Detta arbete är ett obligatoriskt moment på 15hp i min utbildning till kemiingenjör tillämpad bioteknik vid Högskolan i Borås. Arbetet innebär ett pilotförsök vid Mölndals vattenverk. Försöket går ut på att rena spolvatten från dynasandfilter som är en förutsättning till att vattnet ska kunna återvinnas i processen. Spolvattenreningen ska optimeras så att endast en fällningskemikalie krävs över hela reningsprocessen. Jag vill framförallt tacka personalen på Mölndals vattenverk, för oerhört trevligt bemötande och all hjälp vid försöken, Elisabeth Edlund, VA ingenjör i Mölndals stad, för att hon delat med sig av sin kunskap. Jag vill även tacka Bo Berglund på Kemi- och Miljögruppen AB, för lån av utrustning till flockningsförsöken och för goda råd vid pilotförsöket. Flocknings- och pilotförsöket har pågått under VT-16 med start v.4 och sista provet togs fredagen den 1 april v.13.SammanfattningMölndals vattenverk har en maxkapacitet på ca 200 l/sek (720 m³/h). Det huvudsakliga steget i processen består av 20st Dynasandfilter, som är kontinuerliga sandfilter à 5m² filteryta. Precis innan Dynasandfiltren doseras en fällningskemikalie, PAX-XL-100 (aluminiumpolyklorid) för att skapa flockar som tas upp i filtersanden. Vid Mölndals vattenverk vill man ta vara på spolvattnet som går åt när Dynasandfiltren tvättar den försmutsade sanden. Detta spolvatten utgör ungefär 13 % av flödet i processen. För att inte behöva skicka detta spolvatten till avlopp, renar man det nu genom att tillsätta ytterligare ett flockningsmedel, Magnaflock (se bilaga). De flockar som bildas sedimenteras sedan i lamella. Från lamella går ca 1 % av vattnet ut i avlopp, och det renade spolvattnet återförs till råvattenintaget. Inom snar framtid är det tänkt att vattenverkets kapacitet ska höjas för att kunna leverera vatten till den ökande befolkningen i Mölndals stad. Då kommer en ombyggnad att ske, och förhoppningen är att ha hittat ett alternativ till reningen av spolvattnet genom lamella-sedimenteringen, eftersom tillsatsen av Magnaflock inte är att föredra. I detta pilotförsök testades möjligheten att rena spolvattnet i ytterligare ett dynasandfilter. Smutsvattnet flockas åter med PAX, samma fällningskemikalie som innan de huvudsakliga filtren. Detta pilotförsök kommer ligga till grund för beslutet om att eventuellt använda Dynasandfilter för rening av spolvatten. För att få en uppfattning om hur flockning av spolvattnet fungerar rent kemiskt, utfördes flockningsförsök först på laboratorium och sedan i pilotskala Under pilotförsöket upptäcktes däremot många driftmässiga hinder som gjorde det svårt att få ut några godkända resultat. / The water treatment plant in Mölndal has a maximum capacity of 200 liters/second (720 m3/h). The main step in the process consists of 20 DynaSand filters, which are continuous sand filters with an area of 5 m2. Just before the DynaSand filters a dose of coagulant, PAX-XL-100 (polyaluminium chloride), is added, to create flocks that are then collected in the filter. At the water treatment plant in Mölndal they want to take care of the flushing water that runs through the DynaSand filters and wash the contaminated sand. This flushing water represents about 13% of the stream in the process. To prevent sending the flushing water down the drain, it is cleaned by adding another flocculant, Magnafloc (see attachment). The flocks created are then settled in lamella. From lamella, about 1% of the water goes down the drain and the cleaned flushing water is then returned to the raw water intake. Soon, the water capacity of the water treatment plant in Mölndal must be increased to provide water to the increasing population of the city of Mölndal. A reconstruction of the plant is planned and hopefully an alternative way of purification of the flush water through the lamella-sedimentation will be found, since the addition of Magnaflock is not preferable. In this pilot study the feasibility to clean the flush water by adding an extra cushion sand filter is tested. The idea is that dirty water will make flocks again with PAX, the same coagulant which is already added before the main filters. This pilot study will be the basis for the decision, whether or not, DynaSand filters will be used in the future for the best purification of the flushing water. To get an idea of how the flocculation of the flush water works purely chemically, the flocculation experiments were first conducted in a laboratory, and then in pilot scale. However, it turned out that there are many operation problems can occur at the pilot scale, which made the evaluation of the results difficult.

