<p>Hallsta paper mill uses large amounts of water during the pulp and paper making processes. The wastewater is treated in two separate activated sludge processes referred to as BIO 1 and BIO 2. The main aim is to reduce the organic substance content, measured as COD (Chemical Oxygen Demand) before the wastewater is released into the environment. Since the effluent produced is very rich in organic substances, the addition of nitrogen (N) and phosphorus (P) are necessary to give satisfactory treatment results. Problems with sludge bulking sometimes occur which lead to increased levels of suspended matter and nutrients in the effluent. Periods of high concentration of phosphorus is also of great concern. The aim of this study is to investigate the causality behind the sludge bulking, with the help of scientific literature and analysis of previously compiled data using multivariate data analysis. COD and nutrients present in the influent will also be surveyed to identify variations in concentration caused by the paper making process.</p><p>The scientific literature points toward low nitrogen and phosphorus levels as the major causes of the bulking sludge, as this leads to increased growth of filamentous bacteria to the detriment of the preferred flocculating species. A full scale experiment was conducted in an attempt to evaluate sufficient dosage levels of N and P to reduce this problem. The experiment has produced stabile results with low percentages of suspended organic matter and nutrients.</p><p>Evaluation of the previously collected data using Multivariate Data Analysis did not lead to any correlation between variables being found, other than the impact of sludge concentration on COD-reduction. No relevant explanation to periods of high phosphorus levels could be found neither in the scientific literature nor in the multivariate data analysis.</p><p>Bleaching of the paper pulp, with hydrogen peroxide and lye, results in a subsequent increase in COD concentration in the wastewater. The study shows an increased COD in the water approximately 12 hours after the increased dosing of these bleaching agents. Also the amounts of easily degradable COD increases following increased dosage of hydrogen peroxide and lye. The content of easily accessible phosphorus in the influent represents a minimum of 25 % and 20 % of the amount theoretically required for BIO1 and BIO2 respectively. The influent levels of nitrogen represents 33 % and 100 % for BIO1 and BIO2 respectively.</p><p>From this study it has been possible to deduce that a controlled dosage of nutrients in relation to the incoming level of COD, is of great importance to the efficient treatment of COD rich effluent in the systems under investigation at Hallsta Papermill.</p> / <p>Vid Hallsta Pappersbruk används stora mängder vatten vid tillverkningen av massa och papper. Det förorenade processvattnet renas i två separata anläggningar, BIO1 och BIO2, båda med biologisk rening av typen aktivt slam. Avloppsvattnets höga halter av kolföreningar, vilka analyseras som COD (Chemical Oxygen Demand), kräver extra tillsats av kväve och fosfor för att erhålla tillfredsställande reningsresultat. I den biologiska reningen uppstår periodvis problem med slamsvällning, något som resulterar i höga utsläpp av suspenderat material och organiskt bundna näringsämnen. Även perioder med höga fosforutsläpp förekommer. Syftet med examensarbetet är att genom litteraturstudier och analys av historiska data, med hjälp av multivariat dataanalys, utreda orsakerna till problemen. Även en kartläggning av variationerna i inkommande avloppsvatten med avseende på COD och lättillgängliga näringsämnen genomförs.</p><p>Utifrån information från litteraturen tyder problemen med slamsvällning ofta på bristande tillgång på kväve och fosfor vilket bland annat kan resultera i kraftig tillväxt av filamentösa bakterier. För att komma till rätta med problemen startades ett styrt försök med beräknade optimala doseringskvoter. Försöket resulterade i stabil drift för båda anläggningarna med låga utsläppsnivåer av både suspenderat material och näringsämnen.</p><p>Resultatet från utvärderingen av driftsdata med multivariat analys visar att slamhalten har betydelse för COD-reduktionen i BIO1. Någon förklaring till problemen med höga fosforutsläpp har inte framkommit vare sig ur litteraturstudie eller multivariat dataanalys.</p><p>Vid alkalisk oxiderande blekning av termomekanisk pappersmassa ökar den totala COD-koncentrationen i avloppsvattnet i samband med höjd dosering av blekkemikalier. Studien visar att en ökad COD-koncentration kan observeras i vattnet in till BIO1 ca 12 timmar efter förhöjd dosering av blekkemikalier. Samtidigt ökar andelen lättnedbrytbart COD till följd av ökad blekningsgrad. Kartläggningen av inkommande vatten visar att mängden lättillgängligt kväve i avloppsvattnet in till biologierna motsvarar ca 33 % och 100 % av det teoretiskt beräknade behovet för BIO1 respektive BIO2. För fosfor uppgår motsvarande till minst 25 % respektive 20 % för BIO1 och BIO2.</p><p>Under examensarbetets gång har det kunnat konstateras att dosering av närsalter i förhållande till inkommande mängd COD är av stor vikt för en väl fungerande rening av det COD-rika avloppsvattnet vid Hallsta Pappersbruk.</p>

