Metoder har utvecklats för att kunna bestämma tolv antibiotikasubstanser, vanliga inom human medicin, i miljöprover. Fokus lades på trimetoprim samt substanser från följande grupper: fluorokinoloner, sulfonamider, penicilliner, cefalosporiner, nitroimidazoler, tetracykliner samt makrolider. Vid extraktion användes fast-fas extraktion för vattenprover och ultraljuds-assisterad fast-fas/vätske extraktion för fasta prover. För separering och bestämning användes vätskekromatografi tandemmasspektrometri. Interna standarder nyttjades för att öka noggrannhet och precision. Extraktionsutbyte låg mellan 50% och 100% för vattenfaser och 14% och 100% för fasta faser. Koncentrationer och massflöden bestämdes för antibiotikasubstanser i inkommande och utgående vatten och slam, från fem avloppreningsverk i Sverige, samt i avloppsvatten från ett sjukhus. I sjukhusavloppsvattnet så påträffades ciprofloxacin (en fluorokinolon) och metronidazol (en nitroimidazol) i höga halter (µg/L nivå). Screening-studien vid de fem avloppsreningsverken visade att norfloxacin, ofloxacin, ciprofloxacin och doxycyklin ofta förekom i inkommande och utgående vatten och slam. Trimetoprim och sulfametoxazol påvisades inte i slam men förekom i snarlika koncentrationer i det utgående vattnet relativt det inkommande. I vattenfasen så förekom de sex antibiotikasubstanserna i ng/L nivån och i slam förekom norfloxacin, ofloxacin, ciprofloxacin, och doxycyklin i låga mg/kg nivån. En studie genomfördes där beteendet hos antibiotikasubstanser under avloppsrening studerades. De två fluorokinolonerna, norfloxacin och ciprofloxacin, adsorberade till slam och mindre än 5% av den totala mängd som kommer till avloppsreningsverket påvisades i det utgående vattnet. I slam var motsvarande andel 70%. Resultat från en process som värmebehandlar rötat avvattnat slam antyder att cirka 50% av de två fluorokinolonerna bryts ner. Trimetoprim adsorberade inte till slam och 100% av total mängd återfanns i det utgående vattnet. Teoretiska beräkningar av koncentrationer och massflöden visade god korrelation till kvantitativa resultat. Ökad noggrannhet i beräkningarna fås genom att beakta stabilitet och fasfördelning. Effekten av antibiotikasubstanser i miljön är idag okänd. Resultat från testprotokoll där deras toxicitet bedöms är i många fall irrelevanta. Tester där organismer är kroniskt exponerade av biologiskt aktiva substanser vid låga koncentrationer är få. Dessutom så fokuserar de ej på de stora potentiella effekterna såsom utveckling eller bevaring av resistenta stammar av bakterier i miljön. Ytterligare studier av förekomst, öde och effekt av antibiotikasubstanser i miljön är nödvändiga. / Methods were developed for determining levels in environmental samples of twelve antibiotics that are commonly used in human medicine: trimethoprim and substances from the following groups: fluoroquinolones, sulfonamides, penicillins, cephalosporines, nitroimidazoles, tetracyclines and macrolides. These substances were extracted from liquid and solid samples by solid phase extraction and ultrasonic-assisted liquid/solid extraction, respectively. Liquid chromatography tandem mass spectrometry was then used to separate and quantify them, and internal standards were added to improve the accuracy and precision of the determinations. Extraction yields from aqueous and solid phases were in the ranges 50 - 100% and 14 - 100%, respectively. Concentrations and mass flows of antibiotic substances were determined in a hospital effluent and in the raw sewage water, final effluent, and sludge from five sewage treatment plants (STPs) scattered across Sweden. High levels (in the µg/L range) of ciprofloxacin (a fluoroquinolone) and metronidazole (a nitroimidazole), were found in the hospital effluent. The screening study of the five sewage treatment plants revealed that norfloxacin, ofloxacin, ciprofloxacin, and doxycycline were frequently present in the raw sewage water, final effluent and sludge. Trimethoprim and sulfamethoxazole were not detected in the sludge, but these substances were present in the final effluents at concentrations close to those of the raw sewage water. In the aqueous phase, these six antibiotics were present in the ng/L range and in the solid phase, norfloxacin, ofloxacin, ciprofloxacin, and doxycycline were present in the low mg/kg range. The behaviour of the antibiotic substances during sewage water treatment was also investigated in one of the STPs. The two fluoroquinolones, norfloxacin and ciprofloxacin, sorbed to sludge, and less than 5% of the total amounts that entered the STP were found in the final effluent. In sludge, the corresponding figure was 70%. Results from a process in which digested dewatered sludge was treated with heat (producing pellets) indicated that approximately 50% of the two fluoroquinolones had been degraded. Trimethoprim did not sorb to sludge and 100% of its total amount was found in the final effluent. Theoretical calculations of concentrations and mass flows correlated well with quantitative results for the antibiotics that were frequently detected, but not for the others. In order to increase the accuracy of the calculations, the stability and phase distribution of the antibiotics should be considered. The effects of antibiotics present in the environment are currently unknown. Results of test protocols to assess their toxicity are often irrelevant, and there have been few tests in which organisms have been chronically exposed to biologically active substances at low concentrations. In addition, these tests have not addressed the immense potential of antibiotics in the environment to induce the development of resistant strains of bacteria and to maintain populations of resistant strains. Further studies of the occurrence, fate, and, effects of antibiotic substances in the environment are required.

