Search

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

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

Globally, there is increasing awareness of the importance of applying circular economy principles to the management of organic waste streams through resource recovery. This is especially relevant in urban areas of low- and middle-income countries which are going to host a significant part of population growth over the next few decades. Circular economy approaches for sanitation and waste management can provide incentives to improve infrastructure and consequently contribute resources for water, energy and food that power urban livelihoods. This thesis aims to contribute new knowledge, methods and tools that are applicable as decision support for the planning and implementation of circular approaches to the management of organic waste streams. The research questions in the thesis focus on three aspects of resource recovery from organic waste streams; (1) how decision support tools estimate its potential to contribute to a circular economy, (2) the governance conditions that facilitate or impede its implementation, and (3) its sustainability implications. The research in this thesis employed a mixed methods approach including literature reviews, semi-structured interviews, field observations, workshops, quantitative modelling, diagnostic governance assessment, scenarios as well as quantitative and qualitative sustainability assessment. The research was operationalized in three case study locations: Chía (Colombia), Kampala (Uganda) and Naivasha (Kenya). The findings reveal the quantities of resource recovery products like biogas, compost and black soldier fly larvae that can be obtained from the organic waste streams collected in a large city, as well as the available decision support tools that can be used to address various aspects of resource recovery in sanitation systems. In the case study locations of Naivasha and Chía, the existence of entrepreneurial initiatives for resource recovery, the available platforms for collaboration among relevant local stakeholders and the relative affordability of resource recovery products are highlighted as factors enhancing governance capacity to implement resource recovery from organic streams. On the other hand, the inadequacy of monitoring and evaluation systems and the relatively low availability and transparency of information emerged as some of the factors impeding governance capacity. Through a framework that is developed and applied to the Naivasha case, the thesis also identifies the environmental gains that can be made from implementing resource recovery from organic waste streams, as well as the potential negative social impacts that need to be mitigated by local stakeholders. The extent to which various decision support tools address the sustainability implications of resource recovery from sanitation systems is also discussed. By providing new insights on resource recovery from organic waste streams in the case study locations, the tools and frameworks in this research demonstrate approaches that can be applied in a policy and practice context to offer decision support for the implementation of resource recovery from organic waste streams. This is particularly relevant for urban areas in low- and middle-income countries whose stakeholders wish to explore the potential of resource recovery from their organic waste streams, to undertake a diagnostic assessment of their governance capacity and to assess the sustainability implications of implementing more circular approaches in their sanitation and waste management systems. Det finns en ökad medvetenhet globalt om vikten av att genom resursåtervinning tillämpa principerna för cirkulär ekonomi vid hantering av organiska avfallsströmmar. Detta är särskilt relevant i urbana områden i låg- och medelinkomstländer, som väntas stå för en betydande del av befolkningstillväxten de närmaste decennierna. Införande av cirkulära sanitets- och avfallssystem kan leda till förbättringar och utbyggnad av nödvändig infrastruktur och kan bidra till städernas försörjning av vatten, energi och livsmedel. Denna avhandling syftar till att bidra med ny kunskap, metoder och verktyg som kan