Syftet med den här studien var att undersöka skummet som bildas på ytan i flockningskammare för kemisk fällning vid dricksvattenberedning i Kommunalförbundet Norrvattens ytvattenverk Görvälnverket. Skummet som bildas sprayas sönder med vatten och följer med vidare i reningsprocessen. För Norrvatten är det intressant att veta om det finns PFAS eller andra miljögifter i skummet för att en eventuell avskiljning av skummet skulle kunna vara aktuellt. Målet var att svara på följande frågor: 1. Under vilka förutsättningar bildas skum i flockningskammare för kemisk fällning på Görvälnverket? 2.Vad skulle det betyda för vattenkvaliteten om skummet avskiljs? 3.Vilka möjligheter finns det för Görvälnverket att avskilja skummet?  Poly- och perfluorerade alkylsubstanser (PFAS) uppdagas på flera ställen i samhället och t ex i dricksvatten hittas förhöjda halter. Det har observerats att PFAS orsakar skada på både djur och människors hälsa. PFAS har en hydrofil (vattenlöslig) och en hydrofob (olöslig i vatten) ände. De egenskaperna gör att de kan agera som ett ytaktivt ämne och förekomma i naturligt eller processrelaterat skum och kan också därför avskiljas med hjälp av t ex skumfraktionering.  Det genomfördes två provtagningar vid olika tillfällen för att mäta halten av PFAS11 och totalt organiskt kol (TOC) i skummet. Två enkäter skickades ut, en till skiftingenjörer på Görvälnverket och den andra till vattenverk i Sverige. En flödesmätning av sprayvattnet utfördes samt en analys av mätdata från Görvälnverket.  Resultatet bekräftade halter av PFAS11 i skummet, 2600 ng/l vid första provtagningstillfället och vid andra 3200 ng/l. TOC-halten vid andra tillfället var 180 mg/l TOC. Enkätsvaren påvisade att det skummar mest på våren i Görvälnverket och att andra ytvattenverk också har skumbildning i flockningskammare. Under ett år går det åt nästan 22 miljoner liter vatten för att spraya sönder skummet som istället skulle kunna distribueras. Dataanalys visade att det finns ett samband mellan TOC och konduktivitet.  Slutsatsen är att avskiljning av skummet skulle ge en förbättrad vattenkvalitet då flotation inte är i bruk. Ett förslag på en sugfunktion presenteras som en möjlig avskiljningsmetod. Vidare undersökning för under vilka förutsättningar det bildas skum behöver utföras. / The aim of this study was to investigate the foam formed on the surface of a flocculation chamber for chemical precipitation, which is a step in the preparation of drinking water in the Norrvatten local federation's surface water plant Görvälnverket. The foam that is formed is removed by spraying with water and hence the material in the foam follows the treatment process. Norrvatten are interested to know whether PFAS or other environmental toxins are present in the foam so that a possible removal of the foam could be considered. The objective was to answer the following questions: 1. Under what conditions is foam formed in flocculation chambers for chemical precipitation at Görvälnverket? 2.What would be the impact on water quality if the foam was removed? 3. What are the possibilities for Görvälnverket to remove the foam?  Poly- and perfluoroalkyl substances (PFAS) are found in many places in society and examples of elevated levels include drinking water. PFAS has been observed to cause harm to both animal and human health. PFAS have a hydrophilic (water-soluble) and a hydrophobic (water-insoluble) end. These properties allow them to act as surfactants and to be present in natural or process-related foam and can therefore also be separated by e.g. foam fractionation.  Two samples were taken at different times to measure the PFAS11 and total organic carbon (TOC) content of the foam. Two surveys were sent out, one to engineers at Görvälnverket and other to waterworks in Sweden. A flow measurement of the spray water was carried out as well as an analysis of the measurement data from Görvälnverket.  The result confirmed levels of PFAS11 in the foam, 2600 ng/l at the first sampling point and 3200 ng/l at the second. The TOC content at the second occasion was 180 mg/l TOC. The survey responses showed that foaming is most common in spring at Görvälnverket and that other surface water plants also have foaming in flocculation chambers. In a year, almost 22 million litres of water are used to spray the foam, which could be distributed instead. Data analysis showed that there is a correlation between TOC and conductivity.  It is concluded that removal of the foam would improve the water quality when the flotation step is not in use. A proposal for a suction feature is presented as a possible removal method. Further investigations on under what conditions foaming is formed needs to be carried out.

