Uuteaineet BCTMP-prosessissa

Diplomityö tehtiin M-real Joutsenon BCTMP-tehtaalle. Työn aiheena oli tehdä uuteaine- ja metallikartoitus eri prosessivaiheiden massoista ja suodoksista BCTMP-tehtaassa. BCTMPmassaa käytetään muun muassa elintarvikekartongin keskikerroksessa. Pakattaviin kartonkeihin suoraan kosketuksissa olevat elintarvikkeet ovat alttiita haju- ja makuvivahteille. Hajut ja maut voivat saada alkunsa kartongin komponenteista, kuten BCTMP-massasta, kartongin päällystysaineista ja kartongin jatkojalostuksessa käytetyistä painoväreistä. Diplomityön teoriaosuudessa keskityttiin puun lipofiilisiin uuteaineisiin ja erityisesti komponentteihin, jotka aiheuttavat haju- ja makuongelmia. Teoriaosuudessa käsiteltiin myös haju- ja makuominaisuuksien muodostumiseen vaikuttavia tekijöitä sekä kerrottiin mahdollisista uuteaineiden poistomenetelmistä. Teoriaosuudessa esiteltiin analysointimenetelmiä, joita käytettiin kokeellisessa osassa. Kokeellisessa osassa esiteltiin valmistettavan massan laatuspesifikaatiot ja toteutuneet laatutrendit. Samassa tutkittiin massan analysointimenetelmien tuloksien korrelaatioita kokonaisuuteaineiden toteamiseksi. Seuraavaksi käsiteltiin syksyllä 2010 ja talvella 2011 tehtyjä prosessin uuteainekartoituksia, jossa muun muassa tutkittiin eri prosessivaiheiden massojen ja suodoksien uuteainemääriä ja –komponentteja. Kartoituksien yhteydessä laskettiin prosessin uuteainetaseita ja prosessin pesutehokkuuksia. Samalla tutkittiin siirtymämetallimääriä, jotka osaltaan vaikuttavat haju- ja makuominaisuuksiin. Kokeellisen osan korrelaatiovertailuissa huomattiin, että merkittävin korrelaatio kokonaisuuteaineisiin on viimeisen massan pesuvaiheen suodoksen sameudella, liki 80 %. Heksanaalipotentiaalin ja uuteaineen korrelaatio oli myös noin 80 %. Valmiista massasta tehdyn kemiallisen hapen kulutuksen eli COD:n korrelaatio uuteaineisiin oli vain 38 %. Prosessikartoituksen tuloksista laskettujen pesuvaiheiden erotustehokkuudet olivat hyvät.

Testiohjelmiston kehittäminen väsytyskokeiden suorittamiseksi mielivaltaisilla kuormituksilla

Väsytyskokeita on väsymisilmiön keksimisestä lähtien tehty pääasiallisesti vakioamplitudisella kuormituksella. Paremmin todellisuutta kuvaavaan testitilanteeseen päästään kuitenkin vain käyttämällä testattavan rakenteen reaalikuormitusta simuloivaa muuttuva-amplitudista kuormitusta. Tällaisen kuormituksen testaaminen käytännössä on kuitenkin huomattavasti vaikeampaa kuin perinteisen vakioamplitudisen kuormituksen, koska muuttuva-amplitudisen kuormituksen spektri on ensin kehitettävä jostain – joko käytännön mittausten kautta tai rakenteen käyttötilaa analysoimalla. Myöskään tiedossa olevan spektrin tuottaminen käytännön kokeissa ei ole aivan yksinkertaista. Tässä kandidaatintyössä pyrittiin ratkaisemaan näitä ongelmia suunnittelemalla ja toteuttamalla testiohjelmisto, joka pystyy sekä generoimaan että käytännössä toistamaan käyttäjän haluaman kuormitusspektrin laboratoriokokeissa. Jälkimmäistä varten oli olemassa ohjelma, jota haluttiin hyödyntää tässä työssä. Tehtävä jaettiin kolmeen osioon: kuormitusspektrien generoiminen, kuormitusspektrien yhdistäminen ja lopuksi spektrien toistaminen itse väsytyskokeessa. Kahdessa ensimmäisessä osiossa käytettiin ohjelmointiympäristönä Matlab-ohjelmaa; kolmannessa käytettiin pohjana olemassa olevaa väsytyskoeohjelmaa ja käytännön ohjelmointi suoritettiin näin ollen ANSI C –kielellä käyttäen kääntäjänä Microsoft Visual Studio 6.0:aa. Alkuperäinen väsytyskoeohjelma vaati useita merkittäviä muutoksia, ennen kuin se soveltui käytettäväksi tässä yhteydessä. Työssä on kuvattu periaatetasolla ohjelmien suunnittelu- ja toteuttamisvaiheet. Lisäksi työn on tarkoitus toimia yksinkertaisena käyttöohjeena ja opastuksena koko ohjelmiston käyttöön.

