Denna rapport är utförd på uppdrag av företaget Norrvatten vilka driver vattenverket Görvälnverket i Jakobsberg utanför Stockholm. Studien är uppdelad i tre huvudmål. Det första målet innefattar att utföra en analys av befintlig mätdata från en sensor som sitter inuti vattenverket. Data från verket jämfördes med väderdata för att få fram eventuella samband. Information om samband skulle kunna leda till att Norrvatten kan använda sin mätutrustning mer effektivt. I analysen användes MatLab och vissa samband mellan TOC (Total Organic Carbon), nederbörd och vattenstånd kunde ses och tydliga säsongstrender kunde även urskiljas. Det andra målet var att komma med ett förslag på mätsystem för kartläggning av skiktningen i vattnet utanför vattenverket Görvälnverket. Syftet med kartläggningen är att se om det finns behov av ett nytt, djupare, råvattenintag. Det tredje målet var att komma med ett förslag på ett alternativ på ett sensorbaserat varningssystem för förändrad råvattenkvalitet utanför verket. Systemets syfte är att ge information till verket om förhöjda halter av förorenande ämnen. För varningssystem och kartläggning av skiktning användes ett bedömningssystem för att väga olika alternativ till mätsystem mot varandra. Bedömningssystemet bestod av tre urvalsmatriser vilka vägde in hur många parametrar som kunde mätas, hur väl de kunde mätas samt kostnader. Utifrån urvalsmatriserna valdes de mest lämpade alternativen för respektive mätsystem. För att kartlägga skiktningen valdes ett mätsystem bestående av sensorer sittande på befintliga provtagningsledningar vid intagsledningarna i verket. För det sensorbaserade varningssystem valdes ett system med sensorer från företaget PME. Mätsystem är tänkt att placeras på egenbyggd plattform under vattnet. Det placeras sedan runt verket för att mäta olika parametrar.

Behovet av energieffektiva och välfungerande vattenreningssystem är stort, och växer i takt med den ökande befolkningsmängden. Lakvatten bildas då framförallt nederbörd rinner genom deponerat avfall. Problematiken kring lakvattenrening består i att bassängerna är placerade utomhus, vilket medför låga temperaturer under vinterhalvåret. Då lakvattenrening i huvudsak utförs med biologisk reningsteknik, medför de låga temperaturerna en sänkning i den bakteriella aktiviteten vilket försämrar reningseffektiviteten. Ett annat problem som ofta uppstår vid lakvattenrening är att det förorenade vattnet ofta består av höga halter kväve, medan fosforhalterna är låga. Detta ger en obalans i bakteriernas metabolism och kan leda till begränsningar i reningseffektivitet. I detta arbete har en nyutvecklad bioreaktor, som testas på Djupdalens avfallsanläggning, undersökts. Bioreaktorn togs i drift under hösten 2015 samt från april – december 2016. Mätdata från Djupdalen baserat på månatliga vattenprover och kemiska analyser för 2014 – 2016, har studerats för att ta reda på bioreaktorns bidrag till reningseffektvitet av ammoniumkväve. Egna vattenprovtagningar har utförts under maj 2017, där reningseffektivitet och aktiv biofilmsyta vid driftsättning av bioreaktorn studerats. Slutligen utfördes försök där biofilm från Djupdalen testats vid 17 – 18 liksom 12 – 15 ˚C med olika halter fosfortillskott, för att undersöka huruvida reningseffektiviteten kan förbättras om fosforhalten höjs. Resultaten tyder på att bioreaktorn bidrar till kraftig förbättring av reningseffektiviteten i luftningsbassängen, men förbättringspotential finns. Flera av de miljömässiga faktorerna i luftningsbassängen medför mindre gynnsamma förhållanden för den bakteriella tillväxten, såsom temperaturer under 15 ˚C, kraftiga underskott av fosfor i det inkommande lakvattnet och något för basiska pH värden. Genom egna vattenprovtagningar och medföljande kemiska analys framkom det att temperaturer över 15 ˚C i lakvattnet gynnar en snabbare utveckling av biofilmen. Slutligen visade laborativa försök att fosfortillskott vid temperaturer på 12 - 15 ˚C medförde en ökad reningseffektivitet, medan resultatet var oförändrat för temperaturer på 17 – 18 ˚C vid en uppehållstid på 24 timmar. Däremot visar en lägre uppehållstid på 16 timmar, att fosfortillskott påverkar försöken positivt för båda temperaturerna. Detta tyder på att ett fosfortillskott under hösten i luftningsbassängen, när temperaturerna i lakvattnet går