Mälaren är en mycket viktig dricksvattentäkt för många människor. I den här studien utreds riskfaktorersom kan påverka råvattenkvaliteten i Mälaren och sedan relateras dessa till hydrodynamiskmodellering av Mälaren. Hydrodynamisk modellering är ett modernt verktyg som kan simulera vattnets rörelse och tar hänsyn till många hydrodynamiska och meteorologiska drivvariabler. Modellerkan användas för att till exempel förutse transport av punktutsläpp och beräkna när och vilken koncentration som kommer till ett vattenverks intag. Beställaren av detta projekt är Norrvatten, en dricksvattenproducent som är intresserad av utvecklingsmöjligheterna hos oceanografen Göran Broströms tillämpning av den hydrodynamiska modellen MITgcm. Norrvatten använder sig idag av en modell vid namn MIKE 3 FM skapad av DHI. De är intresserade av vilken utveckling av MITgcm som skulle behövas för att den ska uppnå liknande kvalitetskrav som deras nuvarande modell gör. I en litteraturstudie samlades information om Mälarens fysikaliska, biologiska, kemiska förutsättningar samt information om hydrodynamisk modellering, för att göra en analys kring Mälarens råvattenkvalitet såväl som modellering av Mälaren. Genom kvalitativa intervjuer med Göran Broström angående MITgcm samt Helene Ejhed, uppströmsansvarig på Norrvatten som ofta använder MIKE 3 FM var det möjligt att ingående analysera modellerna utifrån såväl drivdata som modellernas övergripande kapaciteter. Utöver analys från intervjuerna gjordes en körning av Göran Broströms tillämpning av MITgcm. Resultaten visade att de största riskerna gällande Mälarens råvattenkvalitet är oljeutsläpp från närliggande farleder och patogener som släpps ut från reningsverk. Jämförelsen mellan MIKE 3 FM och MITgcm etablerade många likheter mellan modellerna, även om vissa variabler skilde sig åt, såsom in- och utflöden, ytvågor och nederbörd. Förslag på en ordning som Göran Broströms modell kan byggas ut på presenteras i form av en prioriteringspyramid. Validering av modellen visade sigvara ett viktigt första steg i utvecklingen samt att förbättra interaktionsdesignen. Utveckling av modellen skulle resultera i vissa kostnader för Norrvatten. Vidare studier behöver bidra med en större förståelse över den tillämpning Broström gjort av MITgcm samt jämförelser med flera modeller.

Halten organiska kolföreningar ökar i svenska ytvatten till följd av bland annat klimatförändringar och förändrad markanvändning i avrinningsområdet. Organiskt kol bidrar till färg, smak och lukt på vattnet och fungerar även som substrat för akvatiska mikroorganismer. Ungefär hälften av svenskt dricksvatten produceras idag från ytvatten. Det är av stor vikt att det organiska kolet, och då särskilt den bionedbrytbara lösta kolfraktionen, BDOC, renas bort från dricksvatten då dessa kolföreningar annars kan utgöra en fara för dricksvattensäkerheten. Vid Lovö vattenreningsverk i Stockholm testas nu en ny jonbytesbaserad reningsprocess i pilotskala för att förbättra vattenreningen av ytvatten med förhöjda halter organiska kolföreningar. För att undersöka och utvärdera den nya reningsprocessen togs vattenprover på ingående råvatten och därefter mellan varje steg i den jonbytesbaserade reningsprocessen. För jämförelse genomfördes samma provtagning i den fullskaliga, konventionella reningsprocessen, en process som idag producerar dricksvatten till konsumenter i norra delen av Stockholm. Proverna inkuberades i mörker i 20° C under cirka tre veckor. Under tiden utfördes mätningar och prover togs för analys. De parametrar som analyserades var syrgaskonsumtion, förändringar i bakteriehalt och halten totalt organiskt kol (TOC), samtliga med målet att kvantifiera den mikrobiella tillväxtpotentialen och innehållet av BDOC. Analyserna visade att det nya processteget i pilotanläggningen, som baseras på suspenderade anjonbytare, har potential att rena bort delar av den bionedbrytbara fraktionen av TOC. Det efterföljande, desinficerande, ozoneringssteget oxiderar därefter delar av kvarvarande TOC till mer bionedbrytbar form. Det allra sista reningssteget, ett granulerat aktivt kolfilter var ej i drift under projektet. Detta steg har dock i andra studier visats rena bionedbrytbart kol effektivt, varför den sammantagna bedömningen är att den nya reningsmetoden har god potential för rening av bionedbrytbara kolföreningar.

