Per- and polyfluorinated substances (PFASs) have become an urgent topic in the water treatment industry in recent years as a consequence of new scientific discoveries of the correlation between the ingestion of some PFASs and their toxicity in humans and other organisms. PFASs are synthetic compounds present in a variety of products. Due to their desirable physical and chemical properties, PFASs are found in everything from clothes and furniture to aqueous fire-fighting foams. These compounds have also been identified in food and drinking water. The flourine-carbon bond present in these chemicals are exceptionally strong. Hence PFASs are persistent in nature when leaked to the environment. Additionally, the mobility properties of PFASs in the soil leads to contamination of surface and groundwater, necessitating actions from drinking water treatment plants (DWTP).  Nanofiltration plants have shown to successfully reduce the PFASs content in contaminated waters. The accumulation of PFASs in the concentrate is a potent source of these compounds and requires treatment before leaving the DWTP. Foam fractionation (FF) is an aeration technique that utilizes the hydrophobic properties of the PFASs compounds, in which PFASs adsorbs to the interfaces of introduced rising air-bubbles. The foam forming at the surface is then extracted, reducing the contamination.  In this study, the efficacy of the FF system on a concentrate from a two-stage nanofiltration membrane was evaluated. Also, the ability of surfactants to enhance the PFAS reduction was explored. The study was conducted in two parts. The first part was executed in a laboratory scale environment where five surfactants were added to a batchwise FF system. A minimum dose was determined and four experimental runs were then executed for each surfactant: Zero surfactant, 1x minimum dose, 2x minimum dose and 5x minimum dose. The results were evaluated and the surfactant showing the greatest improvement of PFASs removal, in this study a cationic surfactant, was chosen for further investigations in the second part. A continuous pilot FF system was used in the second part, the inner diameter of the colon was 54 mm, the height of the water column was held at 1 m prior to the aeration, the contact time (CT) was 10 minutes and the air-flow rate was set to be 4 L/min in all runs. Four experimental runs were conducted with different doses of the cationic surfactant: Zero surfactant, 1x minimum dose, 2x minimum dose and 3x minimum dose. Each experiment was repeated three times. A total of 12 runs were performed.  The results showed a removal efficiency of > 99 % of long-chained PFASs in all conducted experimental runs. Without the addition of surfactant, the average removal efficiency of ∑ short-chained PFASs was 61 % whereas maximum removal (77 %) was obtained with the highest surfactant dose applied. The mean reduction of ∑PFASs was 90 % in the zero surfactant run and 94 % in the highest dose experiment. The main findings from the study were that: 1) FF is an efficient method for the removal of long-chained PFASs from concentrate 2) Surfactants can be added to increase the removal of short-chained PFASs, 3) Higher dosing of the surfactant positively correlated with the removal efficiency of ∑short-chained PFASs in the FF system, however the relationship was not linear. / Per- and polyfluorerade ämnen (PFAS) är ett högaktuellt forskningsområde inom dricksvattenproduktion. På senare år har ny forskning påvisat korrelationen mellan intag av vissa PFAS-ämnen och hälsoproblem hos både människor och djur. PFAS är syntetiskt framställda kemikalier som förekommer i flertalet av våra vardagliga produkter på grund av dess fördelaktiga fysiska- och kemiska egenskaper. PFAS används i allt från smink och möbler till brandskum men har också påträffats i dricksvatten och mat. Kol-fluor bindningen som förekommer i alla PFAS-ämnen tillhör den organiska kemins starkaste bindningar. Följaktligen bryts PFAS-ämnen ned extremt långsamt när de hamnar i naturen. PFAS förmåga att mobilisera sig i jorden leder till kontaminering av yt- och grundvatten vilket tvingar dricksvattenverk att vidta åtgärder.  Nanofiltration har visat sig vara en kraftfull metod för att rena vatten från PFAS. I koncentratet, det vill säga det vatten som inte renas genom membranen, ackumuleras PFAS vilket förutsätter en separat reningsprocess innan vattnet kan släppas ut i naturen. Skumfraktionering är en luftbaserad teknik som utnyttjar hydrofobiciteten i PFAS. PFAS-ämnen adsorberas till ytan hos de injicerade luftbubblorna och transporteras till vattenytan där det bildar ett skum. Uppsamling av skummet reduceras således kontamineringen.  