Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την αυτοματοποίηση του βιολογικού σταθμού καθαρισμού της εταιρείας «Αλουμίνιον της Ελλάδος», από τη μελέτη του αυτοματισμού μέχρι και την υλοποίησή του. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στην εταιρεία «Αλουμίνιον της Ελλάδος» στα Άσπρα Σπίτια Βοιωτίας. Σκοπός είναι ο εκσυγχρονισμός του βιολογικού σταθμού της εταιρείας, ώστε η λειτουργία του σταθμού να είναι πλήρως αυτοματοποιημένη και ελεγχόμενη από το σύστημα του αυτοματισμού πέρα από τον ανθρώπινο έλεγχο. Αρχικά μελετήθηκε ο τρόπος λειτουργίας του βιολογικού σταθμού ώστε να γίνει ο προγραμματισμός του αυτοματισμού που θα ελέγχει τη λειτουργία του. Στη συνέχεια δημιουργήθηκε ένας βασικός προγραμματισμός ώστε όλος ο αυτοματισμός να ακολουθεί ένα μοτίβο για πιο εύκολη κατανόηση και έλεγχο του προγράμματος του αυτοματισμού. Επιπρόσθετα καταγράφηκε το υλικό προς αυτοματοποίηση του σταθμού και οι είσοδοι και έξοδοι του προγράμματος. Σε αυτό το βήμα το τελικό στάδιο περιλάμβανε την κατάρτιση του προγράμματος λειτουργίας του αυτοματισμού. Το επόμενο βήμα ήταν να εγκατασταθεί ο εξοπλισμός του υλικού και να γίνουν οι κατάλληλες συνδέσεις των συσκευών στην κεντρική μονάδα επεξεργασίας του ελεγκτή(PLC). Τέλος σχεδιάστηκε η απεικόνιση της εγκατάστασης σε σύστημα SCADA και έγιναν οι απαραίτητες συνδέσεις του συστήματος αυτοματισμού με το πρόγραμμα SCADA ώστε να είναι δυνατή η απεικόνιση της λειτουργίας του βιολογικού σταθμού σε πραγματικό χρόνο καθώς και ο έλεγχος ή τροποποίησή της. / The following dimploma thesis deals with the automation of the biological purification station of the company “Aluminium of Greece”, starting from the study of the automation to its implementation. This thesis was developed at the facilities of “Aluminium of Greece”, in Aspra Spitia Voiotias. Its purpose is the modernization of the biological purification station, in order of a fully automated function as well as controlled by the automation system beyond the human control. Initially, the function of the biological purification station was analyzed to help programming the automation system, that controls its function. The next step was the creation of a basic program to be used as a pattern for the whole automation. The result was to be easier to understand, control and fix any problem of the automation program. Subsequently, all the devices to be connected to the automation system were recorded and a list of inputs and outputs was created. The final stage of this step consisted of creating the full program of the automation.. Thereafter the required equipment was installed and all the devices to be automated were connected to the programmable logic controller (PLC). Finally, the display of the installation was designed in a SCADA system and all the necessary connections of the SCADA system with the facility were made. With the completion of this step the engineer is now able to watch the function of the biological purification station in real time, control it and make all the necessary modifications if required.