tillämpas och därmed ge beslutsstöd vid planering och införande av kretsloppsbaserade processer för organiska avfallsströmmar. Forskningsfrågorna i avhandlingen fokuserar på tre aspekter av resursåtervinning från organiska avfallsströmmar; (1) beslutsstödjande verktyg som ger en uppskattning av hur stort det potentiella bidraget till en cirkulär ekonomi är, (2) hur olika omständigheter när det gäller styrning och förvaltning underlättar eller försvårar ett införande, och (3) hållbarhetskonsekvenser av införandet. En kombination av metoder och metodiker har använts: litteraturöversikter, semistrukturerade intervjuer, fältobservationer, workshops, kvantitativ modellering, diagnostisk styrningsbedömning, scenarier samt kvantitativ och kvalitativ hållbarhetsbedömning. Vidare har tre fallstudier genomförts inom ramen för avhandlingen: i Chía (Colombia), Kampala (Uganda) och Naivasha (Kenya). Resultaten visar att en mängd olika återvinningsprodukter, däribland biogas, kompost och fluglarver, kan skapas från urbana avfallsströmmar. Därutöver innehåller resultaten en sammanställning av tillgängliga beslutsstödjande verktyg för att hantera olika aspekter av resursåtervinning i sanitetssystem. Från fallstudierna i Naivasha och Chía framstår förekomsten av initiativ från entreprenörer, tillgängliga plattformar för samarbete mellan relevanta lokala intressenter samt de relativt överkomliga priserna för resursåtervinningsprodukter som positiva faktorer för en kretsloppsinriktad avfallsförvaltning. Å andra sidan var systemen för uppföljning och utvärdering otillräckliga, och detta tillsammans med bristen på tillgänglig information och transparens var några av de faktorer som ansågs begränsa möjligheterna med en kretsloppsinriktad avfallsförvaltning. Genom ett hållbarhetsramverk som utvecklades och tillämpades i fallstudien i Naivasha identifierar avhandlingen de betydande miljövinster som kan göras genom resursåtervinning, såväl som potentiella negativa sociala effekter som bör beaktas av lokala aktörer. I vilken utsträckning olika beslutsstödjande verktyg beaktar hållbarhetskonsekvenserna av resursåtervinning från sanitetssystem diskuteras också. Insikterna kring viktiga aspekter av resursåtervinning från fallstudierna, samt verktygen och ramverken som utvecklats genom denna forskning, kan tillämpas både inom policyutveckling och rent praktiskt vid införande av resursåtervinning från organiska avfallsflöden. Detta är särskilt relevant i urbana områden i låg- och medelinkomstländer där beslutsfattare och planerare vill utforska potentialen för resursåtervinning från organiska avfallsströmmar, utvärdera förvaltningskapaciteten och bedöma hållbarhetskonsekvenserna av mer kretsloppsinriktade sanitets- och avfallssystem. Duniani, kuna ongezeko la ufahamu wa umuhimu wa kutumia kanuni za uchumi mzunguko kwa usimamizi wa vijito vya taka za kikaboni kupitia urejeshi wa rasilimali. Hii ni muhimu haswa katika miji ya nchi za mapato ya chini na kati ambayo yatakuwa naasilimia kubwa ya ongezeko la idadi ya watu katika miongo kadhaa zijazo. Mbinu ya mazingira safi na usimamizi wa takataka katika uchumi mzunguko unaweza kutoa motisha wa kuboresha miundombinu na hivyo kuchangia katika upatikanaji wa rasilimali za maji, nishati na chakula ambazo huimarisha maisha ya mijini. Lengo la tasnifu hii ni kuchangia maarifa mapya, mbinu na zana zinazotumika kusaidia uamuzi kwa ajili ya kupanga na kutekeleza mbinu za mzunguko za usimamizi wa wa vijito vya taka za kikaboni. Maswali ya utafiti katika tasnifu hii yanatilia maanani sehemu tatu za urejeshi wa rasilimali kutoka kwa vijito vya takataka; (1) jinsi zana za usaidizi wa maamuzi yanakadiria uwezo wa kuchangia kwa uchumi mzunguko, (2) masharti ya utawala yanayowezesha au kuzuia utekelezaji wake, na (3) athari zake za uendelevu. Utafiti katika tasnifu hii ulitumia njia ya mbinu mchanganyiko kama vile mapitio la maandiko, mahojiano ya nusu-muundo, uchunguzi wa nyanjani, warsha, uundaji wa kielelezo wa kiasi, tathmini ya utawala wa uchunguzi, matukio pamoja na tathmini ya uendelevu wa ubora na kiwango. Pia ilitekelezwa katika maeneo tatu ya utafiti: Chia (Kolombia), Kampala (Uganda), Naivasha (Kenya). Matokeo yanaonyesha kiwango cha bidhaa ya urejeshi wa rasilimali