Björnekulla Fruktindustrier AB i Åstorp vill minska kostnaderna för sin vattenförbrukning i fabriken. Det är endast en liten del av den totala vattenkonsumtionen som hamnar i slutprodukten. Majoriteten av vattnet går åt för tvättning av råvaror och maskinell utrustning. Anledningen till att kostnaderna är höga är den stora andel kommunalt vatten som fabriken köper in. För att minskaden andelen har jag undersökt två alternativ, ett eget reningsverk för återanvändning av vatten och en ny vattentäkt. För att undersöka möjligheten för ett reningsverk har jag analyserat det aktuella vattnet och sorterat ut de ämnen och parametrar som är utanför gränsvärden. Lämpliga reningssteg för att reducera och korrigera dessa parametrar har dimensionerats och sats ihop till ett komplett reningsverk. Att anlägga en ny vattentäkt och tillföra fabriken rent grundvatten är ett enkelt alternativ för att minska kostnaderna. Geologiskt ligger dock fabriken i ett svårt område och det kan vara svårt att hitta tillräcklig mängd vatten. Resultatet är ett förslag som kommer minska fabrikens kostnader avsevärt.

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.

För att tackla miljöproblemen som uppstår vid skurning av verkstadsgolv utreder detta examensarbete möjligheten att med hjälp av kemisk fällning på plats i verkstaden rena vattnet för att klara de miljökrav som ställs av reningsverken. Vidare utreds det om vattnet är tjänligt nog för att återanvändas för att skura golven flera gånger för att på så sätt minska vattenförbrukningen och arbeta mot att helsluta verksamheten. Processen är uppbyggd för att ha simpel konstruktion för att göra tekniken så tillgänglig som möjligt, med en standardiserad IBC-behållare på 1000 liter med en kran vid 450 liters nivå för att kunna tömma klarfasen efter fällning.  Metoden testades först i laboratorieskala och sedan i fullskala för att undersöka om metoden fungerar i praktiken. De parametrar som undersöktes var avskiljning av tungmetaller, BOD-7, COD, oljeindex och mikrobiologisk analys.  Den mikrobiologiska analysen visade att den kemiska fällningen gav mycket hög avskiljning för bakterier, vilket är av intresse om klarfasen ska återanvändas för skurning.  Reningsgraden för tungmetaller var relativt hög, men otillräcklig enligt utsläppskraven för tungmetallerna Cd, Cu, Ni och Zn.  Reningsgraden för BOD-7, COD och oljeindex var bra i i laboratorieskala, men otillräcklig i fullskala.  Metoden har stor potential och med optimering av processen och eventuellt komplettering med ytterligare reningssteg som filtrering efter den kemiska fällningen är min bedömning att den kan klara utsläppskraven.  Jag bedömer att det inte är praktiskt att återanvända klarfasen för att skura golven igen, då det innebär en större anläggning och mer arbete för personal som ska använda skurmaskinen. Vidare behövs ytterligare ett reningssteg med exempelvis filtrering innan vattnet är tillräckligt rent för att återanvändas. / To deal with the environmental problems that arises when scrubbing the workshop floors, this work examines the posibility of using chemical precipitation on site at the workshops to clean the scrubbing water to meet the tough demands from water treatment plants. It is also examined the possibility to reuse the treated water to scrub the floors again and thereby reduce the water usage.  The process is built with a simple construction to make the technique as cheap and available as possible, with a standardized IBC container with a volume of 1000 liter, and a tap at the 450 liters level to be able to drain the cleaned water.  The method first tested in both laboratory scale and in full scale to see if the process worked as planned.  The parameters examined was the reduction of heavy metals, BOD-7, COD, oil index and microbiological material in order to see if the water is sufficiently clean to reuse.  The microbiological analysis showed a very high reduction from the precipitation which is important if the water is to be reused.  The reduction of heavy metals was relatively high, but not high enough for Cd, Cu, Ni and Zn.  The reduction of BOD-7, COD and oil index was great in lab scale, but not very high in full scale.  The method has good potential, but needs to be optimized further, and possibly with the addition of a filtration stage before it can manage the emission requirements and be implemented.  I make the conclusion that it is not practical to reuse the water to clean again, since it requires additional work, a bigger facility with extra steps to make it work.

