Skogsindustriellt avloppsvatten behöver genomgå flertalet reningsprocesser innan det kan återföras till recipient. Vid Stora Ensos bruk i Skoghall används en luftad damm med slamåterföring som biologisk rening. Extraktivämnen i avloppsvatten försvårar luftning i dammen och problem med reningen kan uppstå då kommande skärpta utsläppskrav ska efterföljas från och med 2018. För att möjliggöra en kommande produktionsökning samtidigt som skärpta utsläppskrav följs driver nu Stora Enso ett investeringsprojekt för att effektivisera avloppsvattenreningen. En utredning ska genomföras med syfte att redovisa om ett försteg till den luftade dammen i form av en MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) skulle kunna underlätta rening i den luftade dammen. Om så är fallet kan en ökad produktion vara möjlig utan att ändra på dagens luftade damm samtidigt som utsläppsvillkor uppfylls. Detta är en fortsatt utredning av Karin Arvsells arbete som undersökte MBBR och luftad damm i labbskala. Stora skillnader mellan dessa arbeten är att vatten direkt från produktionen kontinuerligt går till försteget och att temperaturen i reaktorn inte regleras utan beror av vilka vattenflöden som skickas till luftad damm. En pilotanläggning byggdes upp på Stora Enso Skoghalls bruk där en Cipax-tank användes som reaktor och en bottenluftare byggdes på plats av en membranslang från luftad damm. Ett delflöde av det totala avloppsflödet till luftad damm leddes till reaktorn. Slang för inflöde gick in i botten av tanken för att bidra till omblandningen, resterande omblandning stod luftarsystemet för. Tanken var fylld med 800 liter vatten som reagerade med mikroorganismer växande som en biofilm på bärare. Uppehållstiden varierades med hjälp av en manuell ventil. För att utreda hur robust försteget är i förhållande till produktionsvariationer har TOC- och kloratreduktion analyserats samtidigt som tester har genomförts på ytaktiva ämnen, närsalter, SÄ, temperatur, VFA, SVI, EDTA, HRT och syrehalt. Luftningsförsök för att utreda hur effektiviteten på syresättningen påverkas av ett försteg samt kartläggning av mikroorganismer genomfördes. Pilotförsöken delades upp i tre olika försöksperioder. Under de 19 första dagarna genomfördes testperiod 1 där vattnet luftades i reaktorn utan bärare. Försöksperiod 2 var 45 dagar lång där avloppsvattnet reagerade med mikroorganismer växande som en biofilm på bärare. Försöksperiod 3 som var 16 dagar lång inleddes med att reaktorn isolerades. Utformningen av försöksperiod 3 är ett resultat av provsvar från försöksperiod 2 där det framkom att temperaturen sjönk nämnvärt under de timmar vattnet befann sig i reaktorn. Testperiod 2 visade reduktion av samtliga parametrar med en medelreduktion av TOC på 40 % och 86 % reduktion av klorat. Vid ytspänningsanalys visades en högre ytspänning på utgående vatten vilket tyder på att ytaktiva ämnen brutits ner. Detta underlättar luftningen vilket sågs tydligare efter luftningsförsök på ingående och utgående vatten där hastigheten för syretransporten dubblerades. Både frisimmande organismer och protozoer i form av klockdjur och toffeldjur hittades i vattnet. I samband med uppstart av testperiod 3 var CTMP-produktion och blekeri stoppat vilket ledde till att kvarvarande avloppsflöde hade en ingående temperatur på 51°C. Den höga temperaturen och det förändrade innehållet i avloppet samtidigt som reaktorn isolerades bidrog till att mikroorganismerna slogs ut. Klorat reducerades med 93 % och TOC reducerades med 19 %. Reduktionsgrader av övriga parametrar var lägre än tidigare och vid luftningsförsök visades ingen förbättring av syretransporten. Reduktionsgrader har varierat från dag till dag men då rimliga orsaker är kända kan resultaten anses trovärdiga, vilket innebär att ett biologiskt försteg i form av en MBBR som hanterar inkommande avloppsvatten med dess varierande temperatur kan underlätta rening för luftad damm. Ytaktiva ämnen bryts ner under den korta reaktionstiden i försteget och syretransporten dubbleras. Vid produktionsstörningar kan termofila förhållanden råda istället för mesofila som är fallet vid normalproduktion. Detta kan slå ut mikroorganismerna vilket påverkar avloppsvattenreningen negativt. För att lösa problemet kan eventuellt varma