<p>Studien behandlar bevattningsgivornas storlek av avloppsvatten längs Peerzadiguda bevattningskanal i Andhra Pradesh, Indien. Peerzadiguda bevattningskanal är belägen norr om Musifloden nedströms Hyderabad som är huvudstad i delstaten Andhra Pradesh i Indien.</p><p>I regioner med knappa vattenresurser kan avloppsvatten vara en värdefull resurs i jordbruk som kräver bevattning. Så är fallet längs Musifloden som innehåller Hyderabads orenade och delvis renade avloppsvatten. Studieområdet är den del av marken runt Peerzadiguda bevattningskanal som är bevattnad av densamma. Flödet i kanalen mättes, vattenförlusterna uppskattades och bevattningen över hela området beräknades. I ett geografiskt informationssystem (GIS) beräknades arean på studieområdet och några kartor tillverkades. För några fält i området beräknades också den aktuella bevattningen med mätningar av flödet i bevattningskanalerna på fälten och med hjälp av intervjuer med lantbrukarna. Bevattningen av fälten utfördes med bassängbevattning. Den aktuella bevattningen användes i vattenbalansberäkningar för rotzonen för de grödor som växte i området: grönsaker, fodergräs och ris. En optimal bevattning beräknades.</p><p>Bevattningen över hela studieområdet beräknades till 41 mm per dag. Den aktuella bevattningen som uppmättes på fälten var mindre men de utförda vattenbalansberäkningarna visade att vattenförluster förekom, i vissa fall stora sådana. När den optimal bevattning användes i beräkningarna minskade förlusterna. Stora vattengivor och användningen av bassänbevattning och leder till vattenförluster och att stora mängder patogener tillförs jorden.</p> / <p>This thesis focuses on the amounts of wastewater irrigating the land along Peerzadiguda irrigation canal in Andhra Pradesh, India. The Peerzadiguda irrigation canal is located north of Musi river downstream Hyderabad, the capital of the Indian state Andhra Pradesh.</p><p>In regions where the freshwater resources are scarce, wastewater can become a valuable resource in irrigated agriculture. This is the case along Musi river that contains Hyderabad’s untreated and partly treated wastewater. The study area is the land around Peerzadiguda irrigation canal that is irrigated with water from the canal. The flow in the irrigation canal was measured, water losses were estimated and the irrigation amount over the whole study area was quantified. In a Geographical Information System (GIS) the size of the study area was measured and a few maps produced. The actual irrigation on a few farms was also calculated from measurements of the irrigation canals on the farms and from data from interviews with the farmers. The irrigation of the fields was preformed with basin irrigation. The values of the actual irrigation was used in water balance calculations of the root zone for the crops growing in the area: vegetable, paragrass and paddy rice. An optimal irrigation scheme was then calculated.</p><p>The irrigation over the whole study area was calculated to 41 mm per day. The actual irrigation measured on the fields was lower but the water balance calculations showed that the irrigation leads to water losses, in some cases large losses. With the optimal irrigation amount used in the water balance the water losses were reduced. The use of basin irrigation and the large amount of irrigation water leads to water losses and larger amounts of pathogenic organisms is added to the soil.</p>

<p>Användandet av obehandlat avloppsvatten inom jordbruket är en växande företeelse i många delar av världen. Speciellt i vattenfattiga områden där avloppsvattnet ses som en värdefull och pålitlig resurs. Det höga näringsinnehållet minskar behovet av konstgödsel och detta ökar böndernas inkomster. Men med användandet av avloppsvattnet följer vissa hälsorisker. Bland annat har man sett en högre förekomst av inälvsmaskar hos bönder som använder orenat avloppsvatten jämfört med de som använder rent vatten. Den här vattenkvalitetstudien har utförts längs floden Musi i Andhra Pradesh, Indien. Musi rinner igenom staden Hyderabad och mycket av stadens avloppsvatten dumpas i floden. Nedströms Hyderabad används detta vatten för bevattning. Längs med floden är dammar byggda, för att avleda vattnet i bevattningskanaler. Reservoirer bildas då flödeshastigheten minskar. Studieområdet sträcker sig från Hyderabad