Idag fokuserar företag mer och mer på att energieffektivisera sina verksamheter då det finns både ekonomiska och miljömässiga vinster i detta. För att minska energiförbrukningen i samhället är det bra att börja med dess infrastruktur. För att funktionen hos ett avloppsreningsverk ska vara god samtidigt som energikostnaderna hålls nere är bland annat valet av rätt pumpar och blåsmaskiner för den aktuella driftsituationen av största vikt. Att hitta balansen mellan funktion och energieffektivitet hos en kombination av maskiner är dock ett tidskrävande arbete. Genom två fallstudier och matematisk modellering var syftet med detta examensarbete att bestämma huruvida det är möjligt att grovt uppskatta livscykelkostnaden hos olika kombinationer av pumpar och blåsmaskiner i varierande driftsituationer. En sådan modell skulle hjälpa projektören att uteslutande undersöka de kombinationer av maskiner som är mest troliga att ha den lägsta livscykelkostnaden. Det har visats att det krävs en förmåga att mycket noggrant kunna förutsäga verkningsgraden hos de individuella maskinerna för att det ska vara möjligt att bestämma livscykelkostnaden så pass väl att resultatet är användbart. Sannolikt är det dock inte möjligt att finna en modell som är tillräckligt noggrann. Detta beror huvudsakligen på att mycket små förändringar av verkningsgraden ger en kraftig påverkan av livscykelkostnaden samt att verkningsgraden beror av många faktorer som är svåra att generalisera. Däribland att verkningsgraden inte förändras proportionellt till en varierande belastning på maskinen samtidigt som påverkan inte heller är densamma mellan olika maskinmodeller. Projektet har däremot mynnat ut i en ekvation för det flöde en blåsmaskin behöver generera i en given driftsituation samt ett beräkningsverktyg som underlättar undersökandet av de ingående parametrarnas inverkan på detta flödesbehov och därmed i förlängningen på livscykelkostnaden. Utöver detta slår rapporten fast att det i många fall är möjligt att sänka livscykelkostnaden med hjälp av icke frekvensstyrda maskiner. / Today companies tend to focus more and more on energy efficiency as there are both economical and environmental benefits to be gained. From a society’s point of view a good start to save energy is in its infrastructure. When designing wastewater treatment plants and their pumps and blowers choosing the right machines for the right operational circumstances is crucial to make it all work together and lower the energy cost at the same time. But to weigh the function against the energy efficiency of a combination of machines is a time consuming effort. Through two case studies and mathematical modeling this thesis project aimed to determine whether it is possible to roughly predetermine the life cycle cost of different combinations of pumps and blowers in variable operational circumstances. This would help the process engineers to focus their time and effort on the combinations of machines that are the most probable to have the lowest life cycle cost. The results show that the ability to accurately predetermine the efficiency of the individual machine is crucial to determine the life cycle cost to a usable degree. Unfortunately it doesn't seem feasible to find a model that will be accurate enough to be of practical use. This is due to the fact that slight changes to the efficiency cause great changes to the life cycle cost and that the efficiency depends on several factors that are hard to predict including the fact that it does not change proportionally to a variable load.

Avloppsreningsverket i Hallsberg kommun är beläget i direkt anslutning till Hallsberg, med Ralaån som recipient. Tekniken på reningsverket bygger på principerna för en klassisk aktivslamanläggning med mekanisk rening, kemisk rening, biologisk rening och en slambehandling där rötning av primär- och sekundärslam används för utvinning av biogas. Hallsberg ARV har under en längre tid haft problem med kvävereningen. Under senaste åren har man överskridit riktvärdet för kväveutsläpp vid ett flertal tillfällen och under 2009 överskreds även gränsvärdet. Riktvärdet för Hallsberg ARV är i dagsläget satt till 10mg NH4-N/l som medelvärde per månad, gränsvärdet är satt till 10 mg NH4-N/l som medelvärde per kalenderår. Då Hallsberg ARV inte drivs vid full kapacitet antas en minskning av kväveutsläppen vara möjlig att genomföra genom trimning av befintligutrustning och processer på verket. Detta antagande låg till grund för det här examensarbetet som syftar till att optimera kvävereningen på Hallsberg ARV. I optimeringen ingick en teknisk, ekonomisk och miljömässig utvärdering av olika alternativa lösningarna för att förbättra funktionen hos anläggningen. Extra hänsyn togs till energi- och kemikalieåtgång i syfte att få en så effektiv drift av verket som möjligt. Arbetet genomfördes genom en initial litteraturstudie på området, vartefter en provtagningsserie om fyra veckor realiserades på verket. Data som ligger till grund för slutsatserna i projektet har också inhämtats från onlinemätare på verket samt från äldre externt analyserade prover. Efter analys av insamlad data antas orsakerna till Hallsberg ARV:s höga utsläpp av kväve bero på en kombination av flera faktorer: -Vid vår och höst kan brunnsslamintaget vara så stort att bräddning sker ut till verket. Detta leder till att kvävebelastningen höjs så kraftigt att nitrifierarna inte hinner acklimatisera sig och får förhöjda kväveutsläpp till följd. -Mycket kväve följer med slammet från simultanfällningen till rötningen. Detta kan påverka halten kväve i rejektet från rötkamrarna som i sin tur kan leda till störningar i kvävereningen. -Centrifugens rejekt innehåller mycket kväve och körs idag endast under ett par dagar i veckan vilket leder till stora variationer i inkommande kvävehalt. -En hög förfällning av fosfor och organiskt material har bidragit till en låg halt av organiskt material i denitrifikationen. Sammantaget föreslås att vidare studier bör genomföras av ovan nämnda områden för att driften på Hallsberg ARV ska kunna drivas med så låga miljömässiga och ekonomiska kostnader som möjligt. / The waste water treatment plant in Hallsberg municipal is situated adjacent to Hallsberg, with Ralaån as a recipient. The technique at the waste water treatment plant is based on the principles for a classical activated sludge treatment plant and includes mechanical treatment, chemical treatment, biological treatment, and a sludge treatment where the digestion of primary and secondary sludge is used for