Search

Svenska avloppsreningsverk står inför nya utmaningar i samband med anpassningen till ett mer hållbart och cirkulärt samhälle. Detta gäller även slamhanteringen. Inte minst på grund av de ökade kraven på lägre restkoncentrationer av olika föroreningar i slammet och försiktighetsprincipen blir dock en direkt slamspridning på åkermark en allt större utmaning. Hantering av restprodukter, lukt och utsläpp av växthusgaser är andra utmaningar som kräver en modifierad slamhantering. Hydrotermisk karbonisering (HTC) av avloppsslam har potential att bli en av teknikerna för framtidens slamhantering som även kan ge en förenklad slamhantering vid reningsverk. HTC-tekniken skulle kunna ge en hållbar återvinning av närsalter och medföra andra positiva effekter som t.ex. mindre växthusgasutsläpp. Idag saknas dock data och praktiska erfarenheter för detta slamhanteringsalternativ vid svenska reningsverk. Pilotprojektet vid Margretelunds reningsverk i Åkersberga syftar att undersöka om den förslagna systemlösningen med HTC-teknik kombinerat med våtoxidation av HTC-vatten kan utgöra ett hållbart alternativ för framtidens slamhantering vid svenska reningsverk. Rapporten beskriver nuläget vid Margretelunds reningsverk och den tänkta implementering av framtidens slamhantering samt vilka kritiska aspekter som projektet identifierat i dagens slamhantering och som ska undersökas i projektet. HTC-processen kommer förutom HTC-biokol även att generera ett HTC-vatten som bl.a. innehåller föroreningar som annars skulle ha släpps ut till miljön vid slamspridning. För att undersöka vilken teknik som kan åstadkomma en resurseffektiv rening av detta filtrat, ska olika pilotreningssteg sättas upp vid FoU-anläggningen Hammarby Sjöstadsverk som matas med filtratet som produceras vid HTC-piloten och rejektvatten från Margretelund reningsverk.

Stockholm’s wastewater treatment plant (WWTP) in is currently retrofitting from a conventional activated sludge process to a new membrane bioreactor (MBR) process. It also includes new treatment steps for sludge handling. Stockholm Vatten och Avfall (SVOA) and IVL have since 2014 conducted long-term MBR studies in pilot scale at the R&D facility Hammarby Sjöstadsverk. This report present results from the pilot operation during 2020. The MBR-pilot was continuously operated at a higher inflow than the design average flow. The average effluent concentration of nitrogen and phosphorus met the effluent requirements of the future WWTP also this year. A low consumption of phosphorus precipitation chemicals could be achieved mainly due to a high Bio-P activity. The pilot showed that glycerol can be a good temporary carbon source at Henriksdal WWTP during startup. Like previous years, the membranes in membrane tank 1 (MT1) was cleaned with oxalic acid and the membranes in MT2 with citric acid. Several tests to optimize the chemical consumption for membrane cleaning were performed. Recovery cleanings (RC) of the membranes were performed twice in 2020. In the sludge pilot, a thermophilic and a mesophilic hydraulic retention time (HRT) crash test showed stable performance down to 4 days HRT. The overall resource consumption in the pilot showed that the optimization of phosphorus precipitation and membrane cleaning chemicals resulted in a significantly lower dosing than design values for the future Henriksdal WWTP. Stockholms avloppsreningsverk (ARV) byggs för närvarande om från en konventionell aktivslamprocess till en ny membranbioreaktorprocess (MBR). Även nya behandlingssteg för slamhantering ingår. Stockholm Vatten och Avfall (SVOA) och IVL har sedan 2014 genomfört långtidsstudier i pilotskala vid FoU-anläggningen Hammarby Sjöstadsverk. Denna rapport presenterar resultat från pilotoperationen under 2020. MBR-piloten drevs kontinuerligt vid ett högre inflöde än det genomsnittliga designflödet. Utsläppsvärden för fosfor och kväve underskreds även detta år. En låg förbrukning av fällningskemikalier i fosforreningen kunde uppnås främst på grund av en hög Bio-P-aktivitet. Piloten visade också att glycerol kan vara en bra tillfällig kolkälla vid Henriksdal WWTP under processuppstart. Liksom tidigare år rengjordes membranen i membrantank 1 (MT1) med oxalsyra och membranen i MT2 med citronsyra. Flera tester för att optimera förbrukningen av kemikalierna för membranrengöring utfördes. Återhämtningsrengöring (RC) av membranen utfördes två gånger under 2020. I slampiloten visade en termofil och mesofil krocktest med korta hydraulisk retentionstid (HRT) stabil prestanda ner till 4 dagars HRT. Den totala resursförbrukningen i piloten visade att optimering av fosforutfällning och tvättkemikalier resulterade i en betydligt lägre dosering än designvärden för framtida Henriksdal WWTP.

Rapporten redovisar resultaten från en förstudie för läkemedelsrening i Ullareds avloppsreningsverk med ozonoxidation. Gekås handelscentrum står för den mest betydande del av belastningen till reningsverket vilket innebär en särskild sammansättning av inkommande avloppsvatten. Dessutom tillhör recipienten (Högvadsån) till ett av regeringens godkända Natura 2000-områden vilket motiverar för att Naturvårdsverket har bidragit med finansiering till projektet.

Denna rapport innehåller tips och råd för pilotförsök. Texten är framtagen inom ramen för Svenska Näringsplattformen och syftet har varit att sammanställa vad som är viktigt att tänka på vid genomförande av tester för växtnäringsåtervinning från avloppsströmmar och vad en testbädd bör erbjuda. Sammanställningen är skriven i generella termer och råden kan anses gälla både för tester av växtnäringsåtervinning från avloppsströmmar men även för andra tester relaterade till kommunalt eller industriellt vatten.

