Tillgång till rent dricksvatten är en mänsklig rättighet och en viktig del av ett hållbart samhälle. Därför är det viktigt att säkerställa tillgången till samt kvaliteten av dricksvattnet som produceras i Sveriges vattenverk och i vattenverk världen över. Därför har Livsmedelsverket, och andra internationella organisationer och myndigheter så som Europeiska unionen och Europeiska myndigheten för livsmedelssäkerhet, infört lagstiftning och rekommendationer för att säkerställa produktionen av ett hälsosamt dricksvatten. I samband med Norrvattens utbyggnationer av deras vattenverk Görvälnverket önskas bättre rening av högfluorerade ämnen, även kallade PFAS-ämnen, för att säkerställa uppfyllandet av ny lagstiftning som träder i kraft år 2026. Denna rapport undersöker därför hur olika adsorptionsmaterial reducerar mängden PFAS-ämnen i vattnet genom försök på kolfilter i pilotskala. Utöver rening av PFAS-ämnen undersöks även rening av löst organiskt kol, ultraviolett absorption vid 254 nm samt lukt. Denna studie fann att uppehållstiden i kolfiltret inte hade någon större effekt på reduktionen av PFAS-ämnen och löst organiskt kol för biologiskt aktivt kol. Således, en stor ökning i uppehållstid gav endast en liten ökning av reduktion av dessa ämnen. Däremot visade uppehållstiden ha en större effekt på ultraviolett absorption vid 254 nm. När det gäller reduktion av PFAS-ämnen gav granulerat aktivt kol en större reduktion jämfört med biologiskt aktivt kol. Detsamma gällde reduktion av löst organiskt kol och ultraviolett absorption vid 254 nm. Högre halter av löst organiskt kol i inkommande vatten minskade reduktionen av PFAS. Samma trend kunde ses för ultraviolett absorption vid 254 nm, där högre värden i inkommande vatten gav en minskad reduktion av PFAS. Vad gäller lukt påvisades lukt i endast ett prov från kolfilter-piloten. I framtiden bör beslut tas angående vilket adsorptionsmaterial som ska användas i Norrvattens nya vattenverk. Man bör också dimensionera kolfilter för det nya vattenverket samt bestämma deras uppehållstid, hur ofta backspolning skall genomföras samt hur ofta adsorptionsmaterialet bör bytas ut. / Access to clean drinking water is a human right and essential to a sustainable society. Therefore, it is vital to ensure the access to and quality of the drinking water produced in the Swedish drinking water treatment plants and other drinking water treatment plants around the world. Thus, the Swedish National Food Agency, and other international organizations and authorities such as the European Union and the European Food Safety Authority, have introduced legislation and recommendations to ensure the production of healthy drinking water. As Norrvatten plan on expanding their drinking water treatment plant Görvälnverket, they wish to have better treatment of per- and polyfluoroalkyl substances, also called PFAS substances, to ensure the fulfillment of new legislation that will be implemented by 2026. Therefore, this report investigates how different adsorption materials reduce the concentration of PFAS substances in the water through experimenting with pilot scaled carbon filters. Beyond PFAS substances, this report also examined the treatment of dissolved organic carbon, ultraviolet absorption at 254 nm, and odor. This study found that the carbon filter's empty bed contact time did not significantly affect the reduction of PFAS-substances and dissolved organic carbon when it comes to biological activated carbon. Thus, a significant increase in the empty bed contact time only slightly increased the removal of these substances. However, this study showed that the empty bed contact time significantly affects the ultraviolet adsorption at 254 nm. Regarding the reduction of PFAS substances, granular activated carbon gave a more significant decrease compared to biological activated carbon. This trend was also seen in the reduction of dissolved organic carbon and ultraviolet absorption at 254 nm. Higher concentrations of dissolved organic carbon in the incoming water gave a lower decrease in PFAS reduction. Higher values of ultraviolet absorption at 254 nm in the incoming water also decreased the PFAS reduction. When it comes to odor, there was only one sample from the carbon filter pilot plant where an odor was detected. In the future, there needs to be a decision on what type of adsorption material to use in Norrvatten's future drinking water treatment plant. Dimensioning of the carbon filters for the new drinking water treatment plant should also be made, as well as for deciding the empty bed contact time, how often backwashing should be performed and how often they should change the adsorption material.