Removal of organic matter and nutrients from slaughterhouse wastewater by using Eichhornia crassipes and evaluation of the generated biomass composting

The objective of this research was to evaluate the performance of the aquatic macrophyte Eichhornia crassipes applied in situ in a slaughter house treatment system, located in the west of the Paraná state, Brazil, regarding the nutrients removal and organic matter. Moreover, it aimed to obtain data from the production, management and composting practices of the biomass generated in the system. During 11 months of macrophytes development, physic and chemical parameters were monitored and plant density was controlled by periodical removal of excess biomass, which was weekly monitored and it is expressed in kg of aquatic plant per m² covered area. The degradation of the macrophytes removed from the treatment system was evaluated at the pilot scale in eight composting piles of 0.60 m³ that underwent four different treatments and two repetitions: T1 - water hyacinth (Eichhornia crassipes); T2 - water hyacinth and swine excrement (7:1), T3 - water hyacinth, swine excrement and earth (7:1:0,67), and T4 - water hyacinth, swine excrement and cellulosic gut (7:1:0,67), for a period of 90 days. The results indicated maximum removal efficiencies of 77.2% for COD; 77.8% for BOD, 87.9% for total nitrogen, 47.5% for ammonia nitrogen and 38.9% for total phosphorus for a five-day retention time. For biomass stabilization by composting, considering the C:N ratio as an indicator of compost maturity, it was observed that treatment T4 resulted in the shortest stabilization period (60 days). No difference was verified in the biostabilization rates at 5% level by the F test.

Sotilaan paikkatiedon siirtäminen tietoverkoissa

Paikkatietojärjestelmän avulla voidaan seurata maastossa olevien sotilaiden sijaintia karttasovellukselta. Paikkatietojärjestelmien käyttäminen lisää tilannetietoisuutta ja palvelusturvallisuutta. Tutkimuksen tavoitteena on kehittää sotilaan paikkatietojärjestelmän käytettävyyttä Puolustusvoimissa. Tutkimuksessa esitellään paikkatietojärjestelmä sotilastoiminnassa ja yleiset paikantamismenetelmät. Tutkimuksessa selvitetään paikkatietojärjestelmään soveltuvat tietoverkot ja tekniikat. Tutkimuksessa esitellään paikkatietojärjestelmään kehitteillä oleva sanomanvälitysjärjestelmä.

Siuntion Syvälammen kunnostussuunnitelma : Siuntion kuntakohtainen järvikunnostusohjelma

