Salt water evaporation plant study /

Mode of access: Internet.

Virtaavien aineiden asettamat suunnitteluvaatimukset haihduttamon putkisto- ja laitesuunnittelussa

Diplomityö on tehty Andritz Oy:n toimipisteessä Varkaudessa. Andritz on yksi maailman johtavista sellu- ja paperiteollisuuden järjestelmien, laitteiden ja palvelujen toimittajista. Työn tarkoituksena on kehittää ja ohjeistaa haihduttamon putkistosuunnittelua osana suurempaa laitossuunnittelua. Työssä on selvitetty pääpiirteittäin haihduttamon toiminta sekä siinä virtaavat väliaineet. Erityisesti on perehdytty väliaineiden ominaisuuksiin ja siihen, kuinka nämä ominaisuudet on otettava huomioon putkistosuunnittelussa. Käsiteltäviä aineita ovat mustalipeä, primääri- ja likaislauhteet, vesi, hajukaasut sekä haihduttamon primääri- ja sekundäärihöyry.

Prosessilaitosten asennusjärjestyksen simulointi 3D-malleilla

Työn tavoitteena on haihduttamon asennusjärjestyksen havainnollistaminen 3D animaatiota hyväksikäyttäen, sekä sen hyödyntäminen niin myynti- kuin asennusneuvotteluissa. Kirjallinen osio perustuu tehtyyn 3D-animaatioon, joka onjaettu kolmeen pääalueeseen. Ensimmäisessä vaiheessa kerrotaan lyhyesti Andritz Oy:n liiketoiminnasta sekä selvitetään haihduttamoprosessin toimintaperiaatteet. Toinen alue käsittää toimintaprojektin, jossa tuotettu 3D-animaatio linkitetään sen käyttöympäristöön. Kolmannessa alueessa käydään läpi 3D-animaation tekoon liittyvät asiat. Lopuksi ennen yhteenvetoa käydään vielä läpi käyttäjien kommentit tehdystä animaatiosta.

Metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamon lietteiden vaihtoehtoiset käsittelymenetelmät.

Työ on tehty osana ympäristöklusterin tutkimusohjelmaa "Materiaalivirrat ja energiankäyttö metsäteollisuusintegraatissa ja niihin liittyvät toimintastrategiat ympäristövaikutuslähtöisesti". Juha Räsänen on tehnyt metsäteollisuuden sivuainevirroista projektissa perusselvityksen, joka on tämän työn pohjana. Työn tavoitteena on ollut selvittää neljän itäsuomalaisen metsäteollisuusintegraatin tapauksissa vaihtoehtoisten lietteenkäsittelymenetelmien tekninen ja taloudellinen soveltuvuus nykyiseen käsittelyyn verrattuna. Tutkimuksessa hyödynnettiin aikaisempia tutkimustuloksia ja eri laitevalmistajien ja metsäteollisuusintegraattien kokemuksia. Työssä esitettäviä arvioita voidaan hyödyntää myös sektoritasolla. Metsäteollisuuden jätevedenpuhdistamon lietteistä käsiteltävyyden kannalta vaativin on bioliete, jonka osuuden kasvaessa perinteinen mekaaninen puristaminen ja poltto vaikeutuvat useilla tehtailla merkittävästikin nykyään ja lähivuosina. Polton ongelmat ja niistä aiheutuva ajoittainen aumakompostointitarve voivat puoltaa joko sekalietteen termistä tai biotermistä kuivausta ennen polttamista. Toinen tapa ratkaista lieteongelma on käsitellä bio- ja primäärilietteet erikseen. Biolietteen lipeälinjakäsittelyssä liete lingotaan, käsitellään mustalipeällä, haihdutetaan ja poltetaan soodakattilassa. Bioliete voidaan myös mädättää ja käsitellä sen jälkeen perinteisessä mekaanisessa puristuksessa. Kaikki käsitellyt menetelmät ovat teknisesti toteutettavissa, kunhan tietyt prosessireunaehdot täyttyvät. Vaihtoehtoiset käsittelymenetelmät vähentävät lietteen jäteluonnetta, mutta vastaavasti kustannukset lisääntyvät usein merkittävästi. Menetelmien käytöstä aiheutuvat integraatin puhdistamolietteen käsittelyn kokonaiskustannukset laskettiin työn osana olevalla taulukkolaskentasovelluksella laitetoimittajien budjettitarjouksia hyödyntäen. Biolietteen poltto soodakattilassa tarjoaa kustannusten kannalta houkuttelevimman ratkaisun. Työhön sisältyvää laskentamenettelyä voidaan soveltaa periaatteessa minkä tahansa metsäteollisuusintegraatin tapaukseen.

