No (10)
Number of found documents:
10
Published from
to
Integrated Approach of Intelligent Asset Maintenance and Resource Conservation for Circular Economy
Chin, Hon Huin; Ditl, Pavel; Hanika, Jiří; Kravanja, Zdravko; Klemeš, Jiří
2021 - English
The rapid global industrialisation and urbanisation have placed heavy burdens on natural material resources consumption. For example, water scarcity and water pollution have been affecting human lives and economic developments for a long time, and resorting to clean fresh water has been becoming an important issue. The increasing irregular water supply and water pollution issues require more advanced water resources assessment methodologies to guide practical water use and management. Another well-known issue is the plastic waste accumulation in the option, which raises an alarming concern in achieving the optimal resources conservation network, striving towards the goal of Circular Economy. The Circular Economy concept not only focuses on resources conservation but also highlights the importance of maintaining and preserving the assets’ lifetime. This thesis is focused on developing advanced approaches for resources conservation and asset maintenance This thesis presents the extended analysis of Pinch-based methods in conserving the material resources for an industrial site. The major extensions involve the conceptual analysis on the resource conservation network that involves multiple qualities constraints, headers targeting and synthesis, and Total Site material conservation network synthesis. These methods serve as the graphical user interface for the users to select the preferable design options while ensuring the fresh resources consumptions are minimal. The study also extends the incorporation of different types of resources, such as heat and water, into the conservation network. The management issues such as resources management, subsidies and cost allocations are also studied for the eco-industrial site. Considering the asset’s lifetime prolongation, the long-term planning of a process or industrial site is incorporated in this study covering the assets’ age, depreciation and reliability. Process Integration tools are proposed to plan for the maintenance cost for a time period and workforce scheduling. The study is also extended to more analysis involving standby units and technologies investment for any process. Combining asset performance with resources conservation, the fault diagnosis and prognosis framework is applied to the Total Site/Eco-industrial park asset maintenance planning. Rychlá globální industrializace a urbanizace kladla velkou zátěž na spotřebu přírodních zdrojů. Například nedostatek vody a znečištění vody již dlouhou dobu ovlivňují lidské životy a hospodářský rozvoj a uchýlení se k čisté sladké vodě se stává důležitým problémem. Rostoucí problémy s nepravidelným zásobováním vodou a znečištěním vody vyžadují pokročilejší metodiky hodnocení vodních zdrojů, které by vedly k praktickému využívání vody a hospodaření s ní. Dalším známým problémem je akumulace plastového odpadu v této možnosti, což vyvolává znepokojivé obavy ohledně dosažení optimální sítě pro zachování zdrojů, směřující k cíli oběhového hospodářství. Koncept cirkulární ekonomiky se zaměřuje nejen na ochranu zdrojů, ale také zdůrazňuje důležitost zachování a zachování životnosti aktiv. Tato práce je zaměřena na vývoj pokročilých přístupů k ochraně zdrojů a údržbě majetku Tato práce představuje rozšířenou analýzu metod založených na Pinch při zachování materiálových zdrojů pro průmyslové místo. Hlavní rozšíření zahrnují koncepční analýzu sítě pro zachování zdrojů, která zahrnuje omezení několika kvalit, cílení a syntézu záhlaví a syntézu sítě pro zachování materiálu v rámci celého webu. Tyto metody slouží uživatelům jako grafické uživatelské rozhraní k výběru preferovaných možností návrhu a zároveň zajišťují minimální spotřebu čerstvých zdrojů. Studie také rozšiřuje začlenění různých typů zdrojů, jako je teplo a voda, do ochranné sítě. Otázky řízení, jako je řízení zdrojů, dotace a rozdělování nákladů, jsou rovněž studovány pro ekologický průmysl. S ohledem na prodloužení životnosti aktiva je do této studie začleněno dlouhodobé plánování procesu nebo průmyslového areálu pokrývajícího věk majetku, odpisy a spolehlivost. Nástroje pro integraci procesů jsou navrženy tak, aby plánovaly náklady na údržbu na časové období a plánování pracovní síly. Studie je také rozšířena o další analýzu zahrnující investice do pohotovostních jednotek a technologií pro jakýkoli proces. Kombinace výkonu aktiv s ochranou zdrojů, rámce diagnostiky chyb a prognózy se aplikuje na plánování údržby majetku Total Site/Eco-industrial park.
Keywords:
Resource Conservation Network; Eco-Industrial Park; Industrial Symbiosis; Water Integration; Pinch Analysis; Asset Maintenance; Síť na ochranu zdrojů; ekologický průmyslový park; průmyslová symbióza; integrace vody; analýza stisku; údržba majetku
Available in a digital repository NRGL
Integrated Approach of Intelligent Asset Maintenance and Resource Conservation for Circular Economy
Rychlá globální industrializace a urbanizace kladla velkou zátěž na spotřebu přírodních zdrojů. Například nedostatek vody a znečištění vody již dlouhou dobu ovlivňují lidské ...