In 2015 the municipality of Simrishamn, together with IVL decided to start a project for the design, implementation and evaluation of a full-scale plant for removal of micropollutants such as pharmaceuticals and hormone disturbing substances. This ambition came true within a VINNOVA funded programme, Challenge Driven Innovation and by a decision made by the City council for the investment in a full-scale demonstration plant. As the region, including Simrishamn municipality, have been facing water shortage in recent years, it was decided to also evaluate the possibility to reuse the treated water by infiltration to the ground water. For this, an advanced treatment was added to the existing wastewater treatment plant (WWTP). The evaluation of the implemented three parallel advanced treatment systems consisting of only activated carbon (GAC), ozonation combined with sand filter, and ozonation combined with activated carbon clearly shows an added removal effect for pharmaceuticals but also other pollutants. Evaluation of the reusability of the treated water also showed positive results. The removal of pharmaceuticals, endocrine disrupting substances and antibiotics was almost 100 % and indicates that the water could be reused, e.g. by recharging to the groundwater. Simrishamns kommun har tillsammans med IVL utformat, uppfört och utvärderat en fullskalig anläggning för avlägsnande av mikroföroreningar som exempelvis läkemedel och hormonstörande ämnen från kommunalt avloppsvatten. Utvärderingen av de tre parallella avancerade behandlingsystemen visar en extra rening av läkemedel men också andra föroreningar. Dessutom visade utvärderingen att det behandlade vattnet genom mikrofiltrering och ozonering följt av ett mikrobiologiskt filter resulterar i ett återvinningsbart vatten om det kompletteras med desinfektion. Den här rapporten finns endast på engelska.

Dagens reningsverk står inför flera utmaningar såsom skärpta reningskrav, ett förändrat klimat, krav på ökad resurseffektivitet, en mer hållbar slamhantering och minskad miljöpåverkan från verksamheten. I en strävan att nå mer hållbara lösningar för avloppsvattenrening och slamhantering har IVL och Syvab haft ett långsiktigt forskningssamarbete. Under 2019 har olika aktiviteter inom områdena klimat- och miljöpåverkan, slamhantering och processoptimering genomförts. Några av de aktiviteter som redovisas i denna rapport är fortfarande under genomförande och fortsätter även under 2020. Några aktiviteter från 2019 års arbete som presenteras är: • Utvärdering av olika slamtorkningstekniker. • Modeller för att generera realistiska inflödesscenarier och simulera drift av framtida processlösning. • Mätningar av lustgasemissioner från rejektvattenrening. • Sammanställning av tidigare utredningar och försök kring rening av läkemedelsrester i avloppsvatten. • En förstudie av kombinationen pulveriserat aktivt kol (PAK) och MBR-processen. • Tester med produktion av biokol från torkat slam. • Undersökning av mikroföroreningar vid högflöde. • Produktion av intern kolkälla till reningsprocessen från organiska restprodukter. Redovisade aktiviteter i denna rapport är en del av FoU-samarbetet mellan Syvab och IVL Svenska Miljöinstitutet som syftar till att bidra till en VA-verksamhet som tillgodoser samhällets krav på en resurseffektiv hantering av avloppsvatten och slam. Utöver en så effektiv rening av avloppsvatten och hantering av avloppsslam som möjligt, eftersträvas en VA-verksamhet med minsta möjliga miljöpåverkan där indirekt påverkan från t.ex. produktion av kemikalier, transporter, elanvändning, slamlagring och slamspridning räknas in såväl som produktion av bioenergi.

Det finns idag inga bra definitioner av vad ”bra omrörning” innebär i rötningssammanhang, och begreppet ”bra omrörning” kan ses utifrån flera olika perspektiv. Denna rapport sammanfattar resultat från flera olika försök och teoretiska resonemang som syftat till att både kartlägga omrörningssituationen i rötkammarna på Syvab och att skatta potential för ökningar i gasproduktion genom förbättrad omrörning. Baserat på resultat från dessa så bedöms Syvabs rötkammare i bästa fall ligga på gränsen för vad som kan räknas som ”god omrörning”. Dagens lösning med enbart rundpumpning bedöms dessutom inte vara en rimlig lösning framöver. Rundpumpningen som enda omrörningslösning utgör också en risk ur driftsäkerhetssynpunkt. Förslagna åtgärder är avsedda att minska påverkan av kortslutningsströmmar i rötkammarna och vid provtagning. Dessutom diskuteras viktiga aspekter vid val av ny omrörningslösning. There are currently no clear definitions of what "good stirring" means in anaerobic digestion situations, and the term "good stirring" can be seen from several different perspectives. This report summarizes results from several experiments and theoretical considerations aimed at both mapping the stirring situation in the Syvab digestion chambers and estimating the potential for increases in gas production through improved stirring. Based on results from these, it is judged, at best, that Syvab's digestion chambers are just in line with what can be considered as a “good stirring”. Moreover, today's solution with round pumping is not considered a sustainable solution in the future. Round pumping as a single stirring solution also poses a risk from operational safety. The proposed measures are aimed at reducing the effect of short-circuiting currents in the digestion chambers and during sampling. In addition, important aspects are discussed in selecting a new stirring solution. Att åstadkomma en effektiv omrörning i rötkammare är en problematik som många anläggningar har att göra med i den dagliga driften och dagens kunskap ger inte grund för konkreta rekommendationer. Med Syvabs rötkammare som exempel ger denna rapport både en teoretiskt och praktiskt genomgång av olika aspekter och resonemang för att utvärdera funktion och att öka förståelse för hur viktig en effektiv rötkammaromrörning är.