extraction of biogas. Hallsberg waste water treatment plant has during some time had problems with the nitrogen removal with high nitrogen emissions as a consequence. The target value has been exceeded a couple of times during the last years and in 2009 the limit value was exceeded as well. The target value for Hallsberg waste water treatment plant is 10 mgNH4-N/l as an average value per month, the limit value is set to 10 mg NH4-N/l, as an average value per year. Since the waste water treatment plant in Hallsberg not is operating at full capacity, a lowering of the nitrogen emissions is assumed to be possible though a trimming of the existing equipment and of the processes on the site. This assumption formed the basis for this thesis, designed to optimize the nitrogen removal at the waste water treatment plant in Hallsberg. A technical, economical and environmental evaluation was included in the optimization to improve the function of the plant. Extra evaluations were made in the energy- and chemical consumption in order to streamline the operations at the plant as much as possible. The project was carried out through an initial literature-investigation followed by a four week period of sampling and analyzing at the site. The data that form the conclusion in this project has also been collected through online measurements at the plant as well as through analyses of older samples. After analyzing the collected data, the reasons for the high emissions of nitrogen is thought to be due to a combination of reasons: -During the spring and the autumn the external intake of well sludge can lead to a direct release of sludge in to the plant. The change of nitrogen content will not give enough time for the nitrifying bacteria to acclimatize, with elevated emissions of nitrogen as a consequence. -The usage of simultaneous precipitation could lead to an irregular concentration of nitrogen released to the treatment plant from the digesters. This in turn could contribute to higher nitrogen emissions. -The irregularities of the usage of the centrifuge contribute to nitrogen irregularities and contribute to the difficulties of acclimatization of the nitrifying bacteria. -A high pre-precipitation of phosphorus and organic matter has contributed to a level of organic material in the denitrifikation below what is recommended. To sum up, further investigations are suggested in the above mentioned areas to make the operations at the plant carried trough at the lowest possible environmental and economically cost.

Sveriges avloppsreningsverk står inför ett antal utmaningar, där en av utmaningarna är minskning av växthusgaser. Lustgas är en av dessa växthusgaser, som bildas vid rening av avloppsvatten. Lustgas är 300 gånger skadligare för klimatet i jämförelse med koldioxid. Dessutom påverkar den nedbrytningen av ozonskiktet. I dagsläget är det svårt att mäta och uppskatta lustgasutsläpp, på grund av att det pågår flera samtidiga processer på stora ytor. För att driften av avloppsreningsverk ska ske på ett effektivt sätt och med en ytterst liten miljöpåverkan måste man kunna förstå hur lustgas uppstår och hur bildningsprocesserna samverkar med de andra reningsprocesserna och driftparametrarna. Utsläpp av lustgas har studerats vid avloppsreningsverket i Göteborg. Syftet har varit att tillhandahålla resultat och mätningar från Gryaab AB reningsverk och fastställa vilka processer som ger upphov till störst eller minst lustgasemissioner. Utsläpp av lustgasemissioner har mätts från rejektrening med nitrifikation och denitrifikation process. Analyser på resultaten ska förhoppningsvist kunna hjälpa Gryaab AB med fortsatt studier om lustgas. Som mätningsmetod användes EPA-huvmätning som man mätte med ovanför vattenytan på bassängerna och mobilt extraktiv FTIR som åkte runt anläggningen. Den dominerande källan för lustgas visade sig bildas allra mest i nitrifikationsprocessen. Där mätningarna med huv-mätning och stickprov visade totala utsläpp motsvarande 1,8 ton N2O/år. Den totala lustgasemissionen från biologiska reningsprocessen visade totala utsläpp motsvarande 3,5 ton N2O/ år. Som en slutsats bör fler mätningar med olika mätningsmetoder och mer studier göras för att få en bättre överblick till varför och hur lustgas bildas. Samt vilka åtgärder som kan minska lustgasemission. Det finns ett behov av fortsatta studier med mätningar med olika mätningsmetoder på Gryaab AB. / Sweden's wastewater treatment plant faces several challenges, one of them is the reduction of greenhouse gases. Nitrous oxide is one of these greenhouse gases, which is formed during the purification of wastewater. Nitrous oxide is 300 times more harmful to the climate compared to carbon dioxide. In addition, it affects the depletion of the ozone layer. At present, it is difficult to measure and estimate nitrous oxide emissions, since several simultaneous processes are taking place on large areas. For the operation of sewage treatment plants to take place in an efficient manner and with an extremely small environmental impact, it is important to understand how nitrous oxide is formed and how the formation processes interact with the other treatment processes and operating parameters. Emissions of nitrous oxide have been studied at the wastewater treatment plant in Gothenburg. The purpose has been to provide results and measurements from Gryaab AB wastewater treatment plant and to determine which processes give rise to the highest nitrous oxide emissions. Emissions of nitrous oxide emissions have been measured from reject cleaning with the nitrification and denitrification process. Analysis of the results will hopefully be able to help Gryaab AB with further research. As a measurement method, EPA hood measurement was used, which was measured above the water surface in the basins and mobile extractive FTIR was driven around the facility. The dominant source of nitrous oxide was found to be formed most in the nitrification process. Where the measurements with hood measurement and sampling showed total emissions corresponding to 1.8 tons of N2O / year. The total nitrous oxide emissions from the biological treatment process showed total emissions corresponding to 3.5 tons of N2O /year. As a conclusion, more measurements with different measurement methods and more research should be done to get a better overview of why and how nitrous oxide is formed. And what measures can reduce nitrous oxide emissions. There is a need for further studies with measurements with different measurement methods on Gryaab AB.

