Onsite wastewater treatment systems in Sweden are getting old and many of them lack sufficient phosphorus, nitrogen and organic carbon reduction. Biochar is a material that has been suggested as an alternative to the common sand or soil used in onsite wastewater treatment systems. The objective of this study was to compare the phosphorus removal capacity between three different modified biochars and one untreated biochar in a batch adsorption and column filter experiment. The modifications included impregnation of ferric chloride (FeCl3), calcium oxide (CaO) and untreated biochar mixed with the commercial phosphorus removal product Polonite. To further study nitrogen removal a filter with one vertical unsaturated section followed by one saturated horizontal flow section was installed. The batch adsorption experiment showed that CaO impregnated biochar had the highest phosphorus adsorption, i.e. of 0.30 ± 0.03 mg/g in a 3.3 mg/L phosphorus solution. However, the maximum adsorption capacity was calculated to be higher for the FeCl3 impregnated biochar (3.21 ± 0.01 mg/g) than the other biochar types. The pseudo 2nd order kinetic model proved better fit than the pseudo 1st order model for all biochars which suggest that chemical adsorption was important. Phosphorus adsorption to the untreated and FeCl3 impregnated biochar fitted the Langmuir adsorption isotherm model best. This indicates that the adsorption can be modeled as a homogenous monolayer process. The CaO impregnated and Polonite mixed biochars fitted the Freundlich adsorption model best which is an indicative of heterogenic adsorption. CaO and FeCl3 impregnated biochars had the highest total phosphorus (Tot-P) reduction of 90 ± 8 % and 92 ± 4 % respectively. The Polonite mixed biochar had a Tot-P reduction of 65 ± 14 % and the untreated biochar had a reduction of 43 ± 24 %. However, the effluent of the CaO impregnated biochar filter acquired a red-brown tint and a precipitation that might be an indication of incomplete impregnation of the biochar. The FeCl3 effluent had a very low pH. This can be a problem if the material is to be used in full-scale treatment system together with biological treatment for nitrogen that require a higher pH. The nitrogen removal filter showed a total nitrogen removal of 62 ± 16 % which is high compared to conventional onsite wastewater treatment systems. Batch adsorption and filter experiment confirms impregnated biochar as a promising replacement or addition to onsite wastewater treatment systems for phosphorus removal. However the removal of organic carbon (as chemical oxygen demand COD) in the filters was lower than expected and further investigation of organic carbon removal needs to be studied to see if these four biochars are suitable in real onsite wastewater treatment systems. / Många av Sveriges små avloppssystem är gamla och saknar tillräcklig rening av fosfor, kväve och organiskt material. Följden är förorenat grundvatten samt övergödning i hav, sjöar och vattendrag. Lösningar för att förbättra fosfor- och kvävereningen finns på marknaden men många har visat brister i rening och robusthet. Biokol är ett material som har föreslagits som ersättare till jord eller sand i mark och infiltrationsbäddar. Denna studie syftade till att i skak- och kolonnfilterexperiment jämföra fosforreduktion mellan tre modifierade biokol och ett obehandlat biokol. Modifieringen av biokolet innebar impregnering med järnklorid (FeCl3), kalciumoxid (CaO) samt blandning med Polonite som är en kommersiell produkt för fosforrening. För att undersöka förbättring av kväverening installerades även ett filter med obehandlat biokol där en vertikal aerob modul kombinerades med en efterföljande horisontell anaerob modul. Skakstudien där biokolen skakades i 3.3 mg/L fosforlösning visade att adsorptionen var högst i det CaO-impregnerade biokolet, 0.3 ± 0.03 mg/g. Den maximala potentiella fosforadsorptionen beräknades dock vara högst för biokolet som impregnerats med FeCl3, 3.21 ± 0.01 mg/g. Skakförsöket visade också att fosforadsorptionen var främst kemisk då adsorptionen passade bättre med pseudo andra ordningens modell än pseudo första. Adsorption av fosfor på obehandlat biokol och FeCl3 impregnerat biokol modellerades bäst med Langmuir modellen, vilket tyder på en homogen adsorption. Det Polonite-blandade biokolet och CaO-impregnerade biokolet modellerades bäst med Freundlich modellen vilket är en indikation på en heterogen adsorptionsprocess. Biokol impregnerat med CaO och FeCl3 gav de högsta totalfosforreduktionerna på 90 ± 8 % respektive 92 ± 4 %. Biokolet som var blandat med Polonite hade en reduktion på 65 ± 14 % och det obehandlade biokolet 43 ± 24 %. Ett problem med filtratet från CaO-filtret var att det fick en rödbrun färg samt en fällning vilket kan ha berott på ofullständig pyrolysering och impregnering. Filtratet från det FeCl3 impregnerade biokolet hade mycket lågt pH vilket kan vara problematiskt om mikrobiologisk tillväxt i filtret för rening av kväve och organiskt material vill uppnås. Filtret för kväverening gav en total kvävereduktion på 62 ± 16 % vilket är högre än kommersiella system. Resultaten från skak och filterstudien visade på att impregnerade biokol kan ge en förbättrad fosforrening om de skulle användas i små avloppssystem. Rening av organiskt material, kemisk syreförbrukning (COD), var dock låg i alla filter och behöver studeras ytterligare för att avgöra om dessa biokol är lämpliga för småskalig avloppsvattenrening.

