Storm water runoff in urban areas will be collected in storm water systems and one typeof solution to receive a flow and pollution reduction is storm water ponds. This studyincludes a literature study that compiles knowledge and literature about storm water andtreatment of storm water by ponds. Compiled information and equations describingrunoff and processes in storm water ponds have been used as base for creating an Excelbased calculation tool specific for storm water ponds. By entering information about astorm water pond as input to the tool step by step it provides an estimated resultregarding the pollution reduction efficiency of the incoming storm water. The toolestimates the reduction efficiency for suspended soils (SS), phosphorus, (P), copper(Cu) and zinc (Zn). The reduction efficiency of SS is determined in the tool by usingtwo different methods that includes input data of the pond hydraulics depending on itsdesign, incoming concentration of SS and the pond volume relative to runoff area. Thetool also estimates the reduction efficiency of SS by particle fraction. Reduction of P,Cu and Zn is estimated in two methods by using the particle bound and the reductionefficiency of SS. The created tool has thereafter been applied on six well documentedponds located in Sweden. The estimated results by the tool is thereafter compeered tothe documented results regarding incoming flow, pollution concertation and reductionefficacy. The estimated tool is also compared with results from StormTac, which is aprogram for design of storm water facilities. The result indicates that the tool estimatesthe incoming flow and concentration relatively well but that it is complicated toestimates the big variations in storm water. Both the tool and StormTac generallyestimates lower reduction efficacy of SS than the actual for all selected ponds. Thereduction efficiency of P, Cu and Zn is also underestimated by the tool compared to theactual values. However, it can be observed that the estimated result follow the sametrend as the actual values and result from StormTac.

Det vatten som avrinner från hårdgjorda ytor, så kallat dagvatten, innehåller ofta en mängd olika föroreningar, så som tungmetaller och näringsämnen, som kan göra stor skada om vattnet inte renas innan det når recipienten. Ett vanligt sätt att rena detta vatten är genom öppna system, som dammar och våtmarker, eftersom de fungerar både som flödesutjämnare och som sedimentationsmagasin. I Steningedalen, Märsta, finns en dagvattenanläggning med dammar och översilningsytor, vars syfte är att rena dagvatten från ett avrinningsområde på ca 7200 ha. Vattnet leds till dammarna via en dagvattentunnel vars primära syfte var att leda vattnet förbi Märsta centrum. Tunneln är ca 3100 m lång, sprängd och delvis i betong, och har ett skibord installerat i tunnelmynningen med syfte att skapa ett sedimentationsmagasin samt att vid höga flöden leda vattnet förbi dammarna direkt till Märstaån. I denna studie har reningseffekten av denna dagvattentunnel utretts. Detta har gjorts genom provtagning av vattnet i två punkter i tunneln, den ena belägen ca 1 km uppströms tunnelmynningen och den andra i tunnelmynningen. Analyser med avseende på tungmetallerna bly, kadmium, krom, koppar, nickel och zink samt näringsämnet fosfor har därefter genomförts. Även halten suspenderat material och vattnets partikelstorleksfördelning har undersökts. För att komplettera vattenanalyserna har även tungmetall- och fosforhalten i sedimenten vid provpunkterna analyserats och sedimentmäktigheten mätts. Resultaten av vatten- och sedimentprovtagningen visar bland annat att halterna av tungmetaller i vattnet generellt är relativt höga. Speciellt zink återfinns i höga halter både i vattnet och i sedimenten och överskrider det av Naturvårdsverket uppsatta gränsvärdet för lösta halter i vatten. Vidare är fosforhalterna, enligt Naturvårdsverkets klassning för sjöar och vattendrag, extremt höga vid högt flöde och höga vid lågt flöde i tunneln.  Resultaten av filtreringsanalyserna visar på att partikelstorleken i vattnet är generellt mycket liten, vilket innebär att andelen partiklar som är stora nog att sedimentera också är mycket liten. Sedimentmäktigheten är dock högre i slutet av tunneln, vilket visar att sedimentationen ökar med ett minskat avstånd till tunnelmynningen. Detta beror sannolikt på att det installerade dämmet leder till en minskad vattenhastighet genom en ökning i tvärsnittsarea, vilket i sin tur leder till förbättrade förutsättningar för sedimentation. Resultaten visar vidare att halterna av tungmetaller och fosfor i dagvattnet inte skiljer sig avsevärt mellan provpunkterna vid lågt flöde i tunneln. Vid högt flöde är halten av tungmetaller och fosfor dock lägre vid tunnelmynningen jämfört med den övre provtagningspunkten, vilket tyder på att det sker en viss avskiljning i tunneln, sannolikt genom sedimentation av partikelbundna föroreningar. Därmed dras slutsatsen att tunnelns senare del uppvisar en god avskiljning av föroreningar vid ett relativt högt flöde, men att avskiljningseffekten minskar vid lägre flöden, vilket kan förklaras genom att partiklarna i vattnet generellt är mycket små men att både mängden partiklar och partikelstorleksfördelningen ökar vid högre flöden. / Stormwater often contains a variety of pollutants such as heavy metals and nutrients that can cause great damage if the water is not treated before it reaches the recipient. A common way to decontaminate this water is through open systems such as ponds and wetlands since they both act as a sedimentation tank and also create a more steady flow. In Steningedalen, Märsta, there is a constructed wetland system designed to clean stormwater from a catchment of about 7200 ha. The water is channeled to the ponds via a stormwater tunnel whose primary purpose was to carry water past the center of Märsta village. The tunnel is about 3100 m long, partially in concrete, and has a weir installed in the end of the tunnel. The purpose of the weir is partly to create a sedimentation basin and partly to channel water past the wetland system when high flows occur. In this study, the treatment effect of this stormwater tunnel is investigated. This has been carried out by sampling the water at two points, one about 1 km away from the end of the tunnel, and the other at the end of the tunnel, with subsequent analysis for the heavy metals lead, copper, cadmium, chrome, nickel and zinc as well as the nutrient phosphorus. Also, the concentration of suspended matter and the particle size distribution of the stormwater has been investigated. To supplement the water analysis, heavy metals and phosphorus in the sediments were analysed and thickness of the sediment was also measured. The result of the water and sediment sampling shows that the levels of heavy metals in the water are generally relatively high. Zinc in particular, is found at high concentrations both in water and in sediments and exceeds the Environmental Protection Agency’s limit. Phosphorus levels are also, according to the Environmental Protection Agency's classification of lakes and streams, extremely high at high flow rates and high at low flow rates in the tunnel. The results also show that the concentrations of heavy metals and phosphorus in surface waters do not differ significantly between the sampling points at low flow rates in the tunnel. At high flow rates, however, a reduced level of both heavy metals and phosphorus was detected in the end of the tunnel, which indicates that the level of these pollutants decreases with distance from the inlet due to sedimentation in the tunnel. Sediment thickness is greater at the end of the tunnel, which indicates that sedimentation increases towards the outlet of the tunnel which most likely is due to fact that the installed weir slows down the flow rates and creates a sedimentation basin. However, the results of the particle size distribution analysis show that the fraction of particles large enough to settle is very small. Thus it is concluded that the later part of the tunnel shows a relatively good separation capability at high flow rates, but the separation effect is reduced at lower flow rates, which can be explained by the small size of the particles in the water.

