantificat, care permit încadrarea probei într-o categorie, căpătând astfel însușirea de a servi unui anumit scop. Planul mondial de supraveghere a mediului înconjurător GEMS, al Națiunilor Unite prevede urmărirea calității apelor prin trei categorii de parametri [7]:

1. parametrii de bază: temperatura, pH-ul, conductivitatea, oxigenul dizolvat, conținut de colibacili;

2. parametrii indicatori ai poluării persistente: cadmiu, mercur, compuși organo-halogenați și uleiuri minerale;

3. parametri opționali: carbon organic total, consum biochimic de oxigen, detergenți anionici, metale grele, arsenic, clor, sodiu, cianuri, uleiuri totale, streptococi.

Calitatea apelor este stabilită prin standarde, datorită importanței pe care o prezintă pentru siguranța vieții și pentru desfășurarea activităților economice. In România sunt în vigoare: STAS 1342 – 91 pentru calitatea apei potabile, STAS 4706 – 88 pentru apele de suprafață, STAS 9450 – 73 pentru apele necesare irigațiilor, Norme de igienă pentru ștranduri organizate și o serie de decrete, pentru precizări. Calitatea apelor se exprimă prin indicatori, stabilizați și calculați în urma unor analize efectuate atât la apele de suprafață, cât și la cele subterane.

Pe lângă cerințele legislative fabricile de ciment dețin Directive proprii cu privire la ape, având unele cerințe mai restrictive decât cele legislative.

Directiva de apă [9] constă în următoarele șapte reguli:

1. Respectarea normelor de reglementare aplicabile

2. Stabilirea unei amprente a operațiunilor asupra resurselor de apă

3. Conducerea evaluării riscurilor asociate apei la locul utilizării și dezvoltarea planurilor adecvate de atenuare a acestora

4. Îmbunătățirea continuă a performanțelor prin implementarea unui Plan de management al

apei

5. Asocierea riscurilor asociate apei cu părțile interesate corespunzătoare, ca parte a planului

de angajament al părților implicate

6. Monitorizarea progresului și realizarea de rapoarte cu privire la performanța managementului

apei

7. Revizuirea și actualizarea regulată a Planului de management al apei

III.1 Monitorizarea calității apelor evacuate

Fiecare fabrică de ciment deține Autorizație de Gospodărire a apelor cu prevederi clare asupra cantităților de apă care se extrag, se evacuează cât si a calității acestora. De asemenea sunt stabilite frecventele de monitorizare pentru parametrii apelor evacuate.

– zilnic de către beneficiar:indicatorii de la punctele 1- 6 (pH, temperatura, materii in suspensie, substanțe extractibile, reziduu filtrat la 105ș C, CBO5)

– lunar pe baza de comanda : indicatorii de la 7-13 (CCO-Cr, azot total, fosfor total, cloruri, sulfați, detergenți, produse petroliere).

– trimestrial: indicatorii de la punctele 16 – 23 (fenantren, fluoranten, piren, benz(a)antracen, crisen, benzo(b)fluoranten, benz(a)piren, PAH (total)

– semestrial : indicatorii de la punctele 14-15 (Pb si Hg); [22]

Figura 3. 1 Tabel de monitorizare zilnică

Monitorizarea calității apei se face prin prelevarea și realizarea analizelor de către firme terțe care dețin laboratoare acreditate și recunoscute de către autoritățile din domeniu.

Fabricile de ciment din România se situează într-o zonă cu risc scăzut din punct de vedere al lipsei de apă. [16]

III.2 Stații de tratare a apelor evacuate

Epurarea apelor este un proces complex de reținere și neutralizare a substanțelor nocive dizolvate, în stare coloidală sau de suspensii, prezente în apele uzate industriale și orășenești, care nu sunt acceptate în mediul acvatic în care se face deversarea apelor tratate și care permite refacerea proprietăților fizico-chimice ale apei înainte de utilizare [18].

Epurarea apelor uzate cuprinde două mari grupe de operații succesive:

– reținerea sau neutralizarea substanțelor nocive sau valorificabile prezente în apele uzate;

– prelucrarea materialului rezultat din prima operație.

Astfel, epurarea are ca rezultate finale:

– ape epurate, în diferite grade, vărsate în emisar sau care pot fi valorificate în irigații sau alte scopuri;

– nămoluri, care sunt prelucrate, depozitate, descompuse sau valorificate.

Metodele principale de epurare a apelor reziduale diferă în funcție de poluanții prezenți. Se pot clasifica, în primul rând, în funcție de mecanismul care conduce la reducerea poluantului prin metode “convenționale”:

– fizico-mecanice;

– fizico-chimice;

– biochimice sau biologice.

Fluxul tehnologic de epurare este mecano-biologică cu nămol activ, cu deshidratarea în paturi de uscare a nămolului format. Apele reziduale sosesc în stația de pompare existentă (2), care este echipată cu pompe noi având debit Q = 10 m3/h, comandate de senzor de nivel, asigurând astfel alimentarea fără șocuri hidraulice a Stației de epurare. În vederea reținerii corpurilor cu dimensiuni mai mari de 3 mm, pe traseul de refulare a pompei este montat o sită rotativă din inox (3), cu autocurățire, protejat antiîngheț. Reziduurile reținute se descarcă direct într-un container ( rezervor ) .

