Pharmaceuticals in the environment are raising concern and since our municipal wastewater treatment plants normally don’t remove pharmaceuticals or resistant bacteria, it could be of interest to study the emissions from potential point sources. In general, households contribute with the greatest amount of pharmaceuticals to the municipal wastewater, but in some regions hospitals are a major point source of for example antibiotics.   One of Sweden’s largest hospitals, Akademiska sjukhuset, wants to reduce the amount of pharmaceuticals and resistant bacteria in their waste water, but the treatment process can be long, complicated and may require large areas. Cleaning of source-separated urine can be a more sustainable and efficient solution, since most of the pharmaceuticals are excreted via urine.   The aim of the study was to find out which one of the treatment methods; ozonation, biochar treatment and enzymatic treatment that are most suitable for reducing antibiotics from source separated urine. Ozonation was carried out at IVL, Stockholm, with a small-scale ozone generator, and biochar experiment and enzyme treatment was tested through batch tests and column test at Uppsala University.   The small-scale treatment experiments revealed that biochar treatment was the most promising method for reducing antibiotics in urine.  The treatment methods ozonation and enzymatic treatment showed low reduction in this study, but may work better with some sort of pre-treatment.   To be able to develop a cleaning process with biochar (e.g. a filter system or a tank system), further studies on adsorption capacity, EBCT and breakthrough curves most be carried out. / Resistenta bakterier och spridning av läkemedelsrester i miljön har blivit allt mer uppmärksammat. Då våra konventionella reningsverk vanligtvis inte renar dessa substanser kan punktutsläppskällor vara intressanta att studera. Utöver det stora gemensamma bidraget av läkemedelsrester från hushållen kan t.ex. vissa sjukhus bidra till en stor del av avloppets antibiotika. Akademiska sjukhuset i Uppsala är ett av Sveriges största sjukhus som nu växer då både renoveringar och stora utbyggnationer sker.  Sjukhuset är miljöcertifierat enligt ISO 14001 vilket betyder att de strukturerat jobbar med miljöfrågor. En expansion av sjukhuset kan komma att kräva större insatser i miljöarbetet och Akademiska sjukhuset önskar att ligga i framkant. Ett av miljömålen som Akademiska sjukhuset strävar mot är minskade utsläpp, varför de nu vill reducera halterna av läkemedelsrester och multiresistenta bakterier i avloppet. Det kan dock vara svårt att hitta en enkel reningsprocess som inte kräver någon för- eller efterbehandling av avloppsvattnet eller som tar upp stora ytor. Att behandla urinen separat kan vara ett motiverat alternativ istället för att behandla hela avloppsfraktionen, då urin innehåller största delen av avloppets läkemedelsrester och dessutom utgör en betydligt mindre volym.   Syftet med det här examensarbetet var att undersöka vilka av metoderna ozonering, behandling med biokol och enzymatisk nedbrytning som lämpar sig bäst för rening av urin från antibiotika. Metoderna studerades både teoretiskt och praktiskt i form av litteraturstudier respektive småskaliga reningsförsök. Ozonering genomfördes på IVL, Stockholm som tillhandahåller en mindre ozongenerator med en maxkapacitet att tillföra 50 mg ozon/l.  Reningsförmågan hos ett biokol testades genom skakförsök samt kolonnförsök och enzymatisk rening testades med produkter från företaget Pharem Biotech, också genom kolonnförsök och skakförsök.   Resultaten i examensarbetet visade att biokol har stor potential att adsorbera antibiotika i urin. Under kolonnförsöket uppgick den maximala reduktionen till 55 %, något som tros kunna förbättras med exempelvis mindre partikelstorlek och längre kontakttid. Den högsta reduktionen nåddes vid skaktesten där upp till 96 % av antibiotikan reducerades.   För ozon- och enzymförsöken var resultaten inte lika positiva. Endast en antibiotika visade en nämnvärd reduktion i ett av försöken. Den låga reduktionsgraden för ozonförsöken tros framförallt bero på att ozondosen är för låg och att den tillförda ozondosen inte motsvarar den adsorberade ozondosen. Resultaten av enzymreningen kunde inte visa att enzymer i produkter från företaget Pharem Biotech hade någon reduktionseffekt på antibiotikan. Detta tros bero på att en inaktivering av enzymerna har skett av ämnen i urinen vilket gör att produkten måste anpassas för att bli applicerbar på urin.

