Culturable Bacterial Diversity From A Feed Water Of A Reverse Osmosis System, Evaluation Of Biofilm Formation And Biocontrol Using Phages.

Biofilm formation on reverse osmosis (RO) systems represents a drawback in the application of this technology by different industries, including oil refineries. In RO systems the feed water maybe a source of microbial contamination and thus contributes for the formation of biofilm and consequent biofouling. In this study the planktonic culturable bacterial community was characterized from a feed water of a RO system and their capacities were evaluated to form biofilm in vitro. Bacterial motility and biofilm control were also analysed using phages. As results, diverse Protobacteria, Actinobacteria and Bacteroidetes were identified. Alphaproteobacteria was the predominant group and Brevundimonas, Pseudomonas and Mycobacterium the most abundant genera. Among the 30 isolates, 11 showed at least one type of motility and 11 were classified as good biofilm formers. Additionally, the influence of non-specific bacteriophage in the bacterial biofilms formed in vitro was investigated by action of phages enzymes or phage infection. The vB_AspP-UFV1 (Podoviridae) interfered in biofilm formation of most tested bacteria and may represent a good alternative in biofilm control. These findings provide important information about the bacterial community from the feed water of a RO system that may be used for the development of strategies for biofilm prevention and control in such systems.

Organizational direct support, and general support maintenance repair parts and special tools lists : heater, bituminous, trailer mounted, 3 tank car heating capacity, oil-fired steam boiler, gasoline engine, driven feed water pump, NSN 3895-00-062-7912, Cleaver Brooks model PSM 50M.

Includes index.

Fuel, water and gas analysis for steam users, by John B.C. Kershaw.

Mode of access: Internet.

The purification of water for boiler feeding.

Mode of access: Internet.

Scientific water correction.

Mode of access: Internet.

Desalination of brackish water by a batch reverse osmosis desalink system for use with solar thermal energy

For remote, semi-arid areas, brackish groundwater (BW) desalination powered by solar energy may serve as the most technically and economically viable means to alleviate the water stresses. For such systems, high recovery ratio is desired because of the technical and economical difficulties of concentrate management. It has been demonstrated that the current, conventional solar reverse osmosis (RO) desalination can be improved by 40–200 times by eliminating unnecessary energy losses. In this work, a batch-RO system that can be powered by a thermal Rankine cycle has been developed. By directly recycling high pressure concentrates and by using a linkage connection to provide increasing feed pressures, the batch-RO has been shown to achieve a 70% saving in energy consumption compared to a continuous single-stage RO system. Theoretical investigations on the mass transfer phenomena, including dispersion and concentration polarization, have been carried out to complement and to guide experimental efforts. The performance evaluation of the batch-RO system, named DesaLink, has been based on extensive experimental tests performed upon it. Operating DesaLink using compressed air as power supply under laboratory conditions, a freshwater production of approximately 300 litres per day was recorded with a concentration of around 350 ppm, whilst the feed water had a concentration range of 2500–4500 ppm; the corresponding linkage efficiency was around 40%. In the computational aspect, simulation models have been developed and validated for each of the subsystems of DesaLink, upon which an integrated model has been realised for the whole system. The models, both the subsystem ones and the integrated one, have been demonstrated to predict accurately the system performance under specific operational conditions. A simulation case study has been performed using the developed model. Simulation results indicate that the system can be expected to achieve a water production of 200 m3 per year by using a widely available evacuated tube solar collector having an area of only 2 m2. This freshwater production would satisfy the drinking water needs of 163 habitants in the Rajasthan region, the area for which the case study was performed.