och 28.7 km nedströms. Hypotesen var att reservoirerna fungerar som biodammar och syftet var att kvantifiera dammarnas inverkan på vattenkvaliteten och utvärdera dess lämplighet utifrån ett hälso- och jordbruksperspektiv. Inom studieområdet är reningen med avseende på BOD, Nematoder och E coli 86,9%, 99,9% respektive 99,9%. Trots att reningen är så hög överstiger Nematod- och E coli-koncentrationerna Världshälsoorganisationens riktlinjer och utgör en hälsorisk för bönder och konsumenter. Syre- och salthalt ökar nedströms och den höga salthalten kan ha negativ inverkan på jordbrukets avkastning. Genom att titta på reningsmönster och förändring av olika vattenkvalitetsparametrar är en av slutsatserna av detta arbete att reningen i dammarna motsvarar den rening som sker i de anaeroba bassängerna i ett biodammsystem.</p> / <p>The use of untreated domestic sewage in agriculture is a growing practice in many parts of the world. It is being looked upon as a valuable and reliable resource in water scarce communities. Wastewater is usually rich in nutrients and the use results in high yields without the need for artificial fertilisers. But with the use of untreated wastewater follows a number of associated health risks, e.g. a higher prevalence of helminth infections has been seen among wastewater users compared to non-users. This water quality study was performed along the River Musi in Andhra Pradesh, India. The Musi River flows through the city of Hyderabad carrying the most of the town’s wastewater. Downstream of Hyderabad the wastewater is used by farmers for irrigation. Along the river weirs are constructed which diverts the irrigation water into canals and reservoirs are formed where the flow velocity slows down. The study area stretches from Hyderabad and 28.7 km downstream. The hypothesis was that the existing irrigation infrastructure acts like Wastewater Stabilisation Ponds and the aim was to quantify the impact of the weirs on water quality and to evaluate the irrigation water quality in reference to associated health risks and agricultural suitability. Within the study area the BOD, E coli and Nematode removals were 86.9%, 99.9% and 99.9% respectively. Despite the high removal the E coli and Nematodes, the concentrations exceed WHO guidelines for unrestricted and restricted irrigation, and there exists an excess risk of intestinal nematode- and enteric infections for farmers. Dissolved oxygen and salinity increases downstream and due to the high salinity farmers could experience reduced crop yields. By looking at removal patterns, and the change in water quality parameters, the conclusion can be made that the reservoirs act like anaerobic ponds in a Wastewater Stabilisation Pond system.</p>

<p>This study was made as a part of a feasibility study on a polishing wetland at Rimbo wastewater plant (wwp) in Norrtälje municipality. The wwp had to decrease the nitrogen discharge to reach the limit 15 mg tot-N/l. The nitrogen in the outlet was mainly in the form of nitrate, hence the wetland mainly ought to support denitrification. The proposed area for the wetland was situated right next to the wwp and was already in the municipalitys posession. One aim of this study was to examine what spieces of plants needed to achieve highest possible denitrification. Some different plant spieces for providing a good and interesting environment for birds and people were also proposed. Furthermore a massbalance model was developed for studying the important exchange processes in a wetland, to study the impact of an uneven streambed on the hyporheic water exchange and for trying to predict the wetlands nitrogen removal capacity. Proposed plants to support denitrification was different reeds such as Common reed (Phragmites australis), Bulrush (Typha), Reed Sweet-grass (Glyceria maxima) och Reed Canry-grass (Phalaris Arundinacea). Common reed is a durable species who can survive in deeper water up to 2 metres while the others need a shallower water about 0,5 m of depth. For the good of the birdlife, different spieces of Sedges (Carex) were chosen due to their ability to produce large amounts of nutrient rich seeds. Measurment in sediment cores from Ekeby wetland in Eskilstuna gave a potential denitrification capacity of 3,31 mg NO3-N m^-3 _sed s^-1. The denitrification capacity was then used in a massbalance model were the theory of advective pumping in an uneven bedsurface also was implemented. Evaluation of the model results showed that an uneven bedsurface did not contribute to an increased nitrogen removal from the wetland, possibly due to a far too low advection and flow of the water. This was also a reason to why the distribution between denitrification from the water- and plant community vs the sediment was unbalanced. The model results showed that less than 1 % of the reduced nitrogen came from the sediment part, in contrast to current knowledge that says about 50%. The model and the participating exchange processes need to be further evaluated before the models prediction of nitrogen removal can be used in design of a wetland. Calculations and comparisons with other wetlands showed that with a well estimated, grown up and maintained wetland, there should be no problems in achieving the goal of nitrogen removal in Rimbo wetland. Such a wetland should also provide a good habitat for birds and animals and also be a good recreationarea for people to visit, properties that were appreciated as important effects in other wetlands studied in this work.