Apele reziduale brute astfel degrosisate sunt introduse direct în bazinul de denitrificare (4), în vederea asigurării raportului necesar de CBO-5/ NO3, substratul organic având rolul de donator de electroni în reacția de denitrificare:

2 NO3- + 10 e- + 12 H+ = N2 + 6 H2O

În vederea atingerii gradului avansat de denitrificare și a parametrilor de evacuare impuși, s-a prevăzut ca sursă de carbon suplimentară – în caz de nevoie – dozarea metanolului, prin intermediul unei pompe dozatoare cu funcționare automată (6), comandată de funcționarea pompei de admisie. Bazinul de denitrificare este suprateran, V = 15 m3, confecționat din PP rezistent la UV, și este prevăzut cu un agitator submersibil (19) cu funcționare continuă, în vederea menținerii nămolului activ recirculat în suspensie . Bazinul de denitrificare este anoxic, această condiție fiind asigurată prin reglarea raportului de recirculare apă cu nămol activ aerat în concordanță cu admisia apei brute degrosisate fără conținut de oxigen dizolvat. În bazinul de denitrificare se introduce nămolul activ decantat din decantorul secundar ( raport de recirculare 80 %) și amestecul de apă nitrificată cu conținut de nămol activ din bazinul de aerare (raport de recirculare 300 %) prin intermediul a 1+1 buc pompe submersibile de recirculare (18). Apele denitrificate curg prin cădere liberă în bazinul de tratare biologică monobloc, de aerare combinat cu decantorul secundar (7), având V total = 37 m3, din care V decantor = 7 m3. În bazinul de aerare are loc degradarea substratului organic, concomitent cu nitrificarea azotului amoniacal. Bazinul de aerare este prevăzut cu elemenți de aerare de tip disc , cu membrană EPDM , care asigură aerarea cu bule fine. Necesarul de aer: 18 kg CBO-5 x 2,5 kg O2/kg CBO-5 = 1,87 kg 02/h = 3 kg 02/h în condițiile aplicării coeficienților de siguranță de 0,65 (dizolvare oxigen în ape reziduale) respectiv 0,95 (raport oxigen de saturație ape reziduale/ape pure) , echivalent cu Q= 54 m3 /h aer la un randament de 20 % de dizolvare oxigen la h= 3 m ,cu elemenți de aerare. În vederea asigurării aerului necesar pentru stabilizarea nămolului în căminul de stabilizare nămol exces având V = 5 m3 (3), capacitatea suflantelor este de 70 m3/h , 400 mbari. Cele două suflante (1+1 rezervă ) (10) sunt montate într-un modul de tip eurocontainer termoizolat, cu iluminat, aerisire, încălzire proprie. Suflantele au amortizor de zgomot, sunt cu funcționare automată, și sunt comandate de nivelul oxigenului dizolvat din bazinul de aerare, prin intermediul unui variator de turație.

Bazinul de aerare este prevăzut cu un electrod de oxigen cu afișarea continuă a valorii măsurate. În cazul în care nivelul oxigenului dizolvat din bazin este mai ridicat decât valoarea impusă cu ocazia probelor tehnologice, suflanta va funcționa la o turație redusă; în situația în care poluarea crește și nivelul oxigenului dizolvat scade, suflanta va funcționa cu turație mărită, asigurând astfel permanent o concentrație constantă de oxigen dizolvat, concomitent cu realizarea unui randament ridicat de epurare. Prin acest mod de funcționare se asigură și o economie considerabilă de energie electrică. Precipitarea compușilor cu fosfor din ape se realizează prin dozare automată de coagulant: sulfat feros heptahidrat în raport molar Fe/P de 2/1. Vasul de preparare-dozare sulfat feros și pompa dozatoare sulfat feros (13) este montat tot în modulul de tip eurocontainer. Pompa dozatoare de coagulant funcționează automat comandat de funcționarea pompei de admisie a apei brute. Amestecul apă cu nămol activ se decantează în decantorul secundar conic situat în centrul bazinului de tratare biologică. Nămolul activ depus se recirculă în bazinul de denitrificare, apa epurată este descărcată într-un bazin de dezinfecție cu șicane (5) având V = 2,2 m3 în care se va doza dezinfectantul ecologic SANOSIL ® fără conținut de clor, produsul fiind avizat sanitar pentru dezinfecția apelor reziduale, cu doza recomandată de fabricant de 50 gr/m3. Vasul de preparare a dezinfectantului diluat 2 % și pompa dozatoare dezinfectant diluat (14) este montat în modulul de tip eurocontainer. Pompa dozatoare funcționează automat, comandat de funcționarea pompei de admisie apă.

Pentru asigurarea unui randament ridicat de 92 % de reținere a CBO-5-ului , încărcarea organică a nămolului activ va trebui să fie sub valoarea de 0,1 kg CBO-5/kg s.u. Pentru asigurarea concentrației de nămol activ necesară atingerii acestei valori , bazinul de aerare este echipat cu 5 m3 suporți ficși de biomasă Turbopack prin care se introduce o cantitate suplimentară de 100 kg substanță uscată de nămol , echivalent cu 50 m3 nămol activ de 99,8 % umiditate. Nămolul activ în exces se pompează în căminul de stabilizare nămol (3). Cantitatea de nămol activ în exces stabilizat este de 0,7 l/om/zi – , cca 0,2 m3/zi, 70 m3/an. Acest nămol se pompează prin intermediul pompei de nămol (11) pe patul de uscare (17) bicompartimentat (unul în funcțiune, unul în curățire) având dimensiunile 2 x 2,5 x 10 m , cu sistem de drenare naturală. Apa de nămol din drenuri este reintrodusă la intrarea în stația de epurare.

Modulul cu echipamente conține și tabloul principal de comandă și automatizare pentru toate echipamentele aferente stației de epurare. Se poate calcula gradul de epurare corespunzător fiecărui echipament mecanic, chimic sau biologic [17]. Personalul necesar de deservire: supraveghere și asigurare reactivi (de denitrificare, de precipitare a fosforului și dezinfecție) este 1 persoană / schimb, pentru verificarea funcționării.