Inom avloppsvattenrening finns ett intresse att mäta olika parametrar, främst i inkommande och utgående vatten, för att få kunskap om hur väl reningen fungerar samt hur reningen eventuellt ska styras beroende på vattnets egenskaper. De vanligaste metoderna för provtagning och analys av avloppsvatten är antingen med fysiska sensorer eller genom analyser på lab. Ytterliggare ett alternativ för att ta reda på egenskaper hos vattnet är att konstruera softsensorer, en sensor som bygger på modellerade värden av den parameter som ska mätas utifrån andra parametrar som mäts med fysiska sensorer. Syftet med denna studie var att undersöka möjligheten att skapa softsensorer för COD, tot-N, tot-P, NH4-N, NO3-N och PO4-P i olika steg av vattenreningen. Skapandet av softsensorer utfördes genom datainsamling, modellering och validering. Datainsamlingen har utförts på en småskalig reningsanläggning på Hammarby Sjöstadsverk i Stockholm. Värden från de befintliga fysiska sensorerna samt analyserade värden från laborativt arbete har tillsammans förbehandlats och använts i mjukvaran SIMCA för att skapa modeller för givna parametrar. Modelleringen bygger på multivariat dataanalys där syftet är att utvinna värdefull information ur ett stort set med data. Vid ett senare tillfälle insamlades oberoende data som inte ingått i modelleringsarbetet och som användes för att validera modellerna. Resultatet av själva modelleringen gav goda modeller för tot-P och PO4-P i inkommande vatten. Ingående data beskrivs för dessa två parametrar väl av respektive modell och de ger båda en god prediktionsförmåga. För övriga parametrar erhölls inte tillräckligt bra modeller. Valideringen visade dålig överenstämmelse mellan predikterade värden från modellerna för tot-P respektive PO4-P i inkommande vatten och observerade värden. Detta resultat beror med stor sannolikhet på ett byte av inlopp för inkommande vatten till reningsanläggningen. Något som gav stora skillnader mellan de förhållanden som varade vid datainsamlingen för skapandet av modellerna och de förhållanden som varade vid datainsamling för valideringen. Förändringen av inkommande vatten var antagligen för stor för modellerna att klara av. Trots en dålig validering antas det utifrån själva modellerna och tidigare studier finnas goda möjligheter att skapa softsensorer som kan implementeras på Hammarby Sjöstadsverk.

En alltför stor tillförsel av näringsämnen till sjöar och vattendrag orsakar miljöeffekter i form av ökad tillväxt av planktoniska alger i vattenmassan (algblomning) och igenväxning av stränder, syrebrist i bottensedimenten och ändrad artsammansättning för djurplankton och fisk. Utsläpp av kväve i from av ammonium (NH4+) kan omvandlas till ammoniak (NH3) som är toxiskt för de flesta vattenlevande organismer redan vid mycket låga koncentrationer.  För många svenska avloppsreningsverk väntas en skärpning av befintliga reningskrav avseende kväve och fosfor i samband med nya tillståndsprövningar i enlighet med vattendirektivet. Samtidigt kan nya typer av krav komma att baseras på de prioriterade ämnen som identifierats utifrån ramdirektivet. Kiruna avloppsreningsverk väntas vid en framtida omprövning av tillståndet behöva investera i en kvävereningsanläggning för att minska utgående halt av ammonium i det renade avloppsvattnet och bidra till att recipientens status uppnår ”God status”. Genom att jämföra för- och nackdelar med olika reningstekniker med hänsyn till inkommande halter kväve, kvävets väg genom processen, anläggningens lokalisering och tillgängliga ytor, investeringskostnader samt det kalla klimatet har denna studie undersökt olika möjligheter för att reducera mängden ammoniumjoner genom oxidation vid Kiruna avloppsreningsverk. Studien visade att det vid en framtida investering finns ett flertal fördelar med att välja en reaktor med biofilmsbärare (MBBR) som kompletterande steg för kväverening. / An excess of nutrients in lakes and watercourses can cause environmental effects such as increased growth of planktonic algae (algal bloom) in the water and reed vegetation at the beaches, lack of oxygen in the bottom sediment and altered species composition. Emission of nitrogen in the form of ammonium (NH4+) can be converted to ammonia (NH3) which is toxic to most aquatic organisms already at very low concentrations. For many Swedish waste water treatment plants, stricter emission standards is expected for nitrogen and phosphorus in accordance with the EU Water Framework Directive (WFD). Simultaneously, new types of emission requirements may be based on the priority substances identified on the basis of the WDF. In the future, the Kiruna waste water treatment plant is expected to need to invest in a nitrogen treatment plant to reduce the emissions of ammonium in the purified wastewater, to help the recipient’s status achieve “Good status”. By comparing the advantages and disadvantages of various purification techniques with regard to incoming nitrogen levels, the levels of nitrogen through the process, the plant’s location and available areas, investment costs and the cold climate, this study has investigated various possibilities for reducing the amount of ammonium by oxidation at the Kiruna waste water treatment plant. The study showed that in a future investment, there are several benefits of choosing a moving bed biofilm reactor (MBBR) as a complementary step for nitrogen removal.