Per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) är vidd spridd och har upptäckts i miljön i Sverige och Europa (Naturskyddsföreningen, 2023). På vissa ställen har det uppmätts höga halter i vattentäkter för dricksvatten till exempel nära brandövningsplatser. Många PFAS-ämnen har negativ påverkan på immunförsvaret och misstänks vara cancerframkallande. Livsmedelsverkets dricksvattenföreskrifter har gränsvärden för PFAS som ska tillämpas från 1 januari 2026. Många vattenverk där råvattnet innehåller PFAS kommer därför behöva införa ytterligare rening. År 2019 införde regeringen ett statligt stöd för bättre vattenhushållning och säkrad tillgång till dricksvatten, där upp till 50% av kostnaden kunde täckas av bidraget. Fler än 600 projekt genomfördes. Nio av projekten var relaterade till PFAS. PFAS är persistenta och bioackumulerande föreningar och delas ofta upp i tvågrupper, de med korta eller långa kolkedjor. Membrantekniker som nanofiltreringoch omvänd osmos, adsorptiva metoder som aktivt kol och jonbytefilter kan användas för att avlägsna PFAS från vatten. Ozonering och skumfraktionering är också metoder som skulle kunna användas. Effektiviteten hos flera av dessametoder varierar beroende på längden på PFAS kolkedjan. I ett av de 9 projekten relaterade till statsstödet och PFAS, har Växjö kommun installerat ett nytt reningssteg i Åryds vattenverk som består av två tryckfilter med aktivt kol för att minska förekomsten av PFAS i dricksvattnet. Mätningar av PFAS11 gjordes före och efter reningssteget, i tre brunnar och vid utgående renat dricksvatten från vattenverket. Effektiviteten av reningen var hög enligt de mätningar av PFAS11 som gjordes i projektet. Miljönyttan är hög med aktivt kolfilter eftersom det ger möjligheten att destruera PFAS-föroreningarna helt genom förbränning. Samhällsnyttan av renare och mer hälsosamt dricksvatten är hög, men det är en ekonomisk kostnad att lägga till reningssteg. Projektet som genomförts med stöd av statsbidraget gav samhällsnytta i form av renare dricksvatten och därmed minskat intag av PFAS för de människor som försörjs a vvattenverket och en tryggare och säkrare vattenförsörjning. / Per- and polyfluorinated alkyl substances (PFAS) are widespread and have been detected in the environment in Sweden and Europe (Naturskyddsföreningen,2023). High concentrations have been measured in some drinking water sources, such as near firefighting training sites. Many PFAS substances have a negative impact on the immune system and are suspected to be carcinogenic. The National Food Agency's drinking water regulations (Livsmedelsverketsdricksvattenföreskrifter) have set limits for PFAS to be applied from January 1,2026. Therefore, many water treatment plants where the raw water contains PFAS will need to introduce additional purification.In 2019, the government introduced state aid for better water management and secured access to drinking water, covering up to 50% of the cost with a grant. More than 600 projects were implemented. Nine of the projects were related to PFAS. PFAS are persistent and bioaccumulative compounds often divided into two groups, those having short or long carbon chains. Membrane techniques such asnanofiltration and reverse osmosis, adsorptive methods like activated carbon andion exchange filters can be used to remove PFAS from water. Ozonation and foam fractionation are also methods that could be used. The efficiency of several of these methods varies depending on the length of the PFAS carbon chain. In one of the nine projects related to state aid and PFAS, Växjö municipality has installed a new purification stage at Åryd's water treatment plant consisting of two pressure filters with activated carbon to reduce the occurrence of PFAS in the drinking water. Measurements of PFAS11 were made before and after the purification step, in three wells and at outgoing purified drinking water from the water treatment plant. The effectiveness of the PFAS removal was high based on the measurements of PFAS11 made in the project. The environmental benefit is high with an activated carbon filter as it allows for the complete destruction of PFAS pollutants through incineration. The societal benefit of cleaner and healthier drinking water is high, but there is a financial cost to adding a purification stage. The project carried out with the support of state aid provided societal benefits in the form of cleaner drinking water and thus reduced intake of PFAS for the people supplied by the water treatment plant, and a safer and more secure water supply. / <p>20230602</p>

Stora mängder receptbelagda- och receptfria läkemedel brukas årligen. Farmaceutiska föreningar såsom exempelvis preventivmedel, antibiotikum och smärtstillande läkemedel når reningsverk via urin och fekalier. Traditionella reningsverk saknar förmågan att helt reducera dessa föreningar och de släpps ut via det utgående vattnet till en recipient där de kan medföra en negativ påverkan i miljön. Duvbackens reningsverk i Gävle har en traditionell uppbyggnad och det behandlade spillvattnet släpps ut i Inre Fjärden. Syftet med denna studie är att utifrån Duvbackens avloppsreningsverks förhållanden föreslå en rekommenderad kompletterande reningsmetod för att reducera läkemedelsrester ifrån spillvattnet.   För att kunna föreslå en kompletterande reningsmetod har en provtagning efter läkemedelssubstanser på det inkommande och det utgående spillvattnet genomförts i Duvbackens reningsverk. Detta för att se vilka substanser reningsverket reducerar och vilka som släpps ut i Inre Fjärden.  En litteraturstudie har genomförts där aktivt kol och ozons reduktionsförmåga av läkemedelsrester granskats, samt vart i reningsverket de bör implementeras. Kostnader av aktivt kol och ozon har ställs i förhållande till varandra genom en ekonomisk undersökning.   Duvbackens reningsverk är dimensionerat för 100 000 personekvivalenter och är beläget mellan stadsdelarna Brynäs och Bomhus i Gävle. Reningsverket använder sig av mekanisk, biologisk och vid behov kemisk rening. Resultaten från provtagningen visade att av de 22 läkemedelssubstanser vilka granskats reducerades sex substanser med mindre än 45 % och två substanser fick en förhöjd halt efter de passerat Duvbackens reningsverk.   Både ozon och aktivt kol har i tidigare pilotförsök visat god förmåga att reducera läkemedelssubstanser från avloppsvatten. Variation av reduktionsgrader har visats bero på kolförbrukning och dosering av ozon. En skillnad mellan de kompletterande reningsmetoderna är att aktivt kols reduktionsförmåga försämras med tiden medan ozon har en mer konstant reduktion av läkemedelssubstanser.   