<p>Östby waterworks in the community of Kramfors has since 2003 had problems of fast clogging of the slow sand filters. As the clogging appears more often, they must be cleaned more frequently which has made the drinking water preparation difficult. Wintertime it has sometimes been impossible to clean the filters which has led to their closing and this has influenced the water quality negatively.</p><p>The waterworks is a surface waterworks which takes its raw water from the lake Sjöbysjön. The water is flocculated and filtered in a contact filter with the flocculent EKOFLOCK 91. Thereafter it is alkalinized before it reaches the outdoors placed slow sand filters. After the filters the water is alkalinized and disinfected before it reaches the customers.</p><p>This thesis work has looked into which factors influence the clogging and trials have been made in order to optimize the waterworks and thereby reduce the clogging. The raw water has been studied with aspect to biology and chemistry, the filtered water has been studied with aspect to chemistry and also the pressures in the slow sand filters have been studied.</p><p>The colour of the raw water from Sjöbysjön and its catchment area has increased since the beginning of the 90-ies and also the bio volume has increased in the lake.</p><p>The contents of aluminium before the slow sand filters are far higher than the contents after, which leads to the conclusion that aluminium is accumulated in the filters. The differential pressure over the sand bed increases with time after a cleaning. This indicates an accumulation of particles which increases with the load. Observations of the filter surface before cleaning showed that it was covered by a brown, jelly-like film. The internal resistance in the filter beds increases successively after a cleaning and one month after cleaning it is highest in the upper part of the sand bed. All this points to that flocculated aluminium is gathered in the slow sand filters, on the surface, causing clogging.</p><p>While the thesis work has been going on a process of alkalinizing before the contact filters has been reengaged and this has influenced the flocking of organic materials. When raising the pH the dose of flocculent was increased and this combined increased the amount of flocculated material. The contact filters could not bear this increased amount of flock load but showed instead a breakthrough.</p><p>In a few lab scale trials the flocking pH was varied as well as the dose flocculent to the raw water and after this the water was filtrated. A tendency was seen that the separation of aluminium, colour and turbidity increased with increasing pH and dose flocculent. At the pH 6.2 and the chemical dose of 60 g/m3 the content of aluminium, the colour and the turbidity showed the lowest values in the filtrate.</p> / <p>Vattenverket i Östby, Kramfors kommun, har sedan 2003 haft problem med för snabba igensättningar i långsamfiltren. Ju oftare de sätter igen desto mer frekvent måste de rensas vilket har försvårat dricksvattenberedningen. Vintertid har rensningar ibland inte kunnat utföras och långsamfiltren har därför stängts av vilket har påverkat vattenkvaliteten negativt.</p><p>Verket är ett ytvattenverk som tar sitt råvatten från Sjöbysjön. Vattnet flockas och filtreras i kontaktfilter med fällningskemikalien EKOFLOCK 91. Därefter mellanalkaliniseras det innan det går till de utomhus placerade långsamfiltren. Efter långsamfiltren efteralkaliniseras och desinficeras det innan det når konsumenterna.</p><p>I detta examensarbete har faktorer som påverkar igensättningarna undersökts och försök har också gjorts för att optimera driften och därmed minska igensättningarna. Råvattnet har undersökts avseende dess biologi och kemi, filtraten i verken har undersökts med avseende på deras kemi och tryckbildningar i långsamfiltren har studerats.</p><p>Färgtalet i råvattentäkten Sjöbysjön och dess tillrinningsområde har ökat sedan början av 90- talet och dessutom har biovolymen i sjön ökat.</p><p>Halterna aluminium före långsamfiltren är mycket högre än halterna efter, vilket antyder att aluminium ansamlas i filtren. Differentialtrycket över sandbädden ökar med tiden efter en rensning. Detta tyder på en ansamling av partiklar som ökar med belastningen. Observationer av filterytan innan rensning visade att den täcktes av en brun geléaktig hinna. Motståndet i filtren ökar successivt efter en rensning och är en månad efter rensning störst i den övre delen av sandbädden. Allt detta pekar på att aluminiumflock ansamlas i långsamfiltren, på ytan, och orsakar igensättningarna.</p><p>Under examensarbetets gång har en föralkalinisering återinförts i vattenverkets process och den har påverkat fällningen av det organiska materialet. Då pH höjts har också dosen fällningskemikalie ökats vilket har ökat mängden flock. Denna ökade flockmängd har kontaktfiltren inte kunnat bära utan istället släppt igenom.</p><p>I några försök i labbskala varierades fällnings-pH och dos fällningskemikalie till råvatten med en efterföljande filtrering. Tendenser som kunde ses var att avskiljningen av aluminium, färg och turbiditet ökade med ökat pH och ökad dos fällningskemikalie. Vid pH 6,2 och kemikaliedos på 60 g/m3 var aluminiumhalterna, färgen och turbiditeten som minst i filtratet.</p>