Integrated Approach of Intelligent Asset Maintenance and Resource Conservation for Circular Economy
Chin, Hon Huin; Ditl, Pavel; Hanika, Jiří; Kravanja, Zdravko; Klemeš, Jiří
2021 - English
The rapid global industrialisation and urbanisation have placed heavy burdens on natural material resources consumption. For example, water scarcity and water pollution have been affecting human lives and economic developments for a long time, and resorting to clean fresh water has been becoming an important issue. The increasing irregular water supply and water pollution issues require more advanced water resources assessment methodologies to guide practical water use and management. Another well-known issue is the plastic waste accumulation in the option, which raises an alarming concern in achieving the optimal resources conservation network, striving towards the goal of Circular Economy. The Circular Economy concept not only focuses on resources conservation but also highlights the importance of maintaining and preserving the assets’ lifetime. This thesis is focused on developing advanced approaches for resources conservation and asset maintenance This thesis presents the extended analysis of Pinch-based methods in conserving the material resources for an industrial site. The major extensions involve the conceptual analysis on the resource conservation network that involves multiple qualities constraints, headers targeting and synthesis, and Total Site material conservation network synthesis. These methods serve as the graphical user interface for the users to select the preferable design options while ensuring the fresh resources consumptions are minimal. The study also extends the incorporation of different types of resources, such as heat and water, into the conservation network. The management issues such as resources management, subsidies and cost allocations are also studied for the eco-industrial site. Considering the asset’s lifetime prolongation, the long-term planning of a process or industrial site is incorporated in this study covering the assets’ age, depreciation and reliability. Process Integration tools are proposed to plan for the maintenance cost for a time period and workforce scheduling. The study is also extended to more analysis involving standby units and technologies investment for any process. Combining asset performance with resources conservation, the fault diagnosis and prognosis framework is applied to the Total Site/Eco-industrial park asset maintenance planning. Rychlá globální industrializace a urbanizace kladla velkou zátěž na spotřebu přírodních zdrojů. Například nedostatek vody a znečištění vody již dlouhou dobu ovlivňují lidské životy a hospodářský rozvoj a uchýlení se k čisté sladké vodě se stává důležitým problémem. Rostoucí problémy s nepravidelným zásobováním vodou a znečištěním vody vyžadují pokročilejší metodiky hodnocení vodních zdrojů, které by vedly k praktickému využívání vody a hospodaření s ní. Dalším známým problémem je akumulace plastového odpadu v této možnosti, což vyvolává znepokojivé obavy ohledně dosažení optimální sítě pro zachování zdrojů, směřující k cíli oběhového hospodářství. Koncept cirkulární ekonomiky se zaměřuje nejen na ochranu zdrojů, ale také zdůrazňuje důležitost zachování a zachování životnosti aktiv. Tato práce je zaměřena na vývoj pokročilých přístupů k ochraně zdrojů a údržbě majetku Tato práce představuje rozšířenou analýzu metod založených na Pinch při zachování materiálových zdrojů pro průmyslové místo. Hlavní rozšíření zahrnují koncepční analýzu sítě pro zachování zdrojů, která zahrnuje omezení několika kvalit, cílení a syntézu záhlaví a syntézu sítě pro zachování materiálu v rámci celého webu. Tyto metody slouží uživatelům jako grafické uživatelské rozhraní k výběru preferovaných možností návrhu a zároveň zajišťují minimální spotřebu čerstvých zdrojů. Studie také rozšiřuje začlenění různých typů zdrojů, jako je teplo a voda, do ochranné sítě. Otázky řízení, jako je řízení zdrojů, dotace a rozdělování nákladů, jsou rovněž studovány pro ekologický průmysl. S ohledem na prodloužení životnosti aktiva je do této studie začleněno dlouhodobé plánování procesu nebo průmyslového areálu pokrývajícího věk majetku, odpisy a spolehlivost. Nástroje pro integraci procesů jsou navrženy tak, aby plánovaly náklady na údržbu na časové období a plánování pracovní síly. Studie je také rozšířena o další analýzu zahrnující investice do pohotovostních jednotek a technologií pro jakýkoli proces. Kombinace výkonu aktiv s ochranou zdrojů, rámce diagnostiky chyb a prognózy se aplikuje na plánování údržby majetku Total Site/Eco-industrial park.
Keywords:
Resource Conservation Network; Eco-Industrial Park; Industrial Symbiosis; Water Integration; Pinch Analysis; Asset Maintenance; Síť na ochranu zdrojů; ekologický průmyslový park; průmyslová symbióza; integrace vody; analýza stisku; údržba majetku
Available in a digital repository NRGL
Integrated Approach of Intelligent Asset Maintenance and Resource Conservation for Circular Economy
Rychlá globální industrializace a urbanizace kladla velkou zátěž na spotřebu přírodních zdrojů. Například nedostatek vody a znečištění vody již dlouhou dobu ovlivňují lidské ...
Role sedimentů jako zdroje nebo úložiště znečištění rtutí, geochemická studie
Májska, Milada; Amouroux, David; Zdeňka, Svobodová; Dočekalová, Hana
2011 - English
