Fouling, prevention of fouling, and clearing in filtration

In this thesis fouling of conventional filter fabrics and membranes was studied. In the beginning of the thesis fouling and how it can be measured and predicted is reviewed. Information on different methods on how fouling canbe decreased or cleaned away is also given. The experimental part is divided into two sections; fabric filtration and membrane filtration. Fouling of the filter fabrics was studied with silica or cupper slurries and fouling of the membranes was studied with pulp and paper mill waters. The fouled filter materials were characterised according to many different methods. The most useful way to observe fouling is to measure the changes in the permeate flux. Fouling can also be seen visually e.g. with scanning electron microscopy. Consequently, also the reason for the fouling in question might be found. Different filtration characteristics affect fouling e.g. as the filtration pressure was increased it did not have much influence on the permeate flux, but the pressure caused the membrane to get fouled faster. Also, an increase of shear rate on the membrane surface decreased fouling. Different pretreatment methods for the effluent were tested in membrane filtration to decrease fouling. The tested methods; biological treatment, ozonation, enzymatic treatment and flocculation, did not have a clear influence on the fouling of the membrane, but e.g. a biological treatment combined with ultrafiltration made the tested groundwood mill circulation water purer than ultrafiltration alone.

Development of a Ceramic Membrane Filtration Equipment and Its Applicability for Different Wastewaters

In this thesis the membrane filtration equipment for plate type ceramic membranes was developed based on filtration results achieved with different kinds of wastewaters. The experiments were mainly made with pulp and board mill wastewaters, but some experiments were also made with a bore well water and a stone cutting mine wastewater. The ceramicmembranes used were alpha-alumina membranes with a pore size of 100 nm. Some ofthe membranes were coated with a gamma-alumina layer to reduce the membrane pore size to 10 nm, and some of them were modified with different metal oxides in order to change the surface properties of the membranes. The effects of operationparameters, such as cross-flow velocity, filtration pressure and backflushing on filtration performance were studied. The measured parameters were the permeateflux, the quality of the permeate, as well as the fouling tendency of the membrane. A dynamic membrane or a cake layer forming on top of the membrane was observed to decrease the flux and increase separa-tion of certain substances, especially at low cross-flow velocities. When the cross-flow velocities were increased the membrane properties became more important. Backflushing could also be used to decrease the thickness of the cake layer and thus it improved the permeate flux. However, backflushing can lead to a reduction of retentions in cases where the cake layer is improving them. The wastewater quality was important for the thickness of the dynamic membrane and the membrane pore size influenced the permeate flux. In general, the optimization of operation conditions is very important for the successful operation of a membrane filtration system. The filtration equipment with a reasonable range of operational conditions is necessary, especiallywhen different kinds of wastewaters are treated. This should be taken into account already in the development stage of a filtration equipment.

Leaf area estimatites of custard apple tree progenies

Leaf area measurements are required in several agronomical studies. Usually, there is an interest for measurement methods that are simple, quick and that will not destroy the leaf. The objectives of this work were to evaluate leaf area (y), length (l) and width (w) of 20 half-sibling progenies of custard apple tree (Annona squamosa L.), and to fit regression equations of the type y = a + bx, where x = l.w, that will allow y to be estimated based on l and w. The experiment was conducted as random blocks with five replicates and four plants per plot. Five mature leaves were randomly collected from each plant. Leaf area was measured with an automatic measuring device and leaf dimensions were determined with a ruler. All values of b were different from zero. Differences occurred only in 11% of the 190 possible comparison pairs between progenies, with regard to the estimates of b. No differences were observed between progenies with respect to leaf length, width and area. In view of this fact, the equation y = 0.72 x (R² = 0.77) was fitted for all progenies.