I den här studien bedömdes effektiviteten av skumfraktionering på koncentratet från ett två- stegs nanofiltrationsmembran. Därutöver undersöktes effekterna av att tillföra surfaktanter till systemet för att optimera reduceringen. Studien genomfördes i två delar. Den första delen ufördes i en mindre skala där 5 olika surfaktanter adderades till en satsvis- skumfraktioneringsprocess. Initialt bestämdes en minimum dosering för alla surfaktanter. Totalt genomfördes 4 experiment: Ingen surfaktant, 1x minimum dosen, 2x minimum dosen, 5x minimum dosen. Den surfaktant som påvisade bäst effekt på reduceringen av PFAS, i detta fall en katjonisk surfaktant, användes sedan.  I den andra delen av arbetet användes en kontinuerlig skumfraktioneringsprocess. Den inre diametern på kolonnen var 54 mm, vattenkolumnen hölls konstant på 1 m innan luftningen, kontakttiden var 10 min och lufthastigheten var satt till 4 L/min. Totalt genomfördes 4 experiment: Ingen surfaktant, 1x minimum dosen, 2x minimum dosen, 3x minimum dosen. Varje experiment upprepades tre gånger.  Resultatet visade att > 99 % av ∑långkedjiga PFAS-ämnen reducerades i alla genomförda experiment. Den genomsnittliga reduktionen av ∑kortkedjiga PFAS-ämnen var 63 % i experimenten utan surfaktant, medan i experimenten med den högsta doseringen var reduktionen 77 %. Den genomsnittliga reduktionen av ∑11 PFAS var 94 % för den högsta doseringen medans den var 90 % i experimentet utan surfaktant. Studien visade att:  1) Skumfraktionering är en effektiv metod för att rena koncentrat från långkedjiga-PFAS 2) Surfaktanter kan fördelaktigen användas för att optimera reningen av kortkedjiga-PFAS ämnen. 3) Högre dosering av surfaktanter korrelerade med högre reduktion av ∑kortkedjiga PFAS i skumfraktioneringsprocessen, ökningen var dock inte linjär.

During recent years both Sweden and the rest of Europe have experienced periods of drought as a consequence of hot summers with low levels of precipitation. For villages provided with drinking water from water plants with groundwater as raw water source droughts can lead to considerable problems if the groundwater reservoir would be affected. One Swedish village which is provided with drinking water from a groundwater drinking plant and which has faced problems regarding their drinking water production is Hurva, located outside of Eslöv in Scania and with a population of almost 400 people. The problem has been periods of water shortage in the drinking water system. The solution to this problem has consisted in filling up the water reservoir in the drinking water system with drinking water delivered in trucks. This is not considered a sustainable solution to the problem and a transmission pipe connecting Hurva to the regional drinking water system has been suggested. This project is written in collaboration with VA SYD, the joint municipal authority in Hurva, and consisted of two main objectives. The first objective was to examine the possibilities of implementation of a circular wastewater system in Hurva from a process technical and health and safety point of view. The second objective was to estimate the waterbalance in the system to make sure that there was enough water for a circular water system. According to the calculations regarding the waterbalance estimation there has been enough water in the system every month of the period January 2018-December 2019 with exception for June 2018 which was a month with extreme droughts in Sweden. The results indicates that there is a risk for water shortage in the system although this is probably not the case for months with normal conditions. Two possible treatment chains was designed, based on the requirement that they should have the capacity to treat the wastewater from Hurva WWTP into drinking water quality. The first chain, treatment chain 1 consisted of ultrafiltration, reversed osmosis, granular activated carbon, pH/hardness adjustment and UV treatment. The second chain, treatment chain 2, consisted of ultrafiltration, ozonation, granular activated carbon and UV treatment. / Under de senaste åren har både Sverige och övriga Europa upplevt perioder av torka till följd av varma somrar med lite nederbörd. För byar som förses av dricksvatten från vattenverk med grundvatten som råvattenkälla kan torka leda till stora problem om grundvattenreservoaren blir påverkad. En by som förses med dricksvatten från ett grundvattenverk och som stött på problem gällande dricksvattenproduktionen under de senaste åren är Hurva, som är beläget utanför Eslöv i Skåne och har en befolkning på strax under 400 personer. Problemen har bestått i att det