There are about 700,000 on-site sewage facilities (OSSFs) in Sweden, almost a quarter of which amount only to septic tanks for sludge collection and removal, with no form of post-treatment. All these OSSFs contribute about 10 % of the total anthropogenic phosphorus (P) load from Swedish coasts to the Baltic Sea. They also leak a considerable, but hard to quantify, amount of micropollutants (MPs). This is a large, diverse group of organic trace contaminants, including e.g., pharmaceuticals and detergents. The interests concerning OSSFs in Sweden have over time shifted from merely disposal issues, to health (removal of pathogens) and then further on to nutrient leakage.   In recent years there has been a growing interest in a more comprehensive sustainability perspective. In that spirit, during this thesis project, environmental (n=5) and socio-economic (n=5) criteria were assessed for three conceptualized, full-scale OSSFs. The evaluation was based on the efficiency of domestic wastewater treatment from a single household. These systems comprised conventional post-treatment, as well as extra capabilities for treating P and MPs. The evaluation was done with a multi-criteria analysis (MCA), the goal of which was to provide a proof-of-concept analysis of these treatment technologies in order to serve as decision-support at a national policy level.   The first of the decision options was a sandbed filter with Polonite® and Granular Activated Carbon (GAC) filters, for the adsorption of P and MPs, respectively. The second option was a reference package treatment system (PTSs), with flocculation chemicals for the precipitation of P, but nothing for the removal of MPs. The third solution was another PTSs, but with Polonite and GAC filters. The stakeholders chosen in this study were the Swedish Agency for Marine and Water Management (SwAM), a municipal regulator and a property owner. A total of 100 weight points were assigned to the 10 sustainability criteria. The minimum and maximum of these created a range for each criterion, which was multiplied with the grades 1-5 and added together.   The most sustainable alternative in this study was found to be the sandbed filter with 102-694 points (mid-range of 398), followed by the PTSs reference with 79-560 points (mid-range of 319.5) and the PTSs with filters with 82-500 points (mid-range of 291). The property owner put the highest weight on the economy, while SwAM put the highest weight on the environmental criteria, and the regulator on the social criteria. The sensitivity analysis indicated possible impact by changing the ranking position between the PTSs. This was deemed likeliest for the weight change of life-cycle costs and the grade change of the ease of compliance (legislative) criterion, but the highest ranking of the sandbed filter seemed hard to budge. / Det finns ungefär 700,000 enskilda avlopp i Sverige, varav ca en fjärdedel endast består av trekammarbrunnar, eller liknande system, utan någon form av post-rening. Alla dessa enskilda avlopp belastar ungefär 10 % av den totala antropogena fosforn (P) från svenska kuster till Östersjön. Det sker också ett läckage av en betydande, men svår-kvantifierbar, mängd mikroföroreningar (MF). Detta är en stor, divers grupp av organiska spårföroreningar som t. ex inkluderar läkemedelsrester och tvättmedel. De övergripande intressena angående enskilda avlopp i Sverige har över tid skiftat från frågor gällande dess bortskaffande, till hälsa (avskiljning av smittämnen) och vidare till näringsläckage.   Under de senaste åren har det blivit ett växande intresse för ett mer omfattande hållbarhetsperspektiv. Under det här examensarbetet bedömdes miljö-kriterier (n=5) och socio-ekonomiska kriterier (n=5) för tre teoretiska, fullskaliga enskilda avlopp. Utvärderingen baserades på avloppsreningens effektivitet från ett enskilt hushåll. Dessa avloppssystem innefattade konventionell post-rening, såväl som ytterligare förmåga att behandla P och MF. Metoden som användes för utvärderingen var en multi-kriterie analys (MKA), vars mål var att förse en konceptuell analys av de här tre avloppssystemen med syfte att tjäna som beslutsstöd på en nationell policy-nivå.   