IVL Svenska Miljöinstitutet

Arbetet i FIRA har primärt syftat till att underlätta införande av funktionsförsäljning inom vattenreningssektorn, som av många anses konservativ. Kommunal och industriell avloppsvattenrening är mycket komplexa processer som ofta består av både biologiska och kemiska delprocesser. På grund av att kunskaperna om de olika delprocesserna vanligtvis finns hos olika leverantörer är ansvarsfördelningen ofta splittrad och den totala bilden för att optimera processerna, både ekonomiskt och ur hållbarhetssynpunkt, saknas. Med funktionsförsäljning inom avloppsvattenrening skapas drivkrafter och möjligheter till betydande effektiviseringar genom processoptimering ur ett helhetsperspektiv, ofta genom att optimera kemi och biologi i förhållande till varandra. Detta skulle stärka konkurrenskraften hos svenska företag inom området och ge en betydligt effektivare process med minskad miljöbelastning. För att bereda väg för funktionsförsäljningskonceptet i FIRA inom vattenreningssektorn och därmed skapa en effektivare process med minskad miljöbelastning, har projektet fokuserat på tre olika områden: ' Funktionsupphandling. Bearbetning och utveckling av dagens befintliga anbudsförfrågningar för funktionsentreprenad. ' Metodutveckling. Målet var att ta fram lättimplementerade metoder som snabbt möjliggör en effektivare process med minskad miljöbelastning. ' Kunskaps- och informationsspridning. I FIRA medverkar deltagare från högskola, forskningsinstitut, leverantörer och slutanvändare, vilket ger den kompetens och bredd som krävs för lyckade resultat. Resultatmässigt har FIRA kommit längre än vad man initialt kunnat hoppas på. Det beror delvis på att resultaten inte forcerats på leverantörer, reningsverk och entreprenörer utan stötts och blötts, vilket inneburit att våra samarbetspartners och informationsmottagare funnit mycket större acceptans för funktionsförsäljningen då de själva känt sig delaktiga i processen. Främst beror det dock på att FIRA-projektet hamnat i en intressant period i svensk VA-historia, dvs under den tiden då Åre kommuns upphandling av VA-entreprenad genomfördes. Denna upphandling innebär att projektresultaten blev än mer verklighetsförankrade eftersom en av FIRAs projektdeltagare, AKVAB/Kemira, var högst delaktig i offereringen och alla de rättsliga turer som omgav upphandlingen. En sammanfattning av de praktikfall gällande funktionsförsäljning/funktionsentreprenad som har varit involverade i FIRA genom AKVAB/Kemira har lett till följande slutsatser. ' När det gäller entreprenadisering av Svensk kommunal VA-verksamhet är erfarenheten liten hos entreprenörer och beställare. Det finns ingen hjälp att få för att driva en sådan process. För de som ändå provar på så är det stora problemet att jämföra inkomna anbud och se om dessa anbud verkligen innehåller det man tänkt sig att köpa. ' Ett annat mer övergripande problem är oviljan att konkurrensutsätta Svensk kommunal VA-verksamhet från politiskt håll. ' Det verkar råda en osäkerhet mellan privatisering inkluderande taxesättning kontra entreprenadsförfarande som handlar om drift av kommunala anläggningar där kommunen fortsättningsvis sätter taxorna. Något annat är i Sverige omöjligt att utföra på grund av de lagar vi har. Med dessa slutsatser som bakgrund och genom diskussion med våra Europeiska grannländer, där majoriteten har större erfarenhet av entreprenadupphandlingar, har projektet tagit fram konkreta förslag för hur funktionsupphandlingen skall underlättas och förbättras för kommun och entreprenadföretag inom VA-sektorn. Funktionskonceptets metoder för styrning visade på att stora besparingar på energi (upp till 50%) och kemikalier (ca 30%) kunde erhållas. Informations- och resultatsspridning har genomsyrat projektet vilket bland annat har lett till att: ' Svenskt Vatten utreder funktionskonceptet ur upphandlingssynpunkt. ' Branschaktiva kemikalietillverkare, optimeringsföretag och instrumenttillverkare vill utnyttja FIRAs funktionsförsäljningskoncept för att differentiera sig mot övriga konkurrenter. ' Kemiras/IVLs befintliga kursprogram inom vattenreningsteknik har kompletterats med funktionsförsäljning. Idag har ca 80 kommuner tagit del av dessa kurser och inom två år beräknas 80-85% av alla Sveriges kommuner utbildats

Den här rapporten finns endast på engelska. Svensk sammanfattning finns i rapporten.

