Poistevesijakeiden ominaisuuksien vaikutukset paperitehdasintegraatin jätevesien käsittelyssä

Työssä käsitellään paperitehdasintegraatin synnyttämien poistevesijakeiden ominaisuuksien vaikutuksia jäteveden käsittelyyn, käyttökustannuksiin ja päätöksentekoon jatkossa. Poistevesien muodostama jätevesikuormitus on kasvanut valkaistujen tuotteiden osuuden kasvaessa integraatin kokonaistuotannosta. Tehdasintegraatti on hakenut uutta ympäristölupaa vuonna 2004. Vesistöpäästölupa-arvojen voidaan lupaharkintamenettelyn perusteella arvioida kiristyvän. Poistevesijakeissa on aineryhmiä, joista osa on jäteveden puhdistamolla heikosti hajoavia. Suunniteltu tuotantolinjan muutos neutraaliprosessiksi lisää heikosti hajoavien aineryhmien osuutta kokonaiskuormituksesta. Jäteveden puhdistamon käyttökustannukset muodostuvat käytetyistä kemikaaleista, energiasta ja henkilöstökustannuksista. Puhdistamon kuormituksen muuttuminen vaikuttaa käyttökustannuksiin suhteellisen vähän. Poikkeuksellisten päästöjen minimoiminen jälkipuhdistusvaiheessa saattaa kaksinkertaistaa jäteveden puhdistamon kemikaalikustannukset. Jätevesikuormituksen mahdollisesti kasvaessa suhteessa päästölupa-arvoihin joudutaan harkitsemaan investointeja. Biologisen käsittelyn suorituskyvyn jäädessä riittämättömäksi toimenpiteet tulee kohdistaa tuotannon poistevesijakeiden ominaisuuksien muuttamiseen poistevesijakeiden erilliskäsittelyillä tai tuotantoprosessien optimoinnilla.

Operational Knowledge in Process Design

Työn tarkoituksena on selvittää, miten käyttötietämystä hyödynnetään prosessisuunnittelussa. Tavoitteena on löytää keinoja parantaa käyttötietämyksen hallintaa suunnitteluprosessin aikana ja selvittää, vaikuttaako tämä prosessisuunnittelun laatuun.Prosessisuunnittelun laatua arvioidaan seitsemällä kriteerillä, jotka ovat investointikustannukset, käyttökustannukset, turvallisuus, ympäristövaikutukset, käytettävyys, innovatiivisuus ja aikataulu. Suunnitteluprosessi jaetaan kolmeen vaiheeseen: esisuunnitteluun, perussuunnitteluun ja detaljisuunnitteluun. Prosessisuunnittelua, investointiprojektia, prosessisuunnittelun laatukriteerejä, suunnitteluprosessin eri vaiheita ja käyttötietämyksen luokittelua tarkastellaan yleisesti. Työssä selvitettiin käyttötietämyksen hyödyntämistä Kemiralla. Aluksi muotoiltiin yleisiä väittämiä käyttötietämyksen hyödyntämisestä Kemiran ulkopuolisten eri alojen asiantuntijoiden haastattelujen perusteella. Tämän jälkeen Kemiran prosessisuunnittelijat arvioivat väittämiä. Arvioiden perusteella tehtiin johtopäätöksiä yleisesti käyttötietämyksen hyödyntämisestä prosessisuunnittelussa. Seuraavaksi haastateltiin kahdessa erityyppisessä case-projektissa mukana olleita henkilöitä ja muotoiltiin yleiset väittämät näihin projekteihin sopiviksi. Projekteissa mukana olleet henkilöt arvioivat väittämiä, ja näiden arvioiden perusteella projekteja vertailtiin keskenään. Lopussa esitetään johtopäätökset kaikkien väittämien arvioiden perusteella. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että käyttötietämystä voidaan hyödyntää kaikissa suunnittelun vaiheissa, mutta paras hyöty saadaan perus- ja detaljisuunnittelussa. Käyttötietämyksellä voidaan vaikuttaa joihinkin prosessisuunnittelun laatukriteereihin, kuten esimerkiksi käytettävyyteen ja turvallisuuteen enemmän kuin muihin. Kemiralle suositellaan nykyisten tiedonhallintamenetelmien kehittämistä, jotta käyttötietämyksen saatavuus ja sen siirtäminen paranisi. Pr