Mikroplast har på senare tid blivit allt mer uppmärksammat och varje dag kommer nya artiklar om mikroplasts förekomst eller verkan. Mikroplaster är små fragment, fibrer eller granuler av plast som vanligtvis definieras som plastpartiklar mindre än 5 mm och större än 100 nm i diameter. Förekomst av mikroplast är ett stort miljöproblem då de visat sig ge skadliga effekter på vattenlevande organismer. Organismerna förväxlar mikroplaster med plankton och får på så sätt i sig mikroplast i stället för föda. Det finns betydligt färre studier gjorda på hur marklevande organismer påverkas av mikroplast, men mikroplast misstänks även kunna innebära problem när slam sprids på åkermark. Svenska kustvatten tar emot mikroplast från både land- och havsbaserade källor. Däribland har avloppsreningsverk pekats ut som spridningsväg av mikroplast till miljön. Hushåll anses i sin tur stå för en del av mikroplastutsläppen till avloppsreningsverken. Utifrån bristfällig information gällande vilka mängder av mikroplast som tillförs avloppsreningsverken från verksamheter och industrier, önskade Käppalaförbundet en kartläggning av vilka verksamheter inom deras upptagningsområde som kan vara källor till utsläpp av mikroplaster till spillvattennätet. Denna studie inkluderar även en diskussion om lämplig analysmetod för att kvantifiera mängderna mikroplast. Käppalaförbundet är ett avloppsreningsverk lokaliserat på Lidingö som renar vatten från 500 000 anslutna personer från elva medlemskommuner, industrier och verksamheter norr och öster om Stockholm. Målet med examensarbetet var att öka kunskapen om vilka verksamheter som bidrar med ett utsläpp av mikroplaster till spillvattennätet. Metoden för att identifiera källorna var litteraturstudier och databasen EnvoMap, vilken innehåller information om verksamheter kopplade till Käppalaverket. Intervjuer har gjorts med verksamheter och miljökontor i respektive kommun i syfte att ta reda på om verksamheterna har processvattenanslutning till Käppalaverket och vad de har för utsläpp. Verksamheter som undersöktes var tvätterier, badanläggningar, fordonstvättar, tillverkning av skönhetsprodukter samt verksamheter med plast som råvara i produktionen. En uppskattning om hur mycket mikroplaster som når Käppalaverket varje år gjordes. Tvätteriers mikroplastutsläpp har kunnat kvantifieras. De står för en förhållandevis liten del av utsläppet mikroplast till i avloppsnätet. Det saknas data för att kunna kvantifiera mängderna mikroplast från badanläggningar och fordonstvätt, men båda verksamheterna är potentiella källor till utsläpp av mikroplast i Käppalaförbundets upptagnings-område. Denna studie uppskattar att inget utsläpp av mikroplaster sker från plastindustrier. Med största sannolikhet är mängderna mikroplast från tillverkningsprocessen av skönhetsprodukter obetydliga på grund av att ytterst små mängder når spillvattennätet. Analysmetoden som rekommenderas för att analysera mikroplaster är FT-IR-bildbehandling med Focal Plane Array, då metoden tillåter kvantifiering av massa, partikelantal och information om vilka typer av polymerer mikroplasten innehåller. En hel del kunskapsluckor har identifierats under arbetets gång. Det saknas till exempel data för att kvantifiera mängderna från identifierade potentiella verksamheter och fenomen som ”fulspolningar”. ”Fulspolningar” innebär att föremål och partiklar som inte hör hemma i avloppet ändå hamnar där. Examenarbetet bör ses som en första studie och behöver följas upp med fler analyser som undersöker om det sker mikroplastutsläpp från dessa källor. En fortsatt inventering av andra verksamheter behövs också. Sjukhus och företag som blästrar med plastkulor är exempel på verksamheter som inte rymts inom det här arbetet. Sammanfattningsvis går det att konstatera att trots ständig publicering av nya data om mikroplast så är informationen på många plan bristfällig. Vilka mängder mikroplast som härrör från olika källor är svåra att kvantifiera och de uppskattningar som gjorts i arbetet innefattar ett stort mått av osäkerhet. / In recent years, microplastics have been more frequently recognized and new articles about its presence and effects are published every day. Microplastics are small fragments, fibers or granules of plastics that usually are defined as particles smaller than 5 mm and bigger than 100 nm in diameter. The presence of microplastics have been recognized as a major environmental threat, because microplastics have proven to cause damage to aquatic organisms. These organisms ingest the microplastics by mistake, instead of plankton, while feeding. Significantly fewer studies have been carried out to analyze how terrestrial organisms have been affected by microplastics but it has been suspected that microplastics may serve as a threat when mud is spread on arable soil. Swedish coastal waters receive microplastics from sources originating both from the ocean and terrestrial origins. Sewage plants serve as one of several different sources from which microplastics are being spread. The spread of microplastics through sewage plants is very much due to the significant emission levels coming from the vast number of households. Due to insufficient information regarding the different industries, services and facilities and the volumes of microplastics that they disperse, Käppalaförbundet asked for a mapping of which activities within its catchment area that may represent sources of the spreading of microplastics to the wastewater network. A study of that nature should also include a discussion about reasonable methods of analytics for quantify the amounts of microplastics. Käppalaförbundet is a sewage plant located at Lidingö, which purifies water from 502 000 people from 11 member counties, industries and businesses North and East of Stockholm. The objective of this project was to increase the awareness regarding which activities and industries that cause the emission of microplastics to the wastewater network. The methods to identify the sources were literature studies and the EnvoMap database, which contains activities connected to the Käppalaverket. In addition, interviews with businesses and offices with environmental responsibilities have been conducted in each counties. The purpose is to gain information about the water processes, and if there are any connection to Käppalaverket and their emissions. Businesses that were investigated was laundromats, swimming facilities, car washes, manufacturing cosmetic products and businesses that uses plastics as their primary product. Part of the research included an estimate regarding the amount of microplastics that reach the Käppalaverket each year. Laundromats emission of microplastics have been quantified. They only make up a small portion of the total emission of microplastics related to the sewage network. Lack of data have made it difficult to quantify the amount of microplastics coming from swimming facilities and car washes but both facilities are potential sources for emission of microplastics in the catchment area of Käppalaförbundet. This study estimates that there is no emission of microplastics that originates from plastic industries. The amounts of microplastics from cosmetic production are most likely insignificant due to the fact that extremely small amounts reach the wastewater network. The recommended method to analyze microplastics is FTIR-image processing with Focal Plane Array. As this method allows quantification of weight, numbers of particles and information about which types of polymers the microplastics contain. Throughout the project, several knowledge-gaps have been identified. For example, data that may quantify the different amounts of emissions coming from pre-identified sources as well as the amount of incorrect draining procedures are not available. The amount of incorrect draining procedures relates to waste that do not belong in the drain but nevertheless end up in the system. This project should be viewed as an initial study and needs further analysis that investigates whether microplastic emissions from these sources occur. In addition, continued check-ups are needed to determine the inventory associated with other facilities. Hospitals and businesses in the plastic bullet industry are examples of some facilities that have not been covered in this project. In summary, it can be established that regardless of that new data on microplastics is constantly being published, it remains clear that the information is very much inadequate. What amounts of microplastics that originate from the different sources are difficult to quantify and the estimations that have been presented in this report contain high levels of uncertainty.