Compilation of what types of pharmaceutical residues and other priority substances that can be found in wastewater, how they affect the recipient, how they can be removed etc.

I denna rapport redovisar projektet SystemLäk - Systemförslag för rening av läkemedelsrester och andra prioriterade svårnedbrytbara ämnen en samlad bild av kunskapsläget kring avancerade reningstekniker för rening av läkemedelsrester och andra prioriterade svårnedbrytbara substanser, även kallade mikroföroreningar.

När ett reningsverk beslutat att implementera kompletterande reningssteg för rening av mikroföroreningar, bör en kartering genomföras, som visar på vilka mikroföroreningar det aktuella reningsverket tar emot. När reningsverket har kännedom om vilka mikroföroreningar som belastar verket bör ett övergripande mål för reningen beslutas, det vill säga, vilka mikroföroreningar som ska renas, och till vilken grad. Vägledning för genomförande av kartering, samt hur dess resultat kan tolkas, presenteras i denna rapport.

Efter beslut om övergripande reningsmål, men innan beslut av slutligt teknikval, bör reningsverkets specifika förutsättningar och begränsningar identifieras. Är anläggningens infrastruktur mer eller mindre lämpad för någon särskild teknik? Finns icke utnyttjade utrymmen eller volymer som kan nyttjas? Vilken reningseffektivitet av mikroföroreningar uppnås i dagsläget? Finns några framtidsplaner för reningsverket som kan påverka teknikvalet? För att bekräfta att potentiella tekniker fungerar bör pilotförsök genomföras vid det specifika reningsverket. Pilottesterna bör inte enbart beakta reningseffektivitet utan även kostnader, resursförbrukning och behov av arbetskraft. Studiebesök vid samt erfarenhetsutbyte med andra reningsverk med samma reningsteknik implementerad rekommenderas.

När det fastställts vilket teknikval som är mest lämpligt vid det specifika reningsverket bör offerter tas in från minst tre olika teknikleverantörer. Offerter samt implementeringsunderlag bör granskas och godkännas av oberoende part. Vid upphandling bör garantier för framgångsrik implementering ingå. Noggrann uppföljning av idrifttagande rekommenderas.

Många läkemedelsrester och andra prioriterade substanser passerar igenom dagens avloppsreningsverk (ARV) och hamnar antingen i slammet eller i recipienten, ibland i nivåer som kan påverka vattenlevande organismer. Substanser som släpps ut via avlopps-reningsverk kan också anrikas i den akvatiska näringskedjan och orsaka effekter i högre organismer såsom fiskätande fåglar eller däggdjur, inklusive människor. Studier har också visat att antibiotika som hamnar i miljön kan bidra till uppkomsten av antibiotikaresistenta gener i bakterier, vilket är ett allvarligt globalt hot mot möjligheten att bota livshotande sjukdomar.

Eftersom nuvarande vattenreningstekniker har utvecklats främst för att avlägsna partikulärt material samt kväve och fosfor är de oftast inte anpassade för att rena bort mikrobiellt stabila kemiska föroreningar. Utvärderingar av effektiviteten hos olika behandlingstekniker för avlägsnande av sådana ämnen baseras vanligtvis på analyser av förekomst av ett ämne i inkommande och utgående vatten från reningsverket. Det finns dock problem med detta tillvägagångssätt eftersom vissa ämnen metaboliseras till potentiellt mer skadliga substanser, som då inte automatiskt fångas i analysen. Dessutom kan vissa ämnen spontant bildas i reningsverken, vilket kan resultera i högre nivåer i utgående än i inkommande vatten. Ett ytterligare problem är att de utgående koncentrationerna ibland kan vara lägre än detektions-gränserna, men trots det ändå vara högre än eller nära etablerade risknivåer.

This report is only available in Swedish.