flöden ledas direkt till luftad damm eller att genom kylning hålla ingående temperatur under 45°C. / Paper mill wastewater passes through several different purification steps before being reintroduced to the recipient. Stora Enso paper mill in Skoghall uses an aerated lagoon with sludge recirculation as biological treatment. Extractives in wastewater aggravates the aeration in the pond and problems with the purification can occur when stricter emission requirements needs to be followed from 2018. Stora Enso is now running an investment project to improve the efficiency of the wastewater treatment to enable future production growth while stricter emission standards are followed. A pre-treatment step before the aerated lagoon designed as a MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) will be analyzed to present whether it can ease the wastewater treatment in the aerated lagoon or not. If so, production growth could be possible without change the present aerated lagoon while emissions conditions are met. This is a further investigation from Karin Arvsells work that studied a MBBR and aerated lagoon in lab scale. Large differences between these studies are that the wastewater goes to the pre-treatment continuously and the temperature is not regulated. A pilot plant was built at Stora Enso Skoghall mill where a Cipax-tank was used as a reactor and an aerator was built with membrane from the aerated lagoon. A partial flow of the total wastewater flow to the aerated lagoon was passed to the reactor at the bottom of the tank. The incoming wastewater and the aerator mixed 800 liters of water with the microorganisms growing as a biofilm on the carriers. The hydraulic retention time was controlled with a manual valve. TOC- and chlorate reduction, extractives, nitrogen, phosphorus, suspended solids, temperature, VFA, SVI, EDTA, HRT and oxygen content are analyzed to find out how robust the pre-treatment is. Tests were made to analyze how effective the oxygen dissolves after a pre-treatment and to identify the microorganisms in the wastewater. The experiments were divided into three different periods. Under the first 19 days was trial 1 performed where the water reacted in the MBBR without carriers. Trial 2 was 45 days long and the wastewater was pre-treated with microorganisms growing on carriers. Trial 3 lasted for 16 days and then the wastewater was treated in an isolated tank with carriers. The design of trial 3 was a result of the test results from trial 2 where the temperature dropped significantly during the hours the wastewater was treated in the reactor. Trial 2 showed reduction of all parameters with an average reduction of 40 % of TOC and 86 % reduction of chlorate. Surface tension analysis demonstrated a higher surface tension after the pre-treatment step which indicates that extractives were decomposed. The higher surface tension will ease the aeration in the aerated lagoon which was shown in the aeration tests were the rate of oxygen transport was doubled. Both free-swimming organisms and protozoa were found in the water. At the start of trial 3 the production of CTMP and the bleaching process were stopped. As a result, the remaining wastewater had a temperature of 51°C. The high temperature and the changed content of the wastewater at the same time as the reactor was isolated resulted in an elimination of the microorganisms. Chlorate was reduced by 93 % and TOC by 19 %. The reductions of the other parameters were lower than before and the aeration trials showed no improvement in oxygen transport. The reduction varied from day to day but since reasonable causes are known, the results are considered reliable. This means that a biological pre-treatment step in form of a MBBR can ease the purification in the aerated lagoon. Extractives are decomposed during the short reaction time and the oxygen transport is duplicated. If the production is disrupted, thermophilic conditions may occur instead of mesophilic conditions which are the normal setting. This may eliminate the microorganisms which affect the wastewater treatment negatively. To solve the problem, the hot water could be led directly to the aerated lagoon or by cooling the water keep the incoming temperature under 45°C.