Emergência e desenvolvimento de plântulas de cultivares de marmeleiro para uso como porta-enxertos

O presente trabalho tee como objetivo estudar a emergência e o desenvolvimento de plantas de marmeleiro, com potencial para serem utilizadas como porta-enxertos. O trabalho foi desenvolvido no Centro APTA Frutas/IAC, de maio/05 a janeiro/06. Sementes dos marmeleiros 'Mendoza INTA-37', 'Provence', 'Portugal' e 'Japonês' foram extraídas de frutos maduros, lavadas em água corrente, secas à sombra por 48 h e estratificadas a frio por 20 dias. Em seguida, foram semeadas em bandejas de poliestireno (72 células, capacidade de 120 cm³/célula) contendo a vermiculita como substrato. Foi feito contagem da porcentagem de emergência após 30 dias da semeadura, a cada 10 dias, em um total de quatro coletas. Em seguida, foi retirada uma amostra de 10 plântulas por repetição e avaliados a altura média da parte aérea, nº de folhas, massa seca média da parte aérea e das raízes. Foram ainda separados 10 plântulas uniformes e representativos de cada repetição e transplantados para sacos plásticos (capacidade de 3 L) contendo como substrato solo + esterco de curral curtido + areia (1:1:1 v/v). As plântulas permaneceram em viveiro telado (sombrite 50%), sendo irrigadas periodicamente. A cada 30 dias, foram mensurados a altura e o diâmetro das plântulas até o final da sexta avaliação (após 180 dias do transplantio). Concluiu-se que o marmeleiro 'Japonês' apresenta maior porcentagem de emergência (70%), altura das plântulas (111,83 cm) e diâmetro (0,7 cm), possuindo maior performance e uma excelente alternativa como porta-enxerto para marmeleiros.

Efeito da aplicação foliar de boro e zinco sobre a produção e os teores de SST e ATT dos frutos da Pereira-Japonesa e da pinheira

Pulverizações foliares com produtos contendo micronutrientes, dentre os quais os produtos quelatizados, são utilizadas com relativa freqüência em frutíferas, sem o embasamento científico adequado, principalmente entre os agricultores mais tecnificados. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi verificar o efeito da aplicação via foliar de B e Zn sobre a produção e os teores de SST e ATT dos frutos da Pereira-Japonesa e da Pinheira. O experimento foi conduzido numa área irrigada, situada no cinturão verde do município de Ilha Solteira-SP. O solo da área foi classificado como Podzólico Vermelho-Escuro. Foram utilizadas plantas de Pereira-Japonesa, cultivar Okussankichi e de Pinheira. Os tratamentos utilizados foram: T1. apenas água; T2. ácido bórico; T3. sulfato de zinco; T4. T2 + T3; T5. ácido bórico + uréia + ácido cítrico + EDTA; T6. sulfato de zinco + uréia + ácido cítrico + EDTA; T7. T5 + T6; T8. ácido bórico + uréia + ácido cítrico + EDTA + molibdato de sódio + enxofre + cloreto de cálcio; T9. sulfato de zinco + ácido cítrico + EDTA + sulfato de Fe + sulfato de Mn + sulfato de Mg, e T10. T8+T9. Foram utilizadas doses de 110 g ha-1 de B e 250 g ha-1 de Zn, em cada aplicação. O delineamento experimental adotado foi o de blocos ao acaso, com quatro repetições e, para comparação de médias, foi utilizado o teste de Tukey. Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que: 1) a produção e os teores de SST e ATT dos frutos da pereira-japonesa e da pinheira não foram influenciados pela aplicação foliar de B e de Zn; b) a mistura de ácido bórico com quelatos foi eficiente no fornecimento de B às plantas de pereira- japonesa, o mesmo não ocorrendo para pinheira, c) o sulfato de zinco + produtos quelatizantes foram eficientes no aumento dos teores foliares de Zn somente na pereira.

