Avloppsvatten innehåller näring, bland annat kväve och fosfor som kan orsaka övergödningom det kommer ut i sjöar och vattendrag. Samtidigt behöver stora mängder näringsämnen tillföras i jordbruket för att producera mat. Ett sätt att effektivt ta till vara på näringen i avlopp och återföra den till jordbruket skulle kunna vara källsortering av avlopp. På så sätt samlas näringsämnena i en mindre volym och blandas inte med bad-, disk-, och tvättvatten. Examensarbetet syftade till att undersöka rötning som behandlingsmetod och teknik för att utnyttja energin i latrin. I rötning bryter mikroorganismer ner organiskt material anaerobt och producerar energirik biogas som kan användas till värme, el eller fordonsbränsle. Rötresten som blir kvar efter rötningen innehåller näringsämnen men också föroreningar. I studien undersöktes latrinens innehåll av tungmetaller och läkemedelsrester och hur läkemedelshalten påverkades under rötningsprocessen. För att utvärdera rötning som behandlingsmetod av latrin gjordes 44 satsvisa utrötningsför-sök i laboratorium. Latrinen hämtades från en latrininsamling i Norrtälje. Ymp från två aktiva rötningsanläggningar blandades med latrinen i gastäta glasflaskor vilka sattes på skakbord i ca 60 dagar. En del flaskor innehöll en tillsats av läkemedel lösta i metanol. Två parallella försök utfördes i olika temperaturer, i mesofil temperatur (37ºC) och i termofil temperatur (52ºC). Gasproduktion och gasens metanhalt mättes under försöksperioden för att beräkna latrinens biogaspotential. Efter avslutad rötningsperiod separerades vätskan och det fasta materialet i rötresten och frystes in i väntan på analys av läkemedelsrester. Biogasproduktionen var drygt 250 Nml CH4/g VS (ml metan per gram organiskt material vid tryck 1 atm och 0ºC) efter 60 dagar, vilket antas vara biogaspotentialen hos latrin. Det är i samma nivå som biogaspotentialen från hönsgödsel och svinkletgödsel. Gasproduktionen i flaskorna med tillsats av läkemedel var något högre och någon inhibering av processen kunde alltså ej påvisas. Kvävehalten i latrinen var 3,7 g/l, fosforhalten 1,0 g/l, kaliumhalten 1,0 g/l. Latrinens tungmetallhalter var under Naturvårdsverkets föreslagna gränsvärden för avloppsfraktioner som tillförs åkermark och skulle därför kunna användas som gödsel med dagens regelverk. Kadmiumfosforkvoten var 25 mg Cd/kg P vilket är lika mycket som medelvärde av Revaq-certifierat avloppsslam. Flera saker tyder på att latrinen som användes innehöll mer fekalier än urin i förhållande till vad som borde produceras och därmed inte fullt ut representerar ett komplett toalettavfall. Analyser gjordes av läkemedelskoncentrationer i vätskefasen av rötningsmaterialet före och efter olika långa perioder av rötning. Rötning visade sig inte vara någon effektiv metod för att rena latrin från läkemedel. Det var i fler fall som koncentrationen av läkemedel ökade än minskade under rötning. Ökningen kan bland annat ha att göra med att adsorptionsegen-skaper hos materialet förändras under rötningen och därmed frigörs substanserna och syns bättre i analysen av vätskefasen. Förekomsten av läkemedel i miljön är relativt väl undersöktmen däremot behövs mer förståelse för riskerna med läkemedel i vattenmiljö men framför-allt i jordbruksmiljö där kunskapsluckorna är stora / Wastewater contains nutrients such as nitrogen and phosphorous which can cause eutrophi-cation in lakes and streams. Meanwhile, large quantities of nutrients are used in agriculture in order to produce food. One way to utilize nutrients in wastewater and return them to agriculture could be source separation of sewage. This way, nutrients are collected in smallvolumes and are not mixed with bathing, washing, and cleaning water. This thesis aimed at investigating anaerobic digestion as a treatment method and technology to make use of the energy in latrine. In anaerobic digestion, microorganisms degrade organic material and produce energy rich biogas that can be used for heating, electricity, or vehicle fuel. The residue remaining after digestion contains nutrients but also pollutants. The study examined the content of heavy metals and drug residues in latrine, and to what extent the digestion process affected the pharmaceutical content. To evaluate the anaerobic digestion as treatment of latrines, 44 batch experiments wereperformed at laboratory scale. Latrine was taken from a collection