Himmerfjärdsverket i Grödinge drivs av Syvab vars uppgift är att ta emot och rena avloppsvatten. Vattnet renas från organiskt material, kväve och fosfor och släpps sedan ut till Syvabs recipient Himmerfjärden. Syftet är att skydda miljön mot utsläpp som kan påverka Östersjön och minska övergödningen.  För att rena vattnet från fosfor används idag kemisk förfällning med hjälp av fällningsstrategin ”Försedimentering, Avskiljning av Suspenderat material med Trippeldosering”. Detta förkortat ”FAST”. Kemikaliedoseringen är bestående av tre olika kemikalier innan avloppsvattnet når försedimenteringen. Först doseras järnklorid för att fälla ut fosfor. Sedan tillsätts en katjonpolymer och till sist en anjonpolymer för att förstärka sedimenteringen. Doseringen av järnklorid styrs efter inkommande flöde.  På grund av att fosforavskiljningen varierat utan att ändringar gjorts i styrningen var målet med projektet att undersöka om det går att identifiera nyckeltal vid kemikaliedoseringen så att utifrån inkommande analyser kunna erhålla förväntade analyssvar efter försedimenteringen. För att nå målet har först en litteraturstudie gjorts och sedan en undersökning av de parametrar som har en betydelse för processen. Parametrarna som undersöktes var totalfosfor, fosfatfosfor, suspenderat material, pH samt alkalinitet. Mätningar gjordes på prover från inkommande avloppsvatten, direkt efter försedimenteringen och från primärslammet och massbalanser ställdes upp över systemet. Parametrarna jämfördes mot avskiljningen av fosfor för att hitta eventuella samband.  Arbetet visar inget starkt samband mellan de undersökta parametrarna och avskiljningsgraden av fosfor. Därför kan inte nyckeltal för kemikaliedoseringen i FAST-systemet identifieras. Litteraturstudien visar att blandningsförhållanden, variationer i avloppsvattnet, vattnets fosforinnehåll och vattnets alkalinitet och pH avgör hur goda reningsresultat som kan uppnås. Det går dock inte att utifrån teorin bestämma optimal kemikaliedosering eftersom avloppsvattnets sammansättning är komplex, vilket innebär att mekanismen som styr utfällningen är svår att specificera. Järn(III) binder bland annat till svavel och bildarjärnsulfid. För att undersöka om svavel har en inverkan på fosforavskiljningen rekommenderas en mätning av järnsulfid innan försedimenteringen. Om halten är hög kan man prova att lufta aggressivare i sandfånget för att oxidera järnsulfidfällningar och regenerera järn(III)joner som fäller ut ytterligare fosfat.  För att ytterligare förbättra fosforavskiljningen rekommenderas att inblandningen av järnklorid ses över. Om inblandningen sker snabbare och effektivare antas större andel fosfat och polyfosfat reagera med järnet. / Himmerfjärdsverket in Grödinge is run by Syvab, whose task is to receive and purify wastewater. Contaminants like organic material, nitrogen and phosphorus are removed from the wastewater and then released to Syvab's recipient Himmerfjärden. The goal is to protect the environment against emissions that can affect the Baltic Sea and reduce eutrophication.  Chemical precipitation is used to remove phosphorus from the wastewater and the precipitation strategy is called "Pre-sedimentation, Separation of Suspended Material with Triple Dosing". Which is abbreviated to "FAST". The chemical dosage consists of three different chemicals before the wastewater reaches the pre-sedimentation. First, ferric chloride is dosed to precipitate phosphorus. Then a cationic polymer is added and finally an anionic polymer to enhance the sedimentation. The dosage of iron chloride is controlled by incoming flow.  Since the phosphorus separation has varied without any changes being made in operation, Syvab wanted to investigate whether it was possible to identify the key figures for the chemical dosing so that, based on incoming analyzes, they could obtain expected analytical results after pre-sedimentation. This was done through a literature study and by examining the parameters that are important for the process. The parameters examined were total phosphorus, phosphate phosphorus, suspended matter, pH, and alkalinity. Measurements were made on samples from incoming wastewater, immediately after pre-sedimentation and from the primary sludge and mass balances were calculated across the system boundary. The parameters were compared against the separation of phosphorus to find possible connections.  Based on the analysis results obtained, it was not possible to identify the key figures for the chemical dosage in the FAST system. No strong association was detected between the parameters examined. According to the literature study, it was found that mixing conditions, variations in the wastewater, the water's phosphorus content and the water's alkalinity and pH determine how good purification results can be achieved. However, it is not possible to determine the optimal chemical dosage based on the theory alone because the composition of the wastewater is complex, which means that the mechanism is difficult to specify. Iron (III) also react with sulfur and forms iron sulfide. To investigate whether sulfur influences phosphorus separation, a measurement of iron sulfide is recommended before pre- sedimentation. If the content is high, one thing to try is to air more aggressively in the sand trap to oxidize iron sulfide precipitates and regenerate iron (III) ions that precipitate additional phosphate.  To further improve phosphorus separation, it is also recommended to review the mixing conditions of ferric chloride. If the mixing takes place faster and more efficiently, a larger proportion of phosphate may react with the iron.

