Jätekeskuksen jasuljetun kaatopaikan jätevesien esikäsittelyn tehostamismahdollisudet

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia toiminnassa olevan jätekeskuksen ja suljetun kaatopaikan jätevesien esikäsittelyn tehostamismahdollisuuksia. Tutkimuksessa pyrittiin löytämään niitä teknisiä keinoja, joilla jätevesien esikäsittelyä voidaan tehostaa erityisesti ammoniumtypen osalta. Tapausesimerkkinä työssä käytettiin Jätekukko Oy:n toiminnassa olevaa Kuopion jätekeskusta ja Kuopion kaupungin suljettua Silmäsuon kaatopaikkaa. Kohteiden jätevedet johdetaan kunnalliselle jätevedenpuhdistamolle, jossa jätevesien korkea ammoniumtyppipitoisuus ja matala lämpötila ovat häirinneet puhdistusprosessia. Tutkimuksen taustana selvitettiin jätekeskusten jakaatopaikkojen jätevesien käsittelyyn vaikuttavaa lainsäädäntöä, jätevesien ominaisuuksia ja niiden käsittelytekniikoita. Jätevesien käsittelyn nykytilaa Suomessa kartoitettiin jätehuoltoyhtiöille ja kunnille suunnatulla kyselyllä. Lisäksitutkimus perustui kenttäkokeisiin, joissa tutkittiin Kuopion jätekeskuksen nykyisen tasausaltaan toimivuutta vuoden ajan. Sekä Kuopion jätekeskuksen että Silmäsuon suljetun kaatopaikan jätevesistä otettiin vesien tarkkailuohjelmaan kuuluvien näytteiden lisäksi ylimääräisiä näytteitä, joilla pyrittiin saamaan uutta tietoa jäteveden laatumuuttujien vuodenaikaisvaihtelusta. Kuopion jätekeskuksen ja Silmäsuon suljetun kaatopaikan jätevesien käsittelyä tulevaisuudessa tarkasteltiin erilaisilla tilannemalleilla. Tutkimuksessa havaittiin, että Kuopion jätekeskuksen ja Silmäsuon suljetun kaatopaikan jätevedet olivat laadultaan ja määrältään erilaisia. Jätekeskuksen nykyinen jätevesien tasausallas poistaa ammoniumtyppeä vain kesäisin. Jätekeskuksen jätevesien nykyisen tasausaltaan toiminnan tehostaminen ei ole taloudellisesti perusteltua, vaan resurssit on kohdistettava uuden tasausaltaan rakentamiseen. Kuopion jätekeskuksen jätevesienesikäsittely ilman Silmäsuon suljetun kaatopaikan jätevesiä ei ole tarkoituksenmukaista, koska jätevedet johdetaan jätevedenpuhdistamolle samaa viemärilinjaa pitkin. Tällöin Silmäsuon suljetun kaatopaikan jätevedet tulevat mitätöimään jätekeskuksella tehdyn esikäsittelyn puhdistustuloksen Mahdollisen jätevesien yhteisen esikäsittelymenetelmän tulee olla fysikaalis-kemiallinen, jätevesien ominaisuuksista johtuen. Jos jätevesiä ei esikäsitellä yhdessä, jätekeskuksen jätevesien käsittelyksi riittävät uusi tasausallas ja siihen asennettava ilmastus. Tässä tapauksessa jätekeskuksen ympäristölupamääräysten ammoniumtyppipitoisuuden raja-arvoa on arvioitava uudelleen.

Modelling of faults in low-voltage cables

Power line modelling has become an interesting research area in recent years as a result of advances in the power line distribution network system. Extensive knowledge about the power line cable characteristics can be implemented in a software algorithm in a modern broadband power-line communication modem. In this study, a novel approach for modelling power line cables (AMCMK) based on the broadband impedance spectroscopy (BIS) and transmission line matrix (TLM) techniques is recommended in characterizing a healthy cable and the various faults associated with low-voltage cables for both open and short circuit situation. Models for different cable conditions are developed and tuned, which include six models for both healthy and faulty cables situations. The models are on the basis of impedance response analysis of the cable. The resulting spectra from the simulations are also cross-correlated to determine the degree of similarities between the healthy cable spectra and their respective faulty spectra.