Pharmaceutical residues and other emerging substances pass through modern sewage treatment plants (STPs) and end up in the receiving waters and sludge. In several studies, recipient concentrations have been detected with expected effects on aquatic organisms. Chemicals released via STPs may also enter the aquatic food-web and cause effects in higher organisms such as fish-eating birds or mammals including humans. Studies have also shown that antibiotics in the environment may contribute to the increase of antibiotic resistant genes in bacteria, which is a serious threat to our possibility to cure life-threatening diseases on the global scale. Current STP treatment technologies are usually not fit to remove microbial stable chemical pollutants and the evaluation of the removal efficiency of the STP systems applied today, is not complete. The evaluation of the removal efficiency of the substances in the STP systems is usually based on chemical analysis of the presence of certain substances in influent and effluent waters. However, there are difficulties associated with this approach, e.g. since some substances are metabolized into potentially more harmful substances which are not captured in the analysis unless they are actively sought for. Furthermore, some substances are formed in the STPs, resulting in higher levels in effluents than in influents. In addition, effluent concentrations may sometimes be lower than the analytical detection limits, yet still higher than or close to established risk concentrations emphasizing the need for developments of the analytical methods.

Several municipal wastewater treatment plants (WWTPs) in Stockholm, Sweden, will within the near future face both an increased load due to a growing population as well as more stringent effluent quality requirements. The latter mainly regarding nutrients due to Sweden‘s commitment to the Baltic Sea Action Plan and the implementation of the European water framework directive (WFD). In addition, removal of emerging substances such as pharmaceutical residues, micro plastics and antibiotic resistance are gaining more attention since WWTP effluent is the most or one of the most significant sources of such loads to the environment [1-4]. Pharmaceutical residues and other emerging substances are generally not efficiently removed in conventional WWTPs [5]. The WFD has defined a list of prioritized substances including pesticides, biocides, flameretardants and metals [6], which already today require monitoring and treatment. Several other substances, including some pharmaceuticals, are on the ‘watch list’ of emerging pollutants that may be placed on the WFD priority list. Requirements for additional treatment, in larger WWTPs, for the reduction of some pharmaceutical residues and other micropollutants (MP) could thus be expected, also in other countries than Switzerland, where such a regulation is already in place. The potential negative effects on aquatic organisms, the aquatic food-web and higher organisms, as well as the risk of increased numbers of antibiotic resistant genes in bacteria, all present a threat to our environment, health and society [7-9]. Another increasing concern for wastewater treatment are emissions of greenhouse gases (GHGs). At WWTPs, special attention is given to nitrous oxide (N2O), which is a highly potent GHG (298 times more potent than carbon dioxide (CO2 ) [10]). At incomplete nitrification and denitrification N2O can be emitted, which may cause a significant negative overall environmental impact of the treatment process [11,12]. Even though regulations may earliest come in place in some years from now, many WWTPs actively work on reducing GHG emissions from wastewater treatment processes. Besides the requirements to increase capacity, improve treatment efficiency and reduce GHG emissions, many WWTPs also face the problem that they cannot expand spatially as they are located in densely populated areas or underground.

New solutions for space-efficient, high-capacity and flexible municipal wastewater treatment processes are thus required. Stockholm Water and Waste Company (Stockholm Vatten och Avfall), Sweden’s largest water service organization, is directly facing the above problems of space limitation, increased capacity need and stricter effluent requirements at the Henriksdal WWTP in Stockholm. As a result, the existing conventional activated sludge process (CAS) will be converted to a Membrane Bioreactor (MBR), doubling the capacity by using existing process volumes only. The new process will be the world’s largest MBR facility with a capacity of 1.6 million PE (predicted load year 2040).

MBRs combine the biological activated sludge process with membrane separation, which provide distinct advantages over the CAS. Advantages include a significantly better effluent (permeate) quality regarding particles, disinfection capabilities due to the membrane pore size, higher volumetric loading due to higher sludge concentrations in the biology, reduced footprint and process flexibility towards influent changes. Even the treatment of MP may be more efficient using MBRs compared to traditional treatment systems. This is partly explained by the fact that MP attached to particles can effectively be removed by filtration whereas dissolved MP can be degraded more effectively because of the higher biological activity in a MBR process. In addition, a more efficient polishing treatment compared to CAS can be achieved [11,13-18]. Drawbacks of the process are the high energy use for aeration and the use of cleaning chemicals in the filtration step to curb fouling and scaling on the membrane surface, which reduces the permeability of the membranes.