Estimates of genetic parameters for fruit yield and quality in custard apple progenies

Apparently, there are no custard apple cultivars defined for the northeastern region of Brazil. The establishment of breeding programs aimed at the selection of types from productive locations for later cloning is desirable. This work's objective was to evaluate the yield (during the first three crops) and quality (first crop) of fruits from 20 half-sibling custard apple tree progenies, selected from home orchards. An additional objective was to estimate genetic parameters for the traits evaluated. A micro sprinkling-irrigated experiment was conducted in Mossoró-RN, Brazil, as random blocks with five replications. In characteristics evaluated for periods longer than a year (diameter, height and mean weight of fruits, number of fruits ha-1 and fruit yield (kg ha-1), and a split-plot design was adopted, with progenies considered as plots and annual cropping seasons as subplots. The best progenies in terms of fruit yield (A3 and A4) are not necessarily the best for fruit dimensions and fruit mean weight (A2, FE4, JG1, JG2, SM1, SM7, and SM8). These progenies show great potential to be used in future studies on crosses or on vegetative propagation. In this regard, progeny JG2 should be highlighted as promising in terms of yield and fruit size. The progenies are not different with regard to percentages (in relation to mean fruit mass) of pericarp, endocarp, seeds, and receptacle, in the fruit, and fruit volume, number of seeds/fruit, and total soluble solids content in the fruit pulp, but progeny FE4 presents higher total titratable acidity in the fruit pulp. Narrow-sense heritability estimates were relatively high for all characteristics in which there was variability between progenies, with higher values for number of fruits ha-1 (80 %) and fruit yield (78 %). Relatively high coefficients of genotypic variation (around 20%) were observed for number of fruits ha-1 and fruit yield, with lower values for the other characteristics. There were positive genotypic and phenotypic correlations between fruit diameter (FD) and fruit height, FD and mean fruit weight, and number of fruits ha-1 and fruit yield.

Diferentes ambientes e substratos na formação de mudas de araticum

A baixa sobrevivência de mudas de araticum e a escassez de informações na literatura científica sobre substratos adequados à produção de mudas de araticum (Annona crassiflora Mart.) são os fatores motivadores da pesquisa em pauta. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes ambientes e substratos na formação de mudas provenientes de sementes de araticum. As sementes foram tratadas com ácido giberélico (GA3) [250 mgL-1], sendo colocada uma semente por tubete de polipropileno de 280 cm³ a uma profundidade de 2 cm. Os substratos utilizados foram: areia de textura média (S1), substrato comercial composto de cascas processadas e enriquecidas, vermiculita expandida e turfa processada e enriquecida (Plantmax HA) (S2), substrato comercial de fibra de coco granulada (Golden mix) (S3), areia de textura média + substrato comercial Plantmax HA(1:1; v/v) (S4) e areia de textura média + substrato comercial Golden mix (1:1; v/v) (S5). O delineamento experimental foi em blocos completos casualizados, com 5 tratamentos e seis repetições. Os experimentos foram montados em dois ambientes: estufa e a pleno sol. A coleta de dados ocorreu durante 215 dias após a semeadura. A taxa de mortalidade foi estatisticamente significativa, sendo que em S1 essa taxa foi, em média, 18% menor em relação aos demais substratos. Porém, a área foliar estimada foi, em média, 0,78 cm².planta, menor. Na estufa, a emergência em S1 não difere dos demais tratamentos, contudo a altura de planta foi, em média, 0,84 cm menor em relação aos demais tratamentos. No quesito sobrevivência, S1 foi o melhor tratamento.

Métodos de enxertia por garfagem de cultivares de marmeleiro no porta-enxerto 'Japonês'

Os marmeleiros sempre foram propagados comercialmente através de enraizamento de estacas. Devido à falta de vigor das mudas, principalmente nos primeiros anos após o plantio, uma série de trabalhos foram desenvolvidos no Brasil a fim de viabilizar a utilização do marmeleiro 'Japonês' (Chaenomeles sinensis Koehne) como porta-enxerto para marmelos. Os resultados foram satisfatórios, mas frente à falta de informações sobre o melhor método de enxertia, desenvolveu-se este experimento com o objetivo de verificar o desenvolvimento de cultivares de marmeleiros enxertados sobre esse porta-enxerto por dois métodos de enxertia. Os marmeleiros 'Provence', 'Mendoza Inta-37', 'Portugal', 'Smyrna' e 'Japonês' foram enxertados através de garfagem em mudas de 'Japonês', pelos métodos fenda cheia e inglês complicado. Foram utilizados garfos com três gemas, coletadas de plantas- matrizes do Instituto Agronômico (IAC). As plantas foram mantidas em viveiro, sendo avaliadas após 60 dias a porcentagem de garfos brotados. O comprimento e o diâmetro médio do enxerto foram avaliados aos 60; 90; 120 e 150 dias após a realização da enxertia. Concluiu-se que os marmeleiros 'Japonês' e 'Provence' devem ser enxertados pelo método de garfagem através de fenda cheia, os marmeleiros 'Smyrna' e 'Mendoza Inta-37' através de inglês complicado, e 'Portugal' independe do método.