Automated formulation of optimisation models for steel beam structures

Over 70% of the total costs of an end product are consequences of decisions that are made during the design process. A search for optimal cross-sections will often have only a marginal effect on the amount of material used if the geometry of a structure is fixed and if the cross-sectional characteristics of its elements are property designed by conventional methods. In recent years, optimalgeometry has become a central area of research in the automated design of structures. It is generally accepted that no single optimisation algorithm is suitable for all engineering design problems. An appropriate algorithm, therefore, mustbe selected individually for each optimisation situation. Modelling is the mosttime consuming phase in the optimisation of steel and metal structures. In thisresearch, the goal was to develop a method and computer program, which reduces the modelling and optimisation time for structural design. The program needed anoptimisation algorithm that is suitable for various engineering design problems. Because Finite Element modelling is commonly used in the design of steel and metal structures, the interaction between a finite element tool and optimisation tool needed a practical solution. The developed method and computer programs were tested with standard optimisation tests and practical design optimisation cases. Three generations of computer programs are developed. The programs combine anoptimisation problem modelling tool and FE-modelling program using three alternate methdos. The modelling and optimisation was demonstrated in the design of a new boom construction and steel structures of flat and ridge roofs. This thesis demonstrates that the most time consuming modelling time is significantly reduced. Modelling errors are reduced and the results are more reliable. A new selection rule for the evolution algorithm, which eliminates the need for constraint weight factors is tested with optimisation cases of the steel structures that include hundreds of constraints. It is seen that the tested algorithm can be used nearly as a black box without parameter settings and penalty factors of the constraints.

Effect of competitive situation and price on diffusion of mobile communications

Työn päätavoitteena oli selvittää hinnan ja kilpailutilanteen vaikutusta matkaviestinnän diffuusioon. Työn empiirinen osuus tarkasteli matkapuhelinliittymien hinnan vaikutusta liittymien diffuusioon sekä sitä, miten alan kilpailu on vaikuttanut matkaviestinnän hintatasoon. Työssä analysoitiin myös matkaviestinnän kilpailutilannetta Suomen markkinoilla. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin toissijaisista lähteistä, esimerkiksi EMC-tietokannasta. Tutkimus oli luonteeltaan kvantitatiivinen.Empiirisessä osassa käytetyt mallit oli muodostettu aikaisempien tutkimuksien perusteella. Regressioanalyysiä käytettiin arvioitaessa hinnan vaikutusta diffuusionopeuteen ja mahdollisten omaksujien määrään. Regressioanalyysissä sovellettiin ei-lineaarista mallia.Tutkimustulokset osoittivat, että tasaisesti laskevilla matkapuhelinliittymien sekä matkapuhelimien hinnoilla ei ole merkittävää vaikutusta matkaviestinnän diffuusioon. Myöskään kilpailutilanne ei ole vaikuttanut paljon matkaviestinnän yleiseen hintatasoon. Työn tulosten perusteella voitiin antaa myös muutamia toimenpide-ehdotuksia jatkotutkimuksia varten.

Studying the recent situation of information and communication technology industry

Globaalinen liiketoimintaympäristö on muutoksessa. Uudet teknologiat muuttavat toimintaympäristöä ja talouden säännöt muuttuvat nopeasti. Uusia liiketoimintamalleja tarvitaan. Tutkimuksen tavoitteena oli analysoida tieto- ja viestintäteollisuuden (ICT-teollisuus) nykytilannetta strategisesta ja kilpailuanalyyttisestä näkökulmasta, sekä luoda kuva ICT-teollisuudesta ja sen suurista pelureista Euroopassa ja USA:ssa. Tutkimus analysoi viittä suurta ICT-alan yritystä. Tutkimus oli luonteeltaan sekä kvalitatiivinen että kvantitatiivinen. Yrityksiä analysoitiin käyttäen numeerista ja laadullista materiaalia. Tutkimus perustui kirjallisuuteen, artikkeleihin, tutkimusraportteihin, yritysten internet-kotisivuihin ja vuosikertomuksiin. Tutkimuksen tuloksena voitiin löytää sekä yhtäläisyyksiä että eroavaisuuksia yritysten liiketoimintamallien ja taloudellisen menestymisen väliltä.

