Surface chemistry of fibres and vessel elements in chemical and recycled pulps

Den viktigaste råvaran i papperstillverkning är pappersmassa. Massan innehåller (ved)fibrer men också finmaterial och andra typers (ved)celler, så som kärlceller. Hur dessa komponenter beter sig under arkformationen i pappersmaskinen eller hur de bidrar till egenskaperna hos det färdiga pappret avgörs till stor del av massakomponenternas ytkemiska sammansättning, fysiska struktur och mängden joniserbara grupper på ytan. I denna avhandling studerades ytegenskaperna hos fraktionerade kemiska massor och returfibermassor med avancerade analystekniker. Rester av avfärgningskemikalier identifierades på både returfibrer och på kärlceller. Dessa kan påverka arkformationen och arkstyrkan på returfiberpapper. Kärlcellernas cellväggsstruktur visade sig skilja sig från fibrernas. Resultaten kan främja utvecklingen av returfiberprosessen och användningen av kärlcellsrika lövvedsmassor.

Kevyen liikenteen väylän rakentaminen maantielle 3051 : Toimenpideselvitys, Parolannummentie–Männistöntie–Armijärventie, Hattula, Kanta-Häme

Maantie 3051 (Hattulantie) yhdistää poikittaissuunnassa Hattulan maankäytön kannalta tärkeän kantatien 57 (Pälkäneentie), valtatie 3 (E12 moottoritie) sekä maantie 130 (Kalvolantie) ja toimii Sattulan, Nihattulan ja Männistön kyläasutusten sekä Hattulan keskustan välisenä paikallisena yhteytenä. Selvitysalue rajautuu etelässä maantien 3051 ja Männistöntien liittymään ja pohjoisessa maantien 3051 ja maantien 3052(Parolannummentie) liittymään. Lehijärven-Armijärven osayleiskaavassa kevyen liikenteen yhteys on esitetty jatkettavaksi maantien 3052 liittymästä etelään maantien 13899 (Armijärventie-Sattulantie) liittymään asti. Tässä työssä on selvitetty alustavasti mahdollisuus jatkaa kevyen liikenteen väylää Männistöntien liittymästä maantien 13899 liittymään. Selvitysalueen pohjoispuolella maantien 3051 rinnalla, maantien 3052 liittymästä, kulkee nykyinen kevyen liikenteen väylä. Maantien 3051 nykyinen kevyen liikenteen väylä yhtyy maantien 3052 rinnalla kulkevaan kevyen liikenteen väylään maanteiden liittymässä. Toimenpideselvityksessä esitetyt ratkaisut ovat yleispiirteisiä ja kuvaavat maastokäytävää, johon toimenpiteet voidaan toteuttaa. Maantien 3051 yhteyteen maantien itäpuolelle ehdotetaan rakennettavaksi kevyen liikenteen väylä. Väylä ehdotetaan alkavaksi selvitysalueen eteläosasta Männistöntien liittymästä ja jatkuvan pohjoiseen maantien 3052 liittymään. Kevyen liikenteen väylän pituudeksi tulee noin 1,5 kilometriä. Kevyen liikenteen väylän ulottaminen Männistöntien liittymästä etelään maantielle 13899 lisäisi väylän pituutta noin 500 metrillä. Suunnitelman mukaisiksi rakentamiskustannuksiksi on arvioitu noin 0,72 M€. Lisäkustannus kevyen liikenteen väylän ulottamisesta maantielle 13899 olisi noin 0,20 M€. Rakentamalla uusi kevyen liikenteen väylä, parannetaan jalankulkijoiden ja pyöräilijöiden liikkumisolosuhteita sekä turvallisuutta alueella. Myös edellytykset koululaisten itsenäiselle liikkumiselle parantuvat oleellisesti. Kevyen liikenteen väylän rakentaminen täydentää Hattulan alueen nykyistä kevyen liikenteen verkkoa ja ulkoilureitistöä sekä poistaa verkollisen yhteyden puutteen Männistöntien asuinalueen ja Hattulan keskustan välillä. Selvityksen perusteella Uudenmaan ELY-keskus tekee hankkeesta jatkosuunnittelupäätöksen. Hanke sisältyy Uudenmaan ELYkeskuksen tienpidon ja liikenteen suunnitelmaan 2013–2016. Hankkeen toteuttamisajankohtaa voidaan arvioida vasta siinä vaiheessa, kun hanke päätetään toteuttaa. Ennen toteutusta hankkeesta laaditaan tiesuunnitelma ja asiakirjat rakentamista varten.