În vederea monitorizării parametrilor funcționali , personalul de exploatare se va dota cu teste rapide de determinare a pH-ului, amoniului, azotaților, fosforului total, a substanțelor organice exprimate în CCO-Cr, precum și cu con Imhoff necesar determinării valorii sedimentului la 30 minute a nămolului activ existent în bazinul de aerare.

Capitolul IV Protejarea solului si subsolului

Solul – reprezintă stratul superior și afânat al scoarței pământului în/pe care se dezvoltă viața vegetală și care acoperă subsolul. Solul constituie cel mai important element component al terenurilor agricole și silvice, precum și al terenurilor cu alte destinații (construcții, căi de comunicații etc.)

Solul este limitat ca întindere și odată distrus el nu mai poate fi adus la starea inițială,naturală decât într-un timp foarte îndelungat: pentru formarea unui strat de sol gros de 3 cm este nevoie de 300 – 1000 ani, iar geneza unui strat de sol de 20 cm durează între 2000 –7000 ani. Prin urmare, este de la sine înțeles că solului trebuie să-i fie asigurată o protecție deosebită.

Subsolul – este acea parte componentă a teritoriului reprezentând spațiul fizic situat sub sol și având forma geometrică a unui con neregulat, cu baza constituită din sol și cu vârful situat în centrul pământului. Subsolul este alcătuit din totalitatea formațiunilor geologice mai vechi decât pătura actuală de sol. Subsolul conține resurse și zăcăminte naturale deosebit de importante pentru desfășurarea vieții pe pământ: ape minerale și termale, minereuri, combustibili solizi, lichizi și gazoși etc.

Poluarea și degradarea solului și subsolului

Poluarea solului și a subsolului reprezintă rezultatul tuturor faptelor și/sau acțiunilor care – săvârșindu-se ori îndreptându-se asupra acestora – sunt de natură a produce dereglarea funcționării lor normale. Factorii poluanți ai solului și subsolului pot fi de natură fizică, chimică, biologică, etc.

Înainte de privatizarea industriei cimentului, in România, se utiliza la scară largă, ca și combustibil de ardere în cuptoarele de producere a clincherului, păcura. Neglijența în exploatare și deversările de păcură au determinat poluarea solului pe amplasamentele fostelor sau actualelor fabrici de ciment. Curățarea zonelor contaminate a devenit un obiectiv de mediu pentru proprietarii fabricilor de ciment. În subcapitolul următor voi detalia un procedeu modern de determinare a zonelor contaminate prin tehnologii moderne.

IV.1 Investigarea geofizică pentru detectarea contaminărilor

Investigare geofizica pentru detectarea contaminării cu hidrocarburi (păcura) in zona rampei de descărcare și a rezervoarelor de păcură. Având in vedere interesul fabricilor de ciment de a determina extinderea zonei de contaminare a solului si subsolului de pe perimetrul rampei de descărcare și a rezervoarelor de stocare a păcurii, s-a propus utilizarea tehnologiei de măsurători geofizice bazate pe contrastul de rezistivitate dintre stratul contaminat cu hidrocarburi si roca necontaminata, ca o metoda eficienta si precisa de rezolvare a acestei probleme. Întrucât măsurătorile simple de rezistivitate (SEV) nu pot da informații despre distribuția laterală a rezistivităților (la fel ca in cazul forajelor), propunerea se referă la utilizarea secțiunilor de tomografie imaging de rezistivitate, care au avantajul de a produce o imagine continua a variației laterale si verticale a proprietăților rocilor in secțiunea măsurată și care se folosesc pe scara largă în lume, în proiecte similare.

Se folosește un echipament Terrameter SAS4000 / LUND Imaging System cu doua cabluri x 21 de electrozi fiecare, produs de compania ABEM din Suedia, care oferă o rezoluție de 30 nV si o precizie a măsurătorilor de sub 0.1%.

Factorii luați in considerare in proiectarea si executarea lucrării au fost:

– proximitatea surselor potențiale de poluare, respectiv rampa de descărcare a păcurii și zona de pompare și stocare în rezervoarele de păcura;

– geologia zonei (i.e. depozitele de terasa dezvoltate pe malul râurilor);

– localizarea contaminărilor relativ la poziția nivelului hidrostatic;

– limitările datorate construcțiilor existente pe amplasament

– o acoperire în suprafață suficient de mare pentru construirea unui model precis a zonei contaminate

Având in vedere cele de mai sus, s-a propus :

a. Măsurarea a 10 secțiuni transversale de-a lungul profilelor P1-P10, astfel încât sa se acopere eficient toată zona investigată, o atenție deosebită acordându-se rezervoarelor de păcura și rampei de descărcare.

b. Configurație pentru măsurare: distanta de 2 m între electrozi, ce permite o rezoluție bună pe verticală și o adâncime de investigare de aproximativ 8 m, efectuându-se 205 măsurători pe fiecare profil. Pentru profilele mai lungi de 40 m, s-a utilizat tehnica roll-along.

c. Modelarea rezistivității reale prin inversiune utilizând metoda celor mai mici pătrate, utilizându-se un model cu 9 straturi si 120 de blocuri de simulare.