Till följd av ett mer fluktuerande klimat med ojämna vintrar och längre perioder med nederbörd, har högflödesförhållanden kommit att blivit allt vanligare. Vid högflödesförhållanden ställs det stora krav på reningsverkens kapacitet och reningsprocesser. När belastningen blir för hög tvingas en del vatten att bräddas, vilket betyder att vattnet inte genomgår samtliga reningssteg inom processen. På reningsverket vid Henriksdal hos Stockholm Vatten och Avfall startades en utredning kring högflödesrening 2018 och togs i drift 2019. Utifrån studien ansågs polyaluminiumklorid vara den bäst lämpade föreningen att använda som ytterligare fällningskemikalie och implementerades. Utöver dosering av fällningskemikalie vid högflödesförhållanden, doseras järnsulfat som förfällning kontinuerligt på Henriksdal.  Syftet med arbetet var dels att undersöka hur väl högflödesreningen med avseende på fosfor fungerar på Henriksdal, dels om det var möjligt att optimera den. Det övergripande målet med projektet var att optimera med avseende på fosforavskiljning och PAX-dos för nuvarande högflödesrening på Henriksdals reningsverk. Med en optimerad högflödesrening kan SVOA minimera påverkan på recipienten vid höga flöden och vara bättre förberedda för ett förändrat klimat. Projektet avgränsade sig till att analysera avloppsvatten från inloppet till Henriksdal och bräddpunkten utlut31. Utöver dessa provpunkter, analyserades vatten från inlopp och utlopp till försedementeringsbassängerna 3,4,6,7 och 9, samt utfördes flockningsförsök i flockningskammare för att utvärdera doseringen av fällningsmedel.  Provinsamling skedde med hjälp av automatiska provtagare som kontinuerligt samlade in avloppsvatten under en längre period, där det efter den kontinuerliga provtagningen även utfördes stickprover. Vid samtliga provpunkter analyserades halterna total-fosfor, fosfat och suspenderat material. Halterna total-fosfor och fosfat togs fram genom spektrofotometisk analys och suspenderat material genom filtrering och torkning. Resultaten från analyserna hade varierande reduktioner gällande total-fosfor, med reduktioner på cirka 93 respektive 58 %.  För att utvärdera dosen fällningsmedel utfördes flockningsförsök, där dosen fällningsmedel varierades mellan 6–14 mg/l. Laborationerna utgick från olika startkoncentrationer av total-fosfor, vilket har tagits hänsyn till vid diskussion av resultatet. Resultatet visade på en viss variation av reduktionsgraden i jämförelse med dosen. Dock skiljde det endast cirka 2 % i reduktion mellan högsta och lägsta dosen.  Utifrån denna kvantitativa studie går det att konstatera att högflödesreningen på Henriksdal i det stora hela verkar fungera. Det finns dock undantag där det inte går att säkerställa detta påstående, exempelvis vid väldigt höga ingåendehalter total-fosfor.  I dagsläget finns det inte belägg för att doseringen av PAX ska ökas, eftersom en höjning med 4 mg PAX/l endast visat på ökning i reduktion med några få procent. Dessutom skulle det leda till att lagringsvolymen skulle ta slut ännu snabbare och ökade kemikaliekostnader. Dock visar resultaten på att doseringen skulle kunna sänkas och ändå uppnå reduktionsmålet på 75 %, vilket skulle vara fördelaktigt då dosering under längre perioder möjliggörs. / As a result of a more fluctuating climate with uneven winters and longer periods of rainfall, high flow conditions have become increasingly common. During high flow conditions, great demands are placed on the capacity of the treatment plants and the treatment processes. When the load becomes too high, some water is forced to overflow, which means that the water does not go through all the purification steps in the process. At the Stockholm Vatten och Avfall treatment plant, Henriksdal, an investigation of the high-flow treatment was started in 2018 and put into operation in 2019. Based on the study, polyaluminum chloride, PAC was considered to be the most suitable compound to use as an additional precipitation chemical and was implemented. In addition to the dosing of precipitation chemicals at high flow conditions, iron sulfate is dosed as pre-precipitation continuously at Henriksdal.  The aim of the work was to investigate how well the high-flow treatment with respect to phosphorus works at Henriksdal and whether it was possible to optimize it. Thus, the overall goal of the project was to optimize the PAC-dosage for phosphorus removal during high-flow treatment at Henriksdal's treatment plant. With an optimized high-flow treatment, Stockholm Vatten can minimize the impact on the recipient during high flows and be better prepared for climate changes. The project limited itself to analyzing wastewater from the Henriksdal inlet and the overflow point “utlut31”. In addition to these sample points, water from the inlet and outlet to pre-sedimentation basins 3,4,6,7 and 9 was analyzed, and flocculation experiments were carried out in flocculation chambers to evaluate the dosage of PAC.  