Kommunalförbundet Norrvatten är en av Sveriges största producenter av dricksvatten och förser över 50 miljoner vatten till över 700 000 invånare i norra Stockholm. Vattnet är renat i Görvälnverket som har sedan år 2016 planlagt en expansion av verkets kapacitet och kvalité. Ett fokusområde för att förbättra reningsprocessen är implementering av membranteknik. I det här projektet har experiment utförts som ett fortsatt arbete av att integrera ultrafiltration med koagulering på en mikropilot. Syftet med projektet är att optimera driftparameterar (koaguleringsdos, pH och alkalitet, uppehållstid och omblandning) för processen och jämföra pilotens effektivitet för två typer av matarvatten (kol- och sandfiltrat). En lägre koaguleringsdos på 2.5 mg Al/L resulterade i en 18.9 % avskiljning av TOC och 21.3% minskning i UV254. I jämförelse med en högre dos på 3.8 mg Al/L, var effektiviteten 2 % bättre för TOC och 3 % bättre för UV254. Till följd av en låg ökning i effektivitet för en högre koagulantdos påvisar en lägre dosering ett bättre alternativ. Dessutom är det rekommenderat att vid uppskalandet av piloten mer försök genomförs för att få mer pålitliga data och att automatisk dosering implementeras eftersom dosering av koagulant var en svårkontrollerad parameter.pH inom intervallet 6.8 till 7.2 visade vara mest optimal för att minimera mängden aluminiumrester i permeatet. Experimenten på pH konstaterar att flockning är pH beroende och optimalt vid pH 7. Effektiviteten var också beroende av alkaliteten. Där bäst alkalinitet anpassades till mellan 40 och 50 mg HCO3/L, med högre än 50 mg HCO3/L minskade effektiviteten av avskiljningen, vilket tyder på sämre flockning vid basiska förhållanden. Karbonatdosering av 5 mL 0.01 M Na2CO3 /L obehandlat vatten uppnådde önskad alkalinitet och minimerade aluminiumrester i permeatet.  Uppehållstiden och konfigurationen av blandning indikerade ingen optimal justering. Emellertid, en jämförelse av försök med uppehållstiden och försök utan koaguleringdos visade dramatisk minskning i effektivitet till endast 2 % TOC avskiljning och 6 % UV254 minskning. Placering av ultrafiltrationsenheten efter kolfiltret jämfört med efter sandfiltret visade inga tecken på nedsatt effektivitet. Transmembrantrycket över membranet ökade över den experimenterade perioden från 0.02 till 0.06 bar och fluktuerade under drift mellan det första och sista försöket. Det var däremot ingen skillnad i trycket mellan kolfilter och sandfilter, vilket styrker beslutet att placera ultrafiltrationsenheten efter kolfiltret. / The municipal association Norrvatten is one of Sweden's largest drinking water producers and distributes over 50 million m3 of drinking water to around 700 000 inhabitants in northern Stockholm. The water is treated in the Görväln plant, which has since 2016 planned to expand its capacity and improve its water quality. One researched area for improving the treatment process is implementing membrane technology. In this project, experiments are performed as a continued work of integrating ultrafiltration with coagulation on a bench-scale plant. The purpose is to optimise the operating parameters (coagulant dosage, pH & alkalinity, retention time, and mixing) and compare the ultrafiltration removal efficiency for two types of feed water (carbon and sand filtrate).  A lower coagulant dosage of 2.5 mg Al/L resulted in removal efficiencies on average of 18.9 % TOC removal and 21.3 % UV254 reduction. Compared to the higher dosage of 3.8 mg Al/L, the removal efficiency was only decreased with 2 % TOC and 3 % UV254. Therefore, a lower dosage is a more suitable option. Although, more data needs to be collected for a more reliable optimal dosage. In addition, for the up-scaling of the pilot, automatic dosage control needs to be implemented as the coagulant dosage is difficult to control as a parameter. pH showed the best removal efficiency in the range of 6.8 to 7.2 and minimised aluminium residue in the permeate. It verifies that flock formation is pH-dependent and optimal close to 7. The efficiency also depended on the alkalinity, with the optimal alkalinity between 40 to 50 mg HCO3/L. Higher alkalinity decreased the efficiency, which supports the theory that too basic water hinders flock formation. With minimum dosage of 5 mL 0.01 M Na2CO3/L untreated water, the required alkalinity could be achieved without affecting the amount of aluminium in the permeate residue.  The retention time and mixing configuration did not result in an optimum adjustment. However, with no retention time at a coagulant dosage of 0 mg Al/mL, the efficiency was reduced drastically to 2 % TOC removal and 6 % UV254 reduction. The placement after the carbon filter showed no adverse signs on the removal efficiency compared with placing it after the sand filter. The TMP of the membrane increased over time from 0.02 to 0.06 bar, and higher fluctuations in TMP were noted in the last experiment compared to the first. The differences were identical for both carbon and sand filtrate, strengthening the decision to place the ultrafiltration unit after the carbon filter.