basin in Norrtälje. Inoculum from two active anaerobic digestion plants were mixed with latrine in sealed glass bottles and put on shaking tables for approximately 60 days. Some bottles contained an addition of eight drugs dissolved in methanol. Two parallel experiments were performed one at mesophilic temperature (37ºC) and one at thermophilic temperature (52ºC). The volume of gas produced and methane content was measured for calculation of the biogas potential. After completion of the digestion period, the liquid and solids were separated and frozen pending analysis of drug residues. The biogas produced was a little over 250 Nml CH4/gVS after 60 days being comparable to production from pig and chicken manure. The bottles containing added substances showed no inhibition of the biogas process since the gas production was slightly greater in these. The nitrogen content of latrine was 3.7 g/L, the phosphorus content 1.0 g/L and potassium content of 1.0 g/L. The cadmium-phosphorus ratio was 25 mg Cd/kg P, same as the average of Revaq certified sewage sludge. The heavy metal concentrations were below the limits allowed for sewage fractions applied on arable land as proposed by the Swedish Environ-mental Protection Agency. The latrine could be used as fertilizer with current and proposed regulations. Several things indicate that the latrine used contained a higher feces-urine ratio than expected and therefore does not fully represent a complete blackwater. Analyses on drug concentrations were preformed on the liquid phase of the material before and after various periods of anaerobic digestion. Anaerobic digestion proved not to be an effective method to reduce pharmaceuticals in latrine. There were more cases where the concentration of the drug increased rather than decreased during digestion. The increase could be due to changes in adsorption properties of the material during digestion, making them more observable in the analysis. The presence of pharmaceuticals in the environment is relatively well known but more understanding is needed on the hazards of pharmaceutical residues in aquatic and especially agricultural environment.

In horse keeping horse manure is produced, which can be utilized as a fertilizer or considered a waste. Horse manure constitutes a resource in terms of both plant nutrients and energy. In addition energy policies and objectives aim at replacing fossil fuels with renewable energy sources. The interest to improve resource recovery of horse manure increases due various incentives for renewable vehicle fuels, legal requirements on management of manure, and environmental impact from current horse manure management. This thesis aims at describing horse manure management in a life cycle perspective. This is made by (1) identifying factors in horse keeping affect­ing the possibility to use horse manure as a biogas feedstock and to recycle plant nutrients, (2) analysing factors in anaerobic digestion with influence on methane potential and biofertilizer nutrient content and (3) comparing the environmental impact from different horse manure treatment methods. Literature reviews, systematic combining, and simulations have been used as research methods. The results show that horse keeping activities such as feeding, indoor keeping, outdoor keeping and manure storage affect the amount and charac­teristics of horse manure and thereby also the possibilities for anaerobic digestion horse manure. Transport affects the collected amount and spread­ing affects loss of nutrients and nutrient recycling. Simulation results in­dicate the highest methane yield and energy balance from paper bedding, while straw and peat gave a higher nutrient content of the biofertilizer. The highest methane yield was achieved with a low rate of bedding, which in the cases of woodchips and paper is also preferable for plant nutrient recycling. Still, results indicate the best energy balance from anaerobic digestion with a high ratio of bedding. The environmental impact assessment indicates a reduction in global warming potential for anaerobic digestion compared to incineration or composting. / Vid hästhållning alstras hästgödsel som kan användas som växtnäring eller anses vara ett avfall. Hästgödsel utgör både en växtnäringsresurs och en energi resurs. Dessutom styr uppsatta energimål mot att förnybar energi ska ersätta fossila bränslen. Intresset