Borehole heat exchangers are widely used in heat pumps of residential buildings and industrialsystems. It is known as one of the most energy ecient technologies which provides heatingand cooling by using sustainable geothermal energy. The life time of borehole heat exchangerslasts more than 50 years which is longer than combustion boilers. Therefore, designing abore eld with accurate sizing is important for its future applications. Due to the large volumeof the ground, the transient heat transfer process of the bore eld lasts for a long time span. Because of this, only a few of the heat transfer models for borehole ground heat exchangersare validated by experiments. Besides, experimental validation in a real scale borehole can bedicult because of the uncertainty of the composition and thermal properties of the ground. A solution to faster experimental validation is to scale down the size of the borehole andground. This report presents the construction process of a lab-scale model simulating a 4x4 bore eldof 300 m depth vertical boreholes. The process of experimental construction is describedin detail, including ground set up, conductivity test, construction of hydraulic system anddata acquisition system. The pressure drop of hydraulics system is around 2.8 bar under the a flow rate of 200 ml/min and corresponding pump speed is around 2900 to 3100 rpm. The property of the sand has been investigated through a series of conductivity tests, which shows an average thermal conductivity of 1.75 W / (m • K) and average thermal diffusivity of 8.14x10-7 m2/s. Numerical simulation (via COMSOL) is carried out for preliminary validation. Comparison of experimental and simulation results shows discrepancies and one possible reason can be: the actual heat injection rate in experiment is lower than simulation due to heat losses of hydraulic system; uncertainty of ground (saturated sand) conductivity and thermal diffusivity. / Borrhålsvärmeväxlare används ofta i värmepumpar i bostadshus och industrisystem. Det är känt som en av de mest energieffektiva teknikerna som tillhandahåller värme och kyla genom att använda hållbar geotermisk energi. Livslängden för borrhålsvärmeväxlare varar mer än 50 år vilket är längre än förbränningspannor. Därför är det viktigt att utforma ett borrfalt med exakt dimensionering för dess framtida tillämpningar. På grund av den stora markvolymen varar den transienta värmeöverforingsprocessen i borrfältet under lång tid. På grund av detta är endast ett fåtal av värmeöverföringsmodellerna för borrhålsjordvärmeväxlare validerade genom experiment. Dessutom kan experimentell validering i ett borrhål i verklig skala vara svårt på grund av osäkerheten i markens sammansättning och termiska egenskaper. En lösning för snabbare experimentell validering är att skala ner storleken på borrhålet och marken. Denna rapport presenterar konstruktionsprocessen av en modell i labbskala som simulerar ett 4x4-borrfält med 300 m djupa vertikala borrhål. Processen for experimentell konstruktion beskrivs i detalj, inklusive markuppställning, konduktivitetstest, konstruktion av hydraulsystem och datainsamlingssystem. Tryckfallet for hydrauliksystemet är cirka 2,8 bar under en flödeshastighet pa 200 ml/min och motsvarande pumphastighet är runt 2900 till 3100 rpm. Sandens egenskaper har undersökts genom en serie konduktivitetstester, som visar en genomsnittlig värmeledningsformåga pa 1,75 W/(m • K) och en genomsnittlig termisk dffusivitet på 8.14x10 -7 m2/s.  Numerisk simulering (via COMSOL) utförs för preliminär validering. Jämförelse av experimentella och simuleringsresultat visar avvikelser och en möjlig orsak kan vara: den faktiska värmeinsprutningshastigheten i experimentet är lägre än simulering på grund av värmeförluster i hydraulsystemet; osäkerhet i markens (mättad sand) konduktivitet och termisk diffusivitet.

