Private wastewater treatment facilities release tons of phosphorus to the aquatic environment due to the insufficient removal efficiency in conventional soil infiltration systems. Reactive filter materials have demonstrated promising P removal rates. Laboratory-scale column experiments were carried out using Absol® and Polonite® in dual infiltration media and results were compared with Polonite® functioning as the only layer of reactive filter material. Two sets of experiments were arranged with layer lengths of 5 cm and 15 cm which were operated for 50 and 119 days respectively. Columns with an additional layer of Absol® demonstrated very good average removal rates of 85.99 % and 99.13 % in both experiments while the effluent in the former exceeded the maximum allowed P concentration shortly after half of the total time of the experiment. On the other hand, O-P concentration in collected samples from dual filter media with 15 cm layers of Absol® and Polonite® (column B1) was as low as 0.04 mg/l after 119 days of operation exhibiting high potentials for Absol® in local wastewater treatment. Levels of pH in treated samples showed a decreasing trend in all columns which was similarly simultaneous with high removal rates observed in B1.

Highway runoff and its pollutants are of growing concern. These pollutants require treatment as their concentration often are increased. A common removal method is the use of sedimentation ponds that removes particulates through gravity. However, sedimentation does not remove the pollutants inside very fine particulate material or the dissolved pollutants. An additional treatment step is required to remove these pollutants and necessary to reach more stringent discharge demands. In this report, the removal of metals was studied on stormwater after sedimentation in a dam in the existing treatment facility at Lilla Essingen. The runoff reaching the facility largely comes from the highway Essingeleden, which has an annual average daily traffic of 140 000 vehicles. The commercial filter material D-Rainclean was used in this study, which started in late August 2021 and ended in November 2021. The filter material was filled equally into two separate filter wells. After sedimentation, the runoff was pumped to each filter well with a constant flow of around 600 L/h. This load caused a hydraulic retention time of about 41 minutes. The stormwater flowed through the filter material from the bottom towards its surface, i.e. upward flow, creating saturated conditions. The removal of dissolved zinc (Zn) was just above 90% while dissolved copper (Cu) was in average removed by 50 %. The effluent concentrations of Cu were generally above the regulation limits set by Järfälla municipality and Gothenburg city. Dissolved calcium (Ca) and potassium (K) was released by the filter material itself through the entire trial and dissolved vanadium (V) was released initially but decreased continuously and reached close to zero at the end of the trial. Influent stormwater concentrations of sodium (Na), magnesium (Mg), chromium (Cr) and molybdenum (Mo) was unaffected by the filter as was the dissolved fraction of nickel (Ni), iron (Fe) and aluminium (Al). Particulate material was removed by the filters. However, at the end of the trial a release of particulate material was observed. This is likely caused by filter erosion that occurred through the combination of clogging and the high surface load. Surface loading and retention time was elevated during the trials. The sharp increase of suspended solids loads in November followed by increased filter pressure drop shows the importance of having a functional sedimentation to prevent physical clogging of the filter media. / Dagvatten från vägar och föreningarna inuti detta vatten är ett ökande problem. Avskiljningen av dessa föroreningar är en utmaning, en konventionell reningsmetod är användandet av sedimenteringsdammar för att avskilja de partikulära föroreningarna. Med hårdare krav på utsläpp av metaller krävs ytterligare reningsmetoder för att hantera de lösta metallföreningarna i dagvatten, vilka ej kan avskiljas med sedimentering. Av speciellt intresse är de lösta fraktionerna av zink (Zn) och koppar (Cu). Zink (Zn) och koppar (Cu) är av störst intresse när de förekommer till stor del i löst form, varvid de ej tas bort i sedimenteringsdammar. Försöket i den här rapporten testar avskiljningsförmågan hos det reaktiva filtermaterialet D-Rainclean under hög ytbelastning, 0,35 m/h och kort uppehållstid, 41 min. Dagvattnet kommer från ett område på 1,76 ha där majoriteten av ytan består av hårt trafikerad väg. Dagvattnet når två separata reaktiva filter efter försedimentering. Filtermaterialet ligger fördelat i två filterbrunnar, F1 och F2, med samma mängd D-Rainclean.Totalt passerade ungefär 3000 provolymer genom filtren. Den totala mängden suspenderat material som belastade filtren var 35 kg. Efter 600 porvolymer uppstod ett tryckfall på 40 cm för både F1 och F2. En 60 cm tryckpelare nåddes i båda filtren efter ungefär 1000 till 1200 porvolymer. Under flöden med hög turbiditet mot slutet av försöket nådde tryckfallet 110 cm för F1 och över 80 cm för F2.Avskiljningen av löst Zn var över 90%. Avskiljning av löst Cu var runt 50 %. Koncentration av Cu efter de reaktiva filtren översteg de riktvärden som satts av Järfälla kommun samt Göteborg stad. Löst kalcium (Ca) och kalium (K) släpptes av filtren under hela försöket. Löst vanadin (V) släpptes också av filtret men halten V minskade kontinuerligt och nådde till slut en koncentration nära detektionsgränsen. Inkommande koncentrationer av natrium (Na), magnesium (Mg), krom (Cr) och molybden (Mo) var opåverkade av filtret, likaså den lösta fraktionen av nickel (Ni), järn (Fe) och aluminium (Al). Majoriteten av metallernas partikelfraktioner avskildes av filtren men mot slutet började filtren släppa partikulärt bundna metaller.Uppehållstiden för vattnet i filtret var antagligen för kort för att få hög avskiljning av Cu varför den föreslås att den förlängs om det är praktiskt möjligt.