From domestic and industrial waste water will have to be cleaned before it can be released into lakes and streams again. This purification takes place through various stages of treatment plants. Wastewater contains many substances that are harmful to the environment as well as human and animal health, so it is important that the purification that is done is done in an efficient and thoughtful manner. The steps that are common in Swedish cleaning plants are mechanical, biological and chemical purification. These purification steps ensure that larger particles do not come out to the open water, convert nitrogen into nitrogen through the activation process, and that by chemical treatment, the emission of phosphorus is reduced. All of these purification steps can be designed differently and vary from purification plants to purification plants. Therefore, the degree of purification and emissions can distinguish between different treatment plants. Because there are many factors involved in the processes at Swedish waste treatment plants, it is important to carry out annual audits to detect problems that can lead to environmental damage.If cleaning does not work, exercise can increase in lakes and seas, which causes people and animals to suffer. Bottom dead and acid deficiency are already a major problem for the Baltic Sea. In order to reduce the negative environmental effects, emissions of nutrients are drastically reduced. This concerns the release of nutrients from all countries around the Baltic Sea.This study focuses on nitrogen and phosphorus purification from 5 wastewater treatment plants, Henriksdal's purification plant (Stockholm), Ryaverket (Gothenburg), Sjölunda purification plant (Malmö), Kungssängsverket (Uppsala) and Duvbacken purification plant (Gävle). Information about its activities has been obtained through interviews and works own reports.The purification plants use different technical solutions, and all treatment plants meet today's requirements for purification. The biggest difference is the degree of nitrogen purification. All wastewater treatment plants have a history of changes in technical solutions to improve treatment. Cleaning wastewater from households and industries costs a lot of money for the treatment plants, so it's always a challenge for the wastewater treatment plants to clean the water in the best possible way without costing too much.It is expected that the cleaning requirements will be tightened and all treatment plants should continue to develop to increase efficiency. Current purification requirements are designed to suit the recipient's sensitivity. If the EU's idea of ​​the same degree of purification across the country is transformed into requirements, Duvbacken will need to significantly improve the nitrogen treatment at the waste water treatment plant. / Från hushåll och industri kommer det avloppsvatten som måste renas innan det kan släppas ut i sjöar och vattendrag igen. Denna rening sker genom olika steg i reningsverk. Avloppsvattnet innehåller många ämnen som är skadliga för miljön samt människors och djurs hälsa, därför är det viktigt att reningen som sker görs på ett effektivt och genomtänkt sätt. De steg som är vanliga i de svenska reningsverken är mekanisk, biologisk och kemisk rening. Dessa reningssteg ser till att större partiklar inte följer med ut till det öppna vattnet, omvandlar kväve till kvävgas genom aktivtslamprocessen, samt att genom kemisk rening minskar man utsläppen av fosfor. Alla dessa reningssteg kan utformas på olika sätt och variera från reningsverk till reningsverk. Därför kan reningsgraden och utsläppsmängderna skilja mellan olika reningsverk. Eftersom det är många faktorer som spelar in när det gäller processerna på svenska reningsverk är det viktigt med årliga granskningar för att upptäcka problem som kan leda till miljöskador.   Fungerar inte reningen kan bland annat övergödningen öka i sjöar och hav vilket leder till att människor och djur drabbas. Bottendöd och syrebrist är redan ett stort problem för Östersjön. För att minska de negativa miljöeffekterna gäller det att utsläppen av näringsämnen minskar drastiskt. Detta gäller utsläpp av näringsämnen från alla länder runt om Östersjön.   Denna studie fokuserar på kväve och fosforrening från 5 st avloppsreningsverk, Henriksdals reningsverk (Stockholm), Ryaverket (Göteborg), Sjölunda reningsverk (Malmö), Kungssängsverket (Uppsala) och Duvbackens reningsverk (Gävle). Information om dessas verksamheter har erhållits genom interjuver och verkens egna rapporter.   