kama biogesi, mbolea na mabuu ya mdudu wa askari mweusi inayoweza kupatikana kutoka kwa vijito vya taka ya kikaboni iliyokusanywa katika mji mkubwa, pamoja na zana za usaidizi wa maamuzi zinazoweza kutumika kuangazia sehemu mbalimbali ya urejeshi wa rasilimali katika mifumo ya usafi wa mazingira. Katika maeneo ya utafiti ya Naivasha na Chia, kuwepo kwa mipango ya ujasiriamali ya urejeshi wa rasilimali, jukwaa zinazopatikana kwa ushirikiano kati ya wadau husika na beinafuu ya bidhaa za urejeshi wa rasilimali zinaangaziwakama sababu za kuimarisha utawala wa kutekeleza urejeshi wa rasilimali kutoka kwa vijito vya kikaboni. Kwa upande mwingine, upungufu wa mifumo ya ufuatiliaji na tathmini na upungufu wa habari na uwazi ulionekana kama baadhi ya sababu zinazozuia uwezo wa utawala. Kwa njia ya mfumo uliotengenezwa na kutumika kwa kesi ya Naivasha, tasnifu hii pia inatambua manufaa kwa mazingira yanayowezakupatikana kutokana na utekelezaji wa urejeshi wa rasilimali kutoka kwa vijito vya taka za kikaboni, pamoja na athari mbaya za kijamii ambazo zinahitajika kupunguzwa na wadau wa ndani. Kiwango ambacho zana mbalimbali za usaidizi wa maamuzi zinakabiliana na athari endelevu za urejeshii wa rasilimali kutoka kwa mifumo ya maji taka pia unazungumziwa. Kwa kupeana utambuzi mpya wa urejeshi wa rasilimali kutoka kwa vijito vya taka za kikaboni katika maeneo ya utafiti, zana na mifumo katika utafiti huu zinaonyesha mbinu ambazo zinaweza kutumika katika mazingira ya sera na utenda kazi ili kusaidia maamuzi kwa utekelezaji wa urejeshi wa rasilimali kutoka kwa vijito vya taka za kikaboni. Hii ina umuhimu haswa kwa miji katika nchi za kipato ya chini na kati ambapo washikadau wangependa kuchunguza uwezekano wa urejeshi wa rasilimali kutoka kwa vijito vyao vya taka za kikaboni, kufanyatathmini ya uchunguzi wa uwezo wao wa utawala na kutathmini athari za uendelevu za utekelezaji wa mbinu zaidi ya mzunguko katika mifumo yao ya usafi wa mazingira na kudhibiti taka. A nivel mundial, existe un creciente interés sobre la importancia de aplicar los principios de la economía circular a la gestión de los flujos de residuos orgánicos a través de la recuperación de recursos. Esto es especialmente relevante en las zonas urbanas de los países de bajo y mediano ingreso donde una parte significativa de la población mundial estará establecida en las próximas décadas. Los enfoques de economía circular para el saneamiento y la gestión de residuos sólidos pueden proporcionar incentivos para mejorar la infraestructura y, en consecuencia, contribuir con recursos para el agua, la energía y los alimentos que impulsan los medios de vida urbanos. Esta tesis tiene como objetivo aportar nuevos conocimientos, métodos y herramientas que sirvan de apoyo durante la toma de decisiones para la planificación e implementación de enfoques circulares en la gestión de flujos de residuos orgánicos. Las preguntas de investigación se centran en tres aspectos de la recuperación de recursos a partir de flujos de residuos orgánicos; (1) cómo las herramientas de apoyo para la toma de decisiones estiman su potencial para contribuir a una economía circular, (2) las condiciones de gobernanza que facilitan o impiden su implementación, y (3) las implicaciones de sostenibilidad de la implementación de enfoques circulares en los sistemas de saneamiento y gestión de desechos. La investigación en esta tesis empleó un enfoque de métodos mixtos donde se incluyó revisión de literatura, entrevistas semiestructuradas, observaciones de campo, talleres, modelos cuantitativos, evaluación diagnóstica de gobernanza y escenarios, así como una evaluación cuantitativa y cualitativa de sostenibilidad. Asimismo, el trabajo se implementó en tres casos de estudio: Chía (Colombia), Kampala (Uganda) y Naivasha (Kenia). Los hallazgos revelan las cantidades de productos de recuperación de recursos como biogás, compost y larvas de mosca soldado-negra que se pueden obtener de los flujos de desechos orgánicos recolectados en los centros urbanos de los casos de estudio elegidos, así como las herramientas de apoyo a la toma de decisiones disponibles para abordar diversos aspectos de la recuperación de recursos en los sistemas de saneamiento. En las ubicaciones de Naivasha y