Numerical Investigation of Flow Past a Circular Cylinder and in a Staggered Tube Bundle Using Various Turbulence Models

Transitional flow past a three-dimensional circular cylinder is a widely studied phenomenon since this problem is of interest with respect to many technical applications. In the present work, the numerical simulation of flow past a circular cylinder, performed by using a commercial CFD code (ANSYS Fluent 12.1) with large eddy simulation (LES) and RANS (κ - ε and Shear-Stress Transport (SST) κ - ω! model) approaches. The turbulent flow for ReD = 1000 & 3900 is simulated to investigate the force coefficient, Strouhal number, flow separation angle, pressure distribution on cylinder and the complex three dimensional vortex shedding of the cylinder wake region. The numerical results extracted from these simulations have good agreement with the experimental data (Zdravkovich, 1997). Moreover, grid refinement and time-step influence have been examined. Numerical calculations of turbulent cross-flow in a staggered tube bundle continues to attract interest due to its importance in the engineering application as well as the fact that this complex flow represents a challenging problem for CFD. In the present work a time dependent simulation using κ – ε, κ - ω! and SST models are performed in two dimensional for a subcritical flow through a staggered tube bundle. The predicted turbulence statistics (mean and r.m.s velocities) have good agreement with the experimental data (S. Balabani, 1996). Turbulent quantities such as turbulent kinetic energy and dissipation rate are predicted using RANS models and compared with each other. The sensitivity of grid and time-step size have been analyzed. Model constants sensitivity study have been carried out by adopting κ – ε model. It has been observed that model constants are very sensitive to turbulence statistics and turbulent quantities.

Teollisuuden ja yhdyskuntien energiatehokkuusselvitykset, auditoinnit 2008–2010

Nykypäivänä energiansäästötavoitteet ovat haasteena yhä useammalle energiankuluttajalle. Tavoitteisiin päästäkseen yritykset ja kunnalliset energiankuluttajat kaipaavat usein apua kannattavien energiansäätökeinojen löytämiseksi. Erilaiset energiakatselmukset vastaavat tähän tarpeeseen ja ovat esimerkki tuloksellisesta energiansäästöstä. Lappeenrannan teknillinen yliopisto on tutkinut energiatehokkuutta pitkään erilaisissa projekteissa teollisuuden kanssa yhteistyössä. Osa LUT:n energiatehokkuustutkimusta ovat energia-auditoinnit yrityksille ja kunnille, joita LUT Energian projektin puitteissa alettiin kehittää vuoden 2008 syksyllä. Energia-auditointien fokuksena on pyritty pitämään pumppausprosessien energiatehokkuuden optimointia, sillä aihetta on tutkittu yliopistolla laajasti. Pumppausprosesseissa on todettu olevan merkittävä energiansäästöpotentiaali: pumppauksen kuluttamasta energiasta voi olla mahdollista säästää jopa 50 % erilaisilla laite- ja säästötaparatkaisuilla. Pumppausprosessien energia-auditointeja on tehty teollisuuden pumppauskohteisiin kuin myös kunnallisiin vesi-huoltolaitoksiin. Lisäksi energia-auditointien puitteissa on tutkittu energiansäästömahdollisuuksia rakennuksissa. Energiansäästökohteita etsitään sekä lämpö- että sähköenergian osalta. Energia-auditoinneissa pumppausten osalta energiansäästöpotentiaalia on todettu olevan etenkin suuren kokoluokan pumpuissa, joilla on pitkä vuosittainen käyttöaika. Myös pumppujen säätötavalla on suuri merkitys energiankulutukseen. Rakennusten osalta on pyritty selvittämään, kuinka energiankulutus jakautuu eri kulutusryhmien kesken. Säästökohteita on löydetty muun muassa rakennusten tiiviydestä, ilmanvaihdosta kuin valaistuksestakin. Monia auditointien asiakkaita on kiinnostanut etenkin led-teknologian hyödyntäminen yleisvalaistuksessa sekä muut keinot säästää valaistuksen energiankulutuksessa. Pyrkimyksenä on kehittää energia-auditointeja projektin aikana saavutettujen kokemusten avulla sekä myös liiketaloudellisessa mielessä opinnäytetutkielmien avulla. Menestyksekäs palveluliiketoiminta edellyttää määriteltyjä toimintatapoja, riittävän tarkkaa palvelujen rajausta ja koko energia-auditointiprosessin kehittämistä aina asiakassuhteen luomisesta sen jatko-hoitoon saakka.