under 15 ˚C, bör kunna medföra att bioreaktorn kan förbättra sin reningseffektivitet, trots den sjunkande lakvattentemperaturen. / The need for energy efficient and well-functioning water treatment systems is high, and grows as the growing population increases. Leachate is formed as water flows through landfilled waste. The problem of leachate treatment is that the reactors are located outdoors, which causes low temperatures during the winter months. As the leachate treatment is mainly carried out with biological purification techniques, the low temperatures cause a decrease in bacterial activity, which reduces the purification efficiency. Another problem that often arises in this type of water treatment is that the contaminated water consists of high nitrogen levels, while phosphorus levels are low. This gives an imbalance in the metabolism of the bacteria and can lead to limitations in purification efficiency. In this work, a newly developed bioreactor, which is tested at Djupdalen's waste facility, has been investigated. The bioreactor was put into operation in autumn 2015 and from April to December 2016. Measurement data from Djupdalen based on monthly water samples and chemical analyzes for 2014-2016 have been studied to find out the bioreactor's contribution to the purification efficiency of ammonium nitrogen. Water sampling was carried out in May 2017, where purification efficiency and active biofilm surface were calculated during the operation start of the bioreactor. Finally, experiments were performed where biofilms from Djupdalen were tested at 17-18 as well as 12-15 ° C with different levels of phosphorus supplementation, to investigate whether purification efficiency could be improved if phosphorus levels were increased. The results indicate that the bioreactor contributes to a significant improvement in the purification efficiency of the aeration reactor, but there is still an improvement potential. Several of the environmental factors in the aeration reactor cause less favorable conditions for bacterial growth, such as temperatures below 15 ˚C, severe phosphorus deficiency in the incoming leachate and slightly for basic pH values. Through water sampling and the accompanying chemical analysis it was found that temperatures above 15 ˚C in the leachate favor a faster development of the biofilm. Finally, laboratory experiments showed that phosphorus additions at temperatures of 12-15 ° C resulted in increased purification efficiency, while the result was unchanged for temperatures of 17-18 ° C at a water residence time at 24 hours. However, at a lower water residence time of 16 hours, the phosphorous supplement gave an effect for both temperatures. This indicates that a phosphorus supplement during the autumn of the aeration reactor, when the temperatures in the leachate go below 15 ˚C, should allow the bioreactor to improve its purification efficiency despite the sinking water temperature.

För att en hållbar utveckling ska kunna nås enligt de 17 miljömålen från Paris krävs en enkel och billig metod för vattenrening. Denna rapport behandlar en relativt oprövad metod som innebär att man ska rena metallförorenat vatten med hjälp av adsorptionsytor hos biomassa. Syftet med rapporten är att ta reda på ifall koppar- och koboltjoner skulle kunna bindas till vassväxten Cyperus papyrus och bomullsväxten Imperata cylindrica. Hur konkurrensen mellan kopparn och kobolten påverkar adsorptionen till biomassan samt vilken av biomassorna som lämpar sig bäst för rening skall också fastställas. Området som granskades var den koppar- och koboltförorenade floden River Nyamwamba i Uganda vilket gjorde att metallerna koppar och kobolt studerades. Biomassorna Cyperus papyrus och Imperata cylindrica växer i stor utsträckning i Uganda så dessa valdes ur ett hållbarhetsperspektiv då eventuella transporter kan minimeras. Adsorptionsförmågan av metallerna bestämdes genom en laboration där biomassorna kunde adsorbera mellan 45,55 - 69,84 % av kobolten och 63,74 -77,54 % av kopparn hos de fyra olika lösningarna som testades. Imperata cylindrica visade sig ha en något bättre adsorptionsförmåga. Möjliga metoder som skulle kunna implementeras i samhället kan vara filter tillverkade av biomassa men det krävs fortfarande mer forskning inom området innan dessa kan tas i bruk.

