Ympäristönsuojelun bioprosessien mallintaminen laboratoriomittakaavassa

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli valmistaa uudet bioreaktorit Lahden ammattikorkeakoulun ja Helsingin Yliopiston ympäristöekologian laitoksen opetus- ja tutkimuskäyttöön. Vanhojen reaktoreiden käytössä havaitut ongelmat ja rajoitukset toimivat tutkimuksen ja uusien reaktoreiden suunnittelutyön taustana. Työ oli osana T&K -ideat käytäntöön -hanketta, jonka rahoittajana toimivat Päi-jät-Hämeen liitto, Lahden ammattikorkeakoulu ja Lahden kaupunki sekä Helsin-gin Yliopisto ja alueen yritykset. Suunnittelutyö tehtiin kesällä 2006, jonka perusteella syksyllä valmistui kaksitois-ta koereaktoria. Suunnittelussa painotettiin reaktoreiden monipuolisuutta, kestä-vyyttä ja helppokäyttöisyyttä. Myös erilaisten mittaus- ja oheislaitteiden käyttöä ja yhteensopivuutta pohdittiin suunnittelun aikana. Tarkoituksena oli, että reakto-reilla voitaisiin mallintaa ja seurata erilaisia ympäristönsuojelun bioprosesseja, kuten kompostointia, jäteveden käsittelyä, biosuodatusta sekä erilaisia maaperän biologisia puhdistusmenetelmiä. Valmiita bioreaktoreita testattiin kolmella eri tavalla, joista kaksi tapahtui osana Lahden ammattikorkeakoulun opintojaksoja. Testauksien yhteydessä koottiin ha-vaintoja reaktoreiden sekä oheis- ja mittalaitteiden toiminnasta sekä saatiin käy-tännön kokemuksia reaktoreiden soveltumisesta Lahden ammattikorkeakoulun opetuskäyttöön. Lisäksi opintojaksoille osallistuneilta opiskelijoilta kerättiin pa-lautetta ja mielipiteitä reaktoreista ja niiden käytöstä opetuksen apuvälineenä. Suunnittelu-, toteutus- ja testausvaihe on raportoitu tähän opinnäytetyöhön. Tar-koituksena on, että tämä kirjallinen työ toimii käytännön ohjeena ja esimerkkinä siitä, kuinka ympäristöbioprosessien laboratoriomittakaavan mallinnusta voidaan kehittää ja käyttää osana käytännön opetus- ja tutkimustyötä.

The objective of this study was to manufacture new laboratory scale bioreactors for the use of Lahti University of Applied Sciences and for Helsinki University, Faculty of Environmental Ecology. The purpose was to utilize these new reactors mainly in education, but also in different research projects. The problems and limitations with the use of old reactors served as a background for this study. This study was part of a project “R&D - ideas to practice”, which was funded by Päijät-Häme Union, Lahti University of Applied Sciences, Helsinki University of Environmental Ecology and Lahti City as well as some local companies. Twelve pilot reactors were built on the grounds of practical design work that took place in the summer of 2006. In designing of these reactors, our team emphasised versatility, durability and the ease of use. Also the usage of different kinds of measurement and peripheral devices with the reactors was considered. Pilot reac-tors were built to model various environmental bioprocesses such as composting, wastewater treatment, bio-filtering and also different kinds of biological cleansing processes of contaminated soil. Pilot reactors were tested as a part of two different study modules in Lahti Uni-versity of Applied Sciences. Observations w4ere made of how the reactors func-tioned in practice and how different kinds of measurement and peripheral devices work with the reactors. Practical experience was gained from the use of pilot reac-tors and from applying them to educational purposes. Feedback and some devel-opment ideas concerning reactors and their usage as a tool in environmental edu-cation was also gathered from the students that participated in these study mod-ules. Design, preparation and testing phases are reported in this thesis. This report serves as an example of how to use and develop this kind of pilot modelling in a laboratory scale as part of practical education and research work.