I avloppsvattnet förekommer både naturliga och antropogena ämnen som kan orsaka en negativ miljöpåverkan, såsom eutrofiering och en syrefattig recipient. Förekomsten av näringsämnen och organiskt material kan också vara en värdefull resurs, för det slam som återstår efter reningsstegen i avloppsreningsverket kan användas för att höja näringshalten i till exempel skogar och på åkermark. För att minska risken för skador på reningsprocessen, en negativ miljöpåverkan på recipienten genom skadliga ämnen som passerar genom avloppsreningsverket samt en negativ miljöpåverkan på grund av ett förorenat slam är det betydelsefullt att fokusera på mängden skadliga ämnen som förs till anläggningen. Syftet med examensarbetet är att kartlägga förekomsten av hushållskemikalier hos sex hushåll i Västerås som är anslutna till det kommunala reningsverket, studera befintlig litteratur som beskriver vad som sker med utvalda kemikalier då de når avloppsreningsverk i allmänhet, och sedan jämföra detta med Kungsängsverket. De sex hushållens sammanlagda antal produkter var 293 stycken, varav 66 var rengöringsprodukter, 16 tvättprodukter, 112 badrumsprodukter och 99 stycken var garageprodukter. Vid kommunala reningsverk är det främst kväveavskiljningen och den biologiska reningen som riskerar att ta skada vid förekomst av kemikalierna. Beståndsdelarna i färg visar en toxicitet för vattenlevande organismer, vilket även parabener och zinkpyrition gör. Triclosan är toxisk för vattenlevande organismer, akutgiftig för däggdjur och kan leda till mikrobiell resistens. Fosforföreningar omvandlas till fosfater i vattenmiljöer och ökar risken för eutrofiering.

I framtiden kommer belastning på Henriksdals avloppsreningsverk fördubblas, vilket innebär en ökning av antalet personer som bekännas, från cirka 800 000 till 1,6 miljoner. Hygienkravet på slam kommer även att bli striktare. Rötningsprocessen i Henriksdal reningsverk sker idag på mesofil drift (37°C), men det planeras att omställa processen till termofil drift (55°C). Denna omställning studerades i detalj på Hammarby Sjöstadsverkets pilotanläggning. Innan omställningen, skedde ett försök med mesofil drift. Resultatet från denna period användes som referens.  Experimentet skedde med en fem kubikmeter reaktor och temperaturen ökades successivt från 37 till 55 °C under tre veckors tid. Parametrar som studerades var torrsubstanshalt, glödförlust, flyktiga fettsyror, alkalinitet, pH, ammoniumkväve, gassammansättningen  (𝐶𝐻4, 𝐶𝑂2, 𝐻2𝑆), teoretiska biogasproduktion, specifika biogasproduktion och specifika metanproduktion.  Omställningsprocessen var relativt stabil under de första tre dagarna. När temperaturen nådde 46 °C kollapsade metanbildande mikroorganismer. Detta detekterades genom att VFA-halten accelererade till 2736 [mg/l], pH-värde sänktes från 7,1 till 6,7 och metanutbytet försämrades med ett minimalt värde på 37 %. Koldioxidhalten ökade som följd av temperaturhöjningen och pH minskningen. Alkaliniteten var relativt stabil, men minskades från 2210 [mg/l] till 1120 [mg/l]. Under processen varierade organiska belastningen (OLR) mellan 0 och 3,84 [kgVS/ m3, d] och utrötningsgraden var mellan -47,5 % och 71,2 %. FAN-halten och svavelvätekoncentrationen ökade under omställningen men nådde aldrig de toxiska haltnivåerna som rapporteras i litteraturen. Processen började stabilisera sig efter en vecka efter att temperaturen nådde 55,0 °C och omställningen var lyckad.  Käppala avloppsreningsverk genomförde en omställning på sin pilotanläggning. Omställningsstrategin var annorlunda jämfört med försöket på Hammarby Sjöstadsverkets pilotanläggning. Käppala minskade sin OLR till 1,5 [kgVS/ m3, d] innan omställningen men ökade successivt senare i försöket. Driftstopp uppstod i Käppalas omställningen. Problem som uppstod under Käppalas omställning var: enorm ökning av VFA, låg biogasproduktion och dålig biogassammansättning. På grund av detta, rekommenderas att omställa Henriksdals rötkammaren med samma strategi som försöket på Hammarby Sjöstadsverkets pilotanläggning. / In the future, the load on the Henriksdal water treatment plant will double, which means an increase serving from about 800,000 people to 1.6 million people. The hygiene requirements for sludge will also become stricter. The digestion process in Henriksdal Wastewater treatment plant is currently mesophilic (37 °C) but the plans is to convert the process to thermophilic (55 °C). This conversion was studied in detail at the Hammarby Sjöstadsverk pilot plant. Prior to the conversion, a trial with mesophilic operation took place. The results of this trial were used as a reference.  