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.

Syftet med den här studien var att undersöka skummet som bildas på ytan i flockningskammare för kemisk fällning vid dricksvattenberedning i Kommunalförbundet Norrvattens ytvattenverk Görvälnverket. Skummet som bildas sprayas sönder med vatten och följer med vidare i reningsprocessen. För Norrvatten är det intressant att veta om det finns PFAS eller andra miljögifter i skummet för att en eventuell avskiljning av skummet skulle kunna vara aktuellt. Målet var att svara på följande frågor: 1. Under vilka förutsättningar bildas skum i flockningskammare för kemisk fällning på Görvälnverket? 2.Vad skulle det betyda för vattenkvaliteten om skummet avskiljs? 3.Vilka möjligheter finns det för Görvälnverket att avskilja skummet?  Poly- och perfluorerade alkylsubstanser (PFAS) uppdagas på flera ställen i samhället och t ex i dricksvatten hittas förhöjda halter. Det har observerats att PFAS orsakar skada på både djur och människors hälsa. PFAS har en hydrofil (vattenlöslig) och en hydrofob (olöslig i vatten) ände. De egenskaperna gör att de kan agera som ett ytaktivt ämne och förekomma i naturligt eller processrelaterat skum och kan också därför avskiljas med hjälp av t ex skumfraktionering.  Det genomfördes två provtagningar vid olika tillfällen för att mäta halten av PFAS11 och totalt organiskt kol (TOC) i skummet. Två enkäter skickades ut, en till skiftingenjörer på Görvälnverket och den andra till vattenverk i Sverige. En flödesmätning av sprayvattnet utfördes samt en analys av mätdata från Görvälnverket.  Resultatet bekräftade halter av PFAS11 i skummet, 2600 ng/l vid första provtagningstillfället och vid andra 3200 ng/l. TOC-halten vid andra tillfället var 180 mg/l TOC. Enkätsvaren påvisade att det skummar mest på våren i Görvälnverket och att andra ytvattenverk också har skumbildning i flockningskammare. Under ett år går det åt nästan 22 miljoner liter vatten för att spraya sönder skummet som istället skulle kunna distribueras. Dataanalys visade att det finns ett samband mellan TOC och konduktivitet.  Slutsatsen är att avskiljning av skummet skulle ge en förbättrad vattenkvalitet då flotation inte är i bruk. Ett förslag på en sugfunktion presenteras som en möjlig avskiljningsmetod. Vidare undersökning för under vilka förutsättningar det bildas skum behöver utföras. / The aim of this study was to investigate the foam formed on the surface of a flocculation chamber for chemical precipitation, which is a step in the preparation of drinking water in the Norrvatten local federation's surface water plant Görvälnverket. The foam that is formed is removed by spraying with water and hence the material in the foam follows the treatment process. Norrvatten are interested to know whether PFAS or other environmental toxins are present in the foam so that a possible removal of the foam could be considered. The objective was to answer the following questions: 1. Under what conditions is foam formed in flocculation chambers for chemical precipitation at Görvälnverket? 2.What would be the impact on water quality if the foam was removed? 3. What are the possibilities for Görvälnverket to remove the foam?  Poly- and perfluoroalkyl substances (PFAS) are found in many places in society and examples of elevated levels include drinking water. PFAS has been observed to cause harm to both animal and human health. PFAS have a hydrophilic (water-soluble) and a hydrophobic (water-insoluble) end. These properties allow them to act as surfactants and to be present in natural or process-related foam and can therefore also be separated by e.g. foam fractionation.  Two samples were taken at different times to measure the PFAS11 and total organic carbon (TOC) content of the foam. Two surveys were sent out, one to engineers at Görvälnverket and other to waterworks in Sweden. A flow measurement of the spray water was carried out as well as an analysis of the measurement data from Görvälnverket.  The result confirmed levels of PFAS11 in the foam, 2600 ng/l at the first sampling point and 3200 ng/l at the second. The TOC content at the second occasion was 180 mg/l TOC. The survey responses showed that foaming is most common in spring at Görvälnverket and that other surface water plants also have foaming in flocculation chambers. In a year, almost 22 million litres of water are used to spray the foam, which could be distributed instead. Data analysis showed that there is a correlation between TOC and conductivity.  It is concluded that removal of the foam would improve the water quality when the flotation step is not in use. A proposal for a suction feature is presented as a possible removal method. Further investigations on under what conditions foaming is formed needs to be carried out.