för att öka resursutnyttjandet av hästgödsel ökar på grund av olika incitament för förnybara drivmedel, lagstiftning om gödselhantering och miljöpåverkan från dagens hantering av hästgödsel. I den här avhandlingen beskrivs hästgödselhantering i ett livscykel­perspektiv genom att (1) identifiera olika faktorer vid hästhållningen som påverkar möjligheten att utvinna biogas ur hästgödsel och återföra näringen till jordbruksmark, (2) analysera faktorer i biogasprocessen som påverkar den specifika metanmängden och innehållet av växtnäring i gödseln och (3) jämföra olika gödselhanteringsmetoders miljöpåverkan. Metoderna i avhan­dlingen har varit litteraturstudier, systematisk kombination av teori och em­piri samt simulering. Resultaten visar att utfodringen, om och hur hästarna hålls inomhus och utomhus och hur hästgödsel lagras påverkar mängden hästgödsel och dess egenskaper, och därmed också hur den fungerar som ett biogassubstrat. Trans­porterna har betydelse för hur mycket gödsel som kan samlas in och spridas, medan gödselspridningen påverkar näringsförluster och närings återföring. Resultaten från simuleringarna indikerar högst metanutbyte och bäst energi­balans från papper som strömaterial, medan halm och torv gav högre växt­näringsinnehåll i biogödseln. De högsta resultaten på specifik metanmängd nåddes med låg andel strö, vilket också var positivt för växtnäringsinnehållet vid scenarierna med spån och papper. Samtidigt indikerar resultaten att en hög andel strömaterial ger den bästa energibalansen. Miljöpåverkansbedöm­ningen indikerar att potentialen för klimatpåverkan minskar om hästgödsel behandlas i en biogasprocess jämfört med förbränning eller kompostering.

About one third of all edible food is wasted globally each year. This calls for improvements in resource and waste management. An interesting solution for organic waste is fly larvae composting, which both produces protein in the form of larvae and a nutrient rich residue. The larvae can be used as animal feed while the residue can be applied as an organic fertilizer, thus recycling the nutrients. Fly larvae composting with the black soldier fly (BSF), Hermetia illucens, is relatively new, but there is extensive research on how the treatment is affected by different parameters, e.g. temperature, moisture and type of organic waste that is treated. The role of bacteria has only been the topic of a few studies in recent years but has shown promising positive effects on larval growth. This study investigated the impact of bacteria isolated from BSF eggs on fly larvae composting of food waste by BSF larvae. The study was done in two experimental phases. In phase I, groups of three bacteria were added to each treatment together with the larvae and only single treatments were executed; in phase II triplicates of promising groups of three, two or single bacteria were evaluated. The results of phase I suggested that selected groupings of bacteria could either decrease or increase the bioconversion ratio and in general decrease the reduction ratio of the food waste, while the survival ratio did not seem to be impacted. However, in phase II no significant difference (p<0.05) between the treatments with bacteria and the control were found for any evaluated variables. Interestingly, the variation in resulting bioconversion ratio and reduction ratio (on a VS basis) was found to be reduced when one or more bacteria were present. The coefficient of variation in bioconversion ratio was 9.5% for the control compared to between 2.5% and 6.1% for treatments with bacteria. For the reduction ratio the variation was reduced from 5.6% and to between 0.9% and 4.6% for the bacteria treatments. Hence, seeding with bacteria may improve stability of the process, which is especially interesting when scaling up the process. / Globalt slängs ungefär en tredjedel av all ätbar mat. Därmed finns ett stort behov av säker och hållbar avfallshantering. En intressant lösning för organiskt avfall är fluglarvskompostering, som både producerar protein i form av larver och en näringsrik behandlingsrest. Larverna kan exempelvis användas som djurfoder medan behandlings-resten kan användas som gödselmedel, vilket innebär att näring kan återvinnas. Fluglarvskompostering med amerikansk vapenfluga (BSF), Hermetia illucens, är en relativt ny teknik men det finns redan omfattande forskning på hur olika