Otimização da produção de biogás com recurso a redes neuronais artificiais

Numa Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), são elevados os custos não só de tratamento das águas residuais como também de manutenção dos equipamentos lá existentes, nesse sentido procura-se utilizar processos capazes de transformar os resíduos em produtos úteis. A Digestão Anaeróbia (DA) é um processo atualmente disponível capaz de contribuir para a redução da poluição ambiental e ao mesmo tempo de valorizar os subprodutos gerados. Durante o processo de DA é produzido um gás, o biogás, que pode ser utilizado como fonte de energia, reduzindo assim a dependência energética da ETAR e a emissão de gases com efeito de estufa para a atmosfera. A otimização do processo de DA das lamas é essencial para o aumento da produção de biogás, mas a complexidade do processo constitui um obstáculo à sua otimização. Neste trabalho, aplicaram-se Redes Neuronais Artificiais (RNA) ao processo de DA de lamas de ETAR. RNA são modelos simplificados inspirados no funcionamento das células neuronais humanas e que adquirem conhecimento através da experiência. Quando a RNA é criada e treinada, produz valores de output aproximadamente corretos para os inputs fornecidos. Foi esse o motivo para recorrer a RNA na otimização da produção de biogás no digestor I da ETAR Norte da SIMRIA, usando o programa NeuralToolsTM da PalisadeTM para desenvolvimento das RNA. Para tal, efetuou-se uma análise e tratamento de dados referentes aos últimos quatro anos de funcionamento do digestor. Os resultados obtidos permitiram concluir que as RNA modeladas apresentam boa capacidade de generalização do processo de DA. Considera-se que este caso de estudo é promissor, fornecendo uma boa base para o desenvolvimento de modelos eventualmente mais gerais de RNA que, aplicado conjuntamente com as características de funcionamento de um digestor e o processo de DA, permitirá otimizar a produção de biogás em ETAR.

08009-005 Storm Lake Watershed Final Report

Storm Lake, the state's fourth largest natural lake, has been the centerpiece of significant economic development, including a resort, water park, and state marina. While there have been considerable improvements to the lake's water quality through a major on-going lake restoration program and watershed project, the Little Storm Lake area still needs to be addressed. Little Storm Lake is a 190 acre area on the nmihwest side of Storm Lake. The water level in both areas is based on the dam height located on the southeast corner of Storm Lake. Approximately 70% of the water from the watershed flows through Little Storm Lake. Little Storm Lake originally had the ability to remove much of the sediment and nutrients from incoming waters. However, due to degradation, proper wetland function has been compromised. Under normal hydrologic conditions Little Storm Lake has the potential to function as a sediment trap for Storm Lake, but tllis capacity is overwhelmed during high flows. Little Storm Lake is at or near its sediment trapping capacity, which results in higher sediment transport into Storm Lake. Resuspension of sediments due to wind and other in-lake dynamics, such as rough fish, further exacerbate the total turbidity from suspended sediment and results in movement of sediment from Little Storm Lake into Storm Lake. This project includes a fish barrier and water retention structure between Little Storm Lake and Storm Lake and the construction of a pumping station and associated equipment. The project involves periodic dewatering of Little Storm Lake during years of favorable climatological conditions to consolidate the sediments and revegetate the area. Construction of the fish banier would aid restoration efforts by preventing rough fish from destroying the vegetation and would decrease recruitment of rough fish by limiting their spawning area. In the future, if the diminished trapping capacity of Little Storm Lake still results in sediment moving into Storm Lake, a dredging project would be initiated to deepen Little Storm Lake.