Ozon bör implementeras efter slutsedimenteringen följt av ett sandfilter för att reducera reaktiva biprodukter. Vid användning av aktivt kol bör reningsmetoden implementeras efter slutsedimenteringen, då det är av stor vikt att spillvattnet inte har för höga halter av suspenderade ämnen som mättar kolet. När aktivt kol och ozons kostnader jämförts under samma förhållanden har aktivt kol visats vara marginellt dyrare. Energikostnader utgör de stora kostnaderna för ozonrening medan kolförbrukningen visats utgöra den stora kostnaden för rening med aktivt kol. / Large amounts of prescription- and non-prescription pharmaceutical drugs are used annually. Pharmaceutical compounds such as contraception, antibiotics and analgesic drugs end up in sewage treatment plants via urine and feces. The traditional sewage treatment plant lacks the ability to completely reduce pharmaceutical compounds and they are emitted via efflux to a recipient, where they can have a negative impact on the environment. The sewage treatment plant Duvbacken in Gävle has a traditional structure and the treated effluent end up in Inre Fjärden. The purpose of this study is to recommend a complementary treatment method to reduce pharmaceutical compounds based on the sewage treatment plant Duvbacken’s circumstances.   In order to recommend a complementary treatment method samples of the incoming and outgoing efflux have been tested for pharmaceutical substances. The samples were taken to see what substances the sewage treatment plant reduces and what substances end up in Inre Fjärden. A literature review was conducted to examine activated carbon and ozone’s ability to reduce pharmaceutical compounds, it also researched where the treatment methods should be implemented. An economical investigation was done to show the costs for activated carbon and ozone in relation to each other.   The sewage treatment plant Duvbacken in Gävle is constructed for 100 000 persons and is located between the suburban areas Brynäs and Bomhus. The sewage treatment plant uses mechanical, biological and if necessary chemical treatment. The results from the samples of the 22 substances that were examined showed that six pharmaceuticals were reduced by less than 45 % and two substances had an increased concentration after treatment in the sewage treatment plant.   Both ozone and activated carbon have in previous studies shown good ability to reduce pharmaceutical substances from the municipal efflux. Variations in the ability to reduce pharmaceuticals depends on carbon consumption and ozone dosage. One difference between the complementary treatment methods are that activated carbons ability to reduce pharmaceuticals decreases with time, while ozone has a more constant reduction.   Ozone should be implemented after the traditional treatment followed by a sand filter to reduce reactive byproducts. Activated carbon should also be implemented after the traditional treatment due to an efflux with high content of suspended substances can saturate the carbon. When the costs of activated carbon and ozone are compared under the same circumstances it has been shown that activated carbon is marginally more expensive. The energy use represents the major costs for ozone treatment while carbon consumption has shown to be the major cost for activated carbon.

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) is a group of man-made, highly persistent chemicals. Due to the specific surface-active attributes of these molecules, applications are numerous and feed an economically important industry. During the last decade, PFASs have been detected globally in the environment, living organisms and tap water. The combination of toxic properties and high bioaccumulative potential, together with the discovery that conventional water treatment methods do not remove PFAS, renders further research on purification methods highly needed.  Three techniques of purifying water from PFASs were examined. Nanofiltration technology (NF) is a membrane filtration technique, which produces a purified product (the permeate) by generating an effluent of high contaminant concentration (the reject water). To decontaminate the reject water, adsorption by granular activated carbon (GAC) or anion exchange (AE) have been proposed. The efficiency of these three technologies was studied at Bäcklösa drinking water treatment plant (DWTP) in Uppsala. A nanofiltration pilot with two 270NF membranes (Dow Filmtech™), connected in series, was used. A high removal efficiency (&gt;90%) was found for all PFASs. Furthermore, it was confirmed that the concentration in the permeate water was a function of the concentration in the incoming raw water; increased PFAS raw water concentration resulted in increased PFAS permeate concentration. Size-exclusion and electrostatic repulsion were deemed important mechanisms. For the comparison of GAC (Filtrasorb 400®) and AE (Purolite® A-600), a column experiment was set up. The perfluoroalkane (-alkyl) sulfonic acids (PFSAs) and perfluorooctanesulfonamide (FOSA) had similar removal efficiencies using both GAC and AE, and the efficiency increased with increasing chain length. AE was found to have a higher average removal efficiency of perfluoroalkyl carboxylic acid (PFCAs) (62-95%) than GAC (49-81%). In conclusion, longer chain length PFASs were removed more effectively than shorter-chained, and the PFSAs and FOSA showed higher removal efficiency compared to the PFCAs. Furthermore, linear isomers were removed more effectively than branched for GAC and AE. In contrast, the opposite was found for the NF membrane, where branched isomers were better retained. / Per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) är en grupp syntetiska, ytterst persistenta kemikalier. På grund av deras ytaktiva egenskaper är de lämpliga för användning i många produkter och tillverkningsprocesser, och är således viktiga för en ekonomiskt betydande industri. Under det senaste årtiondet har PFAS påträffats i miljön, levande organismer och kranvatten världen över.  Kombinationen av toxiska egenskaper, en hög bioackumuleringspotential och upptäckten att konventionella reningsmetoder inte avlägsnar substanserna från vatten, gör att vidare forskning av reningsmetoder för PFAS är mycket angelägen. Tre reningsteknikers förmåga att rena vatten från PFAS undersöktes. Nanofiltrering (NF) är en membranfiltreringsteknik som utöver den renade produkten, permeatet, även framställer en biprodukt av hög föroreningsgrad, rententatet. För att rena rententatet har adsorption till granulärt aktivt kol (GAC) eller jonbytarmassa (AE) föreslagits. Teknikerna utvärderades på Bäcklösa Vattenverk i Uppsala.  Nanofiltreringen undersöktes i en pilotanläggning där två 270NF (Dow Filmtech™) membran var seriekopplade. En hög reningsgrad (&gt;90%) konstaterades för alla typer av PFAS. Vidare visades PFAS-koncentrationen i permeatet vara en funktion av PFAS-koncentrationen i råvattnet; en ökad råvattenkoncentration gav en ökad permeatkoncentration. Storleksseparation och elektrostatisk repulsion befanns vara viktiga mekanismer som påverkade reningsgraden. För att undersöka de mekanismer som påverkar PFAS-adsorption jämfördes GAC (Filtrasorb 400®) och AE (Purolite® A-600) i ett kolonnexperiment. Reningsgraden för GAC och AE av perfluorerade sulfonsyror (PFSA) och perfluorooktan sulfonamider (FOSA) var lika hög och reningseffektiviteten ökade med ökande kolkedjelängd. AE återfanns ha en högre genomsnittlig reningsgrad av perfluorkarboxylsyror (PFCA) (62-95%) än GAC (49-81%). Sammanfattningsvis avlägsnades PFAS av längre kolkedjelängd mer effektivt än kortare kolkedjor, och PFAS med sulfonsyror och sulfonamider som funktionella grupper uppvisade en högre reningsgrad än karboxylsyrorna. Vidare renades linjära isomerer mer effektivt än grenade både genom GAC och AE. Däremot konstaterades det motsatta för NF-membranen, där grenade isomerer renades mer effektivt. / SafeDrink