MBRs have been used for a number of decades but only in the last decade, MBRs gained more attention for the treatment of both municipal and industrial wastewater. This is mainly due to a significant cost reduction of membranes and process development decreasing energy requirements [19-23].

The aim of this research work is to investigate the MBR technology concerning the overall holism and resource efficiency towards some of the most central treatment aspects including nutrient removal, removal of micropollutants and minimizing of GHG emissions. Through actual pilotscale experiments, the paper describes the performance of the studied system under various test periods defined to meet present and future requirements of the growing region of Stockholm, Sweden.

In the LIFE+ project ITEST, Increased Total Efficiency in Sewage Treatment, a technical solution for efficient and improved nitrogen removal from municipal wastewater was demonstrated. This technical solution, which is based on operating the sewage treatment plant (STP) at a temperature of about 20°C even during periods with a cold inflow using waste heat, has been tested in pilot scale at Hammarby Sjöstadsverk i Stockholm. In this report, the results and evaluation of the demonstration period of the technology, performed at Hammarby Sjöstadsverk, Stockholm is presented. The results show that the nitrogen removal increased in a treatment line operated at 20°C in comparison to the removal efficiency in a parallel line with fluctuating temperature, thus achieving lower output concentrations. The need for aeration was reduced, but on the other hand increased use of electrical power was needed to overcome the pressure drop in the heat exchanger. Among other parameters, choice of heat exchanger influences the life cycle assessment of the process.

Denna studie har syftat till att ta fram ett underlag som delvis beskriver dagvattensituationen i Borlänge. Tre typer av markanvändningsområden har studerats genom att dagvattnet från dessa ytor provtagits under knappt ett år med hjälp av flödesproportionella samlingsprovtagare. De olika områdena som undersöktes var ett bostadsområde för flerfamiljshus, en parkeringsyta samt ett delavsnitt av Riksväg 70. Resultatet från undersökningen visar att halterna som uppmättes i dagvattnet var högst vid Riksväg 70 för de allra flesta analyserade parametrarna. Halterna i dagvattnet från parkeringsytan var lägre än vägens men generellt sett något högre än de uppmätta värdena i dagvattnet från bostadsområdet. Funktionen för en dagvattendamm har också studerats. Resultatet från undersökningarna vid dammen visar sett över hela perioden att denna inte fungerat med avseende på sedimenteringsegenskaper då de partiklar som kommer in till dammen övervägande är så pass små och finfördelade att de inte sedimenterar utan håller sig svävande i vattenfasen oavsett inflödets storlek. Av de kemiska analyserna framgick också att det som kommer in till dammen också går ut i samma utsträckning. De kemiska parametrar som analyserats i studien har valts utifrån de schablonparametrar som ofta används i dagvattensammanhang för att möjliggöra en jämförelse mellan mätta och beräknade halter. Försök att spåra källor till analyserade metaller i dagvattnet, en så kallad receptormodellering, har också ingått i studien.

Inom projektet Stockholms framtida avloppsrening (SFA) byggs Henriksdals avloppsreningsverk (ARV) om och ut för att klara en fördubblad kapacitet och ökade reningskrav. Det nya reningsverket är designat för en kapacitet på 1,6 miljoner personekvivalenter (pe), vilket motsvarar ungefär dubbelt så mycket som nu. Det nya reningsverket är också designat för att klara låga utsläppskrav med avseende på fosfor, kväve och BOD7 (5 mg BOD7/L, 6 mg N-tot/L och 0,2 mg P-tot/L).

Uppgraderingen av Henriksdals ARV inkluderar ombyggnation av befintliga konventionella aktivslambassänger (CAS) till en membranbioreaktorprocess (MBR) med 1,6 miljoner m2 membranyta. Utöver detta byggs även en ny förbehandling, ny försedimentering och ett nytt behandlingssteg för primär- och överskottslam och det producerade slammet kommer att rötas under termofila förhållanden istället för som idag under mesofila förhållanden.