Rent vatten är en förutsättning för allt liv på jorden men utsläpp av föroreningar från mänskliga aktiviteter snedvrider ekosystemen med allvarliga konsekvenser som följd. Bristfällig rening och utsläpp av obehandlat avloppsvatten till naturen orsakar syrebrist och övergödning i vattenmiljöer. I svenska städer renas avloppsvatten i kommunala reningsverk genom mekanisk, biologisk och kemisk rening. Utanför städerna där kommunal anslutning inte är möjlig finns små anläggningar, så kallade enskilda avlopp, som renar avloppsvatten från en enskild fastighet eller ett mindre antal hushåll. Avloppsvatten från bensinstationer renas ofta i enskilda avloppsanläggningar där små reningsverk blir en allt vanligare reningsmetod. Reningsverken dimensioneras utifrån en branschgemensam definition av hushållsavlopp, vilken kan avvika starkt från det avloppsvatten som produceras i fastigheten till följd av avsaknad av bad-, disk- och tvättvatten. Framförallt är höga halter av organiskt material och kväve orsaker till skillnaderna. Naturvårdsverkets krav för utsläpp från enskilda avlopp förväntas vara uppfyllda även för avloppsvattnet från bensinstationer, trots att förutsättningarna i avloppet skiljer sig avsevärt från de som ligger till grund för kraven. I utredningen ingår tre små reningsverk som renar avloppsvatten med höga halter organiskt material från bensinstationer. De två reningsverken med biofilmsprincip har problem att klara kraven för rening av kväve. Dessutom undersöks inverkan av en reservoar och hypotesen är att den genomsnittliga reningsgraden ökar då reservoaren utjämnar de starkt varierande flödena. I reningsverket med aktivt slam uppstår problem med att det aktiva slammet dör och avger fräna lukter. Prover togs och analyserades vid samtliga reningsverk. Utredningen syftar till att finna orsakerna bakom de nedsatta reningsgraderna och föreslå åtgärder. De frågor som ställs är hur kvävereningen fungerar i biofilmsanläggningarna och hur den kan förbättras samt vad orsakerna är till varför det aktiva slammet dör och hur det kan undvikas. Resultaten pekade på fosforbrist i reaktorerna på biofilmsanläggningarna, vilket hämmade mikroorganismernas aktivitet vid reduktion av organiskt material som försvårade möjligheterna till kvävereduktion. Storleken på tankarna var sannolikt för små eller för få i förhållande till den höga organiska belastningen. Reservoaren i biofilmsanläggningen hade enligt utredningen en utjämnande effekt på reningsgraden av kväve och fosfor, men hade ingen påverkan på reduktionen av organiskt material. I aktivslamanläggningen orsakade den höga halten organiskt material syrebrist, vilket tillsammans med sulfat från fällningskemikalien ledde till bildandet av illaluktande vätesulfid samt det giftiga och svarta järnsulfid. För att öka reningsgraden av kväve i biofilmsanläggningarna föreslås att fosforreduktionen placeras efter den biologiska reningen och tillsats av en annan typ av flockningsmedel i slamavskiljaren rekommenderas för att underlätta reduktionen av organiskt material. För att undvika sulfidbildning i aktivslamanläggningen krävs en ökad syresättning. En kloridbaserad fällningskemikalie förordas framför en sulfatbaserad, eftersom tillgång till sulfat möjliggör bildandet av sulfider. / Clean water is essential for all life but emissions of pollutants from human activities are disturbing the balance in ecosystems leading to severe consequences. Poor treatment of domestic wastewater can cause anoxic waters and eutrophication in aquatic environments. In Swedish cities, domestic wastewater is treated in municipal wastewater treatment plants through mechanical, biological and chemical treatments. Where connection to the municipal wastewater treatment plants is not available, the wastewater from a single or a few households are treated in decentralized treatment plants. Wastewater, mainly from toilets, on gas stations is a typical example of individual sewage and decentralized treatment plants are becoming more common. The decentralized treatment plants are dimensioned based on an industry-wide definition of domestic sewage, which can differ greatly from the sewage produced in gas stations because of the lack of diluting bathing and washing water. The high concentration of organic matter and nitrogen is mainly the explanation to the differences. Regulation for emissions from domestic wastewater that has been made by the Swedish Environmental Protection Agency applies to this special wastewater even though the preconditions in the wastewater are significantly different from the ones that form the basis for the requirements. This study includes three decentralized treatment plants treating domestic wastewater with a high organic load having problems to meet the requirements of the authorities. Two of the treatment plants are based on the principle of fixed biofilm and is investigated because of their inadequate reduction of nitrogen. The difference between the two plants is a reservoir and a hypothesis is that it has a positive effect of the total reduction rate by smoothing of the incoming flow. The third treatment plant is a batch reactor with activated sludge that now and then has problems with pungent odors and dead activated sludge colored black. Samples were taken and analyzed at all treatment plants. The questions posed are how the reduction of nitrogen is working in the biofilm plants and how it can be improved, as well as the question about the reasons behind the dead sludge in the batch reactor with activated sludge and how it is prevented. The effect of the reservoir on the reduction rate is also investigated. The results revealed a lack of phosphorus in the bioreactors with fixed biofilm, which inhibited the microbial activity and thus the reduction of organic matter and nitrogen. The size of the reactors was at the same time probably too small relative to the organic load. The investigation showed that the reservoir in the biofilm plant had a positive effect on the reduction rate for total nitrogen and phosphorus. The high concentration of organic matter caused poor oxygen exchange in the batch reactor with activated sludge, leading to the formation of toxic hydrogen sulfide and iron sulfide. The sulfides explained the bad odors and why the activated sludge died. The proposed action for the biofilm plant is to place the reduction of phosphorus after the biological treatment, for example filtration. In the batch reactor with activated sludge is increased oxygen exchange suggested, in combination with a new precipitation chemical that is not based on iron sulfate, but chloride, because access to sulfate enables the formation of sulfides.