Vid Slottshagen reningsverk gjordes en av de första karteringarna av lustgasemissioner (N2O) från rejektvattenreningen. De första mätningarna genomfördes 2012 och visade på relativt höga utsläpp av lustgas med i genomsnitt 10 % av inkommande kväve, men periodvis väsentlig högre emissioner än så. Därmed kunde det konstateras att processen trots en effektiv kväverening bidrog med en signifikant miljöpåverkan. För att minska den negativa miljöpåverkan genom höga utsläpp av lustgas, som är en 298 gånger starkare växthusgas än koldioxid, utarbetade IVL olika åtgärdsstrategier till Nodra AB som skulle resultera i minskade emissioner både på kort och lång sikt. Som snabb åtgärd rekommenderades en anpassning av etanoldosering för att minska utsläppen. En uppföljningsmätning visade att lustgasemissionerna hade minskats till i genomsnitt 5 - 6 % av den genomsnittliga kvävebelastningen. Den långsiktiga rekommendationen till Nodra AB var att ställa om reningsprocessen från Satsvis Biologisk Rening (SBR) med konventionell nitrifikation och denitrifikation till 1-stegs deammonifikation vilket innefattar de biologiska processerna nitritation och anammox. Efter avslutad ombyggnad 2017 gjordes en ny mätning 2018 som tyder på signifikant lägre lustgasutsläpp i deammonifikationsprocessen ( En ytterligare optimering av processen med fokus på pH-styrningen som genomfördes i samarbete med Mälardalens högskola (MDH) och Purac AB resulterade i ännu lägre utsläpp motsvarande As a quick measure, an adaptation of the ethanol dosing strategy was recommended to reduce emissions. A monitoring measurement showed that nitrous oxide emissions had been reduced to an average of 5-6 % of the average nitrogen load. The long-term recommendation to Nodra AB was to change the treatment process from Sequential Batch Reactor (SBR) with conventional nitrification and denitrification to a 1-step deammonification, which includes the biological processes nitration and anammox. After completion of the reconstruction in 2017, a new measurement campaign was performed in 2018. These measurements indicate significantly lower nitrous oxide emissions in the deammonification process ( A further optimization of the process with a focus on pH control, which was carried out in collaboration with Mälardalen University (MDH) and Purac AB, resulted in even lower emissions of

I dagsläget finns inga krav på svenska avloppsreningsverk att rena läkemedelsrester och andra svårnedbrytbara organiska föroreningar, dock är det troligt att krav på detta snart kommer att införas i Sverige. SYVAB har initierat ett projekt, inom vilket komplettering av den framtida processen, med olika tekniker för utökad rening av läkemedelsrester kommer undersökas. Rapporten sammanfattar tidigare utredningar och försök kring rening av läkemedelsrester i avloppsvatten, med anknytning till Himmerfjärdsverket nuvarande och framtida reningsprocess. Tester har genomförts av IVL Svenska Miljöinstitutet, delvis i samarbete med SYVAB, genom pilottester vid Himmerfjärdsverket och FoU-anläggningen Hammarby Sjöstadsverk. Avskiljningsgrad i dagens process vid Himmerfjärdsverket är för vissa läkemedel över 85 % medan vissa andra läkemedel reduceras i mycket lägre grad eller till och med ökade i utgående vatten. Trots låga avskiljningsgrader för vissa läkemedel ligger halter i recipienten på en nivå som ger en låg risk för negativa miljöeffekter för de flesta av de studerade läkemedlen. Det beror mest på att vattnet släpps i Himmerfjärden, som har en hög omsättning av vatten genom vattenutbyte med den yttre skärgården. Genomförd riskanalys visar att det inte skulle krävas en förbättrad rening för att uppnå måttliga riskkvoter i recipienten, då dessa redan ligger under 1 för samtliga analyserade substanser. Vill man minska halter av läkemedel redan i utgående vatten (exklusive utspädning) till koncentrationer under gränsen för vad som förväntas vara ofarliga för vattenlevande djur och växter (PNEC, Predicted No Effect Concentration) krävs en utökad rening för minst 7 av de analyserade läkemedlen, varav högst rening krävs för Oxazepam och Diclofenac. Efter ombyggnad av dagens reningsverk till en aktivslamanläggning med MBR-teknik förväntas avskiljning av några läkemedel öka, vilket dock endast påverkar behovet av extra rening av läkemedel väldigt lite. Detta vilket framgår av genomförd riskanalys. Alla undersökta läkemedel avskiljs bra, från utgående vatten efter MBR, med både kolfiltrering och ozonering vid lämplig dos och belastning enligt resultat från flera genomförda pilottester. Rening av vatten i GAK-filter ger stabilt låga halter av läkemedel tills genombrott sker. Om anläggningen ska dimensioneras för att reducera halter i utgående vatten till under PNEC, vilket innebär ett krav på reduktion av Oxazepam med ca 96% och Diclofenac med ca 88%, behöver anläggningen dimensioneras för behandling av 96% av totalflödet. Samma resultat uppnås om en högre andel av flödet behandlas men att kolet då kan bytas ut efter längre tid, efter att hela sorptionskapaciteten förbrukats. Om ambitionsnivån är att reducera halter av samtliga läkemedel till väldigt låga nivåer kan man förvänta kolförbrukning av ca 15 – 20 g/m3 av vatten (eller 50 - 75 m3/kg kol). Om utökad rening ska utgöras av en