Performance evaluation of reverse osmosis (RO) pre-treatment technologies for in-land brackish water treatment

Integration of renewable energy with desalination technologies has emerged as an attractive solution to augment fresh water supply sustainably. Fouling and scaling are still considered as limiting factors in membrane desalination processes. For brackish water treatment, pre-treatment of reverse osmosis (RO) feed water is a key step in designing RO plants avoiding membrane fouling. This study aims to compare at pilot scale the rejection efficiency of RO membranes with multiple pre-treatment options at different water recoveries (30, 35, 40, 45 and 50%) and TDS concentrations (3500, 4000, and 4500mg/L). Synthetic brackish water was prepared and performance evaluation were carried out using brackish water reverse osmosis (BWRO) membranes (Filmtec LC-LE-4040 and Hydranautics CPA5-LD-4040) preceded by 5 and 1μm cartridge filters, 0.02μm ultra-filtration (UF) membrane, and forward osmosis (FO) membrane using 0.25M NaCl and MgCl2 as draw solutions (DS). It was revealed that FO membrane with 0.25M MgCl2 used as a draw solution (DS) and Ultra-filtration (UF) membrane followed by Filmtec membrane gave overall 98% rejection but UF facing high fouling potential due to high applied pressure. Use of 5 and 1μm cartridge filter prior to Filmtec membrane also showed effective results with 95% salt rejection.

Assessing the resilience of water supply systems in Oman

Water systems in the Sultanate of Oman are inevitably exposed to varied threats and hazards due to both natural and man-made hazards. Natural disasters, especially tropical cyclone Gonu in 2007, cause immense damage to water supply systems in Oman. At the same time water loss from leaks is a major operational problem. This research developed an integrated approach to identify and rank the risks to the water sources, transmission pipelines and distribution networks in Oman and suggests appropriate mitigation measures. The system resilience was evaluated and an emergency response plan for the water supplies developed. The methodology involved mining the data held by the water supply utility for risk and resilience determination and operational data to support calculations of non-revenue water. Risk factors were identified, ranked and scored at a stakeholder workshop and the operational information required was principally gathered from interviews. Finally, an emergency response plan was developed by evaluating the risk and resilience factors. The risk analysis and assessment used a Coarse Risk Analysis (CRA) approach and risk scores were generated using a simple risk matrix based on WHO recommendations. The likelihoods and consequences of a wide range of hazardous events were identified through a key workshop and subsequent questionnaires. The thesis proposes a method of translating the detailed risk evaluations into resilience scores through a methodology used in transportation networks. A water audit indicated that the percentage of NRW in Oman is greater than 35% which is similar to other Gulf countries but high internationally. The principal strategy for managing NRW used in the research was the AWWA water audit method which includes free to use software and was found to be easy to apply in Oman. The research showed that risks to the main desalination processes can be controlled but the risk due to feed water quality might remain high even after implementing mitigation measures because the intake is close to an oil port with a significant risk of oil contamination and algal blooms. The most severe risks to transmission mains were found to be associated with pipe rather than pump failure. The systems in Oman were found to be moderately resilient, the resilience of desalination plants reasonably high but the transmission mains and pumping stations are very vulnerable. The integrated strategy developed in this study has a wide applicability, particularly in the Gulf area, which may have risks from exceptional events and will be experiencing NRW. Other developing countries may also experience such risks but with different magnitudes and the risk evaluation tables could provide a useful format for further work.

Análise e optimização dos consumos de utilidades (vapor e energia eléctrica) na Petibol – Embalagens de Plásticos, S.A.

Mestrado em Engenharia Química. Ramo optimização energética na indústria química.

Caracterização de águas do processo e optimização dos consumos de água nos vários circuitos da Petibol, S.A. – Embalagens de Plástico