MBR är en relativt väl beprövad teknik inom både industriell och kommunal avloppsrening men införandet i Henriksdal innebär en rad utmaningar för vilka tekniska och driftsmässiga lösningar utvecklas och testas i ett pilotprojekt på forskningsanläggningen Hammarby Sjöstadsverk, i ett projekt gemensamt finansierat av IVL Svenska Miljöinstitutet och Stockholm Vatten och Avfall. I den här delrapporten redovisas resultat från år 2017 (projektår 4) av pilotförsöksprojektet.

För att bekräfta nya Henriksdals ARVs processdesign, och att denna ska kunna uppnå framtida utsläppskrav på totalfosfor (P-tot < 0,2 mg/L), har ett stort fokus under 2017 legat på optimering av fosforreduktionen. För att uppnå låga utgående halter i kombination med att ej överdosera fällningskemikalie så har styrning av fällningskemikaliedosering kontinuerligt justerats under året. Försöket har visat att det går att nå framtida reningskrav på totalfosfor, dock kommer mer fällningskemikalie att behöva doseras jämfört med mängd doserad i Henriksdals ARV idag.

Under året har försök med optimering av resursförbrukning i membrantankarna genomförts, såsom försök med minskad luftmängd och minskad förbrukning av membranrengöringskemikalier (både minskad mängd i samband med rengöring samt längre tidsintervall mellan rengöringstillfällen). Dessa försök var inte avslutade vid slutet av året men de indikerar att det finns en stor potential att minska både energi- och kemikalieförbrukningen i membrantankarna, utan att kapaciteten hos membranen försämras.

Kopplat mot försöken med optimering av resursförbrukning i membrantankarna, byttes syra för membranrengöring i en av membrantankarna (MT1) ut i början av året. MT1 rengjordes efter bytet med oxalsyra istället för som tidigare med citronsyra. MT2 rengjordes fortsatt med citronsyra. Resultaten visade att rengöringseffekten från oxalsyra var minst lika god som den med citronsyra, och eftersom oxalsyra är betydligt billigare i inköp jämfört med citronsyra finns en stor ekonomisk besparingspotential i att byta ut denna kemikalie. I samband med membranrengöring med citronsyra har det noterats temporära höga fosfatkoncentrationer i utgående vatten, men detta noterades inte i samband med membranrengöring med oxalsyra.

Under hösten 2017 kompletterades vattenbehandlingslinjen med en slambehandlingslinje i pilotskala (förtjockning, rötning och avvattning). I slutet av året var denna behandlingslinje fortfarande i uppstartsfas och en mer detaljerad uppföljning kommer att genomföras under 2018.

En två år lång studie finansierad av Svenskt Vatten Utveckling (SVU) för kartläggning av oönskade mikroföreningar i MBR-processen startade också upp i slutet av 2017. Parametrar som kommer att kartläggas är exempelvis läkemedel, mikroskräp och PFAS. En första provtagningskampanj (av totalt fyra planerade) genomfördes hösten 2017 och resultatet från denna presenteras i denna rapport. Resultatet visade att flertalet substanser reduceras i processen men för vissa substanser var utgående halter högre än inkommande, vilket kan indikera att dessa kan återskapas i processen. Större slutsatser kommer att kunna dras när resultatet från samtliga genomförda provtagningskampanjer finns tillgängligt (2019).

Inom projektet Stockholms framtida avloppsrening (SFA) byggs Henriksdals reningsverk om och ut för att klara en fördubblad kapacitet och ökade reningskrav. I detta ingår att installera världens största membranbioreaktor (MBR). MBR är en relativt väl beprövad teknik inom både industriell och kommunal avloppsrening men införandet i Henriksdal innebär en rad utmaningar för vilka tekniska och driftsmässiga lösningar utvecklas och testas i ett pilotprojekt på forskningsanläggningen Hammarby Sjöstadsverk.