The experiment took place with a five cubic meter reactor and the temperature was gradually increased from 37 °C to 55 °C with a slightly larger increase at the beginning. The experiment took place over a period of three weeks. Parameters studied were total solids, volatile solids, volatile fatty acids, alkalinity, pH, ammonium nitrogen and gas composition (𝐶𝐻4, 𝐶𝑂2, 𝐻2𝑆).  The conversion process was relatively stable during the first three days. When the temperature reached 46 °C, methane-forming microorganisms collapsed. This was detected by the increasing VFA concentration to 2736 [mg/l], pH dropped from 7.1 to 6.7, and methane exchange deteriorated with a minimum of 37 %. The carbon dioxide content increased as a result of the increase in temperature and the decrease in pH. Process alkalinity was relatively strong during the conversion but decreased from 2210 [mg/l] to a minimum of 1120 [mg/l]. This is because of the decomposition of VFA consumes the alkalinity. During the process, the organic loading rate (OLR) varied between 0 and 3.84 [kgVS/ m3, d] and the organic destruction efficiency was between -47.5% and 71.2%. This is due to the fact that the sludge quality (TS and VS) and flows varied greatly during the conversion. The FAN concentration and hydrogen sulfide concentration increased during the conversion but never reached the toxic levels reported in the literature. The process started to stabilize one week after the temperature reached 55.0 °C and the conversion was successful.  Käppala wastewater treatment plant experimented a conversion at its pilot plant. The conversion strategy was different compared to the experiment at Hammarby Sjöstadsverket's pilot plant. Käppala reduced its OLR to 1.5 [kgVS/ m3, d] before the conversion but gradually increased it later in the experiment. Stop of feeding also occurred during the Käppala conversion. Problems encountered during the Käppala conversion were huge increase in VFA, low biogas production and poor biogas composition. Because of this, it is recommended to convert the Henriksdal digester using the same strategy as the trial at the Hammarby Sjöstadsverk pilot plant.

Possibilities for energy recovery from sludge at Chişinȃu wastewater treatment plant have been investigated and evaluated. One way of recovering energy from sludge is to produce biogas through anaerobic digestion. Which method of biogas usage that is to prefer in Chişinȃu has been evaluated from a cost-efficiency point of view. There is a possibility that a new waste incineration plant will be built next to the wastewater treatment plant, and therefore solutions that benefit from a co-operation have been discussed. The results show that biogas production would be suitable and profitable in a long time perspective if the gas is used for combined heat and power production. Though, the rather high, economical interest rates in Moldova are an obstacle for profitability.

Detta examensarbete behandlar slamhanteringen på Sibbhults avloppsreningsverk (Sarv). I denna rapport tas det upp hur avvattningen och förtjockningen av slammet går till i dagsläget och vilka förändringar som kan göras för att förbättra dessa processer. Här visas även vilka eventuella vinster som kan fås med förändringar och eventuella investeringar i en avvattningsapplikation. Redan med små medel kan förtjockningen av slammet förändras, även om det inte införskaffas en mekanisk avvattnare, som t ex med inblandning av polymerer i avloppsvattnet. För att finna olika fungerande alternativ har information insamlats från flera företag som tillhandahåller applikationer för slamavvattnare. Information har även införskaffats genom egen erfarenhet under min verksamhetsförlagda utbildnings (VFU) period på SArv, och vid diskussion med personal som arbetar vid vatten- och avloppsreningsverken i Östra Göinge kommun.