Mercury is naturally occurring toxic element; however global mercury emissions are dominated by anthropogenic sources. The global cycle of mercury has seen an increase in mercury deposition, especially in aquatic ecosystems, since the beginning of the industrial revolution. The sediment in aquatic systems may acts as the ultimate sink, where mercury in its various complexes is deposited. The mercury in sediments can then be converted to its more toxic organic form, methylmercury (MeHg), by the transformation processes controlled by various physical, chemical and biological factors. More over remobilization of mercury species from sediments is possible due to diffusion and resuspension and so sediments may act as potential source of mercury for aquatic biota. Bioaccumulation and biomagnifications can then continue up the food chain where humans, among other animals, consume the organic mercury. It is clear that determination of total mercury is not sufficient to understand its fate in the environment; determination of MeHg provides very useful additional information. The sensitive and precise analytical method for MeHg determination is necessary. The methodological part of the thesis deal with the methods for determination of mercury species in sediments. The method for methylmercury determination in sediments using automated Headspace sampler equipped with Trap and coupled with Gas Chromatography and Atomic Fluorescence Detector was developed and is define. The special attention is also given to the necessity of clean sampling procedures and the proper storage and pre-treatment of the samples and the field study of Hg distribution in sediments. The mercury contamination of sediments from the South Moravia and Northern France are compared. The mercury species and other elements (Fe, Mn, S) were analysed in sediments and/or pore water and/or surface water collected from the sampling sites in the Dele and Lys River (France) and Jihlava and Morava River (Czech Republic). In order to better assess the mercury contamination of aquatic ecosystem, the pore water concentration could be evaluated to understand the availability of mercury from sediment. The use of diffusive gradient in thin film (DGT) technique is applied to measure pore water mercury concentration in river sediments. Till 2005 the development of DGT for measuring mercury has been limited. But the recent progress of the availability of ion exchange resins capable of adsorbing mercury enables the use of DGT technique for mercury measurement. Different resins gels for mercury determination are used: Spheron-Thiol, Duolite GT-73 and TiO2. River Dele act as a sink for enormous anthropogenic Hg from the industrial activities and is considered as a potential significant source of methylmercury to the surrounding environment. The last part of thesis deal with the application of well-established isotope experiments to study methylation/demethylation processes in sediments of Dele River. For this purpose, species-specific isotopically enriched tracers in the form of inorganic mercury IHg (199Hg) and MeHg (201MeHg) have been added to the sediment slurries. Mercury labelled species were used as the tracers to follow their chemical fate and calculate the extent of the transformation reaction yield occurring during the 24 hours experiment. Rtuť je v přírodě přirozeně se vyskytujícím toxickým prvkem, jehož globální emise jsou ovlivňovány zejména antropogenními zdroji znečištění. Obrovský globální nárůst v usazování rtuti, zejména ve vodných ekosystémech, byl zaznamenán současně s počátkem průmyslové revoluce. Sedimenty jsou posledním místem úložiště nejrůznějších komplexů rtuti. Rtuť však zde může být přeměněna na toxičtější organickou formu, methylrtuť, pomocí transformačních procesů kontrolovaných různými fyzikálními, chemickými, ale i biologickými faktory. Navíc mohou být specie rtuti remobilizovány ze sedimentů pomocí difuze a resuspenzace a tak se sedimenty mohou stát i potenciálním zdrojem rtuti. Proces bioakumulace a bioobohacování tak pokračuje v potravním řetězci, ve kterém se člověk, i další zvířata, stává konzumentem methylrtuti. Stanovení celkové koncentrace rtuti není dostačující k porozumění osudu rtuti v přírodním prostředí a tak stanovení MeHg poskytuje nezbytnou doplňující informaci. Dostatečně citlivá a přesná analytická metoda pro stanovení specií rtuti je nezbytným nástrojem environmentální chemie. Metody vhodné pro stanovení specií rtuti v sedimentech jsou popsány v části metodologie disertační práce. Metoda stanovení methylrtuti v sedimentech pomocí automatické Headspace vybavené pastí („trap“) a spojené s plynovou chromatografií a fluorescenční detekcí je zde také popsána. Zvláštní pozornost je také věnována potřebám zásad čistého vzorkování, skladování vzorků a přípravě vzorků před samotou analýzou, jakož i samostatné části věnující se terénní studii rtuti a methylrtuti v sedimentech vytipovaných lokalit. Sedimenty jižní Moravy a severní Francie jsou srovnány z hlediska znečištění rtutí. Specie rtuti a další ukazatele (Fe, Mn, S) byly analyzovány v sedimentech, pórové vodě a povrchové vodě řek Dele a Lys (Francie) a Jihlava a Morava (Česká republika). Z hlediska posouzení vodních ekosystémů a jejich znečištění rtutí, je vhodné znát koncentraci rtuti v pórové vodě a posoudit dostupnost rtuti ze sedimentů. Technika difuzního gradientu v tenkém filmu je vhodným způsobem jak stanovit koncentraci rtuti v pórové vodě sedimentů. Do roku 2005 bylo použití této techniky pro měření rtuti značně limitováno. Ale nedávný pokrok především v dostupnosti možných sorpčních gelů vhodných pro stanovení rtuti umožnilo využití této techniky i pro stanovení rtuti. Byly použity různé sorpční gely: Spheron.Thiol, Duolite GT-73 a TiO2. Řeka Dele představuje past enormního množství antropogenní rtuti pocházející z průmyslových zdrojů a je považována za potenciální významný zdroj methylrtuti pro okolní prostředí a živé organismy především. Poslední část dizertační práce se zabývá aplikací dobře zavedeného experimentu využívajícím stabilní isotopy ke studiu metylačních a demethylačních procesů v sedimentech řeky Dele. Obohacené stabilní značkovače rtuti v anorganické formě (199Hg) and methylované formě (201MeHg) byly přidány do sedimentů. Tyto označené specie rtuti tak pomohly sledovat osud specií rtuti a vypočítat rozsah jejich přeměny v průběhu experimentu.
Keywords:
Mercury pollution; Sediments; Methylmercury; Atomic fluorescence detection; Stable isotope tracer; methylation/demethylation; Difuse gradient in thin film technique (DGT).; Znečištění rtutí; sedimenty; methylrtuť; Atomová florescenšní detekce; Stabilní izotopové značkovače; metylace/demetylace; Tehcnika difuzního gradientu v tenkém filmu (DGT).
Available in a digital repository NRGL
Role sedimentů jako zdroje nebo úložiště znečištění rtutí, geochemická studie
, S) byly analyzovány v sedimentech, pórové vodě a povrchové vodě řek Dele a Lys (Francie) a Jihlava a Morava (Česká republika). Z hlediska posouzení vodních ekosystémů a jejich ...