ozoneringsanläggning bör den dimensioneras för en ozondos på >9 mg/L för reduktion av halter i utgående vatten till under PNEC. Förutom läkemedelsrester innehåller utgående vatten från Himmerfjärdsverket även andra organiska mikroföroreningar som är viktigt att ta med vid bedömning av reningstekniker. Eftersom gränsvärdet för PFOS är väldigt lågt står dock Himmerfjärdsverkets utsläpp för haltbidrag som motsvarar över 90% av gränsvärdet för uppfyllande av god kemisk ytvattenstatus. Reduktion av PFOS från avloppsvatten har inte testats grundligt men befintliga resultat från försök med lakvatten vid Hammarby Sjöstadsverk och dricksvatten tyder på att en hög reduktionsgrad över en kolfilteranläggning kan förväntas och genombrott av PFOS förväntas komma samtidigt eller lite tidigare än för läkemedelsrester. Däremot kan inte höga reduktionsgrader förväntas vid ozonering. At present, there are no requirements for Swedish wastewater treatment plants (WWTPs) to remove pharmaceutical residues and other emerging substances. However, it is likely that such requirements will soon be introduced in Sweden. Therefore, SYVAB has initiated a project to investigate how such an advanced treatment could be implemented at the Himmerfjärdsverket WWTP. The current report summarizes previous investigations and pilot-tests to remove pharmaceuticals from wastewater, related to Himmerfjärdsverkets future treatment process configuration. Tests have been conducted by IVL Swedish Environmental Research Institute, partly in collaboration with SYVAB, through pilot tests at Himmerfjärdsverket and the R&D-facility Hammarby Sjöstadsverk. The removal efficiency in today's process at Himmerfjärdsverket is over 85% for some pharmaceuticals while others are reduced to a much lower degree or their concentration may even be higher in outgoing water than in the inflow. Despite low removal efficiency, pharmaceutical levels in the recipient are representing low risk of adverse environmental effects for most of the studied substances. This is mainly because of a high water exchange in the receiving recipient Himmerfjärden with the outer archipelago. A performed risk analysis shows that a more advanced treatment would not be required to achieve medium risk levels in the recipient, since risk levels are already below 1 for all substances analysed. However, to achieve low-risk levels of pharmaceuticals already in outgoing water from the WWTP, i.e. without dilution, an extended treatment would be required for at least 7 of the analysed substances. The highest treatment demand would be for Oxazepam (96% reduction). After rebuilding the current WWTP into an active sludge plant with MBR technology, the removal efficiency for some pharmaceuticals is expected to increase, which, however, only affects the need for extra purification very little as the risk analysis reveals. All investigated pharmaceuticals are efficiently removed from MBR-effluent with both activated carbon filtration and ozonation at appropriate doses and load according to several pilot tests performed. Treatment of water in GAK filters provides stable low levels of pharmaceuticals until breakthrough occurs. If the extra treatment is to be dimensioned to reduce levels in outgoing water under predicted no effect concentrations (PNEC), a treatment of 96% of the total flow would be required based on Oxazepam according to the performed evaluation. Alternatively, a higher proportion of the flow can be treated but that the carbon is changed after a longer period, after the entire sorption capacity has been consumed. If the level of ambition is to reduce the levels of all pharmaceuticals to very low levels, one can expect carbon consumption of about 15-20 g/m3 of water (or 50 - 75 m3/kg of carbon). If extended treatment is based on ozonation, it should be dimensioned for an ozone dose of >9 mg O3/L for reduction of levels in outgoing water under predicted no effect concentrations (PNEC). In addition to pharmaceuticals, outgoing water from Himmerfjärdsverket also contains other organic micropollutants that are important to include in the assessment of extended treatment. Himmerfjärdsverket's emissions of PFOS contribute for example to over 90% of the limit value for fulfilling good chemical surface water status. Reduction of PFOS from wastewater has not been thoroughly tested on site, but existing results from experiments with leachate at Hammarby Sjöstadsverk and drinking water indicate that a high degree of reduction over a carbon filter can be expected and breakthrough of PFOS is expected to occur simultaneously or slightly earlier than for pharmaceuticals. However, high degrees of reduction cannot be expected in ozonation. Rapporten sammanfattar tidigare utredningar och försök kring rening av läkemedelsrester i avloppsvatten, med anknytning till Himmerfjärdsverket nuvarande och framtida reningsprocess. Tester har genomförts av IVL Svenska Miljöinstitutet genom pilottester vid Himmerfjärdsverket och FoU-anläggningen Hammarby Sjöstadsverk. En bedömning av den aktuella reningseffektiviteten gjordes samt en bedömning av recipienten och eventuella reningskrav. Dagens reningsverk kommer byggas om MBR-teknik och detta har tagits hänsyn till i de genomförda tester med ozonering och aktivt kol.