<p>Possibilities for energy recovery from sludge at Chişinȃu wastewater treatment plant have been investigated and evaluated. One way of recovering energy from sludge is to produce biogas through anaerobic digestion. Which method of biogas usage that is to prefer in Chişinȃu has been evaluated from a cost-efficiency point of view. There is a possibility that a new waste incineration plant will be built next to the wastewater treatment plant, and therefore solutions that benefit from a co-operation have been discussed. The results show that biogas production would be suitable and profitable in a long time perspective if the gas is used for combined heat and power production. Though, the rather high, economical interest rates in Moldova are an obstacle for profitability.</p>

Vid vattenrening produceras slam som restprodukt. Slam innehåller en stor mängd ämnen, såsom metaller, medicinrester och olika näringsämnen. I Sverige produceras flera hundra tusen ton årligen. Innehållet måste hanteras, men hur görs det idag och hur kommer det att hanteras i framtiden. Vanligast idag är att återvinna fosfor och kväve genom att sprida slam som gödning inom jord och skogsbruk. Däremot metaller som finns i slam utvinns inte idag, även om det vore värdefullt ur miljösynpunkt.  Denna litteraturstudie beskriver hur slamhantering ser ut idag, med fokus på Sverige. Därefter beskrivs forskningsläge och möjlig framtida utveckling i hantering. Slamhantering är problematisk ur flera aspekter. Slamhantering behöver hantera följande svårigheter: En logistisk aspekt är de stora volymer som behöver hanteras och att de produceras på många olika platser.Forskning på konsekvenser av slamspridning är relativt liten. Det gäller den påverkan som medicinrester, tungmetaller och andra ämnen utgör.Vilka utvinningsbara ämnen ska prioriteras, eftersom metoder för utvinning ställer maximerad utvinning av gödning i motsats till maximerad utvinning av metaller. / When purifying water, sludge is produced as a residual product. Sludge contains lots of different substances, such as metals, medical waste and different nutrients. In Sweden there is many hundred thousands of tons of sludge produced annually. The content must be managed, but how is it handled today and how will it be managed in the future. Commonly today phosphorus and nitrogen recycles by spreading sludge as fertiliser in agriculture and forestry. Metals in sludge is not recycled, even if it would be positive from an environmental point of view. This literature study describes how sludge treatment is today with a focus in Sweden. Then it describes the current state of research and possible future development in management. Sludge handling is problematic from many different aspects. Sludge treatment must have to address these challanges: One logistic aspect is that there are great volumes that needs to be handled and that it is produced in many different places. The research in consequences of sludge spreading is a relatively small base. That goes for the influence of medical waste, heavy metals, and other substances in sludge. What recyclable substances needs to be prioritised, since the methods of extraction puts the maximal extraction of fertiliser against the maximised extractions of metals

Norrvatten är en av Sveriges största dricksvattenproducenter. Med ett ökande behov av en större produktionskapacitet och nya regleringar, planerar dem att förbättra sin reningsprocess. En aspekt som kräver omfattande undersökning är val av reningsmetod för att nå den nya gränsen från Livsmedelsverket för fyra PFAS kemikalier. PFAS är en grupp kemikalier som är mänskligt producerade sedan 1950-talet, vilka är persistenta och farliga för människors hälsa. Deras stabilitet i miljön leder till att de ackumulerar i naturen och hamnar i mat och dricksvatten. För att uppnå de nya regleringarna måste Norrvatten minska sin PFAS4 koncentration från cirka 5.7 ng/L till 4 ng/L. PFAS-separationen är planerad att genomföras via antingen aktivt kol eller en kombination där flotation även implementeras. Aktivt kol har en bevisad möjlighet att separera och destruera PFAS4, men nyligen har indikationer på en potential hos flotation uppenbarats. Dock är forskningen kring dess effektivitet begränsad vilket medför ett behov av att utvärdera dess användbarhet. Denna rapport syftar till att förse Norrvatten med ett underlag på effektiviteten och gynnsamheten med flotation inför beslutet att implementera flotation. Av den anledningen undersöktes separationseffektiviteten som uppnås i en befintlig flotationsbassäng i Norrvattens vattenverk. Genom