Forward osmosis (FO) is a membrane technology that uses the osmotic pressure difference to treat two fluids at a time giving the opportunity for an energy-efficient water and wastewater treatment. Various applications are possible; one of them is the application in industrial water management. In this review paper, the basic principle of FO is explained and the state-of-the-art regarding FO application in manufacturing industries is described. Examples of FO application were found for food and beverage industry, chemical industry, pharmaceutical industry, coal processing, micro algae cultivation, textile industry, pulp and paper industry, electronic industry, and car manufacturing. FO publications were also found about heavy metal elimination and cooling water treatment. However, so far FO was applied in lab-scale experiments only. The up-scaling on pilot- or full-scale will be the essential next step. Long-term fouling behavior, membrane cleaning methods, and operation procedures are essential points that need to be further investigated. Moreover, energetic and economic evaluations need to be performed before full-scale FO can be implemented in industries.

Kommunala avloppsreningsverk renar avloppsvatten och avlägsnar näringsämnen innan vattnet släpps ut i den omgivande miljön. Under reningen avskiljs partiklar som bildar råslam. Genom att bryta ner råslammet anaerobt (syrefritt) via rötning kan användbara produkter, såsom biogas till bussar, erhållas. Rötning innebär att organiskt material bryts ner under kontrollerade former. Sveriges tredje största kommunala avloppsreningsverk är Käppalaverket i Stockholm. Framtidsprognosen för verket visar att belastningen kommer öka, samtidigt förväntas kraven på slamhantering bli strängare.  Syftet med denna studie var att utreda en metod för att öka Käppalaverkets slambehandlingskapacitet. Idag rötas slammet konventionellt med mesofil rötning. Ett förslag för att öka kapaciteten är att förtjocka och därefter recirkulera slammet in i samma rötningskammare. Möjliga fördelar med detta kan vara ökad biogasproduktion samt möjlighet till högre belastning i rötkamrarna.  Till experimentet nyttjades en pilotanläggning bestående av två rötkammrar på 7 dm3. Rötkamrarna användes för att studera konventionell mesofil rötning (i studien benämnd BR01), jämfört med mesofil rötning med recirkulering (i studien benämnd BR02). Råslammet och rötslammet analyserades löpande (på dag- och veckobasis) med avseende på parametrarna: biogasproduktion och gassammansättning, torrsubstanshalt, halt av flyktiga syror, pH, alkalinitet, organisk belastning, andel mineraliserat kväve, utrötningsgrad samt reduktion av makromolekyler. Uppehållstiden (HRT) för slammet i rötkamrarna var inledningsvis 14 dagar. HRT sänktes stegvis  under studien (från 14 till 11 dagar och därefter till 9 dagar) genom att inflödet av råslam ökades. Därmed pressades BR01 och BR02 i syfte att utröna vid vilken belastning rötningsprocessen förändrades från stabil till instabil. Resultaten visade att under 11-dagars perioden var processen i BR01 stabilare än i BR02. Förhöjda halter av flyktiga syror uppmättes i BR02 under denna period. Under 9-dagars perioden med högre belastning observerades att processen i BR01 var instabil. Processen i BR02 var stabilare under samma period och ansågs därför prestera bättre under högre belastning. Statistiska t-tester visade att flertalet reaktorparametrar (i en och samma reaktor) genomgick säkerställda förändringar från experimentets start till slut. / Municipal wastewater treatment plants (WWTPs) purifies wastewater from nutrients before releasing it to the recipient. Particles that are separated from the water creates a sewage sludge. Anaerobic (without oxygen) digestion is mainly used as a stabilization method for the sludge. Digestion of the sludge produces energy-rich biogas and a nutrient-rich digestate which can be used as a fertilizer. The third largest municipal WWTP in Sweden is Käppala WWTP, situated in Stockholm. In the future, the amount of incoming wastewater is expected to increase. Simultaneously, regulations regarding sludge management are expected to be stricter. The main purpose of this study was to investigate a method to increase the sludge load to the digesters at Käppala WWTP. Today the sludge is digested conventionally with mesophilic anaerobic digestion. One suggestion is to recirculate thickened sludge into the same digestion reactor. This method has been shown to give an increased biogas production as well as improved digester performance.   During the experiment a pilot-digester consisting of two anaerobic reactors (each with a volume of 7 dm3) were used. These reactors were used to study conventional mesophilic digestion (BR01 in this study) and mesophilic digestion with sludge-recirculation (BR02 in this study). Several parameters of the sludge (raw and digested) were analysed on daily and weekly basis: biogas production and gas composition, dry matter content, volatile fatty acids, pH, alkalinity, organic loading, mineralised nitrogen, degree of digestion and reduction of macromolecules. The hydraulic retention time (HRT) of the sludge was initially 14 days. HRT was lowered stepwise (from 14 to 11 and finally down to 9 days) by increasing the inflow of raw sludge. This way the two reactors were pushed to see at what point the digestion process became unstable. The results showed that during the 11-days HRT period BR01 was more stable compared to BR02. Heightened VFA-content was measured in BR02 during this period. During the 9-days HRT period the process in BR01 was deemed unstable. The process in BR02 was more stable during the same period and was considered to have a better performance during high sludge inflow. Statistical t-tests showed that several digestion-parameters (compared for the same reactor) underwent statistically significant changes from the start to the end of the experiment.