Ammoniakin talteenottoprosessin kehitys

Diplomityössä kehitettiin ioninvaihtoon perustuva ammoniakin talteenottoprosessi NSSC (Neutral Sulphite Semi Chemical) -prosessin haihduttamon lauhteille. Tarkoituksena oli saada aallotuskartonkitehtaan kemi-kaalikiertoa suljettua ja sitä kautta ammoniakkipäästöjä vähennettyä. Ammoniakki tuli ottaa hyötymuodossa (ammoniakkihöyry tai ammoniumsulfiitti) talteen. Ammoniumsulfiittiliuosta käytetään NSSC-prosessissa keittonesteenä. Kirjallisuusosassa selvitetään strippaukseen perustuvia ammoniakin talteenottomahdollisuuksia. Tutkitaan ioninvaihdon teoriaa ja ammoniumin talteenottoon sopivien ioninvaihtomateriaalien ominaisuuksia ioninvaihtajina. Lisäksi esitetään ioninvaihtoprosesseihin liittyviä laitteistoratkaisuja ja prosessiolosuhteita. Työn kokeellisessa osassa on yleiskuvaus Powerflute Oy Savon Sellun prosesseista ja selvitetään ammoniakin merkitystä tehtaalle. Laboratoriokokein tutkittiin orgaanisten kationihartsien sekä epäorgaanisen luonnon zeoliitin soveltuvuutta ammoniumionien vaihtoon esihaihduttamon lauhteesta. Ammoniakin talteenottoprosessin toimivuutta teollisessa mittakaavassa selvitettiin rakennetulla pilotlaitteistolla suoritettujen kokeiden avulla. Lopuksi tehtiin ammoniakin talteenottoprosessin scale-up: laskettiin prosessin talteenottokapasiteetti, arvioitiin kustannuksia sekä annettiin lausunto prosessin toteutettavuudesta. Laboratoriokokeiden perusteella luonnon zeoliitti ja heikosti hapan ioninvaihtohartsi eivät sovellu ammoniumionien vaihtoon NSSC haihduttamon lauhteista. Vahvasti hapan kationihartsi toimi ammoniumin talteenotossa parhaiten, joten se valittiin pilotkokeiden ioninvaihtomateriaaliksi. Pilotkokeissa ioninvaihtomateriaaliin saatiin sidottua ammoniumia noin 30 g NH4+ / dm3 hartsia, kun materiaalin teoreettinen ioninvaihtokapasiteetti oli 32 g NH4+ / dm3 hartsia. Ammoniumin läpäisykäyrien muotoon vaikutti suuresti syöttölauhteen virtausnopeus ja ammoniumpitoisuus. Ioninvaihtomateriaalipedin syvyydellä ei ollut niinkään merkitystä. Pilotkokeiden regenerointitavoista tehokkaimmaksi osoittautui höyrystrippaus, jossa saavutettiin noin 90 %:n talteenottotehokkuus. Rikkihapokekäsittelyllä talteenottotehokkuus jäi 50 %:iin. Teollisen mittakaavan laitoksella voidaan vuosittain regenerointitavasta riippuen ottaa talteen esihaihdut-tamon lauhteesta noin 100-150 tonnia ammoniakkia. Prosessin käyttökustannukset ovat talteenotetusta ammoniakista saataviin säästöihin verrattuna suuret ja niihin vaikuttaa merkittävästi ioninvaihtohartsin käyttöikä sekä regenerointikemikaalien kulutus. Osittaisella kemikaalikierron sulkemisella saavutetaan NSSC-prosessissa sekundäärietuja, joiden vaikutuksen merkittävyys pitäisi tarkentaa lisätutkimuksilla.

Pinch-menetelmän soveltaminen sellutehtaassa

Työn tarkoituksena oli tutkia pinch-menetelmän soveltuvuutta toiminnassa olevassa UPM-Kymmene Oyj:n kaukaan sellutehtaassa ja kartoittaa pinch-analyysin avulla keittämön sekä haihduttamon lämpöenergiatarpeet sekä ylijäämät kesä ja talvitilanteissa vuodelle 1999. Kesätilanteeksi on katsottu riittävän elokuu ja talvitilanteeksi helmikuu. Työn alussa on lyhyesti käyty läpi pinch-tekniikkaan liittyvää teoriaa ja tutustutaan yleisesti työssä käytettyyn Pro_pi2 laskentaohjelmaan. Laskennan tulokset on muodostettu käsittelemällä tiedonkeruujärjestelmistä haettu virtaavien nesteiden tulo- ja kohdelämpötiloista sekä massavirroista muodostuva data Pro_pi2 laskentaohjelmalla. Tulokset on esitetty kappaleessa 5, jossa kesä ja talvitilanteista saatuja tuloksia on verrattu keskenään. Mielenkiinnon vuoksi mukaan vertailuun on otettu vuoden 1999 tietojen lisäksi myös tiedot vuoden 2000 talvelle. Pinch-menetelmään perustuvan Pro_pi2 laskentaohjelman todettiin soveltuvan ennemminkin lämmön talteenottojärjestelmän sekä tehtaan energiakäytön esisuunnitteluun kuin jo olemassa olevan tehtaan tutkimiseen.