Sterilointimenetelmät bioprosessiteollisuudessa

Erilaiset sterilointitarpeet ovat olennainen osa biotekniikkaa. Steriloinnit ovat huomattava kuluerä energia-, materiaali- ja laitekäyttöjen takia ja puutteellinen sterilointi voi aiheuttaa huomattavia ylimääräisiä kustannuksia. Eniten teollisesti käytettäviä sterilointimenetelmiä ovat steriilisuodatus, lämpösterilointi, kemiallinen sterilointi ja säteilysterilointi. Näistä lämpösterilointi on selvästi käytetyin menetelmä. Kirjallisuusosassa käsitellään lämpösteriloinnin kinetiikka ja sterilointityön laskentaan käytetyt menetelmät. Lämpösteriloinnin kinetiikka on mikrobista ja sen olomuodosta riippuvainen ja noudattaa Arrheniuksen lakia. Kirjallisuusosassa käsitellään myös lämpösterilointiin käytettyjä laitteistoja. Soveltavassa osassa käsitellään panos- ja jatkuvatoimia lämpösterilointeja. Työssä käydään läpi glukoosisiirapin sterilointi vastaavan kapasiteetin panos- ja jatkuvatoimisella sterilointilaitteistolla ja vertaillaan tarvittavia energia- ja hyödykemääriä. Soveltavan osan tietojen perusteella tehdään vertailu eri lämpösterilointimenetelmien kustannuksista sekä muista hyvistä ja huonoista puolista.

Kustannuslaskentamalli EDI-yhteyksien vaihtoehtoisten toteutustapojen arviointiin

Työn tutkimusongelmana oli selvittää EDI-yhteyksien vaihtoehtoiset toteutustavat kustannuksineen. EDI-palveluiden käytöstä aiheutuvien kustannusten arviointia varten muodostettiin MS Office Excel -laskentamalli, jonka avulla voidaan arvioida perushankinnasta ja käytöstä aiheutuvia kustannuksia sekä EDI-projektin kannattavuutta. Tilaustenkäsittelyn yhteydessä syntyviä vuotuisia kustannuksia sekä kustannussäätöjä arvioitiin aikaperusteisen toimintolaskennan avulla.   Sovellettava teoria rajattiin toiminto- ja investointilaskennan alueelle. EDI-palveluita tarjoavilta operaattoreilta selvitettiin hinta, palveluiden laatu ja muut lisäarvopalvelut. Kustannustarkastelu rajattiin perushankintakustannusten ja käytönaikaisten kustannusten selvittämiseen. Työn tutkimusote on luonteeltaan konstruktiivinen, sillä tavoitteena oli luoda johdon päätöksentekoa tukeva laskentamalli.   Kartoituksen perusteella EDI:n käyttökustannuksiin vaikuttavat tekijät muodostuvat kolmesta ryhmästä, joita ovat sähköisten tilaussanomien piirissä olevien asiakkaiden ja toimittajien lukumäärä, verkkolaskut sekä EDI-sanomat. EDI-sanomien osalta vaikuttavana tekijänä on lähettävän sanoman muoto ja veloitusperuste.