Reningsverken använder olika tekniska lösningar, och samtliga reningsverk uppfyller dagens krav på rening. Största skillnad är reningsgraden för kväve. Samtliga reningsverk har en historia av förändringar av tekniska lösningar för att förbättra reningen. Att rena avloppsvattnet från hushåll och industrier kostar mycket pengar för reningsverken, därför är det hela tiden en utmaning för reningsverken att rena vattnet på bästa möjliga sätt utan att det kostar för mycket.   Man kan förvänta sig att reningskraven skärps och alla reningsverk bör fortsätta att utvecklas för att öka effektiviteten. Nuvarande krav på reningsgrad är så utformad att de är anpassad till recipientens känslighet. Om EU:s ide om samma reningsgrad över hela landet omvandlas till krav, kommer Duvbacken behöva förbättra kvävereningen vid reningsverket avsevärt

Detta examensarbete behandlar det biologiska reningssteget vid Stora Enso Fors AB kartongfabrik. Examensarbetet omfattar 20 p och ingår i slutskedet av Magisterutbildningen, 60 p, i Kemiteknik med inriktning industriell ekologi vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm. Stora Enso Fors AB är en kartongfabrik som är lokaliserat i Fors strax nordost om Avesta. Tillverkning sker av både mekanisk massa samt kartong. Fabriken har ett eget reningsverk som tar hand om avloppsvattnet från processen. De biologiska anläggningarnas utformning har under årens lopp utvecklats främst genom bättre syresättning i luftningsbassängerna samt förändringar i avloppsvattnets sammansättning. För att klara av dessa förändringar kan styrparametern slamhalten behöva ersättas med andra alternativa styrsätt. Examensarbetets syfte är just att studera möjligheten att styra det biologiska reningssteget vid Fors kartongpappersbruk efter nyckeltalet nettoslamproduktionen. Projektet innefattar även att undersöka hur COD-reduktionen och mikroflorans sammansättning påverkas av denna styrparameter. Litteraturstudier av reningsteknikens processer har utförts samt den befintliga reningsanläggningen i Fors har studerats. Det första steget i projektet var att besluta vilket målvärde som skulle användas på nettoslamproduktionen som skulle användas under en försöksperiod där den biologiska reningen skulle styras efter nettoslamproduktionen. För varje dygn under tre olika tidsperioder ( period 1, period 2 och period 3) har driftsdata samlats in och sammanställdes och därefter beräknades nettoslamproduktionens dygnsvärde. Driftsdata för period 1 och halva period 2 har använts som underlag för att kunna bestämma målvärdet för nettoslamproduktionen. Den bestämdes att vara 0,46 kg SS/kg reducerad COD som användes i ett fullskaleförsök, s.k. period 3. Värdena har sedan analyserats för att försöka finna effekter och samband för styrning av reningsverket efter styrningsparametern nettoslamproduktionen, jämfört med det tidigare sättet att styra efter slamhalten. Detta för att se om nettoslamproduktionen skulle kunna vara en ny bättre styrparameter. Resultatet visade bl.a.: - Att period 2 och 3 övervägande hade ett högt flöde som överskrider värdet på 14 000 m3/dygn som reningsanläggningen är dimensionerad efter. - Att medelvärdet för nettoslamproduktionen för period 3 låg på 0,5 kg SS/kg reducerad COD - På en jämnare och lägre COD-halt ut från kemfällningen för period 3 jämfört med perioderna 1 och 2, (ett undantag den 9 februari). - Att period 3 hade en hög och jämn COD-reducering. - Att period 3 verkade ha en bättre biologisk process än perioderna 1 och 2, bl. a. för att antalet hjuldjur, klockdjur var högre och att antalet trådbakterier var lägre och perioden hade också bättre flockbetyg. När det gäller en del samband så verkar det finnas en tendens för alla tre perioderna att när nettoslamproduktionen är hög så ger det den effekten att flockbetyget försämras i luftningsbassäng 2. Följande slutsatser av arbetet kan dras: - Att nettoslamproduktionen är den bästa styrparameter för Fors reningsanläggning är svårt att säga efter den korta tidsperiod som försöket utfördes. Men det visar helt klart att det är värt att gå vidare med att styra efter nettoslamproduktionen. - Att använda målvärdet på 0,46 kgSS/kg reducerad COD eventuellt lite högre på 0,50 kg SS/kg reducerad COD skulle kunna vara ett bra riktvärde. - Att styrning efter nettoslamproduktionen skulle kunna ge riktlinjer för hur slamavdragspumpen skall ställas in. Ett fortsatt arbete rekommenderas med att testa styrning av reningsverket efter parametern nettoslamproduktionen med målvärdet, 0,46 kg SS/kg reducerad COD eller möjligen ett högre värde 0,50 kg SS/kg reducerad COD. De fortsatta försöken bör utföras under olika förhållanden. Det är viktigt att bl.a. studera en försöksperiod under en varmare årstid och då jämföra med de perioder som har