Syftet med denna studie var att utveckla en modell och ta fram nyckeltal för generering av koldioxidavtrycket för Norrvattens dricksvattenproduktion och distribution. Studien skulle även ta fram förbättringsmöjligheter för minskad klimatpåverkan. Studien utgick från ett livscykelanalysperspektiv där endast miljöpåverkanskategorin global uppvärmning analyserades. Systemavgränsningar och metodik bestämdes genom litteraturstudier om koldioxidavtryck samt tidigare studier om miljöpåverkan från dricksvattenproduktion. För att ta fram utsläppsfaktorer användes litteraturstudier och livscykeldatabaser där specifika utsläppsfaktorer inte kunde fås. Genereringen av Norrvattens koldioxidavtryck 2014 visade att produktionen av förbrukade kemikalier hade störst påverkan på de totala växthusgasutsläppen. Av dessa kemikalier hade aluminiumsulfat och släckt kalk en betydande påverkan, då dessa tillsammans utgjorde två tredjedelar av koldioxidavtrycket. Resultaten visade även att avfall och material genererade ett betydligt lägre utsläpp än kemikalier, energi och transporter. Ursprung av elektricitet hade en stor påverkan på slutresultatet, där användning av grön el eller svensk medelel genererade betydligt lägre växthusgasutsläpp.   De viktigaste förbättringsmöjligheter som kan genomföras på kortare sikt inkluderar optimering av pumpar och pumpningsstrategi samt doseringsmängd av kemikalier. På längre sikt kan membranteknik, alternativa fällningskemikalier och reaktivering av aktivt kol vara aktuellt för att förbättra koldioxidavtrycket. Dessa behöver dock utvärderas ytterligare innan de skulle kunna implementeras. Koldioxidavtryck som metod för att utvärdera miljöpåverkan kan ge riktlinjer för fortsatt miljöarbete men är begränsad eftersom endast en miljöpåverkanskategori analyseras. För en framtida analys skulle därför en mer fullständig livscykelanalys kunna genomföras. Social hållbarhet som kan relateras till bland annat kemikalieproduktion är svårt att kvantifiera. Denna faktor bör därför tas hänsyn till vid framtida utvidgad analys. / The aim of the study was to develop a model and define key figures in order to determine the carbon footprint of Norrvatten’s drinking water production and distribution, as well as analyse possible improvements. To generate the carbon footprint the study was developed from a life cycle assessment perspective, where the only environmental impact category considered was global warming. The system boundaries and methodology was determined through literature studies about carbon footprint and earlier studies about the environmental impact of drinking water production. Key figures where no site-specific data was available were made by literature studies as well as life cycle assessment databases. The results of Norrvatten’s carbon footprint 2014 showed that the production of chemicals used for the process contributed the most to the total carbon footprint. Aluminium sulphate and slacked lime had the most significant impact impacts out of all the chemicals, and contributed to approximately two thirds of the total carbon footprint. The source of electricity also had a big impact on the total result, where green energy and Swedish average electricity generated significantly lower carbon footprints. The results also showed that materials and generated waste contributed very little to the carbon footprint compared to chemicals, energy as well as transports. The most important possibilities for improvements that can be done during a shorter time span includes optimization of pumps and pumping strategy, as well as the dosage of chemicals. When considering longer time spans membrane technology and alternative agents for precipitation could improve the carbon footprint. However these methods need to be investigated further before they can be implemented. Using a carbon footprint as a tool to analyse environmental impacts can give a guideline to how continued work for improvements can be implemented. Nevertheless a carbon footprint is limited as only one environmental impact category is analysed. For further analysis of the environmental impact it is therefore suggested that a more complete life cycle assessment could be implemented. Social sustainability that can be related to for instance the production of chemicals is hard to quantify. Therefore this factor might need to be taken into consideration during an expanded future analysis.