Chía, la existencia de iniciativas empresariales para la recuperación de recursos, las plataformas disponibles para la colaboración entre las partes interesadas locales pertinentes y la relativa asequibilidad de los productos de recuperación de recursos orgánicos se destacan como factores que mejoran la capacidad de gobernanza para implementar la recuperación de recursos a partir de flujos orgánicos. Por otra parte, la insuficiencia de los sistemas de supervisión y evaluación y la relativamente baja disponibilidad y transparencia de la información surgieron como algunos de los factores que impiden la capacidad de gobernanza. A través de un marco desarrollado y aplicado al caso de Naivasha, la tesis también identifica las ganancias ambientales que se pueden obtener de la implementación de recuperación de recursos de los flujos de desechos orgánicos, así como los posibles impactos negativos a nivel social que deben ser mitigados por las partes locales interesadas. También se discute la medida en que las diversas herramientas de apoyo para la toma de decisiones abordan las implicaciones de sostenibilidad de la recuperación de recursos de los sistemas de saneamiento. Al proporcionar nuevos conocimientos sobre la recuperación de recursos a partir de flujos de desechos orgánicos en las ubicaciones de los casos de estudio, las herramientas y marcos desarrollados en esta investigación demuestran enfoques que se pueden aplicar en un contexto de políticas y prácticas para apoyar la toma de decisiones en la implementación de la recuperación de recursos a partir de flujos de desechos orgánicos. Esto es particularmente relevante para las zonas urbanas de los países de bajo y mediano ingreso cuyas partes interesadas desean explorar el potencial de la recuperación de recursos provenientes de los flujos de sus desechos orgánicos, realizar una evaluación diagnóstica de su capacidad de gobernanza, y evaluar las implicaciones de sostenibilidad de la implementación de enfoques más circulares en sus sistemas de saneamiento y gestión de desechos. QC 2022-04-19 UrbanCircle: Urban Waste into Circular Economy Benefits

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

Den huvudsakliga uppgiften för reningsverk har alltid varit att rena avloppsvatten. Under denna process avskiljs slam, vilket under en lång tid betraktats som en oönskad biprodukt. Under många år använde man slam som gödselmedel inom jordbruk samt att man använda slammet vid sluttäckning av deponi. Idag ser situationen annorlunda ut. Man har fått en ökad insikt i hållbarhetsfrågor och resurshantering, samt att det under 1990-talet kom ett deponeringsförbud. Slamhantering har under en lång tid varit ett kontroversiellt ämne och blivit föremål för debatt. Detta har lett till att under de senaste 10-15 åren har blivit en viktig fråga att hitta alternativa vägar för en nyttig användning av slammet. Slammets kvalitet och dess innehåll av föroreningar speglas av de som är uppkopplade på ledningsnätet och för att minska miljöriskerna krävs det ett aktivt uppströmsarbete. Edsbyns reningsverk skickar i dagsläget iväg sitt slam för sluttäckning av deponi på BORAB:s avfallsanläggning i Sävstaås, Bollnäs. Den deponi som håller på att täckas idag är inom en snar framtid färdigtäckt vilket leder till att BORAB inte kan ta emot mer slam. Detta medför att alternativa metoder för slamhantering för Edsbyns reningsverk måste identifieras. Syftet med denna litteraturstudie var att undersöka och utvärdera fyra olika slamhanteringsmetoder för Edsbyns reningsverk utifrån rådande lagstiftning, kostnader, energiförbrukning samt miljörisker. Studien undersöker också åtgärder som kan göras uppströms för att förbättra slammets sammansättning och minska miljöriskerna. Resultaten visar bland annat att samtliga metoder ger upphov till ökad risk för läckage och upplagring av näringsämnen och tungmetaller, framför allt Koppar och Zink. Miljöriskerna kan dock minimeras med ett aktivt uppströmsarbete, exempelvis genom samarbete och genom att ställa krav på industrier och andra organisationer samt att förbättra informationen till hushåll, skolor etc. Studien visar också att den billigaste avsättningmetoden är gödsling av jordbruksmark och den dyraste är gödsling på