Ett av riksdagens miljömål är att minska övergödande faktorer. En källa till övergödning är kväveutsläpp från avloppsreningsverk. Arvidstorps avloppsreningsverk i Trollhättan väntar en ökad inkommande belastning på grund av befolkningsökning i området samt skarpare krav på utgående halt utsläppt kväve. Detta innebär att planer på att bygga en ny anläggning har satts i verket för att kunna hantera den ökande belastningen. Eventuellt kommer den nya anläggningen inte bli klar innan de nya kraven kommer. Detta gör att reningsverket utreder andra alternativ för att reducera kväve ur avloppsvattnet som kan tas i drift innan den nya anläggningen är klar. Ett alternativ till kväverening är att använda rejektvattenrening eftersom denna avloppsström innehåller höga koncentrationer kväve. Ett annat problem som reningsverket står inför är att kostnaderna för att hantera det avvattnade slammet förväntas öka. Reningsverket utreder därför alternativ för att minska slamvolymen. En biokolsanläggning där biokol tillverkas av det avvattnade slammet skulle kunna vara ett alternativ. Fördelen är att slamvolymen minskar samt att biokol kan användas som vattenrening då det har förmågan att adsorbera ämnen. I detta arbete har två olika tekniker för att rena kväve ur rejektströmmen på Arvidstorps reningsverk studerats. Dessa är dels en beprövad teknik som kallas deammonifikation där kväve renas med bakterier, och dels biokolsadsorption som kvävereningsmetod vilket inte är en lika etablerad reningsteknik på kommunala reningsverk. Deammonifikationsprocessen finns som flera olika tekniker där den som valts för detta arbete är ANITA Mox. ANITA Mox finns som två tillämpningar där den ena är MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) och den andra är IFAS (Integrated Fixed Film Activate Sludge). Målet med detta arbete var att göra en investeingskalkylering för att bedöma hur ekonomiskt försvarbart det är att installera ANITA Mox MBBR eller ANITA Mox IFAS samt uppskatta kvävereningskapaciteten för alternativet med biokolsadsorption. Inga ekonomiska aspekter togs hänsyn till för det senare alternativet.  För beräkningarna byggdes modeller i Excel och två olika experiment utfördes. Pyrolysering av rötrest till biokol och adsorption, samt ett luftningsförsök för att bestämma faktorer som krävs vid beräkning av luftbehov för deammonifikationsprocessen. ANITA Mox MBBR ha de lägsta årskostnaderna, trots att IFAS kan reducera mer kväve och därmed har lägre driftkostnader. IFAS kräver dessutom en mindre volym total sett med reaktor och sedimenteringsbassäng inräknat, men anledningen till den högre kostnaden är de extra instrument och komponenter som krävs till sedimenteringsbassängen med slamretur och den kortare livslängden på dessa komponenter som ger den högre årskostnaden. Biokol som reningsmetod är inte en lämplig metod då det krävs 66 gånger mer rötrest för att producera den mängd biokol som krävs för att rena rejektvattnet. Den rötrest som kommer produceras i en framtida anläggning kan endast reducera 1,5 % av kvävemängden. / One of the environmental goals for the Swedish parliament is to reduce eutrophic factors. A source of eutrophication is nitrogen emissions from waste water treatment plants. Arvidstorp's waste water treatment plant in Trollhättan expects a population increase and sharper requirements for outgoing nitrogen emissions. This means that plans to build a new plant have been put into operation in order to handle the increasing load. The new facility may not be ready before the new requirements come. The waste water treatment plant is therefore investigating other options for reducing nitrogen from the wastewater. An alternative to nitrogen removal is to use reject water purification since this sewage stream contains high concentrations of nitrogen. Another problem facing the waste water treatment plant is that the costs of handling the dewatered sludge is expected to increase. The treatment plant is therefore looking for alternatives to reduce the sludge volume. A biomass pyrolysis plant where biochar is produced by the dewatered sludge could be an alternative since the advantage is that the sludge volume is reduced and that biochar can be used as water purification as it has the ability to adsorb substances. In this work, two different techniques to remove nitrogen from the reject stream at Arvidstorp's treatment plant has been studied. One is a proven technique called deammonification where nitrogen is purified with bacteria, the other one is biochar adsorption as a nitrogen removal process, however not an equally established purification technique on municipal waste water treatment plants. Several different techniques exists as deammonification processes. The one chosen for this work is ANITA Mox. ANITA Mox is available as two implementations where one is MBBR and the other is IFAS. The goals of this work was to make an investment calculation to assess how economically justifiable it is to install either ANITA Mox MBBR or ANITA Mox IFAS and to estimate the nitrogen removal capacity of the alternative with biochar adsorption. No economic aspects were taken into account for the latter option. For the calculations, models were built in Excel and two different experiments were performed. Pyrolysis of digestion residue for biochar production and adsorption, as well as an aeration test to determine the factors required when calculating the air demand for the deammonification process. ANITA Mox MBBR has the lowest annual costs, even though IFAS can reduce more nitrogen and thus have a greater impact on operating costs. IFAS also requires a smaller reactor volume. The reasons for the higher cost are the extra instruments required for the sedimentation basin and the shorter life span of these components which gives the higher annual cost. Biochar as a purification method is not a suitable method as it requires 66 times more sludge to produce the amount of biochar required to purify the reject water. The sludge that will be produced in a future plant can only reduce 1.5% of the nitrogen load.