Rening av avloppsvatten är en viktig samhällsfunktion med höga krav på reningskapacitet och effektivitet, men traditionella reningsme- toder kräver mycket energi. Med anledning av detta har avloppsrening med mikrobiella bränsleceller (MFC) blivit ett stort forskningsområde. En MFC använder sig av nedbrytande mikroorganismer i en elektroke- misk redoxreaktion och kan därför användas för rening av avloppsvatten samtidigt som elektrisk energi kan utvinnas. I den här litteraturstudien sammanfattas den senaste forskningen kring hur de hinder som åter- står för storskalig avloppsrening med MFC kan överbryggas. Hindren är både ekonomiska och driftstekniska och tyngdpunkten i denna studie ligger på kostnadseffektivitet och ekologisk hållbarhet samt vilken roll det är rimligt att MFC kan anta i framtidens avloppsreningssystem. Det analyserade forskningsmaterialet antyder att den mest kostnadseffektiva grundkonfigurationen av MFC för avloppsrening är membranlös och fri från kostsamma katalysatorer. Att utnyttja biologiska sätt att underlätta redoxreaktionen, såsom att använda sig av bioanod, biokatod och luftka- tod, är både ekonomiskt och ekologiskt hållbart jämfört med traditionell MFC-teknik. Vidare har forskning kring användning av naturmaterial samt kol-, metalloxid- eller polymerbaserade nanomaterial visat på lo- vande resultat, men mycket arbete återstår innan MFC-tekniken till ful- lo är både driftsäker och kostnadseffektiv. Sammantaget visar resultaten att MFC-forskningen kring ekonomiskt och ekologiskt hållbara material och konfigurationer gjort vissa framsteg de senaste åren, samt att dessa bör utnyttjas i sammanhang där MFC integreras med beprövad renings- teknik, såsom membranbioreaktorer eller konstgjorda våtmarker, för att öka möjligheterna till att finna ett ekonomiskt och ekologiskt hållbart avloppsreningssystem. / Wastewater treatment is a crucial function in the urban society. With increasing population the need for energy efficient and ecologically sus- tainable solutions for water recovery will grow. Microbial Fuel Cells (MFC) are a promising technique with a potential to contribute to solv- ing this task, which is why they have been under extensive studies for several years in the context of wastewater treatment and energy recov- ery. A MFC designed for wastewater treatment consists of an electrolysis cell that uses wastewater as electrolyte, turning the chemical energy into electrical energy whilst microbes digests the nutrients and organic sub- stances. Some specific microbes, electrochemically active bacterias, are capable of anaerobic digestion and when the organic loadings are con- sumed, electrons and protons are released and a current can be collected from the fuel cell. This paper is a review of the most recent research focused on solving the critical problems that still prohibit a large scale usage of MFC for wastewater treatment. The most prominent issues are related to high initial costs och operational stability and the aim of this study is to summarize the state of art regarding cost effective materials and configurations and also to discuss what the future role of MFC in wastewater treatment might be. Due to the limited format only the eco- nomical and ecological aspects of sustainability is regarded. The results from this review indicates that the most cost effective basic configuration of MFC is membranless and free from expensive catalysts. Many studies show that the use of biological catalysts, such as microbial biofilm on the electrode surfaces, is a low-cost and effective way of stimulating the oxidation-reduction-reactions that drives the MFC. Also the use of air- cathodes, where the cathode is exposed to the air in order to stimulate oxygen reduction, instead of energy consuming air pump, is a promising way forward. Recently the use of natural materials, such as loofah and clay ware, have been studied with various results, and if the operational stability and overall performance could be enhanced this might well be a sustainable rout in research. Another strong trend is the use of cole-, metaloxide- or polymerbased nanomaterials which have a documented ability to increase both electric and purifying efficiencies, but the ecolog- ical sustainability regarding nanomaterials is a complex question which is not answered in this paper. Altogether, the research covered in this work shows that large scale wastewater treatment with MFC alone not at all is near at hand. However, some minor improvements have been made regarding cost effective and ecologically sustainable materials and con- figurations for MFC, and these findings could well be used in a context where MFC is integrated with other techniques, such as a Membrane Bio Reactor or Constructed Wetland, in order to take advantage of the syner- gistic effects that has been noticed in several studies. This might be the most reasonable role for MFC to play in the future wastewater treatment business, thereby contributing to the global strive for sustainability.

