Termofil efterrötning av avloppsslam – En pilotstudie Magnus Philipson Genom naturvårdsverkets förslag till ny slamförordning är sannolikheten stor att det inom en snar framtid kommer att införas krav på hygienisering av det avloppsslam som produceras vid Sveriges reningsverk. Idag är hygienisering ett frivilligt åtagande som i praktiken mest tillämpas i de fall där avloppsslam är avsett att sprids på produktiv mark inom ramen för slamcertifieringssystemet REVAQ. I Naturvårdsverkets förslag till ny slamförordning föreslås termofil rötning vid 55 °C med en garanterad exponeringstid på 6 timmar vara en godkänd hygieniseringmetod. Vid Uppsalas avloppsreningsverk, Kungsängsverket som drivs och förvaltas av Uppsala Vatten och Avfall AB, finns i dagsläget inget hygieniseringssteg i processen, där slammet rötas mesofilt vid 37 °C och sedan avvattnas med dekantercentrifuger. En utredning utförd av en extern konsult har visat att konventionell hygienisering via pastörisering skulle vara mycket kostsam energimässigt. Om det skulle föreligga en praktisk möjlighet att hygienisera slammet via termofil efterrötning skulle detta kunna utgöra ett betydligt billigare alternativ genom ökad gasproduktion och minskade slammängder.Huvudsyftet med detta examensarbete var att undersöka möjligheten att hygienisera slam från Kungsängsverket via termofil efterrötning vid 55 °C. Arbetet utfördes genom pilotförsök under 15 veckor med två rötkammare om 35 liter vardera som matades med förtjockat mesofilt rötat slam från Kungsängsverket. Driften av den termofila efterrötningsanläggningen utvärderades genom dokumentering av driftparametrarna ammoniumkväve, pH, flyktiga fettsyror (VFA), totalalkalinitet, bikarbonatalkalinitet och utrötningsgrad samt mätning av gasproduktion och gaskvalitet. Avvattningsegenskaperna för det termofilt efterrötade slammet undersöktes med hjälp av CST-analys (Capillary Suction Time). Baserat på extrapolerade data från de genomförda försöken gjordes också en översiktlig energibalans för ett fullskaligt efterrötningssystem på Kungsängsverket.Driftresultaten visar att termofil efterrötning av mesofilt rötat avloppsslam är genomförbar och ger både ökad gasproduktion och utrötningsgrad. Rötningsprocesserna fortgick trots höga pH och ammoniumhalter. Resultaten visar att en gasproduktion motsvarande 190 liter per kg inmatad organisk substans (VS) är möjlig, vilket extrapolerat till fullskala skulle innebära en ökning av Kungsängsverkets totala biogasproduktion med omkring 20 %. Utrötningsgraden var mellan 15 och 20 % av inmatad VS. CST-analyserna visar dock att slammets avvattningsegenskaper försämras kraftigt av termofil efterrötning. Energibalansberäkningarna visar att termofil efterrötning kan vara ett energimässigt lönsamt hygieniseringsalternativ förutsatt att den är genomförbar i fullskala. Genomförbarheten är beroende av att slammet går att avvattna i rimlig utsträckning. Möjligheterna att avvattna slammet bör alltså undersökas vidare för att utröna ifall processen kan implementeras i fullskala. Detta arbete ingår som en första del av ett större forskningsprojekt, Svenskt Vatten Utveckling 12-118, där ett större processupplägg för slambehandling med förtjockning, termofil efterrötning, luftning och tillsats av oxidationsmedel kommer att utvärderas. / Thermophilic Post-Digestion of Sewage Sludge – A Pilot Study Magnus Philipson Due to a new sludge regulation proposed by the Swedish Environmental Protection Agency (EPA) it is likely that sewage sludge produced at Swedish municipal sewage treatment plants has to be sanitized in the near future. In the Swedish EPA’s proposed new sludge regulation thermophilic digestion at 55 °C with 6 hour guaranteed exposure time is suggested an authorized sanitation method. At the sewage treatment plant in Uppsala, Kungsängsverket managed by Uppsala Vatten och Avfall AB, the process has got no sanitation step at present. The sludge is mesophilically digested at 37 °C and dehydrated with decanter centrifuges. An investigation conducted by an external consultant has shown that conventional sanitation through pasteurization would be very costly in terms of energy consumption. If the sludge could be sanitized via thermophilic anaerobic digestion this could be a much cheaper option due to increased gas production and reduced sludge volumes.The main aim of this