Valaistuksen energiansäästömahdollisuudet Loviisan voimalaitoksella

Tarkoituksena selvittää millainen säästö energiankäytössä ja -kustannuksissa olisi mahdollista saavuttaa valaistuksen muutoksilla ja ohjauksella Loviisan voimalaitoksella. Työssä tarkastellaan myös viime aikoina markkinoille levinneiden LED- valojen etuja ja heikkouksia sekä hyödyntämismahdollisuuksia Loviisan voimalaitoksella.

Koivupintaisen havuvanerin kustannustehokkuuden parantaminen

Metsäteollisuuden kiristyvä kilpailutilanne ja globalisoituminen ajavat metsäteollisuusyritykset uuteen tilanteeseen. Säästöä ja tehokkuutta pyritään hakemaan kaikin keinoin ja kaikesta toiminnasta. Samalla kehitetään uusia liiketoimintamuotoja tukemaan jo olemassa olevia ja korvaamaan vanhentuneita. Uuden tuotteen lanseeraus ei aina käy kivuttomasti, eikä elinkaarensa alkuvaiheessa tuotteen valmistaminen välttämättä tuota toivottua taloudellista tulosta. Verrattain uuden vanerituotteen kustannustehokkuuden parantamisen tarve havaittiin myös kohdeyrityksessä. Kirjallisuuden perusteella selvitettiin kohdeyrityksen tilanteeseen soveltuvia menetelmiä tietyn vanerituotteen valmistuskustannusten alentamiseksi. Tavoitekustannuslaskenta, Kaizen-laskenta ja jatkuvan parantamisen periaatteet ovat yleisesti tunnettuja menetelmiä tuotteen valmistuskustannusten hallitsemiseen. Näitä menetelmiä sovellettiin työssä kohdeyrityksen tarpeen mukaisiksi, tavoitteena tietyn vanerituotteen valmistuskustannusten alentaminen. Aluksi paikallistettiin tuotteen kustannusten muodostuminen ja suurimmat kustannuksia aiheuttavat tekijät. Selvityksen pohjalta määritettiin konkreettisia kustannustehokkuutta parantavia toimenpiteitä. Raaka-aineen kulutuksen vähentäminen ja tuoterakenteiden optimointi havaittiin teoreettisten laskelmien perusteella tehokkaimmiksi valmistuskustannusten alentamiskeinoiksi.

Efeito de produtos alternativos e de fungicidas no controle do míldio da videira

O efeito de Agro-Mos e óleo de Nim no controle de Plasmopara viticola foi avaliado em videiras da variedade 'Isabel'. Os resultados obtidos demonstraram que tratamentos (Agro-Mos + Crop-set e Fungicida, Óleo de Nim e Fungicida, Agro-Mos + Crop-set e Óleo de Nim, e fungicida) não diferiram estatisticamente da testemunha, com relação à severidade e AACPD do míldio da videira. Quanto à eficiência de controle o Agro-Mos + Crop-set e Fungicida, Agro-Mos + Crop-set e Óleo de Nim, e Óleo de Nim e Fungicida foram capazes de reduzir a severidade da doença em 19,25%, 17,39% e 16,15%, respectivamente. O efeito dos produtos na qualidade dos frutos de uva, tanto para o pH quanto para os SST (ºBrix) não diferiu significativamente em relação à testemunha. O tratamento Agro-Mos + Crop-set e Fungicida obteve o maior teor de ATT (g/ L), contudo não diferiu estatisticamente dos tratamentos Óleo de Nim e Fungicida, e Fungicida.

Pohjakuonan käsittelyn ja hyötykäytön toimintamallin muodostaminen Kotkan Energia Oy:n jätteenpolttolaitokselle