Massa- och pappersindustrier generar stora mängder processvatten som bildar biprodukten slam vid rening. Vid bioreningen på Smurfit Kappa bildas två slam, fiberslam samt biologiskt slam. Slamavvattningsprocessen är en av de mest kostsamma processerna i hela vattenreningsprocessen då det krävs kemikalier som är kostsamma samt stora mängder energi för att uppnå önskad torrhalt. Den önskvärda torrsubstanshalten efter slamavvattningsprocessen ligger runt 30-35% där polymer samt FeSO4 (järnsulfat) används för att effektivisera avvattningsprocessen. Polymer är ett flockningsmedel som bidrar till att de fasta partiklarna bildar flockar och därav kan vätskan avlägsnas lättare. FeSO4 hjälper till med borttagningen av fosfat i slamblandningen samt motverkar bildningen av H2S i slamavvattningslokaler samtidigt som den har en liten effekt på slamavvattningsförmågan. Ett av syftena i detta examensarbete var att undersöka de optimala kemikaliedoseringarna för att uppnå önskad torrsubstanshalt för slammet. Fiberslammet kan uppnå en högre torrhalt än vad det biologiska slammet kan och därav tillsätts fiberslam till slamavvattningsprocessen med det biologiska slammet för att uppnå en högre slutlig torrsubstanshalt. Förhållandet mellan dessa två olika sorters slam varierar, vilket undersöktes i detta arbete, dvs. vilket förhållande som var mest optimalt för att uppnå den önskvärda torrsubstanshalten. Sista steget i slamavvattningsprocessen bestod utav skruvpressen där den slutliga torrhalten uppnås. Undersökningar för att se om torrsubstanshalten som avläses från datorprogrammet DCS överensstämmer med torrhalten i skruvpressen vid provtagning genomfördes. Dessutom undersöktes samband mellan slamnivån i försedimenteringen och fiberslamkoncentrationen. Resultaten från studien visar att då det rådde låg konduktivitet i ingående processvatten bör polymerdoseringen inte vara mindre än 0,04 g/l då järnsulfatdoseringen är över 0,4 g/l samt inte under 0,075 g/l om järnsulfatdoseringen dras ner till 0,4 g/l eller mindre. Järnsulfatdoseringen bör ej vara under 0,35 g/l då det är låg konduktivitet, eller under förhållanden då det råder hög konduktivitet under en kort period. Studien visar också att det under längre perioder med hög konduktivitet inte med säkerhet går att fastställa någon optimal polymerdosering eller järnsulfatdosering. Samma slutsats kan dras gällande slamflödesförhållandet under hög konduktivitet i längre perioder och vid låg konduktivitet och hög konduktivitet under korta perioder. För att med säkerhet kunna dra slutsats krävs det att testkörningar utförs under stabila förhållanden samt under längre tidsperioder. Sambandet mellan fiberslamkoncentrationen i försedimenteringen och slamnivån i försedimenteringen visar att ändring av slamnivån i försedimenteringen ger en förskjutning av ändring av fiberslamkoncentrationen. Studien visar även att torrsubstanshalten vid provtagning följer värdet som visas i kontrollprogrammet DCS med en skillnad på någon procent.