When Biosand filters cannot be constructed with crushed quarry rock due to resource limitations, a suitable alternative filter media is needed. In this research, two crushed quarry rock alternatives were examined. Three bench-scale Biosand filters with crushed rock, beach sand, and heat-treated beach sand media were simultaneously dosed with Willamette River water seeded with K-12 E. coli for 31 days. Influent and effluent filtrate was analyzed for E. coli using 3M Petrifilm E. coli/Coliform plate counts; influent and effluent pH, conductivity, turbidity, dissolved oxygen, and temperature were monitored. All three filters achieved stable E. coli removal efficiencies of 99% or greater after filter maturation, suggesting that it is possible to effectively use beach sand and heat-treated beach sand in Biosand filters for pathogenic bacteria removal. Mean effluent E. coli concentrations for crushed rock, beach sand, and heat-treated beach sand filters were 12, 29, and 30 CFU/mL respectively. Crushed rock filter effluent was significantly lower in mean effluent E. coli concentration than beach sand (P < 0.001) and heat-treated beach sand (P < 0.001) filter effluents, suggesting that beach sand and heat-treated beach sand media should only be used as a secondary option to crushed rock media due to potentially greater exposure risk to pathogenic bacteria. / Graduation date: 2013

Östby waterworks in the community of Kramfors has since 2003 had problems of fast clogging of the slow sand filters. As the clogging appears more often, they must be cleaned more frequently which has made the drinking water preparation difficult. Wintertime it has sometimes been impossible to clean the filters which has led to their closing and this has influenced the water quality negatively. The waterworks is a surface waterworks which takes its raw water from the lake Sjöbysjön. The water is flocculated and filtered in a contact filter with the flocculent EKOFLOCK 91. Thereafter it is alkalinized before it reaches the outdoors placed slow sand filters. After the filters the water is alkalinized and disinfected before it reaches the customers. This thesis work has looked into which factors influence the clogging and trials have been made in order to optimize the waterworks and thereby reduce the clogging. The raw water has been studied with aspect to biology and chemistry, the filtered water has been studied with aspect to chemistry and also the pressures in the slow sand filters have been studied. The colour of the raw water from Sjöbysjön and its catchment area has increased since the beginning of the 90-ies and also the bio volume has increased in the lake. The contents of aluminium before the slow sand filters are far higher than the contents after, which leads to the conclusion that aluminium is accumulated in the filters. The differential pressure over the sand bed increases with time after a cleaning. This indicates an accumulation of particles which increases with the load. Observations of the filter surface before cleaning showed that it was covered by a brown, jelly-like film. The internal resistance in the filter beds increases successively after a cleaning and one month after cleaning it is highest in the upper part of the sand bed. All this points to that flocculated aluminium is gathered in the slow sand filters, on the surface, causing clogging. While the thesis work has been going on a process of alkalinizing before the contact filters has been reengaged and this has influenced the flocking of organic materials. When raising the pH the dose of flocculent was increased and this combined increased the amount of flocculated material. The contact filters could not bear this increased amount of flock load but showed instead a breakthrough. In a few lab scale trials the flocking pH was varied as well as the dose flocculent to the raw water and after this the water was filtrated. A tendency was seen that the separation of aluminium, colour and turbidity increased with increasing pH and dose flocculent. At the pH 6.2 and the chemical dose of 60 g/m3 the content of aluminium, the colour and the turbidity showed the lowest values in the filtrate. / Vattenverket i Östby, Kramfors kommun, har sedan 2003 haft problem med för snabba igensättningar i långsamfiltren. Ju oftare de sätter igen desto mer frekvent måste de rensas vilket har försvårat dricksvattenberedningen. Vintertid har rensningar ibland inte kunnat utföras och långsamfiltren har därför stängts av vilket har påverkat vattenkvaliteten negativt. Verket är ett ytvattenverk som tar sitt råvatten från Sjöbysjön. Vattnet flockas och filtreras i kontaktfilter med fällningskemikalien EKOFLOCK 91. Därefter mellanalkaliniseras det innan det går till de utomhus placerade långsamfiltren. Efter långsamfiltren efteralkaliniseras och desinficeras det innan det når konsumenterna. I detta examensarbete har faktorer som påverkar igensättningarna undersökts och försök har också gjorts för att optimera driften och därmed minska igensättningarna. Råvattnet har undersökts avseende dess biologi och kemi, filtraten i verken har undersökts med avseende på deras kemi och tryckbildningar i långsamfiltren har studerats. Färgtalet i råvattentäkten Sjöbysjön och dess tillrinningsområde har ökat sedan början av 90- talet och dessutom har biovolymen i sjön ökat. Halterna aluminium före långsamfiltren är mycket högre än halterna efter, vilket antyder att aluminium ansamlas i filtren. Differentialtrycket över sandbädden ökar med tiden efter en rensning. Detta tyder på en ansamling av partiklar som ökar med belastningen. Observationer av filterytan innan rensning visade att den täcktes av en brun geléaktig hinna. Motståndet i filtren ökar successivt efter en rensning och är en månad efter rensning störst i den övre delen av sandbädden. Allt detta pekar på att aluminiumflock ansamlas i långsamfiltren, på ytan, och orsakar igensättningarna. Under examensarbetets gång har en föralkalinisering återinförts i vattenverkets process och den har påverkat fällningen av det organiska materialet. Då pH höjts har också dosen fällningskemikalie ökats vilket har ökat mängden flock. Denna ökade flockmängd har kontaktfiltren inte kunnat bära utan istället släppt igenom. I några försök i labbskala varierades fällnings-pH och dos fällningskemikalie till råvatten med en efterföljande filtrering. Tendenser som kunde ses var att avskiljningen av aluminium, färg och turbiditet ökade med ökat pH och ökad dos fällningskemikalie. Vid pH 6,2 och kemikaliedos på 60 g/m3 var aluminiumhalterna, färgen och turbiditeten som minst i filtratet.

