Air uptake along the lower nappe of a spillway aerator

Air concentration measurements performed along the lower nappe of a bottom aerator through the impact and downstream flow regions permitted the calculation of air entrainment along the jet length. The air uptake was also measured in the air supply conduit. It was shown that integration of the concentration profiles along the jet overestimates the air uptake measured in the air supply conduit. Corrective procedures were developed by adapting the concept of entrained and entrapped air, in which the latter is re-circulated in the cavity, but both are measured by air concentration probes.

Biologisen jätevedenpuhdistuksen ilmastuksen tehostaminen

Työssä tutkittiin, mikä on kustannustehokkain tapa lisätä ilmastuskapasiteettia ja selvitettiin, saostaako vesilaitokselta flotaatioaltaasta poistettava ferrisulfaattisakka jäteveden fosforia esiselkeyttimessä. Työssä määritettiin teoreettinen hapentarve ilmastusaltaassa maksimikuormituksen aikana ja hapensiirtonopeus jäteveteen olemassa olevalla laitteistolla. Hapensiirtonopeuden funktion korjauskertoimet  ja  sekä kokonaishapensiirtokerroin määritettiin laboratorio-olosuhteissa. Lisäksi laskettiin kuinka paljon nykyisten ilmastimien kautta saadaan happea jäteveteen liukenemaan ja verrattiin tätä lukua teoreettiseen hapentarpeeseen. Jälkimmäistä menettelytapaa käyttäen arvioitiin lisähapen tarve. Tulokseksi saatiin, että maksimi BOD-kuormituksen aikana happea tarvitsee saada jäteveteen liuotettua 5200 m³/d lisää. Ilmastuskapasiteetin lisäyksen kustannuslaskelmassa verrattiin neljää vaihtoehtoa: puhdasta happea liuotettuna happimattojen kautta tai OKI-ilmastimen kautta, onsite-happilaitoksen puhdasta happea liuotettuna OKI-ilmastimen kautta tai ilman happea liuotettuna jäteveteen EDI-ilmastimien kautta. Laskelmat osoittivat uusien EDI-ilmastimien hankinnan olevan edullisin vaihtoehto pitkällä aikavälillä. Vaikka EDI-ilmastimien investointikustannukset ovat korkeat, tulevat ne käyttökustannuksiltaan kaikkein edullisimmaksi. Vesilaitokselta tulevan rautasuolasakan fosforia saostavaa vaikutusta tutkittiin laboratoriossa astiakokein. Näytteet otettiin vesilaitokselta jätevesilaitokselle menevästä rautasuolasakasta sekä esiselkeyttimen kirkasteesta. Näitä eri suhteissa keskenään sekoittamalla saatiin selville, että rautasuolasakka ja sakan mukana tuleva reagoimaton rautasuola saostavat liukoista ja kokonaisfosforia esiselkeytyksessä.

Adaptive MCMC methods with applications in environmental and geophysical models

This work presents new, efficient Markov chain Monte Carlo (MCMC) simulation methods for statistical analysis in various modelling applications. When using MCMC methods, the model is simulated repeatedly to explore the probability distribution describing the uncertainties in model parameters and predictions. In adaptive MCMC methods based on the Metropolis-Hastings algorithm, the proposal distribution needed by the algorithm learns from the target distribution as the simulation proceeds. Adaptive MCMC methods have been subject of intensive research lately, as they open a way for essentially easier use of the methodology. The lack of user-friendly computer programs has been a main obstacle for wider acceptance of the methods. This work provides two new adaptive MCMC methods: DRAM and AARJ. The DRAM method has been built especially to work in high dimensional and non-linear problems. The AARJ method is an extension to DRAM for model selection problems, where the mathematical formulation of the model is uncertain and we want simultaneously to fit several different models to the same observations. The methods were developed while keeping in mind the needs of modelling applications typical in environmental sciences. The development work has been pursued while working with several application projects. The applications presented in this work are: a winter time oxygen concentration model for Lake Tuusulanjärvi and adaptive control of the aerator; a nutrition model for Lake Pyhäjärvi and lake management planning; validation of the algorithms of the GOMOS ozone remote sensing instrument on board the Envisat satellite of European Space Agency and the study of the effects of aerosol model selection on the GOMOS algorithm.