Role sedimentů jako zdroje nebo úložiště znečištění rtutí, geochemická studie
Májska, Milada; Amouroux, David; Zdeňka, Svobodová; Dočekalová, Hana
2011 - English
Mercury is naturally occurring toxic element; however global mercury emissions are dominated by anthropogenic sources. The global cycle of mercury has seen an increase in mercury deposition, especially in aquatic ecosystems, since the beginning of the industrial revolution. The sediment in aquatic systems may acts as the ultimate sink, where mercury in its various complexes is deposited. The mercury in sediments can then be converted to its more toxic organic form, methylmercury (MeHg), by the transformation processes controlled by various physical, chemical and biological factors. More over remobilization of mercury species from sediments is possible due to diffusion and resuspension and so sediments may act as potential source of mercury for aquatic biota. Bioaccumulation and biomagnifications can then continue up the food chain where humans, among other animals, consume the organic mercury. It is clear that determination of total mercury is not sufficient to understand its fate in the environment; determination of MeHg provides very useful additional information. The sensitive and precise analytical method for MeHg determination is necessary. The methodological part of the thesis deal with the methods for determination of mercury species in sediments. The method for methylmercury determination in sediments using automated Headspace sampler equipped with Trap and coupled with Gas Chromatography and Atomic Fluorescence Detector was developed and is define. The special attention is also given to the necessity of clean sampling procedures and the proper storage and pre-treatment of the samples and the field study of Hg distribution in sediments. The mercury contamination of sediments from the South Moravia and Northern France are compared. The mercury species and other elements (Fe, Mn, S) were analysed in sediments and/or pore water and/or surface water collected from the sampling sites in the Dele and Lys River (France) and Jihlava and Morava River (Czech Republic). In order to better assess the mercury contamination of aquatic ecosystem, the pore water concentration could be evaluated to understand the availability of mercury from sediment. The use of diffusive gradient in thin film (DGT) technique is applied to measure pore water mercury concentration in river sediments. Till 2005 the development of DGT for measuring mercury has been limited. But the recent progress of the availability of ion exchange resins capable of adsorbing mercury enables the use of DGT technique for mercury measurement. Different resins gels for mercury determination are used: Spheron-Thiol, Duolite GT-73 and TiO2. River Dele act as a sink for enormous anthropogenic Hg from the industrial activities and is considered as a potential significant source of methylmercury to the surrounding environment. The last part of thesis deal with the application of well-established isotope experiments to study methylation/demethylation processes in sediments of Dele River. For this purpose, species-specific isotopically enriched tracers in the form of inorganic mercury IHg (199Hg) and MeHg (201MeHg) have been added to the sediment slurries. Mercury labelled species were used as the tracers to follow their chemical fate and calculate the extent of the transformation reaction yield occurring during the 24 hours experiment. Rtuť je v přírodě přirozeně se vyskytujícím toxickým prvkem, jehož globální emise jsou ovlivňovány zejména antropogenními zdroji znečištění. Obrovský globální nárůst v usazování rtuti, zejména ve vodných ekosystémech, byl zaznamenán současně s počátkem průmyslové revoluce. Sedimenty jsou posledním místem úložiště nejrůznějších komplexů rtuti. Rtuť však zde může být přeměněna na toxičtější organickou formu, methylrtuť, pomocí transformačních procesů kontrolovaných různými fyzikálními, chemickými, ale i biologickými faktory. Navíc mohou být specie rtuti remobilizovány ze sedimentů pomocí difuze a resuspenzace a tak se sedimenty mohou stát i potenciálním zdrojem rtuti. Proces bioakumulace a bioobohacování tak pokračuje v potravním řetězci, ve kterém se člověk, i další zvířata, stává konzumentem methylrtuti. Stanovení celkové koncentrace rtuti není dostačující k porozumění osudu rtuti v přírodním prostředí a tak stanovení MeHg poskytuje nezbytnou doplňující informaci. Dostatečně citlivá a přesná analytická metoda pro stanovení specií rtuti je nezbytným nástrojem environmentální chemie. Metody vhodné pro stanovení specií rtuti v sedimentech jsou popsány v části metodologie disertační práce. Metoda stanovení methylrtuti v sedimentech pomocí automatické Headspace vybavené pastí („trap“) a spojené s plynovou chromatografií a fluorescenční detekcí je zde také popsána. Zvláštní pozornost je také věnována potřebám zásad čistého vzorkování, skladování vzorků a přípravě vzorků před samotou analýzou, jakož i samostatné části věnující se terénní studii rtuti a methylrtuti v sedimentech vytipovaných lokalit. Sedimenty jižní Moravy a severní Francie jsou srovnány z hlediska znečištění rtutí. Specie rtuti a další ukazatele (Fe, Mn, S) byly analyzovány v sedimentech, pórové vodě a povrchové vodě řek Dele a Lys (Francie) a Jihlava a Morava (Česká republika). Z hlediska posouzení vodních ekosystémů a jejich znečištění rtutí, je vhodné znát koncentraci rtuti v pórové vodě a posoudit dostupnost rtuti ze sedimentů. Technika difuzního gradientu v tenkém filmu je vhodným způsobem jak stanovit koncentraci rtuti v pórové vodě sedimentů. Do roku 2005 bylo použití této techniky pro měření rtuti značně limitováno. Ale nedávný pokrok především v dostupnosti možných sorpčních gelů vhodných pro stanovení rtuti umožnilo využití této techniky i pro stanovení rtuti. Byly použity různé sorpční gely: Spheron.Thiol, Duolite GT-73 a TiO2. Řeka Dele představuje past enormního množství antropogenní rtuti pocházející z průmyslových zdrojů a je považována za potenciální významný zdroj methylrtuti pro okolní prostředí a živé organismy především. Poslední část dizertační práce se zabývá aplikací dobře zavedeného experimentu využívajícím stabilní isotopy ke studiu metylačních a demethylačních procesů v sedimentech řeky Dele. Obohacené stabilní značkovače rtuti v anorganické formě (199Hg) and methylované formě (201MeHg) byly přidány do sedimentů. Tyto označené specie rtuti tak pomohly sledovat osud specií rtuti a vypočítat rozsah jejich přeměny v průběhu experimentu.
Keywords:
Mercury pollution; Sediments; Methylmercury; Atomic fluorescence detection; Stable isotope tracer; methylation/demethylation; Difuse gradient in thin film technique (DGT).; Znečištění rtutí; sedimenty; methylrtuť; Atomová florescenšní detekce; Stabilní izotopové značkovače; metylace/demetylace; Tehcnika difuzního gradientu v tenkém filmu (DGT).
Available in a digital repository NRGL
Role sedimentů jako zdroje nebo úložiště znečištění rtutí, geochemická studie
, S) byly analyzovány v sedimentech, pórové vodě a povrchové vodě řek Dele a Lys (Francie) a Jihlava a Morava (Česká republika). Z hlediska posouzení vodních ekosystémů a jejich ...