A empresa Petibol, S.A. – Embalagens de plástico centra-se na produção de embalagens de plástico a partir da matéria-prima Poliestireno Expandido (EPS) e Polipropileno Expandido (EPP). A empresa possui uma preocupação ao nível da qualidade da água e do aproveitamento energético, tendo desta forma surgido a realização do estudo na unidade industrial, com o objectivo de anular e/ou diminuir as possíveis lacunas existentes na unidade industrial. Numa primeira etapa foi realizada uma caracterização global à qualidade da água e à empresa, actualizando-se os esquemas já existentes, contabilizando-se os custos actuais relativamente aos processos no circuito da água (arrefecimento, aquecimento e pressurização), e por fim, efectuou-se um levantamento in loco do circuito de água, relativamente à pressão, temperatura e caudal. Numa fase posterior, foram propostos equipamentos e processos, tendo em vista a colmatação dos problemas identificados, realizando-se um subsequente estudo relativamente aos custos inerentes a esses novos processos. A caracterização à água foi avaliada em diferentes pontos do circuito industrial, tendo-se determinado na Sala de Bombagem que o filtro de areia não possuía as dimensões mais apropriadas, existindo também um problema a nível mecânico associado ao processo de contra-lavagem. Tais factos podem ser a causa da ocorrência de um aumento do teor de sólidos após a passagem na camada filtrante. Relativamente ao amaciador, este deveria amaciar de forma completa a água para alimentação à caldeira, embora se tenha registado à saída do amaciador uma dureza de 21,3 mg/L, denunciando problemas na troca iónica. No que toca à água de alimentação à caldeira, verifica-se a existência de parâmetros que não se encontram de acordo com os critérios enunciados para uma óptima qualidade, sendo eles o pH (10,14), condutividade (363 μS/cm), teor de ferro (1,21 mg/L) e a dureza (16 mg/L). De salientar que somente o teor de cobre, que se encontra em quantidades vestigiais, apresenta-se de acordo com os valores impostos. No que respeita à água da caldeira, esta apresenta parâmetros incompatíveis com os recomendados, sendo eles a condutividade (7350 μS/cm), teor de sólidos dissolvidos (5248 mg/L) e alcalinidade total (780 mg/L). De referir que o valor de pH (11,8) não se encontra de acordo com a aplicação do tratamento “fosfato-pH coordenado”. Em relação aos parâmetros com valores que se encontram dentro dos limites, estes correspondem à dureza (0 mg/L), ao teor de fosfatos (45 mg/L) e teor de sílica (0 mg/L). A água do circuito de arrefecimento foi sujeita a uma análise microbiológica, que corroborou a presença de um biofilme. Um dos problemas enunciados pela empresa, prendia-se com a impossibilidade de descarga, no colector municipal, dos condensados dos compressores, visto apresentarem uma quantidade de óleo de cerca de 43,3 mg/L, equivalente a quatro vezes o valor limite de emissão, de acordo com a legislação municipal. Por fim, o efluente de descarga industrial apresenta um valor de pH (10,3) acima do intervalo permitido por lei (6,0 – 9,0), sendo que a corrente que mais contribui para este acréscimo de pH corresponde à corrente proveniente da água de purga, visto esta apresentar um valor de pH de 12,22. De maneira a contornar os parâmetros enunciados, é proposto a substituição do filtro de areia da Sala de Bombagem, assim como a inserção de um conjunto de medidas de remoção de ferro e desinfecção, sendo a conjugação de arejamento, coagulação, filtração e desinfecção, por parte do hipoclorito, a proposta apresentada. Aos condensados dos compressores é apresentado um sistema de separação, que possibilita a remoção do óleo da água, e uma consequente descarga da mesma. Actualmente, não existe qualquer filtro de areia no circuito de arrefecimento da água, sendo proposto assim esse equipamento, de forma a minorar o desenvolvimento da população microbiana, bem como a permitir uma maior eficiência na transferência de calor na torre de arrefecimento. Relativamente à descarga industrial, é recomendável a colocação de um sistema de regularização automática de pH. A inserção de uma válvula de três vias permite um aproveitamento energético e de água, a partir da confluência da água oriunda dos furos com a água do tanque de água fria, sendo posteriormente alimentada à central de vácuo. No estudo da recuperação energética, um outro equipamento avaliado correspondeu à serpentina, no entanto, verificou-se que a poupança no consumo de gás natural era de apenas 0,005%, o que não se mostrou uma proposta viável. O orçamento de todos os equipamentos é de 11.720,76 €, possibilitando não só um melhor funcionamento industrial, como um menor impacto a nível ambiental. Os custos futuros de funcionamento aumentam em 3,36%, tendo a pressurização um aumento do seu custo em 3,4% em relação ao custo actual, verificando-se um custo anual de 10.781,21€, em relação aos processos de arejamento, coagulação e desinfecção.