Jyväskylän kaukolämpöverkon kehittäminen

Kaukolämmitys on yleisin Suomessa käytetty lämmitysmuoto ja sen osuus koko lämmitysmarkkinoista on noin 50 %. Kaukolämmön varsinainen tuotanto ja jakelu alkoivat Suomessa vuonna 1957 ja Jyväskylässä vuonna 1960. Jyväskylässä kaukolämmön piiriin kuuluivuoden 2006 loppuun mennessä noin 3200 asiakasta. Suurin tuntiteho laitoksilta oli noin 375 MW. Vuonna 2020 suurimman tuntitehon on ennustettu olevan noin 480 MW, mikä tarkoittaa asiakasmäärän ja verkon pituuden merkittävää kasvua. Jyväskylän kaukolämpöverkon nykytilanne on hyvä. Verkostolaskennan tulosten perusteella lämpö saadaan siirtymään nykyisillä laitoksilla ja verkon laitteilla jokaiselle asiakkaalle niin normaalitilanteessa kuin päälaitoksen häiriötilanteessa. Häiriötilanteessa paikallisia ongelmia voi esiintyä, mutta niihin voidaan vaikuttaa parantavasti esimerkiksi verkon staattisen paineen nostolla. Jyväskylän kaukolämpöverkon tulevaisuuden näkymät ovat erinomaiset. Laskennan perusteella verkkoa voidaan laajentaa kaikille laskennassa mukana olleille alueille ilman suurempia ongelmia. Uuden tuotantokapasiteetin, verkonlaajentumisen ja asiakasmäärän kasvun aiheuttamat kehitystarpeet saatiin selvitetyksi ja tulokset olivat aikaisempien tutkimusten suuntaisia. Tulevaisuutta ajatellen verkkoon joudutaan tekemään muutamia muutoksia suunniteltujen uusien yhteyksien lisäksi. Uuteen linjaan, joka yhdistää Palokan verkon toisen yhteyden kautta Jyväskylän pääverkkoon, rakennetaan mahdollisesti pumppaamo. Lisäkuristusventtiilejä tarvitaan viiteen eri paikkaan turvaamaan riittävän suuret kaukolämpöveden paluupaineet. Osa venttiileistä olisi suositeltavaa asentaa jo nykytilanteessa, sillä niiden hankinta parantaisi verkon nykytilaa.

Vaasan kaukolämmön kehittämissuunnitelma

Tämän työn tarkoituksena on tarkastella tulevaisuuden kehitysnäkymien vaikutusta Vaasan kaukolämpötoimintaan. Komartekin Flowra 32 verkostolaskentaohjelman avulla tutkitaan kaukolämpöverkon siirtokykyä nykyisissä ja tulevaisuuden kuormitustilanteissa. Työn yhteydessä laaditaan kaukolämmityksen kasvuennuste seuraavalle kymmenelle vuodelle ja selvitetään mitoituslämpötilaa -29°C vastaava teho tilastollisen analyysin avulla. Lisäksi tutkitaan mahdollisia ratkaisuja huippu- ja varatehon tuottamiseksi. Tarkastelun kohteena on myös lämmön lyhytaikaisvarastoinnin kannattavuus energianhankintajärjestelmässä. Kaukolämpöverkon siirtokyky on tarkastelun perusteella kohtalaisen hyvä, mutta liittymistehojen kasvaessa paine-erot verkon häntäpäässä jäävät liian alhaisiksi. Paras ratkaisu paine-ero ongelmaan on rakentaa välipumppaamo Hovioikeudenpuistoon. Tarkastelun perusteella kaukolämmön varatehon lisätarve on kymmenen vuoden kuluttua noin 40 MW ja varatehoksi on kannattavinta rakentaa raskasta polttoöljyä käyttävä lämpökeskus. Lämmön lyhytaikaisvarastointi on nykyisillä energianhinnoilla kohtalaisen kannattavaa varsinkin, jos Kauppa- ja teollisuusministeriö myöntää hankkeelle täyden 30%:n investointiavustuksen.