Syftet med denna studie var att utveckla en modell och ta fram nyckeltal för generering av koldioxidavtrycket för Norrvattens dricksvattenproduktion och distribution. Studien skulle även ta fram förbättringsmöjligheter för minskad klimatpåverkan. Studien utgick från ett livscykelanalysperspektiv där endast miljöpåverkanskategorin global uppvärmning analyserades. Systemavgränsningar och metodik bestämdes genom litteraturstudier om koldioxidavtryck samt tidigare studier om miljöpåverkan från dricksvattenproduktion. För att ta fram utsläppsfaktorer användes litteraturstudier och livscykeldatabaser där specifika utsläppsfaktorer inte kunde fås. Genereringen av Norrvattens koldioxidavtryck 2014 visade att produktionen av förbrukade kemikalier hade störst påverkan på de totala växthusgasutsläppen. Av dessa kemikalier hade aluminiumsulfat och släckt kalk en betydande påverkan, då dessa tillsammans utgjorde två tredjedelar av koldioxidavtrycket. Resultaten visade även att avfall och material genererade ett betydligt lägre utsläpp än kemikalier, energi och transporter. Ursprung av elektricitet hade en stor påverkan på slutresultatet, där användning av grön el eller svensk medelel genererade betydligt lägre växthusgasutsläpp.   De viktigaste förbättringsmöjligheter som kan genomföras på kortare sikt inkluderar optimering av pumpar och pumpningsstrategi samt doseringsmängd av kemikalier. På längre sikt kan membranteknik, alternativa fällningskemikalier och reaktivering av aktivt kol vara aktuellt för att förbättra koldioxidavtrycket. Dessa behöver dock utvärderas ytterligare innan de skulle kunna implementeras. Koldioxidavtryck som metod för att utvärdera miljöpåverkan kan ge riktlinjer för fortsatt miljöarbete men är begränsad eftersom endast en miljöpåverkanskategori analyseras. För en framtida analys skulle därför en mer fullständig livscykelanalys kunna genomföras. Social hållbarhet som kan relateras till bland annat kemikalieproduktion är svårt att kvantifiera. Denna faktor bör därför tas hänsyn till vid framtida utvidgad analys.

Norrvattens vattenverk Görvälnverket är beläget i Järfälla kommun och renar vatten från Mälaren. Enligt regionala utvecklingsplaner kommer en ökning av antal anslutna personer till Norrvattens distributionsnät att ske fram till år 2050, således behöver en ökad mängd dricksvatten produceras. Enligt framtidsprognoser kommer vattenkvalitén i Mälaren försämras på grund av klimatförändringar. Därmed ställs krav på att reningsprocessen även anpassas till dessa förhållanden. Norrvatten utreder alternativ för ytterligare kapacitet och bättre rening. Inom ramen för detta arbete har bland annat två processlösningar tagits fram som förutsätter att en ny anläggning upprättas på en ny plats och Norrvattens befintliga vattenreningsanläggning tas ur drift. Processlösningarna benämns som Nybyggnation 2, N2, och Nybyggnation, N3, samt är dimensionerade utifrån Norrvattens uppsatta mål och krav för år 2050. I examensarbetet har en miljöeffektsbedömning av de två processlösningarna utförts utifrån ett livscykelperspektiv med ISO-strukturen som grund. Studien har genomförts i syfte att ta fram underlag för vidare arbete med beslut för processval och utformning av Norrvattens framtida vattenverk. Global uppvärmning var den miljöeffekt som visade störst miljöpåverkanspotential vid drift av en framtida anläggning. Försurning visade näst störst miljöpåverkanspotential följt av övergödning. Miljöpåverkanspotentialen för marknära ozon och ozonuttunning var mycket liten i förhållande till de tre förstnämnda. I förhållande till totala utsläpp som bidrar till respektive miljöeffekt var därmed global uppvärmning av störst betydelse. Resultatet från normaliseringen visade att andelen utsläppspotential för försurning var störst följt av övergödning och sist global uppvärmning av de acceptabla belastningsekvivalenterna i Sverige. I förhållande till de acceptabla belastningsekvivalenterna var därmed försurning den mest betydande miljöeffekten följt av övergödning och sist global uppvärmning. Den parameter som bidrog till störst miljöpåverkan var produktion av kemikalier följt av transporter. Energiförbrukningen visade minst miljöpåverkanspotential. Vid fällning med aluminiumsulfat eller järnklorid var kemisk fällning särskilt