Use of isotopes for studying nitrogen processes in a wetland within the Venice Lagoon watershed

The present study is based on the use of isotopes for evaluating the efficiency of nutrients removal of a wetland, in particular nitrogen and nitrates, also between the different habitats present in the wetland. Nutrients like nitrogen and phosphorus, normally distributed as fertilizers, are among the principal causes of diffuse pollution. This is particularly important in the Adriatic Sea, which is frequently subjected to eutrophication phenomena. So it is very crucial requalification of wetland, in which there are naturally depurative processes such as denitrification and plant uptake, which allow the reduction of pollutant loads that flow in water bodies. In this study nutrient reduction is analyzed in the wetland of the Comuna drain, which waters flow in the Venice lagoon. Chemical and isotopical analyses were performed on samples of water, vegetation, soil and sediments taken in the wetlands of the Comuna drain in four different periods of the year and on data of nitrogen and phosphorus concentration obtained by the LASA of the University of Padova. Values of total nitrogen and nitrates were obtained in order to evaluate the reduction within the different systems of the wetland. Instead, the isotopic values of nitrogen and carbon were used to evaluate which process influence more nitrogen reduction and to understand the origin of the nutrient, if it is from fertilizers, waste water or sewage. To conclude, the most important process in the wetland of the Comuna drain is plant uptake, in facts the bigger percentage of nitrogen reduction was in the period of vegetative growth. So it is important the study of isotopes in plant tissues and water residence time, whose increase would allow a greater reduction of nutrients.

Pressure Swing Adsorption on Carbon Molecular Sieves for Nitrogen Production: Modelling and Simulation with Aspen Adsorption

L’azoto è uno dei prodotti principali dell’industria chimica, utilizzato principalmente per assicurare un sicuro stoccaggio di composti infiammabili. Generatori con sistemi PSA sono spesso più economici della tradizionale distillazione criogenica. I processi PSA utilizzano una colonna a letto fisso, riempita con materiale adsorbente, che adsorbe selettivamente un componente da una miscela gassosa. L’ossigeno diffonde molto più velocemente dell'azoto nei pori di setacci molecolari carboniosi. Oltre ad un ottimo materiale adsorbente, anche il design è fondamentale per la performance di un processo PSA. La fase di adsorbimento è seguita da una fase di desorbimento. Il materiale adsorbente può essere quindi riutilizzato nel ciclo seguente. L’assenza di un simulatore di processo ha reso necessario l’uso di dati sperimentali per sviluppare nuovi processi. Un tale approccio è molto costoso e lungo. Una modellazione e simulazione matematica, che consideri tutti i fenomeni di trasporto, è richiesta per una migliore comprensione dell'adsorbente sia per l'ottimizzazione del processo. La dinamica della colonna richiede la soluzione di insiemi di PDE distribuite nel tempo e nello spazio. Questo lavoro è stato svolto presso l'Università di Scienze Applicate - Münster, Germania. Argomento di questa tesi è la modellazione e simulazione di un impianto PSA per la produzione di azoto con il simulatore di processo Aspen Adsorption con l’obiettivo di permettere in futuro ottimizzazioni di processo affidabili, attendibili ed economiche basate su computazioni numeriche. E' discussa l’ottimizzazione di parametri, dati cinetici, termodinamici e di equilibrio. Il modello è affidabile, rigoroso e risponde adeguatamente a diverse condizioni al contorno. Tuttavia non è ancora pienamente soddisfacente poiché manca una rappresentazione adeguata della cinetica ovvero dei fenomeni di trasporto di materia. La messa a punto del software permetterà in futuro di indagare velocemente nuove possibilità di operazione.