Wastewater contains biodegradable materials, which are often measured as BOD7. Trickling filters are sometimes used as a purification step for BOD-reduction. A trickling filter is a tower, which is filled with a carrier material. Microorganisms grow on the carrier material in the form of a biofilm. This biofilm consists mostly of bacteria that purify water from BOD. In Älgarås’ wastewater treatment plant the water is purified by a trickling filter. However the treatment plant has difficulties reaching the emission requirements for BOD. The aim with this thesis has been to investigate the various parameters influencing the function of the trickling filter and to investigate if it is working properly. The thesis also aimed to develop proposals on how to improve the BOD purification at the plant. The parameters measured were the load on the trickling filter, the degree of purification, the oxygenation, the dispersion of water over the trickling filter and the flow through it. In addition to this, water from the only industry that sends water to the treatment plant was examined. The results from the measurements showed that the load of BOD varied greatly and sometimes was far above the expected. It was also found that a sufficient degree of purification was achieved when the BOD load of the influent was at the expected level. The problem with high BOD values in the effluent was caused by too high load of BOD in the influent and too high wastewater flow, and not by the purification ability of the trickling filter. The results of the measurements on the industrial wastewater showed that the concentration of BOD varied greatly and therefore seemed to be a contributor of the variations at the treatment plant. It is recommended to reduce the wastewater flow to the treatment plant and to reduce the peaks in BOD concentration. If it is not possible to get rid of the occasional high values of BOD in the influent, an equalization basin could be built to equalize the differences in the BOD concentration of the influent. To improve the capacity of the trickling filter, actions to increase the residence time could be performed. This could increase the removal of BOD, but probably not to the point that the emissions standards are always fulfilled with the current variations of BOD-concentrations. / Avloppsvatten innehåller bland annat biologiskt nedbrytbart material, som ofta mäts som BOD7. I mindre reningsanläggningar används ibland ett reningssteg som kallas biobädd för att rena avloppsvattnet från BOD. En biobädd är ett torn, fyllt av bärarmaterial. På bärarmaterialet växer mikroorganismer, mestadels bakterier, som en film som renar vattnet från BOD. I reningsprocessen i Älgarås avloppsreningsverk sker BOD-avskiljningen med hjälp av biobädd men trots det uppnås inte alltid utsläppskraven för BOD7. Detta examensarbete har gått ut på att undersöka olika parametrar som påverkar biobäddens funktion och på så vis undersöka om biobädden fungerar som den ska. Examensarbetet har även syftat till att ta fram förslag på hur reningen av BOD kan fungera bättre. De parametrar som mättes var belastningen på biobädden, reningsgraden, syresättningen, spridningen av vattnet över och flödet genom biobädden. Utöver detta analyserades avloppsvattnet från den enda industri som släpper avloppsvatten till reningsanläggningen i Älgarås. Mätningarna visade att belastningen av BOD7 på verket varierade kraftigt och stundtals låg högt över den förväntade. Det visade sig också att tillräcklig reningsgrad uppnåddes när verket inte belastas högre än det borde med avseende på hur många personers avloppsvatten som behandlas i avloppsreningsverket. Även flödet till verket var högre än förväntat. Problematiken med för höga BOD-värden på utgående avloppsvatten från verket beror alltså på att det tidvis är för hög BOD7-belastning med inkommande vatten till verket och för höga flöden till verket, inte på biobäddens reningsförmåga. Resultaten från mätningarna på industri-avloppsvattnet visade att koncentrationen av BOD7 varierade mycket och alltså kunde vara en källa till de stora variationerna vid reningsverket. Att minska flödet till verket och mängden BOD i inkommande vatten skulle troligen medföra att utsläppskraven uppnåddes. Det är därför rekommenderat att aktivt jobba för att minska mängden ovidkommande vatten och jämnar ut topparna i BOD-belastning genom punktinsatser vid till exempel industri och på ledningsnät. Om det inte är möjligt kan en utjämningsbassäng för att jämna ut skillnaderna i BOD-koncentration på inkommande vatten byggas. För att förbättra biobäddens kapacitet kan åtgärder för att öka uppehållstiden genom bädden utföras. Detta skulle kunna öka avskiljningen av BOD, men troligen inte så pass mycket att utsläppskraven alltid uppnås med dagens variationer.