Figura 4.1 Zona de măsurători

În zona prezentată au fost executate mai multe profile:

Figura 4. 2 Profile transversale – Profil 1

Profil 2

Profil 3

Profil 4

In urma analizării profilurilor și a interpretării rezultatelor s-a făcut Reprezentare 3D a distribuției grosimilor nivelului inferior de contaminare:

Figura 4.3 Reprezentarea tridimensionala a grosimii straturilor

Metoda folosită a dat rezultate satisfăcătoare, putând pune în evidență zone de contaminare cu hidrocarburi, la două nivele distincte:

– un nivel superior, situat în imediata vecinătatea suprafeței, până la o adâncime de aproximativ 2m;

– un nivel inferior, care se ridică local până la adâncimea de 3,2m și a cărui limită inferioară nu a fost conturată suficient de bine, datorită dezvoltării sale în adâncime;

In nivelul superior de contaminare păcura se prezintă sub forma oxidată și vâscoasa. Prezența nivelului intermediar de argila, cu o extensie laterală semnificativă, limitează posibilitatea ca poluantul din acest nivel să migreze în zona acviferului. In nivelul inferior de contaminare, dezvoltat în principal sub nivelul freatic, există condiții ca păcura să aibă o mobilitate mai mare. A fost determinată distribuția spațială a contaminărilor, reliefând o legătură directă între cele două mari surse de poluare cu păcura, rampa de descărcare si respectiv rezervoarele de stocare.

IV. 2 Optimizarea și abordarea integrată a lucrărilor de exploatare a carierelor

Pentru a putea exploata cu eficiență maximă, costuri minime și fără a aduce prejudicii mediului înconjurător managementul materiilor prime pentru industria cimentului este ajutat de diferite programe inteligente:

Quarry Master (QM) – evaluarea detaliată cantitativă si calitativă pentru fiecare pușcare și realizare a optimizării amestecului de materii prime

Figura 4.4 Imagini de carieră în programul Quarry Master

Block Model / QSO Expert – evaluarea intregii rezerve a depozitului de materie primă atât calitativ cât și cantitativ;

Figura 4.5 Imagini de carieră în programul Block Model

Quarry Engineering and Design (QED) – planul detaliat de exploatare

Figura 4.6 Plan de exploatare

Cu aceste programe se simulează ușor și se evaluează diferitele alternative în ceea ce privește utilizarea de materii prime și de dezvoltare a carierei, evaluarea resurselor și rezervelor. De asemenea ajută la elaborarea "Planurilor de gestionare a deșeurilor miniere"[15], iar prin simularea diferitelor scenarii de dezvoltare a carierei, putem prevedea proiecte de viitor (de construcții de drumuri, impactul poziției haldelor, o mai buna evaluare și sincronizare a lucrărilor de reabilitare);

IV.3 Reabilitarea ecologică a zonelor industriale exploatate sau dezafectate

Restaurarea ecologicǎ reprezintǎ acel demers prin care se încearcǎ atingerea atributelor întrunite de un tip de ecosistem natural țintǎ prin parcurgerea unor cǎi ce favorizeazǎ instalarea acceleratǎ a unei succesiuni naturale de vegetație și asumarea unor mǎsuri de gestiune ce vor asista întregul sistem de a depǎși obstacolele ce îi limiteazǎ evoluția. [11]

Restaurarea ecologica poate fi comparata cu un proces tehnic de reparatie a unui anume obiectiv, ce nu urmărește doar redarea formei, ci si a funcțiilor acestuia. O asemănare plastica este aceea cu a unei structuri complexe, alcătuită dintr-o multitudine de componente, așa cum ar fi de exemplu un pod metalic nituit, unde fiecare piesă și fiecare nit reprezintă o specie. Întreg ansamblul natural, nu poate să își îndeplinească funcția decât atunci când toate elementele constructive sunt la locul lor, asigurând în egală măsură soliditate. Asemeni unui pod, extragerea fiecărui nit conduce la o slăbire a rezistentei, limitându-i funcțiile.

Restaurarea ecologică este procesul prin care se încercă (re)construirea ansamblului natural prin utilizarea tuturor pieselor componente la îndemână, legate între acestea printr-un număr cat mai mare de specii (indici de biodiversitate înalți) care sa ii confere stabilitatea necesara unei funcționari stabile, pe termen lung.

Prin abordarea restaurǎrii ecologice sunt respectate angajamentele legate de mineritul responsabil ce impun un profund respect fațǎ de diminuarea impactului asupra factorilor de mediu și o înaltǎ investiție materialǎ și umanǎ în direcția satisfacerii cerințelor ecologice ale unor specii de interes aparte.

ORDIN nr. 324 din 14 aprilie 2005 pentru modificarea Instrucțiunilor tehnice privind aplicarea si urmărirea masurilor stabilite in programul de conformare, planul de refacere a mediului și proiectul tehnic, precum ți reglementarea modului de operare cu garanția financiară pentru refacerea mediului afectat de activitățile miniere, determină obligativitatea proprietarilor de cariere la refacerea ecologica a acestora. Planurile de refacere si proiectele tehnice se depun pentru obținerea licenței de exploatare.

Pentru parcurgerea întregului demers privind renaturarea carierei de exploatare a calcarului, s-a propus parcurgerea unor etape distincte, suprapuse pe reperele tehnologice ale proiectului minier.

In acest sens au fost identificate acele zone ce nu mai constituie interes pentru exploatare, fiind eliberate de sarcina și presiunea fronturilor de lucru.

Restaurarea ecologicǎ urmeazǎ a se realiza în etape distincte, dupǎ cum urmeazǎ:

Etapa I – reper tehnologic: anul de exploatare 2012-2013

Reprezintǎ etapa de detaliere a proiectului general, urmǎrindu-se elementele de microrelief ce pot fi exploatate în scopul unei cât mai eficiente și mai relevante rezolvǎri a cerințelor de habitat pentru unele specii particulare. In aceastǎ etapǎ urmeazǎ a se trasa și borna în teren perimetrele categoriilor de areale de restaurare ecologicǎ, oferindu-se posibilitatea unei urmǎriri exacte a evoluției acestora în timp.