Under 90-talet uppdagades övergödningsproblematiken i Östersjön, varför omgivande länder enades gällande åtgärder för att minska problemen. De svenska reningsverk som genom sina utsläpp av kväve och fosfor påverkade Östersjön tvingades då införa gränsvärden för kväve- och fosforutsläppen. Vid Arboga reningsverk, vars recipient är Arbogaån som mynnar i Galten, Mälaren, har kvävereducering sedan en tid tillbaka varit i drift. Dock krävdes från och med år 2012 att totalkvävehalten i utgående avloppsvatten ej översteg 15 mg tot-N/l. Införandet av detta gränsvärde resulterade i åtgärder för att minska kväveutsläppen.Rejektvattenbehandling är en vanlig metod för att minska halterna totalkväve i utgående avloppsvatten. Normalt utgör rejektvattnet 0,5–1,0 % av totala inflödet till reningsverket men 10–20 % av inkommande totalkvävebelastningen. I Arboga resulterade det nya gränsvärdet för totalkväveutsläpp i en nybyggnation av en rejektvattenbehandling utformad med fördenitrifikation. Detta innebär att rejektvattnet pumpas genom fyra zoner, två anaeroba följt av två aeroba. Ammoniumkvävet i inkommande vatten omvandlas genom detta processupplägg via nitrat till kvävgas.Denna studie syftade till att kartlägga rejektvattenbehandlingens effekt på halterna av totalkväve i utgående avloppsvatten från Arboga reningsverk. Detta inkluderade både simuleringar i Benchmark Simulation Model no. 2 (BSM2) samt studier genom vattenprovtagning vid Arboga reningsverk. Vid simuleringarna genomförda i BSM2 påvisades en märkbart lägre halt totalkväve i utgående avloppsvatten efter rejektvattenbehandlingens införande. Även vid den provtagningscykel som genomfördes på Arboga reningsverk under april år 2012 påvisades att markanta förändringar skett i utgående halter totalkväve och ammoniumkväve. Halterna totalkväve och ammoniumkväve i utgående avloppsvatten sjönk med ca 40 % respektive 65 % relativt samma tidsperiod år 2008–2011. Detta är dock endast resultat från det initiala skedet av rejektvattenbehandlingen som togs i drift 16 februari år 2012. Studien visade sammanfattningsvis att denna typ av processlösning för rejektvattenbehandling ledde till lägre halter av totalkväve och ammoniumkväve i utgående vatten från Arboga reningsverk. Dock krävs vidare studier för att kartläggaden slutgiltiga effekten av rejektvattenbehandlingen, då den i nuläget ännu ej nått sin slutgiltiga kapacitet. / Eutrophication problems were discovered in the Baltic Sea during the 1990s, why thesurrounding countries came to an agreement regarding measures to reduce the problem. Swedish wastewater treatment plants that influence the Baltic Sea by their emissions ofnitrogen and phosphorus have since introduced limit values for nitrogen and phosphorusconcentrations in the effluent water.At Arboga wastewater treatment plant (WWTP) a nitrogen reduction process withactive sludge was implemented a few years back. The recipient Arbogaån leading intoGalten, Mälaren, has eutrophication issues, and from the year 2012 the concentration oftotal nitrogen in treated wastewater must not exceed 15 mg tot-N/l. This limit resulted inmeasures to reduce nitrogen emissions.Reject water treatment is a common method to reduce the levels of total nitrogen intreated wastewater. Normally, the reject water contributes to 0.5–1.0 % of the totalinflow to the treatment plant but 10–20 % of the incoming total nitrogen load. In Arboga, the new limit for total nitrogen emissions resulted in a reject water treatmentfacility with predenitrification. The reject water is routed through four zones, twoanaerobic followed by two aerobic. Ammonium is by this process converted in to nitrogen gas via nitrate. This study aimed at identifying the effect from what implementing a reject watertreatment on the levels of total nitrogen in treated wastewater from Arboga WWTP.This included simulations in the Benchmark Simulation Model no. 2 (BSM2) as well aswater sampling at Arboga WWTP. The simulations that were carried out in BSM2 showed a significantly lower content of total nitrogen in treated wastewater after thereject water treatment was implemented. The sampling cycle conducted at ArbogaWWTP in April 2012 revealed that changes occurred in the levels of total nitrogen andammonium in the effluent water. The concentrations of total nitrogen and ammonia nitrogen in treated wastewater decreased by about 40 % and 65 %, compared to thesame time period in 2008–2011. This is, however, only results from the initial stage ofthe reject water treatment, which began operating on February 16th 2012.In summary, this study showed that this type of process solution for reject watertreatment resulted in lower levels of total nitrogen and ammonia in the effluent water at  Arboga WWTP. Further studies are needed to determine the final efficiency of the rejectwater treatment, since it yet has to reach its full capacity.