Desenvolvimento de 31 cultivares de marmeleiro enxertadas no porta-enxerto 'Japonês'

Os marmeleiros sempre foram propagados comercialmente através de enraizamento de estacas. Devido à falta de vigor das mudas, principalmente nos primeiros anos após o plantio, uma série de trabalhos foram desenvolvidos no Brasil a fim de viabilizar a utilização do marmeleiro 'Japonês' (Chaenomeles sinensis Koehne) como porta-enxerto para marmelos. Frente à falta de informações, desenvolveu-se este experimento com o objetivo de verificar o desenvolvimento de diferentes cultivares de marmeleiros enxertadas sobre esse porta-enxerto. Os marmeleiros 'Japonês', 'MC', 'Adams', 'Van Deman', 'Provence', 'Cheldow', 'Smyrna', 'Rea's Mamouth', 'De Patras', 'De Vranja', 'Lajeado', 'Champion', 'Mendoza Inta-37', 'Alongado', 'Meech Prolific', 'Bereckzy', 'Alaranjado', 'Kiakami', 'Du Lot', 'Radaelli', 'CTS 207', 'D'Angers', 'Zuquerinetta', 'BA 29', 'Constantinopla', 'Marmelo Pêra', 'Apple', 'Portugal', 'Füller', 'Meliforme' e 'Pineapple' foram enxertados através de garfagem em mudas de 'Japonês', pelo método em fenda cheia. Foram utilizados garfos com três gemas, coletados de plantas-matrizes. As mudas foram mantidas em viveiro, sendo avaliadas, após 60 dias, a porcentagem de garfos brotados. O comprimento e diâmetro médio do enxerto foram avaliados aos 60; 90; 120 e 150 dias após a realização da enxertia. Concluiu-se que os marmeleiros apresentaram boa afinidade com o porta-enxerto 'Japonês'. As cultivares 'Van Deman', 'Japonês', 'Smyrna', 'De Vranja', 'Lajeado', 'Mendoza Inta-37', 'Alongado', 'Meech Prolific', 'Meliforme', 'Cheldow', 'Champion', 'Bereckzy' e 'De Patras' foram as que tiveram o maior vigor na fase de viveiro.

Grafting of quince 'Portugal' on Cydonia and Chaenomeles rootstocks

In the specific case of the quince trees, there is lack of information about the emergency of their seedlings, development and time of production of rootstocks to reach the point of the grafting, as well as development of the grafts. Therefore, the objective of the present research was to study the Cydonia and Chaenomeles genera, as well as the development of the grafts during the nursery phase. Seeds of the quince tree cultivars 'Mendoza Inta-37', 'Provence', ' Portugal' and 'Japonês' were obtained from ripe fruits and submitted to cold stratification during 20 days. Soon after, the seeds were sowed in 72-cell polystyrene trays (120 cm³ of capacity/cell) containing vermiculite as substrate. After 60 days, the seedlings were put in plastic bags (3 liters of capacity) filled with a substrate containing soil: sand: manure (1:1:1 v/v). The seedlings were kept in a 50% of shadow nursery and periodically irrigated. After 180 days, the seedlings were grafted by the cleft grafting method, during the winter, using scion sticks from quince 'Portugal'. After 60 days, the percentage of alive and sprouted grafts was evaluated. The length and diameter of the grafts were measured every 30 days, a total of four times. The quince 'Japonês' showed the best performance among all the rootstocks in this experiment, being an excellent alternative as rootstock for quince trees. 'Japonês' and 'Mendoza Inta-37' were also the rootstocks that promoted the best development of the grafts.