I den här delrapporten redovisas projektår 3 av det fleråriga pilotförsöksprojektet med membranbiorening av kommunalt avloppsvatten som genomförs gemensamt av Stockholm Vatten och Avfall och IVL Svenska Miljöinstitutet AB. Pilotförsöken genomförs på forskningsanläggningen Hammarby Sjöstadsverk. Syftet med pilotförsöken är att få information om och erfarenhet av att införa membranteknik och den processlösning för den biologiska reningen som är tänkt för Henriksdals reningsverk inom projektet Stockholms framtida avloppsrening. Processen kombinerar en aktivslamprocess med membranfiltrering för att uppnå en högre reningsgrad och driftsäkerhet.

Inför försöksår 3 byggdes pilotanläggningen om, och membranen byttes ut från flat sheet till hollow fibre. Ett stort fokus under början av försöksår 3 (april-juli) har därför legat på uppstart av den nya pilotanläggningen. Under senare delen av försöksår 3 (augusti-december) har ett större fokus legat på bland annat förbehandling, fosforrening och membranrengöring. Slutsatserna för försöksår 3 hittar du i rapporten.

Den här rapporten finns endast på engelska. Svensk sammanfattning finns i rapporten.

Det finns ett växande intresse för kommunal avloppsvattenrening med membranteknik i Sverige. Fördelarna med membranteknik är att låga utsläpps- och partikelhalter kan uppnås på en liten anläggningsyta. Den största nackdelen är en ökad energi-förbrukning, på grund av den ökade luftning för rengöring av membranen och stora recirkulationsflöden som innebär ökad pumpenergi. Stockholm Vatten har beslutat att införa membranteknik i befintliga volymer på Henriksdal avloppsreningsverk. Detta för att klara både framtida skärpta utsläppskrav och en ökad belastning (fördubblad till år 2040, jämfört med dagens belastning). Ökningen orsakas av avvecklingen av Bromma reningsverk i kombination med en allmän befolkningstillväxt. Försök med en MembranBioReaktor (MBR) har under ett år genomförts på Hammarby Sjöstadsverk där en skalenlig pilotanläggning med membranteknik, Sjöstadsverkets Linje 1, har jämförts med en konventionell reningsanläggning, Henriksdal. Flödena under försöket motsvarade prognosticerade flöden för Henriksdal år 2040. Fyra olika driftsfall studerades i pilotförsöken där inflödet av avloppsvattnet varierade mellan: konstant medelflöde, dynamiskt medelflöde och maximalt flöde (förväntad maximal veckobelastning år 2040). Följande slutsatser kunde dras: Förväntade utsläppskrav, <0,2 mg/L Tot-P och <6 mg/L Tot-N, var möjliga att uppnå under minst en månad för samtliga driftsfall. Vid maximalt flöde tilläts en högre dos av både järnsulfat och kolkälla. Vid normal dosering av järnsulfat noterades ingen negativ effekt med fouling på membranen. Det fanns inte heller några indikationer på att förbrukningen av järnsulfat, vid normal dosering, skilde sig i MBR-systemet jämfört med Henriksdal. Vid maximala belastningsfallet doserades en högre halt järnsulfat vilket resulterade i låg utgående fosfathalt kring 0,1 mg/L. Det fanns dock en indikation på att förhållandet mellan avskild mängd fosfor per doserad mängd järn försämrades vid den högre dosen. Membranen hade en hög medelpermeabilitet och robust avskiljning av partikulärt material under hela försöksåret. Slammets filtrerbarhet analyserades med två mätmetoder inom ett examensarbete. Filtrerbarheten förbättrades under tiden som försöket pågick, och var god enligt mätmetodernas referensvärden. Membranen rengjordes med kemikalier, oxalsyra och natriumhypoklorit, vid fem tillfällen. Vid ett av dessa tillfällen analyserades halten klororganiska föreningar, AOX, i utgående vatten. AOX ökade under det dygn som rengöringen genomfördes från 0,03 till 0,6 mg/L i utgående vatten. Efterföljande dygn var halterna åter 0,03 mg/L. Det var möjligt att hålla en hög slamhalt i Sjöstadsverket Linje 1, 4000 -10 000 mg/L, genom hela försöket. Även den totala slamåldern var hög jämfört med traditionella system; 15-50 dygn. En jämförelse mellan slammets aktivitet; nitrifikations- och denitrifikationshastighet, visade dock att aktiviteten var lägre i MBR-systemet än i Henriksdal. Nitrifikation noterades i MBR-reaktoren vid belastningstoppar av ammonium.  Detta gjorde att nitrifikationen, från systemet i sin helhet, var fullständig under hela försöksåret.

