<p>För att simulera aktivslamprocessen på ett reningsverk krävs en dynamisk modell som realistiskt beskriver processen. 1987 kom IWA, International Water Association med ASM1, Activated Sludge model no. 1 som fortfarande är den mest använda modellen för att beskriva denna process. I detta examensarbete har ASM1 används för att beskriva aktivslamprocessen på Henriksdals reningsverk i Stockholm. Arbetet har utförts som en del i ett europeiskt projekt, HIPCON (Holistic Integrated Process CONtrol) på IVL, Svenska Miljöinstitutet AB.</p><p>Arbetet har gått ut på att ta fram en modell som realistiskt beskriver aktivslamprocessen och eftersedimenteringen. För att göra detta har en referensmodell i MATLAB/Simulink använts som grund och byggts om för att likna processen vid Henriksdal. Denna modell i Simulink använder ASM1 för att beskriva aktivslamprocessen. Eftersedimenteringen modelleras med en massbalansmodell där sedimenteringshastigheten beskrivs av en dubbelexponentiell sedimenteringsfunktion. Både ASM1 och sedimenteringsfunktionen använder en mängd olika parametrar för att beskriva processerna och dessa måste kalibreras fram för den process som skall modelleras. Aktivslamprocessen är en biologisk process som beror på en mängd yttre och inre faktorer och är unik för varje reningsverk. Därför finns det inte något enkelt sätt att kalibrera en modell på och information för det enskilda reningsverket i fråga måste tas fram. I detta arbete har två mätkampanjer utförts på Henriksdal för att få mätserier till kalibrering och validering samt information om avloppsvattnets sammansättning. Litteraturstudier har också genomförts för att få information om vilka parametervärden som är av störst intresse för modellen samt i vilket område varje parameter kan förväntas finnas.</p><p>Arbetet har sedan gått ut på att efter riktlinjer för kalibrering funna i litteraturen ta fram en modell som så realistiskt som möjligt beskriver processen på Henriksdal. Först genomfördes en kalibrering med medelvärden för att hitta jämviktstillstånd och därmed en stabil modell på länge sikt. Utifrån den modellen utfördes sedan en dynamisk kalibrering för att få en modell som beskriver även kortsiktiga och snabba förändringar. Till sist utfördes en validering för att kontrollera om modellen fungerar även för en dataserie som ej använts vid kalibrering. Den framtagna modellen fungerade mycket bra för att modellera medelvärden på lång sikt. För snabba förändringar verkade modellen ligga fel i tiden och troligtvis var den reella uppehållstiden kortare än den teoretiska och bidrar till sämre modellanpassning.</p> / <p>To simulate the activated sludge process at a wastewater treatment plant a dynamic model that describes the process is needed. In 1987 IWA, International Water Association presented ASM1, Activated Sludge Model No.1 which still is the most widely used model for this process. In this thesis the ASM1 has been used to describe the activated sludge process. The work is a part of a European project, HIPCON (Holistic Integrated Process CONtrol) at IVL, Swedish Environmental Research Institute.</p><p>The main objective of the work was to calibrate a model that realistically describes the activated sludge process and secondary sedimentation at Henriksdal wastewater treatment plant in Stockholm. A benchmark model in MATLAB/Simulink was used as a base and rebuilt and extended to fit the process of Henriksdal. In the model ASM1 is used to describe the activated sludge process. The settler is modelled with a mass balance model where the settling velocity is described by a double exponential function. The parameters used in both models have to be calibrated to fit the wastewater treatment plant. To find information about Henriksdal two measuring campaigns were performed to provide data for calibration and validation and to gather information about the composition of the incoming wastewater. From this data a model was developed and calibrated for the process at Henriksdal. After calibration the obtained model worked very well for modelling average values but did not adjust quite as well to fast dynamic changes.</p>