Small on-site sanitation systems for wastewater collection and treatment are prevalent in suburban and rural areas in many countries. However, these systems often underperform, causing potential impact to the receiving waters and increasing the risks to public health, thus hindering the overall sustainability of the systems. Understanding the different sustainability dimensions and trade-offs between assessment indicators can support the planning of sustainable on-site sanitation systems for a specific context. The overall aim of this thesis was to evaluate the sustainability and function of on-site sanitation systems by defining a set of indicators to assess on-site sanitation options and estimating them for different scenarios, and by investigating the treatment efficiency of on-site facilities for domestic wastewater treatment in a field study. Particular attention was given to the removal of phosphorus (P) and indicator bacteria due to their relevance in terms of eutrophication risk and public-health concern. In a multi-criteria approach, twelve indicators were defined to assess nine on-site sanitation systems. A reference group representing stakeholders’ views assigned weights to express the relative importance of each indicator. The reference group assigned the highest weights to the indicators robustness, risk of pathogen discharge and nutrient removal. Assessing the robustness proved to be challenging, as there is a gap between how the sanitation systems are expected to perform based on their design, and how they actually perform in practice, mainly due to incorrect construction, operation and maintenance. The discriminating power of the indicators was calculated using the entropy method, which showed that the indicators energy recovery and capital cost had little impact in the final ranking of the alternatives. A sustainability ranking was obtained by using the method ELECTRE III. A scenario analysis based on different settings of interest based on socio-economic and geographical factors was done to evaluate the changes in the ranking of alternatives. Overall, the greywater–blackwater separation system ranked the highest in the baseline scenario and when nutrient-related indicators were important (Scenario 2), together with the urine diversion system. The sand filter and drain field were the most sustainable options when nutrient removal and recycling was not important (Scenario 1), and (in combination with chemical P-removal) when the indicators related to energy and climate change had the highest weights (Scenario 3). In terms of P-removal, chemical removal outranked the alkaline P-filter. In a field study, the effluent wastewater from twelve on-site wastewater treatment facilities with sand and alkaline P-filters was evaluated in terms of removal and discharge of organic content, total and dissolved phosphorus, and indicator bacteria (E. coli, total coliforms, intestinal enterococci and C.perfringens). The results showed that the investigated sand filters generally had low P-removal capacity and sometimes exceeded the criteria for excellent water quality set by the EU bathing water directive with regard to intestinal enterococci and E. coli. Only one sand filter of eight was confirmed to remove P according to the Swedish guidelines for areas with non-sensitive receiving waters with a tot-P effluent concentration below 3 mg L−1. This indicates that a downstream treatment step is needed to meet the guidelines regarding P discharge concentrations. Alkaline P-filters generally removed P efficiently. Despite high effluent pH, the collected data did not generally confirm a further reduction of the bacterial content of the wastewater in the P-filters, as had been previously hypothesized. However, effluent concentrations of indicator bacteria showed moderate positive correlations with effluent concentrations