Henriksdals avloppsreningsverk genomgår en stor ombyggnation för att kunna hantera bådeökad belastning och de strängare reningskrav som förväntas i framtiden. Med anledning attBromma reningsverk kommer läggas ned, kommer ytterligare avloppsvatten ledas tillHenriksdals avloppsreningsverk. Då även en kraftig ökning av befolkningen iupptagningsområdet förväntas behöver reningsverket klara en fördubblad kapacitet jämfört medidag. Dagens reningskrav med avseende på kväve är 10 mg/L och detta förväntas i framtidenskärpas till 6 mg/L. För att uppnå dessa krav kommer den biologiska reningen i den nuvarandeaktivslamprocessen kombineras med membranfiltrering i en så kallad membranbioreaktor(MBR). I den biologiska reningen renas vattnet från kväve i två steg med hjälp av bakterier.Dessa steg är nitrifikation och denitrifikation. På pilotanläggningen vid Hammarby sjöstadsverk har det under året 2018 varit av intresse attstudera förekomsten av kvävefraktioner i reningslinjen, då den första av sju MBRbehandlingslinjerkommer att startas upp vid Henriksdals ARV i början av 2020. Vid uppstartav denna linje finns vissa begränsningar vad gäller dosering av kemikalier för fosfor- ochkväverening. Ingen kolkälla eller fällningskemikalie kommer att kunna doseras, då tankar fördessa ej kommer vara färdigbyggda. För att undersöka hur kvävet agerar i de olika zonerna, och om det är möjligt att uppnå önskadkväverening under dessa förutsättningar, har 12 provpunkter valts ut i den biologiskareningslinjen. Halten av NO2-N, NO3-N, NH4-N, N-tot och COD har uppmätts i dessa punkterunder fyra separata tillfällen. Proverna har analyserats och massbalanser över de olika tankarnai reningslinjen har ställts upp. Resultaten varierar mellan de olika provomgångarna som utförtspå morgon respektive efter lunch, men en del trender kan observeras. Fördenitrifikationen skeri två tankar, varav den andra tanken, BR2, uppvisar mycket låga eller obefintliga förändringar imassflödet av nitrat-kväve (NO3-N) vilket tyder på att endast en tank med fördenitrifikationenskulle vara tillräcklig. Den första tanken för nitrifikation uppvisar också dåliga resultat vilkenkan tyda på att tanken har för låg syrehalt och behöver luftas bättre. Tanken förefterdenitrifikation har fortfarande stora mängder nitratkväve i utflödet, vilket innebär att tvåtankar med efterdenitrifikation skulle kunna ge bättre resultat. Vid alla provtagningstillfällenuppmättes en halt av totalkväve (N-tot) under 10 mg/L i det renade permeatet. Medelvärdet förde fyra tillfällena låg dessutom under det framtida kravet på 6 mg/L. / Henriksdals sewage treatment plant is undergoing a major reconstruction in order to handleincreased load as well as the stricter cleaning requirements expected in the future. Due to theplanned shutdown of Bromma treatment plant, additional wastewater will be led to Henriksdalssewage treatment plant. When a significant increase in population in the catchment area is alsoexpected, the treatment plant will need a doubling of its capacity compared to today. Today'snitrogen treatment requirements in the effluent wastewater are 10 mg/L and this is expected tobe 6 mg/L in future. To achieve these requirements, the biological treatment step of the currentactive sludge process will be combined with membrane filtration in a so-called membranebioreactor (MBR). In the biological treatment, the nitrogen removal is a two-step process usingbacteria. These steps are nitrification and denitrification. In the pilot plant at Hammarby Sjöstadsverk, in 2018, it is of interest to study the presence ofnitrogen fractions in the process, since the first of seven MBR treatment lines will be started atHenriksdals WWTP early 2020. At the start of this line there are some limitations regardingdosage of chemicals for the removal of phosphorus and nitrogen. No carbon source orprecipitation chemicals will be possible to add, since the storage for these will not be constructedin time for the startup. To examine how the nitrogen acts in the different zones, and if it is possible to achieve thedesired nitrogen removal under these conditions, 12 test points have been selected in thebiological process line. The total concentration of nitrogen, N-tot, and the concentration ofnitrogen in the form of NO2, NO3, NH4, as well as the COD have been measured in these pointson four separate occasions. The samples have been analyzed and mass balances over thedifferent zones in the process line have been set up. The results vary between the different tests,performed in the morning and after lunch, but some trends can be observed. The predenitrificationtakes place in two zones, of which the second zone, BR2, exhibits very low ornon-existent changes in the mass flow of nitrate nitrogen (NO3-N), indicating that one zone withpre-denitrification would be sufficient. The first zone of nitrification also shows poor results,which may indicate that the zone has a low oxygen content and needs better airflow. The zonewith after-denitrification still has large amounts of nitrate in the outflow, which means that twozones with post-denitrification could produce better results. At all samplings a total nitrogen (Ntot)content of less than 10 mg/L was measured in the purified permeate flow. The average ofthe four occasions was also below the future requirement of 6 mg/L.