Optimization of hydrogen plant efficiency

The purpose of this master’s thesis was to study ways to increase the operating cost-efficiency of the hydrogen production process by optimizing the process parameters while, at the same time, maintaining plant reliability and safety. The literature part reviewed other hydrogen production and purification processes as well as raw material alternatives for hydrogen production. The experimental part of the master’s thesis was conducted at Solvay Chemicals Finland Oy’s hydrogen plant in spring 2012. It was performed by changing the process parameters, first, one by one, aiming for a more efficient process with clean product gas and lower natural gas consumption. The values of the process parameters were tested based on the information from the literature, process simulation and experiences of previous similar processes. The studied parameters were reformer outlet temperature, shift converter inlet temperature and steam/carbon ratio. The results show that the optimal process conditions are a lower steam/carbon ratio and reformer outlet temperature than the current values of 3.0 and 798 °C. An increase/decrease in the shift conversion inlet temperature does not affect natural gas consumption, but it has an effect on minimizing the process steam overload.

Fast pyrolysis in circulating fluidized bed: feasibility study

Today the limitedness of fossil fuel resources is clearly realized. For this reason there is a strong focus throughout the world on shifting from fossil fuel based energy system to biofuel based energy system. In this respect Finland with its proven excellent forestry capabilities has a great potential to accomplish this goal. It is regarded that one of the most efficient ways of wood biomass utilization is to use it as a feedstock for fast pyrolysis process. By means of this process solid biomass is converted into liquid fuel called bio-oil which can be burnt at power plants, used for hydrogen generation through a catalytic steam reforming process and as a source of valuable chemical compounds. Nowadays different configurations of this process have found their applications in several pilot plants worldwide. However the circulating fluidized bed configuration is regarded as the one with the highest potential to be commercialized. In the current Master’s Thesis a feasibility study of circulating fluidized bed fast pyrolysis process utilizing Scots pine logs as a raw material was conducted. The production capacity of the process is 100 000 tonne/year of bio-oil. The feasibility study is divided into two phases: a process design phase and economic feasibility analysis phase. The process design phase consists of mass and heat balance calculations, equipment sizing, estimation of pressure drops in the pipelines and development of plant layout. This phase resulted in creation of process flow diagrams, equipment list and Microsoft Excel spreadsheet that calculates the process mass and heat balances depending on the bio-oil production capacity which can be set by a user. These documents are presented in the current report as appendices. In the economic feasibility analysis phase there were at first calculated investment and operating costs of the process. Then using these costs there was calculated the price of bio-oil which is required to reach the values of internal rate of return of 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, and 50%.

Hoitokuluanalyysi Suomen yksityisen sektorin työeläkejärjestelmästä

Tämän pro gradu -tutkielman tavoitteena on tutkia Suomen työeläkevakuutusyhtiöiden työeläkevakuutusmaksun hoitokustannusosalla katettavia liikekuluja ja muodostaa analyysi Suomen työeläkevakuutusjärjestelmän liikekulujen kehittymisestä ja tehokkuuden tasosta. Tehokkuusnäkökulman lisäksi tarkastellaan työeläkejärjestelmän kilpailuolosuhteita. Tutkimusta motivoi työeläkealalle ajankohtainen asia, joka liittyy yhtiökohtaisen hinnoittelumallin mahdolliseen käyttöönottoon, jota parhaillaan suunnitellaan työeläkealan tehokkuuden ja kilpailullisuuden lisäämiseksi. Yhtiökohtaisessa hinnoittelumallissa työeläkeyhtiö voisi itsenäisesti vaikuttaa työeläkevakuutuksen hintaan hoitokustannusosan kautta, joka määräytyisi pitkälti sen mukaan kuinka tehokkaasti yhtiö pystyy toimintansa järjestämään. Empiirinen tutkimus on toteutettu kvalitatiivisena tapaustutkimuksena, jossa kuitenkin empiirinen analyysi perustuu kvantitatiiviseen aineistoon ja aineistoa on käsitelty kvantitatiivisen tutkimuksen menetelmin. Pääasiallisina tutkimusotteina on käytetty taulukointia ja erinäisten muuttujien välistä korrelaatiota. Tuloksien suhteen on käytetty aineistolähtöistä induktiivista päättelyä. Tutkimuksessa on tutkittu seitsemän yksityisen sektorin työeläkeyhtiön liikekuluja vuosilta 2006–2013. Tutkimustuloksien mukaan järjestelmätasolla tarkasteltuna työeläkeyhtiöiden toiminta on tehokasta, joskin yksittäisten yhtiöiden välillä on suuriakin tehokkuuseroja. Vakuutusten ja korvaustoiminnan hoito ovat suurimmat kustannusten aiheuttajat. Työeläkemarkkinat ovat hyvin keskittyneet ja muistuttavat enemmänkin oligopolisia markkinoita kuin täydellisen kilpailun markkinoita.