Integration of a Bioethanol Process to a Pulp Mill

Tässä diplomityössä tutkittiin puuhakkeen esihydrolyysi- ja hakkuujätteen hydrolyysiprosessien integroimista sellutehtaaseen bioetanolin tuottamiseksi. Tällaisesta ns. biojalostamosta luotiin WinGEMS-simulointiohjelmalla simulointimalli, jonka avulla tutkittiin bioetanoliprosessin vaikutusta sellutehtaan massa- ja energiataseisiin sekä alustavaa biojalostamon kannattavuutta. Simuloinnissa tarkasteltiin kolmea eri tapausta, joissa mäntysellun tuotannon ajateltiin olevan 1000 tonnia päivässä ja hakkuujätettä käytettävän 10 % tarvittavan kuitupuun määrästä: 1) Puuhakkeen esihydrolyysi ja hakkuujätteen hydrolyysi etanolin tuottamiseksi 2) Puuhakkeen esihydrolyysi, hakkuujäte kuorikattilaan poltettavaksi 3) Ei esihydrolyysiä, hakkuujäte kuorikattilaan poltettavaksi Verrattuna tapaukseen 3, puun kulutus kasvaa 16 % esihydrolysoitaessa puuhake ennen keittoa tapauksissa 1 ja 2. Kasvaneella puun kulutuksella tuotetaan tapauksessa 1 149 tonnia etanolia ja 240 MWh enemmän ylimääräsähköä päivässä. Tapauksessa 2 tuotetaan 68 tonnia etanolia ja 460 MWh enemmän ylimääräsähköä päivässä. Tämä tuottaisi vuotuista lisäkassavirtaa 18,8 miljoonaa euroa tapauksessa 1 ja 9,4 miljoonaa euroa tapauksessa 2. Hydrolyysin tuoteliuoksen, hydrolysaatin, haihduttaminen sekä hydrolyysiprosessien orgaanisten jäännöstuotteiden haihduttaminen ja polttaminen kasvattavat haihduttamon ja soodakattilan kuormitusta. Verrattuna tapaukseen 3, tapauksissa 1 ja 2 haihduttamon vaiheiden määrä on kasvatettava viidestä seitsemään ja tarvittavat lämmönsiirtopinta-alat lähes kaksinkertaistettava. Soodakattilan kuormitus kasvaa 39 % tapauksessa 1 ja 26 % tapauksessa 2.

Redução do volume de vinhaça através do processo de evaporação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

INFLUENCE OF THE GLYPHOSATE FORMULATIONS ON WETTABILITY AND EVAPORATION TIME OF DROPLETS ON DIFFERENT TARGETS

ABSTRACTEfficiency of weed control can be increased if the herbicide formulation provides higher target coverage and evaporation time that enable an adequate distribution of herbicide on the target plant, allowing the absorption to continue even after the droplets evaporation. The aim of this research was to assess the influence of glyphosate formulations on the wetted area and evaporation time of droplets on different targets. Tests were conducted with droplets sizing from 500 μm containing three formulations of glyphosate (isopropylamine salt, ammonium salt and potassium salt) deposited on three surfaces, two leaves (Bidens pilosa and Cenchrus echinatus) and glass slides. Sequential images analyses were used to quantify the evaporation time and the wetted area. An experimental system was utilized that was composed of a droplet generator, a stereo microscope with a camera to capture images, as well as an environmental chamber controlled for temperature and relative humidity. The kind of glyphosate formulations and target surfaces are crucial in the wetted area and evaporation time. The isopropylamine salt decreased the wetted area and evaporation time when compared with ammonium salt and potassium salt for all the surfaces deposited on. Bidens pilosa allows an increased wetted area for all the glyphosate formulations when compared to Cenchrus echinatus and glass slides.