att mäta PFAS4 koncentrationen i inflödet, utflödet och slammet kunde en borttagningseffektivitet på 19-38% bestämmas för olika belastningar. Slamkoncentrationen mättes till ungefär 200-700 ng/L. Felkällor kunde identifieras i mätningarna eftersom massbalansen inte stämde överens trots att mätosäkerheten från analysen adderades. Dessutom gjordes en omanalys av två prover som skilde sig från det förväntade resultatet, vilket gav avsevärda skillnader i resultatet. Trots att några felkällor kunde identifieras kunde inte en fullständig förklaring till avvikelserna fastställas. Trots detta kunde slutsatser dras att den uppmätta separationseffektiviteten och slamkoncentrationen kunde förse ett korrekt intervall. Dessutom indikerade resultaten att flotation inte kan appliceras enskilt för att nå koncentrationsmålet utan bör kombineras med kompletterande kolfilter f ̈or att nå gränsvärdet. Flotation ger upphov till en mer koncentrerad ström av PFAS som kräver behandling för att eliminera kemikalierna från miljöns kretslopp. Flera potentiella behandlingsmetoder identifierades för hur slammet kan hanteras. Jämförelsen inkluderade aktivt kolfilter, jonbytare, membran, oxidationsprocesser, sonolys, förbränning, deponi, jordrening, flotation, skumfraktionering, behandling på reningsverk och återanvändning för jordförbättring. Metoderna jämfördes utifrån bevisad robusthet, kostnad och applicerbarhet. Ett möjligt slamhanteringsalternativ visade sig vara ett sekundärt steg med flotation, förbränning av det uppkoncentrerade slammet och behandling av permeatet med jonbytare. Med den föreslagna slamhanteringen kunde implementering av flotation utvärderas baserat på maximal PFAS destruktion, ekonomi, koldioxidutsläpp och energiförbrukning. Det visade sig att energiförbrukningen är större för processen som inkluderar flotation men koldioxidutsläppen är mindre. Dock är det möjligt att avgränsningarna för koldioxid kan ha gynnat flotationsprocessen eftersom utsläpp från reaktivering av kolfilter inkluderades men inte utsläpp från förbränning eller energiproduktion. PFAS destruktionen blev ungefär 1-2% större för processen med exklusivt kolfilter eftersom flotationsprocessen innehåller ytterligare en ström som släpper ut PFAS efter behandling med jonbytare. Det mest ekonomiska alternativet visade sig bero på koncentrationsgränsen där implementering av flotation var dyrare för en PFAS4 koncentration på 4 ng/L i dricksvattnet, men billigare vid en gräns på 3 ng/L. Slutligen upptäcktes det att volymen av sekundärt slam som beräknades att skickas till förbränning har en stor påverkan på driftkostnaderna. Därför bör optimeringar genomföras för att minimera den sekundära slamvolymen om flotation implementeras. / Norrvatten is one of the largest drinking water producers in Sweden. With the need to increase their production capacity and new regulations, they are planning to improve their treatment process. One aspect that requires extensive investigation, is the treatment approach to reach the new limit from the Swedish Food Agency of four PFAS chemicals. PFAS is a group of chemicals that have been humanely produced since the 1950s, which are persistent and hazardous to human health. Their environmental stability causes them to accumulate in nature and ends up in foods and drinking water. To fulfill the new regulations, Norrvatten has to decrease the PFAS4 concentration in their drinking water from approximately 5.7 ng/L to 4 ng/L. The removal is planned to be achieved through either activated carbon filters or a combination where dissolved air flotation is included. Activated carbon has a proven separation and destruction possibility for PFAS4 but recently, DAF has appeared to be a promising alternative. However, there is limited research on its efficiency, which establishes a need for investigations on the potential of DAF for PFAS removal. To navigate Norrvatten through the decision between exclusively applying GAC filters or implementing a combination with DAF, this thesis intends to provide a basis of its efficiency and favorability. Therefore, this thesis investigated the removal efficiency that was obtained in one existing DAF basin in Norrvattens waterworks. By measuring the PFAS4 concentration in the inlet, outlet, and sludge flow, a removal efficiency of 19-38% was acquired for different flow levels. In addition, the sludge concentration was measured to approximately 200-700 ng/L in the water phase. Presence of sources of errors could be identified in the measurements as the mass balance did not add up despite the addition of the measurement uncertainty