This diploma thesis is focused on the topic of membrane technologies used in wastewater treatment. The research part of the thesis deals with membrane separation of activated sludge, and the focus is on the submerged membrane modules. The thesis contains basic principles of MBR systems, an overview of used membrane modules, modes of operation, advantages and disadvantages of using this process. The practical part of the thesis proposes the intensification of WWTP Perná with using MBR technology. This part includes the technical-economic assessment of the activation WWTP with the third stage of treatment and activation WWTP with MBR.

The thesis is focused on the sludge management at root sewage treatment plants with focus on volum eis highest – sludge manahement. Sludge dewatering using sludge dryiing bed is still condemned designers mainly due to their lack of experience, while at the same time enforcing technologically complex solutions. Therefore, the thesis focuses on the break down balance hydrological equation sludge drying bed, which includes all parameters affecting water balance system. The result is a proposal not only design, but in particular a description of input data and the governing equations in software Reed-Bed, which is calibrated own operational results obtainde for the two sewage treatment plants (village Dražovice and Kotenčice). Reed-Bed software will perform sevetal functions: setting the ground area of sludge bed, investment costs required for the implementation of sludge bed, return on investment, the determination of moisture contene of sludge in the sludge bed and maximum lenght of the dewatering period with regard to wetland vegetation. The second largest item within sludge system creates biomass wetland plants, so work deals with possibilities biomass processing plant at the end of the growing season. Technological processing of biomass was tested on common reed, final product pellets for heating.

The thesis is focused on problems of thermal treatment of sludge from wastewater treatment plants. The main objective is to establish a formula for calculating higher heating value (HHV) and lower heating value (LHV) of sludge based on its chemical analysis. The work is divided into two main parts: The theoretical part deals with the characteristics of sludge, thermal treatment of sludge, it isn´t omitted higher heating value and lower heating value. The main topic of a practical part is formulation of eguations for HHV and LHV calculation. Chemical analysis of sludge samples were supplied by TÜV NORD Czech s.r.o., together with the values of HHV and LHV. The calculations were verified by the program MINITAB.

This Master’s Thesis deals with a question of the current methods of treatment of sewage sludge. The main objective is to compare the financial cost of conventional drying with solar drying. In the first part is described process of the treatment sludge and its disposal options. The Thesis also describes different methods of drying sewage sludge.

The master´s thesis deals with the problem of sewage sludge from wastewater treatment plants and their subsequent incineration. Main aim is compare some possibilities of the energy use of mechanically dewatered sewage sludge and sewage sludge with previous anaerobic pre-treatment for various levels of drying sludge.