The construction of buildings and paved surfaces changes the natural water balance. Precipitation generates surface runoff and storm water instead of infiltrating into the soil. Storm water has come to be considered as a major source of pollution in lakes and streams in the vicinity of urban areas. Reduction of pollutants in storm water is a key action in order to protect sensitive recipients and maintain high water quality. Storm water is traditionally transported by storm sewers to the nearest recipient. In recent years the approach to storm water management has changed; storm water should primarily be disposed of on site, through local disposal of storm water, LOD. LOD is created by a combination of the function of several smaller local facilities and the general sewer system. In LOD techniques like wet and dry ponds, ditches, rain gardens, infiltration areas and green roofs are used. The function of a LOD facility is reduction, equalization and delay of storm water flows. There are several advantages of LOD over traditional storm water management. The natural water balance is imitated, exposed water surfaces and green areas are perceived as aesthetically pleasing, a reduction of pollutants occurs and the load on the grid is reduced The aim of this work was to investigate the conditions and strategies for increased use of LOD in existing urban areas in Västerås. This was done by examining two areas in Västerås city center and by suggesting LOD solutions. Private land and public land has been distinguished between for each area. The LOD plant is dimensioned so that the total outgoing flow is limited to 10 l / s, hectare. It has been investigated if the requirements for outbound flows from private property can be set lower and flows reduced by a further delay on public land or if it is more advantageous to delay the flows individually. To simulate flow and magazine volumes, the program StormTac has been used. The investigation has shown that storm water volumes to be disposed will be much lower if the disposal is done in one step. Available lawns should be used wherever possible to construct dry ponds, swales or other technics based on infiltration. By using lawns, large volumes can be disposed, pollution is reduced effectively and the arrangement is relatively cheap. Rain gardens are more expensive to construct but provide an efficient cleaning of storm water and are nice from an aesthetic point of view. Rain gardens should be placed lengthwise along roads or pedestrian streets. With such a design, large storage volumes are created while the surrounding areas can still be used. The use of percolation basins are needed when using LOD in urban paved areas. With the use of LOD plants, pollutants are reduced enough to reach the values and goals in Västerås’ storm water plan.

Stockholms länsstyrelse genomför en regional miljöövervakning för att kartlägga kvaliteten på grundvattnet. Det här arbetet har tagits fram på länsstyrelsens initiativ tillsammans med Kungliga Tekniska Högskolan och vars syfte har varit att identifiera och diskutera lösningar på eventuella kvalitetsproblem.   Undersökningen har varit fokuserad på kloridhalter i vattnet och en fallstudie har gjorts av Hammarby källa i Upplands Väsby norr om Stockholm. Det finns flera tidigare undersökningar om förorening kopplat till vägsalt, och den här studien har avgränsats till klorid och i mindre utsträckning andra ämnen som kan relateras till vägsaltning. Arbetet har inneburit en sammanställning och granskning av material om kloridhalter i grundvatten, lagstiftning om föroreningar, halkbekämpning och åtgärder mot vattenföroreningar.   Undersökningen visade att kloridhalten i källorna i Stockholmsregionen har ökat, med förhöjda värden i vissa enstaka källor. År 2014 var medelvärdet och medianvärdet på 51,6 respektive 24,4 milligram klorid per liter vatten. Vatten får kvalitetsanmärkningar och kan orsaka korrosionsproblem i ledningar när halten går upp till 100 milligram per liter. Dock ska åtgärdsprogram införas redan vid en kloridhalt på 50 mg/l eller vid en markant stigande trend av kloridhalten. Kloridkoncentrationerna i Hammarby källa har länge legat nära eller över 100 mg/l. På grund av de höga koncentrationerna tätades dikena intill vägen och saltningen minskade i området. Det har lett till att kloridhalten i vattnet har sjunkit, men väldigt långsamt, och halterna betraktas fortfarande som höga.   Det finns ett flertal åtgärder för att minimera kloridhalter i grundvatten, dels alternativ till natriumklorid eller andra metoder, t.ex. att hålla vägbanorna isfria med bergvärme. De är många gånger dyra och lättast att tillämpa vid konstruktion av nya vägar. Resultaten från undersökningen kan utgöra en grund för mer detaljerade undersökningar, både av specifika källor, möjliga åtgärder som kan genomföras och vilka andra föroreningar som förekommer i grundvattnet i Stockholmsområdet. / The Stockholm county administrative board is continuously perform regional environmental monitoring with regards to groundwater quality. The county board and the Royal Institute of Technology developed this project, and its aim was to survey the situation based on chemical analysis and discuss solutions to potential problems.   