The pulp and paper mill requires a lot of water during the production. Stora Enso Skoghall requires about 33m3 of water for 2204 lb produced carbon or paper. Before the wastewater returns to the recipient, the water must be purified from organic material. Organic material is naturally found in wood, and if a high level of organic material is added to the recipient it will lead to deficiency of oxygen in lakes. In order to avoid deficiencies of oxygen in lakes, the wastewater must go through a biological treatment, Stora Ensos biological treatment is consisting a long-term aerated active sludge, LAS, which is similar to a large pond. During a period, Stora Enso Skoghall constructed a pre-treatment step fort their LAS which is a Moving Bed Biofilm Reactor, MBBR. Stora Enso has been struggling to aerate the wastewater in the LAS, which has affected the production of the industry badly. The purpose of building the MBBR is to facilitate the LAS, in order to deliver full production. The biological treatment requires a lot of energy to operate the aeration system, about 50 percent of the total energy demand for a treatment plant goes to the biological treatment.   The purpose of this study is to examine the impact on the LAS if a MBBR-process is connected as a pre-treatment step. The aim of this study is to examine how the new biological treatment effects the energy demand considering aeration, compared to before the MBBR was connected. Wastewater samples were collected at Stora Enso Skoghall and taken to a laboratory at Karlstads University for analysis and tests. The wastewater samples have been studied regarding its content of TOC and how it affects the possibility of aerating the water. The a- and b-values, and as well the theoretical oxygen demand, were experimentally determined in cylinder aerators that contains 30 liters. The energy use for aeration of the MBBR and the LAS has been estimated. In order to compare if the new biological treatment effects the ability of purification in the existing LAS and if the energy demand changes, wastewater samples were taken before and after the MBBR was connected.   The result of this study shows that the MBBR has a positive impact on the existing LAS at Stora Enso Skoghall. There is a higher reduction of COD and the oxygen uptake capacity is better in the LAS, compared to before the MBBR was connected as a pre-treatment step. The total energy demand has increased with 58 percent, compared to the results before the MBBR were connected. The wastewater from the CTMP production contains high levels of TOC. It contains high levels of surfactants and high ionic strength, which usually worsen the ability of aeration. The flow into the MBBR contains mainly wastewater from the CTMP and the aeration tests showed that only 1-6 percent of the oxygen dissolved in it. As a result, the estimated energy demand remains very high. In conclusion, with the new biological treatment system the industry can now deliver full production of pulp and cardboard, while the LAS gets enough oxygen to effectively purify the wastewater. The MBBR relives the LAS through reduce the right amount of COD so the LAS can aerate the wastewater more easily. Moreover, the total energy demand of the biological treatment has increased when it comes to aerate the wastewater due to the fact that the production of pulp and cardboard has increased with 46 percent.

Att lufta biologiska bassänger vid ett avloppsreningsverk är en mycket energikrävande process. Genom att reglera lufttillförseln kan processen optimeras så att den blir så energisnål som möjligt men samtidigt bidrar till en god kvalitet på utgående vatten. Regleringen bör då ske vid flera punkter längs med en bassäng. I detta projekt har regleringen av syrehalten i aktivslamanläggningen vid Himmerfjärdsverket utvärderats och ett försök till förbättring av processen har genomförts. Verket har efterdenitrifikation varför aktivslamanläggningen enbart består av en luftad del där nitrifikation och oxidation av organiskt material sker. Styrsättet i verket är sådant att syrehalten regleras i början av varje luftningsbassäng. En syrehaltsgivare sitter ca 20 meter in i varje linje och en luftflödesgivare satt på vardera linjes huvudledning med luft. Kaskadreglering reglerar luftflödet. Den överordnade syrehaltsregulatorn beräknar börvärdet till luftflödesregulatorn. Börvärdet på syrehalten är normaltsatt till 2 mg/L. Detta reglersystem har lett till att då belastningen är låg ökade syrehalten kraftigt i slutet av varje linje medan höga belastningar gör att syrehalten sjunker för mycket mot slutet av bassängen så att reningsresultaten för ammonium blir sämre än önskvärt. Syre- och ammoniumprofiler, det vill säga syre- och ammoniumhalterna i vardera av linjernas sex zoner plottade mot zonerna, studerades på två av verkets linjer. Dessa gjordes under perioder med relativt låg belastning av ammonium. Då framkom att oavsett flöde skedde den mesta av reduktionen i linjernas två mittersta zoner. Målet blev då att försöka förskjuta reningen så att hela bassängen utnyttjades. Detta måste dock ske utan att reningen under perioder med högre belastning försämras. Det som också framkom var att det förekommer både belastningsvariationer och flödesvariationer till de olika linjerna. För