Figura 4.7 Prima etapă de reabilitare

Arealele majore propuse pentru etapa inițialǎ de restaurare ecologicǎ sunt prezentate sintetic în tabelul de mai jos:

Tabelul 4.1 Zone și suprafețe de reabilitat în etapa I

Aceastǎ etapǎ presupune și fasonarea primarǎ a perimetrului de restaurare ecologicǎ, presupunând în principal realizarea unei zone de cuvetǎ pe amprenta viitoare a Polderului I (cu o adâncime maximalǎ de 300 cm), a Polderului II (cu o adâncime maximalǎ de 30 cm), respectiv trasarea canalului de descǎrcare (evacuare) a surplusului de ape.

Etapa II – reper tehnologic: anul de exploatare 2014-2015

Presupune copertarea zonelor de restaurare ecologicǎ, cu materiale diferențiate, dupǎ cum urmeazǎ:

Strat de argilǎ cu proprietǎți impermeabile în grosime de 60 cm, pentru zona ploderului cu ape stagnante (Polder I)

Strat de argilǎ semi-permeabil în grosime de 30 cm în zona polderului cu ape temporare (Polder II) și a cursului de descǎrcare a apelor pluviale;

Strat de sol vegetal în grosime de 30 cm, pentru arealele ce urmeazǎ a fi supuse revegetǎrii

Volumele estimate sunt:

Argilǎ: 6775.28 mc

Sol vegetal: 14546.3 mc

Figura 4.8 Etapa a doua de reabilitare

Suprafețele de copertat sunt prezentate sintetic în tabelul de mai jos:

Tabel 4.2 Zone și suprafețe de reabilitat

Etapa III – reper tehnologic: anul de exploatare 2014-2015

Reprezintǎ etapa imediat urmǎtoare, menitǎ a preveni eroziunea stratelor de copertǎ așternute. In aceastǎ etapǎ se va proceda la așternerea unui strat de fân cu rolul multiplu, de ancorare a stratelor de copertǎ, de aport organic suplimentar menit a accelera procesele de solificare, de grǎbire a colonizǎrii suprafețelor de cǎtre speciile de florǎ și microfaunǎ (prin aportul de germeni: semințe, etc.).

Pe întreaga suprafațǎ a arealului, mai puțin perimetrul de 5000 mp a cuvetei Polderului destinat apelor stagnante, se va proceda la așternerea unui strat de fân în grosime de 10-15 cm. Fânul va proveni din cosirea târzie (luna iulie pentru prima coasǎ, luna septembrie – a doua coasǎ) a unor suprafețe de terenuri din imediata proximitate a amplasamentului.

Volumul estimat de fân este de aproximativ 7320 mc (echivalentul a aproximativ 200 de cǎpițe), de recoltat de pe o suprafațǎ aproximativǎ de 48-65 ha.

Dupǎ așternerea stratului de fân se va proceda la o acoperire superficialǎ cu un strat de sol vegetal (prin împrǎștiere), respectiv o gunoire (prin împrǎștiere), în volume ce nu vor depǎși pentru întreg amplasamentul 100-120 mc pentru sol vegetal, respectiv gunoi-de-grajd mineralizat (vechi de cel puțin 6 luni).

Dupǎ împrǎștierea superficialǎ a solului și a gunoiului, se va trece la o tasare sumarǎ, cu ajutorul unui cilindru de greutate medie (pânǎ la 5t – o trecere), având dispozitivele de tasare (roata de tasare) prevǎzutǎ cu profil „cǎlcǎturǎ-de-oaie”.

Dupǎ etapa de pregǎtire a copertei, se va proceda la supraînsǎmânțare, fǎcând apel la tehnica de hidroînsǎmânțare (hydroseeding), având în compoziție un amestec de plante ierbacee cuprinzând speciile: Festuca arundinacea, Festuca rubra, Trifolium repens, Lolium perene și Agropyrum repens.

Figura 4.9 Etapa a treia de reabilitare

Suprafața totalǎ de înierbare, respectiv de realizare a hidroînsǎmânțǎrii este de aproximativ 61 ha.

Etapa – IV – reper tehnologic: anul de exploatare 2014-2015

Reprezintǎ etapa consecutivǎ de realizat în primul sezon favorabil de vegetație (toamnǎ sau primǎvarǎ), în funcție de perioada la care s-a încheiat etapa anterioarǎ de restaurare ecologicǎ, fațǎ de care trebuie sǎ aibǎ o plajǎ de timp de aproximativ 5-6 luni. Astfel, în cazul în care etapa de înierbare a fost finalizatǎ în timpul primǎverii (cel mai târziu 01.05), se va putea proceda la demararea acestei etape spre sfârșitul lunii septembrie. In cazul în care însǎ, etapa de înierbare s-a finalizat cel mai târziu în luna septembrie, se va proceda la demararea acestei etape în luna martie a anului urmǎtor.

Pregǎtirea terenului se va realiza prin cosirea stratului ierbos și translocarea materialului vegetal rezultat pe amplasamente adiacente, acolo unde apar martori erozivi sau în arealul destinat suprafețelor înierbate.

La nivelul acestui scenariu de restaurare ecologicǎ se are în vedere realizarea unui set de 3 tipuri de perdele, dupǎ cum urmeazǎ:

Perdea arbustivǎ de protecție: suprafațǎ estimatǎ – 1,2 ha; compoziție – Crataegus monogyna, Prunus spinosa, Cornus mas, C. sanguineum, Spirea sp., Rhamnus frangula, Cotinus coggygria, Quercus pubescens; necesar – aproximativ 5000 puieți.

Perdea de protecție – arbori higrofili: suprafațǎ estimatǎ – 1.3 ha; compoziție – Fraxinus excelsior, Salix fragilis, Populus tremula, Alnus glutinosa; necesar – aproximativ 3500 puieți.