skogsmark. Den senare är också mest energikrävande av alla avsättningsmetoder. I dagsläget uppfyller reningsverket de lagkrav som ställs på produkten gällande metallhalterna i slammet. Gränsvärdena uppfylls med god marginal, både de lagstadgade (SFS 1998:944) om förbud m.m. i vissa fall i samband med hantering, införsel och utförsel av kemiska produkter, men också kraven enligt certifieringssystemen REVAQ och SPCR 148. Utrustning för kalkning och slamlagring finns på plats vilket gör att man kan uppfylla produktkraven som ställs för användning på jordbruksmark. Det bästa alternativet för Edsbyns reningsverk på längre sikt är att försöka återföra slammet till jordbruksmark för att uppnå ett fullständigt kretslopp av näringsämnen. I Ovanåkers kommun finns det stora arealer jordbruksmark vilket skapar goda förutsättningar för denna avsättningsmetod. På kort sikt är anläggningsjord ett bra alternativ utifrån kostnads- och energisynpunkt och kan vid samarbete med kommunen reducera kostnaderna och energiförbrukningen avsevärt. The main purpose of treatment plants has always been to purify wastewater. During this process sludge is separated, which for a long time has been regarded as an unwanted byproduct. For many years sludge was used as a fertilizer in agriculture, and final cover of landfills. Today the situation is different. It has been an increased awareness of sustainability issues and resource management, as well since there came an landfill ban in 1990s. Sludge treatment has for a long time been a controversial topic and a subject of debate. This has led to that in the last 10-15 years this has become an important issue, to find alternative ways for a beneficial use of sludge. Sludge quality and the amount of impurities are mirrored by those who are connected to the grid and to reduce environmental risks requires an active work upstreams. Edsbyns treatment plant sends their sludge for use as final cover of a landfill on BORAB's waste facility in Sävstaås, Bollnäs. The landfill that is currently being covered today will in the near future be finished which means that they will be unable to recieve any more sludge. This means that alternative methods of sludge treatment for Edsbyns treatment plant must be identified. The purpose of this study was to investigate and evaluate four different sludge management methods for Edsbyns treatment plant based on current laws, costs, energy consumption and environmental risks. The study also examines measures that can be done upstream to improve the composition of the sludge and reduce environmental impact. The results show that all methods give rise to increased risk of leakage and accumulation of nutrients and heavy metals, particularly copper and zinc. Environmental risks can be minimized with an active upstream work, for example through cooperation and by imposing requirements on industries and other organizations, as well as improve information for households, schools, etc. The study also shows that the cheapest deposition method is fertilization of agricultural land and the most expensive is fertilization of forest land. The latter is also the most energy intensive of all methods that were studied. Today the treatment plant meet the legal requirements for the product regarding metal content in the sludge. The limits are met by a good margin, both legislated (SFS 1998: 944) om förbud m.m. i vissa fall i samband med hantering, införsel och utförsel av kemiska produkter, but also the requirements of the certification systems REVAQ and SPCR 148. Equipment for liming and storage is in place which allows the treatment plant to meet the product requirements set for use on agricultural land. The best option for Edsbyns treatment plants in long term is to use the sludge on agricultural land in order to achieve a complete nutrient cycling. In Ovanåker municipality there are large areas of farmland which creates good conditions for this deposition method. In the short term, soil production is a good option based on cost and energy and may reduce costs and energy consumption significantly if cooperation with the municipality is established.

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

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