att förbättra regleringen installerades en syrehaltsgivare, en luftflödesgivare och en reglerventil till varje zon i en av verkets linjer. Ett kaskadreglersystem installerades och trimmades in i varje zon. En börvärdesundersökning gjordes för att hitta den kombination av börvärden i de olika zonerna som gav ett gott reningsresultat och samtidigt minimerade energikonsumtionen. De kombinationer som testades var 1,5/1,5/2/2/1,5/1,5 och 1,5/2,5/2,5/2,5/2,5/2,5. Dessa kombinationer förväntades förskjuta reningen så att hela bassängen utnyttjades och pressa ner de syrehaltstoppar som stundtals uppstod i slutet av bassängen. Syrehaltstopparna försvann men en acceptabel reningsgrad erhölls ej med avseende på utgående ammoniumhalt från försökslinjen. Reningen i försökslinjen var försämrad jämfört med innan byte av syrehaltsreglering. Här skall dock noteras att vattentemperaturen hade sjunkit i förhållande till perioden med ursprunglig reglering vilket kan ha påverkat nitrifikationshastigheten negativt. Temperaturen var lägst under den sistnämnda kombinationen. Under den sistnämnda börvärdeskombinationen hade försökslinjen stundtals bättre rening än övriga linjer så denna börvärdeskombination ger en förhållandevis god reningskvalitet. För att jämföra energikonsumtionen togs ett samband fram mellan luftflöde och blåsmaskinernas effekt. Sambandet användes för att beräkna skillnaden i effektförbrukningen mellan de bägge reglersystemen. Denna räknades om till motsvarande årsenergiförbrukning för samtliga linjer. Resultatet blev att energikonsumtionen skulle kunna sänkas med 10 % för luftningssteget. / To aerate the biological basins at a wastewater treatment plant is a very energy intensive process. To make the process as energy efficient as possible the air supply should be controlled. This may also contribute to a better purification quality. To fulfill this, the control of air supply should occur at several points along a basin. In this project, control of the dissolved oxygen in the activated sludge basins at Himmerfjärden wastewater treatment plant is evaluated and improved. The plant has postdenitrification, why the activated sludge plant solely consists of an aerated part where nitrification and oxidation of organic matter occurs. The oxygen level in the aeration basins is controlled at the beginning of each aeration basin. An oxygen sensor is placed 20 meters from the inlet and an air flow meter is placed on the main inlet tube for air at each line. Cascade control is used to control the airflow rate. The primary dissolved oxygen controller calculates the set-point to the secondary air flow controller. The set-point of the oxygen level is normally set at 2 mg/L. During periods with low loads of ammonia, this control leads to an increased oxygen level at the end of each basin while the high loads causes the oxygen level to drop towards the end of the basin so that the treatment results for ammonium were less than desirable. Oxygen and ammonium profiles, i.e. oxygen and ammonia concentrations in each of the lines’ six zones were measured and plotted against the zones, were studied at two of the plant lines. These were made during periods of relatively low load of ammonium. It was found that regardless of flow, most of the reduction occurred in the two middle zones in each line. The goal then became to try to shift the treatment so that the entire basin was used. This must be done without lowering the treatment quality during periods of higher loadings. What also emerged was that there are variations between the lines both in load and in flow. To improve the control system, an oxygen sensor, an airflow meter and a control valve were installed in each zone in one of the plant lines. A cascade control system with two PI-controllers was installed and tuned in each zone. Different combinations of set points were analyzed to find the one that gave a good cleaning performance while minimizing energy consumption. The combinations tested were 1.5/ 1.5/2 /2 /1.5/1.5 and 1.5 / 2.5 / 2.5 / 2.5 / 2.5 / 2.5. These combinations were expected to push the treatment forward so that the entire basin was used. It should also and lower the oxygen peaks that sometimes occurred at the end of the basin. The oxygen peaks disappeared but an acceptable degree of purification of ammonium was not obtained. The purification in the experimental line was lower than before the change of aeration control. It should be noted that water temperature had decreased compared to before the change of control system which may have affected the rate of nitrification negatively. This may be a reason for the higher ammonium concentrations. The lowest temperature was measured during the last set- point combination. During that period the experimental line had a better purification compared to the other lines in the plant. To compare the energy consumption for the two control systems a relationship was calculated between the air flow rate and the power consumption of the blowers. This relationship was used to calculate the difference in power consumption between the two control strategies. This consumption was translated to the corresponding annual energy usage of all the lines. The result was that the energy consumption could be reduced by 10% for the aeration step.