Different studies have indicated limitations of treatment technologies such as ozone oxidation and active carbon for certain particularly persistent substances in municipal wastewater. Therefore, the use of advanced oxidation treatment using UV light coupled with hydrogen peroxide (UV/H2O2) for the oxidation of pharmaceutical residues in municipal wastewater effluents was investigated. The conducted tests, comprising both lab-scale and pilot-scale studies, show good removal efficiencies for all pharmaceuticals observed in the effluent of Stockholm’s largest WWTP. A clear dose-response behaviour is observed that can be used for targeting various substances depending on removal target definition. The cost evaluation of the technique reveals that UV/H2O2 applications may be more cost intensive compared to other technologies, especially ozonation and activated carbon. However, compared to combinations of several technologies such as ozonation and activated carbon or technologies with ultrafiltration, UV/H2O2 applications may be in the same or lower cost range. Based on the project results it is understood that the gap in costs towards other removal techniques is not that wide and that several advantages of the UV/H2O2 technology may favour its application in various cases. For this, further investigations are planned by the project partners. Den här rapporten finns endast på engelska. Svensk sammanfattning finns i rapporten.

Many process parameters at a wastewater treatment plant are expensive, difficult or even impossible to measure online, limiting the possibilities for efficient process monitoring and control. One way to provide wastewater treatment plants with online process information is so-called soft sensors. A soft sensor is a virtual sensor in the form of a mathematical model that estimates the value of a parameter whose value is unknown, e.g. a parameter that is hard to measure online, solely based on values of other parameters whose values are known, e.g. parameters that are easier to measure online. This report summarizes results from IVL's soft sensor related activities at Hammarby Sjöstadsverk. It very briefly mentions two previous projects and focuses on the results from two master theses and two more recent soft sensor projects. The parameters for which soft sensors were developed within the projects were typically different fractions of phosphorous, nitrogen, organic matter and suspended solids in various process steps. All soft sensor models were PLS-models calculated on laboratory data as y-values and online process data from the control system as x-values. The most recent projects also included data from acoustic sensors. The performance of the soft sensors varied significantly and some of them showed promising results. The soft sensors that were based on acoustic data had in most cases comparable or better performance than corresponding models based on process data, suggesting that acoustic measurements is a promising approach. Furthermore, it was concluded that a crucial factor for successful soft sensor model development was access to large data sets from reliable online sensors and laboratory analyses. The data should represent a wide range of water characteristics and process conditions and there must also be enough for external validation of the models. It was also pointed out that well-maintained online sensors, automatic monitoring of model validity and re-calibration of models when necessary is important for well-functioning soft sensors when they are implemented in the process. Future considerations such as stricter effluent regulations, more extreme weather conditions and a change of focus from just treating the wastewater to viewing it as a resource are predicted to further increase the need for better monitoring and control of the wastewater treatment processes. The rapid progress of information technology and further improvements of both acoustic measurements and model development will probably facilitate the development of reliable soft sensors and make it a potential approach to meet wastewater treatment plant's current and future needs for process monitoring. Many process parameters at a wastewater treatment plant are expensive, difficult or even impossible to measure online, limiting the possibilities for efficient process monitoring and control. One way to provide wastewater treatment plants with online process information is so-called soft sensors. A soft sensor is a virtual sensor in the form of a mathematical model that estimates the value of a parameter whose value is unknown, e.g. a parameter that is hard to measure online, solely based on values of other parameters whose values are known, e.g. parameters that are easier to measure online. This report summarizes results from IVL's soft sensor related activities at Hammarby Sjöstadsverk. It very briefly mentions two previous projects and focuses on the results from two master theses and two more recent soft sensor projects. The parameters for which soft sensors were developed within the projects were typically different fractions of phosphorous, nitrogen, organic matter and suspended solids in various process steps. All soft sensor models were PLS-models calculated on laboratory data as y-values and online process data from the control system as x-values. The most recent projects also included data from acoustic sensors. The performance of the soft sensors varied significantly and some of them showed promising results. The soft sensors that were based on acoustic data had in most cases comparable or better performance than corresponding models based on process data, suggesting that acoustic measurements is a promising approach. Furthermore, it was concluded that a crucial factor for successful soft sensor model development was access to large data sets from reliable online sensors and laboratory analyses. The data should represent a wide range of water characteristics and process conditions and there must also be enough for external validation of the models. It was also pointed out that well-maintained online sensors, automatic monitoring of model validity and re-calibration of models when necessary is important for well-functioning soft sensors when they are implemented in the process. Future considerations such as stricter effluent regulations, more extreme weather conditions and a change of focus from just treating the wastewater to viewing it as a resource are predicted to further increase the need for better monitoring and control of the wastewater treatment processes. The rapid progress of information technology and further improvements of both acoustic measurements and model development will probably facilitate the development of reliable soft sensors and make it a potential approach to meet wastewater treatment plant's current and future needs for process monitoring. A common problem in monitoring and control of chemical or biochemical processes is that some important process properties can only be measured accurately by means of manual sampling and laboratory analyses or by expensive and labour intensive automatic probes or analysers. One way to generate online process information is to use soft sensors instead. This report summarizes the results from projects on development of soft sensors for sewage treatment plants at the R&D facility Hammarby Sjöstadsverk during 2013-2017. Den här rapporten finns endast på engelska. Svensk sammanfattning finns i rapporten.

Dagens reningsverk står inför flera utmaningar såsom skärpta reningskrav, ett förändrat klimat, krav på ökad resurseffektivitet och minskad miljöpåverkan från verksamheten. I en strävan att nå mer hållbara lösningar för avloppsvattenrening och slamhantering har IVL Svenska Miljöinstitutet och Syvab påbörjat ett långsiktigt forskningssamarbete. Under 2017 har olika aktiviteter inom områdena klimat- och miljöpåverkan, slamhantering och processoptimering genomförts. Några av de aktiviteter som redovisas i denna rapport kommer att fortsätta och nya aktiviteter för 2018 innefattar bland annat direkta mätningar av växthusgasemissioner, vidare arbete med en effektiv slamhantering, utvärdering av alternativ kolkälla samt utvärdering av pilottester med MBR. Today's wastewater treatment plants (WWTPs) are facing several challenges such as stringent treatment requirements, climate change, demands for increased resource efficiency, and reduced environmental impacts from operations. In an effort to achieve more sustainable solutions for wastewater treatment and sludge handling, IVL Swedish Environmental Research Institute and Syvab started on a long-term research collaboration. During 2017, various activities related to climate and environment impacts, sludge handling and process optimization were carried out. Some of the activities described in this report will continue and new activities for 2018 include e.g. the measurement of direct emissions of greenhouse gases, further work on an efficient sludge management, evaluation of alternative carbon sources, and evaluation of MBR pilot tests. De redovisade aktiviteterna i denna rapport är del av FoU-samarbetet mellan Syvab och IVL Svenska Miljöinstitutet som syftar till att bidra till en VA-verksamhet som tillgodoser samhällets krav på en resurseffektiv hantering av avloppsvatten och slam. Några av de aktiviteter som redovisas i denna rapport innefattar produktion av funktionella kolkällor som framtidens produkt, framtidens slamhantering, lustgasmätning och utvärdering av implementering av termisk hydrolys.