Detta examensarbete behandlar det biologiska reningssteget vid Stora Enso Fors AB kartongfabrik. Examensarbetet omfattar 20 p och ingår i slutskedet av Magisterutbildningen, 60 p, i Kemiteknik med inriktning industriell ekologi vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Stora Enso Fors AB är en kartongfabrik som är lokaliserat i Fors strax nordost om Avesta. Tillverkning sker av både mekanisk massa samt kartong. Fabriken har ett eget reningsverk som tar hand om avloppsvattnet från processen. De biologiska anläggningarnas utformning har under årens lopp utvecklats främst genom bättre syresättning i luftningsbassängerna samt förändringar i avloppsvattnets sammansättning. För att klara av dessa förändringar kan styrparametern slamhalten behöva ersättas med andra alternativa styrsätt. Examensarbetets syfte är just att studera möjligheten att styra det biologiska reningssteget vid Fors kartongpappersbruk efter nyckeltalet nettoslamproduktionen. Projektet innefattar även att undersöka hur COD-reduktionen och mikroflorans sammansättning påverkas av denna styrparameter. Litteraturstudier av reningsteknikens processer har utförts samt den befintliga reningsanläggningen i Fors har studerats. Det första steget i projektet var att besluta vilket målvärde som skulle användas på nettoslamproduktionen som skulle användas under en försöksperiod där den biologiska reningen skulle styras efter nettoslamproduktionen. För varje dygn under tre olika tidsperioder ( period 1, period 2 och period 3) har driftsdata samlats in och sammanställdes och därefter beräknades nettoslamproduktionens dygnsvärde. Driftsdata för period 1 och halva period 2 har använts som underlag för att kunna bestämma målvärdet för nettoslamproduktionen. Den bestämdes att vara 0,46 kg SS/kg reducerad COD som användes i ett fullskaleförsök, s.k. period 3. Värdena har sedan analyserats för att försöka finna effekter och samband för styrning av reningsverket efter styrningsparametern nettoslamproduktionen, jämfört med det tidigare sättet att styra efter slamhalten. Detta för att se om nettoslamproduktionen skulle kunna vara en ny bättre styrparameter. Resultatet visade bl.a.: - Att period 2 och 3 övervägande hade ett högt flöde som överskrider värdet på 14 000 m3/dygn som reningsanläggningen är dimensionerad efter. - Att medelvärdet för nettoslamproduktionen för period 3 låg på 0,5 kg SS/kg reducerad COD - På en jämnare och lägre COD-halt ut från kemfällningen för period 3 jämfört med perioderna 1 och 2, (ett undantag den 9 februari). - Att period 3 hade en hög och jämn COD-reducering. - Att period 3 verkade ha en bättre biologisk process än perioderna 1 och 2, bl. a. för att antalet hjuldjur, klockdjur var högre och att antalet trådbakterier var lägre och perioden hade också bättre flockbetyg. När det gäller en del samband så verkar det finnas en tendens för alla tre perioderna att när nettoslamproduktionen är hög så ger det den effekten att flockbetyget försämras i luftningsbassäng 2. Följande slutsatser av arbetet kan dras: - Att nettoslamproduktionen är den bästa styrparameter för Fors reningsanläggning är svårt att säga efter den korta tidsperiod som försöket utfördes. Men det visar helt klart att det är värt att gå vidare med att styra efter nettoslamproduktionen. - Att använda målvärdet på 0,46 kgSS/kg reducerad COD eventuellt lite högre på 0,50 kg SS/kg reducerad COD skulle kunna vara ett bra riktvärde. - Att styrning efter nettoslamproduktionen skulle kunna ge riktlinjer för hur slamavdragspumpen skall ställas in. Ett fortsatt arbete rekommenderas med att testa styrning av reningsverket efter parametern nettoslamproduktionen med målvärdet, 0,46 kg SS/kg reducerad COD eller möjligen ett högre värde 0,50 kg SS/kg reducerad COD. De fortsatta försöken bör utföras under olika förhållanden. Det är viktigt att bl.a. studera en försöksperiod under en varmare årstid och då jämföra med de perioder som har studerats i detta arbete. Det är också angeläget att testa hur styrningssättet fungerar när reningsverket utsätts för extrema belastningssituationer. / This Master´s thesis discusses the Biological Purification Step at Stora Enso Fors AB cardboard plant. Stora Enso Fors AB is located in Fors just northeast of Avesta. The factory is producing both mechanical pulp and cardboard. The Plant has an own Sewage-Treatment Plant, which take care of the wastewater from the process. The biological construction design has been developed during the last fifteen years and the composition of the wastewater has also been changed. In order to compensate for the changes of the compositions, the old parameter “Sludge content” could be replaced by a new parameter “Net sludge production”. The aim of This Master’s thesis is: - To study the possibility to control the Biological purification step at the Stora Enso Fors AB cardboard plant, by using the parameter Net sludge production. The project will also investigate how COD-reduction and the composition of the micro organisms will be influenced by this parameter. The first step in this project was to determine which target value of the Net sludge production the experiments period should use. The value was decided to 0,46 kg SS/kg reduced COD. Every day during three different periods the productions data has been collected and then analysed. From this material the Net sludge production has been calculated. The first period and half of the second period has been used as basis for determine the target value of the Net sludge production. The target value was decided to be 0,46 kg SS/kg reduced COD and to use this value in a full-scale experiment in the Plant, during the third period. The productions data has been analysed to try to find effects and connections in the Biological purification step when the Sewage-treatment plant is controlled with the new parameter “Net sludge production”. A comparison with the old parameter “Sludge content” has also been done to verify which of the two parameters is the most favourable. The result showed: - That period 2 and 3 predominantly had a high flow which exceed the value 14 000 m3/day, which the Sewage-treatment plant is designed for. - That the average of the Net sludge production for period 3 was 0,5 kg SS/kg reduced COD. - A more even and lower content of COD out from the Chemical step for period 3 compared with the periods 1 and 2 (with the exception on 9 February). - That the reduction of COD was significant and on an even level in period 3. - That period 3 has a tendency to have a better biological process than period 1 and 2. - That the number of higher micro-organism in period 3 increased compared to period 1 and 2. The testimonial of the flocks in the Biological step is also better in this last period. The conclusions of this project are: - Due to the limited time available for this experiment it is difficult to determine if the Net Sludge Production is the most favourable control parameter for Fors Sewage Treatment Plant. However, the experiment clearly shows that is worth to further investigate to control the Sewage Treatment Plant using the parameter Net Sludge Production - To use the target value of the Net sludge production of 0,46 kg SS/kg reduced COD or perhaps a slightly value of 0,50 kg SS/kg reduced COD. - That control based on after the Net Sludge Production could give guidelines for how much sludge the pump should take out from the Biological step. Continued work could be to test to control the Sewage Treatment Plant based on the target value of the Net Sludge Production of 0,46 kg SS/kg reduced COD or 0,50 kg SS/kg reduced COD as mentioned above. Further, the experiment should be performed during different conditions. It is important to study a period during the warmer months of the year and compare the results with the periods, which has been studied in this Master’s thesis. It is also important to test the capacity of the Sewage Treatment Plant during extreme load situations. / www.ima.kth.se