The study has focused on chloride concentrations in the groundwater and the Hammarby spring, situated in Upplands Väsby north of Stockholm, was used as a case study. Earlier, chloride concentrations had been studied in connection to deicing salts, and this study has been limited to chloride with some attention paid to other elements affected by deicing salts. The study has resulted in a summary and discussion on research on chloride in groundwater, laws regulating pollution, deicing efforts and countermeasures aimed at water pollution.   The study showed that chloride concentration has increased in springs found in the greater Stockholm area, with elevated concentrations found in specific sites. The overall concentrations are below the ones found in legal guidelines. 2014 showed a mean and a median on 51.6 and 24.4 milligrams of chloride per liter of water, respectively. Sampled water gets remarks on quality and cause corrosion in pipes at concentrations higher than 100 mg/l. The chloride concentration in the Hammarby spring has for a long been at or above 100 mg/l. Due to the high concentrations of chloride, the roadside ditches have been sealed and road salting has been limited. This has caused chloride concentrations to decrease slowly, but the concentrations are still regarded as high.   There are numerous kinds of countermeasures, both alternatives to deicing salts to decrease pollution or other methods, such as keeping roads free of ice through energy storage in the ground. These are often expensive and easier to implement when constructing new roads. The results from the project may be the base for more investigations, both with regards to specific springs and the countermeasures that can be used, and what other pollutants that are present in the groundwater in the Stockholm region.

Avloppsreningsverket Kalmar vatten AB arbetar med att minska halter av kadmium, silver, koppar och zink som kommer in till verket. Berga industriområde i Kalmar uppskattas som en möjlig källa för metallutsläpp. I det här projektet undersöks avloppsvattnet i delar av Berga för att se om det finns utsläpp av förhöjda metallkoncentrationer. Provtagning utfördes i utvalda avloppsbrunnar under två veckor. Proverna analyserade både internt inom Linnéuniversitetet med ICP-OES samt externt hos Eurofins med ICP-MS.  Undersökningen visade att tre av fyra provpunkter hade förhöjda koncentrationer av minst en metall. Detta kräver vidare arbete av reningsverket för att identifiera enstaka företag som släpper ut förhöjda halter av metallerna.

Reliable sensor values are important for resource-efficient control and operations of wastewater treatment processes. Automatic fault detection methods are necessary to monitor the increasing amount of data produced in any modern water resource recovery facility (WRRF). Most on-line measurements exhibit large variations under normal conditions, due to considerable variations in the influent flow. The work reported in this licentiate thesis deals with fault detection in WRRFs. In the first paper, we studied how Gaussian process regression (GPR), a probabilistic machine learning method, could be applied for fault detection in WRRFs. The results showed that the standard parameter estimation method for GPR suffered from local optima which could be solved by instead estimating the distribution of the parameters with a sequential Monte Carlo algorithm (GPR-SMC). The GPR-SMC allowed for automatic estimation of missing data in a simulated influent flow signal with high noise, which is a representative signal for on-line sensors in WRRFs. In addition, the GPR-SMC provided uncertainty predictions for the estimated data and accurate sensor noise estimates. Care should be taken in selecting a suitable kernel for GPR, since the results were in contrast to the general assumption that prior knowledge can easily be encoded by means of selecting a proper kernel. Here, the autocorrelation graph was found useful as diagnostic tool for selecting a proper kernel. In the second paper, we studied how active fault detection (AFD) could be used to reveal information about the sensor status. The AFD was implemented by evaluating the change in a dissolved oxygen (DO)-signal caused by the sensor's automatic cleaning system. Fault signatures were obtained for fouling and several other sensor faults such as a worn out or mechanically damaged membrane. This demonstrates the potential of AFD, not only for fault detection, but also for fault diagnosis. Interestingly, the progression of the sensor bias due to organic biofilm fouling differed depending on the measurement technique used within the DO-sensor. This is new knowledge that is valuable for process control and should be further studied. The AFD was implemented on a full scale system to demonstrate its applicability, which is rarely done in research papers in the field of WRRFs.