Avloppsreningsverk (ARV) utgör en viktig del som spridningsväg för utsläpp av organiska mikroföroreningar, som per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) och läkemedelssubstanser, från samhället till den akvatiska miljön. Befintliga reningssteg vid ARV reducerar mikroföroreningar dåligt varav denna studie syftade till att jämföra reduktionseffektiviteten av 5 olika granulära aktiva kol (GAK) och en anjonbytare (AIX) för att välja ut det material som är mest lämpat för vidare undersökningar i pilotskala inför installation ett avancerat reningssteg i Kungsängsverkets ARV i Uppsala. GAK (Filtrasorb 400, Cyclecarb 401, Brennsorb 1240, Aquasorb 5000 och Aquasorb 2000) utvärderades för avskiljning av 13 PFAS-ämnen i ett inledande bägarförsök genom placering i avloppsvatten från Kungsängsverket i 8 h. Cyclecarb 401 var mest effektivt vid avskiljning av PFAS där reduktionsgraden för PFAS-11 (85 %) och PFOS (90 %) var 35 % och 40 % högre än för det minst effektiva GAK Brennsorb 1240. Cyclecarb 401, Brennsorb 1240 och AIX Purolite 694E undersöktes i ett andra bägarförsök enligt en liknande metod, men utvärderades med avseende på avskiljning av 12 PFAS och 18 läkemedelssubstanser över 48 h. Resultatet för PFAS var likvärdigt för GAK, men AIX visades nå samma reduktionsgrad av PFAS som Cyclecarb 401 och detta skedde snabbare. Efter 48 h var reduktionen med GAK högst för läkemedelssubstanser (91-99 %) och med AIX för PFAS (78 %). Samtliga adsorbenter tillfördes även till kolonner, där Purolite 694E även seriekopplades efter Cyclecarb 401, med ett kontinuerligt flöde av avloppsvatten motsvarande 5 min kontakttid (EBCT). Även om duplikatprover togs varje vecka genomfördes inom ramen för detta examensarbete analyser för de prover tagna en timme (12 bäddvolymer), 2 veckor (4000 bäddvolymer) och 7 veckor (14 000 bäddvolymer) efter start för 12 PFAS och 18 läkemedelssubstanser. Purolite 694E reducerade PFAS bäst, 40-50 % bättre än GAK, följt av negativt laddade läkemedelssubstanser och adsorptionen för dessa ämnen var bättre över tid än för GAK. Seriekoppling av AIX efter GAK förbättrade reduktionsgraden över tid för främst PFAS (30 % ökning vid 14 000 bäddvolymer). Även för läkemedelssubstanser med negativ laddning som adsorberades väl av AIX. Adsorptionen till AIX gynnades mest av substanser med negativa laddning. Adsorptionen till samtliga adsorbenter gynnades av PFAS med en sulfonatgrupp, en lägre syrakonstant, en högre fördelningskonstant mellan oktanol och vatten samt en längre kolkedja. En seriekoppling av AIX efter GAK är främst intressant för förbättrad avkiljning av diklofenak och PFOS vid Kungsängsverket, men även avskiljning av andra PFAS och negativt laddade läkemedelssubstanser kan förbättras. Andra ämnen adsorberades väl av GAK där Cyclecarb 401 i samtliga försök visats mest effektiv. De analyserade provpunkterna för kolonnförsöket var för få varav en kommande noggrannare undersökning över hela försökets genomförande kommer påvisa livslängderna för varje adsorbent vid EBCT 5 min. EBCT var kort varav efterföljande försök bör undersöka avskiljningens effektivitet för Kungsängsverket vid längre EBCT. / Waste water treatment plants (WWTPs) constitute an important role in releasing organic micropollutants, such as per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) and pharmaceuticals, from the society into the aquatic environment. Reduction of them in existing treatment methods in WWTPs is insufficient which is why the aim of this study was to examine the reduction efficiency for 5 granular activated carbons (GAC) and an anion exchange resin (AIX) and choose the adsorbent most suited for further studies in pilot scale before an advanced treatment step is built to Kungsängsverket WWTP in Uppsala.  GAC (Filtrasorb 400, Cyclecarb 401, Brennsorb 1240, Aquasorb 5000 and Aquasorb 2000) were evaluated for 13 PFAS compounds in an initial batch experiment using wastewater from Kungsängsverket during 8 h. Cyclecarb 401 had the highest removal efficiency for PFAS where the reduction grade for PFAS-11 (85 %) and PFOS (90 %) was 35 % and 40 % higher than for the least efficient GAC Brennsorb 1240. Cyclecarb 401, Brennsorb 1240 and the AIX Purolite 694E were evaluated in a second batch experiment through a similar method, analyzed for 12 PFAS and 18 pharmaceuticals over 48 h. The results for PFAS were similar for GAC, but AIX reached the same reduction grade for PFAS as Cyclecarb 401 which also happened faster. After 48 h reduction with GAC was best for pharmaceuticals (91-99 %) and with AIX for PFAS (78 %). Finally, these adsorbents were placed in individual columns, where Cyclecarb 401 was connected to an additional column with Purolite 694E, with a continuous flow of wastewater with an empty bed contact time (EBCT) of 5 min. Even though duplicate samples were taken each week analysis was performed for samples taken an hour (12 bed volumes), 2 weeks (4000 bed volumes) and 7 weeks after start (14 000 bed volumes) for 12 PFAS and 18 pharmaceuticals. Purolite 694E reduced PFAS the best, 40-50 % better than GAC, followed by negatively charged pharmaceuticals and adsorption for these compounds was better over time than with GAC. AIX after GAC increased reduction grade over time primarily for PFAS (30 % improvement after 14 000 bed volumes) but also for pharmaceuticals well adsorbed by AIX. Adsorption to AIX was mainly improved with a negative charge of the compound. Adsorption to adsorbents was favored for PFAS containing a sulfonate group, compounds with a lower acid dissociation constant, a higher octanol-water partition coefficient and a longer carbon chain. Implementation of AIX after GAC would be of interest for Kungsängsverket mainly due to the improved removal of diclofenac and PFOS, but also if removal of other PFAS and pharmaceuticals will become prioritized. Other compounds were removed by GAC well where Cyclecarb 401 was most effective in all experiments. The analyzed samples for the column experiment were too few which is why a more comprehensive study of all samples over the whole experiment period will be able to determine the life length of each adsorbent for EBCT 5 min. EBCT was short which is why further experiments need to examine the reduction efficiency for Kungsängsverket at a longer EBCT.

