In the process laboratory of Metso minerals (Sala) AB, continuous tests have been made with a laboratory unit High-Rate thickener. The tests are made in order to compare three methods of thickening techniques of suspended solids. The three techniques are High-Rate thickening, conventional thickening and lamella thickening. The High-Rate and the conventional trials are based on a continuous method, while the lamella thickener is based on batch trials. Because the lamella thickener is based on batch trials and there were some optimization problems with the adding point of the flocculant at the continuous trials, it was not feasible to compare the lamella thickener with the other two thickener types. On the other hand, since the optimization problems were the same for the other two methods there was no problem comparing them. The result of the comparison between the High-Rate thickener and the conventional thickener, was, that the High-Rate thickener manages to work at a higher rise rate with a lower consumption of flocculant than the conventional thickener. Seeing to the unit area that is needed by each thickener it is apparent that the conventional thickener demands a higher unit area than the High-Rate thickener to achieve the same amount of solids in the underflow. It has also been showed that the High-Rate thickener demands a lesser quantity of flocculant at the same amount of suspended solids in the feed than the conventional thickener.

Detta examensarbete behandlar slamhanteringen på Sibbhults avloppsreningsverk (Sarv). I denna rapport tas det upp hur avvattningen och förtjockningen av slammet går till i dagsläget och vilka förändringar som kan göras för att förbättra dessa processer. Här visas även vilka eventuella vinster som kan fås med förändringar och eventuella investeringar i en avvattningsapplikation. Redan med små medel kan förtjockningen av slammet förändras, även om det inte införskaffas en mekanisk avvattnare, som t ex med inblandning av polymerer i avloppsvattnet. För att finna olika fungerande alternativ har information insamlats från flera företag som tillhandahåller applikationer för slamavvattnare. Information har även införskaffats genom egen erfarenhet under min verksamhetsförlagda utbildnings (VFU) period på SArv, och vid diskussion med personal som arbetar vid vatten- och avloppsreningsverken i Östra Göinge kommun.

För att kunna möta framtidens striktare reningskrav för avloppsvatten och en ökad belastning på grund av befolkningstillväxt bygger Stockholm Vatten och Avfall (SVOA) om Henriksdals reningsverk inom projektet Stockholms Framtida Avloppsvattenrening (SFA). En av de större förändringarna i det framtida Henriksdals reningsverk är införandet av MBR-teknik, där slam och vatten avskiljs genom membranfiltrering. Separationen medför förändrade egenskaper hos slammet då en större andel av partiklarna kan avskiljas från utgående vatten jämfört med avskiljning från konventionella sedimentationsbassänger. På Hammarby Sjöstadsverk drivs en pilotanläggning där MBR-teknik undersöks inför implementering i framtida Henriksdals reningsverk. Denna studie har undersökt skillnader i mängd partiklar, organiskt innehåll, filtrerbarhet, sedimenteringsegenskaper och förtjockningskapacitet hos överskottslam från MBR-linjen på Hammarby Sjöstadsverk (ÖS-MBR) och Henriksdals reningsverk (ÖS-CAS). Detta för att ge underlag till optimering av framtida slambehandling på Henriksdals reningsverk. Därutöver har massbalans för förtjockningsförsöken beräknats. Resultatet av studien visar att egenskaperna hos ÖS-MBR och ÖS-CAS skiljer sig tydligt för torrsubstans (TS), totalt suspenderade partiklar (TSS) och filtrerbarhet (TTF). Ingen skillnad i slamvolymindex (SVI) kunde verifieras i studien. Efter förtjockning av slammen i en trumsil, med olika polymertillsats, uppvisade ÖS-MBR högre TSS i rejektvattnet än ÖS-CAS. Denna skillnad indikerar att partiklar i ÖS-MBR har mindre benägenhet att binda till polymeren som användes, än partiklar i ÖS-CAS. Det är därför av betydelse att pröva ut rätt typ av polymer vid förtjockning av ÖS-MBR, för att nå målet på en TSS under 1000 mg/L i rejektvattnet. Därtill uppvisade ÖS-MBR högre TS i det förtjockade slammet än ÖS-CAS. Detta skulle kunna indikera att ÖS-MBR är lättare att förtjocka än ÖSCAS, men det kunde dock inte bekräftas av massbalanserna. Slutligen kunde denna studie inte samstämmigt visa på en skillnad i potentialen att förtjocka de båda slammen då fördelningen av partiklar mellan förtjockat slam och rejektvatten varierade i varje försök. Däremot minskade TSS i rejektvattnet med högre dos av polymer medan samma samband inte gällde för TS i det förtjockade slammet där dosen polymer, efter en viss mängd, hade en begränsad påverkan på TS. En viktig aspekt som påverkade förtjockningskapaciteten i denna studie var igensättning av trumsilen. Centrifuger, som kommer att användas i framtida Henriksdals reningsverk, kommer inte uppvisa samma typ av störningar i driften. / To comply with future stricter regulations on treated wastewater and an increasing load on the system due to a growing population, the Stockholm Vatten och Avfall Company (SVOA) is upgrading the Henriksdal wastewater treatment plant within the project Stockholm’s Future Wastewater Treatment (SFA). One of the main changes in the future plant is the introduction of MBR-treatment, where sludge and water will be separated through the use of membranes. This separation will change the composition of the sludge by removing a larger fraction of particles from the effluent than what can be achieved in conventional sedimentation basins. Hammarby Sjöstadsverk operates a pilot plant with a MBR-process, where the technology is evaluated before the implementation in the future Henriksdal wastewater treatment plant. This study examines the difference in the sludge characteristics, i.e. sedimentation, filterability, and the potential for thickening of excess sludge from the MBR-process in Hammarby Sjöstadsverk (ÖS-MBR) and from the activated sludge process in the current Henriksdal wastewater treatment plant (ÖS-CAS). Furthermore, a mass balance and a sensitivity analysis has been used within this study. The study aimed at providing decision support for optimisation of the sludge treatment at the future Henriksdal wastewater treatment plant once the MBR process is implemented. The results of this study show that the characteristics of ÖS-MBR and ÖS-CAS differ considerably in total solids (TS), total suspended solids (TSS) and filterability (TTF). No difference in sludge volume index (SVI) could be verified between the two types of sludges. After thickening in a rotary drum screen with different doses of polymer, the TSS in the reject water was higher for the ÖS-MBR than the ÖS-CAS. This difference indicates that particles in ÖS-MBR are less attracted to the particular thickening polymer used, than the particles in ÖS-CAS. Therefore, it is important to select the correct type of polymer when thickening ÖS-MBR in order to reach the target TSS of 1000 mg/L in the reject water. In addition, the thickened ÖS-MBR showed higher TS than ÖS-CAS. This could indicate that ÖS-MBR would be easier to thicken; however, this is not confirmed by the mass balances. In the end, this study could not conclusively show any trend in the level of thickening between the two types of sludges because the distribution of particles varied in each trial. Nevertheless, while a higher dosage of polymer evidently reduced the TSS in the reject water, the same was not true for the TS in the thickened sludge, which seems to be less affected by the dose of polymer after a certain level. An important consideration in this study was the clogging of the drum screen. However, centrifuges, which will be used in the future Henriksdal wastewater treatment plant, do not have the same operational problems.