Monitoring System Resources During Automated Testing in Symbian Operating System

Tässä diplomityössä esitellään ohjelmistotestauksen ja verifioinnin yleisiä periaatteita sekä käsitellään tarkemmin älypuhelinohjelmistojen verifiointia. Työssä esitellään myös älypuhelimissa käytettävä Symbian-käyttöjärjestelmä. Työn käytännön osuudessa suunniteltiin ja toteutettiin Symbian-käyttöjärjestelmässä toimiva palvelin, joka tarkkailee ja tallentaa järjestelmäresurssien käyttöä. Verifiointi on tärkeä ja kuluja aiheuttava tehtävä älypuhelinohjelmistojen kehityssyklissä. Kuluja voidaan vähentää automatisoimalla osa verifiointiprosessista. Toteutettu palvelin automatisoijärjestelmäresurssien tarkkailun tallentamalla tietoja niistä tiedostoon testien ajon aikana. Kun testit ajetaan uudestaan, uusia tuloksia vertaillaan lähdetallenteeseen. Jos tulokset eivät ole käyttäjän asettamien virherajojen sisällä, siitä ilmoitetaan käyttäjälle. Virherajojen ja lähdetallenteen määrittäminen saattaa osoittautua vaikeaksi. Kuitenkin, jos ne määritetään sopivasti, palvelin tuottaa hyödyllistä tietoa poikkeamista järjestelmäresurssien kulutuksessa testaajille.

Data collection and criticality analysis for cost effective maintenance during the life cycle of a flue gas line

Työn tarkoituksena oli kerätä käyttövarmuustietoa savukaasulinjasta kahdelta suomalaiselta sellutehtaalta niiden käyttöönotosta aina tähän päivään asti. Käyttövarmuustieto koostuu luotettavuustiedoista sekä kunnossapitotiedoista. Kerätyn tiedon avulla on mahdollista kuvata tarkasti laitoksen käyttövarmuutta seuraavilla tunnusluvuilla: suunnittelemattomien häiriöiden lukumäärä ja korjausajat, laitteiden seisokkiaika, vikojen todennäköisyys ja korjaavan kunnossapidon kustannukset suhteessa savukaasulinjan korjaavan kunnossapidon kokonaiskustannuksiin. Käyttövarmuustiedon keräysmetodi on esitelty. Savukaasulinjan kriittisten laitteiden määrittelyyn käytetty metodi on yhdistelmä kyselytutkimuksesta ja muunnellusta vian vaikutus- ja kriittisyysanalyysistä. Laitteiden valitsemiskriteerit lopulliseen kriittisyysanalyysiin päätettiin käyttövarmuustietojen sekä kyselytutkimuksen perusteella. Kriittisten laitteiden määrittämisen tarkoitus on löytää savukaasulinjasta ne laitteet, joiden odottamaton vikaantuminen aiheuttaa vakavimmat seuraukset savukaasulinjan luotettavuuteen, tuotantoon, turvallisuuteen, päästöihin ja kustannuksiin. Tiedon avulla rajoitetut kunnossapidon resurssit voidaan suunnata oikein. Kriittisten laitteiden määrittämisen tuloksena todetaan, että kolme kriittisintä laitetta savukaasulinjassa ovat molemmille sellutehtaille yhteisesti: savukaasupuhaltimet, laahakuljettimet sekä ketjukuljettimet. Käyttövarmuustieto osoittaa, että laitteiden luotettavuus on tehdaskohtaista, mutta periaatteessa samat päälinjat voidaan nähdä suunnittelemattomien vikojen todennäköisyyttä esittävissä kuvissa. Kustannukset, jotka esitetään laitteen suunnittelemattomien kunnossapitokustannusten suhteena savukaasulinjan kokonaiskustannuksiin, noudattelevat hyvin pitkälle luotettavuuskäyrää, joka on laskettu laitteen seisokkiajan suhteena käyttötunteihin. Käyttövarmuustiedon keräys yhdistettynä kriittisten laitteiden määrittämiseen mahdollistavat ennakoivan kunnossapidon oikean kohdistamisen ja ajoittamisen laitteiston elinaikana siten, että luotettavuus- ja kustannustehokkuusvaatimukset saavutetaan.

