Uppsatsen är en fallstudie utförd på uppdrag av Arla ostmejeri i Kalmar med syfte att undersöka om en minskning av den höga vattenförbrukningen på anläggningen är genomförbar. För att svara på studiens frågeställning har samtal med systemtekniskt kunnig personal på mejeriet tillsammans med egen efterforskning och studiebesök utförts. Fokus har lagts på att undersöka möjligheten att öka användningen av biprodukten produktkondensat som vattenresurs, vilket redan används till en nyttjandegrad upp till ca 50%. Ökningen är tänkt att ske bland annat genom att använda produktkondensatet i ostrecepten vilket gör att kondensatet måste vara fritt från bakterier och orenheter. Tanken är att det ska uppnås med hjälp av avancerad filterteknik, så som omvänd osmos och ultrafiltrering. Även undersökning kring fullständig vattenåterföring genom total vattenrening har undersökts som alternativ, det visade sig vara ett kostsamt projekt med behov av större utbyggnader. Arbetet är aktuellt då många kommuner i Sverige kämpar med att hålla vattenförsörjning till invånare och industrier under särskilt torra somrar. / This is a case study commissioned by Arla cheese dairy in Kalmar, Sweden, with the purpose to examine if a decrease of the high water consumption on the dairy is possible. To answer the question formulation of the study dialogues with experienced personnel of the dairy together with research and visit at an adjacent water treatment plant. The research has focused on the possibility to increase the use of the bi product ”product condensate” as a water resource, which is used up to 50% today. The increase is supposed to be achieved with the use of product condensate in the cheese recipes which means that the condensate needs to be free from bacteria and impurities. To reach this cleanliness of the water advanced filter technique like reversed osmosis and ultrafiltration must be used. Total water recirculation with no water discharge in the factory was examined but it showed to be an expensive project with the need of big investments.This study is important today since a lot of areas in Sweden is struggling with high water consumption, especially warm and dry summers.

If not purified leachate from landfills would cause damages on the environment. At most landfills in Sweden local treatment of leachate is achieved, at the rest the leachate is transported to sewertreatment. While no comprehensive legal provisions for discharge exist in Sweden there is a difference in discharges between the installations for landfill. If no comprehensive legal provisions is produced guidance must improve. Treatment of leachate and self monitoring system at fifteen installations in Sweden has been studied and compared. A study of literature about different treatment solutions has also been performed. Practical information about the landfills has been gathered through visits. Processes of treatment described in literature correspond to measures. Variations exists between the self monitoring systems at the installations both between parameters for analyses, how often controls take place and were testpoints are situated. Knowledge of reactions and techniques for treatment of compounds common in leachate exist. Further research about compounds whose effect we do not know for certain must be achieved. / Lakvattenrening och egenkontrollprogram vid femton deponier i Sverige har studerats och jämförts. En litteraturstudie angående olika reningstekniker har även utförts. Information om deponierna och reningsprocesserna har inhämtats via studiebesök och miljörapporter. Vid jämförelse av rening har olika processer studerats separat. Den beskrivning av processerna som finns i litteraturen stämmer väl med uppmätta resultat. Exempel på detta är ammoniumhalter som reduceras i luftad damm, halter totalkväve som minskar genom rening i Satsvis Biologisk Reaktorteknik och reducerad halt suspenderat material som inträffar vid rening genom markfilter. Egenkontrollprogrammen vid de olika deponierna varierar dels i avseende på vilka parametrar som kontrolleras och dels hur ofta kontroller utförs och var provpunkter är belägna. För de vanligast förekommande ämnen som existerar i lakvatten finns kunskap om reaktioner och fungerande tekniker för rening. Problem uppstår för de ämnen vilkas reaktioner och förändringar man ej känner till. Farhågor finns dessutom att det i lakvatten finns föreningar vars existens och verkan vi ej känner till. På grund av detta krävs ytterligare forskning på lakvatten.