Kläder och textilier produceras och konsumeras i allt högre grad med stor påverkan på miljö, klimat och jordens resurser som följd. En attraktiv lösning på det är återvinning av kläder, vilket företaget re:newcell gör. Detta är en förstudie med syfte att undersöka vilka reningsmetoder re:newcell skulle kunna implementera för att förbättra sin vattenreningsprocess i framtiden. Tre ämnen vars halter i nuläget inte reduceras i reningen valdes ut till studien: nonylfenol, bromerade flamskyddsmedel och sulfat. En litteraturstudie kring dessa ämnen och möjliga reningsmetoder resulterade i att tre lämpliga reningsmetoder valdes ut till studien: ozonering, biologisk rening och jonbyte. En försöksplan utformades med målen att ta reda på (1) hur tidigare rapporterade ozondoser påverkade nonylfenolhalten i re:newcells vatten, (2) hur stor andel TOC (Total Organic Carbon) en MBBR (moving body bioreactor) kunde reducera och (3) ifall PBDE (bromerade flamskyddsmedel) och sulfat var möjliga att bryta ner med i en MBBR, (4) hur stort jonbytarfilter som skulle krävas i re:newcells process för att reducera sulfathalten samt (5) i vilken ordning reningsstegen bör implementeras i framtida reningsprocesser. Ozoneringsförsök utfördes på re:newcells laboratorium i Kristinehamn med totalt fem olika ozondoser. En biologisk MBBR utformades i laboratorium på Karlstad Universitet, där två olika uppehållstider testades för reducering av flamskyddsmedel, sulfat och TOC. Beräkningar på jonbytarfilter utfördes teoretiskt. En ozondos på 0,45 mgO3/mgCOD gav en reducering på ca 31 % och 0,75 mgO3/mgCOD gav 78 % reducering vid en nonylfenolhalt på 1100 mg/L. Resultaten från MBBR visar att bakterier trivs i re:newcells vatten och att de kunde reducera TOC med ca 50 %. Däremot kunde ingen reducering av sulfat uppmätas, vilket tyder på att ingen anaerob zon har uppstått. Halten av PBDE reducerades med ca 90 % med en uppehållstid på 45 h i MBBR, men om det beror på nedbrytning eller adsorption till slammet är inte fastställt. Resultaten från beräkningen på jonbytarfiltret visade att filtret behöver vara 5,7-15 m3 vid regenerering en gång per dygn i re:newcells nuvarande pilotskaliga process. Denna metod anses därmed inte vara en lämplig för sulfatreducering. Den framtida reningsprocessen föreslås starta med MBBR och efterföljande sedimentering, följt av kemfällning, sedimentering/flotation, sandfilter, ozonering och sist aktivkolfilter, men vidare studier rekommenderas rörande vilken ordning reningsstegen bör implementeras för optimal effekt. Vidare studier kring vilken ozondos som krävs och vilken uppehållstid som är optimal i MBBR föreslås också. / Clothes and textiles are increasingly produced and consumed causing a major impact on the environment, the climate and the earth's resources. One solution to the problem is to recycle clothes that are no longer used, which is what the company re:newcell does. This is a feasibility study aimed at investigating what purification methods re:newcell could implement to improve their water purification process in the future. Three substances not currently purified sufficiently were selected for the study: nonylphenol, brominated flame retardants and sulfate. A literature review on these substances and possible purification methods for them resulted in that the following methods were selected for the study: ozonation, biological purification and ion exchange. An experimental plan was developed with the aim of finding out (1) how previously reported ozone doses affected the nonylphenol content in re:newcell's water, (2) how much TOC an MBBR (moving body bioreactor) could reduce, (3) and whether the levels of brominated flame retardants and sulphate were possible to reduce in it,  (4) the required size of the ion exchange filter in re:newcells process to reduce sulfateand (5) the order in which the purification steps should be implemented in future purification processes. Ozonation experiments were carried out at re:newcell's laboratory in Kristinehamn with a total of five different ozone doses tested. A biological MBBR was designed in a laboratory at Karlstad University, where two different hydraulic retention times were tested for reducing flame retardants, sulfate and TOC. Calculations on ion exchange filters were performed theoretically. An ozone dose of 0.45 mgO3/mgCOD produced a reduction of about 31% and 0.75 mgO3/mgCOD produced a 78% reduction at a nonylphenol content of 1100 µg / L The results from MBBR