Studien syftar till att beskriva vilka tekniska lösningar och dess effektivitet som finns för rening av avloppsvatten från oönskade ämnen som läkemedelsrester, mikroplaster, PFAS, andra organiska miljöföroreningar, tungmetaller, samt antibiotikaresistenta och andra skadliga mikroorganismer. Undersökningen har ett speciellt fokus på rening av läkemedelsrester och mikroplaster. De tekniker som beskrivs i rapporten är de som bedöms kunna vara tillgängliga att implementera till år 2018. Tekniker som ännu håller på att utvecklas och som inte bedöms vara tillgängliga till år 2018 beskrivs men mer översiktligt. I rapporten görs en samlad bedömning av de olika teknikerna med avseende på ett flertal aspekter så som reningseffektivitet, kostnad, miljöpåverkan, arbetsmiljörisker, energi- och råvaruåtgång, mm. Som effektiv rening avses här ett avlägsnande av föroreningar eller effekter från avloppsvatten så att utgående avloppsvatten till recipient helt saknar eller har en signifikant lägre halt av föroreningar eller effekter. Det bör noteras att fokus för bedömningen härvid ligger på just vattenfasen. En reningsprocess behöver dock inte innebära att en förorening bryts ner till ofarliga beståndsdelar utan föroreningen kan också övergå från t.ex. vattenfas till slamfas eller brytas ned till metaboliter, som i sig kan vara definierade som föroreningar. Rapporten försöker att redovisa alla dessa aspekter för genomgångna reningstekniker. Studien visar att kostnader för olika tekniker och anläggningsstorlekar varierar signifikant både mellan olika tekniker och olika reningsverksstorlekar. Olika teknikkombinationer tas upp och dess för- och nackdelar diskuteras. Studien poängterar att det är viktigt att välja reningsteknik utifrån målsättning och lokala förutsättningar, då varje reningsverk är unikt. Är målsättningen en effektiv rening av läkemedelsrester (>90%) genom ett kompletterande reningssteg som slutbehandling rekommenderas en kombination av ozonering och BAF med granulerat aktivt kol (GAK) som filtermaterial. Den totala miljöpåverkan för de olika teknikerna/-kombinationerna som behandlats i denna studie begränsas till framförallt energi- och kemikalieförbrukning men även risker för bildning av nya, eventuellt toxiska föreningar från reningsteknikerna behandlas. This report is only available in Swedish. English summary is available in the report. Denna rapport framtagen av IVL Svenska Miljöinstitutet utgör underlag till två regeringsuppdrag som Naturvårdsverket ansvarar för. uppdragen ha varit att utreda förutsättningarna för användning av avancerad rening i syfte att avskilja läkemedelsrester från avloppsvatten för att skydda vattenmiljön innefattande bland annat att beskriva tekniska lösningar och analysera dess för-och nackdelar samt att identifiera och föreslå åtgärder mot utsläpp av mikroplaster i havet från viktigare källor i Sverige innefattande bland annat att redovisa forskningsläget och bästa möjliga reningsteknik.