Vid Hammarby Sjöstadsverk drivs en pilotanläggning som är en mindre skala av det framtida avloppsreningsverket i Henriksdal. Delar av reningsprocessen består av membranbioreaktorer. I pilotanläggningen finns en zon kallad RAS-DeOx dit returslammet från membrantankarna och rejektvattnet från slambehandlingen leds. Luftning av membrantankarna gör att returslammet är syrerikt och rejektvattnet innehåller mycket ammonium.Zonen fungerar som ett nitrifikationssteg då syret i returslammet kan oxidera ammoniumet från rejektvattnet. Dessutom kan zonen minska syrehalterna i returslammet för att undvika att det hamnar i pilotanläggningens fördenitrifikation. För att få bättre uppfattning om vad som sker i zonen och hur denna fungerar som ett nitrifikationssteg studerades nitrifikation, denitrifikation och syreförbrukningen i zonen. För att utvärdera RAS-DeOx-zonen belastades den med olika nivåer av ammonium från rejektvattnet vid olika hög luftning i membrantankarna. Detta utfördes både experimentellt direkt på pilotanläggningen och i en simuleringsstudie där processimuleringar genomfördes i en simuleringsmodell. I modellen utvärderades även två styrstrategier för zonen.Resultaten från studierna visade att både nitrifikation och denitrifikation förekom i zonen. Jämfört med simuleringsstudien varierade omfattningen av nitrifikation och denitrifikation mer i den experimentella studien. Båda studierna visade att det fanns risk att syre hamnande i pilotanläggningens fördenitrifikation. Styrstrategierna visade att det inte var fördelaktigt för pilotanläggningens resurseffektivitet att zonen luftades vid hög ammoniumbelastning från rejektvattnet. Det visade sig också att det var ingen större skillnad när det gällde pilotanläggningens prestation vid högt, lågt eller styrt returflöde för zonen. Däremot skiljde sig prestationen mer avseende luftning och koldosering.Utöver att det förekom nitrifikation och denitrifikation i zonen bedömdes den även fungera som ett nitrifikationssteg för ammoniumet i rejektvattnet. Dessutom minskade den syrehalterna i returslammet. Hur väl ammonium nitrifierades och syre förbrukades i zonen berodde på förhållandena i pilotanläggningen och förhållandet mellan mängden ammonium och syre i zonen. / At Hammarby Sjöstadsverk there is a pilot plant which is a smaller version of the future wastewater treatment plant at Henriksdal. Parts of the treatment process steps are membrane bioreactors. There is a zone in the pilot plant which is called RAS-DeOx to where the return activated sludge from the membrane tanks and the reject water from the sludge treatment are pumped. The return activated sludge contains oxygen since the membranetanks are aerated and the reject water has high contents of ammonium.The zone works as a nitrification step for the ammonium in the reject water, and also reduces the oxygen levels in the return sludge to avoid oxygen in the pilot plant's pre-denitrification step. To aquire a better understanding of what occurs in the zone and how it functions as a nitrification step; nitrification, denitrification and oxygen consumption was studied in the zone. To evaluate the RAS-DeOx-zone it was loaded with different loads of ammonium from the reject water at different levels of aeration in the membrane tanks. This was evaluated both experimentally at the pilot and in a simulation model of the pilot. In the simulation model two control strategies for the zone were also evaluated.It was shown that both nitrification and denitrification occurred in the zone. Furthermore, both studies showed that there is a risk that oxygen occurs in pilot's pre-denitrification step if the ammonium load in zone was low. Then, all of oxygen in the zone was not consumed. As for the control strategies, it was shown that the benefits were low for the resource efficiency of the pilot when the zone was aerated during high loads of ammonium. The performance of the pilot was similiar for high, low and regulated return flows for the zone, but the aeration and carbon dosage in the pilot differed.Besides that both nitrification and denitrification occurred in the zone, it was also functioning as a nitrification step for the ammonium from the reject water. The oxygen from the return sludge was reduced as well. The extent of nitrification and consumption of oxygen in the zone depended on the circumstances in the pilot and the relationship between the amount of oxygen and ammonium.