At present, there are more than 2000 wastewater treatments plants (WWTPs) in Sweden. Emissions of nitrogen and phosphorus from these, do contribute to the eutrophication of the Baltic Sea and watercourses on a daily basis. To reduce emissions of phosphorus, the Swedish approach has for the last 50 years been to use chemical precipitation. Today, software is used to test and evaluate different strategies in WWTPs, this in order to improve the operation and get a holistic view over the process. One model that can be used to achieve a holistic view is the Benchmark Simulation Model No. 2 (BSM2). In order to get a software like BSM2 to best mirror the reality, it is important that the model well describes the actual process. Today, BSM2 does not take the load of phosphorus into account, which, if it was included in the model, would describe the process better. In this master thesis, the author has investigated the possibility of extending the BSM2 model, to include phosphorus and chemical precipitation. Thereafter the results from simulations in BSM2 were compared with measurements from Henriksdals WWTP in Stockholm. The results showed that a model, after some simplifications, for phosphorus and chemical precipitation could be included in BSM2. The model uses primary precipitation. Precipitation chemical was added with assistance of a PI controller. Generally the results showed that the model had potential to describe the total flow of phosphorus in the WWTP. In measurements from Henriksdal the average total phosphorus effluent from primary and secondary sedimentation were 3.97 and 0.43 mg/l, respectively. From a steady state simulation in BSM2 the values were ​​4.26 and 0.44 mg/l and the average values ​​of a dynamic simulation 3.96 and 0.46 mg/l. Although the average values of total phosphorus matches quite well, it was found difficult to simulate the different fractions of phosphorus effluent from the secondary sedimentation. In order to better evaluate the results and how the simplifications of the model affects them, more measurements need to be done and a comparison with the results received from the BSM2 needs to be carried out. Also an adjustment of parameters in BSM2 must be done, this to achieve a better compliance with the given plant. / Sverige har idag drygt 2000 reningsverk. Reningsverkens utsläpp av kväve och fosfor bidrar dagligen till övergödning i Östersjön och därtill anslutna vattendrag. För att minska utsläpp av fosfor har i Sverige sedan mitten på 1960-talet kemisk fällning använts. Idag används programvara för att testa och utvärdera olika strategier i reningsverken, detta med syftet att förbättra driften och få en helhetsbild över processen. En av dessa modeller är Benchmark Simulation Model No. 2 (BSM2). För att simuleringsprogram ska ge en så bra bild som möjligt av verkligheten är det viktigt att de beskriver processen, i detta fall avloppsvattenrening, på ett bra sätt. BSM2 tar i dagsläget inte hänsyn till belastningen av fosfor, om fosfor inkluderades i modellen skulle det beskriva processen bättre. I detta examensarbete, har författaren undersökt möjligheten att utvidga BSM2, till att inkludera fosfor och kemisk fällning i modellen. Resultaten erhållna från modellen har därefter jämförts med mätdata från Henriksdals reningsverk i Stockholm. Resultatet visade att en modell för fosfor och kemisk fällning kunde, efter vissa förenklingar, inkluderas i BSM2. I modellen användes förfällning och fällningskemikalier tillsattes med hjälp av en PI regulator. Generellt visade resultaten att modellen hade förmåga att beskriva det totala flödet av fosfor i reningsverket. I mätningarna från Henriksdal var medelvärdet på total fosfor ut från försedimenteringen 3,97 mg/l och från eftersedimenteringen 0,43 mg/l. Från en steady state simulering i BSM2 blev värdena 4,26 och 0,44 mg/l och medelvärdena från en dynamisk simulering 3,96 och 0,46 mg/l. Även om medelvärdena på totalfosfor stämmer relativt bra överens, fann man det svårt att simulera olika fraktioner av fosfor ut från eftersedimenteringen. För att bättre kunna bedöma resultatet och hur förenklingar i modellen påverkar resultatet behöver flera mätningar göras och jämföras med modellens resultat. En justering av parametrar i BSM2 måste även göras, detta för att anpassa modellen till det givna avloppsreningsverket bättre. / Development and dynamic analysis of operational strategies for enhanced energy efficiency of wastewater treatment systems

