I Sverige förekommer strikta krav på fosforrening av avloppsvatten och detta har bidragit till att kemisk fällning har kommit att dominera som reningsmetod för fosfor vid svenska avloppsreningsverk. Fällningskemikalier är dyrt för reningsverken att köpa in och ger negativ påverkan på miljön vid tillverkning och transport. Strängare reningskrav har ökat behovet av nya reningsmetoder som på ett effektivt och miljövänligt sätt kan rena avloppsvatten från näringsämnen utan att kostnaderna för reningen blir för stora. Biologisk fosforavskiljning (bio-P) utnyttjar mikroorganismer som naturligt kan ackumulera fosfor i sina celler. En kritisk faktor för en väl fungerande biologisk fosforavskiljning är tillgången till kolkälla i form av flyktiga fettsyror (VFA). Kommunalt avloppsvatten innehåller vanligen för lite VFA för att tillgodose bio-P-processens behov. Den totala tillgången på organiskt material i avloppsvattnet är dock ofta stor och möjligheten finns därmed att genom biologisk slamhydrolys internt producera VFA. Vid biologisk hydrolys av slam utnyttjas mikroorganismers naturliga förmåga att under anaeroba förhållanden bryta ned organiskt material till mer lättomsättliga föreningar. Duvbackens avloppsreningsverk i Gävle tillämpar biologisk fosforavskiljning och producerar VFA till bio-P-processen genom primärslamshydrolys och sidoströmshydrolys av returslam. I detta examensarbete har hydrolysprocesserna vid reningsverket utvärderats med avseende på processernas förmåga att producera VFA till det biologiska reningssteget. Utvärderingen gjordes genom att mäta förändringen i halten organiskt material över hydrolysbassängerna samt genom att bedöma effektiviteten i bio-P-processen i fullskala och vid labskaleförsök. Möjligheten att stänga av primärslamshydrolysen vid verket undersöktes. Ett försök till att optimera driften av sidoströmshydrolysen gjordes genom att utföra hydrolysförsök i laboratorieskala. Resultaten indikerade att produktionen av VFA i primärslamshydrolysen var begränsad och att processen därmed bör kunna stängas av. Innan detta görs bör dock kompletterande mätningar av halten löst COD över primärslamshydrolysen utföras. Vid samtliga mättillfällen uppmättes en betydande ökning i halten organiskt material över sidoströmshydrolysen. Baserat på detta och den i examensarbetet konstaterade effektiviteten i bio-P-processen drogs slutsatsen att sidoströmshydrolysprocessen vid Duvbackens reningsverk var välfungerande. Hydrolysförsöken pekade på att ett större utbyte av VFA skulle erhållas om en kortare uppehållstid än den nuvarande användes i sidoströmshydrolysen. Detta bör vidare undersökas genom fullskaleförsök vid verket. / The strong regulations concerning phosphorus removal from wastewater in Sweden has resulted in chemical precipitation being the most common treatment method for phosphorus at Swedish wastewater treatment plants (WWTP). Precipitation chemicals are expensive and have a negative environmental impact when produced and transported. More stringent wastewater treatment requirements have increased the need of new, eco-friendly treatment methods that effectively can remove nutrients from wastewater without being too expensive. Enhanced biological phosphorus removal (EBPR) utilizes microorganisms that have the natural capability of accumulating phosphorus in their cells. A critical factor for a well-functioning EBPR-process is the availability of carbon source in form of volatile fatty acids (VFA). Municipal wastewater normally contains too small amounts of VFA to satisfy the need of the EBPR-process. The total amount of organic matter in the wastewater is on the other hand large and the possibility consequently exists to internally produce VFA through sludge hydrolysis. Biological sludge hydrolysis takes advantage of the natural capability of microorganisms to degrade complex organic compounds into easily degradable organics. Duvbacken WWTP in Gävle uses EBRP for phosphorus removal and produces carbon source through hydrolysis of primary sludge and sidestream hydrolysis of return sludge. In this master thesis the hydrolysis processes at the WWTP was evaluated with regard to the capacity of the processes to produce VFA to the biological treatment step. The evaluation was performed by measuring the change in organic material content over the hydrolysis basins and by estimating the effectiveness of the EBPR-process in full scale and by laboratory experiments. The possibility to turn off the primary sludge hydrolysis process was examined. An attempt to optimize the operation of the sidestream hydrolysis process was made by conducting hydrolysis experiments in laboratory scale. The results indicated that the production of VFA by primary sludge hydrolysis was limited and that it thus would be possible to turn off the process. Before this is done complementary measurements of COD levels over the primary hydrolysis basin should be performed. At all times considerable increments in COD content was measured over the sidestream hydrolysis basin. Based on this and the in the thesis confirmed effectiveness of the EBRP-process the conclusion was drawn that the sidestream hydrolysis of return sludge at Duvbacken WWTP was well functioning. The hydrolysis experiments indicated that a larger VFA yield would be obtained if a shorter retention time than the present was used in the sidestream hydrolysis process. This should further be investigated by experiments in full scale at the WWTP.