of P and organic matter, indicating the potential of the P-filters to serve as a polishing step also for bacteria. / Små lokala avloppssystem för insamling och rening av avloppsvatten är vanligt förekommande i omvandlings- och landsbygdsområden i många länder. Dessa system fungerar ofta sämre än förväntat vilket kan leda till effekter på recipienter, ökad risk för folkhälsan och begränsa systemens hållbarhet. En djupare förståelse för hållbarhetsdimensioner och avvägningar mellan olika indikatorer kan stödja planering och implementering av hållbara lokala avloppsystem för specifika sammanhang. Det övergripande syftet med denna uppsats var att utvärdera hållbarhet och funktion av enskilda avloppssystem. Detta utfördes genom att först definiera en uppsättning indikatorer för bedömning av ett antal enskilda avloppsalternativ och sedan utvärdera dem för olika scenarier. Vidare var syftet att undersöka några systems prestanda för rening av hushållsavloppsvatten i en fältstudie. Särskilt fokus lades på reduktion av fosfor (P) och indikatorbakterier på grund av deras relevans i relation till övergödningsrisk och folkhälsoperspektiv. I en multikriteriestudie definierades tolv indikatorer för att bedöma nio typer av enskilda avloppssystem. En referensgrupp som representerade olika intressenter viktade indikatorerna för att uttrycka den relativa betydelsen av varje indikator. Referensgruppen gav systemens robusthet, risk för utsläpp av patogener, och näringsreduktion störst vikt. Att bedöma robusthet var en utmaning i studien, eftersom det finns ett gap mellan hur systemen förväntas fungera, och hur de faktiskt fungerar i praktiken, mestadels på grund av felaktig konstruktion, drift och underhåll. Indikatorernas diskriminerande effekt räknades ut med entropimetoden, som visade att indikatorerna energiåtervinning och kapitalkostnad hade liten inverkan på alternativens slutgiltiga rangordning. En scenarioanalys genomfördes baserad på socioekonomiska och geografiska faktorer. En hållbarhetsrankning erhölls genom att använda ELECTRE III-metoden. Överlag rankades system som separerar gråvatten – svartvatten samt urinseparerande system högst i basfallsscenariot och när näringsrelaterade indikatorer var viktiga (scenario 2). Markbäddar och infiltrationsanläggningar var de mest hållbara alternativen när rening och återvinning av näringsämnen inte var viktigt (scenario 1) och (i kombination med kemisk P-rening) när indikatorer relaterade till energi och klimatförändringar viktades högst (scenario 3). När det gäller P-rening, gav system med kemisk rening ett bättre utfall än de med alkaliska P-filter. I en fältstudie utvärderades tolv enskilda avloppsanläggningar med markbaserade system och alkaliska P-filter med avseende på rening och utsläpp av organiskt innehåll, totalt och löst P och indikatorbakterier (E.coli, totala koliformer, intestinala enterokocker och C.perfringens). Resultaten visade att de markbaserade systemen generellt hade låg P-reningskapacitet och ofta överskreds kriterierna för utmärkt vattenkvalitet enligt EUs badvattendirektiv avseende intestinala enterokocker och C. perfringens. Endast ett markbaserat system av åtta uppvisade en P-rening som låg under de svenska riktlinjerna för områden med normal skyddsnivå, med en utsläppskoncentration på under 3 mg L-1 tot-P. Detta indikerade att markbäddar behöver nedströms placerade reningssteg för att uppfylla nuvarande riktlinjer för utsläpp av P. Alkaliska P-filter avskilde generellt P effektivt. Trots högt pH-värde kunde ingen ytterligare minskning av bakterieinnehåll i avloppsvattnet från P-filtren påvisas statistiskt. Utsläppen av indikatorbakterier uppvisade emellertid måttliga positiva korrelationer med utsläpp av P och organiskt material, vilket visar på en viss potential att P-filtren kan fungera som ett ytterligare poleringssteg även för bakterier.