Halten löst organiskt material (DOC) har under de senaste 20 åren ökat i våra sjöar. Det har också skett förändringar i karaktären. DOC ställer till problem för vattenverk som använder ytvatten som dricksvattenkälla genom att det kan ge lukt, smak och färg till vattnet. Det ger också ett ökat behov av fällningskemikalier, större slambildning och större bildning av potentiellt skadliga desinfektionsprodukter. I och med förändringarna i halt och karaktär av DOC behöver nuvarande reningstekniker förbättras och nya tekniker utvecklas. I den här studien undersöktes två konventionella reningstekniker; fällning med järnklorid och fällning med aluminiumsulfat, samt två modernare tekniker; jonbyte med MIEX® och membranteknik. Sex olika vatten med extrema typer av DOC användes, såsom algogent vatten, avloppsvatten och myrvatten, för att få en stor spridning i SUVA (specifik UV254-absorbans). SUVA är kvoten mellan absorbansen vid 254 nm och DOC-halten och ger en indikation på fördelningen mellan alloktont och autoktont material. Analys av DOC, absorbans, fluorescensparametrar, anjoner och järn utfördes för att få en uppfattning av hur mycket och vilken typ av DOC som renades för respektive teknik. Membrantekniken hade generellt högre reducering av DOC än övriga reningstekniker. Genomgående renades alloktont material i högre utsträckning än autoktont material. Vatten med högt SUVA-värde (>3), alltså större andel alloktont material, var mer lättbehandlat än ett med lågt värde, men sambandet var inte linjärt. Algogent vatten renades dåligt med MIEX® och fällning men bättre med membran. Det fanns ett tydligt samband mellan absorbans (245 nm) och DOC-halt som gör det möjligt att med online-mätning av absorbans få fram tillräckligt noggranna värden på DOC-halter. / The amount of dissolved organic carbon (DOC) has risen in our lakes during the past 20 years and it has also changed in character. DOC causes problems for water treatment plants that are using surface water as a drinking water source. It gives the water odour, taste and colour. It also leads to a higher need of precipitation chemicals, more sludging, and larger formation of potentially harmful disinfection products. With the changes in both amount and character in DOC, current water treatment techniques need to be improved and new techniques developed. In this study, two conventional water treatment techniques; precipitation with iron chloride and precipitation with aluminium sulphate, and two more modern techniques; ion exchange with MIEX® and membrane filtration, were examined. Six waters with extreme types of DOC were used, including algogenic water, wastewater, and water from mire, in order to have a wide range of SUVA-values (specific UV254-absorbance). SUVA is the ratio between absorbance at 254 nm and the content of DOC. SUVA gives an indication about the distribution of allochthonous and autochthonous matter. In each water treatment technique analysis of DOC, absorbance, fluorescence parameters, anions, and iron were performed to gather information regarding how much and which type of DOC were reduced, in each water treatment technique. Membrane filtration had generally higher reduction of DOC compared to the other techniques. Allochthonous matter was reduced to a higher extent than autochthonous matter. Waters with a high value of SUVA (>3), which means a larger proportion of  allochthonous matter, was more easily treated than water with lower values, but the relation was not linear. DOC in algogenic water was poorly reduced with MIEX® and the precipitation techniques, but better reduced with the membrane filtration. There was a correlation between absorbance (254 nm) and the amount of DOC, which makes it possible to do online reading of absorbance and translate the values into amount of DOC.

Denna studie har undersökt omrörningen i flockningsbassängerna på Källby avloppsreningsverk (ARV). Med hjälp av frekvensomriktning går hastigheten på omrörarna att ställa individuellt med målet att uppnå en bättre flockbildning och högre fosforreduktion. Brister i de nu valda omrörningshastigheterna upptäcktes och förändrades till enligt litteraturens korrekta värden. Det gick dock inte dra några slutsatser om hur de nya inställningarna påverkar fosforreduktionen men en onödigt hög kemikaliedosering kan ha legat bakom de låga och inte korrelerande värdena.