Rapporten ämnar undersöka hur avsaltning av havsvatten används för att trygga dricksvattenförsörjningen i Värmdö respektive Östhammar kommun. Vidare behandlas även de juridiska aspekterna kring ämnet på såväl kommunal som nationell nivå. Arbetet avser även att utreda vilka risker som finns med att använda avsaltningsanläggningar för såväl konsumenterna av det avsaltade vattnet som för närliggande marina miljöer. För att besvara frågeställningarna genomfördes en fallstudie över de två kommunerna. Undersökningen baseras främst på litteraturstudier som kompletterats med intervjuer och studiebesök. Genom studien har det kunnat fastställas att avsaltning sker i de båda kommunerna, men i vilken omfattning detta sker har inte varit möjligt att besvara, vilket främst beror på att mindre avsaltningsanläggningar inte omfattas av tillståndsplikt. Således finns inget register över antalet anläggningar inom kommunerna, vilket ytterligare försvårade kartläggningen. Överlag finns inget sammanhängande regelverk för avsaltning samt att flera aktörer är inblandade i regleringen, vilket ytterligare kan försvåra kartläggning samt inkorporering av metoden för vattenförsörjning. Gällande påverkan på marina miljöer sågs brinet som den primära riskkällan, medan hälsoriskerna med att konsumera avsaltat vatten är omdiskuterat. Det fanns även få studier ämnade åt de svenska förutsättningar, därav rekommenderas ytterligare studier på området. Slutligen rekommenderas ökad samverkan mellan kommuner samt resurseffektivisering av vattenförsörjningen ifall avsaltning bedöms som olämplig inom kommunerna. / The purpose of this report is to investigate if an expansion of desalination plants in Sweden could secure and amplify fresh water resources. The use of desalinated water in Sweden is currently not that widespread and there are few studies on how such expansion could impact the Swedish environment. The report aims to further investigate various health risks of consuming desalinated water and whether algae toxins from the Baltic Sea could be a potential health threat. To answer these questions a case study was conducted on the Värmdö municipality and Östhammar municipality, two archipelago municipalities located on the East coast of Sweden in Stockholm County respectively Uppsala County. Interviews with employees in both municipalities were conducted and supplemented with more interviews of other people active in the field. One of the main reasons for the interviews with employees in both municipalities was to answer the questions of how fresh water supply could be secured in the future if desalination plants were not a suitable option. Although the report was primarily based on a literature study, it was further complemented by two field excursions where two desalination plants were studied. The result of the study was that it was not possible to execute a detailed mapping of the number of desalination plants and how widespread desalination was in the municipalities, due to the fact the smaller facilities were excluded from permit obligation. A thorough mapping was likewise seen as expensive and time consuming which, if conducted by the municipalities, would require a redistribution of financial resources. The municipalities' attitude to desalination was positive, but it was not currently used in their fresh water supply. However there is currently no cohesive regulatory framework for desalination, and there is likewise a lack of a single authority with primary responsibility for desalination, which could aggravate implementation of desalination in Sweden. Consequently expanded cooperation between nearby municipalities as well as more resource efficient methods were proposed as solutions if desalination was unsuitable. The health risks of consuming desaline water was very oxymoronic; some sources said the lack of minerals in the water could result in cardiovascular diseases and other health issues, whereas other sources argued that they were due to different lifestyles. In addition algae toxins are common in the Baltic Sea which likewise could be a health risk. Overallt more research on the health risk of consuming desaline water is recommended since there are few studies on Swedish prerequisites. The main environmental impacts were the residual product from desalination, namely brine. The conclusion was that brine in low amounts probably did not pose a threat to the marine ecosystems and thus the environment, but again further studies are recommended.