</p> / <p>Detta arbete gjordes som en del av en förstudie för anläggande av en efterpolerande våtmark till reningsverket i Rimbo, Norrtälje kommun. Reningsverket behövde sänka sitt utsläpp av kväve till riktvärdet 15 mg tot-N/l. Huvuddelen av kvävet i utloppsvattnet förelåg i nitratform, varför denitrifikationen borde förstärkas genom att anlägga en våtmark. Det tilltänkta området för våtmarken ligger i anslutning till reningsverket och ägs idag av kommunen. I detta arbete undersöktes vilken växtlighet i våtmarken som var lämpligast för syftet att få en så bra denitrifikation som möjligt. Även olika växtarter för att ge en intressant miljö för fåglar och människor togs fram. Dessutom utvecklades en massbalansmodell som användes för att studera de utbytesprocesser som är viktiga i en våtmark, frågan hur en ojämn bottenmorfometri påverkar det hyporheiska vattenutbytet samt om det går att förutsäga reningskapaciteten i Rimbo våtmark. Lämpliga växter för denitrifikationen ansågs vara vassbildande växter, och då främst främst bladvass (Phragmites australis), men även kaveldun (Typha), jättegröe (Glyceria maxima) och rörflen (Phalaris Arundinacea). Bladvass är en mycket tålig växt som klarar stort vattendjup, medan de andra vassorterna behöver en grundare våtmark på ca 0,5 m. För fågellivets bästa ansågs starrväxter (Carex) vara viktiga arter då de producerar stora mängder frön. Mätning av denitrifikationspotentialen i sediment från Ekeby våtmark gav en hastighet för denitrifikationen i sedimentet på 3,31 mg NO3-N m^-3 _sed s^-1. Denitrifikationen från sediment användes sedan i en massbalansmodell där även även teorin om advektivt pumputbyte vid ojämn bottenform implementerades. En utvärdering av modellresultaten kunde avgöra att en ojämn eller vågig bottenmorfometri inte skulle förbättra reningen i våtmarken. Detta beroende på bland annat för låg advektionshastighet och flöde. Detta låga flöde ned i sedimentet bidrog även till att fördelningen av kväveborttag från sediment respektive vatten- och växtdelen blev snedfördelad. Enligt modellen var det mindre än 1% av kvävet som togs bort från sedimentet medan all vetenskap tyder på närmare 50%. Modellen och de ingående utbytesprocesserna bör utvärderas och utvecklas ytterligare innan den kan användas som verktyg för att beräkna kvävereningen från en våtmark. Beräkningar och jämförelser med andra våtmarker visade dock att en väl beväxt, utförd och beskickad våtmark inte skulle ha några problem att sänka nitrathalten till riktvärdet. En våtmark skulle även utgöra en bra uppehållsmiljö för fåglar, djur och människor vilket anses som viktiga mervärden i våtmarker på andra platser i Sverige.</p>

<p>Sedan december 2003 har Kalmar läns slakteris (KLS) nya reningsverk varit i drift. Entreprenör för det nya reningsverket samt driftansvariga under det två första åren är Läckeby Water Group. Verket är av SBR-typ (Sekventiell Biologisk Rening) med biologisk kväverening och kemisk fällning av fosfor med hjälp av järnklorid. Från slakteriet leds avloppsvattnet genom en 2 km lång ledning ner till reningsanläggningen. Verket hade under 2004 problem med höga halter fosfor i utgående vatten, flertalet mekaniska haverier samt två perioder av slamsvällning. Slamsvällningen orsakades av filamentösa (trådformiga) bakterier, första gången av Thiothrix spp. och andra gången av Typ 021N. Syftet med examensarbetet var att finna orsaken till den senare slamsvällningen samt att söka förebyggande åtgärder mot Typ 021N. Examensarbetet utfördes genom litteraturstudier, laboratorieförsök, fullskaleförsök, genomgång av driftsdata samt mikroskopering av aktivt slam vid verket.