The concept of sludge management at the level of sludge treating technology of sewage treatment plants, as well as at national, continental or world level, requires fundamental improvement in the interest of sustainable development. Sewage sludge production is continuously increasing. Sewage sludge contains a number of pollutants but also a significant renewable resource for material transformation and / or energy recovery. Sewage sludge is composed of an inorganic mineral part and organic components. Its organic part is a source of energy and nutrients, but also contains harmful pollutants for exapmple heavy metals. However, there are technologies that offer the possibility of neutralizing pollutants while using other sludge components in terms of recycling energy, nutrients and other attractive sludge components. The mentioned technologies include mainly thermal methods of sewage sludge treatment and one of them is pyrolysis. Thessis focuses on sewage sludge prepartation for pyrolysis process, which includes mixing with additives and peletization of prepared mixture for purposes of agricultural or energetical utilisation. Technology for material transformation and energy utilization of sewage sludge, in particular the mentioned pyrolysis or torrefaction, require an insignificant degree of detailed research in order to expand it in the field of sludge management. Indeed, it is not only research that will enable direct correct use of this technology in practice. The results of such research are the basis for the drafting of the relevant legislation, which will subsequently enable the deployment of pyrolysis technologies in practice.

Syftet med projektet är att undersöka effekten av att leda över vattenverksslam från Norrvattens vattenverk, Görvälnverket, till Käppalaverkets reningsverk som ett steg i en mer hållbar slamhantering. Detta slamhanterings alternativ jämförs med en framtida lokal slamhantering vid Görvälnverket. Studien undersöker möjligheten att leda vattenverksslam över till Käppalaverket utifrån fyra huvudaspekter, vattenrening, drift, kostnad och miljöpåverkan. En litteraturstudie genomfördes med syfte att utvärdera hur vattenverksslammet kan påverka reningsprocesserna vid Käppalaverket. En Livscykelanalys genomfördes med syfte att utvärdera miljöpåverkan av att leda över vattenverksslam till Käppalaverket. Genomförbarheten utvärderades med hjälp av en multikriterieanalys, där tekniska, miljömässiga och ekonomiska aspekter utvärderades.  Resultat från studien visade att den framtida lokala slamhanteringen är mer fördelaktig från ett tekniskt och ekonomiskt perspektiv, än överledning av vattenverksslammet till Käppalaverket. En nackdel med överledning av vattenverksslam till Käppalaverket är att vattenverksslammet sannolikt kommer påverka avvattningen av avloppsslammet, vilket resulterar i en högre polymerförbrukning och en ökad hydraulisk belastning på centrifuger och rötkammare. Överledningen av vattenverksslam antas däremot inte ha en negativ påverka på kvaliteten av reningen vid Käppalaverket. Att leda vattenverksslam över till Käppalaverket ger en lägre miljöpåverkan med avseende på kemikalieutsläpp till vattenmiljön men en högre miljöpåverkan med avseende på transporter och energiförbrukning.  Överledning av vattenverksslam till Käppalaverket bedöms som genomförbart, men denna studie visar att den framtida lokala slamhanteringen på Görvälnverket är ett mer fördelaktigt alternativ. Om överledning av vattenverksslam till Käppalaverket fortsatt är ett aktuellt alternativ rekommenderas det att en mer djupgående studie utförs, där vattenverksslammet tillsätts till Käppalaverket för att utvärdera dess påverkan. / The aim with this project is to investigate the impact of leading the produced waterworks sludge (WWS) from Norrvattens drinking water treatment plant (DWTP), Görvälnverket, over to Käppalaverkets wastewater treatment plant (WWTP) as a step in a more sustainable sludge management. This alternative is compared to a future sludge management at Görvälnverket. The study, investigating the feasibility of leading the WWS over to Käppalaverket, is based on four main aspects, water treatment, operation, cost, and environmental impact. A literature study was performed to evaluate the effect of WWS on Käppalaverket. A life cycle assessment (LCA) analysis was performed to evaluate the environmental impact of leading the WWS over to Käppalaverket. The feasibility was evaluated using a multi-criteria decision analysis (MCDA), where technical, environmental, and economic aspects were considered. The study shows that the future sludge management is more favourable than leading the WWS over to Käppalaverket from a technical and economic aspect. The main drawback with leading the WWS over to Käppalaverket is that the WWS will likely impact the dewatering of the sewage sludge, resulting in a higher polymer consumption and an increased hydraulic load on centrifuges and digesters. However, the addition of WWS at Käppalaverket is not assumed to negatively impact the quality of the treatment at Käppalaverket. Leading the WWS over to Käppalaverket results in a lower environmental impact regarding chemical emissions but results in a higher environmental impact regarding transportation and energy consumption. Leading the WWS over to Käppalaverket was found to be feasible, although the future sludge management at Görvälnverket was found to be more favourably in this study. A more in depth study on the feasibility of leading the WWS over to Käppalaverkets is required to fully assess this aspect. A trial where the WWS is added to Käppalaverket is recommended to further evaluate the impact of the WWS.