Siuntion kuntakohtainen järvikunnostusohjelma aloitettiin vuonna 2007 Karhujärvestä. Tällöin Karhujärvelle tehtiin kunnostussuunnitelma, johon kuului perustilan selvitys ja laskennallinen kuormitusselvitys. Hanketta jatkettiin vuosina 2008 - 2010 tekemällä vastaavanlainen selvitys Tjusträskille ja Vikträskille. Ohjelmaa jatkettiin vuonna 2011 valitsemalla uudeksi kohteeksi Syvälampi ja tekemällä tälle perustilan selvitys. Vuonna 2012 Syvälammelle tehtiin kuormitusselvitys ja siihen ja perustilan selvitykseen pohjautuva kunnostussuunnitelma. Syvälampeen tuleva ulkoinen kuormitus on laskennallisesti arvioituna vähäistä eikä siihen kohdistu vähentämistarvetta. Erittäin tärkeää on seurata valuma-alueella tapahtuvia muutoksia ja tarvittaessa reagoida ajoissa niihin. Kalasto on rakenteeltaan ahvenvaltainen ja siinä on tarpeeksi petokaloja. Kalaston rakenteen säilyttäminen on tällä hetkellä hyvä tavoite. Kasvillisuutta ei ole tarpeen poistaa. Vesikasvillisuutta on hyvin vähän ja sen merkitys järven tilalle on luultavasti leväkukintojen esiintymistä vähentävä. Syvälammessa esiintyy säännöllisesti happikatoja. Samoin pohjan läheisen veden kokonaisfosforipitoisuus on moninkertainen pinnan läheisen veden pitoisuuteen verrattaessa, mikä kertoo sisäisestä kuormituksesta. Hapettamalla voidaan vähentää sisäistä kuormitusta. Ennen kuin hapettamista lähdetään suosittelemaan järven kunnostusmenetelmäksi, ehdotetaan otettavan ainakin yksi ylimääräinen vesinäyte marraskuussa. Jos Syvälammen tila alkaa heiketä, esimerkiksi leväkukintojen tai kalakuolemien esiintymisen muodossa; kannattaa miettiä hapetussuunnitelman tekemistä. Kyseisessä suunnitelmassa tulee ottaa huomioon hapetuksen vaikutus järven meromiktiseen luonteeseen. Tällä hetkellä hapetusta ei kuitenkaan nähdä vielä tarpeellisena, vaan resurssit kannattaa kohdistaa tilan seurantaan. Veden laadun seuranta on erittäin tärkeää, jotta muutokset järven tilassa nähdään ajoissa. Happipitoisuuden seurantaa varten suositellaan ostettavan happimittari, jonka käytön ja huoltamisen joku paikallisista opettelee huolellisesti.

Sipoon Byträsketin kunnostussuunnitelma : Sipoon kuntakohtainen järvikunnostussuunnitelma

Uudenmaan Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus jatkoi vuonna 2010 Uudenmaan ympäristökeskuksen vuonna 2006 aloittamaa järvien kuntakohtaista kunnostusohjelmaa. Sipoon kunta tuli mukaan ohjelmaan loppuvuonna 2010. Tällöin Savijärvelle tehtiin kunnostussuunnitelma. Ohjelmaa jatkettiin vuonna 2011 tekemällä Byträsketille perustilan selvitys ja vuoden 2012 aikana laskennallinen kuormitusselvitys ja näihin pohjautuva kunnostussuunnitelma. Byträsket on matala, rehevä ja umpeenkasvava järvi. Järvi kuuluu Natura 2000 -verkostoon siellä esiintyvien täplälampikorennon ja lampisukeltajan vuoksi, mikä on huomioitava kunnostustoimia tehtäessä. Ulkoinen kuormitus ylittää sekä sallitun että kriittisen tason. Byträsketissä on myös sisäistä kuormitusta. Järveen tulevaa kuormitusta olisi hyvä saada vähennettyä noin 50 kg eli 80–85 %. Byträsketissä on esiintynyt happikatoja talvisin. Hapetus vähentäisi sisäistä kuormitusta ja parantaisi sitä kautta veden laatua. Tämä mahdollistaisi kalastolle paremmat elinolot. Byträsketin virkistyskäyttö on vähäistä, joten on epävarmaa saadaanko hapetukselle rahoittajia. Tärkeää olisi varmistaa, että kalat pääsevät nousemaan merestä kudulle Byträsketiin. Byträsketille ei suositella tällä hetkellä tehokalastusta, vaikka kalaston rakenne on ruutanavaltainen. Järven happitilanne ei mahdollista muiden kalalajien kuin ruutanan (ja suutarin) esiintymisen. Kasvillisuus on hyvin tiheää ja aiheuttaa järven umpeenkasvua. Järvelle pääsy on käytännössä estynyt. Tiheä vesikasvillisuus on mahdollistanut täplälampikorennon ja lampisukeltajan esiintymisen. Tärkeää olisi säilyttää järven kasvillisuus sellaisena, että edellä mainitut lajit pystyvät alueella elämään ja lisääntymään. Veden laatua pitää seurata, jotta kunnostusten vaikutukset tai järven tilan muutokset huonompaan suuntaan nähdään ajoissa. Tällöin voidaan ohjata toimenpiteitä oikeaan suuntaan, jos veden laadussa näkyy muutoksia.