</p><p>Utifrån litteraturstudier konstaterades att filamentösa bakterier kan gynnas under perioder av låga syrehalter samt av låg näringstillförsel eftersom dessa bakterier har en högre tillväxthastighet vid låga substratkoncentrationer än flockbildande bakterier. Specifikt för Typ 021N är att dessa har möjlighet att utnyttja reducerat svavel som energikälla samt gynnas vid tillgång på korta lättnedbrytbara kolföreningar. Laboratorieförsök visade inte entydigt att låga fosfor eller syrehalter gynnade de filamentösa bakterierna. Inverkan av FeCl3, Ecofloc, PAXXL60, NaOCl och H2O2 studerades under korttids laboratorieförsök och effekten utvärderades i mikroskop. I några fall hämmades filamenten men aldrig utan att även påverka övriga mikroorganismer negativt. PAX-XL60 hämmade filamentförkomsten mest och påverkade andra organismer förhållandevis lite. Tillsats av PAX i filamenthämmande och flockbildande syfte utfördes därefter i fullskala. Effekten av tidigare tillsatser av NaOCl och H2O2 i filamenthämmande syfte studerades och visade sig ha givit varierande resultat. NaOCl visade sig effektivt bekämpa filamentösa bakterier i processen då inblandning skedde under rätt förutsättningar.</p><p>Processdata för våren 2004 jämfördes med data från en period under hösten, vilken följdes av en slamsvällning. Perioderna visade stora skillnader m.a.p. syrehalt, temperatur, dosering av järnklorid och organisk belastning. En on-line mätning i inkommande vatten visade på mycket höga halter av svavelväte. Svavelväte bildas under anaeroba förhållanden t.ex. i stillastående avloppsvatten. Orsaker till slamsvällningen i september-oktober 2004 tros vara höga halter av svavelväte, perioder med låga syrehalter, höga vattentemperaturer samt tillgång på lättnedbrytbart organiskt material. Svavelvätet kan förslagsvis elimineras genom en tidsstyrd dosering av CaNO3 i inkommande ledning. Noggrann övervakning av syre samt tillgång på syre måste garanteras i processen. Det inkommande vattnets mikroflora kan förändras genom installation av en aerob selektor för att gynna de flockformande bakterierna. För att sänka fosforhalterna i utgående vatten samt att inte riskera fosforbrist i processen har en tillfällig efterfällning med extra tillsats av FeCl3 och polymer installerats.</p> / <p>In December 2003 the new plant treating slaughterhouse wastewater from KLS was taken into operation. Läckeby Water Group was entrepreneur and responsible for the maintenance during the following two years. The treatment plant is of SBR-type and has biological nitrate removal and chemical precipitation of phosphate with iron chloride. The wastewater from the slaughterhouse passes a 2 km long pipeline before entering the treatment plant. During 2004, the plant had problems with high levels of phosphorous in the effluent, several mechanical problems and two occasions of sludge bulking caused by filamentous bacteria. The first incident was caused by Thiothrix spp. and the second by Type 021N. The aim with the thesis was to find causes for the latest period of sludge bulking as well as investigate preparatory actions against Type 021N. The thesis included literature studies, laboratory and full-scale tests, evaluation of prior process data and continuous microscopic analysis of the activated sludge at the plant.</p><p>The literature study showed that filamentous bacteria are favoured by low oxygen and low nutrient concentrations due to their possibly higher growth rate during low substrate concentrations. Type 021N, specifically, can use reduced sulphides as energy source and benefits from an excess of low molecular substrates. Laboratory experiments did not verify that the filamentous bacteria were favoured by low oxygen concentration or low phosphate levels. The effect of FeCl3, Ecofloc, PAX-XL60, NaOCl and H2O2 added to a bulking sludge was evaluated by microscopic analysis. No chemical was found to suppress the filamentous bacteria without also affecting the floc-forming bacteria negatively. PAX-XL60 showed the largest negative effects on filamentous bacteria and only a minor impact on other microorganisms. Full-scale tests with PAX were thereafter performed in order to suppress filamentous bacteria as well as flocculate particulate solids. The effect of earlier additions of NaOCl and H2O2 into the process gave varied results. NaOCl was efficient against filamentous bacteria when addition was made during correct circumstances.</p><p>Process data from two separate periods during 2004 was compared. One period was followed by good effluent values and another period by a sludge bulking period. Large differences between the two periods were seen in oxygen conditions, temperature, FeCl3 dosage and organic load. Measurements on influent wastewater showed high levels of hydrogen sulphide, which can be produced during anaerobe conditions i.e. in stagnant sewage pipes. Likely causes for the sludge bulking in September-October 2004 were high levels of hydrogen sulphide in the influent, periods of insufficient oxygen concentrations, high water temperatures and access to easy degradable substrate. The hydrogen sulphide can be eliminated through time-controlled dosage of CaNO3 in influent pipeline. Sufficient oxygen levels must be guaranteed in the process. The microbiological fauna in influent can be changed by installation of an aerobe selector to benefit floc-forming bacteria. To lower the phosphorous levels in effluent water and not risk phosphorous deficiency in the process a post-precipitation have been installed. The post-precipitation include extra dosage of FeCl3 and polymer and a drum screen to minimize suspended solids.</p>