studerats i detta arbete. Det är också angeläget att testa hur styrningssättet fungerar när reningsverket utsätts för extrema belastningssituationer. / This Master´s thesis discusses the Biological Purification Step at Stora Enso Fors AB cardboard plant. Stora Enso Fors AB is located in Fors just northeast of Avesta. The factory is producing both mechanical pulp and cardboard. The Plant has an own Sewage-Treatment Plant, which take care of the wastewater from the process. The biological construction design has been developed during the last fifteen years and the composition of the wastewater has also been changed. In order to compensate for the changes of the compositions, the old parameter “Sludge content” could be replaced by a new parameter “Net sludge production”. The aim of This Master’s thesis is: - To study the possibility to control the Biological purification step at the Stora Enso Fors AB cardboard plant, by using the parameter Net sludge production. The project will also investigate how COD-reduction and the composition of the micro organisms will be influenced by this parameter. The first step in this project was to determine which target value of the Net sludge production the experiments period should use. The value was decided to 0,46 kg SS/kg reduced COD. Every day during three different periods the productions data has been collected and then analysed. From this material the Net sludge production has been calculated. The first period and half of the second period has been used as basis for determine the target value of the Net sludge production. The target value was decided to be 0,46 kg SS/kg reduced COD and to use this value in a full-scale experiment in the Plant, during the third period. The productions data has been analysed to try to find effects and connections in the Biological purification step when the Sewage-treatment plant is controlled with the new parameter “Net sludge production”. A comparison with the old parameter “Sludge content” has also been done to verify which of the two parameters is the most favourable. The result showed: - That period 2 and 3 predominantly had a high flow which exceed the value 14 000 m3/day, which the Sewage-treatment plant is designed for. - That the average of the Net sludge production for period 3 was 0,5 kg SS/kg reduced COD. - A more even and lower content of COD out from the Chemical step for period 3 compared with the periods 1 and 2 (with the exception on 9 February). - That the reduction of COD was significant and on an even level in period 3. - That period 3 has a tendency to have a better biological process than period 1 and 2. - That the number of higher micro-organism in period 3 increased compared to period 1 and 2. The testimonial of the flocks in the Biological step is also better in this last period. The conclusions of this project are: - Due to the limited time available for this experiment it is difficult to determine if the Net Sludge Production is the most favourable control parameter for Fors Sewage Treatment Plant. However, the experiment clearly shows that is worth to further investigate to control the Sewage Treatment Plant using the parameter Net Sludge Production - To use the target value of the Net sludge production of 0,46 kg SS/kg reduced COD or perhaps a slightly value of 0,50 kg SS/kg reduced COD. - That control based on after the Net Sludge Production could give guidelines for how much sludge the pump should take out from the Biological step. Continued work could be to test to control the Sewage Treatment Plant based on the target value of the Net Sludge Production of 0,46 kg SS/kg reduced COD or 0,50 kg SS/kg reduced COD as mentioned above. Further, the experiment should be performed during different conditions. It is important to study a period during the warmer months of the year and compare the results with the periods, which has been studied in this Master’s thesis. It is also important to test the capacity of the Sewage Treatment Plant during extreme load situations. / www.ima.kth.se