Trots att avloppsreningsverkens primära syfte är att minska människans påverkan på miljön genom att bland annat reducera halten näringsämnen i vattnet bidrar de samtidigt till den ökande växthuseffekten. FN:s klimatpanel pekar ut avloppsreningsverk som en signifikant källa till direkt emission av lustgas och metan och det sker även indirekta emissioner uppströms och nedströms reningsverket. Samtidigt som diskussionen om klimatpåverkan från avloppsreningsverk växer är många recipienter hårt belastade och nu väntas en skärpning av utsläppsvillkoren för att minska tillförseln av näringsämnen till de naturliga vattensystemen. Studier har visat att skärpta utsläppsvillkor ökar klimatpåverkan från avloppsreningsverk. Två miljöproblem, övergödning och klimatförändringar, står mot varandra och måste värderas för att framtidens avloppsrening ska kunna planeras. Syftet var att undersöka hur klimatpåverkan från avloppsreningsverk påverkas av teknikval och utsläppsvillkor. Simuleringsverktyget BioWin användes för att beräkna koldioxidavtryck från Enköpings framtida avloppsreningsverk. Tre olika processtekniker (aktivslamprocessen, membranbioreaktor och aktivslamprocessen med biologisk fosforreduktion) och sju olika utsläppsvillkor studerades. I beräkningarna togs hänsyn till både direkta och indirekta emissioner genom bland annat lustgasproduktion, kemikalieförbrukning och användning av el. Den konventionella aktivslamprocessen orsakade minst koldioxidavtryck medan avtrycket från den moderna membranbioreaktorn var överlägset störst. En skärpning av utsläppsvillkoren för kväve och fosfor gav en ökning av koldioxidavtrycket med upp till 55 % och det var speciellt kvävekravet som styrde ökningen. Då utsläppsvillkoren skärptes ökade avtrycket mest från membranbioreaktorn vilket indikerar att den ur klimatsynpunkt lämpar sig sämre vid skärpta utsläppsvillkor. Lustgasemission stod för den största delen av koldioxidavtrycket. Lustgasemissionen ökade vid skärpta utsläppsvillkor samt då kvävereningen stördes, exempelvis vid låga vattentemperaturer. Fler komponenter bör tas i åtanke vid utvärdering av miljöpåverkan från ett avloppsreningsverk, exempelvis övergödning. Detta skulle göra det möjligt att bedöma den totala miljövinsten, eller förlusten, med att skärpa villkoren. / Although the primary aim for wastewater treatment plants (WWTP) is to minimize the environmental impact by reducing the content of nutrients in the wastewater, they also contribute to the increasing greenhouse effect. The International Panel on Climate Change refer to WWTP:s as a significant source of direct emission of nitrous oxide and methane and indirect emission also occurs upstream and downstream the WWTP. As the discussion about climate impact from WWTP is growing, many recipients are congested and a tightening of the discharge limits is expected in order to reduce the load of nutrients on the natural water systems. Studies have shown that more stringent discharge limits increases the climate impact from WWTP. Two environmental problems, eutrophication and climate change, are facing each other and they must be valued in order for future WWTP to be planned. The aim was to investigate how the climate impact of wastewater treatment plants is affected by choice of technology and discharge limits. The simulation tool BioWin was used to calculate the carbon footprint (CF) from the future WWTP in the town of Enköping. Three different process technologies (activated sludge process, membrane bioreactor and activated sludge process with biological phosphorus removal) and seven different discharge limits were examined. The calculations took into account both direct and indirect emissions from e.g. production of nitrous oxide and use of electricity. The conventional activated sludge process caused the smallest CF, while the modern membrane bioreactor by far caused the largest CF. Tightening of the discharge limits gave an increase of the CF with up to 55 %, and especially the demands on nitrogen governed the increase. More stringent limits increased the CF from the membrane bioreactor the most, which indicates that from an environmental point of view, this technique is less suitable when limits are tightened. Emission of nitrous oxide accounted for the largest part of the CF and this emission increased as the discharge limits were tightened and when the nitrogen treatment was disturbed by, for instance, low water temperatures. More components should be accounted for when environmental impact from WWTP is investigated, e.g. eutrophication. This would make it possible to assess the overall environmental gain, or loss, from tightening of the discharge limits.