<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>

<p>Denna rapport är en del av en förstudie som syftar att undersöka möjligheterna för ett bevattningsprojekt i de ecuadorianska Anderna. Rapport koncentrerar sig på vatten-tillgången för förstudien Estudio de Prefacitbilidad de un Proyecto de Riego en los Andes – el Caso de Balda Lupaxi Bajo, Chimborazo, Ecuador. Fältundersökningarna gjordes under mars till och med maj 2003 i Balda Lupaxi Bajo, en indian-by i provinsen Chimobrazo. I detta område är nederbörden bristfällig och följaktligen är skörden dålig och det är inte möjligt att bruka jorden under delar av året. Idén till projektet initierades av en bonde-förening som kallas UNASAC. UNASAC kommer att använda rapporten i sitt sökande efter finansiellt stöd för fördjupande studier och slutligen ett genomförande av projektet.</p><p>Målet med denna delrapport är att identifiera en lämplig plats för vattenuttag och att bestämma hur många hektar som kan bevattnas. Vidare presenteras ett förslag till utformning av vattenavledningen. Studien har gjorts genom fältstudier, vattenanalyser, intervjuer och bearbetning av hydrologiska och meteorologiska data.</p><p>Fyra vattenuttagsalternativ undersöktes, både flod- och grundvatten. Det mest lämpliga alternativet enligt denna studie är floden Llinllin. De andra undersökta alternativen förkastades på grund av brist på vatten, otillräcklig vattenkvalitet och höga kostnader. Llinllin-alternativet består av en direkt avledning, en öppen kanal och en sifon. Alternativet kan försörja 250 hektar av bevattnad odlingsmark under de antaganden som är gjorda i rapporten.</p><p>För att fortsätta med detta projekt måste bönderna lösa de sociala problem som finns i och mellan byarna. Kommunicationen med de närliggande byarna är nödvändig. Det finns många intressenter av Llinllin floden och det är nödvändigt att finna en hållbar lösning för vattenuttaget.</p> / <p>This report is a part of a prefeasiblity study to investigate the possibilities to introduce an irrigation system in a rural part of the Andes in Ecuador. The report concentrates on the water supply for the prefeasability study called Estudio de Prefacitbilidad de un Proyecto de Riego en los Andes – el Caso de Balda Lupaxi Bajo, Chimborazo, Ecuador. The field study was carried out in March to May 2003 in the indigenous village of Balda Lupaxi Bajo situated in the province of Chimborazo. In this area the precipitation is inferior throughout the year. Consequently the harvest is poor and it is not possible to cultivate during parts of the year. The project was initiated by UNASAC, an indigenous organization for farmers. UNASAC would use this report for finding finances to complete further studies and finally implement an irrigation system.</p><p>The main aims of this report are to identify a suitable site for water supply and to determine the size of the area possible to irrigate. Further, a distribution design of the water supply has been investigated. This was carried out by field studies, water analyses, interviews and processing of hydrological and meteorological data.</p><p>Four alternatives of water supply were studied, both river and ground water. The most appropriate water supply according to the study is the Llinllin River. The other investigated alternatives were rejected due to lack of water, insufficient water quality and high costs. The Llinllin River alternative consists of a direct abstraction, open channels and a siphon. This alternative can support 250 hectares under the constraints taken in this study.</p><p>In order to continue this project the farmers need to solve the social problems within and between the villages. An improvement of the communication with the nearby villages is necessary. There are many stakeholders involved in the usage of the Llinllin River and therefore it is of great importance to find a sustainable solution for the water abstraction.</p>