Ökade utsläpp av växthusgaser är ett stort problem idag för den pågående klimatförändringen. Lustgas (N2O) är en mycket potent växthusgas och är relaterad till kväverening vid rening av avloppsvatten. I februari 2014 ansattes en separat rejektvattenreningsprocess på Bromma reningsverk som använder ANITA™Mox med anammox bakterier som reningsteknik. Denna masteruppsats undersöker samband och korrelationer mellan kväverening och N2O utsläpp i rejektvattenreningen på Bromma reningsverk, men syftet att presentera hur Stockholm Vatten och Avfall AB kan minska sina lustgasutsläpp. En manuell profilmätning genomfördes även för att utvärdera hur processen fungerade. Fyra olika scenarion testades under åtta veckor: intermittent luftning med olika fördelning mellan luftning och icke-luftning, olika löst syrekoncentrationer, ändringar i ammoniumbelastningen samt seriekörning av processen. Den manuella profilmätningen mätte pH, konduktivitet, löst syre, nitrit- och ammoniumkoncentrationen. Dessa mätningar togs i sju olika punkter, inkluderat rejektet direkt från centrifugerna och utgående rejekt. Resultaten påvisade att vid intermittent luftning gavs de högsta utsläppen vid 60 minuter luftning och 7,5 minuter paus (1,46% N2O-N/inkommande N-tot). Lägsta utsläppen var vid samma luftningstid men 15 minuter paus (0,44% N2O-N/inkommande N-tot).  Både höga och låga koncentrationer av löst syre gav ökade utsläpp. Med de högsta utsläppen vid 0,77 mg/L (0,88% N2O-N/inkommande N-tot ) och lägsta vid 0,34 mg/L (0,07% N2O-N/inkommande N-tot ). Ändringen av ammoniumbelastning (1,5 högre belastning) hav ingen signifikant skillnad gällande utsläpp, med utsläpp på 0,42–0,90% N2O-N/inkommande N-tot. Seriekörning av processen resulterade i driftproblem med höga ammoniumhalter, med utsläpp på 0,90-1,47% N2O-N/inkommande N-tot. Profilmätningarna visade på att processen är stabil och välutvecklad för att rena rejektet på kväve. Uppsatsen kan ge slutsatsen att rejektvattenreningsprocessen är komplex med många parametrar som påverkar varandra och N2O utsläppen. En ingående och bred förståelse om vad som påverkar utsläppen av lustgas är viktigt för att förstå hur utsläppen ska minskas. En positiv linjär korrelation mellan halten nitrit i processen och lustgasutsläpp kan verifieras, samt påverkan av ökade utsläpp vid både för låga och höga koncentrationer syre. Från profilmätningarna kan slutsatsen dras att det är viktigt att rengöra onlineinstrumenten regelbundet. / Greenhouse gas emissions, particularly nitrous oxide (N2O), are a significant environmental challenge linked to biological nitrogen removal in wastewater treatment. Bromma Wastewater Treatment Plant (WWTP) implemented a separate reject water treatment process in February 2017 using ANTIA™Mox with anammox bacteria. This Master's thesis investigates the relationship and correlations between nitrogen removal and N2O production in this process, aiming to assist Stockholm Vatten och Avfall AB in reducing emissions. A manual profile measurement was conducted to investigate the ongoing process. Over eight weeks, four operating strategies were tested: intermittent aeration with varying ratios between aeration and non-aeration, different dissolved oxygen (DO) concentrations, changes in ammonium load, and series configuration. Manual profile measurements of pH, conductivity, DO, nitrite, and ammonium were taken at seven points in the treatment process, including the supernatant and discharged reject. Findings indicate that intermittent aeration, particularly 60 minutes of aeration followed by a 7.5-minute pause, produced the highest N2O emissions (1.46% N2O-N/Influent N-tot load). The lowest emissions (0.44% N2O-N/Influent N-tot load) occurred with a 15-minute pause. The lowest emission (0.07% N2O-N/Influent N-tot load) was detected at 0.34 mg/L, and high DO concentrations (0.77 mg/L) had the highest emissions (0.88% N2O-N/Influent N-tot load). Variations in ammonium load (1.5 times higher) did not significantly affect emissions, averaging 0.42-0.90% N2O-N/Influent N-tot load. The series configuration faced operational challenges with elevated ammonium levels, leading to emissions of 0.90-1.47% N2O-N/Influent N-tot load. Profile measurements confirmed a stable nitrogen removal process. The study concludes that N2O emissions in reject water treatment are complex and influenced by multiple factors. A positive linear correlation was identified between nitrite concentration and N2O emissions, alongside the impact of not having too-low or too-high DO levels, which results in elevated. Regular maintenance of oxygen sensors is crucial for accurate measurements and effective N2O mitigation.