Perdea de protecție – specii forestiere: suprafațǎ estimatǎ – 0,8 ha; compoziție – Fraxinus ornus, Corylus colurna, Acer campestre, Acer pseudoplatanus, Quercus petrea, izolat – Malus sylvestris, Cerasus avium, Pyrus pyraster; necesar – aproximativ 2000 puieți.

Figura 4.10 Etapa a patra de reabilitare

La nivelul acestei etape, se va putea desluși conturul nucleului de restaurare ecologicǎ propus pentru perimetrul de exploatare, distingându-se arealele ocupate de principalele elemente constitutive, prezentate sintetic în tabelul de mai jos:

Tabelul 4.3 Zone și suprafețe de reabilitat

Etapa V – reper tehnologic: anul de exploatare 2014-2015

In completarea acțiunilor de refacere a covorului vegetal, se va proceda la realizarea unei rețele de microhabitate, în scopul completǎrii (satisfacerii) cerințelor specifice pentru unele elemente de florǎ și/sau faunǎ.

In acest sens se vor amplasa bolovǎnișuri, lemn mort (crengi, bușteni – de preferat esențe din speciile locale, grǎmezi de lemn, ramuri, butuci), mici cǎpițe din fân cosit, hrǎnitori, cǎsuțe-adǎpost artificiale, hibernacule, etc.

De asemenea se va interveni punctual pentru limitarea unor fenomene erozive prin realizarea de cleionaje, supraînsǎmânțǎri, așterenre suplimentarǎ de fân cosit rezultat din perimetrele restaurate, etc.

Figura 4.11 Etapa a cincea de reabilitare

Suprafața fostului perimetru tehnologic va fi restaurat ecologic, fiind așternutǎ o copertǎ de sol vegetal de 30 cm ce va pregǎti instalarea arealelor prezentate sintetic în tabelul de mai jos:

Tabel 4.4 Zone și suprafețe de reabilitat

Necesarul de sol vegetal este estimat la 23236.2 mc.

Astfel, suprafețele restaurate ecologic de pe vatra carierei (nivelul +950m) , la finalul Etapei V, vor reprezenta:

Tabel 4.5 Zone și suprafețe de reabilitat etapa V

In aceastǎ etapǎ demareazǎ și mǎsurile de restaurare ecologicǎ a treptelor de exploatare tehnologicǎ. O primǎ astfel de treaptǎ apare în zona sudicǎ a perimetrului de exploatare, pe o lungime de 553.1m, urmatǎ de deschiderea a douǎ trepte de exploatare spre limita nordicǎ de 692.93m, respectiv 915.76m.

Pentru restaurarea ecologicǎ a treptelor, se propune realizarea unui model liniar, având urmǎtoarele componente:

spre marginea externǎ se va realiza un brâu de arbuști, fiind de preferat a se utiliza specii cum ar fi Crataegus monogyna, Prunus spinosa, Quercus pubescens pe o lǎțime de aproximativ 1-1.5m; în continuare, pe o lǎțime de 1-1.5m spre interiorul terasei, se vor planta arbuști din speciile Cornus mas, C. sanguineum, Spirea sp., Rhamnus frangula, Cotinus coggygria. Intercalat se vor planta izolat, în zone mai friabile, ce permit dezvotarea unui sistem radicular mai amplu, specii de arbori cum ar fi: Fraxinus ornus, Corylus colurna, Acer campestre, Acer pseudoplatanus, Quercus petrea, Malus sylvestris, Cerasus avium, Pyrus pyraster.

Spre interiorul treptei, pe o lǎțime de aproximativ 1.5 – 2m, se va pǎstra un brâu de covor ierbos;

Spre baza taluzului se va amenaja un drum de acces, cu lǎțime de aproximativ 2m, având o secțiune transversalǎ ușor concavǎ, ce va permite scurgerea apelor pluviale și evitarea formǎrii de bǎlți.

La baza taluzului se va amenaja o rigolǎ de scurgere a apelor pluviale cu lǎțimea de aproximativ 0.5m, direct în rocǎ, intervenindu-se acolo unde va fi nevoie cu lucrǎri de consolidare realizate din beton;

Intre drumul de acces și rigolǎ se va realiza o perdea arbustivǎ de protecție, unde se vor intercala (alternativ fațǎ de poziția arborilor de la nivelul perdelei de protecție exterioare) specii de arbori; se va pǎstra compoziția de specii de la punctul a. (vezi mai sus);

acolo unde terenul va permite (treapta va fi mai latǎ de 8m), se va proceda la realizarea unor micro-poldere ce vor permite revǎrsarea controlatǎ și reținerea parțialǎ a apelor pluviale de la nivelul rigolelor; acestea vor funcționa ca elemente de filtrare primarǎ, de retenție parțialǎ a apelor pluviale (permițând o descǎrcare mai lentǎ în aval), îndeplinind funcții ecologice (nișe de habitat) extrem de valoroase ca bǎlți temporare.

Treapta se va acoperi cu un strat de sol vegeta de aproximativ 30 cm, pe care se va așterne un strat de fân de 10-12 cm, urmând apoi a fi ușor compactate (vezi Etapa III).

Profilul treptei va avea o pantǎ ușor înclinatǎ spre interiorul taluzului ascendent, la un unghi de 2-4O facilitând scurgerea apelor pluviale spre rigolǎ.

Figura 4.12 Principiu de restaurare trepte

Pentru fiecare 100m liniari de treaptǎ de restaurat este estimat urmǎtorul necesar:

arbuști (3 rânduri: 2 externe, unul intern) = 1500 buc.

specii de arbori (2 rânduri: extern și intern; plantare izolatǎ) = 35 buc.