The gap between resource demand for the industrialized world and non-renewable feedstock like fossil fuels, essential agricultural fertilizer is getting increasingly severe, which has resulted in alarming-increasingly impacts on worldwide environmental problems. Meanwhile, wastewater treatment plants (WWTPs), as an essential facility for urbanization, is also confronting new rising challenges such as energy consumption and operation costs rather than only improving effluent wastewater quality. It is thereby important to develop new approaches for next-generation WWTPs with less energy consumption and costs in a sustainable way. The objective was to study the application of volatile fatty acids (VFAs) from waste as an external carbon source on denitrification by manometric tracking method in the lab-scale. Food waste and primary sludge were used for anaerobic fermentation to produce VFAs, which was then used as a sole external carbon source with various C/N ratio in denitrification batch test. The results were compared with traditional external carbon sources, acetate and methanol. It was found that the maximum denitrification rate with VFAs as an external carbon source was 15.73 ± 0.95 mg NOx-N/g VSS h, faster than those with acetate and methanol as external carbon sources. When C/N ratio ≥ 4.5 nitrate removal efficiency and the highest maximum denitrification rate were reached, the optimum C/N ratio for dosing VFAs as an external carbon source was thus determined as 4.5. In addition, denitrification capacity experiments with addition of VFAs produced from three different pH-controlled digestion reactors as an external carbon source were then conducted under an optimum C/N ratio of 4.5. As a result of the composition difference between VFAs produced from different pH environment, it was observed that, with VFAs from pH-10 digestion reactor denitrification rate was slightly higher than those with VFAs from pH-5 and none-pH-controlled digestion reactors. Furthermore, denitrification batch test using chemical tracking method was conducted to compare with manometric tracking method, and it was proven that the results obtained from manometric denitrification tests were reliable and valid. The overall results show that VFAs produced from anaerobic fermentation are an excellent external carbon source for denitrification, and it realizes the utilization of carbon resource recovery from WWTPs, which is crucial for next-generation wastewater treatment. / Klyftan mellan resursefterfrågan i den industrialiserade världen och icke-förnybar råvara som fossila bränslen, essentiell jordbruksgödsel, blir allt svårare, vilket har resulterat i oroväckande effekter på globala miljöproblem. Samtidigt står avloppsreningsverk (ARV), som är en viktig anläggning för urbanisering, inför nya ökande utmaningar som energiförbrukning och driftkostnader snarare än att förbättra kvaliteten på renat avloppsvatten. Det är därmed viktigt att utveckla nya strategier för nästa generations ARV med mindre energiförbrukning och kostnader på ett hållbart sätt. Målet var att studera tillämpningen av flyktiga fettsyror (VFA) från avfall som en extern kolkälla i denitrifikation med manometrisk metod i laboratorieskala. Matavfall och primärslam användes för anaerob rötning för att producera VFA, som sedan användes som en extern kolkälla med olika C/N-förhållanden i denitrifikationstest. Resultaten jämfördes med traditionella externa kolkällor, acetat och metanol. Det visade sig att maximal denitrifikationskapacitet med VFA som extern kolkälla var 15,73 ± 0,95 mg NOx-N/g VSS h, snabbare än de med acetat och metanol som extern kolkälla. När C/N-förhållandet ≥4,5 uppnåddes högsta nitratborttagningseffektivitet och maximala denitrifikationskapacitet, varför det optimala C/N-förhållandet för dosering av VFA som extern kolkälla bestäms som 4,5. Dessutom genomfördes experiment med denitrifikationskapacitets med tillsats av VFA producerat från tre olika pH-kontrollerade rötningsreaktorer som externa kolkällor under ett optimalt C/N-förhållande av 4,5. Som ett resultat av kompositionsskillnaden mellan VFA producerade från olika pH-miljöer, det observerades att med VFA från pH-10 kontrollerad reaktor denitrifikationskapacitet var något högre än med VFA från pH-5 och en icke-pH-kontrollerad reaktor. Vidare utfördes denitrifikationstest med användning av kemisk metod för jämförelse med manometrisk metod, och det visades att resultat erhållna från manometrisk denitrifikationstest var tillförlitliga och giltiga. De övergripande resultaten visar att VFA som produceras från anaerob rötning är en utmärkt extern kolkälla för denitrifikationsprocessen, vilket betyder att utnyttjandet av kolresursåtervinning från AVR är avgörande för nästa generations avloppsrening.