Business models for Finnish biobanks

This study concentrates on developing a suitable business model for Finnish biobanks, with particular emphasis on value creation to stakeholders. The sub-objective of this thesis are to map the commercial possibilities of biobanks and potential barriers for business development. The study approaches the subject from the biobanks’ as well as the stakeholders’ point of view, integrating their hopes and needs considering current and future co-operation into the findings. In 2013 the Biobank Act came into effect, after which six biobanks have been established and several other pending biobank projects are in process. There is relatively little research in regard to the commercial opportunities of this newcomer of the biomedical industry, and particularly in the Finnish markets. Therefore, the aim of this study is to partially fill the research gap of the commercial potential of biobanks and particularly outline the problematic elements in developing business. The theoretical framework consists of a few select theories, which depict business modeling and value creation of organizations. The theories are combined to form a synthesis, which best adapts to biobanks, and acts as a backbone for interviews. The empirical part of the study was conducted mainly by seven face-to-face interviews, and complemented by two phone interviews and an e-mail questionnaire with four responses. The findings consist mainly of the participants’ reflections on the potential products and services enabled by consumer genomics, as well as perceptions on different obstacles for biobanks’ business development. The nature of the study is tentative, as biobanks are relatively new organizations in Finland, and their operation models and activities are still molding. The aim is to bring to surface the hopes and concerns of biobanks’ representatives, as well as the representatives of stakeholders, in order to transparently discuss the current situation and suggestions for further development. The study concludes that in principle, the interviewees’ agree on the need for development in order not to waste the potential of biobanks; regardless, the participants emphasize different aspects and subsequently lean on differing methods.

Bayesian analysis of SEIR epidemic models

This thesis concerns the analysis of epidemic models. We adopt the Bayesian paradigm and develop suitable Markov Chain Monte Carlo (MCMC) algorithms. This is done by considering an Ebola outbreak in the Democratic Republic of Congo, former Zaïre, 1995 as a case of SEIR epidemic models. We model the Ebola epidemic deterministically using ODEs and stochastically through SDEs to take into account a possible bias in each compartment. Since the model has unknown parameters, we use different methods to estimate them such as least squares, maximum likelihood and MCMC. The motivation behind choosing MCMC over other existing methods in this thesis is that it has the ability to tackle complicated nonlinear problems with large number of parameters. First, in a deterministic Ebola model, we compute the likelihood function by sum of square of residuals method and estimate parameters using the LSQ and MCMC methods. We sample parameters and then use them to calculate the basic reproduction number and to study the disease-free equilibrium. From the sampled chain from the posterior, we test the convergence diagnostic and confirm the viability of the model. The results show that the Ebola model fits the observed onset data with high precision, and all the unknown model parameters are well identified. Second, we convert the ODE model into a SDE Ebola model. We compute the likelihood function using extended Kalman filter (EKF) and estimate parameters again. The motivation of using the SDE formulation here is to consider the impact of modelling errors. Moreover, the EKF approach allows us to formulate a filtered likelihood for the parameters of such a stochastic model. We use the MCMC procedure to attain the posterior distributions of the parameters of the SDE Ebola model drift and diffusion parts. In this thesis, we analyse two cases: (1) the model error covariance matrix of the dynamic noise is close to zero , i.e. only small stochasticity added into the model. The results are then similar to the ones got from deterministic Ebola model, even if methods of computing the likelihood function are different (2) the model error covariance matrix is different from zero, i.e. a considerable stochasticity is introduced into the Ebola model. This accounts for the situation where we would know that the model is not exact. As a results, we obtain parameter posteriors with larger variances. Consequently, the model predictions then show larger uncertainties, in accordance with the assumption of an incomplete model.

Business models for Finnish biobanks

This study concentrates on developing a suitable business model for Finnish biobanks, with particular emphasis on value creation to stakeholders. The sub-objective of this thesis are to map the commercial possibilities of biobanks and potential barriers for business development. The study approaches the subject from the biobanks’ as well as the stakeholders’ point of view, integrating their hopes and needs considering current and future co-operation into the findings. In 2013 the Biobank Act came into effect, after which six biobanks have been established and several other pending biobank projects are in process. There is relatively little research in regard to the commercial opportunities of this newcomer of the biomedical industry, and particularly in the Finnish markets. Therefore, the aim of this study is to partially fill the research gap of the commercial potential of biobanks and particularly outline the problematic elements in developing business. The theoretical framework consists of a few select theories, which depict business modeling and value creation of organizations. The theories are combined to form a synthesis, which best adapts to biobanks, and acts as a backbone for interviews. The empirical part of the study was conducted mainly by seven face-to-face interviews, and complemented by two phone interviews and an e-mail questionnaire with four responses. The findings consist mainly of the participants’ reflections on the potential products and services enabled by consumer genomics, as well as perceptions on different obstacles for biobanks’ business development. The nature of the study is tentative, as biobanks are relatively new organizations in Finland, and their operation models and activities are still molding. The aim is to bring to surface the hopes and concerns of biobanks’ representatives, as well as the representatives of stakeholders, in order to transparently discuss the current situation and suggestions for further development. The study concludes that in principle, the interviewees’ agree on the need for development in order not to waste the potential of biobanks; regardless, the participants emphasize different aspects and subsequently lean on differing methods.