Sample collection took place with the help of automatic samplers that continuously collected wastewater over a longer period. In addition, random samples were also taken after the continuous sampling. At all sample points, the levels of total phosphorus, phosphate and suspended solids were analyzed. The levels of total phosphorus and phosphate were determined by spectrophotometric analysis and suspended solids by filtration and drying. The results from the analyses showed that varying reductions of total phosphorus was achieved, with reductions of approximately 93 and 58%.  To evaluate the dose of PAC, flocculation experiments were carried out, where the dose of PAC was varied between 6–14 mg/l. The experiments were based on different starting concentrations of total phosphorus, which has been considered when discussing the results. The result showed a certain variation in the degree of reduction, compared to the PAC-dosage. However, there was only about a 2% difference in reduction between the highest and lowest dosage.  Based on this quantitative study, it can be concluded that the high-flow treatment at Henriksdal generally seems to be working. However, there are exceptions where it is not possible to ensure this claim, for example in the case of very high contents of total phosphorus.  Currently, there is no evidence that the dosage of PAC should be increased since an increase of 4 mg PAC/l only showed an increase in reduction by a few percent. In addition, it would result in the limited storage volume of PAC running out even faster and increased cost. However, the results show that the dosage could be lowered and still achieve the reduction target of 75%, which would be beneficial when dosing for longer periods is needed.

The most common type of nitrogen removal in wastewater treatment plant is to use abiological treatment. When biological treatment is used, the two most common processes fornitrogen removal is pre and post denitrification. In the biological treatment A (BA) atKungsängsverket the nitrogen removal process used is intermittent aeration. Whenintermittent aeration is used, the wastewater is aerated at specific time intervals. This allowsboth nitrification and denitrification to occur in the same water volumes. It is of great interestto find a control strategy for controlling the air supply which is both cost effective and leadsto low emissions of nitrogen. The aim of this project was to improve the intermittent aeration at Kungsängsverket, Uppsala.The project was divided into two parts. The first part consisted of experiments carried out infull scale on the plant and the second part was a simulation study. In the experimental partdifferent time intervals for aeration were evaluated. The aim of the simulation part was toevaluate different control parameters and to find which parameters that should be used for anoptimal control strategy. The results showed that the best combination of aerated time and un-aerated time is 50minutes aerated and 50 minutes unaerated. It is recommended that the wastewater should beadded in the beginning and after half of the plant. The simulation results showed that thecontrol strategy can be improved by using a PI-regulator. The experiments and thesimulations both showed clear signs of variations in the inflow during the day. Because of thisit is recommended to establish a control strategy which easily can change the aeration timedepending on low and high flows. / Biologisk rening av avloppsvatten är den vanligaste typen av kväverening vidavloppsreningsverk. Bioblock A, Kungsängsverket Uppsala, har efter en renovering fått dettidigare driftsättet, kaskadkväverening, utbytt mot intermittent luftning. Intermittent luftninginnebär att nitrifikation och denitrifikation sker i samma zoner. Luftningen startas och stängsav med jämna tidsintervall vilket skapar en miljö för både nitrifikation och denitrifikation. Detär av stort intresse att finna en fungerande styrstrategi för luftningen som både ärkostnadseffektiv och som ger låga halter av kväve i utgående vatten. Syftet med examensarbetet var att effektivisera den intermittenta luftningen vid bioblock Avid Kungsängsverket, Uppsala. Tillvägagångsättet var att genom en utvärdering av detnuvarande driftsättet se vad som kunde förbättras. Det ställdes därefter upp ett antal försöksom var inriktade på att finna bättre driftparametrar. Dessa experiment genomfördes ifullskala. Därefter genomfördes en simuleringsstudie där dagens relästyrning jämfördes medtre regleralternativ. Det första alternativet var att reglera luftningen med hjälp av en PIregulator.De andra två alternativen var att styra luftningsperioderna efter utgåendeammonium-respektive nitrathalt. Fullskaleförsöken indikerade att luftning påslagen i 50 minuter följt av avslagen i 50 minutergav den högsta kvävereduktionen av de undersökta alternativen. Bioblock A är uppdelad ifem olika linjer vilka i sin tur är uppdelade i zoner. Utifrån försöken kan det rekommenderasatt avloppsvattnet tillsätts till första zonen och efter hälften av linjen, istället för som vid dennuvarande driften då vattnet tillsätts efter en fjärdedel och efter hälften av linjen. Simuleringsstudien visade att om dagens relästyrning byttes ut mot en PI-regulator skullesyretopparna minskas och syrehalten stabiliseras vid det förinställda börvärdet. Resultatenfrån både simuleringsstudien och fullskaleförsöken visar att en tidsstyrning avluftningsperioderna är av intresse för att spara energi och få en bättre kväverening.