thesis was to investigate the possibility to sanitize sludge from Kungängsverket via thermophilic post-digestion at 55 ° C. The work was carried out through pilot tests during 15 weeks with two digesters of 35 liters each fed with thickened mesophilically digested sludge from Kungsängsverket. The operation of the thermophilic post-digestion plant was evaluated by documenting the parameters ammonium nitrogen, pH, Volatile Fatty Acids (VFA), total alkalinity, bicarbonate alkalinity and degree of digestion as well as measurement of gas production and gas quality. The dewatering of the thermophilically post-digested sludge was investigated using a Capillary Suction Timer (CST- analysis). Based on extrapolated data from the experiments an energy balance for a full-scale post-digestion system at Kungsängsverket was made.Results show that thermophilic post-digestion of mesophilically digested sewage sludge is feasible and provides both increased gas production as well as increased degree of decomposition. It was shown that the anaerobic digestion processes proceeded despite high pH and high concentrations of ammonia.The resulting gas production were equivalent of 190 liters per kg volatile solids (VS) fed which extrapolated to full scale would mean an increase of the total biogas production at Kungsängsverket by about 20%. The degree of digestion was between 15 and 20% of input VS. CST-analyzes shows that the sludge dewatering properties is degraded by thermophilic post-digestion. Energy calculations show that thermophilic post-digestion can be a profitable method, given that it is feasible in full scale. It has to be stressed that the feasibility is dependent on fair dewatering properties. This has to be further investigated to determine whether the process can be implemented in full scale or not. This work is a first part of a larger project, SVU 12-118, where a larger set-up for sludge treatment through thickening, thermophilic post-digestion, aeration and addition of oxidizing agents will be evaluated.

Avloppsslam innehåller näringsämnen, som bör återföras till naturen för att skapa ett så kallat näringskretslopp. Genom att optimera hygieniseringen av avloppsslam med effektivare behandlingsmetod kan avloppsslam bli mer lämpligt att avsättas ur ett bättre ekonomiskt- och miljömässigt perspektiv. Syftet med arbetet var att undersöka och bedöma om effektiviseringav befintlig slambehandling är möjlig för att uppnå tillräcklig hygienisering. Utifrån den effektiviserade slambehandlingsmetoden utreda möjliga avsättningsalternativ som lämpar sig bäst för avloppsslammet i Avesta kommun. En litteraturöversikt utfördes för att öka kunskapen och förståelsen av avloppsslam, desshantering och avsättning. Fallstudien är utformad med kvalitativ metod och informationen har inhämtats från vetenskapliga artiklar, myndigheter, rapporter, examensarbeten och personligkontakt som komplement för att erhålla en god förståelse. Uppgradering av mesofil rötning av avloppsslam vid 37 °C till termofil rötning, 55 °C – 65 °C innebär förhöjd temperatur; det kräver mer energi och ökade energikostnader. Komponenter av den mesofila rötningsprocessen kommer att behöva uppgraderas eller bytas ut och därför tillkommer extra kostnader som också behöver ses över. Fördelarna med termofil rötning inkluderar kortvariga uppehållstider, mindre rötkammare och slammet blir tillräckligt hygieniserat. Ett framtidsscenario är framtaget utifrån effektiviserad slambehandling där två avsättningsalternativ är mest lämpliga för avloppsslammet i Avesta kommun. Gödsel till produktiv mark är ett av de föreslagna alternativ som tillåter fosforn återvinnas och återanvändas. Om inte termofil rötning som effektivisering hade erhållit tillräcklig hygienisering borde andra komplementerande processer ha införts, exempelvis komposteringstrumma eller pastörisering. En fullständig kostnadsjämförelse mellan befintlig slambehandlingsmetod och mer effektiviserad slambehandlingsmetod är dock nästan omöjlig att utföra då alla kostnader beror på val av komponenter och faktorer. Denna fallstudie bidrar med ett underlag som kan ge större möjligheter för Avesta Vatten och Avfall AB att välja den mest lämpliga avsättningen för avloppsslammet i Avesta kommun i framtiden. / Sewage sludge contains nutrients, which should be returned to nature to create a so-called nutrient