ENG / Vesi- ja ympäristötekniikka. Kandityöaiheet: Syksy 2016, 09.09.2016 petri.v.peltonen@aalto.fi No. Aihe Kuvaus Ohjaaja(t) 1 Vesijohtoverkostojen resilienssi Työssä laaditaan kirjallisuuskatsaus vedenjakeluverkostojen resilienssistä eli sietokyvystä vikaantumista vastaan. Vesijohtoverkostossa resilienssi kuvaa käytännössä verkoston kykyä täyttää vedenkulutustarve putkirikon tai muun häiriön sattuessa. Verkoston resilienssiä voidaan lisätä muun muassa parantamalla sen putkien kuntoa tai lisäämällä vaihtoehtoisia yhteyksiä. Eri toimenpidevaihtoehdoista halutaan kyetä valitsemaan kustannustehokkaimmat vaihtoehdot. suvi.ahopelto@aalto.fi 2 Kitkattomien pinnoitteiden mahdollisuudet vesihuollossa 3 Maan vedenpidätyskäyrän kokeellinen määrittäminen Voidaanko veden käytöstä luopua jäteveden johtamisessa, kun kiinteätkin jätteet solahtavat liukkaasti puhdistamoille? Tarvitaanko enää desinfiointia, kun juomavesiputket hylkivät kaiken lian pois pinnoiltaan? Työssä pohditaan, mitä mahdollisuuksia lähes kitkattomat pinnat avaavat perinteiseen vesihuollon järjestämiseen. Vedenpidätyskäyrä tarkoittaa maan kykyä sitoa vettä ja se kuvaa maan vesipitoisuuden ja sen saavuttamiseen tarvittaman imun (painekorkeuden) välisen riippuvuuden. Vedenpidätyskäyrä voidaan mitata laboratorio-olosuhteissa maanäytteestä, joka on alussa vedellä kyllästyneessä tilassa ja johon kohdistetaan asteittain muuttuva imu vesipitoisuuden pienentämiseksi. Maan vedenpidätyskäyrän mittaamiseen kuluva aika ja mittauksen vaativuus riippuu maalajista. Työn tavoitteena on selvittää valittujen tyyppimaalajien vedenpidätyskäyrät. Tyyppimaalajeja (esim. hiekka, hiesu, savi) vastaavat vedenpidätyskäyrät kootaan referenssiaineistoksi tulevia määrityksiä varten. Referenssiaineisto, mittausvaiheet ja vaiheisiin kulunut aika dokumentoidaan vedenpidätyskäyrän mittausohjeistusta varten. Työssä tehdään lyhyt kirjallisuusosa, joka käsittelee erilaisten edustavien maalajien raportoituja vedenpidätysominaisuuksia. Työn päätehtävänä on dokumentoida laboratorio-osio, jossa vedenpidätyskäyrät määritetään kokeellisesti eri maalajeja edustaville näytteille. riku.vahala@aalto.fi kaisa.vastila@aalto.fi; Laboratorio-ohjaus: antti.louhio@aalto.fi; aino.peltola@aalto.fi
4 Kansallisten ravitsemussuositusten koonti ja alustava vesijalanjälkivertailu 5 Bioenergian alkuperän osoittaminen 6 Voimalaitosten tuhkan hyödyntäminen maarakentamisessa Ylivoimaisesti suurin osa ihmiskunnan käyttämästä vedestä kuluu ruuan tuottamiseen. Yli sadan maan viralliset ravitsemussuositukset ovat saatavilla YK:n ruokaja maatalousjärjestön FAO:n www-sivuston kautta. Varsinainen materiaali on kuitenkin yleensä saatavilla vain kansallisilla kielillä. Työn tarkoitus on koota niistä tekijän kielitaidon ja kiinnostuksen mukaan valikoitunut, mutta edustava joukko yhtenäisessä muodossa ja alustavasti vertailla suosituksen mukaisen ruokavalion vesijalanjälkiä EU:n uusiutuvan energian direktiivi (RES) edellyttää kestävää biopolttoaineiden hankintaa ja käyttöä. Biopolttoaineiden hankinta tulee raportoida kestävän käytön todistamiseksi (15 raportointijärjestelmää). Opiskelija perehtyy raportointimenetelmiin ja niiden soveltamiseen biovoimalaitoksissa. Maarakentamisen asetus (MASA-asetus) on uudistumassa. Opiskelija perehtyy uudistettavaan maarakentamisen asetukseen (MASA-asetus), ja esittelee tuhkan hyödyntämisen mahdollisuuksia. mika.jalava@aalto.fi ari.serkkola@aalto.fi jaana.sorvari@aalto.fi; ari.serkkola@aalto.fi 7 Kuivuuksien ja tulvien vaikutukset riisintuotantoon Kaakkois- Aasiassa Kaakkois-Aasia on yksi maailman tuottavimmista riisintuotantoalueista. Riisi on tärkeä vientituote ja tulonlähde alueen maille ja asukkaille ja se on myös alueellisen ruokaturvan perusta. Viime vuosina riisintuotanto on kuitenkin kärsinyt toistuvista kuivuuksista ja tulvista. Esimerkiksi vuoden 2010 kuivuus ja vuoden 2011 tulvat vaikuttivat laajalti riisisatoihin. Työn tavoitteena on selvittää kuivuuksien ja tulvien yhteyksiä riisintuotantoon. timo.rasanen@aalto.fi
8 Putkiremonttien vaikutus vedenkulutukseen 9 Aerobinen rakeinen liete eli AGS (Aerobic granular sludge) yhdyskuntajätevesien käsittelyssä Yksi merkittävimmistä yhdyskuntien ominaisvedenkulutukseen vaikuttavista tekijöistä on vesikalusteiden uusiminen. Työssä tarkastellaan tätä tilastollisesti putkiremonttidatan ja vedenkulutustietojen avulla. Putkiremonttidataa voi olla mahdollista saada oikotie.fi-palvelusta, sillä Sanoma Digital Finland on vastikään avannut ko. datansa ei-kaupalliseen tutkimuskäyttöön. Tästä datasta on mahdollista poimia kerrostaloissa tehtyjä tai suunniteltuja putkiremontteja. Tavoitteena on tarkentaa vedenkulutuksen pitkän aikavälin ennustetta. Työssä datan käsittely ja analyysi vaatii Matlabin tai jonkin ohjelmointikielen käyttöä. Aerobic granular sludge (AGS) eli aerobinen rakeinen liete kehitettiin vuonna 2011 käyttäen hyväksi uusia geenitekniikkaan perustuvia lajintunnistusmenetelmiä. Menetelmä on nyt käytössä 25 puhdistamolla maailmassa. Työssä perehdytään menetelmän erityispiirteisiin verrattuna perinteiseen aktiivilieteprosessiin sekä sen mahdollisuuksiin ja rajoituksiin. AGS:n kehitys, nykytilanne ja tulevaisuuden mahdollisuudet raportoidaan. suvi.ahopelto@aalto.fi anna.mikola@aalto.fi 10 Talvivaaran kaivosalueen vesitaseen selvittäminen Työssä pyritään selvittämään, kuinka paljon Talvivaaran kaivosalueen kautta kulkee sadanta -/ sulanta -vesiä, eli paljonko alueella tarvittaisiin varasto- ja / tai puhdistuskapasiteettia. teemu.kokkonen@aalto.fi