De idag mest använda alternativen för sluthantering av slam är deponering, spridning på jordbruksmark, och olika former av annan användning som markbyggnad och jordtillverkning. Mycket händer idag inom ”slamhanteringsområdet” och till följd av nya lagar och mål kommer de tillgängliga alternativen för sluthantering se annorlunda uti framtiden. För att kunna föra en diskussion om hur sluthanteringen kommer att se ut i framtiden behövs dels en överblick över vad som kommer att gälla i framtiden, dels en överblick över hur hanteringen ser ut idag. Syftet är att kartlägga sluthanteringen av slam från avloppsreningsverken idag, att ge en sammanfattning av mål och regleringar, samt diskutera hur sluthanteringen av slam kan tänkas se ut i framtiden. En kartläggning av sluthantering av slam från avloppsreningsverk (ARV) i Västra Götalands län 2002 har genomförts genom en enkätundersökning till länets kommuner. Även kommunernas planer för framtida hantering av slam har undersökts genom enkäten. En sammanfattning av miljömål och regleringar som kommer att påverka hanteringen av slam i framtiden har gjorts genom en innehållsanalys av Regeringens proposition om delmål till miljökvalitetsmålen (Prop. 2000/01:130), Naturvårdsverkets aktionsplan för återföring av fosfor ur avlopp (Rapport 5214) samt Förordningen (2001:512) om deponering av avfall. Sett till antal kommuner som väljer en viss hantering var fördelningen 2002 på olika hanteringsalternativ: spridning på jordbruksmark - 20%, deponering, antingen som avfall eller täckmassor - 60%, och annan användning - 20%. Sett till mängd slam som används på ett visst sätt var fördelningen 2002 på olika hanteringsalternativ: spridning på jordbruksmark - 15%, deponering som avfall och täckmassor - 40% och annan användning - 45 %. Ungefär två tredjedelar av kommunerna har planerat för hanteringen av slam de närmaste 5 åren och nästan hälften har planerat en förändring av hanteringen. Störst vilja till förändring finns inom de kommuner som idag valt att hantera slammet genom spridning på livsmedelsmark eller deponering som avfall. Flera av de kommuner som skall förändra hanteringen har ännu inte bestämt vad de ska göra i framtiden. När planer finns verkar spridning på jordbruksmark och markbyggnad vara de alternativ som de flesta tänkersig. Deponering kommer att utgå som hanteringsalternativ genom förbud mot deponi av organiskt avfall. Eventuellt kommer dispenser under en tid beviljas. Troligt är också att dispenser beviljas för användning av slam till täckning av deponier. Naturvårdsverkets aktionsplan för återföring av fosfor talar för en ökning av spridning av slam på jordbruksmark, framförallt genom mål om 60 % återföring av fosfor från avlopp år 2015. Den negativa attityd till slam som gödselmedel som finns idag, framförallt bland livsmedelsindustrierna, talar dock emot en ökning av spridning på jordbruksmark. Hantering av slam genom s.k. annan användning kommer med största sannolikhet att öka kraftigt i framtiden. Den främsta orsaken är förbudet mot deponi. Eventuellt kan hanteringen begränsas genom nytt EG-direktiv och ny förordning om spridning av slam. En ambition om att skapa effektiva och giftfria kretslopp, formulerat som en förutsättning för att nå miljökvalitetsmålen, leder till ett ökat intresse för källsorterande avloppssystem. De höga kostnaderna talar dock emot en utbyggnad av sådana system.

Läkemedel och per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) har identifierats i utgående vatten från avloppsvattenverk där förekomsten av dessa mikroföroreningar har fått mycket uppmärksamhet då dessa ämnen har visats kunna leda till negativa effekter på den akvatiska miljön. De traditionella reningsteknikerna som idag används på avloppsreningsverk (ARV) har begränsad reningseffekt på mikroföroreningar där ett särskilt reningssteg för avancerad rening av mikroföroreningar krävs för att minska utsläppen av dessa till miljön.                                                              Denna studie syftade till att undersöka reduktionen av mikroföroreningar vid kombination av granulärt aktivt kol (GAK) och anjonbytare (AIX). Samt att undersöka vilken utformning, uppströmsflöde med fluidiserad bädd eller nedströmsflöde med fixerade bäddar, som fungerade mest effektivt med avseende på driftstabiliteten. Vidare syftade arbetet till att utifrån tidigare insamlade data från liknande kolonnförsök på Uppsala Vatten utreda eventuell korrelation mellan totalt organiskt kol (TOC), löst organiskt kol (DOC) och UVA med läkemedel och PFAS som skulle kunna användas som uppföljningsmetod i det senare fullskaliga reningssteget på Kungsängsverket. Kolonnförsöken bestod av sju kolonner vilka delades in i tre driftlinjer. Driftlinje ett bestod av ett GAK-filter med Cyclecarb 401 följt av ett AIX-filter med Purolite 694E, liknande utformning användes för driftlinje två men där GAK-filter med Filtrasorb 400 användes i stället för Cyclecarb 401. Samtliga filter i driftlinje ett och två drevs med nedströmsflöde. Den sista driftlinjen som undersöktes bestod av Cyclecarb 401 följt av två AIX-filter med uppströmsflöde och fluidiserade bäddar. Till varje driftlinje pumpades utgående vatten från Kungsängsverket ARV genom en förbehandling bestående av två patronfilter. I GAK- och AIX-filtren med nedströmsflöde användes en kontakttid på 15 respektive 5 minuter medan en kontakttid på 2 minuter användes för de fluidiserades AIX-filtren. Reningseffektiviteten undersöktes med avseende på PFOS, diklofenak, citalopram, metoprolol och oxazepam vid två tillfällen motsvarande 100 respektive 5 000 behandlade bäddvolymer i GAK-filtren. Utifrån analyserna beräknades reduktionsgraden över de enskilda filtren samt över varje driftlinje. Driftstabiliteten undersöktes genom att jämföra backspolningsbehovet för de tre driftlinjerna samt genom att undersöka reduktionen av TOC, DOC och UVA över dessa. Resultaten visade på god reduktion av mikroföroreningar över samtliga driftlinjer, där reduktionen var över 80 procent. Vid jämförelse av de olika GAK-filtren uppvisade Cyclecarb 401 högre reduktion av PFOS och diklofenak jämför med Filtrasorb 400. Seriedrift av GAK- och AIX-filter visades komplettera varandra där mikroföroreningar som avskildes sämre av GAK avskildes i efterföljande AIX vilket medför ett mer resurseffektivt användande av adsorbenterna. Stabiliteten med avseende på backspolningsbehov och reduktion var högst för