This thesis focuses on modeling the primary sludge in the thickening process at Henrikdals wastewater treatment plant in Stockholm, Sweden. The thickening process is one of the core processes at the wastewater treatment plant, where the goal is to thicken a residual product called primary sludge. Two thickener belts are used to thicken the sludge gravimetrically. Polymer is also added to increase the dewaterability and to thicken the sludge. The thickness of the sludge is measured by the total solids content (TS) in the sludge and is measured with total solid measurement sensors. These sensors have, however, been shown to be inaccurate. A long short-term memory network (LSTM) and a feed-forward neural network were compared by using sensor and instrument data to predict the TS in the thickened primary sludge. To validate the performance of the models, manual laboratory testing samples were compared with the predictions of the models. Simulations in Simulink were also performed with the intent of simulating the thickening process. By using a machine learning model that could predict the TS, hypotheses regarding reductions in the polymer dosage were explored. A feed-forward and feedback control strategy in combination with the LSTM architecture were used and it was shown that the TS of the thickened sludge could be controlled by regulating the polymer dosage. Thus, using a feedback control strategy gives further opportunities for the wastewater treatment plant to choose whether a lower polymer consumption or a higher TS is preferred, as these two variables correlate with each other. / Syftet med detta arbete var att ta fram maskininlärningsmodeller av primärslamsförtjockningen på Henriksdals avloppsreningsverk i Stockholm, Sverige. Förtjockningsprocessen är en av de viktigaste delerna i avloppsreningsverk, där målet är att förtjocka en restprodukt som kallas primärslam. Förtjockningen sker i två separata linjer. Polymer tillsätts och slammet förtjockas genom gravimetrisk avvattning på ett silband. Slammets torrsubstanshalt (TS) är ett mått på slammets tjockhet och beräknas med hjälp av att använda sensorer. Dessa sensorer har dock visats sig vara opålitliga. Genom att använda tillgänglig process-, maskin- och instrumentdata så har en long short-term memory (LSTM) arkitektur och ett framkopplat neuralt nätverk jämförts för att uppskatta torrsubstansen i primärslammet. Manuell provtagning och labbanalys utfördes för att validera prestandan i de två modellerna. Hypoteser kring att kunna optimera TS-halten eller minska polymerförbrukningen utforskades genom att simulera processen i Simulink. Resultaten visade att användandet av en fram och återkopplingsregulator tillsammans med en LSTM arkitektur kan minska polymerförbrukningen och kan ge en jämnare TS-halt i det förtjockade slammet. Däremot måste en avvägning mellan hög TS-halt och låg polymerförbrukning göras, då dessa två variabler korrelerar med varandra