This project investigated the bacteria in water entering and leaving the slow sand filters at Ringsjö Water Works using flow cytometry. The purpose was to explore the possibility of utilising flow cytometry as a monitoring method for optimising water production using slow sand filters. Data describing the bacterial community in water was collected over seven weeks and analysed with FlowJo, flow cytometric image comparison and Minitab. The total cell count, intact cell count and the percentage of high nucleic acid bacteria were analysed. These parameters were highly dependent on scraping events, water entering the filters and season. The results indicated that flow cytometry has great potential for use as a monitoring method, although more data should be collected to establish expected trends and secure baseline values for routine comparisons. / <p>Fördröjning av publikation fram till 31 december 2020.</p>

Ett avloppsvatten innehåller olika föroreningar som påverkar recipientens vattenkvalitet. En förorening somreningsverken inte är optimerade för att reducera är mikroorganismer, som i recipienten påverkar bland annatbadvattenkvalitén. Syftet med examensarbetet var att ta reda på hur utvalda processteg i ett reningsverkpåverkar utgående halter av mikroorganismer, hur utsläppen av mikroorganismer kan övervakas och hur mikroorganismernapåverkar recipientens badvattenkvalitet. Examensarbetet har uppfyllt syftet genom att undersökahur biologiska reningssteg reducerar indikatororganismerna E.coli och intestinala enterokocker jämfört medslutreningsalternativen kontinuerligt sandfilter samt skivfilter. Provtagning genomfördes på två reningsverk ochresultatet analyserades för att besvara frågan. Andra kvalitetsparametrar i avloppsvattnet samt flöde, lufttemperaturoch nederbörd har jämförts med utgående koncentration av indikatororganismerna från reningsverk föratt undersöka om det finns några samband som går att använda för att uppskatta det mikrobiologiska utsläppet.För undersökningen har de statistiska metoderna Kendalls Tau och Partial Least Squares använts. En litteraturstudiepå hur implementering av läkemedelsrening med ozon kan desinficera avloppsvattnet, vilken doseringsom krävs och vad den bör baseras på har genomförts. Efter avloppsutsläpp i en recipient sprids mikroorganismernamed vattnets strömmar och mikroorganismerna dör normalt av med tiden. Denna avdödandeprocesskan beskrivas med en ekvation av första ordningens kinetik. Ekvationens känslighet för variation i variablernasolinstrålning, temperatur, siktdjup och tid har undersökts. Ekvationen har även använts för en fallstudie av avloppsutsläppvid bräddning och hur det påverkar en badplats nedströms. För fallstudien fanns information omflödestid, utspädning och nedbrytningsvariablerna att tillgå. Undersökningen visar att biologisk rening med biobädd reducerar indikatororganismerna effektivast av de undersöktareningsstegen. Sandfiltrets reduktionsförmåga var god men skivfiltret presterade sämre. Från provtagningenframkom också att koncentrationen av E.coli är konsekvent högre och reduceringen sämre än motsvarandeför intestinala enterokocker. Indikatororganismernas koncentration i utgående avloppsvatten är enligtkorrelationsanalysen slumpmässig och inget signifikant och starkt samband fanns till de undersökta parametrarna. På grund av detta är uppskattning av mikrobiologiska utsläpp med hjälp av mätning av andra parametrarinte tillförlitlig. Den genomförda litteraturgranskningen av ozondosering visar att dosen som krävs för desinfektionav avloppsvatten behöver anpassas för varje reningsverk samt att resultat från forskningen går isär omhur doseringen bör optimeras. I recipienten har siktdjupet störst betydelse för nedbrytningen och recipientensegenskaper är viktigare än utsläppets storlek för vattenkvalitén enligt den modell som använts. Fallstudien visadeatt även vid bräddning på reningsverket hinner mikroorganismerna spädas ut och brytas ner tillräckligt föratt badvattenkvalitén inte ska klassas som otjänlig vid närliggande badplats. / Depending on the efficiency of the processes used in a wastewater treatment plant, the recipient receives watercontaining various concentrations of microorganisms. These microorganisms might infect people using therecipient for recreational purposes. The thesis aims to investigate how some process choices affect the concentrationsof microorganisms in sewage and how the concentration can be monitored with the use of other waterquality measurements. Lastly the microbial degradation after discharge in a lake was investigated. Process choiceswere evaluated through sampling before and after two biological treatment steps, one sand filter facilityand one disc filter facility. The obtained results demonstrate that among the investigated alternatives, a biologicalstep using biofilm is the most efficient for removing microorganisms, followed by sand filtration and leastefficient with high variability was disc filtration. The literature review suggests that the use of ozonation forreducing pharmaceutical residues could be efficient in reducing microorganisms, but the required dosage is notuniformly established in previous research. Statistical analysis on water quality measurements with Kendall’sTau and Partial Least Squares did not appear to be a good substitute to use for monitoring and prediction ofbacterial concentrations. The water quality of the recipient, especially the transparency for UV-light, is moreimportant for maintaining good bathing water quality than the outflow concentration of microorganisms in thesewage. In a small case study, it was shown that an official bathing site is not at risk for acute microbiologicalcontamination even when extreme rainfalls causes overflow in the upstream waste water treatment plant.