Dagens reningsverk står inför flera utmaningar såsom skärpta reningskrav, ett förändrat klimat, krav på ökad resurseffektivitet och minskad miljöpåverkan från verksamheten. I en strävan att nå mer hållbara lösningar för avloppsvattenrening och slamhantering har IVL Svenska Miljöinstitutet och Syvab påbörjat ett långsiktigt forskningssamarbete. Under 2016 har olika aktiviteter inom områdena klimat- och miljöpåverkan, slamhantering och processoptimering genomförts. I en scenarioutvärdering av kol-fotavtrycket för Himmerfjärdsverket har klimatpåverkan från reningsverket kartlagts och inverkan av olika processändringar utvärderats. Resultaten har visat att de dominerande källorna till klimatpåverkan är direkta utsläpp av lustgas från avloppsvattenreningen och av metan vid slamhantering. Scenarioanalysen har visat att åtgärder som vidtagits har givit en positiv effekt och att det med processoptimeringar och ökad samrötning skulle vara möjligt att nå en klimatneutral verksamhet. Rekommenderade fortsatta åtgärder riktas huvudsakligen mot de direkta emissionerna från processerna genom bättre övervakning, styrning och processändringar. Slamtorkning som komplettering till nuvarande slamhantering har utvärderats och bedömts som en potentiellt resurseffektiv lösning. Fördelar med torkning av slammet är att slammets volym och vikt minskar vilket minskar transportarbetet avsevärt, emissioner av växthusgaser vid lagring och spridning av slam kan minskas och gödselvärdet i slammet ökas. Innan tillämpning i full skala kan bli aktuellt kvarstår dock att torkning godkänns som hygieniseringsmetod för slam. Eftersom slutanvändning av slam har stor betydelse i nuläget och för arbetet med alternativa slamhanteringsmetoder har en kartering av slamsammansättningen genomförts. Flera slamprover analyserades av olika externa laboratorier för fosfor, metaller och läkemedelsrester. Resultaten visade en stor spridning av uppmätta koncentrationer vilket illustrerar vilken svår matris slam är att analysera. Resultaten visar också att valet av analysföretag skulle kunna påverka om kravet för kvoten mellan kadmium och fosfor klaras eller inte. Även svårigheten att analysera läkemedelsrester i slam har visats genom karteringen. Som ytterligare ett led i arbetet mot en effektivare slamhantering har det gjorts en vidareutveckling av det substratverktyg som 2015 utvecklades i samarbete mellan Syvab och IVL. Verktyget har gjorts mer användarvänligt och kan användas både för uppföljning och prognostisering av metallhalter och gaspotential vid mottagande av olika externa substrat till rötningen. Även verksamhetens totala miljöpåverkan har kartlagts för driften av nuvarande och framtida anläggning. Den totala miljöpåverkan från processen minskas i framtidsscenariet, främst på grund av dagens höga miljöpåverkan, vilken blir tydlig vid jämförelse mot andra reningsverk som utvärderats med samma metodik. Huvudanledningen till dagens höga miljöpåverkan är en hög kemikalieförbrukning, där metanol som extern kolkälla till efterdenitrifikationen står för ett mycket stort bidrag. Himmerfjärdsverket står inför en ombyggnation för att möta skärpta utsläppskrav. Med syfte att kunna testa scenarier och ändringar inför ombyggnationen, under ombyggnationen och efter driftsättning av den nya vattenreningslinjen har en dynamisk processmodell tagits fram. Detta arbete är i ett tidigt skede, men resultat från körningarna med modellen har visat att den framtida processen uppnår utsläppskravet på kväve utan behov av extern kolkälla. För att kvantifiera eventuella besparingar vid lägre rötningstemperaturer gjordes fullskaleförsök med rötning vid olika mesofila temperaturer. Resultaten indikerar att det för Syvabs nuvarande process ger en försumbar effekt att variera temperaturen, dock ses en potential till nettobesparing/-vinst om Syvabs uppvärmningslösning kan förbättras. Fullskaleförsök gjordes även med ökad belastning på en rötkammare för att studera hur metanproduktionen påverkas vid temporärt behov att stänga ner en eller flera rötkammare för underhåll eller vid substratöverskott. Med 50 % högre OLR jämfört med referensen minskade gasutbytet per kg VS med 5 %. Från fullskaleförsöken konstaterades att både temperaturvariationer och ökad belastning kunde nås utan indikationer på process- eller driftstörningar. Några av de aktiviteter som redovisas i denna rapport kommer att fortsätta och nya aktiviteter för 2017 innefattar bland annat direkta emissioner av växthusgaser, vidare arbete med en effektiv slamhantering, utvärdering av alternativ kolkälla samt utvärdering av pilottester med MBR. Dagens reningsverk står inför flera utmaningar såsom skärpta reningskrav, ett förändrat klimat, krav på ökad resurseffektivitet och minskad miljöpåverkan från verksamheten. I en strävan att nå mer hållbara lösningar för avloppsvattenrening och slamhantering har IVL Svenska Miljöinstitutet och Syvab påbörjat ett långsiktigt forskningssamarbete. Under 2016 har olika aktiviteter inom områdena klimat- och miljöpåverkan, slamhantering och processoptimering genomförts. I en scenarioutvärdering av kol-fotavtrycket för Himmerfjärdsverket har klimatpåverkan från reningsverket kartlagts och inverkan av olika processändringar utvärderats. Resultaten har visat att de dominerande källorna till klimatpåverkan är direkta utsläpp av lustgas från avloppsvattenreningen och av metan vid slamhantering. Scenarioanalysen har visat att åtgärder som vidtagits har givit en positiv effekt och att det med processoptimeringar och ökad samrötning skulle vara möjligt att nå en klimatneutral verksamhet. Rekommenderade fortsatta åtgärder riktas huvudsakligen mot de direkta emissionerna från processerna genom bättre övervakning, styrning och processändringar. Slamtorkning som komplettering till nuvarande slamhantering har utvärderats och bedömts som en potentiellt resurseffektiv lösning. Fördelar med torkning av slammet är att slammets volym och vikt minskar vilket minskar transportarbetet avsevärt, emissioner av växthusgaser vid lagring och spridning av slam kan minskas och gödselvärdet i slammet ökas. Innan tillämpning i full skala kan bli aktuellt kvarstår dock att torkning godkänns som hygieniseringsmetod för slam. Eftersom slutanvändning av slam har stor betydelse i nuläget och för arbetet med alternativa slamhanteringsmetoder har en kartering av slamsammansättningen genomförts. Flera slamprover analyserades av olika externa laboratorier för fosfor, metaller och läkemedelsrester. Resultaten visade en stor spridning av uppmätta koncentrationer vilket illustrerar vilken svår matris slam är att analysera. Resultaten visar också att valet av analysföretag skulle kunna påverka om kravet för kvoten mellan kadmium och fosfor klaras eller inte. Även svårigheten att analysera läkemedelsrester i slam har visats genom karteringen. Som ytterligare ett led i arbetet mot en effektivare slamhantering har det gjorts en vidareutveckling av det substratverktyg som 2015 utvecklades i samarbete mellan Syvab och IVL. Verktyget har gjorts mer användarvänligt och kan användas både för uppföljning och prognostisering av metallhalter och gaspotential vid mottagande av olika externa substrat till rötningen. Även verksamhetens totala miljöpåverkan har kartlagts för driften av nuvarande och framtida anläggning. Den totala miljöpåverkan från processen minskas i framtidsscenariet, främst på grund av dagens höga miljöpåverkan, vilken blir tydlig vid jämförelse mot andra reningsverk som utvärderats med samma metodik. Huvudanledningen till dagens höga miljöpåverkan är en hög kemikalieförbrukning, där metanol som extern kolkälla till efterdenitrifikationen står för ett mycket stort bidrag. Himmerfjärdsverket står inför en ombyggnation för att möta skärpta utsläppskrav. Med syfte att kunna testa scenarier och ändringar inför ombyggnationen, under ombyggnationen och efter driftsättning av den nya vattenreningslinjen har en dynamisk processmodell tagits fram. Detta arbete är i ett tidigt skede, men resultat från körningarna med modellen har visat att den framtida processen uppnår utsläppskravet på kväve utan behov av extern kolkälla. För att kvantifiera eventuella besparingar vid lägre rötningstemperaturer gjordes fullskaleförsök med rötning vid olika mesofila temperaturer. Resultaten indikerar att det för Syvabs nuvarande process ger en försumbar effekt att variera temperaturen, dock ses en potential till nettobesparing/-vinst om Syvabs uppvärmningslösning kan förbättras. Fullskaleförsök gjordes även med ökad belastning på en rötkammare för att studera hur metanproduktionen påverkas vid temporärt behov att stänga ner en eller flera rötkammare för underhåll eller vid substratöverskott. Med 50 % högre OLR jämfört med referensen minskade gasutbytet per kg VS med 5 %. Från fullskaleförsöken konstaterades att både temperaturvariationer och ökad belastning kunde nås utan indikationer på process- eller driftstörningar. Några av de aktiviteter som redovisas i denna rapport kommer att fortsätta och nya aktiviteter för 2017 innefattar bland annat direkta emissioner av växthusgaser, vidare arbete med en effektiv slamhantering, utvärdering av alternativ kolkälla samt utvärdering av pilottester med MBR. This report is only available in Swedish. English summary is available in the report. De redovisade aktiviteterna i denna rapport är del av FoU-samarbetet mellan Syvab och IVL Svenska Miljöinstitutet som syftar till att bidra till en VA-verksamhet som tillgodoser samhällets krav på en resurseffektiv hantering av avloppsvatten och slam.