driftlinje tre och viss korrelation mellan TOC och UVA och några mikroföroreningar kunde ses men där fler analyser skulle behövas för att undersöka detta närmare. / Pharmaceuticals and poly- and perfluoroalkyl substances (PFASs) have been detected in outgoing water from wastewater treatment plants (WWTPs) where the presence of these micropollutants (MPs) has received much attention as these substances have been shown to lead to negative effects on the aquatic environment. The traditional treatment techniques currently used at WWTPs have a limited treatment effect on MPs, where an alternative treatment step for advanced treatment of MPs is required to reduce the emission of these to the environment. This study aimed to investigate the reduction of MPs for the combination of granular activated carbon (GAC) and anion exchange resin (AE) and to investigate which design (i.e., upstream flow with fluidized bed or downstream flow with fixed beds), worked most effectively in terms of operational stability. Furthermore, the work aimed to investigate, based on previously collected data from similar column experiments at Uppsala Water and Waste AB, correlation between total organic carbon (TOC), dissolved organic carbon (DOC) and UVA with pharmaceuticals and PFAS that could be used as a follow-up method in the later full-scale treatment step at Kungsängsverket. The column experiments consisted of seven columns which were divided into three operating lines. Operating line one consisted of a GAC filter with Cyclecarb 401 followed by an AE filter with Purolite 694E, similar design was used for operating line two but with Filtrasorb 400 instead of Cyclecarb 401, both lines with downstream flow. The last operating line consisted of Cyclecarb 401 followed by two AE filters with upstream flow and fluidized beds. Outgoing water from Kungsängsverket WWTP was pumped to each operating line through a pre-treatment consisting of two cartridge filters. In the GAC and AE filters with downstream flow a contact time of 15 and 5 minute respectively, was used, while a contact time of 2 minutes was used for the fluidized AE filters. The reduction efficacy was examined for five selected MPs PFOS, diclofenac, citalopram, metoprolol and oxazepam on two occasions corresponding to 100 and 5 000 treated bed volumes in the GAC filters. Based on the analyzes, the degree of reduction was calculated over the individual filters and over each operating line. Operational stability was examined by comparing the backwashing need for the three operating lines and by examining the reduction of TOC, DOC and UVA over these. The results showed a good reduction of MPs for all operating lines, where the reduction was over 80 percent. Cyclecarb 401 showed a higher reduction of PFOS and diclofenac compared to Filtrasorb 400. Series operation of GAC and AE filters was shown to complement each other, where MPs that showed lower separation in GAC were separated in subsequent AE, which results in a more resource-efficient use of the adsorbents. The stability seen to backwashing needs and reduction was highest for operating line three. The correlation study showed correlation between TOC and UVA with some of the MPs, but more samples would be needed to investigate this further.

Människan ger upphov till avloppsvatten varje dag. Kommunalt avloppsvatten är rikt på kol, kväve och fosfor, vilka har en stor miljöpåverkan. Vattenrening är i och med detta en nödvändighet för att minimera den antropogena inverkan på naturen och den biologiska mångfalden. Genom att rena vatten i avloppsreningsverk så kan halterna av dessa ämnen reduceras markant. Ett av många reningsverk är Himmerfjärdsverket som är beläget i Sverige, som bland annat använder deammonifikation vilket är en vattenreningsmetod för att rena ammoniumrikt avloppsvatten. I det här examensarbetet genomförs en livscykelanalys för att utvärdera hela reningsverkets miljöprofil under år 2019 och år 2015. Dessa två år använder sig utav två olika deammonifikationsmetoder, nämligen DEMON och DeAmmon. Resultaten utvärderas enligt följande miljöpåverkanskategorier: växthuseffekt, övergödning i marina- och sötvattensekosystem, humantoxicitet, ozonnedbrytning och försurning.  Livscykelanalysen genomfördes i mjukvaran GaBi med ecoinvent version 3.3 som databas och ReCiPe som metod. Resultaten tyder på att de största bidragande orsakerna till miljöpåverkan beror på anaerob rötning av slam, vilket är en process som stabiliserar slam och även från utsläpp till mark som uppkommer genom deponering av rötat slam. Andra faktorer som bidrar till miljöpåverkan är kemikalier, utsläpp av det behandlade avloppsvattnet och övriga uppkomna utsläpp från olika processer. Inom analysens gränser så dras även slutsatsen att det inte är någon markant skillnad på de två reningsmetoderna. / We, the humans, give rise to wastewater everyday. Municipal wastewater is rich in carbon, nitrogen and phosphorus, of which have large impacts on the environment. Wastewater treatment is therefore a necessity to minimize the anthropogenic impacts on both nature and biodiversity. To reduce the content of these substances, the wastewater is treated in wastewater treatment plants. One of them is Himmerfjärdsverket located in Sweden that uses, among others, deammonification of which is a biological technology for treating ammonium rich wastewaters. In this thesis, a life cycle assessment is conducted in order to do an overall evaluation of the environmental profile of this entire plant during two different years, 2019 and 2015. These years also have different deammonification technologies implemented, DEMON and DeAmmon. The results are evaluated upon the following impact categories: climate change, freshwater and marine eutrophication, human toxicity, ozone depletion and acidification.The impact assessment is conducted in GaBi software with the database ecoinvent version 3.3 and ReCiPe as method. Results indicate that the main contributors to pollution are due to anaerobic digestion, which is a process that stabilize sludge and also from emissions to soil that arise from disposal of digested sludge. Other large impacts come from chemicals that are added to the process, the effluent and other arising emissions from the different processes. It is further concluded that there are no major differences between the two deammonification technologies within the boundaries of this assessment.