The fast pyrolysis plant at RISE – ETC, Piteå produces carbon rich chars in bulk from various sources of biomass as feedstock. These in-house manufactured carbon rich chars were upgraded via pyrolysis as well as chemical activation using KOH to enhance their potential as an electrode material for supercapacitors. Commercial activated charcoal (Merck) was also studied and used as a yardstick for comparing performance of our materials. Investigations using EDX show enrichment in carbon content and very low amounts of impurities in the materials prepared from wood char after specific treatments for upgrading. Two-electrode coin cell apparatus with an aqueous electrolyte was used to determine the electrochemical performance of these materials. Wood char after KOH activation shows a high specific capacitance of ~105 Fg-1 at 2 Ag-1 in galvanostatic charge discharge measurements which outperformed activated charcoal used in this study (~68 Fg-1 at 2 Ag-1). This material was tested in a wide range of conditions (current density ranging from 0.1 Ag-1 to 10 Ag-1) and showed specific capacitance from ~90 Fg-1 (for 10 Ag-1) up to ~118 Fg-1 (for 0.1 Ag-1). Fatigue testing for &gt;20000 cycles showed a remarkably high retention (&gt;96%) of capacitance. Currently, most commercial supercapacitors use activated carbon materials prepared from coconut shells as the active electrode material which are not native to Sweden. In this study, we upgrade wood chars produced at RISE – ETC from biomass sources obtained locally (Sweden and Scandinavia) and demonstrate their applicability as supercapacitor electrode materials. / Den snabba pyrolysanläggningen vid RISE - ETC, Piteå, producerar kolrika kol i bulk från olika källor till biomassa som råvara. Dessa interna tillverkade kolrika karaktärer uppgraderades via pyrolys samt kemisk aktivering med hjälp av KOH för att förbättra deras potential som ett elektrodmaterial för superkondensatorer. Kommersiellt aktivt kol (Merck) studerades och användes som en måttstock för att jämföra våra materials prestanda. Undersökningar med EDX visar berikning av kolinnehåll och mycket låga mängder föroreningar i material som framställts av träkol efter specifika behandlingar för uppgradering. Tvåelektrodmyntcellapparater med en vattenhaltig elektrolyt användes för att bestämma den elektrokemiska prestandan hos dessa material. Träkol efter KOH-aktivering visar en hög specifik kapacitans på ~ 105 Fg-1 vid 2 Ag-1 i galvanostatiska laddningsurladdningsmätningar som överträffade aktivt kol som användes i denna studie (~ 68 Fg-1 vid 2 Ag-1). Detta material testades under ett stort antal betingelser (strömtäthet från 0,1 Ag-1 till 10 Ag-1) och visade specifik kapacitans från ~ 90 Fg-1 (för 10 Ag-1) upp till ~ 118 Fg-1 (för 0,1 Ag-1). Trötthetstestning för &gt; 20000 cykler visade en anmärkningsvärt hög retention (&gt; 96%) av kapacitansen. För närvarande använder de flesta kommersiella superkondensatorer aktivt kolmaterial framställt av kokosnötskal som det aktiva elektrodmaterialet som inte är hemma i Sverige. I den här studien uppgraderar vi träkolor som produceras vid RISE - ETC från biomassakällor erhållna lokalt (Sverige och Skandinavien) och visar deras användbarhet som superkapacitorelektrodmaterial.