Vedenlaadun parantamismahdollisuudet virtausohjauksen avulla läntisen Pien-Saimaan tapauksessa

Läntisen Pien-Saimaan vesistön alueella on ilmennyt voimakasta sinileväkukintaa vuosina 2006 - 2009. Yksi tehokas keino vähentää sinilevien määrää ja parantaa vedenlaatua, onravinnepitoisuuksien alentaminen virtausohjauksen avulla. Tästä on 70 vuoden kokemus Pien- Saimaan itäosissa, joissa Vehkataipaleen pumppaamon virta on pitänyt vedenlaadun hyvänä huolimatta vesialuetta raskaasti rasittavasta puunjalostusteollisuudesta. Diplomityössä selvitetään mahdollisuuksia toteuttaa virtauksenohjausta myös läntisen Pien-Saimaan puolella, jolloin tavoitteena on vedenlaadun paraneminen. Vedenlaadun parantamista edellyttää myös Euroopan unionin vesipuitedirektiivi. Selvityksessä tarkasteltiin virtauksenohjauksen eri toteutusvaihtoehtoja ja arvioitiin näiden vaikutuksia eri alueiden vedenlaatuun. Tämän lisäksi kartoitettiin ja arvioitiin eri vaihtoehdoista aiheutuvia riskejä. Näiden tietojen pohjalta päädyttiin suositeltaviin virtauksenohjauksen toteutusvaihtoehtoihin, joita ovat Kolhonlahti – Kolinlahti välillä toteutettu pumppaus ja mahdollisen Kutilan kanavan rakentamisen yhteydessä Kopinsalmen pumppaamo. Kolhonlahti – Kolinlahti sijaitsee Pien-Saimaan koillisosassa lähellä Rehulaa. Muista tarkastelluista kohteista saatiin yhdistelemällä suositeltavaksi vaihtoehdoksi myös Vehkataipaleen pumppaamon virran kasvattaminen yhdistettynä Kirjamoinsalmen tai Kopinsalmen pumppaamoon. Tämän lisäksi eri vaihtoehdoille laadittiin alustava kustannustarkastelu. Selvityksessä käytettyjä menetelmiä ja tuloksia voidaan soveltaa myös muihin vastaavan tyyppisiin vesistöjen kunnostushankkeisiin. Työssä on lisäksi koottu yhteen yleistietoja Pien-Saimaasta ja sen tunnetuista virtauksista.

Estrogênios em águas naturais e tratadas da região de Jaboticabal - São Paulo

The aim of this work was to analyze 17 β estradiol and estrone, natural estrogenic hormones present in domestic effluents and animal excreta, in the public water supply system of Jaboticabal, SP. The results have shown the presence of estrogens in 22% of the samples in concentrations from 6,8 ng L-1 (treated water) to 30,6 ng L-1 (riverhead) for 17 β estradiol and 600 ng L-1 of estrone (stream), respectively. We concluded that animal wastes, discharges from the wastewater treatment station, and discharges of domestic effluent without treatment from rural proprieties were probably the cause of this contamination.