miljöbelastande i båda processlösningarna. Vid fällning med järnklorid i N2 var miljöbelastningen från delsteget snabbfilter näst störst följt av distributionen, UF-filter och slambehandlingen. I N3 uppvisade istället UF-filter näst störst miljöbelastning följt av distributionen och slambehandlingen / Norrvatten's water treatment plant Görvälnverket is located in Järfälla municipality and purifies water from Mälaren. According to regional development plans, an increase in the number of connected people to the Norrvatten distribution network will take place until 2050. This means that an increased amount of drinking water needs to be produced. According to future forecasts, the water quality in Mälaren will deteriorate due to climate change. Therefore, the purification process needs to be adapted to these conditions. Norrvatten investigates alternatives for additional capacity and better purification. Within the framework of this work, two process solutions have been developed that require the establishment of a new plant at a new site and Norrvatten’s existing water treatment plant being taken out of operation. The process solutions are referred to as New construction 2, N2, and New construction 3, N3, and are dimensioned based on Norrvatten's set goals and requirements for 2050. In the thesis, an environmental impact assessment of the two process solutions was executed from a life cycle perspective with the ISO structure as the basis. The study was executed with the aim of developing a basis for further work with decisions for process selection and design of Norrvatten's future water treatment plant. Global warming was the environmental impact that showed the greatest environmental impact potential. Acidification showed the second largest environmental impact potential, followed by eutrophication. The environmental impact potential for ground-level ozone and ozone depletion was very small compared to the others. In relation to total emissions contributing to the respective environmental impact, global warming was of greatest importance. The results from the normalization showed that the proportion of emission potential for acidification was greatest, followed by eutrophication and last global warming of the acceptable emission equivalents in Sweden. In relation to the acceptable emission equivalents, acidification was of greatest importance, followed by eutrophication and last global warming. The parameter that contributed to the greatest environmental impact was the production of chemicals followed by transports. Energy consumption showed the least potential for environmental impact. When precipitating with aluminum sulphate or iron chloride, the chemical precipitate showed by far the greatest environmental impact potential in both process solutions. When precipitating with iron chloride in N2, the environmental impact from the sub-stage quick filter was second largest, followed by distribution, UF-filter and sludge treatment. In N3, the environmental impact from the sub-stage UF-filter was second largest, followed by distribution and sludge treatment.

Österbybruks vattenverk har haft problem med höga mängder järn och mangan vid en av de tre råvattentäkter (Kyrkholmen) som används i nuläget. Delar av det nuvarande processteg som behandlar reduktionen av dessa ämnen byggdes i början av 70-talet och behöver nu ses över. Utöver detta har Östhammars kommun, som vattenverket ligger i, haft problem med tillgången av råvatten.För att motverka detta har man nu påbörjat bygga en vattenledning mellan Österbybruks vattenverk och Örbyhus vattenverk som ligger i grannkommunen Tierp. Utifrån detta har olika driftstrategier tagits fram som kommer påverka beslutet om hur man bör hantera mängden järn och mangan i råvattnet från Kyrkholmen. En nulägesanalys sammanfattar även den situation som vattenverket och kommunen befinner sig i. Flera tekniker har analyserats i denna förstudie genom SWOT-analyser. Två alternativ väger tyngre i slutändan: antingen förnya nuvarande teknik och optimera driften eller införskaffa en bioreaktor som genom mikrobiologisk aktivitet oxiderar järn och mangan i råvattnet. Ytterligare förslag till kompletterande och förebyggande rening föreslås angående halten av organiskt material som finns i Kyrkholmens råvatten.

