Algal blooms are a common phenomenon in lakes and seas in and around Sweden and poses a problem when found in a drinking water source. Some cyanobacteria can produce toxins which can be with a health problem. To get a safe drinking water it is necessary to be able to remove the toxins from the incoming water. This report has gathered information on cyanobacteria, cyanotoxins and conditions in the water source. Further investigation in two water sources, Bondsjön and Långsjön in Härnösand, have been made as well as a literature review regarding water treatment methods that are effective against cyanotoxins. The results from the lake investigation showed that there was almost no cyanobacteria present in the water in August 2018. Temperature- and water transparency analysis showed that the position of the intake of water to the water treatment plant is placed at a depth that may favour growth of cyanobacteria. A relocation of the intake would probably get a better quality of water regarding risk of cyanobacteria content in to the water treatment plant. The water treatment methods that would be recommended to remove cyanotoxins from the incoming water is pulverised activated carbon (PAC), granular activated carbon (GAC) and membrane filters in the form of nanofilters (NF). PAC is recommended for sporadic use, only when there is cyanotoxins in the water which will require a high control of the incoming water. GAC is recommended as a constant removal technique which will not require the extra control of the incoming water, however it is more sensitive for a high concentration of DOC in the water. NF is also recommended as a constant removal technique and which cross-flow technique is implemented to avoid accumulation of material on the filter surface.

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

Dricksvatten är en essentiell del av ett hållbart samhälle. Därför är det viktigt att säkerställa säkert dricksvatten genom fungerande vattenreningsverk. En viktig förorening att behandla är NOM, som i sig är ofarligt men som kan producera farliga föroreningar. En teknik som används för behandling av NOM är kolfiltrering. Hur ökad flödeshastighet och ökad kontakttid påverkade kolfiltrens effektivitet undersöktes vid dricksvattenreningsverket Norrvatten. De undersökta parametrarna var partiklar, ultraviolett absorbans vid 254 nm, turbiditet, konduktivitet, fluorescent löst organiskt material, totalt organiskt kol, kemisk syreförbrukning, odlingsbara mikroorganismer och lukt. Tre kolfilter studerades vid olika flödeshastigheter; 190, 220, 250 och 280 L/s under ett dygn var. Samtidigt hade två filter ökad kontakttid på 60 och 76 % under sex veckor, medan ett filter fortsatte med den vanliga flödeshastigheten på 190 L/s. Utgående vatten från filtren analyserades för att se om dessa ändringar hade någon effekt på vattenreningen. Denna preliminära studie fann ingen signifikant effekt på kolfiltreringens rening på grund av ökad flödeshastighet eller uppehållstid. Detta kan vara en indikation på att kolfiltreringen kan hantera en framtida flödesökning och därmed vara en väsentlig del av en framtida expansionen av vattenreningsverket. De tecken som visade på att kolfiltren påverkades av ökningen av flödeshastigheter kunde förklaras av fluktuationer i inkommande vatten och skillnader mellan de olika filtren. I framtiden bör effekten av inkommande vatten studeras i detalj. En mer ingående analys av både inkommande och utgående vatten till kolfiltren bör utföras, där provtagning sker oftare för att bättre förstå fluktuationerna i inkommande föroreningskoncentrationer. Dessutom bör testerna upprepas för att se hur reningen skiljer sig från dag till dag. Hur kolfiltren hanterar ökade flödeshastigheter över längre tidsperioder bör också undersökas vidare. / Drinking water is an essential part of a sustainable society. In the future, the demand for drinking water will increase and contaminants in the water sources are also predicted to increase. Therefore, it is essential to ensure safe drinking water through functioning drinking water treatment plants (DWTPs). One important contaminant to treat is natural organic matter (NOM), which is harmless in itself but can produce harmful products. One technique to use for treating NOM is carbon filters (CFs). The effect of increased flow rate and increased empty bed contact time (EBCT) on the CF efficiency was investigated at a DWTP. The investigated parameters were particles, ultraviolet absorbance at 254 nm, turbidity, conductivity, cultivable microorganisms, fluorescent dissolved organic matter, total organic carbon, chemical oxygen demand, and odour. Three CFs were studied at different flow rates; 190, 220, 250, and 280 L/s for 24 hours each. Additionally, two filters had increased EBCT of 60 and 76 %, while one filter continued with the regular flow rate of 190 L/s for six weeks. Outgoing water from the filters was analysed to see if the change had any effect on the DWTP. This preliminary study did not find any significant effect on the CF treatment caused by increased flow rate or EBCT. This could be an indication that the CFs can handle a future increase in flow rate and thus be an essential part of a future expansion of the DWTP. The indications of CFs being affected by the increase in flow rates for some of the parameters could be explained by fluctuations in incoming water or differences between the separate filters. In the future, a more thorough analysis of both incoming and outgoing water to the CFs should be done, where sampling occurs more frequently to better understand the fluctuations in incoming contaminant concentrations. The measurements should also be repeated to see how the treatment differs from day to day. How the CFs handle increased flow rates over longer time periods should also be investigated further.