înierbare: 200 mp;

amenajare drum 200 mp;

rigolǎ 50 mp;

volum de sol vegetal 240 mc

Bilanțul elementelor de integrat în structura matricii de restaurare ecologicǎ pentru trepte va fi:

Tabel 4.6 Necesar amenajare treaptă exploatată

Etapa VI – reper tehnologic: perioada post-2015

Se va interveni în mod regulat pentru întreținerea structurii de vegetație prin descopleșiri (în zonele de arborete, pânǎ la închegarea coronamentului), cosiri târzii (în zonele înierbate), limitarea formǎrii de torenți, etc. Intervențiile se vor realiza lunar, fiind estimate lucrǎri punctuale ce se vor întinde pe durata a 3-5 zile (lunar).

Este de dorit ca toate aceste lucrǎri sǎ continue, alǎturi de un program de monitorizare, pe toatǎ durata de restaurare ecologicǎ a carierei (anul 2055).

Etapa VII – reper tehnologic: perioada post-2025

Dat fiind faptul cǎ nu se poate previziona un reper temporar pentru eliberarea platformei tehnologice de la cota +950 înainte de anul 2025, etapele de extindere a nucleului de restaurare ecologicǎ sunt prevǎzute a se realiza dupǎ aceastǎ datǎ.

Pornind de la nucleul inițiat cu aproximativ un deceniu înainte, se poate estima o stabilizare a acestuia din punct de vedere ecologic, urmând a funcționa ca rezervor de biodiversitate și sursǎ de propagare a elementelor-criteriu (specii de florǎ/faunǎ). In plus, activitǎțile cu caracter repetitiv, menite a asigura parcurgerea unei succesiuni corecte de vegetație spre un facies apropiat de cel natural, va limita semnificativ pǎtrunderea unor elemente pioniere, alohtone, ruderale, sinantrope, etc., menite a conduce la alterarea faciesurilor re-naturate.

Date fiind condițiile ecologice locale oferite de cuveta nou-formatǎ în urma exploatǎrii carierei Hulei, ce limiteazǎ în mod considerabil instalarea cu succes a unei succesiuni de vegetație îndreptatǎ spre formațiuni de tip nemoral și ținând cont de valoarea ecologiocǎ însemnatǎ a faciesurilor ierbacee de pe substrate calcaroase, strategia de ansablu (așa cum s-a arǎtat și mai sus), este centratǎ pe refacerea unor habitate de tip eremial (pajiști pe substrat calcaros).

In aceastǎ etapǎ se va proceda la închiderea perimetrului tehnologic de aproximativ 7,7 ha ce circumscrie nucleul de restaurare ecologicǎ, prin realizarea copertǎrii cu sol vegetal și extinderea perdelei de protecție arbustivǎ, cu inserarea unor formațiuni insulare de tip forestier.

Re-vegetarea se va realiza de aceastǎ datǎ exclusiv prin colonizare naturalǎ (în cazul speciilor ierboase), respectiv prin semințiș natural sau relocarea unor puieți de arbori și/sau arbuști – prin rǎrire) din arealul restaurat ecologic.

Aceastǎ metodǎ este în mǎsurǎ a favoriza elementele naturalizate de la nivel local, reprezentând o garanție a succesului eforturilor asumate.

Acestei etape îi corepunde și asumarea restaurǎrii ecologice pentru treptele de exploatare de la nivelul limitei sudice, respectiv nordice a carierei, pe o lungime totalǎ de 1679.31 m (763.55 + 915.76m).

Bilanțul elementelor de integrat în structura matricii de restaurare ecologicǎ pentru trepte va fi:

Tabel 4.7 Necesar pentru reabilitare treaptă, etapa VII

Etapa VIII – reper tehnologic: anul de exploatare 2055

Coincide cu eliberarea platformei de la cota +950. In aceastǎ etapǎ se va proceda la realizarea unui nou nucleu de inițiere a restaurǎrii ecologice, pornind de la elementele constructive similare avute în vedere în etapele I-IV. Se va porni centrifug, de la un areal de la nivelul cǎruia s-a epuizat resursa geologicǎ, circumscris de un perimetru tehnologic ce va permite în continure exploatarea treptelor de pe limita sudicǎ, respectiv sud-esticǎ. Spre nord, se va realiza racordul cu elementele de restaurare ecologicǎ ale primului nucleu.

Ca elemente de intervenție/pregǎtire a restaurǎrii ecologice, suntem în mǎsurǎ a previziona o cuantificare de elemente de integrat în restaurarea ecologicǎ a celui de-al doilea nucleu similarǎ cu cea de la nivelul primului nucleu (6775.28 mc argilǎ; 14546.3 mc sol vegetal; 500 puieți de arbuști; 3500 puieți arbori specii higrofile; 200 puieți arbori specii forestiere)

La finalizarea lucrǎrilor de exploatare, perimetrul celui de-al doilea nucleu de restaurare va fi extins spre sud și est.

Acestei etape îi corepunde și asumarea restaurǎrii ecologice pentru restul treptelor de exploatare, însumând o lungime totalǎ de estimatǎ de 7058.21m.

Bilanțul elementelor de integrat în structura matricii de restaurare ecologicǎ pentru trepte va fi:

Tabel 4.8 Necesar pentru reabilitare treapta etapa VIII

Figura 4.12 Schema carierei după etapa finală de reabilitare

O ilustrare a etapelor parcurse pentru restaurarea ecologicǎ a carierei este prezentatǎ sintetic în diagrama de mai jos, însoțitǎ de bilanțul necesarului de elemente de integrat în structura matricii de restaurare ecologicǎ:

Figura 4. 13 Reprezentarea schematică a etapelor de parcurs

Concluzii

Producția de ciment necesita cantități mari de energie termica si electrica. Eficiența energetică, definită ca energia termică totală consumată pe tona de clincher produsă si, respectiv ca energia electrică totală consumată pe tona de ciment produsă, depinde aproape în întregime de tehnologia aplicată în procesul de producție.

