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.

Henriksdals avloppsreningsverk genomgår en stor ombyggnation för att kunna hantera bådeökad belastning och de strängare reningskrav som förväntas i framtiden. Med anledning attBromma reningsverk kommer läggas ned, kommer ytterligare avloppsvatten ledas tillHenriksdals avloppsreningsverk. Då även en kraftig ökning av befolkningen iupptagningsområdet förväntas behöver reningsverket klara en fördubblad kapacitet jämfört medidag. Dagens reningskrav med avseende på kväve är 10 mg/L och detta förväntas i framtidenskärpas till 6 mg/L. För att uppnå dessa krav kommer den biologiska reningen i den nuvarandeaktivslamprocessen kombineras med membranfiltrering i en så kallad membranbioreaktor(MBR). I den biologiska reningen renas vattnet från kväve i två steg med hjälp av bakterier.Dessa steg är nitrifikation och denitrifikation. På pilotanläggningen vid Hammarby sjöstadsverk har det under året 2018 varit av intresse attstudera förekomsten av kvävefraktioner i reningslinjen, då den första av sju MBRbehandlingslinjerkommer att startas upp vid Henriksdals ARV i början av 2020. Vid uppstartav denna linje finns vissa begränsningar vad gäller dosering av kemikalier för fosfor- ochkväverening. Ingen kolkälla eller fällningskemikalie kommer att kunna doseras, då tankar fördessa ej kommer vara färdigbyggda. För att undersöka hur kvävet agerar i de olika zonerna, och om det är möjligt att uppnå önskadkväverening under dessa förutsättningar, har 12 provpunkter valts ut i den biologiskareningslinjen. Halten av NO2-N, NO3-N, NH4-N, N-tot och COD har uppmätts i dessa punkterunder fyra separata tillfällen. Proverna har analyserats och massbalanser över de olika tankarnai reningslinjen har ställts upp. Resultaten varierar mellan de olika provomgångarna som utförtspå morgon respektive efter lunch, men en del trender kan observeras. Fördenitrifikationen skeri två tankar, varav den andra tanken, BR2, uppvisar mycket låga eller obefintliga förändringar imassflödet av nitrat-kväve (NO3-N) vilket tyder på att endast en tank med fördenitrifikationenskulle vara tillräcklig. Den första tanken för nitrifikation uppvisar också dåliga resultat vilkenkan tyda på att tanken har för låg syrehalt och behöver luftas bättre. Tanken förefterdenitrifikation har fortfarande stora mängder nitratkväve i utflödet, vilket innebär att tvåtankar med efterdenitrifikation skulle kunna ge bättre resultat. Vid alla provtagningstillfällenuppmättes en halt av totalkväve (N-tot) under 10 mg/L i det renade permeatet. Medelvärdet förde fyra tillfällena låg dessutom under det framtida kravet på 6 mg/L. / Henriksdals sewage treatment plant is undergoing a major reconstruction in order to handleincreased load as well as the stricter cleaning requirements expected in the future. Due to theplanned shutdown of Bromma treatment plant, additional wastewater will be led to Henriksdalssewage treatment plant. When a significant increase in population in the catchment area is alsoexpected, the treatment plant will need a doubling of its capacity compared to today. Today'snitrogen treatment requirements in the effluent wastewater are 10 mg/L and this is expected tobe 6 mg/L in future. To achieve these requirements, the biological treatment step of the currentactive sludge process will be combined with membrane filtration in a so-called membranebioreactor (MBR). In the biological treatment, the nitrogen removal is a two-step process usingbacteria. These steps are nitrification and denitrification. In the pilot plant at Hammarby Sjöstadsverk, in 2018, it is of interest to study the presence ofnitrogen fractions in the process, since the first of seven MBR treatment lines will be started atHenriksdals WWTP early 2020. At the start of this line there are some limitations regardingdosage of chemicals for the removal of phosphorus and nitrogen. No carbon source orprecipitation chemicals will be possible to add, since the storage for these will not be constructedin time for the startup. To examine how the nitrogen acts in the different zones, and if it is possible to achieve thedesired nitrogen removal under these conditions, 12 test points have been selected in thebiological process line. The total concentration of nitrogen, N-tot, and the concentration ofnitrogen in the form of NO2, NO3, NH4, as well as the COD have been measured in these pointson four separate occasions. The samples have been analyzed and mass balances over thedifferent zones in the process line have been set up. The results vary between the different tests,performed in the morning and after lunch, but some trends can be observed. The predenitrificationtakes place in two zones, of which the second zone, BR2, exhibits very low ornon-existent changes in the mass flow of nitrate nitrogen (NO3-N), indicating that one zone withpre-denitrification would be sufficient. The first zone of nitrification also shows poor results,which may indicate that the zone has a low oxygen content and needs better airflow. The zonewith after-denitrification still has large amounts of nitrate in the outflow, which means that twozones with post-denitrification could produce better results. At all samplings a total nitrogen (Ntot)content of less than 10 mg/L was measured in the purified permeate flow. The average ofthe four occasions was also below the future requirement of 6 mg/L.