The product R1-MR2E is an ester formed from an esterification of a carboxylic acid and an alcohol at Cambrex Karlskoga AB. The production of the intermediate R1-MR2E is a large-scale production and there are two main objectives and two sub-objectives that this project aims to study of the manufacturing.The manufacturing of R1-MR2E experience big variations in the product yield which is affecting theproductions stability and economic aspects of it. Thus, one of the main objectives in this project was to use experimental design to find significant factors that causes yield variations. The results from this study showed five significant factors that affect the yield positively or negatively by resulting in higher or lower product weight. The factors found are the amount of charged toluene solution containing the by-product R1-DR2E from the recycling system, the amount of charged carboxylic acid, the reaction time, the amount of added Na2SO3 in the neutralisation step and the regulated pH value after the crystallisation step. The other main objective is to optimize the purification sub-section using activated carbon (AC). There are two sub-objectives for this part of the study where the first sub-objective is to evaluate how much activated carbon that is needed to remove the impurities and colouration in the product. The second sub-objective is to investigate if an activated carbon filter could be used as a substitute for the commonly used loose powder activated carbon. To answer this objective a laboratory method was used, where the large-scale purification- and crystallisation step as well as after treatment were scaled down to lab scaleand then experiments were conducted to determine the effects of different amounts of activated carbon, using no carbon, and utilizing another type of activated carbon known as activated carbon filters. The results were then analysed for colour and purity by a visual observation method and High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) method. The conclusion from this study is that only 25% of the amount of activated carbon used today is needed to remove the colouration in the product. The activated carbon did not completely remove the impurities in the product. The other conclusion was that the idea that the activated carbon removed the small impurities was wrong, and the levels of the impurities are already small enough in the large-scale production that the purification step is not needed to reach approved levels of these impurities. The activated carbon filter also works to remove the colouration with only one filtration but does not work well on removing the impurities in the product. / Produkten R1-MR2E är en ester som formas med en förestring av en karboxylsyra och en alkohol på Cambrex Karlskoga AB. Produktionen av intermediet R1-MR2E är en storskalig produktion och det finns två huvudmål och två delmål som studeras i studien. Produktionen av R1-MR2E upplever stora variationer i produktsutbytet vilket påverkar produktionensstabilitet och ekonomiska aspekter. Ett av målen med detta projekt är därmed att använda experimentell design för att hitta signifikanta faktorer som orsakar utbytesvariationer. Resultatet från den här studien visar på fem faktorer som påverkar utbytet positivt eller negativt genom att bidra till högre eller lägre utpackad vikt. Faktorerna som hittades är mängden av den satsade R1-DR2E från återvinningssystemet, mängden av den satsade karboxylsyran, reaktionstiden, mängden av den adderade Na2SO3 under neutralisation steget och de reglerade pH efter kristallisations steget. Det andra målet är att optimera ett av produktionens delsteg, rening med aktivt kol (AC). Det finns två delmål för den delen av studien, de två delmålen är att ta reda på hur mycket aktivt kol som behövs för att ta bort föroreningar och förbättra färgen i produkten samt undersöka om aktivt kolfilter kan användas som ett substitut för det vanligen använda lösa aktiva kolpulver. För att genomföra det här målet så användes en laborativ metod, där det storskaliga renings- och kristallisationssteget samt efterbehandling skalades ner till laborativ skala. Sedan genomomfördes experiment för att bestämma effekten av olika mängder aktivt kol, inget aktivt kol, och använda en annan typ av aktivt kol i formen av ett aktivtkolfilter. Resultaten från det laborativa arbetet analyserades sedan med en visuell metod samt högpresterande vätskekromatografisk (HPLC) metod. Slutsatsen från studien är att bara en 25% av den mängd aktivt kol som används i dagens läge behövs för att ta bort färgen i produkten. Det aktiva kolet tog dock inte bort föroreningarna i produkten speciellt bra. Det betyder att idén om att det aktiva kolet tar bort föroreningar är fel och att nivåerna av föroreningarna redan är tillräckligt låga i den storskaligaproduktionen för att bli godkända i koncentration utan reningssteget. AC filter fungerar också för att ta bort färgen med endast en filtrering men fungerar inte att använda för att ta bort föroreningarna i produkten.

Stormwater is a significant transport medium for pollutants to recipients located near cities. Substances commonly found in stormwater include nutrients, metals, organic substances and particles. A group of pollutants detected in stormwater are per- och polyfluoroalkyl substances (PFAS). PFAS is a group of chemicals which have been proven to have harmful effects on health, such as endocrine disruptive effects. The most sensitive considered parameter today is effects on the immune system, but a few of these substaces are also classified as carcinogenic or potentially carcinogenic. The distribution of PFAS to the environment is significant from both new and historical uses and sources, which continue to contribute to the environment due to high persistence of PFAS. The most significant point sources of PFAS in stormwater are industrial processes and manufacturing of PFAS-containing products, firefighting foam and hydraulic oil. Atmospheric deposition, building materials and traffic also contribute but in a smaller scale.  This thesis is based on a case study of a Swedish stormwater system and is aimed to evaluate which concentrations that can be classified as elevated in the stormwater system. Another aim is to investigate various remedial measures against the elevated levels of PFAS in the stormwater system. This was accomplished by a literature study of remediation techniques for PFAS applicable to a case study of an investigated stormwater system. The case study was carried out in different parts to estimate the risks and possible measures. The parts were action levels, site-specific guideline values, sampling, requirements for actions or remediation, and possible remediations techniques. Action targets and site-specific guideline values were developed based on literature and results obtained using a conceptual model. The action target was stated as follow: Stormwater must not contribute to the distribution of per- och polyfluoroalkyl substances which in a long term can result in levels in surface water that pose a risk to human health. The site-specific guideline value of 4,4 ng/L PFOA-equivalents at the outlet of the storwater, was developed based on background levels and environmental quality standards from EU:s water directive for surface water.  Sampling and analysis of 22 different PFAS compounds was carried out at 10 different sampling locations in the actual stormwater system of the case study. The measured levels were compared to the site-specific guideline value, and an assessment of requirements for actions or remediation was carried out. The measured levels in the stormwater system were calculated, 5,76 ng/L PFOA-equivalents. Finally, an investigation was done of possible remedial actions and suitable remediations techniques. The stormwater system needed further investigations to make a legitimate decision about the need for stormwater treatment of PFAS. Investigations of potential point sources were suggested as adequate in order to apply the most resource efficient remedial action. Various remedial techniques were also considered for the stormwater system. The techniques were evaluated based on the criterias's; remedial capacity, water matrix, estimations of captial- and operating costs, energy requirements and availability on the market.