This research investigated the effect of copper and nickel on the performance of a laboratory scale activated sludge system. The wastewater used for this research was the influent to the activated sludge process at the Hoechst Celanese cellulose acetate manufacturing plant, located at Narrows, Virginia. The influent wastewater to the experimental unit was pretreated with lime and then selected amounts of copper and nickel were added separately or together to evaluate their effects on the performance of the system. The Specific Uptake of Metal (SUM), Dissolved Metal (DM), Total Metal Loading Rate (TMLR), and Specific Total Metal Loading Rate (STMLR) were useful parameters for analysis of the effects of the metals on activated sludge performance. No significant changes in effluent COD, SS, and OUR were observed for the acclimated activated sludge when the selected amounts of metals were added but not when either was added separately. The settling characteristics of the activated sludge deteriorated when a combination of copper and nickel were added. The SUM increased at a faster rate at higher metal loading rates than at lower metal loading rates to the reactor. The increases in dissolved metal concentrations in the mixed liquor were a linear function of the metal loading rates. / Master of Science

Detta produktutvecklingsarbete har utförts i samarbete med företaget, Pegil Innovations AB. Syftet med projektet var att utveckla en hanteringslösning för processat avloppsslam (damm) på boendeplattformar i offshore industrin. Processen för projektet kombinerade Front-End processen med detaljer från Set-Based Concurrent Engineering. Projektet inleddes med en förstudie och användarstudier för att få djupare kunskap inom ämnet. Detaljer som var viktigt för projektet samlades i en kravspecifikation som användes som stöd genom hela processen. Därefter följde en idégenerering för att utforska lösningar. Från denna framkom fem idélösningar som utforskades vidare genom en fördjupning och jämförelse mot en ny kravspecifikation. Denna var en uppdaterad version av den första för att bättre reflektera vilka krav och önskemål som kunde ställas på idélösningarna. När idélösningarna hade utforskats utfördes en ny idégenerering som ledde till att idélösningarna utvecklades till två koncept. Det fördjupades kring koncepten och dessa jämfördes mot kravspecifikationen. Sedan följde ytterligare en idégenerering för att undersöka hur koncepten kunde förbättras. Slutligen utfördes ett konceptval. Resultatet blev en påse, som fästs runt en stos, som fylldes med damm och sedan sögs luften ur (för att bilda ett undertryck) samt att påsen värmeförseglades. Personalen kan sedan enkelt bära iväg påsen för att kassera denna tillsammans med dammet. / This product development project has been carried out in cooperation with the company, Pegil Innovations AB. The purpose of the project was to develop a management solution for processed sewage sludge (dust) on accommodation vessels in the offshore industry. The process of the project combined the Front-End process with details from Set-Based Concurrent Engineering. The project started with a preliminary study and user studies to obtain deeper understanding regarding the relevant knowledge area. Details that were of importance to the project was gathered in a specification that was used through the entire process as a support. Then an idea generation was preformed, to discover and explore different solutions. From the idea generation five different idea solutions were created. These five solutions were explored deeper and then compared to a new specification. The specification was an updated version from the first one to better reflect what conditions the idea solutions should meet. When the idea solutions were explored, a new idea generation was performed, resulting in two concepts. These concepts were explored deeper and then compared to a new specification. Then followed another idea generation to explore how the concepts could be improved. In conclusion to the project a concept was chosen. The result was a plastic bag which was fastened around a spigot, that was filled with the dust and then the air was withdrawn (to create a vacuum). Then the opening of the plastic bag was heat sealed. The personal could then easily carry the bag to discard this together with the dust.