Dispersion and evaporation of droplets amended with adjuvants on soybeans

Quantification of the effects of adjuvants on droplet behaviour on plant surfaces is needed to improve pesticide spray application efficiency for soybeans. Dispersion and evaporation of single 300-μm diameter droplets amended with each of four spray adjuvants at five concentrations were investigated for four soybean plant surfaces (abaxial and adaxial leaflet surfaces, petiole, basal stem). The four adjuvants were a crop oil concentrate (COC), a modified seed oil (MSO), a non-ionic surfactant (NIS) and an oil surfactant blend (OSB). A single-droplet generator was used to produce and deposit 300-μm diameter droplets on target surfaces under controlled environmental conditions. Adjuvants significantly increased the dispersion (or wetted area) of droplets on plant surfaces. Droplet-wetted areas increased with increased adjuvant concentrations but not in direct proportion. The average increases of wetted areas across the four soybean plant surfaces were 443, 462, 416, or 343% when the spray mixture was amended with COC, MSO, NIS or OSB at the manufacturer-recommended concentrations, respectively. Among the four surfaces, the largest wetted area was on the abaxial surface, followed by the adaxial surface, the petiole and then the basal stem. Droplet evaporation times were inversely proportional to the wetted areas. The evaporation time of 300-μm diameter droplets ranged from 36 to 142. s on the four surfaces when the spray mixture was amended with an adjuvant, whereas the water-only droplets ranged from 161 to 190. s. The results demonstrated that use of adjuvants offers great potential to improve the homogeneity of sprayed pesticides, to increase spray coverage and to reduce pesticide application rates on soybean plants. These effects could benefit farmers economically and reduce environmental contamination by pesticides. © 2012.

Canopy-scale biophysical controls of transpiration and evaporation in the Amazon Basin.

Canopy and aerodynamic conductances (gC and gA) are two of the key land surface biophysical variables that control the land surface response of land surface schemes in climate models. Their representation is crucial for predicting transpiration (λET) and evaporation (λEE) flux components of the terrestrial latent heat flux (λE), which has important implications for global climate change and water resource management. By physical integration of radiometric surface temperature (TR) into an integrated framework of the Penman?Monteith and Shuttleworth?Wallace models, we present a novel approach to directly quantify the canopy-scale biophysical controls on λET and λEE over multiple plant functional types (PFTs) in the Amazon Basin. Combining data from six LBA (Large-scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazonia) eddy covariance tower sites and a TR-driven physically based modeling approach, we identified the canopy-scale feedback-response mechanism between gC, λET, and atmospheric vapor pressure deficit (DA), without using any leaf-scale empirical parameterizations for the modeling. The TR-based model shows minor biophysical control on λET during the wet (rainy) seasons where λET becomes predominantly radiation driven and net radiation (RN) determines 75 to 80 % of the variances of λET. However, biophysical control on λET is dramatically increased during the dry seasons, and particularly the 2005 drought year, explaining 50 to 65 % of the variances of λET, and indicates λET to be substantially soil moisture driven during the rainfall deficit phase. Despite substantial differences in gA between forests and pastures, very similar canopy?atmosphere "coupling" was found in these two biomes due to soil moisture-induced decrease in gC in the pasture. This revealed the pragmatic aspect of the TR-driven model behavior that exhibits a high sensitivity of gC to per unit change in wetness as opposed to gA that is marginally sensitive to surface wetness variability. Our results reveal the occurrence of a significant hysteresis between λET and gC during the dry season for the pasture sites, which is attributed to relatively low soil water availability as compared to the rainforests, likely due to differences in rooting depth between the two systems. Evaporation was significantly influenced by gA for all the PFTs and across all wetness conditions. Our analytical framework logically captures the responses of gC and gA to changes in atmospheric radiation, DA, and surface radiometric temperature, and thus appears to be promising for the improvement of existing land?surface?atmosphere exchange parameterizations across a range of spatial scales.

Canopy-scale biophysical controls of transpiration and evaporation in the Amazon Basin.