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Ce travail concerne l'étude des modifications de nanocharges lamellaires synthétiques (α-ZrP) et de leur influence sur les propriétés mécaniques et barrière aux gaz de nanocomposites à matrice élastomère (SBR). Cette étude s'inscrit dans le cadre de l'amélioration de l'étanchéité des pneumatiques. L'une des originalités de ce travail a résidé dans l'introduction des nanocharges hydrophiles par le biais d'une dispersion aqueuse (slurry), dans la matrice SBR hydrophobe. La première phase de ce travail a consisté à entreprendre plusieurs types de modification des nanocharges afin d'étudier les mécanismes d'intercalation et/ou d'exfoliation des ces dernières dans le slurry. Ces différentes familles de charges modifiées ont été utilisées pour réaliser des nanocomposites selon différentes voies de mise en oeuvre : principalement solvant et latex. Nous avons ensuite étudié l'influence, (i) de la nature des intercalants, (ii) des distances interfoliaires initiales des nanocharges et (iii) des procédés de mise en oeuvre des nanocomposites, sur la morphologie et les propriétés finales des matériaux. Cette étude a montré la synergie de ces trois paramètres et mis en évidence l'importance du contrôle des interactions charges modifiées/matrice sur les propriétés de transport de gaz. Parmi l'ensemble des matériaux synthétisés, nous avons pu mettre en avant une formulation, permettant d'atteindre des propriétés mécaniques et barrière intéressantes. Cette formulation, en voie latex, est basée sur l'utilisation de la charge modifiée aminosilane et de l'agent de couplage Si69 / This work concerns the study of the modification of synthetic lamellar nanofillers (α-ZrP) and their influence on mechanical and gas barrier properties of elastomeric nanocomposites (SBR). This study is part of improving the tire tightness. One of the originalities of this work is the introduction of hydrophilic nanofillers through an aqueous dispersion (slurry) in the hydrophobic SBR matrix. The first step of this work was to undertake several types of nanofiller modifications state in order to study their intercalation/exfoliation mechanisms in a slurry. These different families of modified fillers were then used to make nanocomposites with different ways of implementations: mainly solvent and latex ones. The influence of, (i) the nature of the intercalating agent, (ii) the initial nanofiller interlayer distance and (iii) the nanocomposite implementation processes, on the morphology and final properties of materials were studied. The synergy of these three parameters was demonstrated and the importance of controlling the modified filler/matrix interactions on the gas transport and mechanical properties was also proved. Among all the synthesized materials, a formulation was put forward which allowed to achieve interesting mechanical and barrier properties. This formulation, processed by the latex route, is based on the use of aminosilane modified nanofillers and the Si69 coupling agent

Les objectifs de cette thèse consistent à identifier les morphologies adoptées par des mélanges d’élastomères chargés en noir de carbone, à étudier l’influence de l’introduction de charges sur ces morphologies mais aussi de détecter la localisation de la charge dans ces mélanges. Dans une dernière partie, l’impact de ces différentes structures sur les défauts d’extrusion est abordé. Ces travaux concernent l’étude des coupages caoutchouc naturel / styrene-butadiene rubber (NR / SBR) et polybutadiène / styrene-butadiene rubber (BR / SBR) non vulcanisés. Dans un premier temps, les morphologies adoptées par ces mélanges non chargés ont été identifiées grâce à plusieurs protocoles expérimentaux. L’influence de l’introduction de noir de carbone ainsi que l’étude de la localisation de la charge dans ces mélanges ont constitué une seconde étape dans ces travaux. Aucune localisation préférentielle de la charge n’a été détectée pour ces mélanges. Un système ségrégé a donc été réalisé par la suite. Enfin, le comportement en extrusion de ces mélanges a été simulé par rhéométrie capillaire et des observations de défauts d’aspect ont été faites. La ségrégation du noir de carbone ne semble pas entraîner la création de défauts d’aspect, sauf dans le cas d’une localisation dans la matrice / The purpose of this project is to investigate the morphology of elastomeric blends filled with carbon black, the localization of the filler in these blends and the structure impact on their processing. This