Tavoitteena tässä diplomityössä oli selvittää Kotkan Energia Oy:n jätteenpolttolaitoksen toiminnassa syntyvän pohjakuonan hyötykäyttömahdollisuuksia ja kustannuksiltaan järkevin tapa käsitellä pohjakuona. Tarkasteltavia vaihtoehtoja hyötykäytön osalta olivat erilaiset maarakennustyöt sekä kaatopaikkojen peittäminen. Hyötykäyttövaihtoehdoille vaihtoehtoisena ratkaisuna tutkittiin kaatopaikkasijoituksen kannattavuutta. Pohjakuonan käyttöä maarakentamisessa, jätetäyttöjen peitemaina sekä pohjakuonan loppusijoitusta kaatopaikoille säätelee lainsäädäntö. Valtioneuvoston asetuksessa kaatopaikoista on määritelty loppusijoitettaville jakeille liukoisuus raja-arvot, joiden mukaisesti jätteet sijoitetaan joko pysyvän jätteen, tavanomaisen jätteen tai ongelmajätteen kaatopaikoille. Jätetäyttöjen peitemateriaalina käytettävän jakeen on myös täytettävä kyseisen kaatopaikkaluokan liukoisuusraja-arvot. Maarakennusasetus antaa puolestaan liukoisuus- ja pitoisuusraja-arvot maarakennuksessa hyödynnettäville jakeille. Pohjakuonan hyötykäyttö vaatii kuitenkin aina ympäristöluvan. Hyötyvoimalan pohjakuonasta tehtyjen analyysien perusteella voidaan todeta, että käsiteltyä pohjakuonaa olisi mahdollista käyttää esimerkiksi kenttien ja kaatopaikkojen pohjarakenteissa sekä kaatopaikoilla jätetäyttöjen peitemaina. Pohjakuonan hyödyntäminen kaukolämpötöiden maarakennuksessa vaatii vielä lisätutkimuksia putkien korroosioriskin osalta. Diplomityön tuloksena kehitettiin toimintamalli, jonka avulla Kotkan Energia Oy:n on mahdollista säästää kuonan käsittelyn ja hyötykäytön kustannuksissa. Kustannuksiltaan parhaaksi vaihtoehdoksi osoittautui kuonan käsittely omalla biopolttoaineiden välivarastolla sekä käsitellyn pohjakuonan hyödyntäminen välivaraston pohjarakenteissa. 

Atmosfera modificada na conservação da qualidade de uva 'Thompson Seedless' e na redução da podridão de Aspergillus

Existe uma demanda, na região semiárida produtora de uvas no Submédio São Francisco, por medidas sustentáveis de controle de doenças pós-colheita, uma vez que o modelo atual de revestimento de caixas com polietileno de alta densidade, associado ao metabissulfito de sódio, não tem se mostrado eficiente no controle dos fungos que ocorrem na região. O objetivo desse trabalho foi estudar um controle da podridão por Aspergillus em uvas 'Thompson Seedless' por meio da modificação da atmosfera, pelo envolvimento de caixas de uva em bolsões de poliamida. Comparou-se o bolsão de poliamida (PA) ao de polietileno alta densidade (PEAD), comumente usado na região, combinados ou não com o metabissulfito de sódio (SO2). Frutos provenientes de propriedade comercial, após serem selecionados e desinfestados foram feridos com alfinete entomológico e inoculados com uma suspensão de Aspergillus niger na concentração de 10(6) conídios.mL-¹ e submetidos à câmara úmida por 24 horas. Em seguida as caixas de uva foram colocadas em bolsões específicos de acordo com o tratamento e armazenadas em câmara fria à temperatura de 2 ºC e umidade relativa de 75%, durante 40 dias. A partir do 12º dia de armazenagem foram feitas avaliações semanais da incidência da doença e de variáveis físico-químicas: perda de massa, sólidos solúveis totais (SST), pH, acidez titulável (AT), ratio (SST/AT); peroxidase (POD) e medição das concentrações de CO2 e O2 até o 40º dia. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente ao acaso em parcelas subdivididas com cinco repetições. O revestimento de caixas de uva em bolsões de poliamida, mesmo sem o uso de metabissulfito de sódio, apresenta-se como uma alternativa viável na manutenção da qualidade pós-colheita de uva "Thompson Seddless", bem como na redução de podridão causada por A. Niger. A enzima peroxidase pode ter atuado no processo de manutenção de qualidade da fruta, contribuindo para uma redução dos níveis da doença em uvas.