Grundämnet fosfor är essentiellt för alla levande organismer men kan i överskott leda till problem med övergödning. Det finns därför höga krav på halten avloppsreningsverk släpper ut till recipienter. Idag sker stora delar av fosforreningen kemiskt genom dosering av fällningskemikalier. Det finns dock fördelar med att istället använda en biologisk metod som bygger på att reningsförhållandena premierar tillväxt av bakterier med möjlighet att ta upp mer fosfor än de behöver för sin cellväxt.  Bakterierna gynnas genom omväxlande anaeroba och aeroba zoner samt en god tillgång på lättillgänglig kolkälla och fosfor. Många reningsverk kombinerar den kemiska och biologiska fosforreningen men de är inte alltid kompatibla och den kemiska kan störa ut den biologiska. På Kungsängsverket finns sedan 2010 förutsättningar för en biologisk fosforreduktion men processen har inte fungerat tillfredsställande. Anledningen tros vara höga halter järn i slammet. Järnet fäller delar av den fosfor som är nödvändig för processen. Arbetet har därför syftat till att undersöka om det går att tvätta bioslammet på järn och på så sätt nå en fungerande fosforrening; vid vilka järnhalter detta sker och vilka besparingar det skulle kunna leda till för Uppsala Vatten och Avfall AB. För vidare utredning genomfördes ett pilotförsök där två reaktorer byggdes, en referensreaktor och en försöksreaktor. Reaktorerna matades sedan med vatten med olika sammansättning, främst gällande järnhalt. Även befintlig data för verket och uppgifter kring förutsättningarna på andra reningsverk med en fungerande biologisk fosforreduktion undersöktes. Pilotförsöket visade att det går att tvätta bioslammet på järn då en sjunkande halt sågs under försökets gång. Halten sjönk från 40 mg Fe/g TS till 18 mg Fe/g TS i försöksreaktorn. En fungerande fosforrening uppnåddes aldrig så inga slutsatser gällande besparingar, eller vid vilka järnhalter en fungerande rening sker, kan dras. Andra reningsverk med biologisk fosforrening har kring 10 mg Fe/g TS vilket ger en indikation på vad halten bör vara. Pilotförsöket visade också att dosering av polymer ledde till att stora delar av den inkommande kolkällan fälldes, kolkälla som behövs för fungerande fosfor- och kväverening. Recirkulation av nitratkväve sågs hämma det fosforsläpp som vid fungerande rening ska ske i den anaeroba zonen och tros ha stört reningen under försökets gång. Förutsättningarna för biologisk fosforrening på Kungsängsvrket anses inte vara optimala gällande avloppsvattnets sammansättning, recirkulering av nitratkväve till den anaeroba zonen och mängden lättillgänglig kolkälla från hydrolysbassängen. / Phosphorus is an essential element but can cause eutrophication when present in high concentrations. Emission requirements from municipal wastewater treatment plants are therefore strict. Today chemical precipitation is common but there are advantages to using a biological method. It is based on creating conditions that favor growth of a special type of bacteria. These bacteria absorb more phosphorus than they need for growth. To do this they need alternating anaerobic and aerobic zones and access to carbon and phosphorus. A combination between the two methods are common but the precipitation chemicals can under some conditions disturb the biological removal.   At Kungsängsverket the process of biological phosphorus removal has been in place since 2010. It has not worked adequately and the reason could be high concentrations of iron in the biological sludge. The purpose of this thesis has therefore been to investigate whether it is possible to wash out the iron from the bio-sludge and as a result reach a satisfying reduction of phosphorus, to see at which iron content this might happen and what kind of savings a functioning biological phosphorus removal might lead to for Uppsala Vatten och Avfall AB.  To test the hypothesis two reactors were built, a reference reactor and an experimental reactor. The two were fed with water with different compositions, primarily regarding iron content. Also, existing data was examined from the plant and records regarding sludge composition at plants with working biological phosphorus removal. The pilot test showed that it was possible to wash out the iron from the biological sludge. Iron content in the experimental reactor went down from 40 mg Fe/g DM to 18 mg Fe/g DM. A satisfying reduction of phosphorus was never achieved and no conclusions can be drawn regarding savings or at which iron content a reduction might happen. Other wastewater treatment plants with biological phosphorus reduction have shown to have a content of about 10 mg Fe/g DM which can be used as an indication. According to the pilot test dosing of polymer can lead to a large precipitation of carbon source. Lack of carbon will inhibit phosphorus and nitrogen removal. Circulation of nitrate repressed the release of phosphate in the anaerobic zone and is believed to have disturbed the removal during the pilot. The conditions for biological phosphorus removal at Kungsängsverket are not ideal as to the composition of the wastewater, the circulation of nitrate to the anaerobic zone and the amount of carbon source from the hydrolysis.