inte alltid funnits tillräckligt mycket vatten i grundvattenmagasinet. Vid dessa tillfällen har lösningen varit att fylla på drickvattenreservoaren med dricksvatten transporterat i lastbilar från ett annat vattenverk. Detta anses inte som en hållbar lösning och ett förslag har lagts fram om att koppla på Hurva till det regionala dricksvattennätet med hjälp av en överföringsledning. Detta projekt har utförts i samarbete med VA SYD, som är VA-huvudman i Hurva. Projektets syfte var att undersöka möjligheterna till att implementera ett cirkulärt dricksvattsystem med avloppsvatten som primär råvattenkälla i Hurva utifrån två huvudaspekter. Den första delen av projektet handlade om att beräkna vattenbalansen i systemet för att underöka om det finns tillräckligt med vatten. I den andra delen undersöktes möjligheterna till att implementera ett cirkulärt vattenverk i Hurva utifrån processtekniska aspekter samt hälso- och säkerhetsaspekter. Enligt beräkningar av vattenbalans har det funnits tillräckligt mycket vatten i systemet för alla månader mellan januari 2018 och december 2019 med undantag för juni 2018, vilket var ett extremt torrt år i Sverige. Utifrån resultaten kan slutsatsen dras att under normala år har det funnits tillräckligt mycket vatten för att kunna implementera ett cirkulärt dricksvattensystem men att det föreligger en viss risk för vattenbrist i torra perioder. Två möjliga vattenverk, i rapporen kallade treatment chain 1 och treatment chain 2, togs fram. Båda verken designades för att uppfylla kravet om att ha kapacitet att rena avloppsvattnet från Huvas reningsverk till dricksvattenkvalitet. Treatment chain 1 bestod av följande 5 behandlingssteg: ulftrafiltrering, omvänd osmos, granulärt aktivt kol, hårdhet+pH justering och UV disinfektion. För treatment chain 2 valdes följande 4 behandlingssteg: ulftrafiltrering, ozonering, granulärt aktivt kol och UV disinfektion.

Orientador: Wilson de Figueiredo Jardim / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:39:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pescara_IgorCardoso_D.pdf: 5286232 bytes, checksum: 74793adc4ea590e2eb8fdeb51a796399 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência dos tratamentos empregados em cinco estações de tratamento de esgoto (ETE) e duas estações de tratamento de água (ETA) na remoção dos hormônios endógenos estrona (E1), 17?-estradiol (E2), estriol (E3), testosterona (TTN) e progesterona (PROG), hormônios sintéticos 17a-etinilestradiol (EE2), dietilestilbestrol (DES), norgestrel (NGT) e mestranol (MEE), produtos de uso industrial bisfenol A (BPA), fenolftaleína (PhPh), n-nonilfenol (nNP), n-octilfenol (nOP) e triclosan (TCS), o fármaco cafeína (CAF) e o pesticida atrazina (ATZ). Foi possível quantificar BPA, E1, E3, CAF e ATZ em esgoto bruto e BPA, E1, CAF e ATZ em água bruta. Para cada composto, tanto os tratamentos realizados pelas ETE quanto os realizados pelas ETA apresentaram eficiências de remoção variáveis. A cafeína foi o composto-alvo mais frequentemente encontrado nas amostras, sendo escolhida como indicador químico para avaliar a eficiência dos tratamentos. Foi encontrada uma taxa média de 99% para a remoção de CAF pelas ETE, sendo as etapas com tratamentos biológicos as mais eficientes. Os tratamentos anaeróbios apresentaram remoções médias superiores a 80% na remoção de CAF, e os tratamentos aeróbios foram capazes de remover cerca de 20% da carga do composto. Nas ETE, os tratamentos de coagulação e desinfecção foram pouco eficientes nas remoções dos compostos-alvo. Já para as ETA, foram observadas remoções de até 80% de CAF pelos tratamentos empregados, sendo a etapa de coagulação a responsável pela maior remoção de CAF da água bruta. A etapa de filtração em carvão ativado apresentou eficiências de remoção menores que 10%, enquanto a desinfecção demonstrou baixa eficiência na remoção de CAF. Na cidade de São José do Rio Preto ¿ SP foi possível quantificar, ao menos uma vez, BPA, E1, E3, PhPh, CAF, TCS e ATZ em água superficial, BPA, TCS e CAF em água subterrânea e BPA, CAF e ATZ em água de abastecimento. / Abstract: Water and wastewater conventional treatments are often considered inefficient to remove micropollutants. The aim of this work was to evaluate the removal efficiency of the endogenous hormones estrone (E1), 17? estradiol (E2), estriol (E3), testosterone (TTN), and progesterone (PROG), the synthetic hormones 17a-ethinylestradiol (EE2), diethylstilbestrol (DES), norgestrel (NGT), and mestranol (MEE), the industrial chemicals bisphenol A (BPA), phenolphthalein (PhPh), n nonylphenol (nNP), n octylphenol (nOP), and triclosan (TCS), the pharmaceutical caffeine (CAF), and the pesticide atrazine (ATZ) by five wastewater treatment plants (WWTP) and two drinking water treatment plants (DWTP). The target compounds BPA, E1, E3, CAF, and ATZ were found in raw sewage, while BPA, E1, CAF, and ATZ in raw water. Both WWTP and DWTP treatments presented variable removal efficiency. Caffeine was the target compound more often detected in samples, thus it was chosen as a chemical indicator to evaluate treatment efficiencies. The average removal of CAF by WWTP was 99%, in which the biological treatment was more efficient. The anaerobic treatment presented an average removal of CAF above 80%, and around 20% for the aerobic treatments. Coagulation and disinfection treatments of WWTP showed low efficiency to remove the target compounds. DWTP treatment efficiency reached up to 80% removal, with coagulation step presenting highest removals of CAF. The activated carbon filtration showed removal efficiency under 10%, whereas the disinfection step presented low efficiency to remove CAF. At São José do Rio Preto city were found, at least once, BPA, E1, E3, PhPh, CAF, TCS, and ATZ in surface water; BPA, TCS, and CAF in groundwater, and BPA, CAF, and ATZ in drinking water / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

[ES] La Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible establece una serie de retos ambiciosos para la comunidad mundial denominados Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS). Entre ellos se encuentran retos específicos como el acceso al agua potable y al saneamiento y una mejor planificación de los recursos hídricos, además de objetivos dirigidos con el fin de combatir las desigualdades y la discriminación, entre los cuales se incluyen los siguientes objetivos generales "no dejar a nadie atrás" y "llegar primero a los más rezagados". Hasta la fecha, se ha demostrado que estos retos son difíciles de cumplir, en parte porque son complejos, pero también debido a la inercia política. Por otra parte, las potabilizadoras son capaces de suministrar agua segura para el consumo humano, sin embargo, es posible que su calidad se vea deteriorada a lo largo de su recorrido por el sistema de distribución antes su llegada al consumidor; si el abastecimiento de agua se ve restringido, las posibilidades de degradación de la calidad física, química y, sobre todo, microbiológica a nivel doméstico se incrementan, por ese motivo, para garantizar la calidad del agua se debe asegurar la integridad física, química y cualitativa del agua. Al aplicar los métodos de análisis de riesgos a los sistemas de agua potable para el consumo humano, se está desarrollando como una importante técnica de gestión preventiva, que ya está ofreciendo resultados muy significativos a la hora de anticiparse a eventuales situaciones de peligro, lo que permite intervenir con rapidez y evitar el impacto de los eventos de origen natural contra las infraestructuras y el agua para el consumo humano. En esta tesis se aborda la problemática de la seguridad del agua destinada al consumidor, identificando los fundamentos de la buena gobernanza y proponiendo un nuevo enfoque para llevar a cabo un análisis del riesgo a lo largo de la cadena del agua, integrando la modelización predictiva y las técnicas de árbol de eventos y de fallos. El estudio ha demostrado la gran capacidad del nuevo enfoque para reproducir escenarios reales y evaluar los niveles de ooquistes después del tratamiento, teniendo en cuenta la heterogeneidad de los aportes resultantes de diferentes niveles de ooquistes contenidos en las aguas superficiales, la eficiencia del tratamiento, los controles del proceso y los aportes de agua. El nuevo planteamiento también puede utilizarse para la evaluación de la exposición de otros agentes patógenos en el agua, y en todas las etapas de la cadena del agua, con el fin de evaluar el impacto real de las desviaciones o los fallos en las condiciones del proceso y los controles de seguridad sobre el riesgo para los consumidores provocado por los agentes patógenos. / [CA] L'Agenda 2030 per al desenvolupament Sostenible estableix una sèrie de reptes ambiciosos per a la comunitat mundial denominat Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS). Aquests inclouen reptes com l'accés a l'aigua, el sanejament segur i una millor gestió de l'aigua, igual que objectius per a afrontar la desigualtat i la discriminació incloent propòsits generals per a "no deixar a ningú arrere" i "arribar primer als més ressagats". Fins hui, s'ha demostrat que aquests reptes són difícils de complir, en part perquè són complexos però també a causa de la inèrcia política. D'altra banda, les plantes de