Mitä lakkautuksesta opimme? Kyläkoulun lakkauttamisen perusteet, prosessi, säästöt ja vaikutukset viimeaikaisessa keskustelussa. Tapaustutkimuksena vuonna 2007 lakkautetut kyläkoulut Korpilahdella, Kurikassa, Lammilla, Siilinjärvellä, Sysmässä ja Urjalassa

Maaseutupolitiikan yhteistyöryhmän (YTR) rahoittamassa Alakoulusta ale-kouluksi? tutkimuksessa (2009-2010) kouluverkon suunnittelua, tarkistusta ja/tai koulun lakkautusprosessia käydään läpi aluekehittämisen näkökulmasta. Työssä havainnoidaan tapaustutkimuksena sitä miten koulukeskustelu ja -suunnittelu prosessina toteutuu, miten talous liittyy kokonaisuuteen, miten kouluverkkosuunnittelussa koulu, yhteisö ja kunta pelaavat yhteen, mikä merkitys koululla on kunnan tai kunnanosan elinvoimaisuudelle, miten kunta ja koulua ympäröivä yhteisö kohtaavat muutoksen ja mitä haasteita näihin kaikkiin sisältyy. Kohdekouluina Mommilan koulu Lammilta (nyk. Hausjärveä) Kanta-Hämeessä, Menosten ja Puolimatkan koulut Urjalassa Pirkanmaalla, Ravioskorven koulu Sysmässä Päijät-Hämeessä, Kolmisopen, Kumpusen ja Jännevirran koulut Siilinjärvellä Pohjois-Savossa, Horkan ala-aste Korpilahdella (nyk. Jyväskylä) Keski-Suomessa sekä Kampin, Levin ja Polvenkylän koulut Kurikassa Etelä-Pohjanmaalla. Tutkimuksen myötä lakkautuksista opittiin se, että lakkautusesitys ja päätöksenteon kiire voi yllättää, avoimella ja ennakoivalla keskustelulla päästäisiin realistisiin ratkaisuihin, luottamus luo uskottavuutta päätöksentekoon ja koko kuntaan, päätösesitys vaatii perusteellisen valmistelun, säästöä voidaan saada, kunta voisi olla ratkaisuissaan myös edelläkävijä ja hyvin olennaisena seikkana se, että arviointi ja päätöksen jälkihoito ovat osa prosessia. Kouluja koskevissa ratkaisuissa vain avoin keskustelu päättäjien, virkamiesten ja asukkaiden kesken voi tuottaa ajantasaista suunnittelutietoa, realistisia vaihtoehtoja sekä toteuttamiskelpoisia suunnitelmia päätöksineen. Koulukeskustelussa lopputuloksena pitäisi kokoajan nähdä elinvoimainen, vetovoimainen ja yhteistyökykyinen kunta, joka linjaa itse ”koulutiensä”. Tässä piilee mahdollisuus, joka etenkin pienillä kunnilla joustavuuden turvin olisi käytettävissä markkinoitaessa maaseudun asumismahdollisuuksia. Tarvitaan uskallusta profiloitua. Asiat pitää valmistella kiireettä ja kunnolla. Päätöksenteon, mielipiteen muodostamisen ja kokonaisuuden ymmärtämisen pohjaksi tarvitaan vaihtoehtoja. Lopputuloksena voi edelleen olla lakkautus, tai kompromissi, mutta sekin on helpompi ymmärtää kun näkee perusteet suhteessa muihin esitettyihin vaihtoehtoihin. Pitää tuntea vastuunsa myös päätöksenteon jälkeen. Oli päätös lakkauttava, säilyttävä tai jotain siltä väliltä, on kunnassa huolehdittava siitä, että keskustelu käydään loppuun, kaikki tietävät kuinka asiat etenevät ja kuinka yhteistyö kunnan ja kylän välillä jatkuu. Kunta on yhteisö ja tästä yhteisöllisyydestä on huolehdittava. Siksi jälkiarvioinnin tulisi olla itsestään selvä osa lakkautusprosessia, jotta jotain opittaisiin. Erittäin tärkeätä on välttää negatiivinen kierre tai sen jatkuminen. Ollaan mieluummin edelläkävijöitä ja positiivisia esimerkkejä ja tavoitellaan ”meidän mallia” muille monistettavaksi.