11 Verkoston putkiryhmien elinkaaren mallinnus 12 Kaivettujen pilaantuneiden maa-ainesten käsittely vastaanottopaikoissa Viemäriverkoston putkien elinkaarta on mahdollista mallintaa viemärikuvauksista saatujen kuntotietojen pohjalta. Tällöin voidaan löytää verkostosta erilaisia putkiryhmiä, joiden kunto kehittyy eri tavalla. Työssä testataan mallinnukseen tarkoitetun ohjelman käyttöä ja pyritään tulosten pohjalta selvittämään elinkaaren kehittymiseen vaikuttavia tekijöitä. Työ edellyttää elinkaaren mallintamiseen tarkoitetun ohjelman käyttöä. Käyttöön saa opastuksen ja lähtödatat ohjelmaan sopivassa muodossa. Työssä selvitetään pilaantuneilta alueilta käsittelylaitoksiin toimitettujen erilaisten maamassojen määrä ja näiden käsittelyssä käytetyt menetelmät. Katsaus rajoittuu Suomeen ja se on päivitys vuonna 2006 tehdylle katsaukselle (joka toimii hyvänä pohjana työlle). Työ edellyttää yhteydenottoja käsittelylaitoksiin. tuija.laakso@aalto.fi jaana.sorvari@aalto.fi, outi.pyy(@ymparisto.fi 13 Liiallisen kosteuden vaikutus puuston vedenottoon Puuntuotannon edistämiseksi kolmasosa Suomen suopinta-alasta on kuivatettu ojaverkostoilla. Suometsissä puuston kasvua rajoittaa pääasiassa pintamaan liiallinen kosteus, kun ojien kuivatusteho ajan myötä heikkenee. Työssä perehdytään veden kiertoon suometsikössä ja analysoidaan puuston vedenottoa Rovaniemen kenttäkohteessa mitatun aineiston avulla. Luonnonvarakeskuksen operoimalla mäntyvaltaisella metsälohkolla on mitattu mm. puuston vedenottoa ja pohjavesisyvyyksiä. Kandityön tavoitteena on perehtyä aihepiirin kirjallisuuteen ja selvittää mittausaineiston avulla rajoittuuko puuston vedenotto sekä analysoida liittyykö rajoittuminen liialliseen kosteuteen. kersti.haahti@aalto.fi, hannu.hokka@luke.fi
14 Ympäristöystävällisten kaksitasouomien mahdollisuudet virtavesien laadun parantamiseksi 15 Lumen kertymisen ja sulannan mallintaminen 16 Yhdyskuntajätevedenpuhdistamo antibioottiresistenttien bakteerien lähteenä Tulvatasanteellinen kaksitasouoma on uudehko menetelmä yhdistää maankuivatus tai tulvanhallinta ja virtavesistöjen ekologiset näkökohdat. Työssä tutustutaan englanninkielisessä kirjallisuudessa raportoituihin tuloksiin kaksitasouomien vaikutuksista veden laatuun. Pidättävätkö vai vapauttavatko kaksitasouomat ravinteita ja kiintoainetta, ja miten ne vertautuvat tavanomaisiin yksitasoisiin uomiin? Millaiset tekijät pidätysprosesseihin vaikuttavat? Miten havaintoja voidaan soveltaa Suomen olosuhteissa? Millaisia suosituksia kaksitasouomien suunnitteluun ja rakentamiseen voidaan antaa veden laadun näkökulmasta? Työn yhteydessä on mahdollisuus tutustua suomalaisiin luonnonmukaisen vesirakentamisen kohteisiin. Pysyvä lumipeite on ilmaston lämpenemisen myötä harventunut Etelä- ja Länsi-Suomessa. Tyypillisesti talvi koostuu peräkkäisistä lumen kertymis- ja sulantasykleistä. Lumen onnistunut mallintaminen onkin tästä syystä yhä tärkeämmässä roolissa hydrologisissa sovelluksissa, esimerkiksi tulvasuojelussa. Kandityössä on tarkoitus perehtyä lumen mallintamiseen kirjallisuuden avulla ja laskennallisesti käyttäen 4 talven aineistoa Siuntiosta. Mallinnuksessa tullaan keskittymään lumen heijastuskyvyn (albedon) kuvaukseen ja sen merkitykseen lumen mallinnuksen onnistumisen kannalta. Antibioottiresistentit bakteerit ovat vakava ongelma. Ne ovat