Seurantaohjelma 2012

Ympäristön tilan seurannan tavoitteena on tuottaa tietoa ympäristön tilasta, sen muutoksista ja muutosten syistä. Seurannasta saatavia tietoja käytetään päätöksenteon sekä ympäristönsuojelutoimien kohdentamisen ja niiden tuloksellisuuden arvioinnin tukena. Tietoja hyödynnetään maankäytön suunnittelussa ja sen ohjauksessa sekä ympäristövaikutusten arvioinnissa. Seurantatietoja tarvitaan kansainvälisten sopimusten edellyttämiin selvityksiin ja niitä hyödynnetään tutkimuksissa. Hämeen ELY-keskuksen seurantaohjelma vuodelle 2012 perustuu ympäristöhallinnon seurantaohjelmaan vuosille 2009–2012. Se sisältää pintavesien ohella pohjavesien ja maaympäristön seurantaa. Osa seurannassa olevista vesistöistä on vaihtunut toisiin, sillä useimmista vesistöistä ei enää oteta näytteitä vuosittain vaan muutaman vuoden välein. Useimpien vesistöjen seurannassa on mukana jokin biologisen seurannan osa (kasviplankton, vesikasvit, pohjaeläimet, kalat) vesienhoitolain ja -asetuksen (vesipuitedirektiivin) mukaisesti. Pohjavesien seuranta jatkuu kolmella pohjavesiasemalla ja hydrologinen seuranta sisältää mm. vesistöjen vedenkorkeuksien, virtaamien, lämpötilojen, jäänpaksuuden sekä lumipeitteen paksuuden, haihdunnan ja roudan seurantaa. Maaympäristön seurantaan kuuluu myös useita eri seurantahankkeita. Vesienhoitolaki edellyttää, että vesienhoitoalueille laaditaan seurantaohjelmat. Niiden havaintopaikat on koottu ympäristöhallinnon seurantaohjelmasta sekä velvoitetarkkailuista. Vesienhoitoalueiden ohjelmia ei ole sisällytetty tähän monisteeseen, mutta havaintopaikkataulukoihin on merkitty, mitkä järvet ja joet kuuluvat vesienhoitoalueen seurantaan.

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.

Approaches to Supply Chain Risk Management: Identification, Analysis and Control

Supply chain risk management has emerged as an increasingly important issue in logistics as disruptions in the supply chain have become critical issues for many companies. The scientific literature on the subject is developing and in many respects the understanding of it is still in its infancy. Thus, there is a need for more information in order for scholars and practitioners to understand the causalities and interrelations that characterise the phenomenon. The aim of this dissertation is to narrow this gap by exploring key aspects of supply chain risk management through two maritime supply chains in the immediate region of the Gulf of Finland. The study contributes to the field in three different ways. Firstly, it facilitates the identification of risks on different levels of the supply chain through a systematic analysis of the processes and actors, and of the cognitive barriers that limit the actors’ visibility and their understanding of the operations and the risks involved. There is a clear need to increase collaboration and information exchange in order to improve visibility in the chain. Risk management should be a collaborative effort among the individual actors, aimed at obtaining a holistic picture. Secondly, the study contributes to the literature on risk analysis through the use of systemic frameworks that illustrate the causalities and linkages in the system, thereby making it easier to perceive the vulnerabilities. Thirdly, the study enhances current knowledge of risk control in identifying actor roles, risk visibility and risk controllability as being among the key factors determining risk-management effectiveness against supply-chain vulnerability. This dissertation is divided into two parts. The first part gives a general overview of the relevant literature, the research design and the conclusions of the study, and the second part comprises six research publications. Case-study methodology with systematic combining approach is used, where in-depth interviews, questionnaires and expert panel sessions are the main data collection methods. The study illustrates the current state of risk management in multimodal maritime supply chains, and develops frameworks for further analysis. The results imply that there are major differences between organizations in their ability to execute supply chain risk management. Further collaboration should be considered in order to facilitate the development of systematic and effective management processes.