Examensarbetet är utfört på uppdrag av SRV Återvinning AB. SRV har en ny anläggning för att rena THS. THS är benämningen på oljehaltigt vatten från tvätthallar, gatubrunnslam och oljeavskiljare. THS är förorenat med tungmetaller. Henriksdals reningsverk är mottagare av renat vatten från SRV och har specificerat sex tungmetaller som det är önskvärt att reducera i deras tillflöde eftersom reningsverket är ReVAQ-certifierat. ReVAQ-certifieringen är till för att garantera att slammet som produceras i reningsverket håller en mycket god kvalité och kan användas för spridning på åkermark. De sex prioriterade metallerna är: bly, kadmium, krom, koppar, kvicksilver och zink. Två av reningsstegen i THS-anläggningen ingick i examensarbetets undersökning: normalisering med svavelsyra och metallutfällning med en organisk sulfid, Na3T. Faktorförsök genomfördes i THS-anläggningen för att se hur stor effekt de två undersökta reningsstegen har. Ytterligare försök genomfördes, dels för att få information om hur ett ökat THS-tillflöde påverkar reningen men även för att bekräfta att det i dagsläget inte är nödvändigt att tillsätta Na3T. Även när Na3T inte användes understeg metallhalterna i det renade vattnet Stockholm Vattens krav på processvatten från industrier. Mängden metall som släpps ut årsvis kommer, baserat på resultaten, understiga kraven från deldomen (Mål 5717-07) kungjord i miljödomstolen. Är inte Na3T behövlig tillkommer även en miljövinst genom minskade kemikalietransporter och att mindre mängd kemikalie behöver framställas. Om mottaget THS blir mer förorenat eller svårbehandlat, beroende på övrigt innehåll, än det hittills varit kan det vara nödvändigt att tillsätta Na3T för att reducera metallhalterna till önskad nivå. Normaliseringssteget fungerade inte helt tillfredsställande för alla metaller. Troligen beror det på att pH-värdet inte kan hållas tillräckligt lågt i reningssteget. Att byta doseringspumpen eller att använda mer koncentrerad svavelsyra för att kunna förbättra normaliseringssteget är inte aktuellt för SRV. Bly- och kadmiumhalterna har på renat THS-vatten flera gånger understigit kvantifieringsgränsen på 0,2 respektive 0,02 μg/l. Om kadmiumhalten i inkommande THS skulle öka drastiskt skulle eventuellt Na3T behöva tillsättas då kadmium inte bildar hydroxidfällning. Det har inte gått att påvisa att kromhalten ändras när normaliseringssteget används, men det blir en större haltändring om Na3T används. Utsläppta mängder krom per år är under kraven från miljödomstolen även om Na3T inte tillsätts. Processen behöver inte finjusteras för att fälla mer koppar eftersom haltreduktionen i alla genomförda försök har varit stor, runt 99 %. Kvicksilverhalterna har under alla försöken understigit kvantifieringsgränsen på 0,1 g per liter THS vilket är bra för alla parter (tvätthallsägare, SRV, Henriksdals reningsverk och åkermark). Zink var den, av de undersökta metallerna, som påverkades mest av ett lägre pH-värde i normaliseringssteget. Även om ett högre pH-värde används uppfyller zinkreningen nu gällande krav. Reningsresultaten stämmer även vid ett högre flöde i THS-anläggningen (8,0 m3/h). Den största arbetsmiljökonsekvensen i THS-anläggningen är exponeringsrisken för kemikalierna. Risken för att personal och obehöriga ska exponeras för använda kemikalier har begränsats men tillvägagångssättet för påfyllning av Na3T har större exponeringsrisk för kemikalien i jämförelse med övriga kemikalier. Påfyllningen av Na3T är dessutom både omständig och personalkrävande. Kemikaliekostnaden för Na3T, om den används, är cirka 100 000 kronor per år och för svavelsyran omkring 110 000 kronor, beroende på alkaliniteten hos ingående THS samt valt pH-värde i normaliseringssteget. Risken att använda kemikalierna är uppskattad till drygt 12 000 kronor årligen för Na3T respektive knappt 154 000 kronor årligen för svavelsyran. Den totala vattenvolymen till Henriksdal under 2013 var 329 000 m3 och om THS-anläggningen arbetar vid det flöde den är dimensionerad för ökar volymen med cirka 18 000 m3 per år. THS-strömmen är renare och cirka en tjugondel av de övriga strömmarna och därför blir påverkan på vattnet till Henriksdal inte speciellt stor. / This thesis is done in cooperation with SRV Återvinning AB which is a recycling company. SRV has a new plant to clean THS. THS is oily water from car