Groundwater is an important source of fresh water on earth. A source that is also affected by climate change. Climate change is expected to influence both the groundwater quality and the groundwater level, where elevated levels of iron and manganese in the groundwater are to be expected. In Sweden guideline values are set for iron and manganese in drinking water, which means that waterworks that use groundwater as raw water must treat the water when the guidline values are exceeded. A common treatment step to remove iron and manganese is abiotic oxidation with a chemical oxidant. A relatively new method is biological oxidation where microorganisms oxidize the metals. Biological oxidation has proven to be a faster process than chemical oxidation and better adapted to variations in raw water quality. In this work the possibility of biological oxidation of iron and manganese at smaller groundwater plants with day-to-day production breaks has been studied. The study also concern how seasonal variations in raw water quality might affect the oxidation ability of the microorganisms. During the study a pilot filter for biological oxidation was constructed where the efficiency of the filter and the raw water quality was measured during a one-year test. After a short start-up time for iron oxidation the pilot filter reduced iron in the raw water up to 92 % and after a longer start-up time for manganese oxidation the pilot filter reduced manganese from the raw water up to 97 % during the rest of the test period. The results show that biological oxidation is possible at smaller groundwater plants despite production breaks. The results also show that biological oxidation is not affected by the vaiations i raw water quality that was measured during the test period. Furthermore, the results show that biological oxidation is equally efficient as the chemical oxidation, at the investigated groundwater plant, in terms of removing iron and even more efficient in terms of removing manganese. In addition the biological oxidation do not require pH adjustment or addition of any chemicals. The results indicate that biological oxidation of iron and manganese is a more favorable alternative to chemical oxidation in smaller groundwater plants on the impact of climate change on raw water quality.

Climate change and increasing population demands expansion of infrastructures in urban areas. Drinking water treatment plants are part of the critical infrastructure and must upgrade in the future. However, expansions and technological advancements often come with impacts on the environment. Therefore, this thesis compares two drinking water treatment technologies regarding its environmental impacts through a life cycle assessment. In specific, the thesis elaborates the impacts of membrane precipitation and conventional precipitation in the suspended solids removal stage at a treatment plant in Piteå, Sweden. The research addresses the environmental challenges posed by traditional and modern water treatment methods, providing insights and knowledge to more sustainable water practices. The research involves an attributional, comparative life cycle assessment. The findings from this thesis intend to guide decision-making for future drinking water treatment plant designs.  The research was conducted through an attributional and comparative LCA using SimaPro software based on ISO 14040-series standards. This approach allowed for a detailed analysis of both the operational and construction phases of the treatment technologies, considering various environmental impact categories.  