circulation. By optimizing sanitisation of sewage sludge with effective treatment methods, sewage sludge can be more appropriately disposed from a better economic- and environmental perspective. The aim of this work was to investigate and judge the efficiency of existing sludge treatment is possible to achieve a sufficent sanitation. Based on the streamlined sludge treatment method investigate the disposal options that is best suited for sewage sludge in Avesta town. A literature review was conducted to increase the knowledge and understanding of sewage sludge, its treatment and disposal. The case study is formed with qualitative method and information which has been collected from the scientific articles, authorities, reports, theses and personal contact as a complement to obtain a good understanding. Upgrading of mesophilic digestion of sludge at 37 ° C to thermophilic digestion at 55 ° C - 65 ° C means increased temperature; this requires more energy and hence increases energy costs. Components of the mesophilic digestion process need to be upgraded or replaced and therefore additional costs should also be considered. The advantages of the thermophilic digestion include short residence time, smaller digester and sludge becomes sufficiently disinfected. A future scenario is developed based on more efficient sludge treatment where two disposal options are most appropriate for the sewage sludge in Avesta town. Returning digestate to productive land is one of those suggested alternatives that allows phosphorus to be recovered and recycled. If not thermophilic digestion as streamlining is not effective enough for sufficient sludge sanitation, other complementary processes have to be introduced, for instance, composting drum or pasteurization. A full cost comparison between the existing sludge treatment and more efficient sludge treatment method is, however, almost impossible to be performed when all costs depend on the choice of components, factors and so on. This case study contributes with first-hand information that can provide greater opportunities for Avesta Vatten och Avfall AB to select the most appropriate options for sewage sludge disposal in Avesta town in the future.

Aiming for sustainable sanitation systems can provide benefits among a vast range of Sustainable Development Goals. In this study the sustainability of potential options for renovating or upgrading thewastewater treatment plant in Tupiza, a rapidly growing city in theSouthern highlands of Bolivia, was evaluated. The local context was characterized by increasing issues of flooding which in recent years has destroyed important wastewater treatment infrastructure and polluted sources of water for several downstream communities. Three system options consisting of different treatment technologies were evaluated against four criteria of sustainability; health,technical, environmental and financial and institutional. A "conventional" option consisting of waste stabilization ponds was compared against two more options with added steps of treatment, such as constructed wetlands, anaerobic reactors and alkaline and ammonia treatment of sludge. Social acceptance and demand of reuse of treated wastewater and sludge in agriculture was evaluated using qualitative research analysis. Results indicate that the systems with added treatment steps could help improve several areas of sustainability such as risks of disease transmission, space efficiency, treatment capacity and efficiency as well as enable safe reuse of sludge and wastewater in agriculture. Implementation of funding mechanisms covering the entire sanitation service chain as well as flood mitigation measures resulted essential in ensuring the long-term functionality of such improvements. This project was intended as a pre-study and identified several areas of future research including additional evaluation of nutrient content in effluent, investigation of a possible certification process for recycled byproducts from the wastewater treatment plant, risk assessment of floods of different magnitudes, evaluation of the long-term economic impact of having improved systems and evaluationof local institutional capacity surrounding the sanitation service chain in Tupiza. / Hållbara sanitetssystem för med sig många fördelar som kan främja majoriteten av de globala hållbarhetsmålen. I