processparametrar, t.ex. temperatur och vattenhalt, påverkar processen. Bakteriers roll har studerats endast i ett fåtal studier men de indikerar att tillsats av bakterier kan ha en positiv inverkan på larvernas tillväxt. Den här studien har därför undersökt hur tillsats av bakterier isolerade från BSF ägg påverkar fluglarvskompostering av matavfall med BSF larver. Studien gjordes i två experimentella delar. I fas I undersöktes effekten av tillsats av bakteriegrupper om tre bakterier till matavfallet samtidigt med larverna; i fas II utfördes triplikat av lovande bakteriegrupper med tre, två eller enstaka bakterier. Resultaten från fas I indikerade att olika bakteriegrupper antingen kunde höja eller sänka bioomvandlingskvoten och generellt gav en minskning i materialreduktions-kvoten medan överlevnadsgraden inte verkade påverkas i samma utsträckning. I fas II observerades däremot ingen signifikant skillnad (p<0,05) mellan någon av bakteriebehandlingarna och kontrollen för samtliga processvariabler. Variationen i resulterande bioomvandlingskvot och materialreduktionskvot (på VS basis) var dock lägre för bakteriebehandlingarna jämfört med kontrollen. Variationen i bioomvandlings-kvot var 9,5% för kontrollen jämfört med 2,5-6,1% för bakteriebehandlingarna. För materialreduktionskvoten minskade variationen från 5,6% till mellan 0,9% och 4,6%. Detta tyder på att tillsats av bakterier kan förbättra stabiliteten hos fluglarvskompostering, vilket är särskilt intressant vid uppskalning av processen.

Syftet var att finna en biologisk behandlingsmetodik för avloppsvatten som skullekunna reducera utsläpp av näringsämnen till recipienten Humlebäcken frånavloppsreningsverket (ARV) i Nyvång. Nyvångs reningsverk planeras uppgraderas och utökas och därtill har ärendet nekats då utsläpp till Humlebäcken förfaras bli för höga. Mikroalger som behandlingsmetod för avloppsvatten undersöktes via litteraturanalys ibåde svenska klimat och vid uppskalning. Det kunde inte hittas metodik eller teknik för att på industriell skala använda mikroalger till behandling av avloppsvatten idag. Dock presenteras flera olika tekniker som kan kopplas samman för ökad effektivitet. Vidare finns det stor potential om att mikroalgssystem kan kopplas samman med andra industriers spillvärme och rökgaser för ökad produktion av biomassa och rening av rökgas. Andra former av kemisk försedimentering och anaerob behandling från Energipositiv Rening presenteras, möjligheten finns att dessa kan kopplas samman med mikroalgssystem för komplett behandling till lägre kostnader av konventionell behandlingsteknik. Till slut presenteras påverkande faktorer vid nordiska klimat och utmaningar i form av striktare reningskrav och återföring av slam. Det presenteras kort om andra biologiska tekniker som svampodling och multitrofiskt vattenbruk vilka kan kopplas samman medmikroalgssystem för ökad resurseffektivitet och högre reningsgrad. Se figur 18 förgrafisk summering. / The purpose was to find a biological treatment method for wastewater which could reduce emissions of nutrients to the recipient Humlebäcken from the wastewater treatment plant (WWTP) in Nyvång. Since Nyvång WWTP plans to upgrade and expand have been denied for fears of further contamination of Humlebäcken. Microalgae as a treatment method was examined in this literature analysis for Swedish climates and upscaling. For industrial purposes no technique or method could befound which could be applied to wastewater currently. Several techniques are presented however in the hopes that in combining them a higher efficiency might beachieved. If microalgae systems could be integrated with waste heat and flue gas from industry, then higher productivity could be achieved whilst reducing emissions from the flue gas. Other forms of pre-sedimentation and anaerobic treatment methods from EnergyPositive Purification systems are presented as there's a possibility these can be connected to microalgae systems for complete treatment and less costs. Factors which affect microalgae cultivation in Nordic climates and challenges in terms of stricter emission requirements and reuse of sludge are presented lastly. Other biological treatment methods like mushroom and multi-trophic aquaculture which can be integrated to microalgae systems are shown in hopes of achieving higher resource efficiency and pollution reduction. See figure 18 for graphical abstract.