Avloppsreningsverk utgör en viktig spridningsväg för läkemedelsrester till den akvatiska miljön. Även per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) har påvisats i utgående vatten från avloppsreningsverk. För att minska utsläpp av dessa krävs ett kompletterande reningssteg. Syftet med denna studie var att utvärdera utökad rening av avloppsvatten med granulerat aktivt kol (GAK) och anjonbytare (AIX, Anion exchange resin). Underlag för utvärdering utgjordes av resultat från pågående pilotstudie vid Kungsängsverket i Uppsala, vilken består av kolonnförsök samt pilotförsök i större skala. I kolonnförsöken testas kombinationen GAK (Cyclecarb 401 eller Filtrasorb 400) i fixerade bäddar, följt av AIX (Purolite 694E) i fixerade samt fluidiserade bäddar i olika driftlinjer. Kontakttiden (EBCT, Empty Bed Contact Time) var cirka 15 minuter för GAK respektive 5 minuter för AIX. I pilotförsöken inkluderas även tvåstegsdrift av GAK med EBCT på cirka 14 minuter per filter. Vid slutet av denna studie hade cirka 36 000 till 37 000 bäddvolymer (BV) behandlats med GAK, respektive 98 000 till 116 000 BV med AIX i kolonnförsöken. I pilotförsöken hade cirka 5 000 till 10 000 BV behandlats med GAK samt cirka 8 000 till 31 000 BV med AIX. Reningseffektivitet utvärderades avseende avskiljning av diklofenak, oxazepam, metoprolol, citalopram samt PFOS eftersom dessa i tidigare studie pekats ut som mest utmanande för mottagande vattenmiljö. En högre avskiljning av oxazepam, metoprolol och citalopram uppnåddes med GAK än med AIX, där Cyclecarb 401 uppvisat högst reduktion. För diklofenak och PFOS uppnåddes en högre avskiljning med kombinationen GAK följt av AIX än med enbart GAK. Driftkostnad och klimatpåverkan utvärderades för samtliga adsorbenter samt för specifika scenarion vid Kungsängsverket. Scenarierna inkluderar olika reningsmål för avancerad rening med singel- respektive tvåstegsdrift av GAK samt GAK följt av AIX. Reningsmålen avser en 80 procentig genomsnittlig reduktion över tid av diklofenak, oxazepam, PFOS eller en kombination av dessa. Vid ekvivalent dos av adsorbenterna resulterade Cyclecarb 401 i den lägsta driftkostnaden och klimatpåverkan. Lägst driftkostnad för samtliga reningsmål erhölls med tvåstegsdrift av GAK. För avskiljning av PFOS eller PFOS och diklofenak erhölls lägst klimatpåverkan med kombinationen GAK följt av AIX. För resterande reningsmål erhölls lägst klimatpåverkan med tvåstegsdrift av GAK. I tillägg utfördes en regressionsanalys för att undersöka om enkla mätningar av löst organiskt kol (DOC) eller ultraviolett absorbans (UVA) kan användas som uppföljningsmetod för reningseffektiviteten. Ingen korrelation kunde dock fastställas mellan skillnaden i ingående och utgående koncentration eller absorbans av DOC, UVA och diklofenak, oxazepam eller PFOS. / Wastewater treatment plants are an important source for the spread of pharmaceuticals to the aquatic environment. Per- and polyfluorinated alkyl substances (PFASs) have also been detected in outgoing wastewater. To reduce emissions of these micropollutants, an advanced treatment process is required.  This study aimed to evaluate advanced treatment with granular activated carbon (GAC) and anion exchange resin (AIX), using results from an ongoing pilot study at the wastewater treatment plant Kungsängsverket in Uppsala, Sweden. The pilot study consists of column tests and pilot tests in larger scale. The column tests consist of the combination of GAC (Cyclecarb 401 or Filtrasorb 400) in fixed beds, followed by AIX (Purolite 694E) in fixed or fluidized beds in different operating lines. Contact time (EBCT, Empty Bed Contact Time) was 15 minutes for GAC and 5 minutes for AIX. The pilot tests include two-stage operation of GAC with EBCT of 14 minutes per filter. At the end of this study, in the column tests, approximately 36 000 bed volumes (BV) had been treated with GAC and 98 000 to 116 000 BV with AIX. In the pilot tests, 5 000 to 10 000 BV had been treated with GAC and 8 000 to 31 000 BV with AIX. Treatment efficiency was evaluated for diclofenac, oxazepam, metoprolol, citalopram and PFOS, since these were identified as prioritized substances in a previous study. A higher reduction of oxazepam, metoprolol and citalopram were obtained using GAC compared to AIX, where Cyclecarb 401 showed the highest reduction. For diclofenac and PFOS, a higher reduction was achieved for the combination of GAC followed by AIX compared to GAC alone.  Operating cost and climate impact were evaluated for the adsorbents as well as for specific scenarios at Kungsängsverket, that includes different treatment goals for single stage and two-stage operation of GAC, and GAC followed by AIX. Treatment goals consists of an 80 percent average reduction over time of diclofenac, oxazepam, PFOS, or a combination of these. For an equivalent dose of adsorbent, the lowest operating cost and climate impact was obtained with Cyclecarb 401. The lowest operating cost for all the treatment goals was obtained with two-stage operation of GAC. For reduction of PFOS or PFOS and diclofenac, the lowest climate impact was obtained with the combination of GAC followed by AIX. For the remaining treatment goals, the lowest climate impact was obtained with two-stage operation of GAC.   In addition, a regression analysis was preformed to evaluate whether measurements of dissolved organic carbon (DOC) or ultraviolet absorbance (UVA) could serve as a prediction method for the treatment efficiency of organic micropollutants. However, the regression analysis showed no correlation between the reduction of DOC, UVA, and diclofenac, oxazepam or PFOS.