Concerns about potential risks posed by discharge from small-scale wastewater treatment (SWT) systems to receiving water bodies have prompted robust enforcement of national discharge quality standards in rural areas of most developed countries. Consequently, communities in such places are in need of effective technologies with which to achieve compliance. Currently, reactive filter (RF) media are increasingly preferred over advanced alternatives, due mainly to their simplicity, affordability and proven potential. However, many of the field-tested filters are commercial products which are costly and scarce but also only capable of removing few contaminants they are engineered to target hence often requiring to be coupled with other treatment units to achieve full treatment. In the preliminary findings of this study, biochar (BC) was identified and thus suggested basing on existing literature, as a versatile ubiquitous low-cost material for treating wastewater. Its effectiveness in fortifying sand (Sa) and gas concrete (GC)-based SWT facilities was later demonstrated in long-term experiments using laboratory packed bed reactors and field constructed filter beds. The efficacy of SaBC and GCBC systems in reducing turbidity (&gt;95%), DOC (60%; p&lt;0.05) and PO43- (40-90%; p&lt;0.05) was significantly higher than for their reference counterparts. Further, sorbed P was more leachable from Sa (11.2 mgkg-1) and SaBC (20.5 mgkg-1) filters but more extractable and hence plant-available in GC (65-91 mgkg-1). Therefore, the study concluded that fortification of soil-based systems with biochar filters may be a promising solution in enhancing performances of soil-based wastewater treatment systems, while P-rich RF media can act as a nutrient source for plants if recycled to agriculture. / <p>NB: Research Funder was: Botswana International University of Science and Technology, Botswana. QC 20170524</p>

Phosphorous and nitrogen are vital elements for the well-being of biological life. Industrial discharges, waste water infiltration systems, conventional waste water collection and treatment systems, agricultural runoffs and landfill leachates had been emitting significant quantity of these nutrients into water bodies. These induced negative consequences to the environment including eutrophication of aquatic water bodies, toxicity to marine life and depletion of phosphate resources. Reactive filter technology is developed based on the need to remove and retain nutrients from waste water while improving the quality of effluents from emission sources. Reactive filter materials are used to build filter bed systems that treats domestic waste water, storm water, landfill leachates and contaminated subsurface water to the desired quality. In the past natural minerals such as zeolites and industrially produced polonite had been subject to laboratory study for the sorption of ammonium, heavy metals and phosphorous. The following paper is based on the results of experiment consisting of two columns packed with mordenite and polonite reactive materials filtering in series to reduce NH4 and PO4 content of a waste water. Septic tank effluent pre filtered using 0.45 μm filter is used as influent waste water into the dual columns. The dual column filtered a total of 24.07l s (372PV) and 23.42 ls (496PV) of the waste water. Sampling of the feed water and filtrates of both columns were done every second day with measurement of pH, conductivity and temperature. Analyzed samples confirmed that the dual column filtration resulted in re-moval efficiency of 84.39 % (PO4), 67.98 % (NH4) and -37.762.8 % (NOx). Filtration in the first (mordenite) column resulted in relatively larger proportion of the influent ammonium ion exchange than sorption of phosphate while the filtration in the second (polonite) column sorbed quite high amount of phosphorous than ammonium from effluent of the first column. Saturation of mordenite occurred faster even though there was sorption potential for few more of influent ammonium. All PO4 removal in mordenite column occurred above breakthrough condition. Polonite packed column was in a condition of a third of it’s saturation potential for PO4 removal at the end of the experiment. pH of samples was the parameter which is correlated significantly with filtration in polonite column than temperature and electrical conductivity. The performance of polonite was higher at higher pH than at lower pH. The mean concentrations of the dual column effluent were 0.77 mg-PO4/l and 11.13 mg-NH4/l. This is acceptable by the standards of environmental laws. The result of the experiment is valuable in prediction of performance and designing of real time filter bed.