work concerns uncured natural rubber / styrene-butadiene rubber (NR / SBR) blends and butadiene rubber / styrene-butadiene rubber (BR / SBR) blends. Firstly, the morphology of these blends unfilled was described by different experimental procedures over the entire composition range. Secondly, the impact of the filler on the morphology and the localization of it on the blends were studied. No preferential localization was observed in our case. Another blend with a segregation was realized. And finally, the processing of these elastomeric blends was simulated by capillary rheology to detect the formation of flow instabilities. Few melt fractures were observed, except when the filler is localized in the matrix

Depuis une dizaine d'années, les procédés de granulation aérobie sont apparus comme une technologie prometteuse pour le traitement des effluents fortement chargés en azote, phosphore et carbone, tels que ceux issus de l'agro-industrie. La complexité microbienne de ces granules et les mécanismes qui leur donnent des propriétés exceptionnelles de décantation et de cohésion, constituent encore des axes de recherche importants. Dans cette thèse, le travail s'est axé sur un mécanisme encore non étudié : les processus de précipitation des phosphates au cœur des granules microbiennes. Différentes techniques d'analyses spectrales, parfois adaptés pour la première fois à ce type de systèmes, comme la spectroscopie Raman, ont permis de caractériser la nature de ces minéraux formés au cœur des granules. L'analyse menée sur des réacteurs de laboratoires a démontré la présence des phosphates de calcium sous forme d'hydroxyapatite [Ca5(PO4)3(OH)]. Cette précipitation est potentiellement induite par les variations locales de pH et de sursaturation provoqués par les réactions microbiennes à l'intérieur des granules. L'étude des phénomènes de biominéralisation à été étendu aux granules anaérobies issus des réacteurs de type UASB de l'industrie laitière. Un modèle physico-chimique sur les processus de précipitation sous forme matriciel sur AQUASIM®, couplé avec des bases de calcul de sursaturation (PHREEQC®), ont permis d'avancer des hypothèses sur les mécanismes influençant ces processus de biominéralisation, tels que la formation d'un précurseur amorphe de l'hydroxyapatite (ACP), ainsi que d'identifier les constantes de précipitation thermodynamiques (pKsp|20ºC=28.07±0.58) et cinétiques dans différentes conditions opératoires. Grâce au suivi d'un système biologique GSBR (Granular Sludge Sequenced Batch Reactor) pendant plus de 900 jours, la contribution de ce phénomène aux processus de déphosphatation a été estimé (46% dans les conditions testées). L'utilisation de ce processus pour immobiliser efficacement le phosphore et apporter des propriétés physiques stables aux granules a été également discutée. Une évaluation des performances et de la stabilité du réacteur à été mis en œuvre en alternant des cycles anoxies/aérobies ou anaérobies/aérobies vis-à-vis d'une future application industrielle. L'induction locale de la précipitation par les variations de pH et par le relargage des phosphates par les réactions microbiennes, nécessite une modélisation appropriée, qui a été également initiée dans cette thèse / Over the last decade, aerobic granulation processes have araised as a promising technology for treating wastewater effluents containing high nitrogen, phosphorus and carbon concentrations. The microbial complexity of granules and the mechanisms by which they acquire excellent settleability properties, still constitute important research goals to investigate. This thesis is focused on a mechanism that has been little addressed in literature, that is, phosphate precipitation in the core of aerobic granules. Different analytical techniques, sometimes adapted for the first time to this type of systems, like Raman spectroscopy, have let an exhaustive characterization of biominerals in the core of granules. Analyses performed on aerobic granules grown with synthetic fed in a lab-scale SBR (Sequential Batch Reactor), revealed a calcium phosphate core made of hydroxyapatite [Ca5(PO4)3(OH)]. This precipitation phenomenon is induced by local pH and supersaturation gradients issued of biological reactions inside granules. The study of the biomineralization phenomenon has been extended into anaerobic granules coming from UASB reactors at different cheese wastewater treatment plants. A physico-chemical model has been described in a form of matrix with AQUASIM® software, and coupled with a