tractament d'aigua potable poden proveir aigua segura per al consum humà, però la seua qualitat es pot alternar durant el pas pel Sistema de Distribució d'Aigua abans d'arribar al consumidor; si el proveïment d'aigua és restringit, la possibilitat de deterioració de la qualitat física, química i principalment microbiològica a nivell intradomiciliària s'incrementa havent-se de protegir la integritat física, hidràulica i de qualitat de l'aigua per a garantir l'assegurament del subministrament de l'aigua potable. L'aplicació dels mètodes d'anàlisi de risc aplicats als serveis d'aigua i sanejament s'està convertint en una estratègia imprescindible en la gestió preventiva, que comença a mostrar resultats importants en l'anticipació oportuna de desastres potencials, facilitant les accions anticipades per a enfrontar les amenaces previsibles per a mitigar els impactes dels esdeveniments naturals en la infraestructura d'aigua i sanejament. En aquesta tesi s'aborda la problemàtica de la seguretat de l'aigua destinada al consumidor, identificant els fonaments de la bona governança i proposant un nou enfocament per a dur a terme una anàlisi de risc al llarg de la cadena de l'aigua, integrant la modelització predictiva i les tècniques d'arbre d'esdeveniments i de fallades. L'estudi ha demostrat la gran capacitat del nou enfocament per a reproduir escenaris reals i avaluar els nivells d'ooquistes després del tractament, tenint en compte l'heterogeneïtat de les aportacions resultants de diferents nivells d'ooquistes continguts en les aigües superficials, l'eficiència del tractament, els controls del procés. L'eficiència de la planta, l'eficiència del tractament, els controls del procés i les aportacions d'aigua. El nou plantejament també pot utilitzar-se per a l'avaluació de l'exposició d'altres agents patògens en l'aigua i en totes les etapes de la cadena de l'aigua, amb la finalitat d'avaluar l'impacte real de les desviacions o les fallades en les condicions del procés i els controls de seguretat sobre el risc per als consumidors provocat per agents patògens. / [EN] The 2030 Agenda for Sustainable Development sets out a series of ambitious challenges for the global community. These Sustainable Development Goals (SDGs) include targets for access to safe water and sanitation and improved water management, as well as goals to tackle inequality and discrimination, including overarching proposals to "leave no one behind" and "reach the most disadvantaged first". To date, these are challenges that have proved difficult to meet, partly because they are complex, but also because of political inertia. On the other hand, drinking water treatment plants can provide safe water for human consumption, but its quality can be altered during its passage through the water distribution system before it reaches the consumer; if the water sup-ply is restricted, the possibility of physical, chemical and mainly microbiological quality detection at the household level increases, and the physical, hydraulic and quality integrity of the water must be protected to ensure the safety of the drinking water supply. The application of risk analysis methods applied to water and sanitation ser-vices is becoming an important preventive management strategy, which is be-ginning to show significant results in the timely anticipation of potential disas-ters, facilitating anticipatory actions to address foreseeable hazards and to mit-igate the impacts of natural events on water and sanitation infrastructure. This thesis addresses the issue of consumer water safety by identifying the fundamentals of good governance and proposing a new approach for conduct-ing risk analysis along the water chain, integrating predictive modelling and event and fault tree techniques. The study has demonstrated the high capacity of the new approach to reproduce real scenarios and to evaluate the levels of oocysts after treatment, taking into account the heterogeneity of the inputs resulting from different levels of oocysts contained in the surface water, the efficiency of the treatment, the process controls and the water in-puts. The new approach can also be used for exposure assessment of other pathogens in water, and at all stages of the water chain, to assess the real im-pact of deviations or failures in process conditions and safety controls on the risk to consumers from pathogens. / Kombo Mpindou, GOM. (2023). Aportación a la implantación del análisis de riesgo en los sistemas de distribución del agua: caso del Cryptosporidium para distintos niveles de desarrollo tecnológico en la potabilizadora [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/193340