The use of mechanical aeration and its effects on water mass

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Dispersão de bioaerossóis por aeradores em uma estação de tratamento de esgoto sanitário

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

Effects of artificial substrate and night-time aeration on the water quality in Macrobrachium amazonicum (Heller 1862) pond culture

The effects of artificial substrate and night-time aeration on the culture of Macrobrachium amazonicum were evaluated in 12 ponds stocked with 45 prawns m-2. A completely randomized design in 2 × 2 factorial scheme with three replicates was used. The combination of factors resulted in four treatments: with substrate and aeration (SA), with substrate and without aeration (SWA), without substrate and with aeration (WSA) and without substrate and aeration (WSWA). The presence of substrate in SA and SWA treatments reduced suspended particles (seston) by ~17.3% and P-orthophosphate by ~50%. The use of aerator (WSA and SA treatments) significantly (P < 0.05) increased the concentration of dissolved oxygen, suspended particles and nutrients in the pond water. These results indicate that the effect of substrate on turbidity and total suspended solids (TSS) values is opposite to the effect of the aerator. The aerators in semi-intensive grow-out M. amazonicum farming lower water quality because they increased the amount of detritus and nutrients in the pond water. On the other hand, the use of artificial substrate reduces turbidity values, chlorophyll a, TSS and P-orthophosphate concentrations. Therefore, the combination of substrate addition and night-time aeration is not interesting because they have opposite effects. © 2013 John Wiley & Sons Ltd.

Balanço de nitrogênio em viveiros de crescimento final de Macrobrachium amazonicum com uso de aeração noturna e substratos artificiais

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Eficiência energética em sistemas de aeração de silos de armazenagem de grãos, utilizando inversores de freqüência

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise da viabilidade da reciclagem de dejetos de bovinos com tratamento biológico, em sistema intensivo de produção de leite

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Influência do leito de contato na eficiência de remoção de ferro de águas subterrâneas

Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da unidade leito de contato na eficiência de remoção ferro em Estação de Tratamento de Água (ETA) tipo desferrização que trata água subterrânea. Os ensaios foram realizados em uma instalação piloto, composta por um aerador tipo tabuleiro, um leito de contato de fluxo ascendente e um filtro rápido de fluxo descendente, que tem capacidade para tratar cerca de 1,7m3/h. A ETA - piloto foi instalada no Setor Profissional do Campus Guamá da UFPA, sendo a água bruta proveniente de manancial subterrâneo, que contem ferro em teores elevados (em torno de 2mg/L). Na ETA - Piloto foram aplicadas taxas de filtração de 180m3/m2xdia, 270m3/m2xdia e 360m3/m2xdia em triplicata em duas fases experimentais: a primeira com leito de contato e segunda sem leito de contato. Foram monitoradas a carreira de filtração, a perda de carga e as variáveis: pH, Cor Aparente, Ferro (Total e Ferroso) e Turbidez. Para a Fase I as eficiências de remoção de ferro total obtidas para as taxas de filtração de 180m3/m2xdia, 270m3/m2xdia e 360m3/m2xdia foram de 93% a 94%, 85% a 95% e 91% a 92%, respectivamente. Para a Fase II as eficiências de remoção de ferro total ficaram em torno de 91% a 93%, 91% a 93% e 88% a 93%, respectivamente. As carreiras de filtração com leito de contato para as taxas de 180m3/m2xdia, 270m3/m2xdia e 360m3/m2xdia apresentaram tempo de duração média de 41h, 30h e 22,7h respectivamente, enquanto que na ausência de leito de contato a duração média foi de 16h, 12h e 4,7h, respectivamente. Dessa forma pode-se concluir que o leito de contato é uma unidade indispensável em uma ETA tipo desferrização, pois melhora o desempenho de sistema, produzindo efluente de boa qualidade e carreiras de filtração mais prolongadas.

The use of mechanical aeration and its effects on water mass

Devido ao crescente aumento do uso de aeradores artificiais em sistema de cultivo de peixes e à carência de estudos nesta área, este trabalho avaliou a influência de um aerador tipo propeller diffuser (AR 120) nas variáveis bióticas e abióticas em um viveiro de engorda de peixe. Foram demarcados três pontos de coleta localizados a 5, 10 e 23 m de distância do aerador, durante 15 dias consecutivos, sendo 5 dias antes do uso do aerador, 5 dias com o aerador ligado e 5 dias com o aerador desligado. As variáveis limnológicas estudadas não apresentaram diferenças significativas (P > 0,05) entre os três pontos de coleta, porém, em relação ao uso do aerador, variáveis como temperatura, transparência, pH, oxigênio dissolvido, bicarbonato, CO2 livre, fósforo total, ortofosfato, amônia, nitrato e nitrito diferiram significativamente (P < 0,05) com a agitação mecânica da água. Já a condutividade, alcalinidade, CO2 total e clorofila a não apresentaram diferenças significativas (P > 0,05) com o uso do aerador. A comunidade fitoplanctônica sofreu influência direta do aerador (P < 0,05), dominada pelas Chlorophyta, representando mais de 70% do total de organismos presentes, seguidas das Cyanophyta e Chrysophyta, porém estas últimas tenderam a aumentar após o uso do aerador, uma vez que estes grupos se adaptam rapidamente às mudanças do ambiente.