Syvab Himmerfjärdsverket i Grödinge som renar omkring 43 Mm3 avloppsvatten årligen är ett av fyra avloppsreningsverk i Stockholmsområdet. Slamhanteringen vid avloppsreningsverk utgör en stor del av verksamheten och en ökad energiutvinning, återföring av viktiga näringsämnen till åkermark utan negativa bieffekter samt en problemfri hantering är några av de utmaningar som behöver bemötas. Dagens situation med osäkerheter med avseende på framtida krav på slamkvalitét, återvinning näringsämnen, m.m. kräver en flexibel slamhantering som kan anpassas till olika tänkbara utvecklingar och som samtidigt ger en resurseffektiv processintegrering med övriga delar av reningsverket. Vid Syvab har därför slamtorkning varit i fokus under flera år. Denna rapport presenterar en kartläggning av slamtorkning som en möjlig del av Syvabs framtida slamhantering; både genom att hjälpa till att bemöta de kända utmaningar som finns i dagens arbete för att kostnadseffektivt minska Syvabs totala miljöpåverkan idag, men även genom att ge den flexibilitet som behövs för anpassning till framtida krav. Resultaten visar att slamtorkning framstår som en resurseffektiv komplettering till Syvabs process. Bedömningen är att torkningen skulle ge en enklare och flexiblare slamhantering där såväl kunskap från tidigare erfarenheter av torkning som samlats vid anläggningen som delar av existerande infrastruktur kan utnyttjas. Konkret framstår följande aspekter som de mest relevanta: § En hygienisering och vikt/volymminskning av slammet skulle åstadkommas men behöver även godkännas för att en slamtorkning skulle vara intressant. § Gödselvärdet av slammet skulle ökas men de totala metall- och fosformängder skulle inte påverkas. § På grund av den minskade slamvolymen/-vikten skulle relaterade transporter minska avsevärt. Transporter till och från slamlagring för hygienisering skulle upphöra helt. § Växthusgasemissioner från slamlagringen och spridning skulle kunna minskas signifikant. § Kväve som vid slamslagring och -spridning skulle emitteras till atmosfären, yt- och/eller grundvatten skulle kunna tas hand om vid reningsverket vilket minskar utsläppen. Den ökade interna kvävebelastningen från torkningen kan tas hand om av den nya rejektvattenbehandlingen. § En optimal integrering av generering av det extra värmebehovet bör kunna ge flera synergieffekter. § Minskade substitutionsvinster p.g.a. minskade volym fordonsbränsle vid användning av biogas för torkning bör kunna balanseras genom en utökning av samrötningen och samordning med övriga anläggningsinterna energiflöden. § Kostnad och återbetalningstid för en slamtorkning är svåra att skatta då dessa beror på värdet av det torkade slammet och biogastillgång och -pris. § En resurseffektiv slamtorkning vid Syvab skulle även kunna ta emot slam från mindre reningsverk i regionen. Syvab Himmerfjärdsverket i Grödinge som renar omkring 43 Mm3 avloppsvatten årligen är ett av fyra avloppsreningsverk i Stockholmsområdet. Slamhanteringen vid avloppsreningsverk utgör en stor del av verksamheten och en ökad energiutvinning, återföring av viktiga näringsämnen till åkermark utan negativa bieffekter samt en problemfri hantering är några av de utmaningar som behöver bemötas. Dagens situation med osäkerheter med avseende på framtida krav på slamkvalitét, återvinning näringsämnen, m.m. kräver en flexibel slamhantering som kan anpassas till olika tänkbara utvecklingar och som samtidigt ger en resurseffektiv processintegrering med övriga delar av reningsverket. Vid Syvab har därför slamtorkning varit i fokus under flera år. Denna rapport presenterar en kartläggning av slamtorkning som en möjlig del av Syvabs framtida slamhantering; både genom att hjälpa till att bemöta de kända utmaningar som finns i dagens arbete för att kostnadseffektivt minska Syvabs totala miljöpåverkan idag, men även genom att ge den flexibilitet som behövs för anpassning till framtida krav. Resultaten visar att slamtorkning framstår som en resurseffektiv komplettering till Syvabs process. Bedömningen är att torkningen skulle ge en enklare och flexiblare slamhantering där såväl kunskap från tidigare erfarenheter av torkning som samlats vid anläggningen som delar av existerande infrastruktur kan utnyttjas. Konkret framstår följande aspekter som de mest relevanta: § En hygienisering och vikt/volymminskning av slammet skulle åstadkommas men behöver även godkännas för att en slamtorkning skulle vara intressant. § Gödselvärdet av slammet skulle ökas men de totala metall- och fosformängder skulle inte påverkas. § På grund av den minskade slamvolymen/-vikten skulle relaterade transporter minska avsevärt. Transporter till och från slamlagring för hygienisering skulle upphöra helt. § Växthusgasemissioner från slamlagringen och spridning skulle kunna minskas signifikant. § Kväve som vid slamslagring och -spridning skulle emitteras till atmosfären, yt- och/eller grundvatten skulle kunna tas hand om vid reningsverket vilket minskar utsläppen. Den ökade interna kvävebelastningen från torkningen kan tas hand om av den nya rejektvattenbehandlingen. § En optimal integrering av generering av det extra värmebehovet bör kunna ge flera synergieffekter. § Minskade substitutionsvinster p.g.a. minskade volym fordonsbränsle vid användning av biogas för torkning bör kunna balanseras genom en utökning av samrötningen och samordning med övriga anläggningsinterna energiflöden. § Kostnad och återbetalningstid för en slamtorkning är svåra att skatta då dessa beror på värdet av det torkade slammet och biogastillgång och -pris. § En resurseffektiv slamtorkning vid Syvab skulle även kunna ta emot slam från mindre reningsverk i regionen. This report is only available in Swedish. Det redovisade arbetet i denna rapport är en del av FoU-samarbetet mellan Syvab och IVL Svenska Miljöinstitutet som syftar till att bidra till en VA-verksamhet som tillgodoser samhällets krav på en resurseffektiv hantering av avloppsvatten och slam.