Lämmöntalteenottokattilan kehittäminen kaasumoottoreille ja teollisuuskaasuturbiineille

Tässä diplomityössä on kehitetty kustannustehokas lämmöntalteenottokattila savukaasun virtaukselle alle 150 kg/s. Kehitettävä kattila on luonnonkiertoinen ja pystyrakenteinen. Valitun kattilatyypin etuja muihin kattilatyyppeihin nähden on tarkasteltu. Erityistä huomiota kattilassa on kiinnitetty vedenkäsittelyn yksinkertaistamiseen. Tämä on saavutettu tulistinratkaisulla, jonka säätötarve on vähäinen. Tuorehöyryn lämpötilan säätöön käytettyjä säätömenetelmiä on tarkasteltu ja eri tulistinratkaisuja käyttämällä saavutettavia tuorehöyrymääriä ja säätötarvetta on tutkittu simulointiohjelmaa hyväksi käyttäen. Tulistinratkaisun lisäksi työssä on tarkasteltu syöttöveden käyttöä ulkoiseen lämmitykseen sekä lämmönsiirrinpakettien tuentaa. Lisäpolton toteutusta sekä syöttövesiventtiilin sijoittamista ja syöttövesipumpun valintaa on myös tarkasteltu. Osana työtä on lisäksi tehty kehitettyä kattilaa varten mitoitusohjelma ja mitoitettu sitä käyttäen esimerkkilaitos.

Lämmöntalteenottokattilan dynaaminen simulointimalli

Työssä mallinnettiin kombivoimalaitoksen lämmöntalteenottokattila Apros-simulointiohjelmalla. Simulointimalli valmistettiin vastaamaan Helsingin Energian Vuosaari B:n voimalaitoksen lämmöntalteenottokattilaa, joka toimii kahdella painetasolla. Kattila on Foster Wheelerin valmistama. Ennen mallinnuksen aloittamista tutustuttiin laitoksen termodynamiikkaan, jolloin saatiin riittävä teoreettinen tieto koko laitoksen toiminnasta. Kattilan reunaehtoina ovat kaasuturbiiniprosessi ja laitoksen höyrykierto. Kaasuturbiini korvattiin laskentayhtälöillä, jotka antavat alkuarvot mm. savukaasun massavirralle ja lämpötilalle ennen kattilaa kaasuturbiinin tehon funktiona. Kattila liitetään höyrykiertoon tuorehöyry- ja syöttövesilinjasta, jolloin reunaehtoina annetaan lämpötilat ja paineet massavirroille. Valmistettua mallia testattiin ylösajo- ja kuormanmuutostilanteessa. Ylösajotilanteessa saatuja laskentatuloksia verrattiin todellisen laitoksen mittaustuloksiin, jolloin varmistuttiin simulointimallin oikeasta fysikaalisesta toiminnasta. Kuormanmuutostilanteissa kaasuturbiinin tehoa muutettiin ja samalla seurattiin kattilan reagointia muutostilanteessa. Kuormanmuutosmittauksessa varmistettiin vielä, että kattila reagoi kuormanmuutokseen oikealla tavalla, eikä muutos aiheuta kattilan toiminnalle haitallista värähtelyä.