I äldre deponier finns flera ämnen som sakta lakas ut och har en negativ miljöpåverkan. Projektet har tittat på en ny metod, TreeWell, för lakvattenrening med biologisk rening som installeras på Ragn-Sells deponi Brista vid Arlandastad. Projektet har dokumenterat installationen, inlett provtagningen och analyser av in- och utgående lakvatten där fokus legat på reduktion av BOD7, kväve, ammoniumkväve, fosfor och pH-nivå. Resultatet kommer ligga till grund för vid fortsatta studier av tekniken. En deponi genomgår flera faser under sin livstid vilket påverkar lakvattnets karaktär. Lakvattnet från äldre deponier innehåller stora mängder organiskt material och för att rena detta vatten används ofta biologisk rening. Dagens rening på Brista utgörs av två lakvattendammar och bevattning av ett mark-växt-system. Även TreeWell är en biologisk reningsmetod som tidigare har testats, och idag används för rening av vatten från enskilt avlopp. Då både lakvatten och avloppsvatten är rika på näring och organiskt material kan TreeWell passa för rening av lakvatten. Tekniken bygger på två tankar i serie, en biofilmreaktor och en airliftbioreaktor. I systemet lever bakterier, protozoer och växter som tillsammans renar vattnet. Systemet på Brista har installerats nära den plats där lakvattnet rinner ut från deponin. Tankarna är delvis nergrävda för att underlätta provtagning. För pilotanläggningen av TreeWell var investeringskostnaden ca 400 000 SEK och installationskostnaden uppgick till 125 000 SEK. Denna anläggning förväntas klara upptill 12 m3 per dygn. Annuiteten för systemet beräknas till ca 70 000 SEK och medför en kostnad på ca 16 SEK/m3, beräknat på en tidsperiod på 20 år. Kraven på utsläpp från en deponi har blivit högre sedan många av de äldre deponierna skapades och bättre rening av lakvattnet behövs. Därför finns behovet av nya reningsmetoder.  Analyser som gjorts på in- och utgående vattenflöde är ett baspaket för deponier som bland annat innehåller konduktivitet, färg, pH och näringsämnen. Till baspaketet har BOD7 tillagts. Flera paket som analyserats är ett metallpaket, lättlösliga och mindre lättlösliga organiska föreningar, alkylfenoler och paketet ”organiska analyser enligt Naturvårdsverket riktlinjer”. Ragn-Sells samarbetar med Alcontrol och från deras analyskatalog har analyspaketen valts. De organiska paketen har analyserats en gång i projektets början och baspaketet och metaller har analyserats två gånger. Prover har tagits veckovis för ammoniumkväve som analyserats på Ragn-Sells laboratorium i Högbytorp. TreeWell har en god reduktion avseende BOD7, fosfor och TOC jämfört med mer beprövade tekniker som luftad damm, våtmark, lakvattendamm och SBR anläggning. Under den inledande perioden efter installation, som ingår i detta projekt, har inte tillräckligt med information samlats in för att avgöra om TreeWell klarar de totala utsläppskraven. Trots det visar TreeWell god potential och under de första provtagningarna har halten för BOD7, fosfor och pH reducerats tillräckligt och ligger under nivån som är tillåtet för utsläpp.  Även halten av flera metaller och organiska föreningar har minskat. Halterna varierar dock med flera faktorer som temperatur, flöde och uppehållstid. / In older landfills several substances exist that slowly leaches from the landfill and has a negative impact on the environment. The project has tested a new method, TreeWell, for leachate treatment by bioremediation installed at Ragn-Sells landfill in Brista. The project has documented the installation, initiated the sampling and analysis of incoming and outgoing leachate and focus in this study was the reduction of BOD7, nitrogen, ammonium nitrogen, phosphorus and pH levels in the water. The result will be the basis for further studies of the technology. A landfill goes through several phases during its lifetime, which affects the leachate character. The leachate from an old landfill has a large amount of organic compounds and it is common to use a leachate treatment plant with biological treatment. The leachate treatment on Brista today consists of two leachate ponds and irrigation of a land and plant systems. TreeWell is a biological treatment method that previously has been tested, and is used today, for the purification of water from individual sewers. Both leachate and wastewater is rich in nutrients and organic compounds and therefore TreeWell should be suitable for the purification of leachate. The technology is based on two tanks in series, a biofilm reactor and an airliftbioreactor. In the system lives bacteria, protozoa and plants that together purify the water. The system in Brista is installed near the landfill where the leachate exits the landfill. The tanks are partly buried to facilitate the sampling. For the pilot plant of TreeWell, the investment cost amounted to 400 000 SEK and the installations cost to 125 000 SEK. This plant is expected to handle up to 12 m3 per day. Annuity for the system is estimated to 70 000 SEK which equals a cost per cubic meter of water at 16 SEK/m3 over a period of 20 years. Today’s requirements for better water treatment for landfills and lower levels of compounds in the water demands more effective and new treatment approaches. Analyzes on the water in- and outflow from the system is a base package for landfills with the addition of BOD7, metals, easily soluble and less soluble organic compounds, phenols and organic analyzes according to Environmental Protection Agency guidelines. Ragn-Sells cooperate with Alcontrol and it is from their catalog that the package has been selected. Samples for organic compounds have been analyzed once and the other parameters have been analyzed twice during the project. Samples for ammonia nitrogen were taken weekly and analyzed at Ragn-Sells laboratory at Högbytorp. TreeWell has been successfully installed in Brista and started to test run the process in November 2015. TreeWell has a good reduction of BOD7, phosphorus and TOC compared to the common techniques. Although the reduction of nitrogen and ammonium nitrogen is lower for TreeWell than other studied leache treatment plants in this study. During the initial period of testing the system after installation, which is included in this report, have not enough information been collected to determine if TreeWell pass the emissions requirement at Brista today. Derpite this TreeWell show good potential and during the first sampling the level of BOD7, phosphorusand pH level have been reduced and is below the level allowed for emissions. Also the content of several metals and organic compounds have been reduced. The level varies with several factors such as temperature, flow and retention time.