Zur Entfernung von anthropogenen organischen Spurenstoffen werden bei der Wasseraufbereitung sehr oft Aktivkohle-Festbettadsorber eingesetzt. Dabei konkurrieren die organischen Einzelstoffe während des Adsorptionsprozesses mit dem adsorbierbaren Anteil der natürlichen Wasserinhaltsstoffe um die aktiven Zentren der Aktivkohle. Durch dieses Konkurrenzverhalten ist es sehr schwierig, für einen zu untersuchenden organischen Einzelstoff seine Entfernbarkeit mittels Aktivkohle abzuschätzen. Gleichzeitig werden der Liste der aus dem Wasser zu entfernenden Substanzen ständig neue Stoffe hinzugefügt. Deshalb wäre es wünschenswert, eine schnelle, einfache und kostengünstige Methode zu haben, mit der unter wasserwerksnahen Bedingungen die Entfernbarkeit eines organischen Einzelstoffs bei der Aktivkohlefiltration in einem Großfilter bestimmt werden kann. Da die bisher entwickelten Methoden nicht in der Lage sind, all diese Vorgaben zu erfüllen, sollte im Rahmen dieser Arbeit eine neue Methode zur Beurteilung der Entfernbarkeit organischer Einzelstoffe mittels Aktivkohlefiltration entwickelt werden. Es wurde ein Aktivkohle-Kleinfiltertest konzipiert und aufgebaut, der eine Einstufung von organischen Substanzen, die auf den Rückhaltepotenzialen von Aktivkohlefiltern basiert, ermöglichen soll. Um die Einstufung nach Sontheimer in trinkwasserrelevante und nicht-trinkwasserrelevante Substanzen vornehmen zu können, wurde ein spezielles Bewertungskonzept entwickelt, das auf die Aktivkohle-Kleinfiltertest-Durchbruchskurven der verschiedenen organischen Einzelstoffe angewendet werden kann. Da der Kleinfiltertest einfach und kostengünstig durchzuführen sein sollte, wurde bei der Auslegung des gesamten Versuchaufbaus darauf geachtet, dass nur Zukaufteile oder Teile verwendet wurden, die sich aus Glas fertigen ließen. Die Versuchsparameter wurden so gewählt, dass die Versuchsvorbereitung und -durchführung nicht zu zeit- und arbeitsintensiv ist. Als Standard für die Versuchsdurchführung wurde eine handelsübliche und in der Wasseraufbereitung weitverbreitete Kohlesorte (F 300) und als Matrix Leitungswasser verwendet. Die Filterzulaufkonzentration des organischen Einzelstoffs wurde auf 500 µg/l festgelegt. Durch verschiedene Vorversuche konnte gezeigt werden, dass der Aktivkohle-Kleinfilter die kinetischen Vorgaben erfüllt und es zu keinen unerwünschten Effekten wie Kanalbildung oder Randeinflüssen kommt. Die Validierung der neu entwickelten Versuchsmethode ergab, dass die Kleinfilter-Durchbruchskurven von Substanzen, deren Entfernbarkeit in Aktivkohlefiltern von Wasserwerken bekannt ist (1,1,1-Trichlorethan, EDTA, Trichlorethen, Atrazin, Isoproturon), plausibel sind. Die Durchbruchsreihenfolge und der Durchbruchsbeginn der einzelnen Substanzen im Kleinfilter waren identisch mit denen in einem Großfilter. Zudem war die Trennschärfe des Kleinfilters für die schlecht (1,1,1-Trichlorethan und EDTA), mäßig (Trichlorethen) und gut (Atrazin und Isoproturon) zu entfernenden Substanzen ausreichend, so dass eine Einstufung in Entfernbarkeitsklassen ohne Probleme vorgenommen werden konnte. Um die organischen Einzelstoffe aufgrund der mit dem Kleinfiltertest aufgenommenen