The population exposure to PM2.5 and PM10 in ambient air for the year 2005 has been quantified (annual and daily mean concentrations) and the health and associated economic consequences have been calculated based on these results. The PM10 urban background concentrations are found to be rather low compared to the environmental standard for the annual mean (40 µg/m3) in most of the country. However, in some parts, mainly in southern Sweden, the concentrations were of the same magnitude as the environmental objective (20 µg/m3 as an annual mean) for the year 2010. The majority of people, 90%, were exposed to annual mean concentrations of PM10 less than 20 µg/m3. Less than 1% of the Swedish inhabitants experienced exposure levels of PM10 above 25 µg/m3. The urban background concentrations of PM2.5 were in the same order of magnitude as the environmental objective (12 µg/m3 as an annual mean for the year 2010) in quite a large part of the country. About 50% of the population was exposed to PM2.5 annual mean concentrations less than 10 µg/m3, while less than 2% experienced levels above 15 µg/m3. Using a cut off at 5 µg/m3 of PM10 as the annual mean (roughly excluding natural PM) and source specific ER-functions, we estimate approximately 3 400 premature deaths per year. Together with 1 300 - 1 400 new cases of chronic bronchitis, around 1 400 hospital admissions and some 4.5-5 million RADs, the societal cost for health impacts is estimated at approximately 26 billion SEK per year. For PM2.5 we estimate somewhat lower numbers, approximately 3 100 premature deaths per year. The results suggest that the health effects related to high annual mean levels of PM can be valued to annual socio-economic costs (welfare losses) of ~26 billion Swedish crowns (SEK) during 2005. Approximately 1.4 of these 26 billion SEK consist of productivity losses for society. Furthermore, the amount of working and studying days lost constitutes some ~0.1% of the total amount of working and studying days in Sweden during 2005.

De flesta avloppsreningsverk i Sverige kommer så småningom att få hårdare utsläppskrav för fosfor, kväve och organiskt material. För många av verken väntar också ökad belastning på grund av växande städer. Att införa membranteknik är en möjlighet att öka kapaciteten på samma markyta och försäkra sig om att framtida reningskrav kan uppfyllas. Denna rapport sammanfattar erfarenheter och rekommendationer från fem avloppsreningsverk med membranbioreaktor och strikta utsläppskrav i USA. Reningsprocessen fungerar väl hos de besökta verken, men de har vissa gemensamma utmaningar och det finns rekommendationer som kan vara till nytta för svenska avloppsreningsverk i samband med en uppgradering till MBR.

Rapporten sammanställer resultat från tidigare studier inom området kring lustgasemissioner från avloppsreningsverk. Studier utförda i USA, Nederländerna och Finland har använts som underlag. Utifrån sammanställningen kan ett antal generella slutsatser dras gällande hur avloppsreningsverk med biologisk kväverening på bästa sätt kan drivas för att minimera mängden emitterad N2O.De viktigaste slutsatserna är att man bör undvika syrebrist vid nitrifikation, och för mycket syre vid denitrifikation. I bägge fallen anrikas nitrit, och hög halt av nitrit betyder ofta också relativt stor avgång av lustgas. Hög belastning av ammonium kan på samma sätt gynna lustgasbildningen. Snabba växlingar mellan aeroba och anoxiska förhållanden tycks öka lustgasbildningen. Lustgas bildas både under nitrifikation och denitrifikation, men avgången sker främst vid luftning.Olika studier visar att mellan 0 och 2 % av avlägsnat kväve försvinner som lustgas till atmosfären. Spridningen är stor mellan olika typer av reningssystem, och också för samma system under olika belastningar och betingelser. Sambanden bör undersökas vidare.

