Pulp and paper industries in Sweden have since the end of the 19th century until late 70s been active in dumping wastewater into adjacent water bodies that have created fibrous sediments called fiberbank and fiber-rich sediment. Fiberbanks are large banks of predominantly organic material while fiber-rich sediment is fibrous sediment that has been mixed with bottom sediment. The fiberbanks comprise of high levels of processed wood fibres and contaminants such as heavy metals and persistent organic pollutants (POPs). It also produces carbon dioxide and methane gas by microbial activity and leaves the sediment with exit holes called pockmarks. These sediments have been proven to cause environmental harm to the benthic biological environment around it, also causing it to become anoxic/hypoxic. Some of the POPs bioaccumulate which also affect humans through fishing. If the fiberbanks are disturbed through e.g. mass movement, toxic contaminants could be released into the aquatic environment. Fiberbanks need to be remediated and more research is needed to characterise it. In-situ capping is a remediation technique that is being tested at the laboratory scale for its application to fiberbanks. It involves placing a layer of clean material on top of the sediment, in order to stabilize it and to limit contaminant release.Because of their high organic content and low density, these sediments might behave differently than typical natural sediments. Therefore, laboratory experiments are necessary to understand their key properties. This thesis focuses on the Sandviken site, for which the bearing capacity of fiberbanks, their thickness, and the compression rate of fiber-rich sediments are studied. The bearing capacity is the capacity for a sediment to hold a weight, and in the case of in-situ capping it is an important parameter to study. The thickness was interpreted from physical data collected by a fluid mud penetrometer (FluMu), from the University of Bremen to assess the fiberbank volume. Fiber-rich sediment is examined to expand the knowledge on its physical properties by testing consolidation and potential gas production.Bearing capacity was tested by placing sediment in a tank and placing a cap on top of it. The site thicknesses were interpolated in ArcMap into a visual topography where the volume could be calculated. Fiber-rich sediment consolidation was tested by placing the sediment in columns with different capping thicknesses. By monitoring bubbles and pockmarks, gas production was confirmed.Results show that the tank sediment construction kept its shape without collapsing or failing at the edges. Sediment/cap interface was sharp, it means little to no mixing between the layers. This proves that Sandviken fiberbank has enough bearing capacity to hold up a cap and that it contains contaminants well. FluMu interpretation resulted in a fiberbank volume of 51885 m3. The fiberbank thickest layer was interpreted as being in front of the sulphate factory which is a credible result. The fiberbank volume is not conclusive since the FluMu has not measured complete thicknesses of the layers. This can be said since thicknesses have been measured at a minimum of 6 m and the thickest point interpreted was 1,11 m. The fiber-rich sediment consolidation showed that a cap that is very thick will cause most consolidation and more rapid dissipation of pore water. Bubbles and pockmarks were observed and confirm gas production. / Papper- och massa-industrin i Sverige har varit aktiv fram till 1970-talet och har dumpat förorenat vatten i angränsande vattendrag. Detta har gett upphov till fibersediment som kallas fiberbank och fiberrikt sediment. Fiberbanker är stora banker av övervägande organiskt material och fiberrikt sediment är en blandning av fiberbank sediment och bottensediment. Fiberbankerna består mestadels av bearbetade träfibrer och föroreningar som tungmetaller och långlivade organiska föroreningar (POPs). Sedimentet producerar även växthusgaser genom mikrobiell aktivitet. Dessa sediment orsakat miljöskada på den biologiska bottenmiljön i omgivningen då den förlorat syreinnehåll. Samtliga POPs samlas i fisk vilket därav även påverkar människors hälsa. Om fiberbankerna skulle störas, släpps giftiga föroreningar ut i miljön. Fiberbanker måste åtgärdas och en saneringsteknik som undersöks i laboratorieskala är in-situ övertäckning. Detta innebär att placera ett lager av rent material ovanpå sedimentet för att stabilisera det och stoppa frigöring av föroreningar.På grund av sedimentets annorlunda karaktär är experiment i laboratorier nödvändiga för att förstå deras nyckelegenskaper. Detta arbete fokuserar på fiberbanken i Sandviken, fiberbankens bärförmåga, dess tjocklek och kompressionshastigheten för fiberrika sediment studeras. Bärförmågan är kapaciteten för ett sediment att hålla en vikt och när man ska belasta ett sediment med ett övertäckningslager är detta viktigt. Tjockleken av sedimentet undersöks för att bedöma fiberbankens volym i området. Fiberrikt sediment undersöks för att utöka kunskapen om dess fysiska egenskaper genom att testa konsolidering och om det producerar gas likt fiberbanksediment.Bärförmågan testades genom att placera sediment i en tank och placera ett lager av rent material på. Platstjocklekarna tolkades från fysiska data från en typ av sensor som penetrerar sediment och interpolerades därefter i ArcMap till en visuell topografi där volymen kunde beräknas. Fiberrik sedimentkonsolidering och gasproduktion testades genom att placera sedimentet i kolumner med olika locktjocklekar.Resultaten visar att bärförmågan av fiberbanksedimentet var tillräckligt för att klara av en grundlig belastning. Gränsen mellan sedimentet och övertäckningslagret var skarp i slutskedet, det innebär liten eller ingen blandning mellan skikten. Detta bevisar att sedimentet bibehåller övertäckningslager väl över sig då ytan är platt. Tolkningen av sensordata resulterade i en fiberbankvolym på 51885 m3. Fiberbankvolymen är inkomplett eftersom FluMu inte har uppmätt skiktens fullständiga tjocklekar eftersom tjocklekar har tidigare uppmätts till minst 6 m och den tolkade tjockaste punkten var 1,11 m. Den fiberrika sedimentkonsolideringen visade att ett övertäckningslager som är mycket tjock kommer att orsaka mest och snabbast konsolidering. Observationer bekräftade även gasproduktion i sedimentet.