”Rätt avlopp på rätt plats” – Livscykelanalys av tre enskilda avloppsanläggningar Problemen med övergödning i Östersjön och i Sveriges insjöar är stort och enskildaavlopp pekas ut som en central aktör, framförallt beträffande fosforutsläppen. I Sverigefinns det ungefär en miljon enskilda avloppssystem och nästan hälften av dessa har enså pass bristande vattenrening att de inte uppfyller gällande lagstiftning. Utvecklingenav nya tekniker för rening av avloppsvatten har länge strävat efter att minska utsläppenav övergödande ämnen, detta ibland på bekostnad av andra utsläpp, så somväxthusgaser och försurande ämnen.Det här examensarbetet har därför med hjälp av metodik från livscykelanalys (LCA)utvärderat tre enskilda avloppssystem med tanke på deras utsläpp av växthusgaser,försurande gaser samt övergödande ämnen. Då misstanke också fanns att de lokalaplatsegenskaperna påverkar de enskilda avloppssystemens totala miljöpåverkan,utfördes även en intervjustudie med ett antal av landets kommuner. I intervjustudiengjordes ett försök att identifiera de platsegenskaper som påverkar valet ochutformningen av de enskilda avloppssystemen. De tre avloppssystemen som ingick istudien är markbädd samt kompaktfilter i kombination med antingen ett reaktivt filtermed Polonite®, eller i kombination med kemfällning.Resultatet av studien visade att markbädden hade lägst utsläpp av både växthusgaseroch försurande gaser, men högst utsläpp av övergödande ämnen. De tvåfosforreducerande systemen uppvisade betydlig bättre potential för att reduceraövergödande ämnen, men detta på bekostnad av större utsläpp av växthusgaser ochförsurande gaser, speciellt i fallet med det reaktiva filtersystemet. Lokalaplatsegenskaper, så som näringsretention, visade sig spela en central roll för deundersökta avloppssystemens totala miljöpåverkan. I områden med hög fosforretentionunder vattnets väg till havet skulle avloppssystem med höga utsläpp av fosfor (så somdet markbaserade systemet) kunna vara försvarbara. På de platser i landet därövergödningen är problematisk finns det dock motiv för att använda fosforreducerandesystem. / "Right sewage system in the right place" - Life cycle assessment of three on-sitewastewater treatment options The problem with eutrophication in the Baltic Sea and in Swedish lakes is serious andon-site wastewater treatment systems are considered important, especially forphosphorus emissions. There exist about one million on-site wastewater treatmentsystems in Sweden and almost half of them do not meet current legislation.Development of new technologies for on-site wastewater treatment systems has for along time been focused on reducing emissions of eutrophying substances. However,there is a risk that this reduction could be achieved at the expense of other emissions,such as greenhouse gases and acidifying substances.This master thesis has therefore by use of life cycle assessment (LCA) evaluated threeon-site wastewater treatment systems considering their total emission of greenhousegases, acidifying gases and eutrophying substances. Because local site characteristicswere thought to affect the sewage systems overall environmental impact, an interviewstudy were also carried out with a number of municipal officials. The interview studywas designed to identify the local site characteristics that influence the selection anddesign of the on-site wastewater treatment systems. The three sewage systems includedin the study were a soil treatment system with surface water discharge and a compactbiological filter in combination with either a reactive filter module with Polonite®, or incombination with chemical precipitation.The results of the study reveal that the soil treatment system had the lowest emissions ofboth greenhouse gases and acidifying gases, but the largest emissions of eutrophyingsubstances. The two phosphorus reducing systems showed significantly greaterpotential to reduce the emissions of eutrophying substances, but at the expense of largeremissions of greenhouse gases and acidifying gases, especially in the case of thereactive filter system. Local site characteristics such as the retention of nutrients, provedto play a vital role in the investigated sewage systems overall environmental impact. Inareas with high retention of phosphorus sewage systems with high emissions ofphosphorus (such as the soil treatment system) where favored. However, in areas whereeutrophication is problematic, it is justified to use phosphorus reducing systems.