Klädindustrin är idag en stor bidragande orsak till negativa miljöpåverkningar. Om avtrycket från den industrin ska minska behöver det ”fast fashion” fasas ut och ett nytt sätt att se på kläder implementeras. De enklaste sätten att minska avtrycket är att återanvända eller återvinna kläder. Renewcell återvinner textilier och bryter ner bomullen och återvinner den som nytt material - Circulose®. Det materialet skickas vidare för att bli nya kläder och på så sätt stängs loopen för textilindustrin. Av produktionen av Circulose® tillkommer ett nytt slags processavlopp som inte hunnits forskas mycket på. Paralleller till textilindustrin kan visserligen dras och där är processavloppen av heterogen karaktär. Renewcell vill se om det går att reducera det organiska materialet i avloppet till en nivå på 10 mg/l. Den här studien vill hjälpa till att fylla det forskningsgap som finns för reningsteknik inom textilåtervinningsindustrin idag. Med en ny marknad i uppstart är det viktigt att avlopp hanteras på ett bra och ansvarsfullt sätt. Syftet med studien var att undersöka experimentellt och litterärt om det går att reducera ner BOD7 i Renewcells processavloppet till 10 mg/l. En MBBR har efterforskats och jämförts med en MBR, där en MBBR ansågs vara mer resistent mot variationer och farliga ämnen. Det byggdes en MBBR i laborationsskala kopplat till processavloppet för att analysera reduktionen av BOD7 och för att göra en experimentell undersökning hur den kemiska fällningen påverkas om vattnet behandlades biologiskt först. Studien resulterade i att Renewcells karaktär på processavlopp är heterogent och är hanterbart av mikroorganismer. Dock, på grund av att ingen fullt utvecklad biofilm nåddes samt variationer i processen är det fortfarande osäkert om det fungerar att implementera en MBBR hos Renewcell. Processförändringar som ett produktionsstopp är inga problem för en fullt utvecklad MBBR att hantera. Processavloppet innehåller en stor mängd organiskt material, men saknar tillräckligt med näringsämnen. För detta projekt var 58 % reduktion av BOD7 den högsta som redovisades och det nåddes inte heller en fullt utvecklad biofilm. Att biologiskt behandla avloppet innan en kemisk fällning gav positiva resultat då reduktionen av metalljoner förbättrades. Allt som allt anses det vara möjligt att implementera en MBBR hos Renewcell om rätt förutsättningar finns och det ges en möjlighet att utveckla en biofilm fullt ut. Förhoppningsvis kan denna förstudie visa vägen för vidare studier inom området. / The clothing industry is one of the major causes for negative environmental impacts. The “fast-fashion” needs to be phased out and a more climate-friendly way of using clothes implemented. The easiest ways to do this is to reuse or recycle clothes. Renewcell recycles used textiles and dissolve the cotton into pulp and makes a new material of it - Circulose®, which is sent to become new clothes and, in that way, helps to close the loop for textile industry. With the production of Circulose® a new kind of wastewater is produced which has not yet been thoroughly researched. A parallel to the textile industry’s wastewater can be drawn, and that is of heterogeneous nature and can change quickly from day to day. It is in Renewcell’s interest to reduce the organic matter in the wastewater, more than they do today with their current chemical and mechanic wastewater treatment plant does. This study wants to help fill the research gap that exists for purification technology in the textile recycling industry today. Since it is a new field of technology, it is of importance to thoroughly invest in how to treat the wastewater responsibly. The purpose of this study was to investigate, both experimentally and literary, whether the possibility to reduce BOD7 to 10 mg/l in the wastewater treatment plant. With an investigation of MBBR and by compare it with an MBR it was concluded that a MBBRis a better fit for Renewcell since it is considered to be more resistant to variations and hazardous substances. To strengthen that conclusion a MBBR in laboratory scale was built and wastewater directly from the recycling process treated. The reduction of BOD7 and how it would come to affect the chemical precipitation was analyzed. The results of the study concluded that Renewcells wastewater is heterogenous and manageable for microorganisms. However, the due to the variations in the process such as dosing of biologically harmful substances it might not be possible for Renewcell to implement a MBBR. Process variations as a stop in production of wastewater for a shorter time period is manageable. The wastewater contains enough organic matter, but an extra addition of nutrients is needed. For this project the MBBR-process fluctuated in reduction of organic matter and the highest amount achieved was 58 %. No fully developed biofilm was achieved either. Biologically treating the process effluent before the chemical precipitation gave positive results as the reduction of metal ions was improved. All in all, it is believed to be possible to implement a MBBR at Renewcell if the process is given the required conditions from the beginning and a biofilm can be fully developed. Hopefully, this pilot study can show the way for future research within the field.