Recirkulering av näringsämnen från avloppsströmmar tillbaka till odlingsbar mark kräver en systemomställning både vad gäller marknad, infrastruktur, policys och regelverk. Olika aktörer inom värdekedjan, från kunder i matbutiken och lantbrukare, till avloppsreningsverk, teknikleverantörer och beslutsfattande myndigheter, behöver ha någorlunda gemensamma prioriteringar och det krävs konkreta åtgärder för att möjliggöra de omställningar som krävs. I november 2020 genomfördes en workshop på temat Recirkulering av näringsämnen mellan stad och land - vad vill gödselanvändaren ha? På workshopen diskuterades och prioriterades olika faktorer, produktegenskaper och aktiviteter som alla behövs för att möjliggöra en framtida systemomställning. Resultatet av workshopen presenteras i denna rapport.

Results of pilot scale studies on wastewater treatment by activated sludge combined with MBR.

Results from pilot scale studies on wastewater treatment with combined activated sludge and MBR in the main treatment line.

En FoI-agenda som främjar ökad cirkulär hantering av näringsämnen med ursprung i avlopp.

I den här delrapporten redovisas projektår 2 av de fleråriga pilotförsök med membranbiorening av kommunalt avloppsvatten. Syftet med pilotförsöken var, och är, att få information om och erfarenhet av att införa membranteknik och den processlösning för den biologiska reningen som är tänkt för Henriksdals reningsverk inom projektet Stockholms framtida avloppsrening. Under försöksår 2 har stort fokus legat på optimering av fosforreningen. Ett antal försök har också genomförts med fokus på kvävereningen, membranrengöring, utsläpp av oönskade föroreningar och slammets sammansättning. Följande slutsatser kunde dras från försöksår 2:

§ Fosforrening ner till utgående halter, < 0,2 mg P/L, kan uppnås med stabil drift under längre perioder.

§ Membranen är känsliga för överdosering av fällningskemikalie, särskilt om kemikalien doseras i nära anslutning till MBR-tanken. Igensättningen av membran har konstaterats bero på val av fällningskemikalie (dosering av Fe3+ medförde snabbare igensättning än dosering av Fe2+), var i processlinjen den doseras samt i vilken mängd den doseras.

§ Den styrstrategi som visade sig mest lämpad för att uppnå önskad fosforrening, utan att riskera kraftig igensättning av membranen, var en konstant flödesproportionell basdos av Fe2+ i luftat förfällningssteg kombinerat med två doser styrda på utgående fosfatkoncentration. I de kompletterande stegen styrs dosering av Fe2+ i aerob zon en utgående fosfatkoncentration på 0,15 mg/L och Fe3+ i anox zon mot en utgående fosfatkoncentration 0,20 mg/L.

§ Returslamdeoxzonen (RAS-Deox) är designad på ett korrekt sätt för att allt syre i det syrerika vattnet returslammet från MBR ska hinna förbrukas vid medelflöde.

§ Mängden lustgasutsläpp verkar vara generellt låga och lägre jämfört med konventionella aktiv slam-reningslinjer.

§ Kvävereningen blir mer effektiv om nitratrecirkulationen går från början av efterdenitrifikationszonen (BR5) istället för i slutet av denna zon (BR6).

§ Vid utvärdering av två olika kolkällor visade sig Brenntaplus ha en lägre totalkostnad jämfört med NaAc, trots att större mängder Brenntaplus behövde användas för att uppnå önskad kväverening.

§ I samband med CIP har höga halter av AOX noterats i permeatet. Ytterligare analyser av detta kommer att genomföras under försöksår 3.

§ Mikrofloran i slammet är ej densamma i linje SSV L1 MBR och i Henriksdals ARV. Båda följer dock en årlig cykel och sammansättningen var vid provtagningens avslut ungefär densamma som vid dess start (ett år tidigare) för både SSV L1 MBR och Henriksdal ARV.

§ Vid ”soaking” CIP ökade permeabiliteten kraftigare än efter en normal CIP.

§ Lägre pH på oxalsyran i samband med CIP resulterade i en kraftigare ökning av permeabilitet, samt höga halter av utgående järn efter genomförd CIP, jämfört mot en normal CIP.

§ CIP på en membranenhet i taget, för att försäkra att båda membranenheterna genomgår likadana reningsprocesser, jämnade ut permeabilitetsskillnanderna i membranen.

Description on set-up and results from pilot scale process line with combined activated sludge and MBR treating municipal wastewater.