Mikkelin Pursialan pohjavesialueen haitta-aineet

Mikkelin talousvedestä kahden kolmasosan tullessa Pursialan pohjavesialueelta on alueen suojeleminen tärkeää. Pohjaveden laatua uhkaavat etenkin alueella sattuneet pohjavedenpilaantumistapaukset. Merkittävimmät pohjaveden pilaantumistapaukset ovat VAPO Oy:n sahan aiheuttama pohjaveden pilaantuminen kloorifenoleilla (CP) ja VR:n ratapölkkykyllästämön aiheuttama pohjaveden pilaantuminen kreosoottiöljyllä sekä Rinnekadun Nesteen aiheuttama pohjaveden pilaantuminen MTBE:llä. Alueella on tehty tutkimuksia ja kunnostuksia pilaantumiin liittyen, mutta näiden tuloksia ei ole aikaisemmin koottu yhteen. Tämän työn tavoitteena oli koota tulokset samaan aineistoon. Työssä keskityttiin kloorifenolien leviämisen tarkasteluun sen Pursialan pohjavedenottamolle muodostaman suurimman uhan vuoksi. Kallioperätietojen, maanpintatietojen ja näytetietojen pohjalta laadittiin myös pienoismalli CP-pilaantuman leviämisen kokonaiskuvan hahmottamiseksi. Työn tavoitteena oli lisäksi tehdä riskitarkastelua CP-pilaantumaan liittyen ja etsiä keinoja hallita havaittuja riskejä. Riskinhallintaan liittyen työssä tutkittiin kloorifenoleilla pilaantuneen alueen maaperä- ja kalliotietoja sekä pohjaveden laatutietoja. Pursialan pohjavedessä on runsaasti rautaa ja mangaania sekä aggressiivista hiilihappoa. Pohjaveden pH on alueella noin 6,5, lämpötila noin 7,5 ºC ja happipitoisuus noin 0,7 mg/l. Pursialan kaupunginalueen kallioperässä on havaittavissa VAPO Oy:n sahalta vedenottamolle etenevä kalliopainanne, jota pitkin CP etenee. Alueen kallioperä on kiillegneissiä, jossa on pohjois–etelä-suuntaista rakoilua. Maaperätuloksien perusteella on havaittavissa vettä hyvin johtavien maakerrosten jatkuminen koko vedenottamon ja sahan välisen matkan, mikä tarkoittaa, että CP-pitoisella pohjavedellä voi olla aiemmin oletettua nopeampikin yhteys sahalta vedenottamolle. Suurin CP-pitoisuus noin 100 000 µg/l on mitattu KY-5-altaan kohdalle asennetun M14-pohjavesiputken pohjasta. Talousvesiasetuksen raja-arvo CP:lle on 10 µg/l. Sahan ja vedenottamon puolivälissä on havaittu yli 10 000 µg/l meneviä CP-pitoisuuksia. Suurin vedenottamon kaivoista (kaivo 10) mitattu pitoisuus on 149 µg/l. Jakotukilta raakavedestä otetuissa näytteissä tai talousvedessä ei ole kuitenkaan havaittu talousvesiasetuksen ylittäviä CP-pitoisuuksia. Pienoismallin perusteella CP sijaitsee sahan alueella lähellä kallionpintaa ja hajaantuu koko pohjavesipatjaan vedenottamolle päin mentäessä. CP-mittaustuloksissa on havaittavissa pulssimaisuutta. Tämä johtuu todennäköisesti Saimaan pinnan vaihtelun seurauksena muuttuvasta rantaimeytyneen pohjaveden määrästä. Saimaan pinnan nousu näyttäisi tuloksien perusteella nostavan CP-pitoisuuksia saha-alueella ja laskevan lähellä vedenottamoa. Pohjaveden pintatietojen perusteella tehdyn tarkastelun mukaan pohjavesi voi kulkeutua sahalta vedenottamolle parhaimmillaan noin vuodessa. Työssä arvioitiin KY-5–liuoksen vuosittaiseksi käyttömääräksi noin 648–970 m3. Allassakkaa arvioitiin syntyneen yhteensä noin 10–31 m3. Pohjaveteen arvioitiin joutuneen toiminnan aikana yhteensä noin 3 000–4 000 kg CP:tä. Kloorifenolit esiintyvät pohjavedessä lähes täysin kloorifenolaatteina. Kloorifenolien hajoaminen ja muuntuminen pohjavedessä on epätodennäköistä. Käsitteellisen mallin mukaan kloorifenolipilaantuman suurimmat riskit aiheutuvat kloorifenolien mahdollisuudesta pilata Pursialan vedenottamon talousvesi. Tällä hetkellä riskejä hallitaan kloorifenolien leviämisen tarkkailulla, sahan ja vedenottamon puolivälissä sijaitsevalla koepumppauksella sekä varautumalla aktiivihiilijauheen syöttöön talousvesiprosessiin. Koepumppauksen avulla on saatu ylös tällä hetkellä noin 69 kg kloorifenoleita. Tutkimuksen perusteella suositeltavimmat riskinhallintatoimet tulevaisuudessa ovat sahalla sijaitseva kunnostuspumppaus, sahan ja vedenottamon väliin sijoittuva suojapumppaus- ja vesiverhoyhdistelmä sekä sahan rannan kautta tapahtuvan rantaimeytymisen estäminen.