johtaneet siihen, että antibioottilääkeaineiden elinkaari eli käyttöaika, jolloin ne ovat tehokkaita ja niitä kannattaa käyttää tulehduksien hoidossa, on koko ajan lyhentynyt. Sairaalat on jo kauan tunnistettu resistenttien bakteerien muodostumispaikkana, mutta myös jätevedenpuhdistamoiden roolista on keskusteltu. Työssä kerätään kirjallisuustietoa ja arvioidaan puhdistamoiden aiheuttamaa riskiä. kaisa.vastila@aalto.fi kersti.haahti@aalto.fi anna.mikola@aalto.fi
17 Hyönteisten vesijalanjälki Käytämme globaalisti ruoan tuotantoon jo yli 40 % maapinta-alasta ja ison osan vesiresursseista. Suuri osa näistä kuluu eläinperäisiiin tuotteisiin, jotka ovat tärkeitä proteiinin lähteitä. On ehdotettu että hyönteiset olisivat resurssitehokkaampi tapa tuottaa proteiinia kuin perinteiset esim. Euroopassa käytetyt lihatuotteet. Kandityön aiheena on tehdä kirjallisuusselvitys ja alustavia laskelmia hyönteisten tuottamiseen kuluvista resursseista vesijalanjälkikonseptia apuna käyttäen. matti.kummu@aalto.fi 18 Verkoston toiminnallisuuden analysointi verkkoteorian avulla 19 Biovoimaloiden energian raportointikäytännöt toimitusketjulle Vesihuoltoverkostojen rakennetta on mahdollista analysoida verkkoteorian avulla. Näin voidaan selvittää laskennallisesti esim. alueet, jotka ovat vain yhden syöttölinjan varassa. Työssä esitetään lyhyesti, missä määrin verkkoteoriaa on käytetty kirjallisuudessa ja analysoidaan malliverkkoa eri algoritmien avulla. Työ edellyttää Pythonin, Matlabin tai Octaven käytön osaamista. Biovoimalat raportoivat tuottamansa energian (MWh) puun ja muun biomassan toimittajille. Minkälaisia raportointikäytäntöjä biovoimalat hyödyntävät? tuija.laakso@aalto.fi ari.serkkola@aalto.fi 20 Elintarvikkeita valmistavan yrityksen toiminnan säädöstenmukaisuus Työssä perehdytään elintarvikkeiden valmistusta ohjaavaan ympäristölainsäädäntöön ja siihen, onko yrityksen toiminta säädösten mukaista. Työ voidaan tarvittaessa rajata ainoastaan lainsäädäntökatsaukseen. jaana.sorvari@aalto.fi
21 Resurssitehokkuus ja sen toteutuminen yrityksen toiminnassa 22 Pilaantuneiden maaainesten luokittelu vaaralliseksi jätteeksi Työhön valitaan tietty toimiala, mieluiten rakentaminen ja purkutoiminta. Opiskelija voi kirjallisuusselvityksessä ensin selventää toimialan resurssien käyttöä ja syntyvien jätteiden määrää (Euroopan tasolla, Suomessa, Ruotsissa, Venäjällä), resurssitehokkuuden käsitettä (mitä se merkitsee tuolla valitulla toimialalla), miten sitä voidaan mitata ja etsiä esimerkkejä siitä, miten tätä on toteutettu alan yrityksissä. Tässä aihe-esityksessä käydään läpi Suomen PIMAt eli ne, joiden kunnostamisessa voi syntyä vaarallisia jätteitä sekä näiden jätteiden käsittelymenetelmät ja vaarallisuusluokittelu eli nykyjärjestelmä Suomessa (opas: Helena Dahlbo). Lisäksi uusi vaarallisia jätteitä koskeva lainsäädäntö käydään läpi. jaana.sorvari@aalto.fi jaana.sorvari@aalto.fi ja ohjaaja Annika Sormunen Suomen Erityisjäte Oy:stä