Examensarbetets syfte var att undersöka möjligheter till denitrifikation på sandfilter (SF) i industriell skala och hur det jämför sig med konventionella metoder för att uppnå denitrifikation och effekten av förändringen på processen vid Bromma reningsverk. Parametrar som undersöktes var rening av ammonium och nitrat, luftning, temperatur, pH, rening av fosfor, rening av organiskt material, rening av suspenderat material, förbigång av vatten vid SF och aktivslamanläggning (ASA), drifttider för SF:arna och total vattenbelastning på ASA och SF. Mätningarna gjordes med aCurve, ett online internt program vid Bromma reningsverk där onlineanalysatorer och driftsparametrar loggades. Nitrat- och nitritvärdena kontrollerades med standardiserade kyvettmetoder. Reningen av totalkväve uppnådde värden på 0,62-0,94 när denitrifikation på SF implementerades. Ökad igensättning av SF inträffade på grund av dosering av metanol på SF och tillväxt av mikroorganismer som orsakade en ökad risk för förbigång av SF, särskilt under hög vattenbelastning. Reningen av suspenderat material, organiskt material och fosfat påverkades inte av implementeringen av denitrifikation på SF. Resultaten av examensarbetet kan användas för att ytterligare optimera konventionella metoder för kväverening i reningsverk. För ytterligare studier kunde igensättning av SF vid användning av metanoldosering på sandfilter undersökas och metoderna kan jämföras i en kontrollerad miljö. / This thesis work aimed to investigate opportunities of denitrification on sand filters (SFs) at industrial scale and how it relates to conventional methods of achieving denitrification and its effect on the process at Bromma WWTP. Investigated parameters were ammonium and nitrate removal, oxygen and aeration, temperature, pH, phosphorus removal, removal of organic material, removal of suspended solids, water bypass of SF and activated sludge facility (ASF), operational times of the SFs and total water load on ASF and SF. The measurements were made with aCurve, an online internal program at Bromma WWTP where online analyzers and operational parameters were logged. The online values for nitrate and nitrite were controlled using standard cuvettes methods. Tot-N removal achieved values of 0.62-0.94 for denitrification on SF. Increased clogging of SFs occured due to dosage of methanol on SFs and growth of microorganisms causing an increased risk of SF bypass especially during high water load. Removal of TSS (total suspended solids), BOD7 and phosphate were unaffected by the implementation of denitrification on SFs.  The findings of the thesis can be used to further optimize conventional methods of nitrogen removal in WWTPs. For further studies the clogging of SFs when using methanol dosage on sand filters could be investigated as well as comparing the methods in a controlled environment.

Orientadores: Bruno Coraucci Filho, Roberto Feijo de Figueiredo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T03:44:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tonetti_AdrianoLuiz_D.pdf: 1722600 bytes, checksum: e50780c638866b2c1f1ca142ed978993 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Nesta pesquisa estudou-se um sistema para o tratamento de esgotos de pequenas comunidades composto pela combinação de filtro anaeróbio com filtro de areia e reator de desnitrificação. Para isso foi avaliada a partida e a operação de três filtros anaeróbios com recheio de bambu operados com tempo de detenção hidráulica nominal de 9 horas, sendo o efluente gerado disposto sobre os leitos de quatro filtros de areia em distintas taxas de aplicações. No primeiro filtro de areia aplicaram-se 50 Lm-2 uma vez por dia. No segundo, terceiro e quarto filtro, esta mesma carga foi disposta em dois, três e quatro horários, espaçadas entre as 9 horas e às 16 horas, correspondendo às taxas de 100, 150 e 200 Lm2dia. Cada filtro de areia era seguido por um reator de desnitrificação em que se buscou um meio propício à remoção do nitrogênio, objetivando adequar o efluente ao lançamento em um corpo hídrico e como água de reúso. O sistema foi avaliado quanto a parâmetros físicos, químicos e biológicos. Como resultado, o efluente atendeu a legislação de Minas Gerais e São Paulo quanto a DQO e DBO e, após a correção do pH e adição de efluente anaeróbio como fonte de carbono, obteve-se uma remoção de 43,5% de N-total no reator em que se aplicou 50 Lm-2dia-1, passando a ter um grau moderado para a prática agrícola. Palavras-chave: esgoto, filtro de areia, tratamento, desnitrificação, reúso / Abstract: The main objective of this research was to study an onsite system to treat the wastewater from small villages. The system was constituted by the combination of an upflow anaerobic filter followed by a sand filter and a denitrification reactor. The start up and the operation of three upflow anaerobic filters filled with bamboo rings were evaluated. These filters were operated with hydraulic detention time of 9 hours. The produced effluent was disposed over four sand filters in different frequencies of application. On the first sand filter, 50 Lm-2 were applied once a day. On the second, the third and the fourth filters, the same load was disposed in twice, three and four times a day, distributed between 9 am and 4 pm. Each sand filter was followed by a denitrification reactor aiming at the removal of total nitrogen, thus making appropriate the effluent for discharge or water reuse. Weekly, the system was evaluated by analyses including physical, chemical and biological parameters. As a result, the effluent was suitable for the COD and BOD legislation and, after the pH correction and the addition of external carbon source, a removal of 43,5% from total-N was reached in the reactor which received a load of 50 Lm-2dia-1, consequently the effluent was ready to be used within a slight to moderate degree of restriction. Keywords: wastewater, sand filter, treatment, denitrification, reuse / Doutorado / Saneamento e Ambiente / Doutor em Engenharia Civil