CFD Modelling of Direct Contact Condensation in Suppression Pools by Applying Condensation Models of Separated Flow

The condensation rate has to be high in the safety pressure suppression pool systems of Boiling Water Reactors (BWR) in order to fulfill their safety function. The phenomena due to such a high direct contact condensation (DCC) rate turn out to be very challenging to be analysed either with experiments or numerical simulations. In this thesis, the suppression pool experiments carried out in the POOLEX facility of Lappeenranta University of Technology were simulated. Two different condensation modes were modelled by using the 2-phase CFD codes NEPTUNE CFD and TransAT. The DCC models applied were the typical ones to be used for separated flows in channels, and their applicability to the rapidly condensing flow in the condensation pool context had not been tested earlier. A low Reynolds number case was the first to be simulated. The POOLEX experiment STB-31 was operated near the conditions between the ’quasi-steady oscillatory interface condensation’ mode and the ’condensation within the blowdown pipe’ mode. The condensation models of Lakehal et al. and Coste & Lavi´eville predicted the condensation rate quite accurately, while the other tested ones overestimated it. It was possible to get the direct phase change solution to settle near to the measured values, but a very high resolution of calculation grid was needed. Secondly, a high Reynolds number case corresponding to the ’chugging’ mode was simulated. The POOLEX experiment STB-28 was chosen, because various standard and highspeed video samples of bubbles were recorded during it. In order to extract numerical information from the video material, a pattern recognition procedure was programmed. The bubble size distributions and the frequencies of chugging were calculated with this procedure. With the statistical data of the bubble sizes and temporal data of the bubble/jet appearance, it was possible to compare the condensation rates between the experiment and the CFD simulations. In the chugging simulations, a spherically curvilinear calculation grid at the blowdown pipe exit improved the convergence and decreased the required cell count. The compressible flow solver with complete steam-tables was beneficial for the numerical success of the simulations. The Hughes-Duffey model and, to some extent, the Coste & Lavi´eville model produced realistic chugging behavior. The initial level of the steam/water interface was an important factor to determine the initiation of the chugging. If the interface was initialized with a water level high enough inside the blowdown pipe, the vigorous penetration of a water plug into the pool created a turbulent wake which invoked the chugging that was self-sustaining. A 3D simulation with a suitable DCC model produced qualitatively very realistic shapes of the chugging bubbles and jets. The comparative FFT analysis of the bubble size data and the pool bottom pressure data gave useful information to distinguish the eigenmodes of chugging, bubbling, and pool structure oscillations.

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.

Juvan Hatsolan ja Rapionkankaan pohjavesialueiden suojelusuunnitelma

Suojelusuunnitelma on laadittu Hatsolan ja Rapionkankaan pohjavesialueille EAKR-osarahoitteisessa Pohjavesien suojeluohjelma, Itä-Suomi -hankkeen yhteydessä. Hankkeen muut rahoittajat ovat Etelä-Savon elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus, Mikkelin Vesilaitos, Pieksämäen Vesi, Savonlinnan Vesi ja JJR (Juva-Joroinen-Rantasalmi). Pohjavesialueilla on käytössä vedenottamot. Hatsolan ja Rapionkankaan pohjavesialueita ei ole luokiteltu vesipuitedirektiivin mukaisiksi riskialueiksi. Pohjavesialueilla mahdollisesti sijaitsevien pilaantuneiden maa-alueiden tila tulisi selvittää ja arvioida kunnostustarve. Pohjavedestä havaittujen arseenin ja vanadiinin alkuperä tulisi selvittää. Suojelusuunnitelmien yhteydessä laadittiin toimenpideohjelmat, joissa esitetään toimenpidesuositukset toiminnoittain, joissa esitetään vastuutahot, valvontavastuutahot ja aikataulut. Toimenpideohjelmia seurataan ja päivitetään vuosittain.