För att framställa konstgjort grundvatten används idag infiltrationsbassänger som främsta metod i Sverige. Ytvatten pumpas upp till bassänger med sandfilter i botten där vattnet kan infiltrera för att sedan spridas och vidare filtreras genom underliggande rullstensås för att slutligen fylla på grundvattenmagasinet. I infiltrationsbassänger sker dock igensättningar till följd av lösa partiklar, kemiska utfällningar eller att porerna i sanden växt igen av biologiska processer. Detta är ett oundvikligt problem då allt ytvatten som används innehåller mer eller mindre löst kol. Dessutom sker igensättningarna i nuläget på okänd yta och djup. Uppsala Vatten och Avfall AB har en hypotes att en bassäng med sluttande botten, istället för den nuvarande plana botten, skulle kunna ge ökad kontroll över var igensättningen sker. Syftet med projektet var att ta fram underlag till Uppsala Vatten och Avfall AB och utreda om deras hypotes stämmer. Frågeställningen för projektet var hur kontrollerat och effektivt infiltrationen sker med avseende på igensättning i en infiltrationsbassäng med plan botten jämfört med en bassäng med sluttande botten. För att undersöka detta sammanställdes en litteraturstudie och sakkunniga inom området tillfrågades för utlåtande via både e-post och personlig kontakt. Ett flertal olika beräkningsmodeller skapades och dessa modeller användes för att beräkna horisontella hastigheter, storlek på infiltration, vattenpelare, tider att fylla bassänger med mera. Modellerna programmerades för att kunna varieras med olika värden för olika parametrar, detta för att koden enkelt skulle kunna anpassas efter olika förutsättningar. Resultatet av beräkningarna med antagna begynnelsevärden visar att den totala infiltrationen för en plan bassäng kommer att vara betydligt större än den för en sluttande bassäng. Detta förklaras med att den plana bassängen har en dubbelt så stor volym och på grund av detta en dubbelt så stor vattenpelare. Om volymen istället skulle vara lika stor för de båda typerna av bassängerna skulle det dock vara svårare att avgöra vilken som infiltrerar mest. Utifrån studiens resultat är det dock svårt att presentera tydliga slutsatser. Detta eftersom beräkningarna gjorts på begynnelsevärden och antaganden som inte speglar verkligheten helt. Det finns däremot indikationer på att igensättning i en bassäng med sluttande botten sker gradvis över filtersanden, vilket är till fördel för ökad kontroll. Drift och underhåll av bassängen kommer inte skilja särskilt mycket mellan en plan eller en sluttande bassängbotten. Det som dock förblir svårt att avgöra är vilket alternativ av botten som ger en effektivare infiltration. Detta då data saknas kring hur påverkad den hydrauliska konduktiviteten i filtersanden blir av igensättningar. Projektet är komplext och det kan därför vara en god idé att följa upp teorin med praktiska försök. För fortsatta undersökningar bör det testas hur en sluttande botten kommer att fungera i praktiken, närmare bestämt hur skillnaden i infiltrationskapacitet skiljer sig och vad skillnaden i drift är för en plan gentemot en sluttande botten. Vidare bör det undersökas om sanden förflyttar sig på grund av isbildning vintertid för en sluttande bassängbotten, om det kan vara en god idé att ha ett djupare sandlager i den djupare delen av bassängen samt huruvida idén att exempelvis använda en mer finkornig sand i den djupa delen av den sluttande bassängbotten är tillämplig.

Poly- och perfluorerade alkylsubstanser (PFAS) är syntetiskt tillverkade kemikalier som omfattar cirka 4700 individuella ämnen. PFAS har använts sedan 1950-talet i ett antal applikationer som brandsläckningsskum, impregneringsmedel samt textilier, på grund av sina unika egenskaper att vara både vattenlöslig (hydrofila) och vattenavstötande (hydrofoba). Dessa egenskaper gör att göra att PFAS kan transporteras långa vägar. Dessutom är ämnets kol-fluorbindning en av det starkaste kemiska bindningar som gör dem mycket stabila och därför svårnedbrytbara i miljön. Många PFAS misstänkts vara skadliga och kan ansamlas i både djur och människor. Ett antal PFAS har visat sig ge negativa effekter på reproduktion, immunsystem, sköldkörtelhormoner och levern vid djurförsök. Vissa tas lättare upp av kroppen men det är oklart vilken påverkan exakt alla 4700 PFAS-ämnen har. Dessa potentiellt skadliga föroreningar upptäcks på flera ställen i Sverige och har redan resulterat i allvarliga problem för dricksvattenförsörjningen. Dagens reningsmetoder avlägsnar inte PFAS och i kombination med toxiska egenskaper och hög bioackumuleringspotential kan det bli farligt för både människor och miljö. Därför regleras summan av 11 PFAS-ämnen (summa-11) med en åtgärdsgräns på 90 ng/L för vattenverk i Sverige. Vissa vattenverk har tvingats sättas ur bruk på grund av för höga PFAS-koncentrationer i producerat dricksvatten. Kunskapen om källor till PFAS är fortfarande låg men utredning av flera potentiella källor pågår.  