Yritysvastuu ympäristönäkökulmasta

Diplomityön tavoitteena on selvittää yritysvastuun sisältöä ja merkitystä yritysten toiminnassa. Vastuullinen yritystoiminta sisältää taloudellisen, sosiaalisen ja ympäristön näkökulman. Ne ovat yksi edellytys yrityksen toiminnan jatkuvuudelle ja menestykselle. Työssä keskitytään erityisesti yritysvastuun ympäristönäkökulmaan, sillä ympäristöasiat ovat yhä enemmän esillä. Huoli ympäristön tilasta on lisääntynyt selvästi ja myös kuluttajat vaativat yrityksiltä vastuullista toimintaa. Lisäksi ympäristöön liittyvä lainsäädäntö kiristyy ja säädökset lisääntyvät. Kestävän kehityksen mukainen toiminta säästää luonnonvaroja ja vähentää ympäristön saastumista. Ympäristöasiat on huomioitava yrityksen kaikessa toiminnassa. Vihreässä taloudessa ympäristölle aiheutuu mahdollisimman vähän haittaa. Yrityksillä on merkittävä asema vihreän talouden kehittämisessä, sillä yritykset voivat vähentää toiminnasta aiheutuvia ympäristövaikutuksia, tuottaa ympäristöä säästäviä tuotteita sekä tarjota ratkaisuja ympäristövaikutusten pienentämiseen. Uuden teknologian kehittäminen on kestävän kehityksen kannalta oleellista ja siten voidaan myös saavuttaa kilpailuetua. Yritysten ympäristövastuullista toimintaa tukevat ympäristöpolitiikka ja –strategia, ympäristöjohtaminen, ympäristöjärjestelmät, ympäristöriskianalyysit, ympäristölaskenta sekä ympäristönmyötäinen tuotesuunnittelu. Nämä ovat työkaluja, jotka selventävät yritysten ympäristöön liittyviä tavoitteita ja päämääriä. Niitä voidaan hyödyntää päätöksenteon tukena ja ympäristöasioiden kehittämisessä. Ympäristökysymykset on myös tärkeää saada yhdistetyksi yritysten taloudelliseen ohjaukseen ja tuotesuunnitteluun. Työn perusteella voidaan todeta, että vastuullinen toiminta on merkittävä osa yritysten kilpailukykyä ja se on tärkeää yrityksen tulevaisuuden kannalta. Vastuullisuus on ehdottomasti yksi edellytys yritysten toiminnan jatkuvuudelle. Vastuullinen toiminta edistää yrityksen kilpailukykyä ja sen avulla voidaan saavuttaa myös uusia asiakkaita ja markkina-alueita. Ympäristöystävällisempien tuotteiden kehittäminen, jätteen määrän vähentäminen ja prosessien tehostaminen tuovat yrityksille kustannussäästöjä. Vastuullinen toiminta lisää yritysten innovatiivisuutta ja uusien liiketoimintamallien syntymistä. Kuluttajavalinnoissa painottuvat enemmän myös ympäristöön ja yhteiskuntaan liittyvät arvot, joten vastuullisuus voi lisätä kysyntää ja asiakkaiden määrää. Myös rahoittajat ja uudet työntekijät ovat kiinnostuneita vastuullisista yrityksistä. Vastuullinen yritys nähdään houkuttelevana ja luotettavana yhteistyökumppanina.

Sähköenergian säästöpotentiaali Parikkalan kunnan omistamissa kiinteistöissä

Rakennusten sähkönkulutuksen yleistä tarkastelua ja Parikkalan kunnan kiinteistöjen säästöpotentiaalin karkeaa arviontia.

Suunnittelun mahdollisuudet alumiiniveneen rungon valmistuskustannusten optimointiin mitoitusdirektiivi huomioiden

Tässä diplomityössä tutkittiin valmistuksellisia ja rakenteellisia mahdollisuuksia alumiiniveneen rungon valmistuskustannusten optimointiin vallitseva runkomitoitusdirektiivi huomioiden. Varsinaista kustannussäästötavoitetta työlle ei määritetty, mutta tavoitteena oli selvittää runkokonstruktion kustannusten painopisteiden mukaisesti kehityskohteet ja uusi kehitetty runkokonstruktio, joka täyttää mitoitusdirektiivin vaatimukset. Nykyistä ja kehitettyä runkokonstruktiota verrataan kustannusten sekä valmistettavuuden kannalta ja tehdään johtopäätökset. Kehityskohteiden löytämisessä sovellettiin valmistus- ja kokoonpanoystävällisen suunnittelun DFM(A)-periaatteita ja teoriaa, jotka esiteltiin työn teoriaosuudessa. Valmistuskustannusten määrittämisen tueksi teoriaosuudessa esiteltiin hitsauksen ja osavalmistuksen (laserleikkaus, särmäys) kustannusmallit, joita hyödynnettiin soveltuvin osin kustannuslaskennassa. Merkittävänä osana selvitystyötä oli myös SFS-EN ISO 12215-5-(6) runkomitoitusstandardin tulkitseminen ja referointi työn kannalta merkittäviin osa - alueisiin. Nykyisen runkokonstruktion kustannusanalyysin ja valmistettavuusarvion pohjalta päädyttiin rakenteellisiin ja valmistuksellisiin kehitystoimenpiteisiin, jotka täyttävät runkomitoitusdirektiivin rakenteelliset vaatimukset. Rakenteelliset toimenpiteet käsittivät mm. materiaalivahvuuksien, jäykisterakenteen ja osamäärän optimointia. Valmistukselliset toimenpiteet liittyivät mm. hitsauksen tuottavuuden tehostamiseen ja sen kustannusvaikutuksiin. Rakenteellisilla kehitystoimenpiteillä olisi mahdollista saavuttaa noin 6 % säästö ja valmistusmenetelmien kehittämisellä noin 17 % säästö valmistuskustannuksista.