Biologisk lakvattenrening, med hjälp av mikroorganismer, används på Häringetorp avfallsanläggning för att bland annat reducera mängden kväve i lakvattnet. För att möjliggöra en längre reningsperiod, eftersom mikro­organismernas tillväxt hämmas vid låga temperaturer, vill Tekniska förvaltningen på Växjö kommun studera möjligheten att värma upp nitrifikationsdammen på Häringetorp avfallsanläggning med hjälp av grön energi. Kvantifiering av effektbehov för förlängning av reningsperioden har gjorts utifrån en simuleringsmodell. Studie av tillförd effekt har gjorts under det första året med tillförd effekt. Jämförelse mellan de tekniska lösningarna solfångare, värmepump och biobränslepanna har gjorts gällande aspekterna driftsäkerhet, praktisk genomförbarhet, enkelhet och ekonomi. Utifrån diskussion ges rekommendation att installera en värmepump, vilken utnyttjar intern energi, för att levererar en effekt till nitrifikationsdammen på 100 kW under temperaturstyrda förhållanden. Denna tillförsel av effekt förväntas ge en förlängning av reningsperioden på fyra veckor.

The aim of this Master Thesis was to calculate and visualize performance indicators for the secondary treatment step in municipal wastewater treatment plants. Performance indicators are a valuable tool to communicate process conditions and energy efficiency to both management teams and operators of the plant. Performance indicators should be as few as possible, clearly defined, easily measurable, verifiable and easy to understand. Performance indicators have been calculated based on data from existing wastewater treatment plants and qualified estimates when insufficient data was available. These performance indicators were then evaluated and narrowed down to a few key indicators, related to process performance and energy usage. Performance indicators for the secondary treatment step were calculated for four municipal wastewater treatment plants operating three different process configurations of the activated-sludge technology; Sternö wastewater treatment plant (Sweden) using a conventional activated-sludge technology, Ronneby wastewater treatment plant (Sweden) using a ring-shaped activated-sludge technology called oxidation ditch, Headingley wastewater treatment plant (Canada) and Kimmswick wastewater treatment plant (USA), both of which use sequencing batch reactor (SBR) activated-sludge technology. Literature reviews, interviews and process data formed the basis of the Master Thesis. The secondary treatment was studied in all the wastewater treatment plants. Performance indicators were calculated, to the extent it was possible, for this step in the treatment process. The results showed that all the wastewater treatments plants, studied in this master thesis, were well below regulatory requirements of effluent concentrations of organic matter and nutrients. This gap between legislated requirements and performance provides an opportunity for improving energy efficiency and maintaining discharge requirements. The removal of organic matter was consistently high at all wastewater treatment plants studied but the removal of nitrogen was slightly lower during the colder months. The results further showed that the discharge of nitrogen from wastewater treatment plants is the largest stress on the recipient. Data regarding the energy usage was almost nonexistent and energy for aeration was therefore calculated when possible since it is aeration that accounts for the largest fraction of energy usage in a wastewater treatment plant. Sternö wastewater-treatment plant proved to be more energy efficient than Rustorp wastewater treatment plant.

Lakvatten innehåller ofta stora mängder föroreningar som kan vara skadliga för människor och miljön. På Löt avfallsanläggning som ägs och drivs av Söderhalls renhållningsverk AB (SÖRAB) finns en aktiv deponi för icke-farligt avfall (IFA-deponi) som ger upphov till ett lakvattenflöde med höga halter av ammoniumkväve. Om höga halter av kväve läcker ut i naturen kan det påverka biologiska processer negativt och orsaka problem som övergödning. Fram till 31/12 2014 står Löt avfallsanläggning under prövotid. Under prövotiden har SÖRAB fått ålagt att bland annat utvärdera den kemiska karaktären på samtliga vattenströmmar på anläggningen och optimera vattenreningen för de olika delströmmarna utifrån vattnets karaktär. Under prövotiden har SÖRAB tilldelats provisoriska utsläppsvillkor i form av riktvärden.  På grund av de höga halterna av kväve i lakvattnet från IFA-deponin har SÖRAB haft svårt att klara de provisoriska riktvärden som satts upp för utsläpp av kväve. För att undvika skadlig miljöpåverkan i recipienten dit vatten från anläggningen avleds har SÖRAB utvecklat och konstruerat en pilotanläggning för kontinuerlig biologisk rening (KBR-anläggning) där lakvattnet från IFA-deponin ska behandlas för att reducera utsläppen av kväve från avfallsanläggningen. I KBR-anläggningen utnyttjas de biologiska processerna nitrifikation och denitrifikation för att avskilja kväve från lakvattnet. Detta projekt syftar till att optimera driften av SÖRAB:s anläggning för kontinuerlig biologisk rening av näringsrikt lakvatten med avseende på avskiljning av kväve. I projektet undersöktes olika parametrars inverkan på avskiljningen av kväve. De parametrar som utvärderades var, uppehållstid i reningsstegen, vattentemperatur, fosforbehov samt behov av extern kolkälla. Resultaten visade att vid ett flöde på 420 m3/d genom KBR-anläggningen kunde fullständig nitrifikation och denitrifikation uppnås vid vattentemperaturer över 14 °C om en fosfatfosforhalt över cirka 1 mg/L upprätthölls i dessa reningssteg. Utöver detta krävdes en