Simulação do sistema de esgotamento sanitário de Ponta Negra- Natal: mitigação dos riscos ambientais e estratégia de manutenção preditiva

The simulation of SES-Natal Ponta Negra: mitigation of environmental risks and predictive maintenance strategy was developed in the context of several operational irregularities in the pumping stations and sewage systems in the system Ponta Negra. Thus, the environmental risks and complaints against the company due to overflows of sewage into the public thoroughfare became common. This neighborhood has shown in recent years an increase of resident higher than the initial expectation of growth. In this sense presumed the large population growth and generation of sewers higher than expected, associated to the use of corrective maintenance and misuse of the system may be the main causes of operational failures occurring in the SES. This study aimed at analyzing the hydraulic behavior of SES Ponta Negrathrough numerical simulation of its operation associated to future scenarios of occupation. The SES Ponta Negra has a long lengthof collection networks and 6 pumping stations interconnected, being EE 1, 2, 4 coastal way, and beach Shopping interconnected EE3 to receives all sewers pumped from the rest pumping station and pumped to the sewage treatment station of neighborhood which consists of a facultative pond followed by three maturation ponds with disposal of treated effluent into infiltration ditches. Oncethey are connected with each other, the study was conducted considering the days and times of higher inflow for all lifts. Furthermore, with the aim of measuring the gatherer network failures were conducted data survey of on the networks. Thephysical and operational survey data was conducted between January/2011 and janeiro/2012. The simulation of the SES was developed with the aim ofdemonstrating its functioning, eithercurrently and in the coming years, based in population estimates and sewage flow. The collected data represents the current framework of the pumping stations of the SES Ponta Negra and served as input to the model developed in MS Excel ® spreadsheet which allowed simulating the behavior of SES in future scenarios. The results of this study show thatBeach Shopping Pumping Station is actually undersized and presents serious functioning problemsthatmay compromise the environmental quality of surrounding area. The other pumping stations of the system will reach itsmaximum capacity between 2013 and 2015, although the EE1 and EE3 demonstrateoperation capacity, even precariously, until 2017. Moreover, it was observed that the misuse of the network system, due to the input of both garbage and stormwater, are major factors of failures that occur in the SES. Finally, it was found that the corrective maintenance appliance, rather than predictive,has proven to beinefficient because of the serious failuresin the system, causing damage to the environment and health risks to users

Período de recuperação do investimento em bomba hidráulica de melhor rendimento em sistemas de bombeamento na tarifa horossazonal verde

Neste trabalho, ajustou-se um modelo matemático para quantificar o efeito da variação do rendimento da bomba hidráulica na variação dos custos de um sistema de bombeamento, na estrutura tarifária horossazonal verde (subgrupo A4) e o tempo de recuperação do capital investido no equipamento de maior rendimento. em seguida, o mesmo foi aplicado a um sistema de bombeamento para suprimento de um sistema de irrigação do tipo pivô central. As opções de rendimento da bomba hidráulica foram: 69,5% (bomba 1), 73% (bomba 2) e 78% (bomba 3), cujos custos de aquisição foram, respectivamente, R$ 6.176,00, R$ 8.479,00 e R$ 15.509,00. Os resultados da aplicação do modelo mostraram que: i) a substituição da bomba 1 pela bomba 2 foi viável, sendo o período de recuperação de capital 3,4 anos; ii) a substituição da bomba 1 pela bomba 3 foi viável, sendo o período de recuperação de capital 9,2 anos; iii) a substituição da bomba 2 pela bomba 3 foi inviável, sendo o período de recuperação de capital 21,1 anos superior ao período de amortização do investimento na avaliação econômica, considerado 15 anos.