Det första beslutsalternativet var en markbädd med Polonite® och granulärt aktivt kol (GAK) filter, för adsorption av P och MF. Det andra alternativet var ett referens minireningsverk (MRV) med fällningskemikalier för utfällning av P, men ingenting specifikt för avskiljning av MF från avloppsvattnet. Den tredje avloppslösningen var även den ett MRV, men med Polonite och GAK filter, som markbädden. Intressenterna som valdes i den här studien var Havs- och vattenmyndigheten (HaV), ett kommunalt miljökontor och en fastighetsbrukare. De 10 hållbarhetskriterierna fick var och en 100 viktpoäng tilldelade. De lägsta och högsta viktpoängen från de tre intressenterna skapade ett intervall för varje kriterie, vilket multiplicerades med betygen 1-5 och summerades.   Det mest hållbara alternativet i den här studien befanns vara markbädden med 102-694 poäng (mittvärde 398), följt av referens MRV med 79-560 poäng (mittvärde 319.5) och MRV med filter med 82-500 poäng (mittvärde 291). Fastighetsbrukaren tilldelade högst viktpoäng till ekonomin, medan HaV gjorde detsamma till miljökriterierna och miljökontoret till de sociala kriterierna. Känslighetsanalysen indikerade möjlig påverkan av de analyserade ändringarna genom att förändra den ovanstående rankingen mellan de båda MRV. Detta bedömdes vara troligast för viktändringen av livs-cykel kostnader och betygsändringen av kriteriet som avser lättheten att efterleva nutida och framtida (lagliga) krav, men den högsta rankingen av markbädden verkade svår att ändra på.

Spridning av läkemedelsrester och andra prioriterade mikroföroreningar i miljön har uppmärksammats och stor oro väckts kring problematiken. Bland observationer som forskare har noterat till följd av antibiotika, hormoner och läkemedel i vattenmiljöer är bland annat bakteriell resistens, könsbyte och sterilitet hos fisk och groddjur. Persistenta föroreningar som per- och polyfluor alkalysyror (PFAS) bryts inte heller ner i naturen och mikroskräppartiklar kan anrikas i vattendrag och orsaka negativa effekter på vattenlevande organismer. Gemensamt för mikroföroreningar är att dessa förekommer oftast i små halter och kan härstamma från olika mänskliga aktiviteter. Avloppsreningsverk (ARV) är inte primärt anpassade för att avskilja mikroföroreningar utan främst för att avlägsna kväve, fosfor och organiskt material. Uppströmsarbete är inte heller tillräckligt effektivt för att avlasta reningsprocessen vilket medför att mängden mikroföroreningar ökar i vattenmiljöer och sätter ytterligare påtryckningar på ARV. Utmaningar som ARV står inför idag med nya mikroföroreningar och förekomsten av dessa i miljön har väckt frågor både nationellt och internationellt. Stockholm Vatten och Avfalls (SVOA) beslut att implementera membranbioreaktor (MBR) på Henriksdals reningsverk av porstorleken 0,04 μm är en åtgärd för att rusta upp inför framtida hydrauliska volymer men även potentiella striktare reningskrav. Fördelen med MBR-processen är att den förhindrar föroreningar som förekommer partikulärt att passera membranen och på så sätt hindras skadliga ämnen att passera reningsprocessen. I dagsläge saknas krav på ARV att rena avloppsvatten från de flesta mikroföroreningar. Det förväntas dock att kommande lagstiftning omfattar läkemedel och andra organiska föroreningar. I detta projekt undersöktes mikroföroreningar i form av läkemedelsrester, antibiotika, hormoner, PFAS och mikroskärp i en MBR-process samt förekomsten av adsorberbara och extraherbara organiska halogener (AOX, EOX) som potentiellt bildas under rengöring av membranen till följd av reningsprocessen. Resultat från detta projekt med MBR-processen visade en generell högre reduktion av prioriterade mikroföroreningar i avloppsvatten än tidigare undersökningar på konventionella ARV, med undantag för några substanser som visade på en liknande sämre reduktion. Läkemedlen diklofenak, oxazepam, citalopram med flera visade på en sämre reduktion och lika så för antibiotikumen clindamycin, claritomycin och erytromycin där reduktionen var negativ och visade på en återkommande trend. Östrogena hormoner reducerades i reningsprocessen och likaså för mikroskräp där 60 partiklar/m3 mikroplast av porstorleken större än 300 μm passerade membranen. Mikroplast av en porstorlek i intervallet