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are a group of bioplastics, which are produced through microorganisms. They are accumulated in granules inside bacteria’s cell cytoplasm and serve as an energy reserve. Moreover, PHAs are completely biodegradable and biocompatible biopolyesters, which make them to suitable materials for medical applications and replace conventional petrochemical plastics. However, it is not economically feasible to produce PHAs yet, as it is four to nine times as expensive as to produce fossil fuel-based plastics. In order to reduce the price, it is possible to use waste streams rich in carbon and mixed cultures as microorganisms, which was applied in this thesis work. In this study, PHAs were synthesized from a volatile fatty acid (VFA) mixture rich in hexanoic acid, which was produced by anaerobic digestion of waste streams. To be able to obtain the maximum PHA content, the experimental work was separated into a selection phase and a production phase respectively. During the selection step, enrichment of the mixed culture took place during 50 days altering feast/famine cycles. The production phase was then conducted in a fed-batch cultivation to accumulate as much PHAs as possible, while utilizing the enriched mixed culture.  The selection phase was seen as successful since the quantity of synthesized PHA increased with time. Solely polyhydroxybutyrate (PHB) was formed during this period. The specific consumption rates for the hexanoic acid and acetic acid were almost the same in this phase (0.10 g hexanoic acid/(g volatile suspended soilds (VSS),h) and 0.11 g acetic acid/(g VSS,h)), which suggests that the consumption of these majoritarian fatty acids was simultaneous. However, the determined consumption rate for butyric acid was approximately solely half of the values for hexanoic acid and acetic acid. The highest PHA yield obtained in the enrichment phase was 0.26 g PHB/g VFA.  In the production phase, the highest achieved PHA content was 31.4 % of VSS, which was obtained after five hours. Both PHB and polyhydroxyvalerate (PHV) were formed in this phase, even though the quantity of accumulated PHB dominated with its approximately 97 weight-%. / Polyhydroxialkanoater (PHA:er) är en grupp bioplaster som produceras med hjälp av mikroorganismer. De ackumuleras inuti granulater som finns i bakteriers cellcytoplasma, och används som en energireserv. PHA:er är dessutom fullständigt bionedbrytbara och biokompatibla biopolyestrar, vilket gör dem till lämpliga material att applicera inom medicinska preparat och för att ersätta konventionella petrokemiska plaster. Det är däremot inte ekonomiskt fördelaktigt att producera PHA:er än så länge, då det är fyra till nio gånger dyrare att producera än i jämförelse med att producera plaster från fossila bränslen. Ett tillvägagångssätt för att reducera priset är genom att applicera kolrikt avfall som råmaterial och en blandad kultur av mikroorganismer. Det var detta som tillämpades i detta examensarbete vid PHA produktionen. I denna studie syntetiserades PHA:er från en blandning av flyktiga fettsyror rik på hexansyra, som framställts av avfall genom anaerobisk digestion. Det experimentella arbetet delades in i två faser: en selektionsfas och en produktionsfas. Detta för att kunna erhålla högsta möjliga PHA innehåll. Den blandade kulturen av bakterier berikades under selektionsfasen genom applicering av alternerande svält/frossa cykler i 50 dagar. Produktionsfasen utfördes därefter i en så kallad ”fed-batch odling” för att ackumulera högsta möjliga kvantitet av PHA, med hjälp av den berikade kultur blandningen.  