in the analysis. Also, two samples were analyzed twice as the results differed from the expected results, which provided significant variations. Although some sources of error were identified, a full explanation for the differing results could not be disclosed. However, through some consistency, it was possible to conclude that the removal efficiency and sludge concentration could provide an accurate interval to illustrate the reality. In addition, the results indicate that DAF cannot be applied alone to reach the concentration goal, but has to be combined with additional GAC filters to reach the target. DAF provides a separation of PFAS into a sludge stream that requires treatment to remove the chemicals from the environmental cycle. To investigate how the sludge could be managed, several treatment methods were identified. The comparison included GAC, AIX, membranes, oxidation processes, sonolysis, incineration, landfill, soil cleaning, DAF, foam fractionation, treatment at a wastewater facility, and reuse for soil improvement. The methods were compared based on proven robustness, cost, and applicability. It was concluded that a viable alternative was to transfer the sludge to a second stage of DAF, incinerate the concentrated sludge, and treat the permeate with AIX. From the sludge management proposal, the implementation of DAF was analyzed based on maximum PFAS destruction, economics, carbon emissions, and energy requirements. It was found that the energy requirement was larger for the process including DAF but the carbon emissions are smaller. However, the delimitations on the carbon emissions may have been in favor of the DAF process as the GAC reactivation emissions are included but emissions due to incineration or energy production are excluded. The PFAS destruction was approximately 1-2% larger for the process that excluded DAF as an additional stream containing PFAS would be released into the environment after AIX, which is not present when only GAC is implemented. The economic out-come depended on the concentration limit, where implementation of DAF was more expensive for a treatment target of 4 ng/L in the drinking water and more economical for 3 ng/L. Lastly, it was found that the volume of the concentrated sludge that would be sent for incineration had a large impact on the operational cost. Therefore, if DAF is implemented optimizations are of relevance to minimize the volume of that stream.

Syftet med projektet är att undersöka effekten av att leda över vattenverksslam från Norrvattens vattenverk, Görvälnverket, till Käppalaverkets reningsverk som ett steg i en mer hållbar slamhantering. Detta slamhanterings alternativ jämförs med en framtida lokal slamhantering vid Görvälnverket. Studien undersöker möjligheten att leda vattenverksslam över till Käppalaverket utifrån fyra huvudaspekter, vattenrening, drift, kostnad och miljöpåverkan. En litteraturstudie genomfördes med syfte att utvärdera hur vattenverksslammet kan påverka reningsprocesserna vid Käppalaverket. En Livscykelanalys genomfördes med syfte att utvärdera miljöpåverkan av att leda över vattenverksslam till Käppalaverket. Genomförbarheten utvärderades med hjälp av en multikriterieanalys, där tekniska, miljömässiga och ekonomiska aspekter utvärderades.  Resultat från studien visade att den framtida lokala slamhanteringen är mer fördelaktig från ett tekniskt och ekonomiskt perspektiv, än överledning av vattenverksslammet till Käppalaverket. En nackdel med överledning av vattenverksslam till Käppalaverket är att vattenverksslammet sannolikt kommer påverka avvattningen av avloppsslammet, vilket resulterar i en högre polymerförbrukning och en ökad hydraulisk belastning på centrifuger och rötkammare. Överledningen av vattenverksslam antas däremot inte ha en negativ påverka på kvaliteten av reningen vid Käppalaverket. Att leda vattenverksslam över till Käppalaverket ger en lägre miljöpåverkan med avseende på kemikalieutsläpp till vattenmiljön men en högre miljöpåverkan med avseende på transporter och energiförbrukning.  