EXTENDED METHODOLOGY FOR WATER RESOURCES AND WATER-RELATED ENERGY ASSESSMENT ADDRESSING WATER QUALITY
JIA, Xuexiu; Ditl,, Pavel; Dr hab. inż. Paweł Ocłoń, prof. PK; Dr. Aoife M. Foley; Varbanov, Petar Sabev
2020 - English
Water issues, especially water scarcity and water pollution, have been affecting human lives and economic developments for a long time. Global climate changes exacerbate the probability and frequency of extreme events such as water scarcity and severe floods. The increasing irregular water supply and water pollution issues require more advanced water resources assessment methodologies to guide practical water use and management. This thesis presents the extended methods for water quantity-quality assessment and water-related energy consumption and emissions. Three major methodologies are proposed based on the Water Footprint concept and Water Pinch Analysis frameworks to assess the quantity and quality impact of water use. These methods are also demonstrated with numerical and empirical case studies targeting regional and industrial water resource assessment and optimisation. In addition, the Water-Energy Nexus is discussed to investigate the water issues from a broader perspective. An initial assessment of the water-related energy and GHG emissions of the seawater desalination industries is carried out. The studies in this thesis convey several contributions to the current water resource assessment methodologies. The proposed Water Availability Footprint made an initial effort to cover the water quality degradation impact into the existing water scarcity assessment frameworks, which was not addressed previously. The second contribution of this work is the proposal of the Quantitative-Qualitative Water Footprint (QQWFP), where a cost-based water footprint is defined and determined with the total cost of water consumption and removing contaminants generated during the water use process. The cost-based water footprint provides results which are more intuitive for water managers and the public and can better guide industrial and regional water use and management. The third contribution is the development of the Water Scarcity Pinch Analysis (WSPA), which applied the Water Pinch Analysis at a macro level for regional water use assessment and optimisation. All three proposed methods determine the water use impact in terms of water quantity and quality, and the QQWFP and WSPA also cover the impact of multiple contaminants. In addition to seeking solutions, this thesis also proposes potential directions for future investigations. Significant potential aspects to be further discussed include 1) a more advanced quantification method of the impact of multiple contaminants, and 2) an implementation and economic feasibility analysis of the WSPA and QQWFP with localised data, which seek a customised solution to regional and industrial water use optimisation. Problémy s vodou, zejména její nedostatek a znečištění, ovlivňují každodenní lidský život a hospodářský vývoj. Globální změny klimatu zvyšují pravděpodobnost a četnost extrémních událostí jako jsou sucho a záplavy. Rostoucí problémy s nepravidelnou dostupností a znečištěním vody vyžadují pokročilejší metodiky hodnocení vodních zdrojů, které povedou k efektivnímu využití a hospodaření s vodou. Tato práce se zabývá rozšířenými metodikami pro hodnocení vody z pohledu její kvality a kvantity a pro hodnocení spotřeby energie a produkce emisí souvisejících s vodou. Tři hlavní metodiky jsou navrženy na základě konceptu vodní stopy (Water Footprint) a pinch analýzy vody (Water Pinch Analysis) pro posouzení kvantitativních a kvalitativních hledisek využití a spotřeby vody. Použití těchto metod je rovněž demonstrováno pomocí numerických a empirických případových studií zaměřených na hodnocení a optimalizaci využití regionálních a průmyslových vodních zdrojůDále jsou diskutovány souvislosti mezi vodou a energií (Water-Energy Nexus) za účelem analýzy problémů týkající se vody z širší perspektivy. Z pohledu vody a vodních zdrojů je provedeno počáteční zhodnocení energetické náročnosti a produkce emisí skleníkových plynů v problematice odsolování mořské vody. Výsledky prezentované v této práci navazují na současné metodiky hodnocení vodních zdrojů. Stopa dostupnosti vody (Water Availability Footprint) byla navržena pro zohlednění dopadu degradace kvality vody ve stávajících postupech pro posuzování nedostatku vody, ve kterých nebyla dříve řešena. Druhým přínosem této práce je návrh konceptu kvantitativní-kvalitativní vodní stopy (Quantitative-Qualitative Water Footprint - QQWFP), ve kterém je definována vodní stopa z pohledu nákladů a následně je stanovena v souvislosti s celkovými náklady na spotřebu vody a odstraňování kontaminantů, které se do vody dostávají v průběhu jejího využití. Vodní stopa založená na nákladech poskytuje výsledky, které jsou intuitivnější jak pro management vodních zdrojů tak i pro veřejnost. Tento přístup umožňuje lépe kontrolovat a řídit průmyslové a regionální využívání a správu vody. Třetím přínosem této práce je rozšíření pinch analýzy nedostatku vody (Water Scarcity Pinch Analysis - WSPA), ve které je aplikována pinch analýzy vody na makroúrovni se zaměřením na regionální hodnocení a optimalizaci zdrojů a využívání vody. Všechny tři navržené metody jsou zaměřeny na stanovení dopadů využití vody z hlediska jejího množství a kvality, analýzy QQWFP a WSPA také pokrývají dopady vícečetných kontaminantů. Kromě hledání řešení se tato práce také pokouší naznačit potenciální směry pro budoucí výzkum v dané oblasti. Mezi významná potenciální témata k diskuzi patří 1) pokročilejší metoda kvantifikace vlivu více kontaminantů a 2) implementace a analýza ekonomické proveditelnosti přístupů WSPA a QQWFP s lokalizovanými daty s cílem nalézt přizpůsobené řešení pro optimální využití regionální a průmyslové vody.
Keywords:
Water Integration; Water Pinch Analysis; Water Resource Assessment; Qualitative-Quantitative Water Footprint; Water Scarcity; Water Quality; Integrace vodních prutoku; Analýza vodních svěrů; Hodnocení vodních zdrojů; Vodní nouze; Kvalita vody; Kvantitativní-kvalitativní vodní stopy
Available in a digital repository NRGL
EXTENDED METHODOLOGY FOR WATER RESOURCES AND WATER-RELATED ENERGY ASSESSMENT ADDRESSING WATER QUALITY
Problémy s vodou, zejména její nedostatek a znečištění, ovlivňují každodenní lidský život a hospodářský vývoj. Globální změny klimatu zvyšují pravděpodobnost a četnost extrémních ...