Selektionsfasen ansåg vara lyckad, då mängden ackumulerad PHA ökade med tiden. Endast polyhydroxibutyrat (PHB) producerades under berikelsefasen. De erhållna specifika konsumptionshastigheterna för hexansyra och ättiksyra var i samma storleksordning (0.10 g/(g flyktiga suspenderade ämnen, h) respektive 0.11 g/(g flyktiga suspenderade ämnen, h)), vilket tyder på att förbrukningen av dessa fettsyror skedde samtidigt. Konsumptionshastigheten för butansyra var däremot endast cirka hälften av hastigheterna för hexansyra samt ättiksyra. Det högsta PHA-utbytet beräknades till 0.26 g PHB/g flyktiga fettsyror. Det högsta PHA-innehållet som erhölls i produktionsfasen var 31.4 % av de flyktiga suspenderade ämnena, vilket uppmättes efter fem timmar. Både PHB och polyhydroxivalerat (PHV) bildades under denna fas, även om mängden ackumulerad PHB dominerade med 97 vikt-%. / <p>I och med COVID-19 presenterades examensarbetet via zoom</p> / Carbon Neutral Next Generation Wastewater Treatment Plants

Biodiversity is a key component for life on Earth since it contributes to clean water, fresh air and food security. Today, fatty fish farmed in aquaculture is the main Omega 3 source consumed by humans, including the essential fatty acid docosahexaenoic acid (DHA). DHA origin from plants and accumulate in fish via the marine food web. Therefore, DHA in the form of fish oil is often added to fish feed used in aquaculture. This process is dependent on fossil energy and marine raw materials, which infer increased global warming, damage to ecosystem and ultimately loss of biodiversity. In order to reduce the environmental impact, the essential fatty acid could instead be derived from the marine primary producer of DHA: microalgae. In this thesis, a life cycle approach was used to assess global warming, use of fossil fuels and Ecosystem damage when DHA is produced by the microalgae Crypthecodinium Cohnii. The environmental impact was modelled using SimaPro 9 and assessed with CML-IA and ReCiPe Endpoint. In this model, volatile fatty acids derived from dark fermentation of food waste was used as feedstock to the algae. The studied systems consisted of two parallel scenarios, one conventional food waste-to-biogas with DHA from fish oil and one conceptual food waste-to-DHA with DHA from algae oil. The aim was to evaluate the future potential of DHA produced from algae, by assessing and comparing environmental impact to DHA produced from Peruvian anchovy. For every ton DHA produced by microalgae the assessed impact was -1.9E+02 tonCO2e, -1.9 TJ and 9.7E-04 species.yr. DHA produced by microalgae using VFA from food waste was shown to mitigate global warming and reduce use of fossil fuels. The most important conclusion show that DHA from algae infer 37% lower biodiversity loss in comparison to DHA from Peruvian anchovy. Thus, DHA from microalgae could reduce dependency on marine raw material and decrease biodiversity loss. / Biodiversitet är en nyckelkomponent för liv på jorden eftersom det bidrar till rent vatten, frisk luft och säker livsmedelsproduktion. Idag är fet fisk odlad i vattenbruk den viktigaste källan till Omega 3 som konsumeras av människor, inklusive den essentiella fettsyran dokosahexaensyra (DHA). Då DHA härstammar från växter och ackumuleras i fisk via den marina näringskedjan, tillsätts DHA ofta till fiskfoder i form av fiskolja. Denna process är beroende av fossil energi och marina råmaterial, som leder till ökad global uppvärmning, skadar naturliga ekosystem och orsakar förlust av biologisk mångfald. För att minska miljöpåverkan skulle den essentiella fettsyran istället kunna produceras från den marina primärproducenten av DHA: mikroalger. I detta examensarbete användes livscykelanalys för att utvärdera miljöpåverkan med avseende på global uppvärmning, användning av