Production costs and fruit yield profitability in the initial harvest of custard apple trees

The aim of this study was to estimate the production cost and economic indicators associated with the production and sales of fruits from 20 custard apple progenies during the initial five harvests, in order to identify the harvest season from which custard apple exploitation becomes profitable, as well as the most promising progenies from an economic point of view. The fruit yield data upon which the present work was based were obtained during the period from 2001 to 2005, in an experiment that evaluated 20 custard apple half-sibling progenies, under sprinkler irrigation. The progenies were evaluated in a random block design with five replicates and plots consisting of four plants each. The exploitation of custard apple progenies only showed to be a profitable agribusiness after the fourth year. Before that, only A3 and A4 progenies in the second year, and P3 and P11 in the third year provided profitable incomes. Considering the methodological assumptions imposed concerning the time period analysis and the prices as of July 2007, the most important profitability indicators (operating profit, return index and equilibrium price) evidenced that the A4 progeny is the most recommended, although other progenies are also highlighted, such as FJ1 and FJ2. As already discussed, the progenies showing the highest average yields of five harvests are not always the most economically recommendable ones.

Influência da época do ano no sucesso da enxertia nas variedades de abacateiro Hass e Fortuna

O objetivo do trabalho foi avaliar a influência da época no pegamento da enxertia em abacateiro das variedades Hass e Fortuna, mensalmente, no período de doze meses. As plantas utilizadas pertencem ao Banco de Germoplasma do Departamento de Produção Vegetal da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias - UNESP, Câmpus de Jaboticabal-SP. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2 x 12 ('Hass' e 'Fortuna' e os períodos de enxertia), no intervalo de março de 2005 a fevereiro de 2006, com 10 unidades por parcela, repetidas por quatro vezes. O método utilizado foi a enxertia por garfagem de topo em fenda cheia. As avaliações, 90 dias após a instalação do experimento, foram quanto à porcentagem de pegamento, desenvolvimento total das combinações (porta-enxerto/ enxerto), número de brotações do enxerto, diâmetros acima, abaixo e no local de união do enxerto. O período mais indicado para o sucesso da enxertia está compreendido entre os meses de novembro e dezembro para ambas as variedades de abacateiro.

Produção de frutos e caracterização de ambientes de ocorrência de plantas nativas de araticum no cerrado de Goiás

Este estudo teve como objetivo avaliar a produção de frutos de araticum no Cerrado do Estado de Goiás. Foram selecionadas, para a realização do trabalho, 14 áreas de ocorrência natural do araticum no Estado de Goiás, de janeiro de 2000 a julho de 2002. Em cada área, foram selecionadas de 30 a 40 plantas adultas de araticum. O delineamento experimental adotado corresponde ao modelo hierárquico, para produção de frutos, sendo os dados obtidos submetidos à análise de variância. A estrutura espacial da variação fenotípica entre as populações das áreas analisadas foi investigada a partir do critério de ligação UPGMA. Os resultados demonstraram que a produção de frutos de araticum é baixa e variável entre as áreas e entre os anos, sendo a média de 2,97 aproveitáveis e de 1,37 frutos inaproveitáveis por planta. A variação fenotípica de caracteres morfológicos entre populações de araticum do Estado de Goiás não apresenta um padrão de estruturação espacial. A produção de frutos por planta é muito variável, sendo que algumas plantas apresentam características produtivas e de qualidade aparente de frutos que as credenciam com potencial para plantas-matrizes. As principais pragas que atacam os frutos de araticum são: Spermologus funereus, Cerconota anonella e Bephratelloides pomorum. A pressão antrópica sobre os ambientes naturais de produção de araticum tem reduzido a produção atual e pode inviabilizar as produções futuras.