Estrogênios em águas naturais e tratadas da região de Jaboticabal - São Paulo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Sewage sludge coke estimation using thermal analysis

The imposition of more stringent legislation by CETESB in the State of So Paulo (Brazil) governing the disposal and utilization of sewage sludge, coupled with the growth in its generation has prompted a drive for alternative uses of sewage sludge. One option that is especially promising, due to its potential to valorize sludge, is its conversion into carbonaceous adsorbents or coke for industrial effluents treatment. Thus, a methodology is presented to estimate the coke produced from the sludge of a sewage treatment station using thermal analysis. The used sewage sludge, which comes from aerobic treatment, was collected in the wastewater treatment station of Barueri, one of the largest of the So Paulo metropolitan area. The sludge samples were collected, dried, ground, and milled until they passed an ABNT 200 sieve. The inert ambient used during its thermal treatment produces inorganic matter and coke as residual materials. Coke formation occurs in the 200-500 A degrees C range and, between 500 and 900 A degrees C, its thermal decomposition occurs. The highest formation of coke occurs at 500 A degrees C.

Avaliação do custo de construção em função do traçado da rede coletora de esgoto sanitário

Um dos principais entraves para expansão do Sistema de Esgotamento Sanitário no país é o alto custo da implantação da rede coletora de esgoto, uma vez que está relacionada diretamente com a profundidade. Considerando este problema, o presente trabalho apresenta dois diferentes estudos de traçados de rede coletora do tipo separador absoluto para o município de Santa Cruz do Arari – Marajó – Pará, a fim de encontrar a menor profundidade e consequentemente o melhor custo. Primeiramente, foram elaborados dois traçados de rede coletora de esgoto na área com maior concentração populacional sendo dimensionado conforme as normas técnicas existentes. A partir dos levantamentos quantitativos de cada traçado, foram realizadas planilhas orçamentárias com a possibilidade de comparar entre si o menor custo de rede. Embora houvesse pequena diferença de comprimento entre os dois traçados, o item que mais pesou foi à profundidade ao longo da rede. No trecho de chegada da Estação Elevatória de Esgoto, a profundidade teve 4,90 m e 4,77m, para o Traçado Nº 1 e para o Traçado Nº 2, respectivamente. Logo, o que melhor apresentou o custo total foi o Traçado Nº 2, com valor total de R$ 913.867,54 versus R$ 1.021.818,11 do Traçado Nº 1, representado uma economia de R$ 107.950,56 para o mesmo local. De acordo com os resultados obtidos, foi possível avaliar que o estudo de traçado de rede coletora de esgoto se torna importante para qualquer local, como neste estudo de caso, onde o município apresenta grandes dificuldades de acesso para a implantação do sistema de esgotamento sanitário.

Análise termoeconômica de uma mini-estação de tratamento de esgoto com auto-suficiência energética

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Management of public water supply to reduce power cost and improve wind power uptake

This paper presents a study on the implementation of Real-Time Pricing (RTP) based Demand Side Management (DSM) of water pumping at a clean water pumping station in Northern Ireland, with the intention of minimising electricity costs and maximising the usage of electricity from wind generation. A Genetic Algorithm (GA) was used to create pumping schedules based on system constraints and electricity tariff scenarios. Implementation of this method would allow the water network operator to make significant savings on electricity costs while also helping to mitigate the variability of wind generation.

Management of public water supply to reduce energy cost and improve wind power uptake

This paper presents a study on the implementation of Real-Time Pricing (RTP) based Demand Side Management (DSM) of water pumping at a clean water pumping station in Northern Ireland, with the intention of minimising electricity costs and maximising the usage of electricity from wind generation. A Genetic Algorithm (GA) was used to create pumping schedules based on system constraints and electricity tariff scenarios. Implementation of this method would allow the water network operator to make significant savings on electricity costs while also helping to mitigate the variability of wind generation.