fossila bränslen och påverkan på biodiversitet, då DHA produceras av mikroalgen Crypthecodinium Cohnii. Flyktiga fettsyror, VFA, som bildas vid mörk fermentering av matavfall användes som råmaterial till algerna. De studerade systemen bestod av två parallella scenarier, en konventionell matavfall-till-biogas med DHA från fiskolja och en konceptuell matavfall-till-DHA med DHA från algolja. Systemet modellerades i SimaPro 9 och miljöpåverkan beräknades med CML-IA och ReCiPe Endpoint. Syftet var att utvärdera DHA som produceras från alger genom att beräkna miljöpåverkan och jämföra med DHA producerad från peruansk ansjovis. För varje ton DHA producerat av mikroalger var påverkan -1.9E+02 tonCO2e, -1.9 TJ och 9.7E-04 arter per år. DHA producerad av mikroalger där VFA från matavfall använts som näring, visade sig minska den globala uppvärmningen, reducera användningen av fossila bränslen och innebar 37% lägre förlust av biologisk mångfald jämfört med DHA producerad från peruansk ansjovis. Denna studie visade därmed att DHA från mikroalger kunde minska beroendet av marina råmaterial och minska förlusten av biologisk mångfald.

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.

Innovativa teknologier, produkter och processer krävs på grund av marknadens ökande behov av bioprodukter med låga koldioxidavtryck. Idén att producera flyktiga fettsyror via biologiska processer, främst genom anaerob fermentering med blandkulturer, har återupplivats på grund av den omfattande exploateringen av oljeresurser. Målet för denna studie var att utvärdera kvaliteten och livskraften för produktion av flyktiga fettsyror från enkla substrat. Flyktiga fettsyror-generering undersöktes i ett satsvis syrafermenteringssystem för tre enkla substrat (olja, stärkelse, och gelatin). Vi visade att ett initialt surt pH var fördelaktigt för acidogenes och den totala genereringen av flyktiga fettsyror för alla tre substraten. Den högsta produktionseffektiviteten av flyktiga fettsyror uppnåddes och flyktiga fettsyror genomgick evolutionär utveckling med blandad kulturfermentering som kördes vid ett initialt surt pH på 5,0. 7933,08 mg COD/L smörsyra producerades från stärkelse vid pH 3,87 på dag 15, vilket var den högsta nivån. Smörsyra och ättiksyra var de dominerande produkterna i det initiala sura pH-värdet 5. Alla tre substraten i batch-reaktorer visade högt produktionsutbyte av ättiksyra och smörsyra. Vid lågt initialt pH var propionsyra den vanligaste syratypen i olja. / Innovative technology, products, and processes are required because of the market's rising need for bioproducts with low carbon footprints. The concept of producing volatile fatty acids (VFAs) via biological processes, primarily through anaerobic mixed culture fermentation, has been revived because of the extensive exploitation of oil resources. The goal of this study was to evaluate the quantity and efficiency of VFA production from simple substrates. The generation of VFA was examined using a batch type acid fermentation system for three simple substrates (oil, starch, and gelatin). We showed that an initial acidic pH was advantageous for acidogenesis and the total generation of VFAs for all three substrates. The VFA production efficiency was achieved and underwent evolutionary development with mixed culture fermentation (MCF)  tests running at an initial acidic pH of 5.0. 7933.08 mgCOD/L butyric acid were produced from starch at pH 3.87 at day 15, which was the highest level. Butyric and acetic acids were the predominant products in the initial acidic pH 5. All the three substrates in reactors showed high VFA production yield of acetic acid and butyric acid. At low initial pH, propionic acid was the most prevalent acid type in oil.