Överledning av vattenverksslam till Käppalaverket bedöms som genomförbart, men denna studie visar att den framtida lokala slamhanteringen på Görvälnverket är ett mer fördelaktigt alternativ. Om överledning av vattenverksslam till Käppalaverket fortsatt är ett aktuellt alternativ rekommenderas det att en mer djupgående studie utförs, där vattenverksslammet tillsätts till Käppalaverket för att utvärdera dess påverkan. / The aim with this project is to investigate the impact of leading the produced waterworks sludge (WWS) from Norrvattens drinking water treatment plant (DWTP), Görvälnverket, over to Käppalaverkets wastewater treatment plant (WWTP) as a step in a more sustainable sludge management. This alternative is compared to a future sludge management at Görvälnverket. The study, investigating the feasibility of leading the WWS over to Käppalaverket, is based on four main aspects, water treatment, operation, cost, and environmental impact. A literature study was performed to evaluate the effect of WWS on Käppalaverket. A life cycle assessment (LCA) analysis was performed to evaluate the environmental impact of leading the WWS over to Käppalaverket. The feasibility was evaluated using a multi-criteria decision analysis (MCDA), where technical, environmental, and economic aspects were considered. The study shows that the future sludge management is more favourable than leading the WWS over to Käppalaverket from a technical and economic aspect. The main drawback with leading the WWS over to Käppalaverket is that the WWS will likely impact the dewatering of the sewage sludge, resulting in a higher polymer consumption and an increased hydraulic load on centrifuges and digesters. However, the addition of WWS at Käppalaverket is not assumed to negatively impact the quality of the treatment at Käppalaverket. Leading the WWS over to Käppalaverket results in a lower environmental impact regarding chemical emissions but results in a higher environmental impact regarding transportation and energy consumption. Leading the WWS over to Käppalaverket was found to be feasible, although the future sludge management at Görvälnverket was found to be more favourably in this study. A more in depth study on the feasibility of leading the WWS over to Käppalaverkets is required to fully assess this aspect. A trial where the WWS is added to Käppalaverket is recommended to further evaluate the impact of the WWS.

Chemical coagulation is a widely used wastewater treatment method around the world to reduce impurities from the process water in various industries. However, the large amounts of coagulation chemicals that are required for the removal of dissolved particles create a chemical sludge which poses a great environmental problem. Purac AB, a Swedish wastewater treatment company attempts to solve this problem with a new technology called the ReAl process. The ReAl process can recycle the aluminium ions from the commonly used coagulant aluminium sulfate, which reduces the amount of chemical sludge and the amount of aluminium sulfate needed in the coagulation process. In this study, a comparative life cycle assessment was conducted with a cradle-to-grave approach and mostly in accordance with the ISO-14040 series with the only deviation of not including resource-based impact categories. The goal was to evaluate the environmental impact of two sludge treatment systems – a conventional system (system 1) and a system which includes the ReAl process (system 2). Furthermore, the environmental performance of two dewatering equipment’s, a decanter centrifuge and a filter press, were examined in system 1, while in system 2, the exclusion of sludge drying was investigated. The scope of the study did not include the infrastructure of the sludge treatment systems and the ReAl process since previous studies have shown that, the environmental impact from the infrastructure in the wastewater treatment industry is relatively small compared to other factors, such as the energy and coagulation chemical used in these systems. The characterization results showed that system 2 had the lowest environmental impact on all the evaluated impact categories. The results also revealed that system 1 would have a slightly lower environmental impact if the chemical sludge was dewatered with a decanter centrifuge instead of a filter press. Similarly, system 2 would have a slightly lower environmental impact if sludge drying was excluded from the system. However, the environmental performance gain from selecting the best dewatering and drying equipment is limited and considered within the margin of error. Thus, this thesis suggests selecting the sludge treatment equipment based on their economic and technical factors before their environmental performance. The largest environmental impact in system 1 derived from the use of the coagulation chemical aluminium sulfate, while in system 2, sulfuric acid used in the ReAl process contributed the most to its environmental impact. The sensitivity analysis showed that a “clean” electricity mix is essential for system 2 and the ReAl process overall impact on the environment compared to system 1.