Treatment of oily wastewater by ultrafiltration: The effect of different operating and solution conditions

In many industries, such as petroleum production, and the petrochemical, metal, food and cosmetics industries, wastewaters containing an emulsion of oil in water are often produced. The emulsions consist of water (up to 90%), oils (mineral, animal, vegetable and synthetic), surfactants and other contaminates. In view of its toxic nature and its deleterious effects on the surrounding environment (soil, water) such wastewater needs to be treated before release into natural water ways. Membrane-based processes have successfully been applied in industrial applications and are considered as possible candidates for the treatment of oily wastewaters. Easy operation, lower cost, and in some cases, the ability to reduce contaminants below existing pollution limits are the main advantages of these systems. The main drawback of membranes is flux decline due tofouling and concentration polarisation. The complexity of oil-containing systems demands complementary studies on issues related to the mitigation of fouling and concentration polarisation in membranebased ultrafiltration. In this thesis the effect of different operating conditions (factors) on ultrafiltration of oily water is studied. Important factors are normally correlated and, therefore, their effect should be studied simultaneously. This work uses a novel approach to study different operating conditions, like pressure, flow velocity, and temperature, and solution properties, like oil concentration (cutting oil, diesel, kerosene), pH, and salt concentration (CaCl2 and NaCl)) in the ultrafiltration of oily water, simultaneously and in a systematic way using an experimental design approach. A hypothesis is developed to describe the interaction between the oil drops, salt and the membrane surface. The optimum conditions for ultrafiltration and the contribution of each factor in the ultrafiltration of oily water are evaluated. It is found that the effect on permeate flux of the various factors studied strongly depended on the type of oil, the type of membrane and the amount of salts. The thesis demonstrates that a system containing oil is very complex, and that fouling and flux decline can be observed even at very low pressures. This means that only the weak form of the critical flux exists for such systems. The cleaning of the fouled membranes and the influence of different parameters (flow velocity, temperature, time, pressure, and chemical concentration (SDS, NaOH)) were evaluated in this study. It was observed that fouling, and consequently cleaning, behaved differently for the studied membranes. Of the membranes studied, the membrane with the lowest propensity for fouling and the most easily cleaned was the regenerated cellulose membrane (C100H). In order to get more information about the interaction between the membrane and the components of the emulsion, a streaming potential study was performed on the membrane. The experiments were carried out at different pH and oil concentration. It was seen that oily water changed the surface charge of the membrane significantly. The surface charge and the streaming potential during different stages of filtration were measured and analysed being a new method for fouling of oil in this thesis. The surface charge varied in different stages of filtration. It was found that the surface charge of a cleaned membrane was not the same as initially; however, the permeability was equal to that of a virgin membrane. The effect of filtration mode was studied by performing the filtration in both cross-flow and deadend mode. The effect of salt on performance was considered in both studies. It was found that salt decreased the permeate flux even at low concentration. To test the effect of hydrophilicity change, the commercial membranes used in this thesis were modified by grafting (PNIPAAm) on their surfaces. A new technique (corona treatment) was used for this modification. The effect of modification on permeate flux and retention was evaluated. The modified membranes changed their pore size around 33oC resulting in different retention and permeability. The obtained results in this thesis can be applied to optimise the operation of a membrane plant under normal or shock conditions or to modify the process such that it becomes more efficient or effective.