I detta arbete har ett antal PFAS-ämnen analyserats uppströms Glan, den sjö i Norrköping kommun som försörjer över 90 % av invånarna med dricksvatten. Syftet är att kartlägga och karaktärisera PFAS i Norrköpings råvattentäkt Glan med tillflöden för att få en ökad förståelse för potentiell påverkan på dricksvattenproduktion. Kartläggningen skedde genom provtagningar uppströms Borgs råvattenintag. Det samlades också in data från andra aktörer längre uppströms i vattensystemet längs Motala Ström, Stångån samt även i Glan. Provtagning skedde också vid Bråvalla som är ett sedan tidigare välkänt förorenat område i direkt anslutning till Glan. All data analyserades sedan med ett Kruskal-Wallis test. Studien visar 1) av 21 analyserade PFAS-ämnen detekterades PFHxS, PFOS, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA och PFBA i flest provpunkter 2) Både PFOS och PFOA hade högst koncentration i Motala ström av de tillflöden till Glan som undersökts 3) PFBA, visade högst koncentration i andra tillflöden än Motala Ström, Hällestaån, Ysundaviken, till Glan med okänd källa 4) Av alla inflöden till Glan uppmättes högst halter av summa-11 i Motala ström som också utgör det största tillflödet till Glan 5) Våtmarken vid Bråvalla är en potentiell PFAS-källa till Glan då koncentrationen i dessa provpunkter är mycket höga i jämförelse med övriga provpunkter. Däremot indikerar inte resultaten på att Bråvalla är en källa i dagsläget men kan bidra till framtida komplikationer för Borgs råvattentäkt pga. klimatförändringar. / Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are synthetically manufactured chemicals comprising about 4700 individual substances. PFAS has been used since the 1950s in a number of applications such as firefighting foam, impregnating agents and textiles, due to its unique properties of being both water-soluble (hydrophilic) and water-repellent (hydrophobic). These properties allow PFAS to be transported long distances. In addition, the substance's carbon-fluorine bond is one of the strongest chemical bonds that makes them very stable and therefore difficult to degrade in the environment. Many PFASs are suspected to be harmful and can accumulate in both animals and humans. A number of PFASs have been shown to have adverse effects on reproduction, immune systems, thyroid hormones and the liver in animal experiments. Some are more easily absorbed by the body, but it is unclear what effect exactly all 4700 PFAS substances have. These potentially harmful pollutants are discovered in several places in Sweden and have already resulted in serious problems for the drinking water supply. Today's purification methods do not remove PFAS and in combination with toxic properties and high bioaccumulation potential, it can be dangerous for both humans and the environment. Therefore, the sum of 11 PFAS substances (summa-11) is regulated with a limit value of 90 ng/L for waterworks in Sweden. Some waterworks have been forced out of service due to too high PFAS concentrations in produced drinking water. Knowledge of sources for PFAS is still low, but investigation of several potential sources is ongoing. In this study, a number of PFAS substances have been analyzed upstream of Glan, the lake in Norrköping municipality that supplies more than 90% of the inhabitants with drinking water. The aim is to map and characterize PFAS in Norrköping's water catchment Glan with inflows to gain an increased understanding of the potential impact on drinking water production. The mapping took place through sampling upstream of Borg's raw water intake. Data were also collected from other actors further upstream in the water system along Motala Ström, Stångån and also in Glan. Sampling also took place at Bråvalla, which is a previously well-known polluted area in direct connection to Glan. All data were then analyzed with a Kruskal-Wallis test. The study shows 1) of 22 analyzed PFAS substances, PFHxS, PFOS, PFPeA, PFHxA, PFHpA, PFOA and PFBA were detected in most test points 2) Both PFOS and PFOA had the highest concentration in Motala stream of all the inflows examined to Glan 3) PFBA showed the highest concentration in inflows other than Motala stream, Hällestaån, Ysundaviken, to Glan with unknown source 4) Of all inflows to Glan, the highest levels of summa-11 were measured in Motala stream which also constitutes the largest inflow to Glan 5) The wetland at Bråvalla is a potential PFAS source of Glan as the concentration in these test points is very high compared to other test points. However, the results do not indicate that Bråvalla is a source at present, but may contribute to future complications for Borg's raw water source due to climate change.