showed that bacteria thrived in re:newcell´s water and that they can reduce TOC by about 50 %. However, reduction of sulfate could be measured, suggesting that no anaerobic zone has occured. The content of PBDE was reduced by about 90% with a hydraulic retention time of 45 hours in MBBR, but whether it is due to degradation or adsorbation to the sludge is not determined. The calculation regarding the ion exchange filter show that the filter needs to be 5,7-15 m3 when regenerated once a day in re:newcell's current pilot scale process this method is therefore not considered appropriate  for sulfate reduction for re:newcell. The future purification process is proposed to start with MBBR and subsequent sedimentation, followed by chemical precipitation, sedimentation / flotation, sand filter, ozonation and last activated carbon filter, but further studies are recommended regarding which order the purification steps should be implemented for optimal effect. Further studies on which ozone dose is required and which residence time is optimal in MBBR are also suggested.

The pulp and paper mill requires a lot of water during the production. Stora Enso Skoghall requires about 33m3 of water for 2204 lb produced carbon or paper. Before the wastewater returns to the recipient, the water must be purified from organic material. Organic material is naturally found in wood, and if a high level of organic material is added to the recipient it will lead to deficiency of oxygen in lakes. In order to avoid deficiencies of oxygen in lakes, the wastewater must go through a biological treatment, Stora Ensos biological treatment is consisting a long-term aerated active sludge, LAS, which is similar to a large pond. During a period, Stora Enso Skoghall constructed a pre-treatment step fort their LAS which is a Moving Bed Biofilm Reactor, MBBR. Stora Enso has been struggling to aerate the wastewater in the LAS, which has affected the production of the industry badly. The purpose of building the MBBR is to facilitate the LAS, in order to deliver full production. The biological treatment requires a lot of energy to operate the aeration system, about 50 percent of the total energy demand for a treatment plant goes to the biological treatment.   The purpose of this study is to examine the impact on the LAS if a MBBR-process is connected as a pre-treatment step. The aim of this study is to examine how the new biological treatment effects the energy demand considering aeration, compared to before the MBBR was connected. Wastewater samples were collected at Stora Enso Skoghall and taken to a laboratory at Karlstads University for analysis and tests. The wastewater samples have been studied regarding its content of TOC and how it affects the possibility of aerating the water. The a- and b-values, and as well the theoretical oxygen demand, were experimentally determined in cylinder aerators that contains 30 liters. The energy use for aeration of the MBBR and the LAS has been estimated. In order to compare if the new biological treatment effects the ability of purification in the existing LAS and if the energy demand changes, wastewater samples were taken before and after the MBBR was connected.   The result of this study shows that the MBBR has a positive impact on the existing LAS at Stora Enso Skoghall. There is a higher reduction of COD and the oxygen uptake capacity is better in the LAS, compared to before the MBBR was connected as a pre-treatment step. The total energy demand has increased with 58 percent, compared to the results before the MBBR were connected. The wastewater from the CTMP production contains high levels of TOC. It contains high levels of surfactants and high ionic strength, which usually worsen the ability of aeration. The flow into the MBBR contains mainly wastewater from the CTMP and the aeration tests showed that only 1-6 percent of the oxygen dissolved in it. As a result, the estimated energy demand remains very high. In conclusion, with the new biological treatment system the industry can now deliver full production of pulp and cardboard, while the LAS gets enough oxygen to effectively purify the wastewater. The MBBR relives the LAS through reduce the right amount of COD so the LAS can aerate the wastewater more easily. Moreover, the total energy demand of the biological treatment has increased when it comes to aerate the wastewater due to the fact that the production of pulp and cardboard has increased with 46 percent.