denna studie utreds hållbarheten i potentiella alternativ för renovering eller uppgradering av ett avloppsreningsverk i Tupiza, en snabbt växande stad i södra Bolivias högland. Den lokala kontexten präglades av en tilltagande översvämmningsproblematik som de senaste åren bidragit till förstörelse av central infrastruktur for avloppsvattenrening samt påföljande vattenföroreningar i samhällen nedströms reningsverket. Tre systemalternativ beståendes av olika reningstekniker utreddes utefter fyra hållbarhetskategorier; hälsa, teknologi, miljö samt finansiell/institutionell. Ett konventionellt alternativ som utgjordes av stabiliseringsdammar jämfördes mot två mer avancerade alternativ med ytterligare reningssteg såsom anlagd våtmark, anaerobiska reaktorer samt alkali- och ammoniakbehandling av slam. Social acceptans och efterfrågan för återanvändning av behandlat avloppsvatten och slam inom lantbruket utreddes i en kvalitativ forskningsstudie. Resultaten tyder på att system med fler reningssteg kan främja flera hållbarhetsområden såsom risk för överföring av sjukdomar, yteffektivitet, reningskapacitet och effektivitet samt möjliggöra säkert återanvändande av slam och avloppsvatten i jordbruket. Implementering av mekanismer för finansiering som täcker hela sanitetskedjan samt åtgärder mor översvämningar visade sig vara centrala för att säkerställa långsiktig funktion av sådana förbättringar. \\\\Det här projektet var menat som en förstudie och identifierade flertalet områden för vidare forskning såsom ytterligare utvärdering av näringsinnehåll i utgående vatten, utredning av möjlig certifieringsprocess för återvunna produkter från avloppsreningsverket, analys av översvämningsrisker av olika magnituder, utvärdering av den indirekta ekonomiska effekten av att ha system med fler reningssteg samt utvärdering av lokal institutionell kapacitet för hela servicekedjan för sanitet i Tupiza. / En este estudio se evaluó la sostenibilidad de opciones potenciales para renovar o mejorar la planta de tratamiento de aguas residuales de Tupiza, una ciudad de rápido crecimiento en las tierras altas del sur de Bolivia. En los últimos años, el contexto local se ha caracterizado por la ocurrencia de lluvias de mayor intensidad. Estas ocasionaron inundaciones que en efecto causaron daños importantes en la infraestructura de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR). El deterioro de la infraestructura provocó el derrame de aguas residuales al río y la contaminación del agua en las comunidades ubicadas en la cuenca baja. Trés opciones de sistemas de tecnologías de tratamiento de aguas residuales para la renovación y/o mejoro de la planta de Tupiza fueron evaluadas considerando cuatro criterios de sostenibilidad: Salud, tecnolgía, ambiental y financiera/institucional. Por otra parte la aceptación social y demanda de reúso de aguas residuales y lodos tratados en la agricultura se evaluaron mediante un análisis de investigación cualitativa. La opción convencional que consiste en estanques de estabilización de desechos, se comparó con dos otras alternativas que incluyen pasos adicionales de tratamiento, como son humedales artificiales, reactores anaeróbicos y tratamiento de lodos con urea y cal. Los resultados indican que los sistemas de pasos adicionales de tratamiento podrían ayudar a mejorar diferentes aspectos de sostenibilidad, como los riesgos de transmisión de enfermedades, la eficiencia espacial,  la capacidad y eficiencia de tratamiento y la posibilidad de reutilización segura de lodos y aguas residuales en la agricultura. La implementación de mecanismos de financiación que cubren toda la cadena de servicios de saneamiento, así como las medidas de mitigacióin de inundaciones se mostraron esenciales para garantizar la funcionalidad a largo plazo de tales mejoras. La tesis es un estudio preliminar e identificó varias áreas de investigación futuras, la evaluación adicional del contenido de nutrientes en el efluente, la investigación de un posible proceso de certificación de subproductos reciclados de la PTAR, la evaluación de riesgos de inundaciones de diferentes magnitudes, la evaluación del impacto económico a largo plazo de la implementación de sistemas con pasos adicionales de tratamiento y la evaluación  de capacidad institucional local a lo largo de la cadena de servicios de sanemiento.