tillsats av kolkälla i denitrifikationssteget motsvarande en COD-tillsats på fyra gånger nitratkvävehalten i inkommande vatten till denitrifikationssteget. Med dessa parameterinställningar kunde närmare 100 % av det oorganiska kvävet i vattnet avskiljas i KBR-anläggningen, vilket motsvarade en reningseffekt på 66-85 % med avseende på avskiljning av totalkväve. I projektet gjordes även en jämförelse mellan KBR-teknik och andra tekniker för behandling av näringsrikt lakvatten. Jämförelsen visade att KBR-tekniken utgör ett mycket gott alternativ för avskiljning av kväve från näringsrika lakvatten med avseende på både reningseffekt och kostnad. Då reningseffekt och kostnad sammanvägdes var det enbart rening i konventionella avloppsreningsverk som kunde konkurrera med kontinuerlig biologisk rening i den form som användes i detta projekt. / Landfill leachate often contains contaminants that can be harmful if they are discharged into the environment without proper treatment. At SÖRAB’s (Söderhalls renhållningsverk AB) waste treatment site in Löt there is an active landfill for non-hazardous waste that generates leachate containing high levels of nitrogen in the form of ammonium. If large amounts of nutrients leak out into the environment it can have a negative impact on biological processes and cause problems such as eutrophication and acidification. The waste treatment site is until 31 December 2014 under a trial period where the owner company is obliged to, amongst other things, characterise the chemical composition in the runoff from the treatment areas and leachate from the landfill. The characterisation is done in order to find the best treatment methods for the different streams of water. Due to the high levels of nitrogen in the leachate from the landfill at Löt waste disposal plant the current regulations that are set up for the plant have been difficult to follow. To avoid negative environmental impact on the receiving waters and surrounding lands SÖRAB has constructed a pilot treatment plant for continuous biological treatment (KBR) where the nutrient rich leachate will be treated to reduce the total emissions of nitrogen from the waste disposal plant. The KBR-plant uses nitrification and denitrification to remove nitrogen from the leachate. This project is aimed at optimising SÖRAB’s plant for continuous biological treatment with respect to removal of nitrogen. An important part of the project was to examine the effect of different parameters on the removal of nitrogen in the KBR-plant.  The parameters examined and optimised were retention time in the treatment basins, water temperature, phosphorus demand, and the need of external carbon source. The results showed that for a operational flow of 420m3/d, complete nitrification and the denitrification could be achieved for temperatures above 14°C if the phosphate content was more than 1mg/L in the water. Furthermore, a need for an external carbon source in the denitrification basin was identified. It was found that the need of an external carbon source corresponded to a COD-addition of four times the content of nitrate in the incoming water. With these parameter settings almost 100% of the inorganic nitrogen in the water could be separated in the KBR-plant. The removal of total nitrogen was 66-85%. In the project a comparison was also done between the KBR treatment method and other available treatment methods for nitrogen removal from nutritious leachate. The comparison showed that the KBR treatment method is a very good alternative for removal of nitrogen with regard to treatment efficiency and costs. When both removal efficiency and costs were taken into account only traditional wastewater treatment plants could compete with the KBR treatment method used in this project.

Vid framställning av papper och pappersmassa krävs en stor mängd energi och även stora mängder vatten som med fördel tas från en närliggande sjö eller vattendrag. Avloppsvattnet passerar flera olika reningssteg såsom mekanisk, kemisk och biologisk rening innan det återinförs till recipienten. Vid aerob biologisk rening sker en nedbrytning och oxidation av det organiska materialet som utförs av mikroorganismer. Aeroba mikroorganismer kräver närvaro av syre varvid luft tillsätts till dammen. Luftningen utgör drygt hälften av det externa reningsverkets totala energibehov och försvåras av extraktivämnen som finns i träden. Vid Stora Enso Skoghalls bruk används en luftad damm som biologisk rening. Det finns problem med att få syret att räcka till i hela dammen. Om ett försteg placeras innan dammen skulle detta kunna bryta ned en del av de syreförbrukande ämnena. Förstegets utformning skulle vara en MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) innehållande bärare där termofila bakterier bildar biofilm. Två olika försöksuppställningar byggdes upp i ett laboratorium på Karlstads Universitet innehållande MBBR och luftade dammar. De luftade dammarna skulle likna Skoghalls bruks luftade damm med samma uppehållstid och innehålla samma sorts mikroorganismer. Processvattnet hämtades från Skoghalls bruk och pumpades kontinuerligt in till försöksuppställningarna. Vattnet togs från två olika ställen på bruket och innehöll dels CTMP och dels CTMP blandat med vatten från blekeriet och indunstningen. För utvärderingar av försöken utfördes analyser av COD, TOC, SÄ, SVI, ytspänning, extraktivämnen samt mikroskopering. Resultatet uppvisade en relativt jämn COD-och TOC-reduktion för de luftade dammarna på runt 70 %, vilket är jämförbara värden med Skoghalls bruks luftade damm. För det termofila MBBR-försteget med temperaturen 45 °C uppvisades en reduktionskapacitet på 30 – 40 %. Resultatet vid körning med vatten innehållande endast CTMP påvisades en reduktion på 30 %. Mätning av ytspänning och extraktivämnen ger en indikation på om syresättningen av avloppsvattnet kan bli effektivare. Det visade sig att biofilmen i de termofila stegen är mycket känslig och relativt enkel att slå ut om förhållandena för de termofila bakterierna inte är optimala eller om inkommande vatten innehåller någon giftig substans. Bioslammet i samtliga luftade dammar bestod av både bakterier, protozoer och metazoer. I referensdammen uppvisades stora och kompakta flockar medan det för dammarna som föregicks av termofila MBBR påvisade mindre slam och mindre kompakta flockar. För dammen innehållande endast CTMP påvisades förutom att flockarna var små även flytslam och skumproblem. / The production of pulp and paper requires a large amount of energy and also large amounts of water which, by advantage, can be taken from a nearby lake or river. The wastewater passes through several different purification steps, such as mechanical, chemical and biological treatment before being reintroduced to the recipient. During aerobic biological treatment, a degradation and oxidation of the organic material occurs and is performed by microorganisms which require oxygen. Aeration consumes about half of the external plant's total energy and is aggravated by extractives present in the trees. At Stora Enso Skoghall mill an aerated pond is used as biological treatment, but there are troubles to get the oxygen to last for the entire pond. If a pre-treatment is placed before the pond this would be able to reduce the substances which demands oxygen. The implementation of the pre-treatment would be a MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) containing carriers and where thermophilic bacteria form biofilms. The experimental setups were built up in a laboratory at the University of Karlstad. The aerated ponds would resemble the aerated pond at Skoghall mill, with an identical retention time and contain equivalent microorganisms. The wastewater was continuously pumped into the experimental setups and was received from Skoghall mill and contained only CTMP water and CTMP mixed with water from the bleach plant and evaporation plant. As evaluation of the experiments analyzes of COD, TOC, SS, SVI, surface tension, extractives and microscopy were done. The results showed a relatively uniform COD and TOC reduction for the aerated ponds at around 70 %, which is comparable with the real pond at Skoghall mill. For the thermophilic MBBR with a temperature of 45° C and with probe 10-water, a capacity of reduction at 30 - 40% was noticed. The result with water containing only CTMP showed a reduction of 30%. Measurements of surface tension and extractives show if the concentration of extractives is decreasing in the thermophilic pre-treatments and also in the aerated ponds, which indicates a more effective oxygenation of the water. It was also found that the biofilm in the thermophilic stages are very sensitive and relatively easy to decimate if the conditions for the thermophilic bacteria are not optimal or if the incoming water contains any toxic substance. The sludge in all aerated ponds consisted of bacteria, protozoa and metazoa. The reference pond showed large and dense flocks while for the ponds that were preceded by thermophilic MBBR indicated less sludge and less dense flocks. For pond containing CTMP-water the flocks were small, but in addition, floating sludge was detected and foam problems arose.

Alla fordonstvättar för Stockholms bussar i kollektivtrafiken har olika varianter på efterföljande vattenrening. Trafikförvaltningen önskar prova en ny sluten reningsmetod som inkluderar en indunstare som koncentrerar föroreningar och avdunstar vattnet för i princip 100 % vattenrecirkulation. Arbetets syfte är därmed att jämföra den slutna reningsmetoden med de tre nuvarande reningsmetoder som har en vattenrecirkulation på 80 %. En av de nuvarande metoderna består av biologisk rening med efterföljande poleringssteg, den andra av hydrocykloner med efterföljande elektroflockation och den tredje av ozonrening. Jämförelse baserades på för-och nackdelar utifrån reningsresultat, drift, underhåll, drift-och underhållskostnader samt livscykelkostnader. Studien visade att en sluten metod med indunstning genererar en högre avskiljning av föroreningar och återanvänder allt renat vatten till tvätthallen, på så vis belastas inte det kommunala spillvattennätet. För den biologiska reningen och elektroflockationen finns en tydlig tendens för överskridande av utsläpp av zink. För elektroflockationen finns även en tendens för överskridande av uppsamlad halt bly, nickel och krom.Indunstningen medför också en del högre kostnader. Grundinvesteringen är upp till fem gånger så stor och elförbrukning upp till sex gånger dyrare jämfört med de nuvarande reningsmetoderna. Indunstningen medför en högre energiförbrukning men genererar överskottsvärme som upp till 80 % kan återföras via fläktluftvärmare för att värma upp tvätthallen. Uppvärmning att tvätthallar är den mest kostsamma energiförbrukning på bussdepåerna och på så vis kan den kostnaden minska väsentligt. Totala kostnader för maskinutrustningarnas livslängd beräknades utifrån nuvärdesmetoden som räknar om alla betalningar över tid till tidpunkten vid investeringen. Livscykelkostnaden visade sig vara lägst för ozonrening främst då metoden inte kräver några större driftkostnader. Den mest kostsamma livscykelkostnaden var för den biologiska reningen. Det fanns dock indikationer på att vattenrecirkulationen inte fungerar som den ska då färskvattenförbrukning var den dyraste driftparametern.