Gas Emissions from Contaminated Fibrous Sediments in Sweden The discharge of untreated wastewater from pulp and paper mills have resulted in the accumulation offibrous sediments on the bottom of many nearby aquatic recipients. Some accumulations are multiplemeters thick and consist almost entirely of cellulose fibre or wood chips; these are called fiberbanks.The often hypoxic conditions and high organic content in fiberbanks makes them favourable for methaneproducing microorganisms, and gas release by ebullition has been observed. CH4 has high globalwarming potential and this study therefore aims to investigate GHG emissions from Swedish fiberbanks.Since methanogenesis is influenced by temperature and organic content, the gas ebullition is expectedto vary with season and between fiberbanks. As such it was necessary to examine differences inebullition rate, bubble volume and bubble quantity between different fiberbanks and to test the influenceof temperature on ebullition. To achieve this, the gas ebullition from two fiberbanks with very differentcomposition (Väja and Sandviken), were investigated using optical ebullition sensors measuring thequantity and volume of released gas bubbles. The ebullition measurements were performed in laboratoryat room temperature (20oC) and with sediments in incubation (4 – 15oC). The results indicate differencesin both ebullition rate and mean bubble volume between these two fiberbanks, with only minordifferences in the quantity of bubbles released. In a period of stable ebullition over five consecutivedays, sediment from Väja released 83 – 90% larger volumes of gas per day, and also produced bubblesthat were on average 67 – 89 % larger in volume when compared to Sandviken. The incubationexperiments show that ebullition from both fiberbanks increases exponentially with temperature, at ratessimilar to those found in natural sediments (Väja Q10 3.9, Sandviken Q10 4.9). The rate of accelerationin ebullition from both sediments is very strong >10oC, which is also similar to what has been observedin natural sediments. If estimating the combined GHG emissions from Swedish fiberbanks based on theresults from this study, it shows that fiberbanks could emit as much as 550 000 – 900 000 tonnes of CO2equivalents annually. That would correspond to 1.1 – 1.7% of the combined annual Swedish GHGemissions in 2018, and with fiberbank ebullition showing such a strong temperature dependence, thatestimate would grow rapidly when water temperatures increase with a warming climate / Utsläpp av orenat processvatten från svensk pappersindustri har resulterat i ansamlingar av fiberhaltigasediment på botten av närliggande vattendrag. På vissa platser bildar de fiberhaltiga sedimenten flerameter tjocka fiberbankar som består nästan uteslutande av cellulosafibrer eller träflis. Det högaorganiska innehållet i fiberbankarna resulterar ofta i syrefria förhållanden vilket gör dem gynnsammaför metanproducerande mikroorganismer, och frisläppning av gasbubblor har observerats. Metangasbidrar starkt till växthuseffekten och det här projektet utformades därför med huvudmålet att uppskattaväxthusgasutsläppen via ebullition från svenska fiberbankar. Eftersom metangasproduktionenförväntades variera beroende på temperatur och fiberbankskomposition, undersöktes skillnader igasutsläpp från två olika fiberbankar, gällande koncentrationen på utsläppt gas, mängd utsläppt gas,volym på bubblor, antal bubblor, samt hur gasutsläppen från fiberbankarna påverkades av temperatur.Undersökningen inkluderade sediment från två fiberbankar med väldigt olika sammansättning (Väja ochSandviken) och gasutsläppen studerades med hjälp av optiska sensorer i rumstemperatur och underinkubation vid temperaturer från 4 – 15oC. Data från undersökningarna användas sedan till att uppskattade årliga växthusgasutsläppen från svenska fiberbankar. Resultaten indikerar att det är stora skillnader imängden utsläppt gas och volymen på frisläppta bubblor mellan dessa två fiberbanksediment, menendast små skillnader i antalet frisläppta bubblor. Fiberbankssediment från Väja släppte ut en 83 - 90%större gasvolym per dag och producerade också i genomsnitt 67 - 89% större bubblor jämfört medsediment från Sandviken. Inkubationsexperimenten visar att gasutsläppen från de bådafiberbanksedimenten ökar exponentiellt med temperatur, och tilltar i liknande hastighet som hosnaturliga sediment (Väja Q10 3.9, Sandviken Q10 4.9). Ökningen i gasutsläpp vid temperaturer över 10oCär mycket stark hos båda sedimenten, vilket också liknar observationer från naturliga sediment. Närresultaten används för att uppskatta växthusgasutsläppen från den totala mängden fiberbanksedimentsom kan finnas i Sverige, visar de att fiberbankar kan släppa ut så mycket som 550 000 - 900 000 tonCO2-ekvivalenter årligen. Det skulle innebära 1.1 – 1.7% av de sammanlagda årliga svenskaväxthusgasutsläppen.