Regnvatten, smältvatten och spolvatten som rinner av från hårdgjorda ytor kallas dagvatten. Dagvatten är ofta förorenat av tungmetaller eller svårnedbrytbara organiska ämnen, som kan göra stor skada om vattnet inte renas innan det når recipienten. I dagsläget finns det inga nationellt fastslagna riktvärden för föroreningshalter i dagvatten. Dagvattengruppen på Vattenfall AB Värme Uppsala har tillsammans med miljökontoret i Uppsala tagit fram riktvärden för föroreningshalter från kvarteret Brännugnen, som området som studerats i detta examensarbete kallas. Vattenfall har idag problem med att klara dessa riktvärden för bland annat metaller i en del av kvarterets dagvattenbrunnar. För att reducera utsläppet av föroreningar till dagvattennätet från kvarteret Brännugnen har därför denna dagvattenutredning genomförts. Genom platsundersökningar och provtagning på dagvattnet i sex punkter har källor till föroreningar identifierats. Förslag på åtgärder har tagits fram genom litteraturstudier, platsundersökningar och samtal och diskussioner med erfaren personal. Studien har också resulterat i förslag på en förbättrad provtagningsstrategi som ger en mer korrekt bild av utsläppta mängder föroreningar per år. Målsättningen var att den nya provtagningsstrategin skulle vara mer kostnadseffektiv vilket uppnåddes. I dagvattenstudien undersöktes också om rening sker i det underjordiska magasin som dagvattnet från halva kvarteret Brännugnen leds till. Resultatet visade att ingen rening sker i magasinet, då uppehållstiden är för kort för att partiklar ska hinna sedimentera. Förutom vatten från regn- och snösmältning kommer även kondensat och processvatten till dagvattennätet från kvarteret Brännugnen. Ett av målen i utredningen var att undersöka hur mycket kondensatet bidrar till den utsläppta mängden metaller. Provtagning av kondensat och dagvatten visade tillsammans med flödesberäkningar att kondensatet har en stor påverkan på hur stor mängd förorening som släpps ut per år. Riktvärden studerades också i denna dagvattenutredning, slutsatsen är att de riktvärden som Vattenfall förhåller sig till i dag är låga. Både schablonhalterna för värmeverk och vägdagvatten samt analysresultat av dagvatten från vägen utanför området överskrider Vattenfalls riktvärden för dagvatten. Slutligen skulle dagvattenstudien resultera i förslag på framtida åtgärder för rening av dagvattnet från kvarteret Brännugnen i form av tekniska lösningar. Avsättningsmagasin under mark och filteranläggning är två lösningar som är lämpliga för rening av dagvattnet med hänsyn till föroreningar och flöden. Kostnaden beror mycket på vilket flöde som blir dimensionerande. / Stormwater is rain and snow melt that runs off from hard surfaces. Stormwater is often polluted with heavy metals and organic pollutants, which can cause great damage if the water is not treated before it reaches the recipient. There are no national guidelines for threshold values of pollutants in stormwater. The stormwater group at Vattenfall AB Heat Uppsala and the environmental department at Uppsala municipality have together established threshold values for pollutants in the stormwater from the area Brännugnen, which is the name of the investigated area. Vattenfall has difficulties to keep the concentration of pollutants in the stormwater below the threshold values. To reduce the content of contaminants in the stormwater from the area Brännugnen this study was therefore carried out. Through site investigations and sampling of stormwater in six measuring points, sources of the contaminants were identified. Through literature studies, site investigations and discussions with experienced personnel, propositions of actions to avoid contamination of the stormwater have been developed. The stormwater study has also led to suggestion of an improved sampling strategy which better represents the amount of contaminants in the stormwater and is more cost-effective. The study included an investigation with the purpose to find out if the magazine that the stormwater from half of the area runs to have the capacity to reduce the contaminants. The results showed no reduction of contaminants. The reason is that the residence time is too short for the particles to have time to settle. In the study the contribution from condensate to the total amount of emitted metals in the stormwater was investigated. The condensate passes a treatment plant for purification before being discharged to the stormwater pipes. The result shows that the condensate has a large impact on the amount of emitted metals per year. Threshold values and standard values for stormwater was also studied, the conclusion is that the threshold values for the stormwater from the area Brännugnen are low. Both standard values for stormwater from thermal power stations and roads are higher than the threshold values. The results from the analyses of stormwater from the road outside the area Brännugnen also show higher concentrations of metals than the threshold values. Finally the stormwater study resulted in suggestions of technical solutions for future treatment of the stormwater from the area Brännugnen. An underground sedimentation magazine and a filter system are two treatment processes that can be used for removal of pollutants in the stormwater from the area Brännugnen.