Municipal wastewater treatment plants (WWTP) are important infrastructural components in a society and also important for sustainability. In a WWTP the most common treatment configuration is mechanical, biological, and chemical treatment of the wastewater. The treatments reduce nutrients and organic matter before the water is transferred to the recipient. During wastewater treatment, sludge is produced and then stabilized in an anaerobic digestion (AD) process.  The Käppala Association operates the third largest WWTP in Sweden. In the future the Käppala plant is expecting an increased number of connected households and also stricter sludge hygienization regulations. This implies that current strategies for the WWTP have to be developed. One idea has been to use a thermophilic AD process instead of mesophilic AD.Thermophilic AD has previously been shown to have higher capacities, lower hydraulic retention times (HRT) and increased pathogenic destruction compared to their mesophilic counterpart. A common negative aspect for a thermophilic process has been process instability.  In this study a 5 m3 pilot plant rented from Research Institutes of Sweden (RISE) was used to evaluate maximal organic loading rate (OLR) for a stable thermophilic AD process using mixed sludge as substrate. Four HRT were chosen, and each HRT was maintained for 3 retention times. Laboratory analyzes of the raw and digested sludge and on-line monitoring were performed regularly to collect information about process stability and efficiency. The pilot plant was controlled through a surveillance system where operating parameters were introduced. The main objectives of this study were to investigate how an increase of OLR affected pH, alkalinity, and volatile fatty acid (VFA) content and also how the alkalinity and VFA affected the process stability. Gas composition, gas production, degree of digestion (DD) and foaming were also investigated throughout this study. Results showed that VFA initially increased, and alkalinity decreased when every OLR increase occurred. The VFA and alkalinity returned to lower values after the process was given time to recover during constant OLR. The OLR increase caused slight variations in process pH but not enough for process failure. Increased OLR did not seem to have a large impact on the DD since it seemed to remain between 40-50% throughout the entire study. Composition monitoring showed an increased hydrogen sulfide content in the gas as a consequence of increased OLR. An OLR increase also lead to a volumetric gas production (VGP) and volumetric methane production (VMP) increase while efficiency of the AD process was seen to decrease when evaluating specific gas production (SGP) and specific methane production (SMP). The conclusion of the study was that a stable thermophilic AD process using mixed sludge as substrate could be operated with an OLR of 6.55 ± 0.06 kg VS m-3d-1and a HRT of 7 days. Maximal OLR for a stable thermophilic AD process was never achieved due to the process remaining relatively stable the entire experimental period. The process recovered from signs of instability during all HRT-transition times indicating it can maintain all investigated OLR. / Kommunala avloppsreningsverk är en viktig infrastruktur i ett samhälle och även viktigt för hållbarheten. I ett avloppsreningsverk renas spillvatten genom mekaniska, biologiska och kemiska behandlingar processteg. Behandlingarna minskar näringsämnen och organiskt material innan vattnet rinner ut i recipienten. Vid rening av avloppsvatten erhålls slam. Slammet kan användas som substrat för en anaerobisk nedbrytningsprocess. Käppalaförbundet driver det tredje största reningsverket i Sverige. I framtiden förväntas antal anslutna hushåll till reningsverket att öka samt strängare slamhanteringskrav appliceras. Detta innebär att nuvarande slamstrategi måste utvecklas. En idé är att tillämpa en termofilrötnings process. En termofil rötningsprocess har visat sig ha högre kapacitet, lägre uppehållstider och ökad patogen reduktion i jämförelse med en mesofil rötning. En nackdel med termofil rötning är den försämrade processtabiliteten.  I denna studie har en 5 m3 pilotanläggning inhyrd från RISE använts för att utvärdera den maximala organiska belastningen för en stabil termofil rötningsprocess med blandslam som substrat. Fyra uppehållstider valdes och varje uppehållstid hölls tre gånger. Regelbundna analyser av rå och rötslam utfördes för att erhålla information om process stabilitet och effektivitet. Pilotanläggningen styrdes genom ett människa-maskingränssnitt där driftparametrar matades in. Huvudmålen för studien var att se hur en ökning av organisk belastning påverkade pH, alkaliniteten och halt av flyktiga fettsyror samt att undersöka alkalinitetens och halten av flyktiga fettsyrors påverkan på processtabiliteten. Påverkan av en ökad organisk belastning på gas sammansättning, gasproduktion, rötningsgrad har även undersökts. Resultaten visade att flyktiga fettsyror initialt ökade och alkaliniteten minskade vid en belastnings ökning. Flyktiga syror och alkalinitet återgick till mer stabila värden efter processen fick återhämta sig vid en konstant belastning. Belastningsökningen orsakade små variationer i pH värdet men inte tillräckligt för att orsaka processkollaps. En ökad belastning verkade inte ha någon större påverkan på rötningsgraden då den låg runt 40–50% hela rötningsperioden. Skumutvecklingen visade sig inte heller vara ett problem. Resultaten visade även att väte sulfid ökade i gasen när en belastningsökning gjordes. Den volymetriska gas och metan produktionen ökade vid en ökad OLR medan specifika gas och metan produktionen minskade. Slutsatsen var att en stabil termofil rötningsprocess av blandslam kan drivas med en organisk belastning på 6.55 ± 0.06 kg VS m-3d-1 och en uppehållstid på 7 dagar. Maximal belastning för stabil termofil rötningsprocess uppnåddes dock ej då processen förblev relativt stabil under alla undersökta uppehållstider. Processen återhämtade sig även efter tecken på instabilitet vilket indikerar att AD processen kan behålla stabilitet vid de undersökta belastningar.