Highway runoff transport high concentrations of heavy metals. As climate change affect the environment with for example increased storm events, the treatment of road runoff becomes more important. This study aims to evaluate the treatment of highway runoff with constructed wetlands, stormwater ponds, vegetated filterstrips, vegetated swales and filter materials for highways in proximity to nature reserves. The treatment efficiency of constructed wetlands, stormwater ponds, vegetated filterstrips and vegetated swales was examined through a literature study and modelling of the different treatment methods using the StormTac modelling tool. Modelling was done both based on the design of a facility from the literature study and also adapted to a study area along the Södertörn Crosslink. The treatment efficiency of a sand filter as well as four reactive filter materials was determined from field studies on a pilot plant in Gröndal. The results from the study show that the guidelines for stormwater quality from Järfälla municipality can be reached with the treatment of stormwater using filter material. The treatment of heavy metals with constructed wetlands and stormwater ponds is below the guidelines for stormwater quality from Järfälla municipality for some of the studied heavy metals. However, the results from the modelling show a higher treatment efficiency than from the literature study for the majority of the studied metals. Moreover, construed wetlands and stormwater ponds also provide areas for recreation and promotion of biodiversity, which in a nature reserve area should be considered beneficial. A common issue for stormwater treatment with constructed wetlands, stormwater ponds and filter materials are that the required area for filter materials with pre-sedimentation basin, as well as the requested area for constructed wetlands and stormwater ponds, are bigger than the designated area for treatment in the case study. / Dagvatten från motorvägar för med sig höga halter tungmetaller. Effekterna av klimatförändringar påverkar miljön med till exempel fler och häftigare regn, vilket leder till att rening av vägdagvatten blir allt viktigare. Denna studie syftar till att utvärdera rening av dagvatten från motorvägar med konstruerade våtmarker, dagvattendammar, översilningsytor, svackdiken och filtermaterial för motorvägar i nära anslutning till naturreservat. Reningseffektiviteten för konstruerade våtmarker, dagvattendammar, översilningsytor och svackdiken undersöktes genom en litteraturstudie och modellering av de olika reningsmetoderna i modelleringsverktyget StormTac. Modellering gjordes både utifrån utformning av en anläggning från litteraturstudien, men även för en anläggning anpassad till ett studieområde längs Tvärförbindelse Södertörn. Reningseffektiviteten för ett sandfilter samt fyra reaktiva filtermaterial bestämdes från fältstudier på en pilotanläggning i Gröndal. Resultaten från studien visar att riktlinjerna för dagvattenkvalitet från Järfälla kommun kan nås med rening av dagvatten med filtermaterial. Reningen av tungmetaller med anlagda våtmarker och dagvattendammar ligger under riktlinjerna för dagvattenkvalitet från Järfälla kommun för några av de studerade tungmetallerna, dock visar resultaten från modelleringen en högre reningseffektivitet än från litteraturstudien för majoriteten av de studerade tungmetallerna. Konstruerade våtmarker och dagvattendammar skapar även områden för rekreation och främjande av biologisk mångfald, vilket i ett naturreservatsområde bör anses vara fördelaktigt. Ett gemensamt problem för dagvattenrening med anlagda våtmarker, dagvattendammar och filtermaterial är att det området som krävs för filtermaterial med försedimenteringsbassäng, samt det önskvärda området för anlagda våtmarker och dagvattendammar är större än det avsedda området för rening i fallstudien.