From domestic and industrial waste water will have to be cleaned before it can be released into lakes and streams again. This purification takes place through various stages of treatment plants. Wastewater contains many substances that are harmful to the environment as well as human and animal health, so it is important that the purification that is done is done in an efficient and thoughtful manner. The steps that are common in Swedish cleaning plants are mechanical, biological and chemical purification. These purification steps ensure that larger particles do not come out to the open water, convert nitrogen into nitrogen through the activation process, and that by chemical treatment, the emission of phosphorus is reduced. All of these purification steps can be designed differently and vary from purification plants to purification plants. Therefore, the degree of purification and emissions can distinguish between different treatment plants. Because there are many factors involved in the processes at Swedish waste treatment plants, it is important to carry out annual audits to detect problems that can lead to environmental damage.If cleaning does not work, exercise can increase in lakes and seas, which causes people and animals to suffer. Bottom dead and acid deficiency are already a major problem for the Baltic Sea. In order to reduce the negative environmental effects, emissions of nutrients are drastically reduced. This concerns the release of nutrients from all countries around the Baltic Sea.This study focuses on nitrogen and phosphorus purification from 5 wastewater treatment plants, Henriksdal's purification plant (Stockholm), Ryaverket (Gothenburg), Sjölunda purification plant (Malmö), Kungssängsverket (Uppsala) and Duvbacken purification plant (Gävle). Information about its activities has been obtained through interviews and works own reports.The purification plants use different technical solutions, and all treatment plants meet today's requirements for purification. The biggest difference is the degree of nitrogen purification. All wastewater treatment plants have a history of changes in technical solutions to improve treatment. Cleaning wastewater from households and industries costs a lot of money for the treatment plants, so it's always a challenge for the wastewater treatment plants to clean the water in the best possible way without costing too much.It is expected that the cleaning requirements will be tightened and all treatment plants should continue to develop to increase efficiency. Current purification requirements are designed to suit the recipient's sensitivity. If the EU's idea of ​​the same degree of purification across the country is transformed into requirements, Duvbacken will need to significantly improve the nitrogen treatment at the waste water treatment plant. / Från hushåll och industri kommer det avloppsvatten som måste renas innan det kan släppas ut i sjöar och vattendrag igen. Denna rening sker genom olika steg i reningsverk. Avloppsvattnet innehåller många ämnen som är skadliga för miljön samt människors och djurs hälsa, därför är det viktigt att reningen som sker görs på ett effektivt och genomtänkt sätt. De steg som är vanliga i de svenska reningsverken är mekanisk, biologisk och kemisk rening. Dessa reningssteg ser till att större partiklar inte följer med ut till det öppna vattnet, omvandlar kväve till kvävgas genom aktivtslamprocessen, samt att genom kemisk rening minskar man utsläppen av fosfor. Alla dessa reningssteg kan utformas på olika sätt och variera från reningsverk till reningsverk. Därför kan reningsgraden och utsläppsmängderna skilja mellan olika reningsverk. Eftersom det är många faktorer som spelar in när det gäller processerna på svenska reningsverk är det viktigt med årliga granskningar för att upptäcka problem som kan leda till miljöskador.   Fungerar inte reningen kan bland annat övergödningen öka i sjöar och hav vilket leder till att människor och djur drabbas. Bottendöd och syrebrist är redan ett stort problem för Östersjön. För att minska de negativa miljöeffekterna gäller det att utsläppen av näringsämnen minskar drastiskt. Detta gäller utsläpp av näringsämnen från alla länder runt om Östersjön.   Denna studie fokuserar på kväve och fosforrening från 5 st avloppsreningsverk, Henriksdals reningsverk (Stockholm), Ryaverket (Göteborg), Sjölunda reningsverk (Malmö), Kungssängsverket (Uppsala) och Duvbackens reningsverk (Gävle). Information om dessas verksamheter har erhållits genom interjuver och verkens egna rapporter.   Reningsverken använder olika tekniska lösningar, och samtliga reningsverk uppfyller dagens krav på rening. Största skillnad är reningsgraden för kväve. Samtliga reningsverk har en historia av förändringar av tekniska lösningar för att förbättra reningen. Att rena avloppsvattnet från hushåll och industrier kostar mycket pengar för reningsverken, därför är det hela tiden en utmaning för reningsverken att rena vattnet på bästa möjliga sätt utan att det kostar för mycket.   Man kan förvänta sig att reningskraven skärps och alla reningsverk bör fortsätta att utvecklas för att öka effektiviteten. Nuvarande krav på reningsgrad är så utformad att de är anpassad till recipientens känslighet. Om EU:s ide om samma reningsgrad över hela landet omvandlas till krav, kommer Duvbacken behöva förbättra kvävereningen vid reningsverket avsevärt