Canopy and aerodynamic conductances (gC and gA) are two of the key land surface biophysical variables that control the land surface response of land surface schemes in climate models. Their representation is crucial for predicting transpiration (?ET) and evaporation (?EE) flux components of the terrestrial latent heat flux (?E), which has important implications for global climate change and water resource management. By physical integration of radiometric surface temperature (TR) into an integrated framework of the Penman?Monteith and Shuttleworth?Wallace models, we present a novel approach to directly quantify the canopy-scale biophysical controls on ?ET and ?EE over multiple plant functional types (PFTs) in the Amazon Basin. Combining data from six LBA (Large-scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazonia) eddy covariance tower sites and a TR-driven physically based modeling approach, we identified the canopy-scale feedback-response mechanism between gC, ?ET, and atmospheric vapor pressure deficit (DA), without using any leaf-scale empirical parameterizations for the modeling. The TR-based model shows minor biophysical control on ?ET during the wet (rainy) seasons where ?ET becomes predominantly radiation driven and net radiation (RN) determines 75 to 80?% of the variances of ?ET. However, biophysical control on ?ET is dramatically increased during the dry seasons, and particularly the 2005 drought year, explaining 50 to 65?% of the variances of ?ET, and indicates ?ET to be substantially soil moisture driven during the rainfall deficit phase. Despite substantial differences in gA between forests and pastures, very similar canopy?atmosphere "coupling" was found in these two biomes due to soil moisture-induced decrease in gC in the pasture. This revealed the pragmatic aspect of the TR-driven model behavior that exhibits a high sensitivity of gC to per unit change in wetness as opposed to gA that is marginally sensitive to surface wetness variability. Our results reveal the occurrence of a significant hysteresis between ?ET and gC during the dry season for the pasture sites, which is attributed to relatively low soil water availability as compared to the rainforests, likely due to differences in rooting depth between the two systems. Evaporation was significantly influenced by gA for all the PFTs and across all wetness conditions. Our analytical framework logically captures the responses of gC and gA to changes in atmospheric radiation, DA, and surface radiometric temperature, and thus appears to be promising for the improvement of existing land?surface?atmosphere exchange parameterizations across a range of spatial scales.

A Modified Acidic Approach For Dna Extraction From Plant Species Containing High Levels Of Secondary Metabolites.

Purified genomic DNA can be difficult to obtain from some plant species because of the presence of impurities such as polysaccharides, which are often co-extracted with DNA. In this study, we developed a fast, simple, and low-cost protocol for extracting DNA from plants containing high levels of secondary metabolites. This protocol does not require the use of volatile toxic reagents such as mercaptoethanol, chloroform, or phenol and allows the extraction of high-quality DNA from wild and cultivated tropical species.

Apoplastic And Intracellular Plant Sugars Regulate Developmental Transitions In Witches' Broom Disease Of Cacao.

Witches' broom disease (WBD) of cacao differs from other typical hemibiotrophic plant diseases by its unusually long biotrophic phase. Plant carbon sources have been proposed to regulate WBD developmental transitions; however, nothing is known about their availability at the plant-fungus interface, the apoplastic fluid of cacao. Data are provided supporting a role for the dynamics of soluble carbon in the apoplastic fluid in prompting the end of the biotrophic phase of infection. Carbon depletion and the consequent fungal sensing of starvation were identified as key signalling factors at the apoplast. MpNEP2, a fungal effector of host necrosis, was found to be up-regulated in an autophagic-like response to carbon starvation in vitro. In addition, the in vivo artificial manipulation of carbon availability in the apoplastic fluid considerably modulated both its expression and plant necrosis rate. Strikingly, infected cacao tissues accumulated intracellular hexoses, and showed stunted photosynthesis and the up-regulation of senescence markers immediately prior to the transition to the necrotrophic phase. These opposite findings of carbon depletion and accumulation in different host cell compartments are discussed within the frame of WBD development. A model is suggested to explain phase transition as a synergic outcome of fungal-related factors released upon sensing of extracellular carbon starvation, and an early senescence of infected tissues probably triggered by intracellular sugar accumulation.

Toxicity Of Fungal-generated Silver Nanoparticles To Soil-inhabiting Pseudomonas Putida Kt2440, A Rhizospheric Bacterium Responsible For Plant Protection And Bioremediation.

Silver nanoparticles have attracted considerable attention due to their beneficial properties. But toxicity issues associated with them are also rising. The reports in the past suggested health hazards of silver nanoparticles at the cellular, molecular, or whole organismal level in eukaryotes. Whereas, there is also need to examine the exposure effects of silver nanoparticle to the microbes, which are beneficial to humans as well as environment. The available literature suggests the harmful effects of physically and chemically synthesised silver nanoparticles. The toxicity of biogenically synthesized nanoparticles has been less studied than physically and chemically synthesised nanoparticles. Hence, there is a greater need to study the toxic effects of biologically synthesised silver nanoparticles in general and mycosynthesized nanoparticles in particular. In the present study, attempts have been made to assess the risk associated with the exposure of mycosynthesized silver nanoparticles on a beneficial soil microbe Pseudomonas putida. KT2440. The study demonstrates mycosynthesis of silver nanoparticles and their characterisation by UV-vis spectrophotometry, FTIR, X-ray diffraction, nanosight LM20 - a particle size distribution analyzer and TEM. Silver nanoparticles obtained herein were found to exert the hazardous effect at the concentration of 0.4μg/ml, which warrants further detailed investigations concerning toxicity.