The increasing highway traffic is leading to higher and higher levels of pollutants in the stormwater, such as suspended solids, metals, oils, nutrients and PAH. This runoff water causes the degradation of water bodies quality, leading to increased interest in the treatment of highway runoff for the removal of contaminants. Traditional treatments mostly consist of sedimentation, aimed primarily at the removal of suspended solids and particlebound contaminants. Recently the concern has shifted to the dissolved and colloidal fractions of contaminants as well, metals in particular, which makes reactive media filters a potentially interesting technology for runoff water treatment. However, very little research has been carried out on this technology so far, mostly in batch laboratory experiments with synthetic runoff water. This study aims at investigating the performance of four reactive media filters (Petrit T, Polonite, D-Rainclean and Filtralite-P) and a defined filter sand used for water processing at removing dissolved and particulate-bound metals. To achieve the goal, a pilot plant has been constructed in Gröndal, south of Stockholm, inside the existing Gröndalsmagasin, a full-scale stormwater treatment plant. The catchment area is located mostly on the E4 and Essingeleden, the highest trafficked motorway in Sweden with an AADT of 140 000 vehicles. A pump feeds the pilot plant from the Gröndalsmagasin outlet, after the stormwater has been treated with flocculation and sedimentation, and collects such water in a collection vessel. The five filter media columns are fed during runoff events with a flow scaled proportionally to the influent in the Gröndalsmagasin to mimic real conditions of flow and pollutant concentrations. Field measurements of pH, turbidity and conductivity, have been carried out during the trial. Samples have also been collected with flow proportional samplers connected to the collection vessel and the outlet of the five columns, as well as in the form of grab samples from sample ports at different depths in the columns. These samples have been sent to ALS Scandinavia AB to perform lab analysis. The pH in the effluent of the reactive filter media increased to values between 10 and 13, and slowly decreased during the trial. No difference was found between the pH in Filtersand outlet and the influent water. All materials showed excellent performance at removal of dissolved and particulate-bound Zn as well as particulate-bound Cu. Dissolved Cu was removed effectively by reactive media, and to a minor extent by Filtersand. Leaching of metals was observed from three materials: Filtersand released Mn during April, Polonite released Cr, with a very good correlation with the Chloride content and Petrit-T released Ba during the entire trials. / Den ökande vägtrafiken leder till allt högre halter av föroreningar i dagvattnet, till exampel suspenderade ämnen, metaller, oljor, närings ämnen och PAH. Detta dagvatten försämrar degradering av vattenförekomsternas kvalitet, vilket har lett till ett ökat intresse för rening av dagvatten fr ̊ån motorvägar för att avlägsna föroreningar. Traditionella behandlingar består oftast av sedimentering, som främst syftar till att reducera suspenderade ämnen och partikelbundna föroreningar. På senaste tiden har intresset förskjutits till att även omfatta lösta och kolloidala fraktioner av föroreningar, speciellt metaller, vilket gör reaktiva filtermaterial till en potentiellt intressant teknik f ̈or behandling av dagvatten. Mycket lite forskning har dock gjorts om denna teknik hittills, då oftast i laboratorieexperiment med syntetiskt dagvatten. Denna studie syftar till att undersöka hur fyra reaktiva mediafilter (Petrit T, Polonite, D-Rainclean och Filtralite-P) och en typ av sandfilter fungerar när det gäller att avlägsna lösta och partikelbundna metaller. F ̈or att uppnå målet har en pilotanläggning byggts i Gröndal, söder om Stockholm, inuti det existerande Gröndalsmagasinet, ett dagvattenreningsverk i full skala. Avrinningsområdet ligger vid E4 och Essingeleden, den mest trafikerade motorvägen i Sverige med en ÅDT på 140 000 fordon. En pump matar pilotanläggningen fr ̊ån Gröndalsmagasinets utlopp, efter att dagvattnet har behandlats med flockning och sedimentering, och samlas upp detta vatten i ett uppsamlingskärl. De fem filtreringskolonnerna matas under avrinningshändelserna med ett flöde som är proportionellt till inflödet till Gröndalsmagasinet för att imitera verkliga förhållanden av flöde och föroreningskoncentrationer. Mätningar av pH, turbiditet och konduktivitet har utförts under försöket. Prover har också samlats in med flödesproportionella provtagare som är kopplade till uppsamlingskärlet och utloppet fr ̊an de fem kolonnerna, samt i form av grabbprover fr ̊an provtagningsöppningar på olika djup i kolonnerna. Dessa prover har skickats till ALS Scandinavia AB för laboratorieanalys. pH-värdet i utflödet fr ̊ån det reaktiva filtermediet ökade till värden mellan 10 och 13 och sjönk långsamt under försöket. Ingen skillnad hittades mellan pH-värdet i filtrets utlopp och inflödesvattnet. Alla material visade mycket goda resultat när det gäller avlägsnande av löst och partikulät bundet Zn samt partikulärt bundet Cu. Lösta Cu avlägsnades mycket effektivt av reaktiva medier och i mindre utsträckning av Filtersand. Läckage av metaller observerades fr ̊ån tre material: Filtersand släppte ut Mn under April, Polonite släppte ut Cr, med en mycket god korrelation med kloridhalten och Petrit-T släppte ut Ba under hela försöket.