EXTENDED METHODOLOGY FOR WATER RESOURCES AND WATER-RELATED ENERGY ASSESSMENT ADDRESSING WATER QUALITY
JIA, Xuexiu; Ditl,, Pavel; Dr hab. inż. Paweł Ocłoń, prof. PK; Dr. Aoife M. Foley; Varbanov, Petar Sabev
2020 - English
Water issues, especially water scarcity and water pollution, have been affecting human lives and economic developments for a long time. Global climate changes exacerbate the probability and frequency of extreme events such as water scarcity and severe floods. The increasing irregular water supply and water pollution issues require more advanced water resources assessment methodologies to guide practical water use and management. This thesis presents the extended methods for water quantity-quality assessment and water-related energy consumption and emissions. Three major methodologies are proposed based on the Water Footprint concept and Water Pinch Analysis frameworks to assess the quantity and quality impact of water use. These methods are also demonstrated with numerical and empirical case studies targeting regional and industrial water resource assessment and optimisation. In addition, the Water-Energy Nexus is discussed to investigate the water issues from a broader perspective. An initial assessment of the water-related energy and GHG emissions of the seawater desalination industries is carried out. The studies in this thesis convey several contributions to the current water resource assessment methodologies. The proposed Water Availability Footprint made an initial effort to cover the water quality degradation impact into the existing water scarcity assessment frameworks, which was not addressed previously. The second contribution of this work is the proposal of the Quantitative-Qualitative Water Footprint (QQWFP), where a cost-based water footprint is defined and determined with the total cost of water consumption and removing contaminants generated during the water use process. The cost-based water footprint provides results which are more intuitive for water managers and the public and can better guide industrial and regional water use and management. The third contribution is the development of the Water Scarcity Pinch Analysis (WSPA), which applied the Water Pinch Analysis at a macro level for regional water use assessment and optimisation. All three proposed methods determine the water use impact in terms of water quantity and quality, and the QQWFP and WSPA also cover the impact of multiple contaminants. In addition to seeking solutions, this thesis also proposes potential directions for future investigations. Significant potential aspects to be further discussed include 1) a more advanced quantification method of the impact of multiple contaminants, and 2) an implementation and economic feasibility analysis of the WSPA and QQWFP with localised data, which seek a customised solution to regional and industrial water use optimisation. Problémy s vodou, zejména její nedostatek a znečištění, ovlivňují každodenní lidský život a hospodářský vývoj. Globální změny klimatu zvyšují pravděpodobnost a četnost extrémních událostí jako jsou sucho a záplavy. Rostoucí problémy s nepravidelnou dostupností a znečištěním vody vyžadují pokročilejší metodiky hodnocení vodních zdrojů, které povedou k efektivnímu využití a hospodaření s vodou. Tato práce se zabývá rozšířenými metodikami pro hodnocení vody z pohledu její kvality a kvantity a pro hodnocení spotřeby energie a produkce emisí souvisejících s vodou. Tři hlavní metodiky jsou navrženy na základě konceptu vodní stopy (Water Footprint) a pinch analýzy vody (Water Pinch Analysis) pro posouzení kvantitativních a kvalitativních hledisek využití a spotřeby vody. Použití těchto metod je rovněž demonstrováno pomocí numerických a empirických případových studií zaměřených na hodnocení a optimalizaci využití regionálních a průmyslových vodních zdrojůDále jsou diskutovány souvislosti mezi vodou a energií (Water-Energy Nexus) za účelem analýzy problémů týkající se vody z širší perspektivy. Z pohledu vody a vodních zdrojů je provedeno počáteční zhodnocení energetické náročnosti a produkce emisí skleníkových plynů v problematice odsolování mořské vody. Výsledky prezentované v této práci navazují na současné metodiky hodnocení vodních zdrojů. Stopa dostupnosti vody (Water Availability Footprint) byla navržena pro zohlednění dopadu degradace kvality vody ve stávajících postupech pro posuzování nedostatku vody, ve kterých nebyla dříve řešena. Druhým přínosem této práce je návrh konceptu kvantitativní-kvalitativní vodní stopy (Quantitative-Qualitative Water Footprint - QQWFP), ve kterém je definována vodní stopa z pohledu nákladů a následně je stanovena v souvislosti s celkovými náklady na spotřebu vody a odstraňování kontaminantů, které se do vody dostávají v průběhu jejího využití. Vodní stopa založená na nákladech poskytuje výsledky, které jsou intuitivnější jak pro management vodních zdrojů tak i pro veřejnost. Tento přístup umožňuje lépe kontrolovat a řídit průmyslové a regionální využívání a správu vody. Třetím přínosem této práce je rozšíření pinch analýzy nedostatku vody (Water Scarcity Pinch Analysis - WSPA), ve které je aplikována pinch analýzy vody na makroúrovni se zaměřením na regionální hodnocení a optimalizaci zdrojů a využívání vody. Všechny tři navržené metody jsou zaměřeny na stanovení dopadů využití vody z hlediska jejího množství a kvality, analýzy QQWFP a WSPA také pokrývají dopady vícečetných kontaminantů. Kromě hledání řešení se tato práce také pokouší naznačit potenciální směry pro budoucí výzkum v dané oblasti. Mezi významná potenciální témata k diskuzi patří 1) pokročilejší metoda kvantifikace vlivu více kontaminantů a 2) implementace a analýza ekonomické proveditelnosti přístupů WSPA a QQWFP s lokalizovanými daty s cílem nalézt přizpůsobené řešení pro optimální využití regionální a průmyslové vody.
Keywords:
Water Integration; Water Pinch Analysis; Water Resource Assessment; Qualitative-Quantitative Water Footprint; Water Scarcity; Water Quality; Integrace vodních prutoku; Analýza vodních svěrů; Hodnocení vodních zdrojů; Vodní nouze; Kvalita vody; Kvantitativní-kvalitativní vodní stopy
Available in a digital repository NRGL
EXTENDED METHODOLOGY FOR WATER RESOURCES AND WATER-RELATED ENERGY ASSESSMENT ADDRESSING WATER QUALITY
Problémy s vodou, zejména její nedostatek a znečištění, ovlivňují každodenní lidský život a hospodářský vývoj. Globální změny klimatu zvyšují pravděpodobnost a četnost extrémních ...