Durchbruchskurven einstufen zu können, musste ein Kriterium für die Trinkwasserrelevanz nach Sontheimer gefunden werden, das sich direkt aus den Durchbruchskurven ableiten lässt. Es bot sich an, eine bestimmte Ablaufkonzentration, die nach einer bestimmten Versuchslaufzeit erreicht wird, als Kriterium festzulegen. Durch die Durchbruchskurven der Stoffe, die bei der Validierung des Kleinfiltertests zum Einsatz kamen, wurde das Kriterium bei einem 10%igen Durchbruch nach 15000 BVT festgelegt. Mit Hilfe des Bewertungskonzepts wurden verschiedene organische Einzelstoffe, deren Entfernbarkeit in einem Wasserwerks-Aktivkohleadsorber nicht oder nur unzureichend bekannt war, anhand der jeweiligen Kleinfilter-Durchbruchskurven eingestuft (MTBE, ETBE, Amidotrizoesäure, Iopamidol).

Zur Entfernung von anthropogenen organischen Spurenstoffen werden bei der Wasseraufbereitung sehr oft Aktivkohle-Festbettadsorber eingesetzt. Dabei konkurrieren die organischen Einzelstoffe während des Adsorptionsprozesses mit dem adsorbierbaren Anteil der natürlichen Wasserinhaltsstoffe um die aktiven Zentren der Aktivkohle. Durch dieses Konkurrenzverhalten ist es sehr schwierig, für einen zu untersuchenden organischen Einzelstoff seine Entfernbarkeit mittels Aktivkohle abzuschätzen. Gleichzeitig werden der Liste der aus dem Wasser zu entfernenden Substanzen ständig neue Stoffe hinzugefügt. Deshalb wäre es wünschenswert, eine schnelle, einfache und kostengünstige Methode zu haben, mit der unter wasserwerksnahen Bedingungen die Entfernbarkeit eines organischen Einzelstoffs bei der Aktivkohlefiltration in einem Großfilter bestimmt werden kann. Da die bisher entwickelten Methoden nicht in der Lage sind, all diese Vorgaben zu erfüllen, sollte im Rahmen dieser Arbeit eine neue Methode zur Beurteilung der Entfernbarkeit organischer Einzelstoffe mittels Aktivkohlefiltration entwickelt werden. Es wurde ein Aktivkohle-Kleinfiltertest konzipiert und aufgebaut, der eine Einstufung von organischen Substanzen, die auf den Rückhaltepotenzialen von Aktivkohlefiltern basiert, ermöglichen soll. Um die Einstufung nach Sontheimer in trinkwasserrelevante und nicht-trinkwasserrelevante Substanzen vornehmen zu können, wurde ein spezielles Bewertungskonzept entwickelt, das auf die Aktivkohle-Kleinfiltertest-Durchbruchskurven der verschiedenen organischen Einzelstoffe angewendet werden kann. Da der Kleinfiltertest einfach und kostengünstig durchzuführen sein sollte, wurde bei der Auslegung des gesamten Versuchaufbaus darauf geachtet, dass nur Zukaufteile oder Teile verwendet wurden, die sich aus Glas fertigen ließen. Die Versuchsparameter wurden so gewählt, dass die Versuchsvorbereitung und -durchführung nicht zu zeit- und arbeitsintensiv ist. Als Standard für die Versuchsdurchführung wurde eine handelsübliche und in der Wasseraufbereitung weitverbreitete Kohlesorte (F 300) und als Matrix Leitungswasser verwendet. Die Filterzulaufkonzentration des organischen Einzelstoffs wurde auf 500 µg/l festgelegt. Durch verschiedene Vorversuche konnte gezeigt werden, dass der Aktivkohle-Kleinfilter die kinetischen Vorgaben erfüllt und es zu keinen unerwünschten Effekten wie Kanalbildung oder Randeinflüssen