Vatten är en av de viktigaste resurserna för mänskligheten eftersom det är en nödvändighet för överlevnad men också en viktig faktor inom många industrier. Utöver detta är vattenförorening ett globalt problem som påverkar både miljön och människors hälsa. Många länder runt om i världen saknar fortfarande en hållbar vattenhantering inom många sektorer, varav en viktig är energiproduktionssektorn. Detta problem hotar inte bara mål 6: rent vatten och sanitet för alla, utan även fler av FNs globala mål. Händelöverket är ett stort kraftvärmeverk som har levererat fjärrvärme till Norrköping sedan 1982. Sedan dess har anläggningen utökats från två till fem pannor. För att säkerställa en kontinuerlig tillförsel av bränsle har bränslelagret utökats och är nu fyllt med bränslen som exempelvis träflis, gummi, återvunnet trä, kol och avfall. En ökad produktionskapacitet har även lett till en ökad mängd dag- och processvatten som måste behandlas. Ursprungligen byggdes en sedimenteringsbassäng för att behandla avloppsvatten från de två första pannorna. Idag används samma bassäng för att behandla allt dagvatten och processvatten från hela Händelöverkets område tillsammans med två efterföljande sandfilter. Syftet med denna studie var att undersöka möjliga förbättringar av vattenreningen av dagvatten och processvatten vid Händelöverket. Studien begränsades till att fokusera på två vattenströmmar, en som består av dagvatten från bränslelagret och en annan som är ansluten till den strömmen och samlar upp avrinningsvatten från avfallet i bunkern. Dessutom karakteriserades dessa avfallsströmmar med avseende på koncentration av metaller, kemisk syreförbrukning, biologisk syreförbrukning (7 dagar), suspenderade partiklar och pH. Baserat på resultaten presenterades tre olika förbättringsalternativ. Från Case 1 drogs slutsatsen att återcirkulering av avrinningsvatten från avfallet tillbaka in i bunkern var ett enkelt och ekonomiskt genomförbart alternativ. Dessutom skulle det resultera i en vattenhantering som är bättre anpassat till slutsatserna i Best Available Technology presenterat av Europeiska unionen. Dessutom skulle Case 1 inte heller påverka pannornas effektivitet väsentligt. Case 2 föreslog en förändring i hanteringsplanen för hanteringen av släckvatten om en brand skulle uppstå på bränsleytan eller i avfallet i bunkern. Från Case 2 drogs slutsatsen att denna plan bör förbättras genom att införa ytterligare bestämmelser om att leda släckvatten till den befintliga bergrumsvattenreningen som applicerar fällnings- och flockningsteknik. Slutligen fokuserade Case 3 på förbättringar som skulle kunna göras för att öka effektiviteten av behandling av zink, koppar, nickel och bly. Från dessa case drogs slutsatsen att implementering av en polymerblandare samt att flytta doseringsplatsen längre upp i sedimenteringssbassängen skulle vara det mest lämpliga första steget. Dessutom rekommenderades det också att installera ett fällningssteg före polymerdoseringen för att fälla ut metaller som fortfarande är i lösning och därmed öka renlighetsgraden ytterligare i processen. / Water is one of the most important resources for humanity as it is a necessity for survival but also an important factor within many industries. In addition to this, water pollution is a global concern affecting both the environment and human health. Many countries around the world still lack a sustainable water management within many sectors whereas one important one is energy production. This problem threatens not only goal 6: clean water and sanitation, but also many other of the sustainable development goals presented by the united nations development programme.  Händelöverket is a large combined heat and power plant supplying the city of Norrköping with district heating since 1982. Since then the plant has expanded from two to five boilers in operation. Additionally, to have a continuous supply of fuel, the storage area has been increased and is now filled with fuels like wood chips, rubber tires, recycled wood, coal and waste. An expanding production site has naturally led to an increased amount of storm- and process water that has to be treated. Originally a sedimentation was built to only treat waste water from two boilers. Today the same basin is used to treat all storm and process water from the entire site of Händelöverket together with the following sand filters.  The scope of this study was to investigate potential improvements of the waste water treatment of the storm- and process water treatment at Händelöverket. This study focused on two waste water streams: one consisting of storm water from the fuel yard, and stream another connected to it, which collects waste leachate water. Furthermore these waste flows were characterized in terms of metal concentration, chemical oxygen demand, biological oxygen demand, total suspended solids and pH. Based on the results, three different cases of improvements were presented. Case 1 concluded that recirculating of the waste leachate water back onto the waste material was a simple and economically feasible option. Furthermore it would result in a waste water management more aligned with Best available technology regulation presented by the European Union. Additionally it would not significantly effect the efficiency of the boilers. Case 2 proposed a change in the management plan for handling extinguishing water if a fire would occur on the fuel yard or within the waste material of the bunker. It was concluded that this plan should be improved to send water of similar quality to the other existing waste water treatment plant working with a coagulation and flocculation technique. Lastly Case 3 focused on improvements that could be made to the existing storm and process wastewater treatment process that could enhance the efficiency of treating zinc, copper, nickel and lead. It was concluded that implementing a polymer mixing tank and moving the dosing locationfurther up the sedimentation basin would be the most important first step. Furthermore it was also recommended to install a precipitation step before the polymer dosing to precipitate metals that are still in solution. By doing this the degree of purification will be increased further for the storm- and process water treatment.