Kinetic behavior of nitrification in the post-treatment of poultry wastewater in a sequential batch reactor

A sequential batch reactor with suspended biomass and useful volume of 5 L was used in the removal of nutrients and organic matter in workbench scale under optimal conditions obtained by central composite rotational design (CCRD), with cycle time (CT) of 16 h (10.15 h, aerobic phase, and 4.35 h, anoxic phase) and carbon: nitrogen ratio (COD/NO2--N+NO3--N) equal to 6. Complete cycles (20), nitrification followed by denitrification, were evaluated to investigate the kinetic behavior of degradation of organic (COD) and nitrogenated (NH4+-N, NO2--N and NO3--N) matter present in the effluent from a bird slaughterhouse and industrial processing facility, as well as to evaluate the stability of the reactor using Shewhart control charts of individual measures. The results indicate means total inorganic nitrogen (NH4+-N+NO2- -N+NO3--N) removal of 84.32±1.59% and organic matter (COD) of 53.65±8.48% in the complete process (nitrification-denitrification) with the process under statistical control. The nitrifying activity during the aerobic phase estimated from the determination of the kinetic parameters had mean K1 and K2 values of 0.00381±0.00043 min-1 and 0.00381±0.00043 min-1, respectively. The evaluation of the kinetic behavior of the conversion of nitrogen indicated a possible reduction of CT in the anoxic phase, since removals of NO2--N and NO3--N higher than 90% were obtained with only 1 h of denitrification.

Anaerobic co-digestion of crude glycerin and starch industry effluent

The Brazil's Biodiesel Production and Use Program introduces biodiesel in the Brazilian energy matrix, bringing along the perspective of a growth of the glycerin offer, co-product generated in the proportion of 10 kg for each 100 L of biodiesel. The aim of this study was to evaluate the addition of crude glycerin in the anaerobic digestion of cassava starch industry effluent (cassava wastewater), in a horizontal semi-continuous flow reactor of one phase in laboratory scale. It was used a reactor with a 8.77 L of useful volume, a medium support for corrugated conduit of polyvinyl chloride (PVC), temperature of 261 ºC, fed with cassava wastewater and glycerin, with hydraulic detention times of 4 and 5 days and increasing volumetric organic load of 3.05; 9.32; 14.83 and 13.59 g COD L-1 d-1, obtained with the addition of glycerin at 0; 2; 3 and 2% (v/v), respectively. The average removal efficiencies of TS and TVS were decreasing from the addition of glycerin to the cassava wastewater, averaging 81.19 to 55.58% for TS and 90.21 to 61.45% for TVS. The addition of glycerin at 2% increased the biogas production compared to the control treatment, reaching 1.979 L L-1 d-1. The biogas production as a function of the consumed COD was higher for the control treatment than for the treatments with addition of glycerin, which indicates lower conversion of organic matter into biogas.

Performance of UASB reactors in two stages under different HRT and OLR treating residual waters of swine farming

In this study it was evaluated the effects of hydraulic retention time (HRT) and Organic Loading Rate (OLR) on the performance of UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactors in two stages treating residual waters of swine farming. The system consisted of two UASB reactors in pilot scale, installed in series, with volumes of 908 and 188 L, for the first and second stages (R1 and R2), respectively. The HRT applied in the system of anaerobic treatment in two stages (R1 + R2) was of 19.3, 29.0 and 57.9 h. The OLR applied in the R1 ranged from 5.5 to 40.1 kg CODtotal (m³ d)-1. The average removal efficiencies of chemical oxygen demand (COD) and total suspended solids (TSS) ranged, respectively, from 66.3 to 88.2% and 62.5 to 89.3% in the R1, and from 85.5 to 95.5% and 76.4 to 96.1% in the system (R1 + R2). The volumetric production of methane in the system (R1 + R2) ranged from 0.295 to 0.721 m³CH4 (m³ reactor d)-1. It was found that the OLR applied were not limiting to obtain high efficiencies of CODtotal and TSS removal and methane production. The inclusion of the UASB reactor in the second stage contributed to increase the efficiencies of CODtotal and TSS removal, especially, when the treatment system was submitted to the lowest HRT and the highest OLR.