washes, sludges from manholes and oil separators. THS polluted with heavy metals. Henriksdals sewage treatment plant receives the cleaned THS water. It is desirable to reduce six heavy metals in this inflow. The sewage treatment plant in Henriksdal is ReVAQ certified. The ReVAQ certification is to ensure that sludge produced in a ReVAQ certified plant is of very high quality and can be used as fertilizer on arable land. The six priority metals are: lead, cadmium, chromium, copper, mercury and zinc. Two of the new treatment steps are included in this study: normalization with sulfuric acid and metal precipitation with an organic sulfide, Na3T. DOE (Design of Experiments) were conducted in the THS facility to examine the effectiveness of the two new treatment steps. Further experiments was carried out to see how an increased feed affects the purification of THS and also to confirm that it is not necessary to add Na3T. The content of the metals in the purified water was lower than the requirements stated by Stockholm Vatten for process water from industries and the annually release of metal was lower than the requirements of an adjudication proclaimed in the Swedish Environmental Court ( Case 5717-07), even if Na3T is not used. If Na3T is not used an environmental benefit is obtained due to reduced chemical transports and smaller amount of chemicals need to be made. If the received THS becomes more polluted or more difficult to treat, depending on the other content, than the so far received THS, it may be necessary to add Na3T to reduce the metals to the desired level. The normalization step was not working satisfactory, probably due to that the pH-value cannot be kept low enough in the purification step. To replace the dosage pump or to use more concentrated sulfuric acid in order to improve the normalization step is not seen to be worth the effort. The concentrations of lead and cadmium in the purified water from THS have several times been below the limit of quantification, LOQ, (0.2 μgPb / l and 0.02 μgCd / l). Na3T can be needed if the cadmium content of incoming THS would increase drastically because cadmium does not form a hydroxide precipitation. It was not possible to prove that the normalization step contributed to a reduction of the chromium content in the THS-water, but the DOE showed that the amount of chromium was decreased if Na3T is used. The chromium content in the outgoing THS-water is below the requirements although no Na3T is added. In the experiments the purification of copper was good, the change in concentration was around 99 % and therefore the process does not need to be fine-tuned to reduce the amount of copper. The concentrations of mercury in all experiments have been below the limit of quantification (0.1 gHg /literTHS). It is good for everybody (carwash owners, SRV, Henriksdal sewage treatment plants and arable land) that the incoming content of mercury was so low that it was not possible to quantify. Zinc was the metal which was most affected by a lower pH in the normalization step. Although a higher pH was used the content of zinc in outgoing THS-water fulfilled the current requirements. The greatest working environmental risk for the workers in the plant is the risk of being exposed by chemicals. The risks for being exposed to chemicals in the THS-facility have been reduced and emergency equipment is easily accessible in the facility. The filling of Na3T was done in a different way than for the other bulk chemicals. The procedure increases the risk of chemical exposure and is both problematic and requires more staff. The chemical costs for Na3T, if used, is about 100 000 SEK per year and the cost for sulfuric acid is about 110 000 SEK per year, depending on the alkalinity and the chosen pH value in the normalization step. The risk of using chemicals is estimated to be a bit more than 12 000 SEK annually for Na3T and just under 154 000 SEK annually for the sulfuric acid. The total volume of water sent to Henriksdal in 2013 was 329 000 m3. If the THS-facility works at its dimensioned flow rate, the volume to Henriksdal is increased by approximately 18 000 m3 per year. But since the THS-stream is cleaner and about one twentieth of the other streams a larger metal reduction could be achieved by treating the other water streams more efficient.