Development, installation and assembly of a water purification demonstrator
Härkönen, Eetu (2023)
Katso/ Avaa
Sisältö avataan julkiseksi: 08.02.2025
Diplomityö
Härkönen, Eetu
2023
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202301306546
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202301306546
Tiivistelmä
Ballast water is used in ships to provide stability when the ships are not carrying cargo. Ship ballast waters when discharged bring nonindigenous organisms such as bacteria or algae to ports which can cause economic damage, and harm the native species and ecosystem.
This thesis covers the assembly and installation of a mobile water treatment demonstrator which uses mechanical and chemical treatment methods to remove contaminants from the ballast water. The mechanical treatments include filtering, coagulation, and removal of coagulant. The chemical treatment is an oxidation process which uses sodium ferrate (VI) Na₂FeO₄ as oxidant in the treatment of the water. The sodium ferrate (VI) is produced by electrochemical synthesis. Ferrate (VI) has promising properties for water treatment according to the literature but is unstable and therefore needs to be produced on site and the produced ferrate (VI) needs to be used within 40-50 minutes. The demonstrator uses chemical oxygen demand sensor, conductivity sensor and pH sensor for water quality monitoring in different stages of the treatment.
The demonstrator was not fully completed and therefore future development and research is needed to determine the capabilities and limitations of the methods in ballast water treatment or other applications. Painolastivesi on laivoissa käytettävä lisäkuorma, joka vakauttaa laivaa, kun se ei kuljeta rahtia. Painolastiveden mukana kulkeutuu haitallisia vieraslajeja, kuten bakteereja ja leviä, jotka voivat aiheuttaa vahinkoa alkuperäiselle ekosysteemille, sekä aiheuttaa taloudellista vahinkoa.
Tässä opinnäytetyössä käydään liikuteltavan vedenpuhdistuslaitteiston asennusta, kehitystä ja kokoonpanoa. Laitteisto hyödyntää mekaanisia sekä kemiallisia puhdistusmenetelmiä epäpuhtauksien poistamiseen painolastivedestä. Mekaanisia menetelmiä ovat suodatus, koagulaatio ja sakkautumien poistaminen. Kemiallinen puhdistusmenetelmä on hapettavan aineen, natriumferraatin (VI) Na₂FeO₄ käyttö. Natriumferraatin (VI) valmistus tapahtuu sähkökemiallisella synteesillä. Kirjallisuuden perusteella ferraatin (VI) ominaisuudet vedenpuhdistustarkoituksessa ovat lupaavat, mutta ferraatin (VI) epävakaudesta johtuen se tulisi käyttää 40-50 minuutin kuluttua valmistuksesta. Laitteistossa käytetään sensoreita veden pH-arvon, konduktiivisuuden ja kemiallisen hapenkulutuksen arvon valvomiseen eri vaiheissa puhdistusprosessia.
Laitteisto ei valmistunut täysin, ja jatkokehitystä sekä jatkotutkimusta tarvitaan vedenpuhdistusmenetelmien tehokkuuden selvittämiseksi painolastiveden puhdistuksessa tai muissa käyttökohteissa.
This thesis covers the assembly and installation of a mobile water treatment demonstrator which uses mechanical and chemical treatment methods to remove contaminants from the ballast water. The mechanical treatments include filtering, coagulation, and removal of coagulant. The chemical treatment is an oxidation process which uses sodium ferrate (VI) Na₂FeO₄ as oxidant in the treatment of the water. The sodium ferrate (VI) is produced by electrochemical synthesis. Ferrate (VI) has promising properties for water treatment according to the literature but is unstable and therefore needs to be produced on site and the produced ferrate (VI) needs to be used within 40-50 minutes. The demonstrator uses chemical oxygen demand sensor, conductivity sensor and pH sensor for water quality monitoring in different stages of the treatment.
The demonstrator was not fully completed and therefore future development and research is needed to determine the capabilities and limitations of the methods in ballast water treatment or other applications.
Tässä opinnäytetyössä käydään liikuteltavan vedenpuhdistuslaitteiston asennusta, kehitystä ja kokoonpanoa. Laitteisto hyödyntää mekaanisia sekä kemiallisia puhdistusmenetelmiä epäpuhtauksien poistamiseen painolastivedestä. Mekaanisia menetelmiä ovat suodatus, koagulaatio ja sakkautumien poistaminen. Kemiallinen puhdistusmenetelmä on hapettavan aineen, natriumferraatin (VI) Na₂FeO₄ käyttö. Natriumferraatin (VI) valmistus tapahtuu sähkökemiallisella synteesillä. Kirjallisuuden perusteella ferraatin (VI) ominaisuudet vedenpuhdistustarkoituksessa ovat lupaavat, mutta ferraatin (VI) epävakaudesta johtuen se tulisi käyttää 40-50 minuutin kuluttua valmistuksesta. Laitteistossa käytetään sensoreita veden pH-arvon, konduktiivisuuden ja kemiallisen hapenkulutuksen arvon valvomiseen eri vaiheissa puhdistusprosessia.
Laitteisto ei valmistunut täysin, ja jatkokehitystä sekä jatkotutkimusta tarvitaan vedenpuhdistusmenetelmien tehokkuuden selvittämiseksi painolastiveden puhdistuksessa tai muissa käyttökohteissa.