Dagvatten från urbana områden utgör en ökande utmaning för växande städer, eftersom det för med sig metallpartiklar och andra föroreningar från hårdgjorda ytor till närliggande vattenförekomster. Dessa föroreningar kan härstamma från källor som fordonstrafik och korrosion av metallstrukturer. Detta utgör även ett framtida bekymmer för Stockholm, eftersom staden prognostiserar en betydande befolkningsökning fram till 2040. För att möta behoven kommer Stockholm behöva konstruera fler bostäder och utöka sin infrastruktur, vilket i sin tur kommer att resultera i ökade föroreningar och hårdgjorda ytor.  Ett antal kommuner i Sverige har fastställt riktvärden för att reglera metallkoncentrationerna i dagvatten som släpps till olika recipienter. Traditionellt utförs rening av dagvatten huvudsakligen genom användning av dagvattendammar, som använder sig av sedimentering för att rena partikulära föroreningar. Eftersom metallföroreningar även kan förekomma i löst form, uppstår en utmaning då lösta metaller inte kan sedimentera. Det är också viktigt att fånga upp just den lösta delen av föroreningarna, eftersom den är mer biologiskt tillgänglig. En möjlig metod för att rena dagvatten från både metallpartiklar och lösta metaller är användningen av filter, specifikt reaktiva filter.  Detta arbete ingår i det övergripande projektet "Driftsäker och hållbar dagvattenrening för lösta föroreningar", som initierades av Trafikverket i samarbete med KTH. Denna studie bygger vidare på tidigare projekt och har som syfte att undersöka reningsförmågan hos filtersand och fyra reaktiva filter i en pilotanläggning belägen i Fredhäll, Stockholm, Sverige. Dagvattnet som renades i anläggningen kom från Essingeleden, och studien genomfördes under vinterförhållanden, med faktorer som höga salthalter och låga temperaturer. Resultaten visade över lag en god total reningsförmåga för alla filter för större delen av de 11 undersökta metallerna. I det inkommande vattnet observerades relativt höga metallkoncentrationer av Cr, Cu och Zn jämfört med riktvärdena som fastställts av Järfälla, Linköping och Göteborg kommun samt de förslagna riktvärdena från Stockholms län. I förhållande till alla riktvärden (även fysikaliska parametrar) var det enbart Filtralite P som klarade dessa men om man bortser från pH framgick det att filtermaterialet Petrit TS gav den sammantaget bästa reningen i förhållande till samtliga riktvärden. / Stormwater from urban areas poses a growing challenge for expanding cities as it carries metal particles and other pollutants from impervious surfaces into nearby water bodies. These pollutants can originate from factors such as vehicular traffic and corrosion of metal structures. This also presents a future concern for Stockholm as the city expects a significant increase of its population by 2040. To meet the demands, Stockholm will need to construct more housing and expand its infrastructure, which will result in increased pollutants that need to be addressed and more impervious surfaces.  A few municipalities in Sweden have established guidelines for allowed metal concentrations in stormwater that is discharged into nature. Traditionally, stormwater treatment is primarily carried out using stormwater ponds, which utilize sedimentation to remove particulate pollutants. However, a challenge arises because metal pollutants can also occur in dissolved form, and dissolved metals cannot be removed through sedimentation. It is of importance to capture the dissolved fraction as it is more biologically available. One possible method for treating stormwater and removing both metal particles and dissolved metals is the use of filters, specifically reactive filters.  This work is part of the larger project "Reliable and Sustainable Stormwater Treatment for Dissolved Pollutants," initiated by the Swedish Transport Administration (Trafikverket) in collaboration with KTH Royal Institute of Technology. This study builds upon previous projects and this study objective is to examines the treatment effectiveness of a sandfilter and four reactive filters in a pilot facility located in Fredhäll, Stockholm, Sweden. The stormwater used in the facility is sourced from Essingeleden, and the study was conducted under winter conditions, including high salt concentrations and low temperatures. The results generally demonstrated good overall total metal removal by all filters for the 11 metals investigated. Additionally, in relation to the guidelines set by Järfälla, Linköping and Göteborg municipalities and Stockholm County, it was observed that the influent water had a relatively high metal concentrations of Cr, Cu, and Zn. Furthermore, out of all the filters tested it was only Filtralite P met the stormwater guidelines (including physical parameters), however, if the criteria concerning pH is disregarded then the filter material Petrit TS provided the highest metal removal efficiency for all of the guideline metals.