kommt. Die Validierung der neu entwickelten Versuchsmethode ergab, dass die Kleinfilter-Durchbruchskurven von Substanzen, deren Entfernbarkeit in Aktivkohlefiltern von Wasserwerken bekannt ist (1,1,1-Trichlorethan, EDTA, Trichlorethen, Atrazin, Isoproturon), plausibel sind. Die Durchbruchsreihenfolge und der Durchbruchsbeginn der einzelnen Substanzen im Kleinfilter waren identisch mit denen in einem Großfilter. Zudem war die Trennschärfe des Kleinfilters für die schlecht (1,1,1-Trichlorethan und EDTA), mäßig (Trichlorethen) und gut (Atrazin und Isoproturon) zu entfernenden Substanzen ausreichend, so dass eine Einstufung in Entfernbarkeitsklassen ohne Probleme vorgenommen werden konnte. Um die organischen Einzelstoffe aufgrund der mit dem Kleinfiltertest aufgenommenen Durchbruchskurven einstufen zu können, musste ein Kriterium für die Trinkwasserrelevanz nach Sontheimer gefunden werden, das sich direkt aus den Durchbruchskurven ableiten lässt. Es bot sich an, eine bestimmte Ablaufkonzentration, die nach einer bestimmten Versuchslaufzeit erreicht wird, als Kriterium festzulegen. Durch die Durchbruchskurven der Stoffe, die bei der Validierung des Kleinfiltertests zum Einsatz kamen, wurde das Kriterium bei einem 10%igen Durchbruch nach 15000 BVT festgelegt. Mit Hilfe des Bewertungskonzepts wurden verschiedene organische Einzelstoffe, deren Entfernbarkeit in einem Wasserwerks-Aktivkohleadsorber nicht oder nur unzureichend bekannt war, anhand der jeweiligen Kleinfilter-Durchbruchskurven eingestuft (MTBE, ETBE, Amidotrizoesäure, Iopamidol).

<p dir="ltr">Burning rate as a function of pressure is one of the primary evaluation metrics of solid propellants. Most solid propellant burning rate measurements are made at a nearly constant pressure using a variety of measurement approaches. This type of burning rate data is highly discretized and requires many tests to accurately determine the burning rate response to pressure. It would be moreefficient to measure burning rate dynamically as pressures are varied. Techniques used to make transient burning rate measurements are reviewed briefly and initial results using a microwave interferometry (MI) technique are presented. The MI method used in tandem with a closed bomb enables nearly continuous measurement of burning rates for self-pressurizing burns, capturing burning rate data over a wide range of pressures. This approach is especially useful for characterization of propellants with complex burning behaviors (e.g., slope breaks or mesa burning). The burning rates of three research propellants were characterized over a pressure range of 0.101-24.14 MPa (14-3500 psi). One research propellant exhibited a slope break at a pressure of 6.63 MPa (960 psi). Using MI in a closed pressure vessel, 14 propellant strand burns resulted in a nearly continuous burning rate curve over a pressure range of 0.41-24.13MPa (60-3500psi) that reasonably matched conventional burning rate measurements. The development of this technique provides an opportunity to quickly characterize the burning rate curve of solid propellants with greater fidelity and efficiency than traditional quasi-static pressure testing techniques.</p>