mindre än 300 men större än 50 μm passerade 140 partiklar/m3 membranen. För AOX och EOX var halten i MBR-processen typiska och i nivå med tidigare undersökningar genomförda på konventionella ARV. Eftersom membranen inte kan avskilja partiklar på molekylnivå visades sig även att det passerade fortfarande mikroföroreningar som undersöktes. En slutsats från detta projekt är att endast ett få tal ämnen reducerades helt medan majoriteten av de prioriterade mikroföroreningarna reducerades delvis i avloppsvatten. För att kunna reducera dessa prioriterade mikroföroreningar i reningsprocessen ytterligare om striktare reningskrav skulle bli aktuella krävs vidare efterbehandling efter MBR-processen. / Release of pharmaceutical residues and other emerging substances in the environment has been highlighted and raised a great concern regarding the issue. Among observations that scientists have noted as a result of antibiotics, hormones and pharmaceutical residues in the aquatic environment are bacterial resistance, sex change and sterility in fish and batrachians. Persistent pollutants such as perfluorinated-alkylated substances (PFAS) are also not degraded in nature, and microscopic debris particles can be enriched in aquatic systems and cause adverse effects on aquatic organisms. The common aspect with these substances is that they usually occur in small quantities and can derive from different human activities. Wastewater treatment plants (WWTP) are not primarily designed to separate emerging substances of concern (ESOC), but primarily to remove nitrogen, phosphorus and particulate organic matter. Upstream work is also not sufficiently effective to relieve the purification process, which means that the amount of pollutants increases in aquatic environments and puts additional pressure on the WWTP. The challenges facing WWTP today with ESOC and their presence in the environment has raised issues both nationally and internationally. Stockholm Vatten och Avfall (SVOA) decision to implement a membrane bioreactor (MBR) with poresize of 0,04 μm at Henriksdal WWTP is a step to prepare for future hydraulic volumes, but also potentially stricter treatments requirements regarding ESOC. The advantage of the MBR process is that it prevents contaminants that appear to be particulate to pass the membranes and end up in the receiving waters. Today, WWTP are not required to treat wastewater in order to remove pharmaceutical residues, antibiotics, hormones, PFAS or microscopic debris particles. However, it is expected that future legislations will include pharmaceuticals and other organic pollutants. In this project, ESOC such as pharmaceutical residues, antibiotics, hormones, PFAS and microscopic debris in the MBR-process are studied as well as the presence of adsorbable and extractable organic halogens (AOX, EOX) that are possibly formed during the cleaning or maintains of the membranes. Results from this study showed a higher general reduction of the studied ESOCs in wastewater with the MBR-process than previous studies in conventional WWTP, except of some substances that showed a poor reduction. Pharmaceuticals such as diclofenac, oxazepam and citalopram showed a weak reduction as well as the antibiotics clindamycin, clarithromycin and erythromycin where they showed a higher outcome levels than the incoming to the treatment process. Estrogenic hormones were reduced in the purification process as well as microplastics where only 60 particles/m3 of pore size higher than 300 μm passed the membranes. Microplastics of the pore size smaller than 300 and larger than 50 μm were detected to 140 particle/m3 in the effluent water. For AOX and EOX, the level of MBR process showed typical values and were in line with previous studies on conventional ARV. However, since the membranes cannot treat contaminants at molecular level, it was also shown that some ESOC that were studied bypassed the treatment process. A conclusion from this project is that only a few numbers of substances were fully reduced while the majority of ESOCs were partially reduced in wastewater. In order to reduce further ESOCs and in case of stricter treatment were to be applied, additional post-treatment is also needed for the MBR process.