Activity-based life cycle costing model for cost estimation and monitoring – Case: manned and autonomous dry bulk carrier

Recent developments in automation, robotics and artificial intelligence have given a push to a wider usage of these technologies in recent years, and nowadays, driverless transport systems are already state-of-the-art on certain legs of transportation. This has given a push for the maritime industry to join the advancement. The case organisation, AAWA initiative, is a joint industry-academia research consortium with the objective of developing readiness for the first commercial autonomous solutions, exploiting state-of-the-art autonomous and remote technology. The initiative develops both autonomous and remote operation technology for navigation, machinery, and all on-board operating systems. The aim of this study is to develop a model with which to estimate and forecast the operational costs, and thus enable comparisons between manned and autonomous cargo vessels. The building process of the model is also described and discussed. Furthermore, the model’s aim is to track and identify the critical success factors of the chosen ship design, and to enable monitoring and tracking of the incurred operational costs as the life cycle of the vessel progresses. The study adopts the constructive research approach, as the aim is to develop a construct to meet the needs of a case organisation. Data has been collected through discussions and meeting with consortium members and researchers, as well as through written and internal communications material. The model itself is built using activity-based life cycle costing, which enables both realistic cost estimation and forecasting, as well as the identification of critical success factors due to the process-orientation adopted from activity-based costing and the statistical nature of Monte Carlo simulation techniques. As the model was able to meet the multiple aims set for it, and the case organisation was satisfied with it, it could be argued that activity-based life cycle costing is the method with which to conduct cost estimation and forecasting in the case of autonomous cargo vessels. The model was able to perform the cost analysis and forecasting, as well as to trace the critical success factors. Later on, it also enabled, albeit hypothetically, monitoring and tracking of the incurred costs. By collecting costs this way, it was argued that the activity-based LCC model is able facilitate learning from and continuous improvement of the autonomous vessel. As with the building process of the model, an individual approach was chosen, while still using the implementation and model building steps presented in existing literature. This was due to two factors: the nature of the model and – perhaps even more importantly – the nature of the case organisation. Furthermore, the loosely organised network structure means that knowing the case organisation and its aims is of great importance when conducting a constructive research.

Cost-plus-loss analyses of forest inventory strategies based on kNN-assigned reference sample plot data

Abstract

Cost-benefit analysis of multifunctional agriculture in Finland

Selostus: Kustannus-hyötyanalyysi monivaikutteisesta maataloudesta

Cost-effective measures for diffuse load abatement in forestry

Abstract

Release Process Effectiveness - Case of Operating Room Management Software

Työn päätavoitteena oli tuoda esiin tärkeimmät julkistamisprosessin tehokkuuteen vaikuttavat tekijät. Tutkimuksessa tarkasteltiin aihetta julkistamisprojektien vetäjän näkökulmasta. Kirjallinen selvitys kattaa keskeisimmät ohjelmistoprosessin, palvelun laadun sekä projektihallinnan teoriat. Kokeellisena aineistona käytettiin asiakkailta ja myynnin sekä käyttöönoton organisaatioilta tullutta palautetta ja asiantuntijahaastatteluita. Case-tuotteena tarkasteltiin suuren kansainvälisen yrityksen jälleenmyymää leikkaussalihallinnan ohjelmistoa. Tärkeimpiä julkistamisprosessin tehokkuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat tiekartan ja julkistamispakettien sisällön hallinta, projektin aikataulujen pitäminen, rehellinen ja nopea kommunikaatio myyntikanavaan ja asiakkaille, sekä hyvin toteutettu testaus. Työssä käydään läpi esimerkkistrategioita kehittymiseen näillä alueilla.