Syöttövesisäiliöiden pinnanheilahteluiden hallinta Loviisan voimalaitoksella

Tässä työssä tarkastellaan syöttövesisäiliöiden käyttäytymistä Loviisan voimalaitoksella. Työssä käydään läpi laitoksen kaikki pääjärjestelmät primääri- ja sekundääripuolelta. Lisäksi selvitetään myös säiliöiden käyttäytymiseen liittyvät apujärjestelmät niiltä osin kuin tarpeellista. Työn pääpaino laitosesittelyn jälkeen siirtyy täysin syöttövesisäiliömallin luomiseen ja simulointeihin. Työssä on tutkittu useita esille tulleita ideoita syöttövesisäiliöiden pinnanheilahdusten minimoimiseksi. Säiliömallin luominen ja simuloinnit on suoritettu APROS-voimalaitossimulaattorilla. Työssä on alustavasti tarkasteltu kaikki pinnanheilahdusten hallintaideat. Mahdolliset jatkotutkimukset ja parannustyöt aloitetaan tämän työn pohjalta. Työn aikana saatiin paljon uutta tietoa syöttövesisäiliöiden käyttäytymisestä. Tätä tietoa pystytään hyödyntämään käytössä, prosessisuunnittelussa ja koulutussimulaattoria päivitettäessä.

Taajuusmuuttajat voimalaitosten pumppauksissa, erityisesti syöttöveden pyörimisnopeussäädön vaikutus ruiskutusvesijärjestelmiin

Työn ensimmäisessä osassa tutustutaan pumppauksen teoriaan ja esitellään kuristus- ja pyörimisnopeussäätö. Toisessa osassa perehdytään pyörimisnopeussäädössä käytettävän taajuusmuuttajan rakenteeseen ja sen eri osissa syntyviin häviöihin. Kolmannessa osassa tutkitaan kolmen eri tavoin säädetyn pumppauksen toimintaa Pelloksen voimalaitoksella. Lauhdepumpun kierrosnopeussäätöä verrataan vaihtoehtoiseen kuristussäätöön. Viimeisessä osassa selvitetään mahdollisuutta poistaa pyörimisnopeussäädön turhaksi tekemä syöttövesiventtiili voimalaitosten suunnittelusta. Erityisesti etsitään vaihtoehtoisia menetelmiä ruiskutusveden tuottamiseen. Uusia vaihtoehtoja ruiskutusvedelle esitetään kaksitoista. Ruiskutusvesitekniikoita vertaillaan keskenään ja parasta vaihtoehtoa verrataan nykyiseen menettelyyn.

Prosessihyötysuhteen parantamiskohteiden kartoitus painevesireaktorityyppisessä ydinvoimalaitoksessa

Työn tavoitteena on kartoittaa painevesireaktorityyppisen ydinvoimalaitoksen prosessihyötysuhteen parantamiskohteita. Aluksi kirjallisuudesta etsitään hyötysuhteen parantamiskeinoja ideaalisessa höyryvoimalaitosprosessissa. Näistä valitaan sopivimmat tarkastelun kohteeksi todellisessa voimalaitoksessa: syöttöveden esilämmityksen tehostaminen väliottohöyryvirtausta kasvattamalla ja syöttöveden esilämmittimen lämmönsiirtopintaa lisäämällä. Tarkastelussa pyritään löytämään paras mahdollinen hyötysuhde väliottohöyrylinjojen putkikokoa sekä esilämmittimien putkien lukumäärää muuttamalla. Diskreetin optimoinnin iteraatioaskel määritetään hyötysuhteen osittaisderivaattojen avulla. Tehtäviä muutoksia simuloidaan APROS-simulointiohjelmalla, jossa käytetään Loviisan voimalaitoksesta tehtyä mallia VVER-440. Työssä havaittiin, että pelkkiä väliottohöyrylinjojen putkikokoja – ja massavirtaa – kasvattamalla Loviisan voimalaitoksen hyötysuhdetta voidaan parantaa parhaimmillaan 32,75%:sta 32,85%:iin. Syöttöveden esilämmittimien lämmönsiirtopintaa lisäämällä saadaan suurempi parannus hyötysuhteeseen: 32,75%:sta 32,99%:iin. Näissä tapauksissa muutettiin kaikkia väliottohöyrylinjoja tai syöttöveden esilämmittimien lämpöpintoja. Työssä tarkasteltiin myös joitakin pienempiä muutoskohteita, joista paras hyötysuhteen kasvu saatiin korkeapaine-esilämmittimien lämmönsiirtopintaa kasvattamalla sekä toisen väliottohöyrylinjan (RD12) ja sitä vastaavan syöttöveden esilämmittimen muutosten yhteisvaikutuksena.