För att simulera aktivslamprocessen på ett reningsverk krävs en dynamisk modell som realistiskt beskriver processen. 1987 kom IWA, International Water Association med ASM1, Activated Sludge model no. 1 som fortfarande är den mest använda modellen för att beskriva denna process. I detta examensarbete har ASM1 används för att beskriva aktivslamprocessen på Henriksdals reningsverk i Stockholm. Arbetet har utförts som en del i ett europeiskt projekt, HIPCON (Holistic Integrated Process CONtrol) på IVL, Svenska Miljöinstitutet AB. Arbetet har gått ut på att ta fram en modell som realistiskt beskriver aktivslamprocessen och eftersedimenteringen. För att göra detta har en referensmodell i MATLAB/Simulink använts som grund och byggts om för att likna processen vid Henriksdal. Denna modell i Simulink använder ASM1 för att beskriva aktivslamprocessen. Eftersedimenteringen modelleras med en massbalansmodell där sedimenteringshastigheten beskrivs av en dubbelexponentiell sedimenteringsfunktion. Både ASM1 och sedimenteringsfunktionen använder en mängd olika parametrar för att beskriva processerna och dessa måste kalibreras fram för den process som skall modelleras. Aktivslamprocessen är en biologisk process som beror på en mängd yttre och inre faktorer och är unik för varje reningsverk. Därför finns det inte något enkelt sätt att kalibrera en modell på och information för det enskilda reningsverket i fråga måste tas fram. I detta arbete har två mätkampanjer utförts på Henriksdal för att få mätserier till kalibrering och validering samt information om avloppsvattnets sammansättning. Litteraturstudier har också genomförts för att få information om vilka parametervärden som är av störst intresse för modellen samt i vilket område varje parameter kan förväntas finnas. Arbetet har sedan gått ut på att efter riktlinjer för kalibrering funna i litteraturen ta fram en modell som så realistiskt som möjligt beskriver processen på Henriksdal. Först genomfördes en kalibrering med medelvärden för att hitta jämviktstillstånd och därmed en stabil modell på länge sikt. Utifrån den modellen utfördes sedan en dynamisk kalibrering för att få en modell som beskriver även kortsiktiga och snabba förändringar. Till sist utfördes en validering för att kontrollera om modellen fungerar även för en dataserie som ej använts vid kalibrering. Den framtagna modellen fungerade mycket bra för att modellera medelvärden på lång sikt. För snabba förändringar verkade modellen ligga fel i tiden och troligtvis var den reella uppehållstiden kortare än den teoretiska och bidrar till sämre modellanpassning. / To simulate the activated sludge process at a wastewater treatment plant a dynamic model that describes the process is needed. In 1987 IWA, International Water Association presented ASM1, Activated Sludge Model No.1 which still is the most widely used model for this process. In this thesis the ASM1 has been used to describe the activated sludge process. The work is a part of a European project, HIPCON (Holistic Integrated Process CONtrol) at IVL, Swedish Environmental Research Institute. The main objective of the work was to calibrate a model that realistically describes the activated sludge process and secondary sedimentation at Henriksdal wastewater treatment plant in Stockholm. A benchmark model in MATLAB/Simulink was used as a base and rebuilt and extended to fit the process of Henriksdal. In the model ASM1 is used to describe the activated sludge process. The settler is modelled with a mass balance model where the settling velocity is described by a double exponential function. The parameters used in both models have to be calibrated to fit the wastewater treatment plant. To find information about Henriksdal two measuring campaigns were performed to provide data for calibration and validation and to gather information about the composition of the incoming wastewater. From this data a model was developed and calibrated for the process at Henriksdal. After calibration the obtained model worked very well for modelling average values but did not adjust quite as well to fast dynamic changes.

BOD (Biochemical Oxygen Demand) is one of the important parameters in wastewater treatment technology,  it normally takes five days to get the result. Using MFC (Microbial Fuel Cell) to build up a small on-line system to measure BOD will reduce to operating time to 20 minutes. In this report, the MFC BOD on-line measurement was processed in order to test if this rapid way would work in practical usage. The experiment used secondary sedimentation sludge as the bacteria source on the MFC anode pattern with GGA (Glucose and Glutamic Acid solution) as an electron producer, and the 30 minutes voltage value changing curves was gotten by measuring the voltage. At the end the curve was analyzed and compared with the real BOD value in order to get the conclusion. The BOD on-line measurement is quite promising and efficient when multi-samples are needed to be tested.