<p>The purpose of this thesis work was to develop an automatic fault detection system for surveillance of bearing temperature in hydropower turbines. The parameters used except the bearing temperature were cooling water temperature and cooling water flow. A simple static model based on data sampled every minute was developed to estimate the bearing temperature. Then a detector for detection of change in bearing temperature based on the CUSUM-algorithm was designed. Since the amount of data was very small the developed model was too uncertain to be used in a working system.</p><p>The designed fault detection system showed to work well for the available data. It is, however, recommended that the performance of the system should be evaluated using more data. Another model based on data sampled once every minute for at least a year has to be developed before the system can be fully evaluated. The results shown were:</p><p>• The fault detection system can discover fast and slow changes in bearing temperature.</p><p>• No false alarms were given for measuring faults and sensor faults of the types used in this thesis. If a measuring fault occurs for too long there will be an alarm.</p><p>The fault detection algorithm was also implemented in Delphi to be used in a working system over the Internet where for example trends and alarms will be presented.</p> / <p>Syftet med examensarbetet var att utveckla ett automatiskt feldetekteringssystem för övervakning av bärlagertemperaturen i vattenkraftturbiner. De ingående parametrarna förutom bärlagertemperaturen var kylvattentemperaturen och kylvattenflödet. En enkel statisk modell baserad på data samplat en gång per minut togs fram för att estimera bärlagertemperaturen. Därefter utvecklades en detektor för att upptäcka avvikelser i bärlagertemperaturen baserad på CUSUM-algoritmen. På grund av en för liten mängd data var den framtagna modellen alltför osäker för att kunna implementeras i ett fungerande system.</p><p>Det framtagna feldetekteringssystemet visade sig fungera bra för de data som fanns tillgängliga. Det är däremot rekommenderat att utvärdera systemets prestanda med längre dataserier. En ytterligare modell baserad på minutdata över ett år måste tas fram innan systemet kan fungera på riktigt. De resultat som erhölls var:</p><p>• Feldetekteringssystemet klarar av att upptäcka abrupta och långsamma avvikelser av bärlagertemperaturen.</p><p>• Inga falsklarm ges då det är enstaka mätfel eller givarfel av sådan typ som tagits upp i arbetet. Pågår ett mätfel alltför länge ges dock ett larm.</p><p>Feldetekteringsalgoritmen implementerades även i Delphi för att kunna användas i ett fungerande system över Internet där t.ex. trendkurvor och larmsignaler skall kunna presenteras.</p>

<p>This thesis work was made for Södra Cell Mörrums bruk in Blekinge. The purpose of the work was to develop a computer model in the simulation program Extend for the removal and balance of organic oxygen consuming substances, measured as COD (Chemical Oxygen Demand), in the new biological treatment plant in the mill. The plant produces two different pulp products, TCF- (Totally Chlorine Free) pulp and ECF- (Elementary Chlorine Free) pulp, for sale. The different bleaching procedures affect the characteristic of the wastewater and thus the effectiveness of the biological treatment plant.</p><p>In the model that was developed the COD in the wastewater was divided into five different COD-fractions: soluble easily degradable (SS), soluble hardly degradable (SR), soluble inert (SI), particulate inert (XI) and particulate biomass (XB). To create the model FlowMac™ was used as a base. FlowMac™ is a library module in Extend adapted for pulp and paper mills. Some of the blocks only needed a slight modification while others, for example the sedimentation basin and the bioblocks, had to be done from scratch. The calibration of the model was made from data from a period of eleven weeks and a validation was made from data that differed as much as possible from the calibration data. Then the model was used to find out in what way an increase in production to 480 000 annual tons should affect the discharge of organic oxygen consumption substances.</p><p>Results from the model indicates that the goals for the total COD-discharge will be hard to achieve with an increase in production to 480 000 annual tons. Despite the fact that production of TCF-pulp generates more COD than ECF-production the total discharge of COD is lower at TCF-production. The reason is that easier degradable COD is generated in TCF-bleaching. One of the major problems is that the torrent of water that is bypassed the biological treatment plant contains a large amount of COD and the efficiency of the treatment plant must be very high if the goals for the total COD-discharge shouldn’t be exceeded.</p> / <p>Det här examensarbetet gjordes för Södra Cell på Mörrums Bruk i Blekinge. Arbetet bestod i att göra en modell i simuleringsprogrammet Extend över nedbrytningen och massbalansen av organiska syreförbrukande ämnen, mätt som COD (Chemical Oxygen Demand), i den nybyggda biologiska reningsanläggningen på bruket. Mörrums bruk är en sulfatmassafabrik som producerar både TCF- (Totally Chlorine Free) och ECF- (Elementary Chlorine Free) massa för avsalu. De olika blekningsmetoderna påverkar sammansättningen på avloppsvattnet och därmed också den biologiska reningsanläggningens reduktion av COD.