During and after medical treatment, pharmaceutical compounds as well as their metabolites and conjugates are excreted from the users through urine and feces. The pharmaceuticals end up in wastewater treatment plants, which are not designed to deal with this kind of organic micro-pollutant. Eventually the pharmaceuticals end up in the environment where they can have adverse physiological and behavioral effects on aquatic life and could contribute to the spread of antibiotic resistance among microorganisms. Adsorption to activated carbon is an established method for removal of pharmaceuticals from wastewater. It is however quite expensive and it is of interest to identify cost-effective alternatives. One possible alternative is bark, which is a common by-product from forest industry and has a complex microstructure and high porosity compared to many other naturally occurring materials. In order to investigate the potential of using bark to remove pharmaceuticals from municipal wastewater four column filters were built, two with activated carbon and two with bark. They were used in an experiment conducted at Kungsängsverket, the largest wastewater treatment plant in Uppsala municipality. The objectives were to assess pharmaceutical concentrations in treated wastewater at Kungsängsverket and to compare the performance of bark and activated carbon filters under different loading rates. During this time the filters were run at different loading rates and two different types of bark was used. 24 common pharmaceuticals from different therapeutic groups were targeted. The pharmaceutical concentrations measured at Kungsängsverket were generally low, but mean concentrations of five pharmaceuticals (atenolol, metoprolol, furosemide, hydrochlorothizide and diclofenac) exceeded 250 ng/l. Out of these, four have been shown to have adverse effects on aquatic life and it would be preferable if they were not released into the recipient. Bark was not as good at removing pharmaceuticals from wastewater as activated carbon was, but decent removal rates were achieved for several compounds. The removal rates of either filter type did not seem to be significantly impacted by variations in loading rate or bark size. The concentrations of a few compounds increased after treatment with the bark filters and the reason for this is not clear. One possibility is interference from other organic substances in the wastewater or the bark, but determining the reason for this increase should be a priority for any further research on the subject. Another problem encountered during the project that is likely to pose a problem for future implementation is that the bark filters were very sensitive to clogging. Running the filters at full scale would require frequent back-washing which would be a disadvantage from both economical and practical reasons.

Within this study it was investigated how much energy and money that could be saved by implementing new aeration equipment and aeration control in Sternö wastewater treatment plant (WWTP). Sternö WWTP is a full-scale plant built in 1997 and dimensioned for 26 000 population equivalents. The plant has two parallel biological treatment lines with pre-denitrification. During the study, one of the treatment lines was used as a test line, where new aeration equipment and control was implemented. The other line was used as a reference line, where the aeration equipment and control was maintained as before. The new aeration equipment that was implemented to support the test line was an AtlasCopco screw blower, fine bubble Sanitaire low pressure diffusers and measurement equipment. Two control strategies were tested: oxygen control and ammonium control. The results show that 35 percentage points of the test line energy consumption was reduced with the new screw blower. The diffusers saved another 21 percentage points and by fine tuning the controllers, the oxygen concentrations and the air pressure a further 9 percentage points could be saved. The ammonium control gave no energy savings, since the lowest allowed DO set-point (0.7 mg L-1) kept effluent ammonium below the ammonium set-point of 1 mg L-1.  