Norrvatten is a municipal association which owns a water treatment plant capable of supplying good quality drinking water to the consumers in the associated neighbouring municipalities. After preliminary investigations for the future year of 2050, there were estimates which suggest a potential water quality degradation in the lake which supplies the raw water for treatment due to uncertain future climatic conditions and other forms of pollutions from the surrounding. There is also a forecast of future population increase in the respective neighbouring municipalities of Stockholm county, which consequently increases the demand for additional quantity of supplied drinking water. The supplied drinking water, which even though is currently acceptable by the standards set by Swedish Food Agency, still requires additional advanced treatment techniques in order to provide an upscale to its quality. This increase in water quality can be achieved by increasing the natural organic matter removal treatment techniques in the water treatment plant by implementing more chemical and microbiological barriers. Norrvatten has proposed several alternative water purification methods, out of which one of them can be implemented in the water treatment plant, after an expansion in the capacity of the plant to achieve all the above-mentioned requirements.  A case study has been performed at Norrvatten in Stockholm, Sweden for evaluating the environmental performance of the proposed treatment alternatives. This study adopts a cradle-to-gate life cycle assessment methodology to analyze the alternatives using stand-alone and comparative assessment methods. An explicit focus is given with the selection of 15 different environmental categories to assess the related environmental burdens. The various hotspots identified from the analysis is investigated and identified to find the associated trade-offs with the alternatives under study. Additional parameter changes have been made in the alternatives to apprehend how the impacts change accordingly.  The various hotspots identified from the results of the study were, the utilization of granular activated carbons for filtration, the consumption of aluminium sulphate for coagulation, the consumption of soda if iron chloride is selected as the main coagulant, the consumption of electricity in the WTP by nanofiltration process, hydropower from pumped storage and the use of heavy trucks for transporting chemicals from suppliers to the site. Other aspects and assumptions from conducting a sensitivity analysis indicated that there are possibilities to decrease the impacts through the following changes. By switching the main coagulant from aluminium sulphate to iron chloride to decrease the major resource depletion and human health impacts with a trade-off increase in impacts from an increased production of soda for chemical consumption. By switching the current purchase of electricity, from a green energy mix to the Swedish grid mix, to greatly improve the environmental performance of the treatment plant. This energy change was observed to result in the reduction of global warming potential from CO2 emissions. Other changes which can be implemented to reduce the overall environmental impacts are switching from fuel- based transportation trucks to electric trucks and switching chemical suppliers from outside Sweden to suppliers located near or within Sweden, closer to the water treatment plant. / Norrvatten är en kommunförening som äger en vattenreningsanläggning som kan leverera dricksvatten av god kvalitet till konsumenterna i de angränsande grannkommunerna. Efter preliminära undersökningar för det kommande året 2050 fanns det uppskattningar som tyder på en potentiell nedbrytning av vattenkvaliteten i sjön som ger råvattnet för behandling på grund av osäkra framtida klimatförhållanden och andra former av föroreningar från omgivningen. Det finns också en prognos om framtida befolkningsökning i respektive grannkommuner i Stockholms län, vilket följaktligen ökar efterfrågan på ytterligare mängd levererat dricksvatten. För närvarande levererat Dricksvatten, som trots att det är acceptabelt enligt de standarder som fastställts av Livsmedelsverket, kräver ytterligare avancerade behandlingstekniker för att ge en förbättring av dess kvalitet. Denna ökning av vattenkvaliteten kan uppnås genom att öka de tekniska behandlingsteknikerna för avlägsnande av organiskt material i vattenreningsverket genom att implementera fler kemiska och mikrobiologiska barriärer. Norrvatten har föreslagit flera alternativa vattenreningsmetoder, varav en av dem kan implementeras i vattenreningsverket, efter en utvidgning av anläggningens kapacitet att uppnå alla ovannämnda krav.  En fallstudie har utförts vid Norrvatten i Stockholm för att utvärdera miljöprestanda för de föreslagna behandlingsalternativen. Denna studie använder livscykelanalys för att analysera alternativen. Ett uttryckligt fokus ges med valet av 15 olika miljökategorier för att bedöma relaterade miljöbördor. De olika hotspots som identifierats från analysen undersöks och identifieras för att hitta tillhörande avvägningar med alternativen som studeras. Ytterligare parameterändringar har gjorts i alternativen för att förstå hur effekterna förändras i enlighet därmed.  De olika hotspots som identifierats från resultaten av studien var användningen av grandulerat aktivt kol för filtrering, konsumtionen av aluminiumsulfat för koagulering, konsumtionen av läsk om järnklorid väljs som huvudkoaguleringsmedel, förbrukningen av el i vattenreningsverket genom nanofiltreringsprocessen , vattenkraft från pumplagring och användning av tunga lastbilar för transport av kemikalier från leverantörer till anläggningen. Andra aspekter och antaganden från att genomföra en känslighetsanalys visade att det finns möjligheter att minska effekterna genom följande förändringar. Genom att byta huvudkoaguleringsmedlet från aluminiumsulfat till järnklorid för att minska den största resursutarmningen och människors hälsoeffekter med en avvägning av effekterna från en ökad produktion av natriumkarbonat. Genom att byta det aktuella inköpet av el, från en grön energimix till den svenska nätmixen, för att kraftigt förbättra reningsverkets miljöprestanda. Denna energiförändring observerades leda till en minskning av den globala uppvärmningspotentialen från koldioxidutsläpp. Andra förändringar som kan genomföras för att minska den totala miljöpåverkan är att byta från bränslebaserade transportbilar till elektriska lastbilar och byta kemikalieleverantörer från utanför Sverige till leverantörer nära eller inom Sverige, närmare vattenreningen växt.