Návrh modulového trubkového výměníku tepla
Marx, Sven; Turek, Vojtěch; Jegla, Zdeněk
2020 - English
The main goal of this thesis is to get acquainted with the process requirements and the design of a cross flow heat exchanger, as well as evaluating the design with the help of simulation software. First the operation conditions for waste heat recovery and general design options are examined and the basic thermal and hydraulic equations are presented. The main part of this thesis concentrates on a modular cross flow tubular heat exchanger proposed for experimental research of the heat recovery and fouling process of the flue gas produced from the combustion of alternative at Brno University of Technology (BUT) at the Institute of Process Engineering (UPI). First the given situation in the testing laboratory is briefly explained. Then the simulation of the proposed heat exchanger design with the software HTRI is described and the results are summarized and compared with the target requirements for the design. The tube-side water flow distribution inside of one of four identical heat exchanger modules is analyzed with the help of CDF software using three different simulation approaches. Two approaches using the k--SST turbulence model and one using the k--Realizable turbulence model are described from generating the CAD model over meshing and setting the boundary condition to running the simulation. In the end the differences between the approaches and results of the flow distribution simulations are discussed. Hlavním cílem této práce je seznámit se s požadavky specifické procesní aplikace a návrhem výměníku tepla s křížovým tokem pracovních látek a zhodnotit návrh předmětného výměníku pomocí simulačního softwaru. Nejprve jsou v práci prozkoumány provozní podmínky rekuperace odpadního tepla a obecné možnosti návrhu a jsou uvedeny základní rovnice pro tepelný a hydraulický výpočet. Hlavní část práce se zaměřuje na modulární trubkový výměník tepla s křížovým tokem pracovních látek navržený pro experimentální výzkum rekuperace tepla a zanášení ze znečištěných spalin produkovaných spalováním alternativních paliv na VUT v Brně (VUT) na Ústavu procesního inženýrství (UPI). Nejprve je stručně představena situace v testovací laboratoři. Poté je popsán postup návrhu předmětného tepelného výměníku pomocí softwaru HTRI a výsledky jsou shrnuty a porovnány s cílovými požadavky. Následně je analyzována distribuce toku vody v trubkovém prostoru uvnitř jednoho ze čtyř identických modulů výměníku tepla užitím softwaru CDF pomocí tří různých simulačních přístupů. Jsou popsány dva přístupy využívající model turbulence k--SST a jeden přístup využívající model turbulence k--Realizable turbulence. Nakonec jsou diskutovány rozdíly mezi přístupy a výsledky simulací distribuce toku.
Keywords:
Crossflow Heat Exchanger; Heat Recovery; HTRI; CFD; Flow Distribution; k-omega SST; k-epsilon Realizable; výměník tepla s křížovým tokem pracovních látek; rekuperace tepla; HTRI; CFD; distribuce toku; k-omega SST; k-epsilon realizable
Available in a digital repository NRGL
Návrh modulového trubkového výměníku tepla
pro experimentální výzkum rekuperace tepla a zanášení ze znečištěných spalin produkovaných spalováním alternativních paliv na VUT v Brně (VUT) na Ústavu procesního inženýrství (UPI). Nejprve ...
Návrh modulového trubkového výměníku tepla
Marx, Sven; Turek, Vojtěch; Jegla, Zdeněk
2020 - English
The main goal of this thesis is to get acquainted with the process requirements and the design of a cross flow heat exchanger, as well as evaluating the design with the help of simulation software. First the operation conditions for waste heat recovery and general design options are examined and the basic thermal and hydraulic equations are presented. The main part of this thesis concentrates on a modular cross flow tubular heat exchanger proposed for experimental research of the heat recovery and fouling process of the flue gas produced from the combustion of alternative at Brno University of Technology (BUT) at the Institute of Process Engineering (UPI). First the given situation in the testing laboratory is briefly explained. Then the simulation of the proposed heat exchanger design with the software HTRI is described and the results are summarized and compared with the target requirements for the design. The tube-side water flow distribution inside of one of four identical heat exchanger modules is analyzed with the help of CDF software using three different simulation approaches. Two approaches using the k--SST turbulence model and one using the k--Realizable turbulence model are described from generating the CAD model over meshing and setting the boundary condition to running the simulation. In the end the differences between the approaches and results of the flow distribution simulations are discussed. Hlavním cílem této práce je seznámit se s požadavky specifické procesní aplikace a návrhem výměníku tepla s křížovým tokem pracovních látek a zhodnotit návrh předmětného výměníku pomocí simulačního softwaru. Nejprve jsou v práci prozkoumány provozní podmínky rekuperace odpadního tepla a obecné možnosti návrhu a jsou uvedeny základní rovnice pro tepelný a hydraulický výpočet. Hlavní část práce se zaměřuje na modulární trubkový výměník tepla s křížovým tokem pracovních látek navržený pro experimentální výzkum rekuperace tepla a zanášení ze znečištěných spalin produkovaných spalováním alternativních paliv na VUT v Brně (VUT) na Ústavu procesního inženýrství (UPI). Nejprve je stručně představena situace v testovací laboratoři. Poté je popsán postup návrhu předmětného tepelného výměníku pomocí softwaru HTRI a výsledky jsou shrnuty a porovnány s cílovými požadavky. Následně je analyzována distribuce toku vody v trubkovém prostoru uvnitř jednoho ze čtyř identických modulů výměníku tepla užitím softwaru CDF pomocí tří různých simulačních přístupů. Jsou popsány dva přístupy využívající model turbulence k--SST a jeden přístup využívající model turbulence k--Realizable turbulence. Nakonec jsou diskutovány rozdíly mezi přístupy a výsledky simulací distribuce toku.
Keywords:
Crossflow Heat Exchanger; Heat Recovery; HTRI; CFD; Flow Distribution; k-omega SST; k-epsilon Realizable; výměník tepla s křížovým tokem pracovních látek; rekuperace tepla; HTRI; CFD; distribuce toku; k-omega SST; k-epsilon realizable
Available in a digital repository NRGL
Návrh modulového trubkového výměníku tepla
pro experimentální výzkum rekuperace tepla a zanášení ze znečištěných spalin produkovaných spalováním alternativních paliv na VUT v Brně (VUT) na Ústavu procesního inženýrství (UPI). Nejprve ...