Norrvatten är en av Sveriges största dricksvattenproducenter. Med ett ökande behov av en större produktionskapacitet och nya regleringar, planerar dem att förbättra sin reningsprocess. En aspekt som kräver omfattande undersökning är val av reningsmetod för att nå den nya gränsen från Livsmedelsverket för fyra PFAS kemikalier. PFAS är en grupp kemikalier som är mänskligt producerade sedan 1950-talet, vilka är persistenta och farliga för människors hälsa. Deras stabilitet i miljön leder till att de ackumulerar i naturen och hamnar i mat och dricksvatten. För att uppnå de nya regleringarna måste Norrvatten minska sin PFAS4 koncentration från cirka 5.7 ng/L till 4 ng/L. PFAS-separationen är planerad att genomföras via antingen aktivt kol eller en kombination där flotation även implementeras. Aktivt kol har en bevisad möjlighet att separera och destruera PFAS4, men nyligen har indikationer på en potential hos flotation uppenbarats. Dock är forskningen kring dess effektivitet begränsad vilket medför ett behov av att utvärdera dess användbarhet. Denna rapport syftar till att förse Norrvatten med ett underlag på effektiviteten och gynnsamheten med flotation inför beslutet att implementera flotation. Av den anledningen undersöktes separationseffektiviteten som uppnås i en befintlig flotationsbassäng i Norrvattens vattenverk. Genom att mäta PFAS4 koncentrationen i inflödet, utflödet och slammet kunde en borttagningseffektivitet på 19-38% bestämmas för olika belastningar. Slamkoncentrationen mättes till ungefär 200-700 ng/L. Felkällor kunde identifieras i mätningarna eftersom massbalansen inte stämde överens trots att mätosäkerheten från analysen adderades. Dessutom gjordes en omanalys av två prover som skilde sig från det förväntade resultatet, vilket gav avsevärda skillnader i resultatet. Trots att några felkällor kunde identifieras kunde inte en fullständig förklaring till avvikelserna fastställas. Trots detta kunde slutsatser dras att den uppmätta separationseffektiviteten och slamkoncentrationen kunde förse ett korrekt intervall. Dessutom indikerade resultaten att flotation inte kan appliceras enskilt för att nå koncentrationsmålet utan bör kombineras med kompletterande kolfilter f ̈or att nå gränsvärdet. Flotation ger upphov till en mer koncentrerad ström av PFAS som kräver behandling för att eliminera kemikalierna från miljöns kretslopp. Flera potentiella behandlingsmetoder identifierades för hur slammet kan hanteras. Jämförelsen inkluderade aktivt kolfilter, jonbytare, membran, oxidationsprocesser, sonolys, förbränning, deponi, jordrening, flotation, skumfraktionering, behandling på reningsverk och återanvändning för jordförbättring. Metoderna jämfördes utifrån bevisad robusthet, kostnad och applicerbarhet. Ett möjligt slamhanteringsalternativ visade sig vara ett sekundärt steg med flotation, förbränning av det uppkoncentrerade slammet och behandling av permeatet med jonbytare. Med den föreslagna slamhanteringen kunde implementering av flotation utvärderas baserat på maximal PFAS destruktion, ekonomi, koldioxidutsläpp och energiförbrukning. Det visade sig att energiförbrukningen är större för processen som inkluderar flotation men koldioxidutsläppen är mindre. Dock är det möjligt att avgränsningarna för koldioxid kan ha gynnat flotationsprocessen eftersom utsläpp från reaktivering av kolfilter inkluderades men inte utsläpp från förbränning eller energiproduktion. PFAS destruktionen blev ungefär 1-2% större för processen med exklusivt kolfilter eftersom flotationsprocessen innehåller ytterligare en ström som släpper ut PFAS efter behandling med jonbytare. Det mest ekonomiska alternativet visade sig bero på koncentrationsgränsen där implementering av flotation var dyrare för en PFAS4 koncentration på 4 ng/L i dricksvattnet, men billigare vid en gräns på 3 ng/L. Slutligen upptäcktes det att volymen av sekundärt slam som beräknades att skickas till förbränning har en stor påverkan på driftkostnaderna. Därför bör optimeringar genomföras för att minimera den sekundära slamvolymen om flotation implementeras. / Norrvatten is one of the largest drinking water producers in Sweden. With the need to increase their production capacity and new regulations, they are planning to improve their treatment process. One aspect that requires extensive investigation, is the treatment approach to reach the new limit from the Swedish Food Agency of four PFAS chemicals. PFAS is a group of chemicals that have been humanely produced since the 1950s, which are persistent and hazardous to human health. Their environmental stability causes them to accumulate in nature and ends up in foods and drinking water. To fulfill the new regulations, Norrvatten has to decrease the PFAS4 concentration in their drinking water from approximately 5.7 ng/L to 4 ng/L. The removal is planned to be achieved through either activated carbon filters or a combination where dissolved air