Varje studie av en verklig process eller ett verkligt system är baserat på mätdata. Förr var den tillgängliga datamängden vid undersökningar ytterst begränsad, men med dagens teknik är mätdata betydligt mer lättillgängligt. Från att tidigare enbart haft få och ofta osammanhängande mätningar för någon enstaka variabel, till att ha många och så gott som kontinuerliga mätningar på ett större antal variabler. Detta förändrar möjligheterna att förstå och beskriva processer avsevärt. Multivariat analys används ofta när stora datamängder med många variabler utvärderas. I det här projektet har de multivariata analysmetoderna PCA (principalkomponentanalys) och PLS (partial least squares projection to latent structures) använts på data över avloppsvatten insamlat på Hammarby Sjöstadsverk. På reningsverken ställs idag allt hårdare krav från samhället för att de ska minska sin miljöpåverkan. Med bland annat bättre processkunskaper kan systemen övervakas och styras så att resursförbrukningen minskas utan att försämra reningsgraden. Vissa variabler är lätta att mäta direkt i vattnet medan andra kräver mer omfattande laboratorieanalyser. Några parametrar i den senare kategorin som är viktiga för reningsgraden är avloppsvattnets innehåll av fosfor och kväve, vilka bland annat kräver resurser i form av kemikalier till fosforfällning och energi till luftning av det biologiska reningssteget. Halterna av dessa ämnen i inkommande vatten varierar under dygnet och är svåra att övervaka. Syftet med den här studien var att undersöka om det är möjligt att utifrån lättmätbara variabler erhålla information om de mer svårmätbara variablerna i avloppsvattnet genom att utnyttja multivariata analysmetoder för att skapa modeller över variablerna. Modellerna kallas ofta för mjukvarusensorer (soft sensors) eftersom de inte utgörs av fysiska sensorer. Mätningar på avloppsvattnet i Linje 1 gjordes under tidsperioden 11 – 15 mars 2013 på flera ställen i processen. Därefter skapades flera multivariata modeller för att försöka förklara de svårmätbara variablerna. Resultatet visar att det går att erhålla information om variablerna med PLS-modeller som bygger på mer lättillgänglig data. De framtagna modellerna fungerade bäst för att förklara inkommande kväve, men för att verkligen säkerställa modellernas riktighet bör ytterligare validering ske. / Studies of real processes are based on measured data. In the past, the amount of available data was very limited. However, with modern technology, the information which is possible to obtain from measurements is more available, which considerably alters the possibility to understand and describe processes. Multivariate analysis is often used when large datasets which contains many variables are evaluated. In this thesis, the multivariate analysis methods PCA (principal component analysis) and PLS (partial least squares projection to latent structures) has been applied to wastewater data collected at Hammarby Sjöstadsverk WWTP (wastewater treatment plant). Wastewater treatment plants are required to monitor and control their systems in order to reduce their environmental impact. With improved knowledge of the processes involved, the impact can be significantly decreased without affecting the plant efficiency. Several variables are easy to measure directly in the water, while other require extensive laboratory analysis. Some of the parameters from the latter category are the contents of phosphorus and nitrogen in the water, both of which are important for the wastewater treatment results. The concentrations of these substances in the inlet water vary during the day and are difficult to monitor properly. The purpose of this study was to investigate whether it is possible, from the more easily measured variables, to obtain information on those which require more extensive analysis. This was done by using multivariate analysis to create models attempting to explain the variation in these variables. The models are commonly referred to as soft sensors, since they don’t actually make use of any physical sensors to measure the relevant variable. Data were collected during the period of March 11 to March 15, 2013 in the wastewater at different stages of the treatment process and a number of multivariate models were created. The result shows that it is possible to obtain information about the variables with PLS models based on easy-to-measure variables. The best created model was the one explaining the concentration of nitrogen in the inlet water.