Eliminace nanoplastů kavitací a pokročilými oxidačními procesy
Kluknavská, Júlia; Burda, Radim; Rudolf, Pavel
2021 - English
The Present Thesis deals with nano and microplastics pollution of the environment and with possible elimination thereof. The thesis includes a research and an experimental part. The research describes the issues of micro and nanoplastics in terms of their formation, dispersion into the environment and into the living organisms. The research part concludes with description of current solutions of micro and nanoplastics elimination from the wastewater. The current wastewater treatment solutions are in particular based on filtration method which by definition may not be absolute. There was an assumption pronounced that using CaviPlasma device may render elimination of micro and nanoplastic from wastewater. The aim of the thesis was to experimentally verify that assumption. Test sample used was the suspension of water and polyamide particles which was subsequently exposed to the cavitation and plasma discharge. The experiment did not result in elimination of particles, nor visible disruption thereof. However, it was shown that plasma discharge may initiate the agglomeration of the particles to such an extent that continuous structures of microplastics are observed. This phenomenon may potentially be beneficial for microplastics filtration. Táto práca sa zaoberá znečistením životného prostredia mikro a nanoplastami a ich možnou likvidáciou. Práca pozostáva z rešeršnej a experimentálnej časti. V rámci rešerše je opísaná problematika mikro a nanoplatov z hľadiska ich vzniku, disperzie do životného prostredia a živých organizmov. V závere rešeršnej časti sú opísané súčasné možnosti eliminácie mikro a nanoplastov pri čistení odpadových vôd. Súčasné riešenia sú založené prevažne na filtrácii, ktorá však zo svojej podstaty nemôže byť absolútna. Bol vyslovený predpoklad, že pomocou zariadenia CaviPlasma by bolo možné eliminovať mikro a nanoplasty z odpadových vôd. Cieľom práce bolo experimentálne overiť tento predpoklad. Skúšobnou vzorkou bola suspenzia vody a polyamidových častíc, ktorá bola následne vystavená pôsobeniu kavitácie a plazmového výboja. Pri experimente nedošlo ku zničeniu častíc a ani ich k viditeľnému porušeniu. Ukázalo sa však, že plazmový výboj môže iniciovať zhlukovanie sa častíc až do takej miery, že sú pozorovateľné kontinuálne štruktúry mikroplastov. Tento jav by mohol byť potenciálne prospešný pri zachytávaní mikročastíc filtráciou.
Keywords:
Nanoplastics; microplastics; cavitation; plasma discharge; CaviPlasma; wastewater treatment; Nanoplasty; mikroplasty; kavitácia; plazmový výboj; CaviPlasma; čistenie odpadových vôd
Available in a digital repository NRGL
Eliminace nanoplastů kavitací a pokročilými oxidačními procesy
absolútna. Bol vyslovený predpoklad, že pomocou zariadenia CaviPlasma by bolo možné eliminovať mikro a nanoplasty z odpadových vôd. Cieľom práce bolo experimentálne overiť tento predpoklad. Skúšobnou ...
Eliminace nanoplastů kavitací a pokročilými oxidačními procesy
Kluknavská, Júlia; Burda, Radim; Rudolf, Pavel
2021 - English
The Present Thesis deals with nano and microplastics pollution of the environment and with possible elimination thereof. The thesis includes a research and an experimental part. The research describes the issues of micro and nanoplastics in terms of their formation, dispersion into the environment and into the living organisms. The research part concludes with description of current solutions of micro and nanoplastics elimination from the wastewater. The current wastewater treatment solutions are in particular based on filtration method which by definition may not be absolute. There was an assumption pronounced that using CaviPlasma device may render elimination of micro and nanoplastic from wastewater. The aim of the thesis was to experimentally verify that assumption. Test sample used was the suspension of water and polyamide particles which was subsequently exposed to the cavitation and plasma discharge. The experiment did not result in elimination of particles, nor visible disruption thereof. However, it was shown that plasma discharge may initiate the agglomeration of the particles to such an extent that continuous structures of microplastics are observed. This phenomenon may potentially be beneficial for microplastics filtration. Táto práca sa zaoberá znečistením životného prostredia mikro a nanoplastami a ich možnou likvidáciou. Práca pozostáva z rešeršnej a experimentálnej časti. V rámci rešerše je opísaná problematika mikro a nanoplatov z hľadiska ich vzniku, disperzie do životného prostredia a živých organizmov. V závere rešeršnej časti sú opísané súčasné možnosti eliminácie mikro a nanoplastov pri čistení odpadových vôd. Súčasné riešenia sú založené prevažne na filtrácii, ktorá však zo svojej podstaty nemôže byť absolútna. Bol vyslovený predpoklad, že pomocou zariadenia CaviPlasma by bolo možné eliminovať mikro a nanoplasty z odpadových vôd. Cieľom práce bolo experimentálne overiť tento predpoklad. Skúšobnou vzorkou bola suspenzia vody a polyamidových častíc, ktorá bola následne vystavená pôsobeniu kavitácie a plazmového výboja. Pri experimente nedošlo ku zničeniu častíc a ani ich k viditeľnému porušeniu. Ukázalo sa však, že plazmový výboj môže iniciovať zhlukovanie sa častíc až do takej miery, že sú pozorovateľné kontinuálne štruktúry mikroplastov. Tento jav by mohol byť potenciálne prospešný pri zachytávaní mikročastíc filtráciou.
Keywords:
Nanoplastics; microplastics; cavitation; plasma discharge; CaviPlasma; wastewater treatment; Nanoplasty; mikroplasty; kavitácia; plazmový výboj; CaviPlasma; čistenie odpadových vôd
Available in a digital repository NRGL
Eliminace nanoplastů kavitací a pokročilými oxidačními procesy
absolútna. Bol vyslovený predpoklad, že pomocou zariadenia CaviPlasma by bolo možné eliminovať mikro a nanoplasty z odpadových vôd. Cieľom práce bolo experimentálne overiť tento predpoklad. Skúšobnou ...
NRGL provides central access to information on grey literature produced in the Czech Republic in the fields of science, research and education. You can find more information about grey literature and NRGL at service web
Send your suggestions and comments to nusl@techlib.cz
Provider
Other bases