Anaerobic reactors with biofilter and different diameter-length ratios in cassava starch industry wastewater treatment

The use of anaerobic reactors with media support in the treatment of wastewater from the cassava starch industry has emerged as a viable option because it allows the application of high organic loads and a significant reduction of the HDT needed for the treatment. This research aimed at studying the process of biodigestion in two anaerobic reactors with bamboo support, in the treatment of effluent of cassava starch, by evaluating their performance. The two reactors used present the following diameter: length ratio, 1:6 and 1:3. The organic loads applied to the systems were 0.519, 1.156, 1.471, 3.049, 4.347, 4.708 and 5.601g.L-1.d-1. Regarding the efficiency of removal of COD, TS and TVS, no statistically significant differences were obtained between the reactors. The two systems evaluated showed a stable behavior with respect to the VA/TA (volatile acidity/total alkalinity) for all submitted loads. The reactors tended to the maintenance of biogas production as a function of consumed COD for the last three organic loads applied, indicating an ability to withstand higher organic loads.

Anaerobic-aerobic treatment of swine wastewater in uasb and batch reactors in series

In this work it was evaluated the performance of two systems of swine wastewater treatment consisting of two-stage upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors, with and without post-treatment in sequencing batch reactor (SBR), fed continuously, with aerobic phase. The UASB reactors in the first stage had 908 L in the sets I and II, and in the second stage 350 and 188 L, respectively. In the set II the post-treatment was performed in a SBR of 3,000 L. The hydraulic detention times in the anaerobic treatment systems were 100, 75 and 58 h in the set I; 87, 65 and 51 h in the set II; and 240 and 180 h in the SBR. The volumetric organic load applied in the first stage UASB reactors ranged from 6.9 to 12.6 g total COD (L d)-1 in the set I and 7.5 to 9.8 g total COD (L d)-1 in the set II. The average removal efficiencies of total COD, total phosphorus (Ptotal), and Kjeldahl and organic nitrogen (KN and Norg) in the anaerobic treatment systems were similar and reached maximum values of 97%, 64%, 68%, and 98%. In the SBR, the removal efficiencies of total COD and thermotolerant coliforms were up to 62 and 92% resulting, respectively, in effluent concentrations of 135 mg L-1 and 2x10(4)MPN (100 mL)-1. For Ptotal, total nitrogen (TN) and Norg, the average removal efficiencies in the SBR were up to 58, 25 and 73%, respectively.

Evaluation of the effect of the seed extract of Moringa oleifera Lam over the efficiency of organic filters in wastewater treatment of dairy cattle breeding

This study aimed to evaluate the effect of Moringa oleifera Lam extract on the removal of total solids (TS), total suspended solids (TSS) and chemical oxygen demand (COD), in different filter media for treating wastewater of dairy cattle breeding (DCW). The moringa seed extract was obtained by grinding 50 g of seeds in one liter of distilled water and, after passing the solution through a quantitative paper filter of 25 microns, 60 mL of the extract were added to wastewater from cattle breeding before the filtration process in organic filters made of thin coal, bamboo leaves, eucalyptus leaves, gliricidia branches and sawdust. This was followed by the completely randomized experimental design, adopting a factorial of 5 x 2. Aliquots of filtered effluent were collected and the total solids (TS) concentrations, total suspended solids (TSS) and chemical oxygen demand (COD) were determined. It was found that the increase in the efficiency of removal of COD and total solids can be attributed to the coagulating power of the moringa seed extract, wherein the filter medium with bamboo leaves presented the best performance, showing potential for use as alternative filter material in the primary treatment of DCW.