Kommunala avloppsreningsverk renar avloppsvatten och avlägsnar näringsämnen innan vattnet släpps ut i den omgivande miljön. Under reningen avskiljs partiklar som bildar råslam. Genom att bryta ner råslammet anaerobt (syrefritt) via rötning kan användbara produkter, såsom biogas till bussar, erhållas. Rötning innebär att organiskt material bryts ner under kontrollerade former. Sveriges tredje största kommunala avloppsreningsverk är Käppalaverket i Stockholm. Framtidsprognosen för verket visar att belastningen kommer öka, samtidigt förväntas kraven på slamhantering bli strängare.  Syftet med denna studie var att utreda en metod för att öka Käppalaverkets slambehandlingskapacitet. Idag rötas slammet konventionellt med mesofil rötning. Ett förslag för att öka kapaciteten är att förtjocka och därefter recirkulera slammet in i samma rötningskammare. Möjliga fördelar med detta kan vara ökad biogasproduktion samt möjlighet till högre belastning i rötkamrarna.  Till experimentet nyttjades en pilotanläggning bestående av två rötkammrar på 7 dm3. Rötkamrarna användes för att studera konventionell mesofil rötning (i studien benämnd BR01), jämfört med mesofil rötning med recirkulering (i studien benämnd BR02). Råslammet och rötslammet analyserades löpande (på dag- och veckobasis) med avseende på parametrarna: biogasproduktion och gassammansättning, torrsubstanshalt, halt av flyktiga syror, pH, alkalinitet, organisk belastning, andel mineraliserat kväve, utrötningsgrad samt reduktion av makromolekyler. Uppehållstiden (HRT) för slammet i rötkamrarna var inledningsvis 14 dagar. HRT sänktes stegvis  under studien (från 14 till 11 dagar och därefter till 9 dagar) genom att inflödet av råslam ökades. Därmed pressades BR01 och BR02 i syfte att utröna vid vilken belastning rötningsprocessen förändrades från stabil till instabil. Resultaten visade att under 11-dagars perioden var processen i BR01 stabilare än i BR02. Förhöjda halter av flyktiga syror uppmättes i BR02 under denna period. Under 9-dagars perioden med högre belastning observerades att processen i BR01 var instabil. Processen i BR02 var stabilare under samma period och ansågs därför prestera bättre under högre belastning. Statistiska t-tester visade att flertalet reaktorparametrar (i en och samma reaktor) genomgick säkerställda förändringar från experimentets start till slut. / Municipal wastewater treatment plants (WWTPs) purifies wastewater from nutrients before releasing it to the recipient. Particles that are separated from the water creates a sewage sludge. Anaerobic (without oxygen) digestion is mainly used as a stabilization method for the sludge. Digestion of the sludge produces energy-rich biogas and a nutrient-rich digestate which can be used as a fertilizer. The third largest municipal WWTP in Sweden is Käppala WWTP, situated in Stockholm. In the future, the amount of incoming wastewater is expected to increase. Simultaneously, regulations regarding sludge management are expected to be stricter. The main purpose of this study was to investigate a method to increase the sludge load to the digesters at Käppala WWTP. Today the sludge is digested conventionally with mesophilic anaerobic digestion. One suggestion is to recirculate thickened sludge into the same digestion reactor. This method has been shown to give an increased biogas production as well as improved digester performance.   During the experiment a pilot-digester consisting of two anaerobic reactors (each with a volume of 7 dm3) were used. These reactors were used to study conventional mesophilic digestion (BR01 in this study) and mesophilic digestion with sludge-recirculation (BR02 in this study). Several parameters of the sludge (raw and digested) were analysed on daily and weekly basis: biogas production and gas composition, dry matter content, volatile fatty acids, pH, alkalinity, organic loading, mineralised nitrogen, degree of digestion and reduction of macromolecules. The hydraulic retention time (HRT) of the sludge was initially 14 days. HRT was lowered stepwise (from 14 to 11 and finally down to 9 days) by increasing the inflow of raw sludge. This way the two reactors were pushed to see at what point the digestion process became unstable. The results showed that during the 11-days HRT period BR01 was more stable compared to BR02. Heightened VFA-content was measured in BR02 during this period. During the 9-days HRT period the process in BR01 was deemed unstable. The process in BR02 was more stable during the same period and was considered to have a better performance during high sludge inflow. Statistical t-tests showed that several digestion-parameters (compared for the same reactor) underwent statistically significant changes from the start to the end of the experiment.