The results indicate that membrane system presents for most impact categories, a lower  environmental impact in the combined configuration scenario. The combined configuration scenario includes for the membrane system calcium carbonate, aluminium sulfate and 95% reduced hypochlorite consumption. The conventional system considers in the combined configuration scenario aluminum sulfate and calcium carbonate This is primarily due to its efficiency in reducing chemical usage such as coagulants. However, if both systems use the same chemical composition (same coagulant, pH-controlling chemicals as in the base scenario), the conventional system becomes more environmentally friendly than the membrane system in most impact categories. This is mainly due to the additional CEB chemical consumption of the membrane system, which nullifies the advantage of lower consumed coagulants. Compared to the operational phase in both systems, the construction phase is insignificant over the lifetime of the treatment plants. The major hotspots are identified as operational chemicals and chemical enhanced backwash chemicals, which are used for the membrane system only. Scenario analysis shows that chlorine/aluminum-based chemicals such as polyaluminum chloride and hypochlorite have a high environmental impact and with reducing or even changing these chemicals major improvements can be achieved. Especially changing aluminum-based chemicals to iron-based chemicals show a significant decrease of impacts in all categories. Further, the scenario analysis shows that by changing lime to calcium carbonate, the environmental impacts can be reduced significantly. Therefore, the future focus should rely on reducing and changing chemicals, especially switching aluminum/chlorine based to iron-based chemicals. / Klimatförändringarna och den ökande befolkningen kräver utbyggnad av infrastrukturen i stadsområden. Reningsverk för dricksvatten är en del av den kritiska infrastrukturen och måste uppgraderas i framtiden. Expansioner och tekniska framsteg medför dock ofta påverkan på miljön. Detta examensarbete jämförs därför två tekniker för dricksvattenberedning med avseende på miljöpåverkan genom en grundlig livscykelanalys. Mer specifikt behandlar avhandlingen effekterna av membranfiltrering och konventionell fällning i steget för avlägsnande av suspenderade ämnen vid ett reningsverk i Piteå, Sverige. Forskningen tar upp de miljömässiga utmaningar som traditionella och moderna vattenbehandlingsmetoder innebär och ger insikter och kunskap om mer hållbara vattenmetoder. Resultaten från denna avhandling är avsedda att vägleda beslutsfattandet för framtida utformningar av dricksvattenreningsverk och erbjuder ett första verktyg för mer hållbara vattenbehandlingsmetoder.  Forskningen genomfördes genom en bokförande och jämförande LCA med hjälp av programvaran SimaPro baserat på ISO 14040-seriens standarder. Detta tillvägagångssätt möjliggjorde en detaljerad analys av både drifts- och konstruktionsfaserna för behandlingsteknikerna, med beaktande av olika miljöpåverkanskategorier.  Resultaten tydar på att membranfiltrering ger en lägre total miljöpåverkan vid vanliga förhållanden. Detta beror främst på dess effektivitet när det gäller att minska kemikalieanvändningen, t.ex. koaguleringsmedel. Men om båda systemen använder samma kemiska sammansättning (samma koaguleringsmedel) är det konventionella systemet mer miljövänligt än det konventionella systemet. Detta beror främst på den extra kemikalieförbrukningen för CEB i membransystemet, vilket upphäver fördelen med lägre förbrukning av koaguleringsmedel. Jämfört med driftsfasen i båda systemen är byggfasen obetydlig under reningsverkens livstid. De viktigaste aspekterna identifieras som driftskemikalier och kemikalier för kemiskt förstärkt backspolning, som endast används för membransystemet. Scenarioanalysen visar att klor-/aluminiumbaserade kemikalier som polyaluminiumklorid och hypoklorit har en hög miljöpåverkan och att stora förbättringar kan uppnås genom att minska eller till och med byta ut dessa kemikalier. Särskilt om aluminiumbaserade kemikalier byts ut mot järnbaserade kemikalier minskar påverkan betydligt i alla kategorier. Vidare visar scenarioanalysen att miljöpåverkan kan minskas betydligt genom att byta ut kalk mot kalciumkarbonat. Därför bör fokus i framtiden ligga på att minska och byta ut kemikalier, särskilt att byta ut aluminium/klorbaserade kemikalier mot järnbaserade kemikalier.