flotation is included. Activated carbon has a proven separation and destruction possibility for PFAS4 but recently, DAF has appeared to be a promising alternative. However, there is limited research on its efficiency, which establishes a need for investigations on the potential of DAF for PFAS removal. To navigate Norrvatten through the decision between exclusively applying GAC filters or implementing a combination with DAF, this thesis intends to provide a basis of its efficiency and favorability. Therefore, this thesis investigated the removal efficiency that was obtained in one existing DAF basin in Norrvattens waterworks. By measuring the PFAS4 concentration in the inlet, outlet, and sludge flow, a removal efficiency of 19-38% was acquired for different flow levels. In addition, the sludge concentration was measured to approximately 200-700 ng/L in the water phase. Presence of sources of errors could be identified in the measurements as the mass balance did not add up despite the addition of the measurement uncertainty in the analysis. Also, two samples were analyzed twice as the results differed from the expected results, which provided significant variations. Although some sources of error were identified, a full explanation for the differing results could not be disclosed. However, through some consistency, it was possible to conclude that the removal efficiency and sludge concentration could provide an accurate interval to illustrate the reality. In addition, the results indicate that DAF cannot be applied alone to reach the concentration goal, but has to be combined with additional GAC filters to reach the target. DAF provides a separation of PFAS into a sludge stream that requires treatment to remove the chemicals from the environmental cycle. To investigate how the sludge could be managed, several treatment methods were identified. The comparison included GAC, AIX, membranes, oxidation processes, sonolysis, incineration, landfill, soil cleaning, DAF, foam fractionation, treatment at a wastewater facility, and reuse for soil improvement. The methods were compared based on proven robustness, cost, and applicability. It was concluded that a viable alternative was to transfer the sludge to a second stage of DAF, incinerate the concentrated sludge, and treat the permeate with AIX. From the sludge management proposal, the implementation of DAF was analyzed based on maximum PFAS destruction, economics, carbon emissions, and energy requirements. It was found that the energy requirement was larger for the process including DAF but the carbon emissions are smaller. However, the delimitations on the carbon emissions may have been in favor of the DAF process as the GAC reactivation emissions are included but emissions due to incineration or energy production are excluded. The PFAS destruction was approximately 1-2% larger for the process that excluded DAF as an additional stream containing PFAS would be released into the environment after AIX, which is not present when only GAC is implemented. The economic out-come depended on the concentration limit, where implementation of DAF was more expensive for a treatment target of 4 ng/L in the drinking water and more economical for 3 ng/L. Lastly, it was found that the volume of the concentrated sludge that would be sent for incineration had a large impact on the operational cost. Therefore, if DAF is implemented optimizations are of relevance to minimize the volume of that stream.

Browning of boreal freshwaters due to an increased export of terrestrial dissolved organic carbon (DOC) has been observed for some decennia. Drivers include recovery from acid deposition and changing climate and land cover. Lake Mälaren provides the Swedish capital Stockholm with drinking water and an increased future browning of the lake could demand more treatment to produce acceptable drinking water. Knowledge of what can be expected in a changing climate is therefore needed. The aim of this study was to evaluate; (1) The performance of the GWLF model simulations of hydrology and DOC export for 13 catchments draining into the Galten and Ekoln basins in lake Mälaren; (2) How simulated DOC export from the 13 catchments would change in response to climate scenarios RCP2.6, 6.0 and 8.5; and (3) If climate change impact on DOC export to lake Mälaren potentially will demand more treatment of the lake water in the future to produce acceptable drinking water to the Stockholm area. All data used were open access and include temperature, precipitation, discharge, total organic carbon (TOC) and water colour, land cover and soil types. In comparison to other studies, good model performance was found when simulating daily streamflow, baseflow, surface runoff, daily DOC loads and monthly DOC loads. Model simulations of DOC concentrations were less certain, but for some catchments similar results were obtained as in other