Toikansuon kaatopaikkakaasun hyödyntäminen kaukolämmöntuotantoon

Tämän työn päätavoitteena oli selvittää, onko Toikansuon kaatopaikkakaasun hyödyntäminen kaukolämmöntuotantoon Lappeenrannan Energialle taloudellisesti kannattavaa. Kaatopaikkakaasulla voitaisiin korvata kaukolämmöntuotannossa puuta ja maakaasua, mistä aiheutuisi säästöä. Kaukolämmöntuotantoa varten olisi hankittava lämpökeskus ja rakennettava tarvittava infrastruktuuri, mistä aiheutuisi taas toisaalta kustannuksia. Paroc hyödyntää nykyisin Toikansuon kaatopaikkakaasun. Paroc ei hyödynnä kaasua niin paljon kuin olisi mahdollista, ja tulevaisuudessa Paroc ei välttämättä pysty hyödyntämään kaasua ollenkaan. Työssä arvioitiin Toikansuon kaatopaikkakaasupotentiaali, jonka perusteella pyydettiin toimittajilta tarjous kohteeseen soveltuvasta lämpökeskuksesta. Lämpökeskukselle etsittiin lisäksi sijoituspaikka sekä arvioitiin tarvittavan infrastruktuurin rakentamisesta aiheutuvat kustannukset ja lämpökeskuksen käytönaikaiset kustannukset. Aiheutuvia kustannuksia verrattiin vaihtoehtoisten kaukolämmöntuotantotapojen polttoainekustannuksissa saavutettuun säästöön nykyarvomenetelmän avulla. Investoinnin nykyarvo esitettiin eri kaatopaikkakaasun hinnoilla, sillä kaatopaikkakaasusta maksettava hinta on Lappeenrannan Energian ja Lappeenrannan kaupungin välinen neuvottelukysymys. Työn tulosten perusteella Toikansuon kaatopaikkakaasua pystyttäisiin hyödyntämään kaukolämmöntuotantoon noin 15 vuotta. Investointi on Lappeenrannan Energialle kannattava, kunhan kaatopaikkakaasusta maksettava hinta on riittävän alhainen ja laskelmiin valitut lähtöarvot pitävät riittävän hyvin paikkansa. Investointiin sisältyy kuitenkin riskinsä, sillä laskelmat sisältävät useita tulevaisuudessa muuttuvia tekijöitä, joiden kehitystä on vaikea arvioida tarkasti. Investointia tulisi harkita, jos Paroc ei pysty tulevaisuudessa hyödyntämään kaasua ollenkaan tai tavoitteena on minimoida kasvihuonekaasupäästöt. Pelkkää taloudellisen tuoton tavoittelua ajatellen investointi on liian epävarma.

Balanço de massa de reatores anaeróbicos de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) tratando águas residuárias de suinocultura

Foi obtido o balanço de massa, a partir dos valores médios das determinações de demanda química de oxigênio (DQO) e produção de metano (CH4), em dois reatores UASB de bancada com volume de 10,5 L tratando águas residuárias de suinocultura, submetidos a condições operacionais distintas no que diz respeito às concentrações de sólidos suspensos totais do afluente (SST de 500; 1.000; 1.500 e 2.000 mg L-1), tempo de detenção hidráulica (TDH de 30; 20; 12 e 8 h), taxas de carregamento orgânico volumétrico (TCOV de 0,8 a 8,0 kg DQO total (m³ d)-1) e temperatura (ambiente e controlada a 25º e 30ºC). Verificou-se que a DQO total removida convertida em CH4 variou de 28 a 51% e a relação DQO-CH4 por DQO dissolvida removida de 0,94 a 2,07; indicando alta participação da remoção física dos sólidos do afluente, de 49 a 72%, na remoção de DQO total nos reatores, a qual variou de 75 a 92%. A concentração de SST do afluente, a temperatura, o TDH e a TCOV influenciaram nesse desempenho dos reatores UASB.