Pe lângă reducerea costurilor de producție, creșterea eficienței energetice contribuie pozitiv atât la conservarea resurselor naturale (combustibili) cât si la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră (CO2) generate atât prin arderea combustibililor:

• in cuptorul de clincher (emisii directe)

• in termocentrale pentru producerea energiei electrice consumate in fabrica de ciment (emisii indirecte)

O direcție de creștere a eficienței energetice o reprezintă utilizarea de combustibili alternativi proveniți din deșeuri, metoda cu potențial semnificativ de reducere a consumului de combustibili convenționali.

In Romania, fabricile de ciment utilizează astfel de tehnologii in toate locatiile.

La reducerea consumului de energie electrică pe tona de produs contribuie retehnologizările realizate in ultimii ani de toate fabricile de ciment, care includ:

• Înlocuirea compresoarelor de aer vechi, cu unele eficiente

• Înlocuirea vechilor instalații de transport pneumatic al cimentului (de la pneumatic cu elevatoare mecanice)

• Utilizarea de acționari cu turație variabila (VSD)

• Redimensionarea încărcăturii morilor cu bile și instalarea de sisteme de optimizare a funcționarii acestora (urechi electronice)

• Instalarea de separatoare de înaltă eficiență energetică și de filtre de ultima generație

• Optimizarea controlului fluxurilor de utilaje prin Sistemul de Control al Procesului

Creșterea eficienței energetice a fabricilor de ciment și reducerea factorului de clincher stau și la baza proiectului de reducere a emisiilor de gaze cu efect de sera.

De asemenea, trebuie menționate proiectele de înlocuirea a cuptoarelor de clincher existente până la aceasta dată cu instalații cu schimbătoare de căldură în cinci trepte și precalcinator, construite conform celor mai bune tehnici disponibile, conduc la beneficii semnificative atât în domeniul eficienței energetice, cât și în cel al protecției mediului.

In plus, a fost finalizat proiectul de recuperare a energiei termice reziduale (Waste Heat Recovery – WHR), prin intermediul căruia se înlocuiește aproximativ 15% din energia electrică consumată de fabrica de ciment. Acesta este unic in Europa prin faptul că utilizează pentru transferul energiei atât ulei cât și apă. Tehnologiile folosite sunt din Japonia și Italia.

Emisiile în atmosferă au fost reduse substanțial prin utilizarea filtrelor de randament ridicat, a instalațiilor de reducere a emisiilor de NOx, prin injectarea de uree sau apă amoniacală. O dată cu transpunerea in legislația românească a Directivei emisiilor industriale (Directiva 2010/75/UE) prin Legea 278/2013 [14] privind emisiile industriale, au fost limitate emisiile in atmosferă, la nivelul european.

Industria cimentului este un bun utilizator al deșeurilor, prin co-procesare, dar încă suntem deficitari în infrastructura de colectare selectivă, stații de sortare, logistică si chiar a unei legislații mai severe în depozitarea necontrolată a deșeurilor.

Industria de ciment din Romania este certificată din punct de vedere a managementului de mediu conform ISO 14001. [19] [20] [21]

Bibliografie

[1] Manualul inginerului din industria cimentului, Coordonator general Silviu Opriș, Editura Tehnica, 1994.

[2] EMAS Centrul de informare București, Ilfov

[3] Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Production of Cement, Lime and Magnesium Oxide 2013 – Cele mai bune tehnici disponibile, Document de referință pentru producerea de ciment, var si oxid de magneziu 2013.

[4] Decizia de punere în aplicare a Comisiei din 26 martie 2013 de stabilire a concluziilor privind cele mai bune tehnici disponibile (BAT) în temeiul Directivei 2010/75/UE a Parlamentului European și a Consiliului privind emisiile industriale pentru producerea cimentului, varului și oxidului de magneziu

[5] www.cirom.ro

[6] * * * World water balance and water resources of Earth, UNESCO, Paris, 1978.

[7] Uttomark, P., Wall, P., Lake classification for water quality management, University of Wisconsin Water Research Center, 1975.

[8] TIS – Technical Information System (Sistem de informații tehnice)

[9] Directiva cu privire la apa

[10] SC Enviro Tech Oradea – Stație epurare ape menajere

[11] Ghid procedural – Reabilitarea ecologică a carierelor – Sergiu Mihuț

[12] KVB Economic Filiala Cluj-Napoca SRL – Studiu de modelare a dispersiei poluanților

[13] www.brailapebune.net

[14] Monitorul Oficial nr. 671 din 1 noiembrie 2013 – Legea 278 privind emisiile industriale

[15] Planul de gestiunea deșeurilor miniere – Cariera Subpiatră, jud. Bihor

[16] Water Risk Assessment – IUCN & Holcim

[17] Ianuli, V., Rusu, Gh.C., "Stații de epurare a apelor uzate românești. Exemple de calcul. Partea I.", Institutul de Construcții, București, 1983

[18] Stoianovici, S., Robescu, D., "Procedee și echipamente mecanice pentru tratarea și epurarea apei", Ed.Tehnică, București, 1983.

[19] www.holcim.ro

[20] www.lafarge.ro

[21] www.heidelbergcement.ro/carpatcement-holding.html

[22] Autorizația de Gospodărire a Apelor nr. 59 revizuită în data de 22.06.2012 emisă de ANAR ABA Crișuri Oradea.