Spatial variability of soil physical properties in two management systems in sugarcane crop

The aim of this study was to characterize the spatial variability of soil bulk density (Bd), soil moisture content (θ) and total porosity (Tp) in two management systems of sugarcane harvesting, with or without burning, in a Haplustox soil, in the 0-0.20 m layer. The study area is located in Rio Brilhante, state of Mato Grosso do Sul, Brazil, in Eldorado Sugar Mill. The plots have presented 180 m length, and 145.6 m width, totaling 90 points distributed in the form of a grid of nine rows by ten columns, with points spaced 20 m from its neighbor. Soil samples were collected at 0-0.20 m layer in 2007/2008 and 2008/2009 crops. The harvest with burning system had a higher density compared to mechanized harvest, in the two study periods. The moisture content as well as the porosity increased proportionally with the decrease of the density of the harvest burning system compared to the mechanized.

Auger-type granular fertylizer distributor: matemathical model and dynamic simulation

The objective of this study was to model mathematically and to simulate the dynamic behavior of an auger-type fertilizer applicator (AFA) in order to use the variable-rate application (VRA) and reduce the coefficient of variation (CV) of the application, proposing an angular speed controller θ' for the motor drive shaft. The input model was θ' and the response was the fertilizer mass flow, due to the construction, density of fertilizer, fill factor and the end position of the auger. The model was used to simulate a control system in open loop, with an electric drive for AFA using an armature voltage (V A) controller. By introducing a sinusoidal excitation signal in V A with amplitude and delay phase optimized and varying θ' during an operation cycle, it is obtained a reduction of 29.8% in the CV (constant V A) to 11.4%. The development of the mathematical model was a first step towards the introduction of electric drive systems and closed loop control for the implementation of AFA with low CV in VRA.

Construction and calibration of TDR probes for volumetric water content estimation in a Distroferric Red Latosol

The determination of volumetric water content of soils is an important factor in irrigation management. Among the indirect methods for estimating, the time-domain reflectometry (TDR) technique has received a significant attention. Like any other technique, it has advantages and disadvantages, but its greatest disadvantage is the need of calibration and high cost of acquisition. The main goal of this study was to establish a calibration model for the TDR equipment, Trase System Model 6050X1, to estimate the volumetric water content in a Distroferric Red Latosol. The calibration was carried out in a laboratory with disturbed soil samples under study, packed in PVC columns of a volume of 0.0078m³. The TDR probes were handcrafted with three rods and 0.20m long. They were vertically installed in soil columns, with a total of five probes per column and sixteen columns. The weightings were carried out in a digital scale, while daily readings of dielectric constant were obtained in TDR equipment. The linear model θν = 0.0103 Ka + 0.1900 to estimate the studied volumetric water content showed an excellent coefficient of determination (0.93), enabling the use of probes in indirect estimation of soil moisture.

Effect of time-temperature binomial in obtaining biochemical oxygen demand of different wastewaters

Studies on the effects of temperature and time of incubation of wastewater samples for the estimation of biodegradable organic matter through the biochemical oxygen demand (BOD), that nowadays are rare, considering that the results of the classic study of STREETER & PHELPS(1925) have been accepted as standard. However, there are still questions how could be possible to reduce the incubation time; whether the coefficient of temperature (θ) varies with the temperature and with the type of wastewater and if it approaches 1.047. Aiming the elucidation of these questions, wastewater samples of dairy, swine and sewage treated in septic tanks were incubated at temperatures of 20, 30 and 35 °C, respectively for 5, 3.16 and 2.5 days. From the parameter of deoxygenation coefficient at 20 °C (k20), θ30 and θ35 were calculated. The results indicated that θ values changes with the type of wastewater, however does not vary in the temperature range between 30 and 35 °C, and that the use of 1.047 value did not implied significant differences in obtaining k in a determined T temperature. Thus, it is observed that the value of θ can be used to estimate the required incubation time of the samples at different temperatures.

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.