studies. Increased air temperature resulted in higher simulated soil temperatures and a longer growing season. An increase in both annual precipitation and evapotranspiration resulted in only slight increase in simulated annual streamflow. There were, however, large seasonal impacts on streamflow with higher winter flows and lower spring flood. Annual DOC loads increased, mainly due to increased DOC concentrations over the whole year, as the annual streamflow did not change greatly. Increased winter streamflow and DOC concentrations resulted in large increases in DOC loads. The impact was larger for the higher emission scenarios. DOC loading to Galten and Ekoln increased in all future scenarios during winter, with a likely impact on DOC concentrations in the eastern basins as well. Increased loads to Ekoln are likely to impact the drinking water production of Stockholm more direct than the increases in Galten, as the Ekoln water has a shorter transit time to the drinking water withdrawals. The GWLF model shows much promise in predicting DOC concentrations and loads to lake Mälaren in a changing climate. To estimate the effects of DOC export to lake Mälaren on future drinking water production, further work also needs to be done on in-lake transport and processes. / Sjöar och vattendrag på nordliga breddgrader har under flera decennier blivit allt brunare. Orsaken är att löst organiskt kol, Dissolved Organic Carbon (DOC), som bland annat utgörs av humusämnen, transporteras till ytvatten från omkringliggande mark. De vanligaste förklaringarna till detta är en återhämtning från tidigare försurning orsakad av sulfatdeposition, klimatförändringar och en ändrad markanvändning. Mälaren är den primära dricksvattenkällan för Stockholm och om vattnet fortsätter bli brunare kan det innebära att reningsprocessen behöver ändras för att undvika produktion av hälsofarliga biprodukter i dricksvattnet. Det är därför viktigt att ta reda på hur ett ändrat klimat kan påverka export av DOC till Mälaren. Målet med den här studien var att undersöka tre frågor kopplade till framtida DOC i Mälaren. Den första var hur väl GWLF-modellen kunde användas på 13 avrinningsområden i Mälaren. Modellen simulerar vattnets väg från nederbörd till vattendrag samt hur DOC bryts ned och transporteras ut från marken. Den andra frågan var hur simulerad nedbrytning och export av DOC skulle påverkas av tre olika klimatscenarion, Representative Concentration Pathways (RCP), som baseras på tre olika nivåer av utsläpp av växthusgaser. Dessa var RCP2.6, 6.0 och 8.5, där högre nivåer av utsläpp av växthusgaser är kopplade till en högre siffra. Den tredje och sista frågan var att utvärdera om klimatförändringar kommer påverka hur mycket DOC som når Mälaren och ifall detta kan väntas påverka framtida dricksvattenproduktion i området. All data som har använts för att genomföra studien har varit så kallad “Öppna data”, som är fritt för alla att ladda ned, från både svenska, europeiska och andra internationella databaser. Data som använts är temperatur, nederbörd, vattenflöde, vattenkemi, vegetationstäcke och jordarter.  Modellen visade ett tillfredsställande resultat i att simulera dagligt vattenflöde och både daglig och månatlig DOC-export. Den var mer osäker på att simulera koncentrationerna av DOC, men i flera områden lyckades den prestera liknande som i många andra studier. Alla framtida klimatscenarier visade en ökning av nederbörd, luft- och marktemperatur, avdunstning och antal växtdagar. Det syntes en större påverkan vid högre utsläppscenarion och effekterna ökade för RCP6.0 och 8.5 mot slutet av detta sekel. För RCP2.6 kunde en återhämtning ses mot slutet av seklet på grund av en minskning av utsläpp av växthusgaser. Den högre årsnederbörden resulterade inte i motsvarande ökning i årsvattenflöde på grund av att även avdunstningen ökade. Simuleringen visade en säsongsbunden effekt på DOC-export med en ökning under vintermånaderna men ingen skillnad under sommaren. Koncentrationer av DOC ökade däremot under hela året, dock mer under vintern. Årsexport av DOC från de undersökta avrinningsområdena till de två bassänger i Mälaren som mottar vattnet, Galten och Ekoln, ökade för alla framtida klimatscenarion. Ökningen var ett resultat av ökad vinterexport då det under sommarmånaderna antingen inte fanns någon skillnad eller en liten minskning av DOC-export. Detta påverkar sannolikt även de östra bassängerna där Stockholm tar sitt dricksvatten. Ökad DOC-export till Ekoln skulle troligen påverka Stockholms dricksvattenproduktion mer eftersom bassängerna har ett direkt vattenutbyte. GWLF-modellen som användes här visade potential i att simulera DOC-export till Mälaren i ett ändrat klimat. För att uppskatta framtida påverkan av DOC-export på dricksvattenproduktionen kring Mälaren behöver även processer som sker i sjön undersökas.

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.