Desempenho de reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo em dois estágios tratando águas residuárias de suinocultura

Avaliou-se o desempenho de dois reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) em escala-piloto com volumes de 908 L e 188 L, instalados em série, alimentados com águas residuárias de suinocultura com concentrações médias de sólidos suspensos totais (SST) variando de 2.216 mg L-1 a 7.131 mg L-1 e submetidos a tempos de detenção hidráulica (TDH) de 62,3 e 31,1 h, no primeiro reator, e de 12,9 e 6,5 h, no segundo reator. As eficiências médias de remoção de DQOtotal variaram de 74,0% a 89,6% no Reator 1 e de 34,3% a 45,1% no Reator 2, resultando em valores médios de 86,6% a 93,1% para o sistema de tratamento em dois estágios com carga orgânica volumétrica (COV) na faixa de 3,40 a 14,44 kg DQOtotal m-3 reator d-1 no Reator 1. As concentrações de metano no biogás foram acima de 75% para o Reator 1 e de 80% para o Reator 2. Os valores médios de pH variaram na faixa de 6,9 a 8,2 para o efluente do Reator 1 e de 7,0 a 8,3 para o efluente do Reator 2. Os ácidos voláteis totais mantiveram-se estáveis com concentrações médias abaixo de 200 mg L-1. Esses resultados indicaram que as condições de carga orgânica, em termos de DQO e SSV, impostas ao sistema de tratamento anaeróbio em dois estágios, não foram limitantes para que houvesse o desenvolvimento de lodo com microbiota adaptada e com alta atividade, propiciando altas eficiências médias de remoção de matéria orgânica (86,6 a 93,1% para DQOtotal e 85,6 a 88,2% para SSV) e taxas de produção de metano de 0,156 a 0,289 m³ CH4 kg-1 de DQO removida.

Desempenho de processo anaeróbio em dois estágios (reator compartimentado seguido de reator UASB) para tratamento de águas residuárias de suinocultura

Avaliou-se o efeito das águas residuárias de suinocultura com concentrações de sólidos suspensos totais em torno de 6.000 mg L-1 (DQOtotal variando de 7.557 a 11.640 mg L-1) no desempenho de processo anaeróbio em dois estágios compostos por reator compartimentado (ABR) e reator de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB), instalados em série, em escala-piloto (volumes de 530 e 120 L, respectivamente), submetidos a tempos de detenção hidráulica (TDH) de 56 a 18 h no primeiro reator e de 13 a 4 h no segundo reator. As eficiências médias de remoção de DQOtotal variaram de 71,1 a 87,5% no reator ABR e de 41,5 a 50,1% no reator UASB, resultando em valores médios de 86,8 a 94,9% para o sistema de tratamento anaeróbio em dois estágios com carga orgânica volumétrica (COV), na faixa de 5,05 a 10,12 kg DQOtotal (m³ d)-1, no reator ABR, e de 2,83 a 9,63 kg DQOtotal (m³ d)-1, no reator UASB. As eficiências de remoção de SST e SSV foram da ordem de 95,6%. O teor de metano no biogás manteve-se acima de 70% para os dois reatores. A produção volumétrica de metano máxima de 0,755 m³ CH4 (m³ d)-1 ocorreu no reator 1, com COV de 10,12 kg DQOtotal (m³ d)-1 e TDH de 18 h. Os valores médios de pH variaram na faixa de 7,2 a 8,0 para os efluentes dos reatores 1 e 2. Os ácidos voláteis totais mantiveram-se estáveis com concentrações abaixo de 200 mg L-1. Com variações abruptas e acentuadas de concentrações de SST e DQOtotal do afluente, os reatores mantiveram as eficiências de remoção de DQO e sólidos suspensos, em torno de 70%, e a qualidade do biogás, com 80% de CH4.