Anaerobic treatment of deinking pulp plant effluents

Anaerobic treatment as a first biological stage in wastewater treatment is nowadays a well-established technology in recycled paper processing mills using closed water circuits. Today further developed high-rate processes and especially high-tower reactors are also able to handle lower organic loads and become therefore feasible for deinking pulp plant effluents. The interest in the anaerobic method is based on a positive energy balance in form of biogas production and low biomass yield from the process. The anaerobic treatment method was researched and its suitability for the deinking pulp plant effluents was tested experimentally at Stora Enso Maxau mill. In the theory, the deinking pulp process is introduced and the effluents from the deinking process are characterized. The anaerobic treatment is brought up in depth in terms of its use for the deinking effluents, and different kind of reactor types are presented. In addition, other wastewater treatment methods are shortly introduced with the focus on tertiary treatment. Static biodegradability tests were carried out for the wastewaters both anaerobically and aerobically. Based on the results, the deinking effluents can be degraded anaerobically, and inhibition to the methanogenic bacteria was not noticed. In the aerobic static test a good performance of the existing wastewater treatment plant at Maxau mill was proved. Later on pilot trials with sequential anaerobic-aerobic treatment were carried out for the deinking effluents. The anaerobic reactor used was a so called internal circulation reactor. The results confirmed that the combination of the anaerobic treatment and the aerobic activated sludge process is a suitable method for deinking wastewaters with a COD reduction as good as with a two stage aerobic method. When combined with the outstanding quality of the produced biogas and the cost savings acquired from the lower sludge production, the anaerobic treatment was found to be an especially favorable treatment method.

Metsäteollisuuden lietteiden bioterminen kuivaus

Työssä tarkastellaan kompostointiin perustuvaa biotermistä kuivausprosessia, prosessiin vaikuttavia tekijöitä sekä sen soveltuvuutta metsäteollisuuden mekaanisesti kuivatun jätevesilietteen lisäkuivaukseen polttoa varten. Tutkimukseen kuuluvien paperitehtaiden lietteillä suoritettavien biotermisten kuivauskokeiden avulla tutkitaan tehtaiden lietteiden sopivuutta biotermiseen kuivaukseen. Lisäksi tehtaille suunnitellaan kuivauskokeiden ja paperitehtailla tehtävien selvitysten perusteella bioterminen kuivauslaitos. Suomen metsäteollisuus tuottaa nykyisin noin 400 000 – 500 000 kuiva-ainetonnia jätevedenpuhdistamolietteitä vuosittain. Tutkimukseen kuuluvan kahden tehdasintegraatin biologisilla puhdistamoilla syntyvien jätevesilietteiden määrät ovat keskimäärin 33 000 ja 15 000 kuiva-ainetonnia vuodessa. Ongelmana metsäteollisuudessa on jätevesilietteen alhainen kuiva-ainepitoisuus lietteen mekaanisen kuivauksen jälkeen. Tämä vaikeuttaa lietteen polttamista voimalaitoskattilassa ja lietteen poltosta talteen saatavan energian määrä jää vähäiseksi. Mekaanisesti kuivatun sekalietteen käsittely biotermisesti kuivaamalla mahdollistaa lietteen kuiva-ainepitoisuuden nostamisen yli 55 %:in kuiva-ainepitoisuuteen. Tämä helpottaa lietteen polton ongelmia ja kasvattaa lietteen poltosta talteen saatavan energian määrää. Bioterminen kuivaus soveltuu hyvin tutkimukseen kuuluvien tehtaiden sekalietteen kuivaukseen. Suositeltava sekalietteen lähtökuiva-ainepitoisuuden arvo on välillä 30 – 35 % ja tukiaineeksi lisättävän kuoren määrä noin 0,5 m3 yhtä lietekuutiota kohden. Kuivausprosessin kesto on tällöin 10 – 14 vuorokautta, kun haluttu lietepolttoaineen kuiva-ainepitoisuus on vähintään 55 %. Tehtaille suunnitelluissa laitoksissa käsiteltävä lietemäärä on noin 40 000 märkätonnia vuodessa. Tutkimukseen kuuluvalle paperitehtaalle yhdistetyn lietteenkuivausprosessin kustannukset ovat edullisimmat kun liete kuivataan ennen biotermistä kuivausta mekaanisesti 35 %:in kuiva-ainepitoisuuteen. Tällöin lietteenkäsittelyn hinnaksi tulee noin 150 mk/t.