The small village Chonyonyo, in the district Karagwe in the northwest of Tanzania has a shortage of safe drinking water. Women and children spend several hours a day fetching water and gathering firewood to boil the water to make it more suitable for drinking. The need of new sustainable water supply solutions is fundamental for providing more people with safe drinking water.   Two water distribution alternatives was suggested by Engineers Without Borders and MAVUNO as possible solutions to supply the community with water.  Alternative 1 consisted of a 10 km distribution system from an already existing groundwater well at the MAVUNO office to Chonyonyo. Alternative 2 consisted of a 3.5 km distribution system from the most neighboring valley to Chonyonyo, where no groundwater well exists today. Both alternatives would be powered by solar panels and operated six hours a day. The most sustainable distribution solution was chosen by modeling the distribution alternatives in the modeling software EPANET. Input parameters to simulate the model were position, elevation and dimension of storage tanks and pipes. Other required input parameters were absolute roughness, water withdrawal, operation hours, description of the withdrawal pattern for the water outlet and other modelling conditions such as a suitable simulation time. The selection of water distribution system was based on minimum requirements of energy used for operation weighed with lowest possible water residence time in the storage tank. Water quality analyses of the raw water source for distribution alternative 1 were performed in order to classify the water and select suitable water treatment solutions. The analyses consisted of microbiological and metal/metalloid analyses, and measurements of EC and pH. The result of the simulation showed that neither of the distribution alternatives met all the pipe design criteria. The main reason is that the system can not be constantly operated. If this criterion is excluded the optimal solution is distribution alternative 1 with an outer pipe diameter of 110 mm throughout the whole distribution system and a water residence time in the storage tank of 57.1 hours. The water quality analysis showed that the ground water source for distribution alternative 1 was affected by surface water and is thus classified as unusable because of high levels of harmful bacteria and lead. The most suitable water treatment solution due to the aspects of sustainable water supply are the microbiological barriers ultrafiltration and UV-light in combination with a treatment method to remove lead from the water. / I samhället Chonyonyo i distriktet Karagwe i nordvästra Tanzania råder brist på säkert dricksvatten. Kvinnor och barn spenderar flera timmar om dagen för att hämta vatten och samla ved för att koka vattnet så att det blir säkrare att dricka. Behovet av nya hållbara vattenlösningar är fundamental för att kunna försörja fler människor med säkert dricksvatten.   Två vattendistributionsalternativ lades fram av Ingenjörer utan gränser och MAVUNO som möjliga lösningar för att försörja invånarna i Chonyonyo med dricksvatten. Alternativ 1 bestod av ett 10 km distributionssystem från en befintlig grundvattenbrunn vid MAVUNO:s kontor. Alternativ 2 bestod av ett 3.5 km distributionssystem från den närmaste dalen till samhället Chonyonyo, där det inte finns någon befintlig grundvattenbrunn. Båda alternativen kommer att drivas av solpaneler och vara under drift sex timmar per dygn. Det lämpligaste distributionsalternativet valdes ut genom simulering i mjukvaran EPANET. Ingångsparametrar för simuleringen var bl.a. position, höjd och dimension på reservoarer och ledningar. Ytterligare nödvändiga parametrar var skrovlighet på ledningar, storlek på vattenuttag, antal driftstimmar, uttagmönster från vattenkranar i systemet samt andra modelleringsförhållanden såsom en lämplig simuleringstid. Valet av distributionssystem grundades på lägsta möjliga energibehov för drift viktat mot lägsta möjliga uppehållstid i vattenreservoarerna.   Kvalitetsanalyser av råvattnet för distributionsalternativ 1 genomfördes för att klassificera vattnet och göra lämpliga val av vattenreningslösningar. Analyserna omfattade mätning av ett antal mikrobiologiska parametrar, metaller/metalloider samt EC och pH. Simuleringen visade att ingen av alternativen kunde uppnå alla designkriterierna. Huvudorsaken till det är att systemet endast är i drift periodvis. Bortsett från dessa kriterier var det optimala lösningen distributionsalternativ 1 med en yttre rördiameter på 110 mm genom hela systemet med en maximal uppehållstid i vattenreservoaren på ca 57 timmar.   Analyserna visade att grundvattnet var ytvattenpåverkat och klassificeras som otjänligt med höga nivåer av skadliga bakterier och bly. De lämpligaste vattenreningslösningarna i förhållande till hållbarhetsaspekterna var de mikrobiologiska barriärerna ultrafiltrering och behandling med UV-ljus kombinerat med en reningsmetod för att avskilja bly från vattnet.

No description available.

Clean drinking water is a vital part of our society and a basic human right. With an ever growing population and a decreasing quality of raw water, new methods need to be introduced to keep up with the demand for clean, biostable, and sustainable production of drinking water. The aim of this study is to evaluate Håbo municipality’s increasing usage of chemicals in their water treatment process and to investigate current and future possible technologies for water treatment for Håbo to make their process more sustainable. In this study four scenarios of different cost and change of today’s water treatment plants are presented, while our overall recommendation is to build a new facility. A new plant with new treatment methods such as ultrafiltration is most in line with Håbo municipality’s vision of decreasing chemical usage and sustainability, all while maintaining the water quality. Due to Håbo’s growing population and today’s water plants running close to maximum capacity, a new facility with a larger capacity should be considered.