</p><p>I modellen som utvecklades delades inkommande COD i obehandlat vatten upp i fem olika COD-fraktioner: löst lättnedbrytbart (SS), löst svårnedbrytbart (SR), löst inert (SI), partikulärt inert (XI) och partikulärt nedbrytbart COD i form av biomassa (XB). För att bygga modellen användes FlowMac™ som utgångspunkt. FlowMac™ är en biblioteksmodul i Extend avpassad för pappersbruk. En del block behövde bara modifieras medan andra block, t.ex. sedimenteringen och bioblocken, fick byggas till. Modellen kalibrerades med medelvärden från en elvaveckorsperiod och en validering gjordes med data från några veckor med mer extrema värden på inkommande vatten. Med modellen gjordes en simulering för att undersöka vad en produktionsökning till 480 000 årston skulle innebära med avseende på utsläppen av organiska syreförbrukande ämnen.</p><p>Resultat från modellen tyder på att det vid en ökning av produktionen till 480 000 årston blir svårt att nå de uppställda totala utsläppsmålen för COD. Vid produktion av TCF-massa bildas mer COD men utsläppsmängderna är lägre än vid ECF-produktion. Anledningen är att den COD som bildas ut vid TCF-blekning innehåller en större mängd lättnedbrytbart COD. En bidragande orsak till att det blir svårt att hålla utsläppsmålen för COD är att de flöden som leds förbi reningsanläggningen innehåller mycket COD vilket gör att verkningsgraden över reningsanläggningen måste vara hög för att klara målen för totala COD-utsläppet.</p>

<p>I Australien är vattenresurserna begränsade. För lantbrukare är tillgängligheten på vatten mycket viktig. På grund av det torra klimatet kan inte de Australiensiska bönderna förlita sig på nederbörden. Bevattningssystemen är därför en viktig del i jordbrukningsindustrin.</p><p>Bevattningsområdet i Coleambally ligger i södra New South Wales nära gränsen till staten Victoria. Bevattningsnätet i Coleambally förser ofta bevattningskanalerna med för mycket vatten för att vara säker på att lantbrukarna får den mängd vatten de behöver. På grund av denna tillförsel av överskottvatten går stor mängd av vatten förlorad. Design av ett bättre reglersystem skulle kunna minska den stora förlusten av vatten.</p><p>En matematisk modell beskrivande dynamiken av bevattningssystemet är ett bra redskap vid en design av ett bättre reglersystem. Syftet med det här projektet var att genom systemidentifiering bygga en matematisk modell av bevattningssystemet. Modellen syftade till att beskriva vattennivån i en sträcka av bevattningskanalerna, sträckan i kanalen skulle ha två olika typer av luckor, en typ där vattnet strömmar över luckan och en annan typ där vattnet strömmar under luckan. En modell byggdes genom att parametrar från en vald modellstruktur estimerades från experimentella data. Data samlades under ett experiment som utfördes på en bevattningskanal i Coleambally.</p><p>Resultatet från systemidentifieringen blev en första ordningens output error grey box modell. Modellen visar goda resultat vid validering och bör kunna användas vid design av ett bättre reglersystem. Modellen visar så god överensstämmelse med valideringsdata att den även kan användas för olika fall av simulering.</p> / <p>Water resources in Australia are limited. For a farmer the access to water is crucial and due to the dry climate the farmers in Australia can not rely on precipitation. Irrigation is therefore a very important part of the farming industry.</p><p>The Coleambally Irrigation Area is situated in the southern parts of New South Wales close to the border of Victoria. The Irrigation Network often supplies the irrigation channels with too much water to be sure that the demand of water is satisfied. Due to this over supply a great amount of water gets wasted. Design of a bettercontrol system would be able to reduce the water wastage.</p><p>A mathematical model describing the dynamics of the irrigation system can be used as a tool for the control system design. The aim of this project was to build a mathematical model with the system identification approach. The model should be able to describe the downstream water level of a single pool of an irrigation channel which has both undershot and overshot gates. A model was built by estimating unknown parameters of a chosen model structure from a set of experimental data. The data was collected from an experiment performed on the real irrigation system in Coleambally.</p><p>The result of the system identification was a first order output error grey box model. The model performs well on validation data and may therefore be used for design of a more efficient control system. The model gave such good results that it additionally may be used for various simulation purposes.</p>