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) are a group of artificial chemicals which have been used in a wide area of applications such as surface protection agents in cloths and different industrial applications. It has been found that PFASs are potentially toxic and are frequently found in the environment due to their persistent and mobile properties. Effluents from wastewater treatment plants (WWTPs) have been identified as an important point source of PFASs. Bark, by-product from the paper and wood industry, is a low-cost adsorbent and has the potential to be used as a filter material for PFASs in WWTPs. In this study, the removal of PFASs in wastewater has been investigated using granulated active carbon (GAC) (n = 2) and bark (n = 2) in a pilot scale experiment at Kungsängsverket, Uppsala over a period of five weeks. The specific objects included: i) investigate the influence of flow-rate (10, 30 40 and 60 Ld-1 ) on the removal efficiency of PFASs in the GAC and bark filters, ii) investigate the influence of particle size of bark on the removal efficiency of PFASs and iii) establish what circumstances that potentially promotes removal of PFASs in GAC and bark filters. The results showed that GAC was the most effective method compared to bark, with a reduction of 73-93%, with increasing efficiency under low flow (10-30 L d-1 ) conditions. The removal efficiency of bark was 45% with a particle size of 2-5 mm and under low flow conditions (10-30 L d-1 ), while under high flow conditions (60 L d-1 ) with the same particle size the removal of PFASs was not efficient, instead the total PFAS concentration increased with 40%. In contrast, bark with a particle size of 5-7 mm proved to be not efficient in removing PFASs (removal efficiency = 0%). In general, the removal efficiency increased with smaller particle size of the adsorbent and lower flow rate. The results indicate that bark may be a low-cost alternative in reducing PFASs from wastewater, under certain conditions. / Per- och polyfluroalkyla ämnen (PFAS) är en familj av artificiella fluorerade organiska föreningar som har använts sedan 1950-talet i en rad olika applikationer, såsom impregnering i kläder. Studier har visat att PFAS är potentiellt toxiska och att de förekommer globalt på grund av deras persistenta och mobila egenskaper. Spillvatten från avloppsreningsverk etablerats som en betydande källa för PFAS. Bark, vilket är en biprodukt från pappers- och träindustrin, är ett poröst material vilket möjligen kan användas som adsorbent av PFAS. Denna studie har jämfört effektiviteten hos granulerat aktivt kol (GAC) och bark för att minska PFAS i avloppsvatten. Experimentet var utformat som ett småskaligt kolonn-experiment vid Kungsängsängsverket, Uppsala, och pågick under en fem veckors period. Frågeställningen var att i) studera vilka effekter flödes-hastigheten (10, 30, 40 och 60 L d-1 ) har på reduktionen av PFAS hos GAC och barkfiltren, ii) studera vilka effekter partikelstorleken hos bark har på reduktion av PFAS och iii) redogöra vilka förhållanden som potentiellt gynnar reduktionen av PFAS i GAC och bark filtren. Resultaten visade att GAC var det mest effektiva av de två materialen, med en total reduktion på 73- 93% av PFAS, med ökande effektivitet under låga flödesförhållanden (10-30 L d-1 ). Bark minskade den totala mängden av PFAS med 45% då partikelstorleken var 2-5 mm och under låga flödesförhållanden (10-30 L d-1 ) medan bark med samma partikelstorlek under ökade flödesförhållanden (60 L d-1 ) visade en ökning på 40% av PFAS i det utgående vattnet. Bark med en partikelstorlek på 5-7 mm visade ingen reduktion av PFAS. Generellt visade resultaten att reduktionen av PFAS ökar under låga flödesförhållanden och minskad partikelstorlek. Resultaten visade att bark kan vara ett alternativt material för att minska PFAS i avloppsvatten förutsatt att gynnsamma förhållanden upprätthålls.