thermodynamic database (PHREEQC®), in an attempt to hypothesize the mechanisms that influence the biomineralization phenomena. It has been proposed the formation of an amorphous precursor (ACP) prior hydroxyapatite precipitation in the core of granules, suggesting the thermodynamic constant (pKsp|20ºC=28.07±0.58) and kinetic constants at different operating conditions. It has been also estimated the contribution of the biomineralization to the overall phosphorus removal process (up to 46% at the operating conditions tested), thanks to the development and study of a GSBR (Granular Sludge Batch Reactor) in labscale, for more than 900 days. The fate of the biomineralization process in granules, regarding the contribution to their stabilization and physical properties, has been also dealt in this thesis. The reactor stability and performances have been assessed by alternating anoxic/aerobic and anaerobic/aerobic cycles, in sights of a future industrial application. The induction of precipitation by local variation of pH and supersaturation issued of biological reactions has been here introduced, although it will need further investigation

Pour faire face à des réglementations de plus en plus contraignantes, des procédés compacts et performants doivent être développés pour assurer un traitement des effluents efficace et pérenne. La technologie des boues granulaires aérobies permet de coupler productivité et compacité pour autant qu’elle soit maîtrisée. La formation des granules implique des conditions opératoires définies principalement dans des réacteurs discontinus. Afin d’améliorer la capacité de traitement, ce travail a pour objectif de proposer des conditions opératoires permettant l’utilisation des boues granulaires aérobies dans un réacteur en régime continu. Pour cela, la technique de granulation de l’écosystème est contrôlée par l’optimisation du fonctionnement d’un réacteur de laboratoire fonctionnant en discontinu (mode transitoire) puis la procédure obtenue est transposée à une taille de réacteur plus importante. Cette étude montre que la charge massique, le cisaillement et la pression de sélection des boues conditionnent la formation des granules et leurs propriétés. Le fonctionnement du réacteur en régime continu a ensuite été étudié. Il est montré que la structure granulaire a pu être maintenue tout en augmentant l’efficacité du procédé, tout paramètre équivalent par ailleurs (capacité de traitement doublée pour le réacteur continu). In fine, le système a été testé avec un effluent industriel. Un logiciel industriel a été utilisé afin de représenter pour l’optimiser le fonctionnement d’un réacteur fluidisé granulaire tel qu’obtenu expérimentalement. Si le module proposé dans ce logiciel a montré ses limites pour simuler un régime SBR, le modèle MBBR , bien que ne considérant pas la granule dans son ensemble, semble être adéquat pour représenter le fonctionnement en continu. L’utilisation des boues granulaires dans un réacteur continu est une technologie prometteuse mais nécessite des investigations sur son fonctionnement à long terme et sa modélisation. / Due to more stringent regulations, wastewater processes need to be more compact and effective. The utilization of aerobic granular sludge conjugates compactness and productivity with the control of the operational. Granulation, which need specific conditions, are mostly operated in batch reactors. To improve the capacity of treatment, this study investigates process conditions for an optimal operation for a continuous reactor working with aerobic granular sludge. First of all, granulation technique is optimized in a laboratory batch reactor (SBR) and results reveal that food to microorganism ratio, shear and selection pressure applied influence pellets’ formation and their properties. Then, this optimized method is successfully scaled-up. After that, the utilization of granules in continuous is studied and this mode increases the reactor capacity while the granular structure is maintained. The utilization of an industrial influent shows reserved results. A commercial software was used to simulate experimental results obtained for a fluidized reactor using pellets. The model, proposed by the software, shows inconsistencies in batch mode. The MBBR model seems more appropriate to simulate continuous mode although the whole pellet is not considered. So, the utilization of aerobic granular sludge in a continuous reactor is a promising technology but further research is needed in the long term operation and its modeling.