Performance of an anaerobic-aerobic reactor and kinetic study of organic matter removal of cattle slaughterhouse effluent

This paper sought to evaluate the behavior of an upflow Anaerobic-Aerobic Fixed Bed Reactor (AAFBR) in the treatment of cattle slaughterhouse effluent and determine apparent kinetic constants of the organic matter removal. The AAFBR was operated with no recirculation (Phase I) and with 50% of effluent recirculation (Phase II), with θ of 11h and 8h. In terms of pH, bicarbonate alkalinity and volatile acids, the results indicated the reactor ability to maintain favorable conditions for the biological processes involved in the organic matter removal in both operational phases. The average removal efficiencies of organic matter along the reactor height, expressed in terms of raw COD, were 49% and 68% in Phase I and 54% and 86% in Phase II for θ of 11h and 8h, respectively. The results of the filtered COD indicated removal efficiency of 52% and k = 0.0857h-1 to θ of 11h and 42% and k = 0.0880h-1 to θ of 8h in the Phase I. In Phase II, the removal efficiencies were 59% and 51% to θ of 11h and 8h, with k = 0.1238h-1 and k = 0.1075 h-1, respectively. The first order kinetic model showed good adjustment and described adequately the kinetics of organic matter removal for θ of 11h, with r² equal to 0.9734 and 0.9591 to the Phases I and II, respectively.

Cassava starch extraction effluent treatment in a one phase tubular horizontal pilot reactor with support medium

The cassava starch industries generate a large volume of wastewater effluent that, stabilized in ponds, wastes its biogas energy and pollutes the atmosphere. To contribute with the reversion of this reality, this manipueira treatment research was developed in one phase anaerobic horizontal pilot reactor with support medium in bamboo pieces. The reactor was excavated into the ground and sealed with geomembrane in HDPE, having a volume equal to 33.6 m³ and continuous feeding by gravity. The stability indicators were pH, volatile acidity/total alkalinity ratio and biogas production. The statistical analyses were performed by a completely randomized design, with answers submitted to multivariate analysis. The organical loads in COD were 0.556; 0.670; 0.678 and 0.770 g L-1 and in volatile solids (VS) of 0.659; 0.608; 0.570 and 0.761 g L-1 for the hydraulic retention times (HRT) of 13.0; 11.5; 10.0 and 7.0 days, respectively. The reductions in COD were 88; 80; 88 and 67% and for VS of 76; 77; 65 and 61%. The biogas productions relatively to the consumed COD were 0.368; 0.795; 0.891 and 0.907 Lg-1, for the consumed VS of 0.524; 0.930; 1.757 and 0.952 Lg-1 and volumetric of 0.131; 0.330; 0.430 and 0.374 L L-1 d-1. The reactor remained stable and the bamboo pieces, in visual examination at the end of the experiment, showed to be in good physical conditions.

Start-up of anaerobic reactors for slaughterhouse wastewater treatment

This study aimed to evaluate the start-up of a horizontal anaerobic fixed bed reactor (HAFBR) followed by an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) for the slaughterhouse wastewater treatment. HAFBR was filled with bamboo rings and had 1.2 m in length, 0.10 m in diameter and volume of 7.5 L. The UASB had the volume of 15 L. The HAFBR and UASB operated at organic loading rate and hydraulic retention time average of 8.46 and 3.77 kg m-3 d-1 of COD and 0.53 and 0.98 days, respectively. During 150 days of monitoring system it was found pH 6.8, relatively high values of bicarbonate alkalinity (> 1000 mg L-1) and reduced values of volatile acids (70 to 150 mg L-1), which afforded average removal efficiencies of COD total and total suspended solids of the order of 31 and 23% in HAFBR and 79% and 63% in UASB. It can be concluded that the generation and consumption of bicarbonate alkalinity and total volatile acids, thereby maintaining the pH during the study indicated stable operation of the reactors. The COD removal in the reactors was satisfactory especially when it considers that the assessment was conducted in a period of adaptation of organisms to the effluent and also the high organic load applied during this period.