The final energy savings of the test line was 65 ± 2 %. Each aeration equipment upgrade increased the energy savings with: •    Blower 35 %. •    Diffusers 32 %. •    Oxygen control with decreased DO concentrations and air pressure 21 %. The final savings correspond to 13 % of the total energy consumption of Sternö WWTP. These savings are equivalent to annual savings of 178 MWh, which decreases the energy costs by 200 000 SEK per year. The payback period of the implemented aeration equipment and control was 3.7 years. / I denna studie har det undersökts hur mycket energi och pengar som kan sparas genom att installera ny luftningsutrusning och luftningsreglering i Sternö avloppsreningsverk. Reningsverket är beläget i Karlshamn och dimensionerat för 26 000 personekvivalenter. Den biologiska reningen är uppdelad på två parallella reningslinjer, där den ena användes till försök och den andra som referenslinje i denna studie. Den biologiska reningen utgörs av en konventionell aktivslamprocess med fördenitrifikation. Studien innefattade en simulering där två olika reglerstrategier för luftningen jämfördes. Simuleringen gjordes i programmet Benchmark Simulation Model no 1 och modellen anpassades för att efterlikna Sternö reningsverk på bästa sätt. De två reglerstrategierna för luftningen utgjordes av luftstyrning baserad på syrekoncentration i bioreaktorerna och luftstyrning baserad på utgående ammoniumkoncentration från bioreaktorerna. Simuleringen visade att energibesparingen från ammoniumreglering jämfört med en syrereglering är liten. Fördelen med ammoniumreglering är istället att den önskade reningsgraden lättare kan uppfyllas över året, trots varierande temperatur. Vid fullskaleförsök vid försökslinjen installerades ny luftningsutrustning (AtlasCopco blåsmaskin med skruvteknologi, Sanitaire småbubbliga diffusorer, samt mätnings-utrustning) och ny luftstyrning. Två luftstyrningsstrategier testades: syrereglering och ammoniumreglering. Resultaten visade att blåsmaskinen gav en energibesparing på 35 procentenheter, att diffusorerna gav en energibesparing på 21 procentenheter och att fininställd syrereglering tillsammans med sänkta syre- och lufttrycksnivåer gav en sänkning på 9 procentenheter. Ammoniumregleringen gav ingen energibesparing eftersom den lägst tillåtna syrekoncentrationen (0,7 mg L-1) höll ammonium-koncentrationen under sitt börvärde på 1 mg L-1. Den slutliga energibesparingen för testlinjen var 65 ± 2 %. Varje luftningsutrustning bidrog med följande energibesparing: •    Blåsmaskin 35 %. •    Diffusorer 32 %. •    Ny syrereglering med sänkta syre- och lufttrycksnivåer 21 %. Den slutliga energibesparingen i testlinjen motsvarar 13 % av Sternö reningsverks totala energiförbrukning, vilket gör att 178 MWh kan sparas per år. Den minskade energi-förbrukningen sänker energikostnaden för reningsverket med 200 000 SEK per år. Återbetalningstiden på den till försökslinjen installerade utrustningen var 3,7 år.

The aim of this Master Thesis was to calculate and visualize performance indicators for the secondary treatment step in municipal wastewater treatment plants. Performance indicators are a valuable tool to communicate process conditions and energy efficiency to both management teams and operators of the plant. Performance indicators should be as few as possible, clearly defined, easily measurable, verifiable and easy to understand. Performance indicators have been calculated based on data from existing wastewater treatment plants and qualified estimates when insufficient data was available. These performance indicators were then evaluated and narrowed down to a few key indicators, related to process performance and energy usage. Performance indicators for the secondary treatment step were calculated for four municipal wastewater treatment plants operating three different process configurations of the activated-sludge technology; Sternö wastewater treatment plant (Sweden) using a conventional activated-sludge technology, Ronneby wastewater treatment plant (Sweden) using a ring-shaped activated-sludge technology called oxidation ditch, Headingley wastewater treatment plant (Canada) and Kimmswick wastewater treatment plant (USA), both of which use sequencing batch reactor (SBR) activated-sludge technology. Literature reviews, interviews and process data formed the basis of the Master Thesis. The secondary treatment was studied in all the wastewater treatment plants. Performance indicators were calculated, to the extent it was possible, for this step in the treatment process. The results showed that all the wastewater treatments plants, studied in this master thesis, were well below regulatory requirements of effluent concentrations of organic matter and nutrients. This gap between legislated requirements and performance provides an opportunity for improving energy efficiency and maintaining discharge requirements. The removal of organic matter was consistently high at all wastewater treatment plants studied but the removal of nitrogen was slightly lower during the colder months. The results further showed that the discharge of nitrogen from wastewater treatment plants is the largest stress on the recipient. Data regarding the energy usage was almost nonexistent and energy for aeration was therefore calculated when possible since it is aeration that accounts for the largest fraction of energy usage in a wastewater treatment plant. Sternö wastewater-treatment plant proved to be more energy efficient than Rustorp wastewater treatment plant.