<p>Stormwater run-off from surfaces such as roads or rooftops is often polluted with heavy metals and nutrients. Many of these substances can cause great damage in biota if they end up in the recipient. In Sweden constructed wetlands and ponds for treatment of stormwater are frequently used, since research has shown that these treatment ponds are reducing stormwater pollution considerably to a low cost. The knowledge of these pollutant removal mechanisms and how follow-up and assessment of the ponds should be performed is still limited.</p><p>To determine the pollutant removal efficiency of the stormwater ponds it is recommended that flow-weighted water samples are collected from both the inflow and the outflow of the pond. This method demands considerable resources of time and money for installations and analysis. Alternative methods for assessing pollutant removal are requested, methods with lower costs but relevant results. This thesis is investigating whether sediment sampling could be such an alternative.</p><p>Sediment core samples were taken in four stormwater ponds where flow-weighted water sampling has been performed as well. This makes it possible to compare the two methods. A method of sampling recently sedimented material was also tried out by constructing and placing sediment traps on the pond floor. Analysis of concentration of six heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) and phosphorus were carried out.</p><p>The results show i.e. that the concentrations of heavy metals and phosphorus in the pond sediments decrease as the distance from the pond inlet increase. Comparing the two methods shows that the results from the sediment sampling are in the same order of magnitude as the results from the water sampling. Consequently, the conclusion states that a well executed sediment sampling may be an alternative to flow-weighted water sampling.</p> / NOS dagvatten

Stormwater run-off from surfaces such as roads or rooftops is often polluted with heavy metals and nutrients. Many of these substances can cause great damage in biota if they end up in the recipient. In Sweden constructed wetlands and ponds for treatment of stormwater are frequently used, since research has shown that these treatment ponds are reducing stormwater pollution considerably to a low cost. The knowledge of these pollutant removal mechanisms and how follow-up and assessment of the ponds should be performed is still limited. To determine the pollutant removal efficiency of the stormwater ponds it is recommended that flow-weighted water samples are collected from both the inflow and the outflow of the pond. This method demands considerable resources of time and money for installations and analysis. Alternative methods for assessing pollutant removal are requested, methods with lower costs but relevant results. This thesis is investigating whether sediment sampling could be such an alternative. Sediment core samples were taken in four stormwater ponds where flow-weighted water sampling has been performed as well. This makes it possible to compare the two methods. A method of sampling recently sedimented material was also tried out by constructing and placing sediment traps on the pond floor. Analysis of concentration of six heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn) and phosphorus were carried out. The results show i.e. that the concentrations of heavy metals and phosphorus in the pond sediments decrease as the distance from the pond inlet increase. Comparing the two methods shows that the results from the sediment sampling are in the same order of magnitude as the results from the water sampling. Consequently, the conclusion states that a well executed sediment sampling may be an alternative to flow-weighted water sampling. / NOS dagvatten

Dagvatten kallas det regn- och smältvatten som rinner av från hårdgjorda ytor i stadsmiljön. Detta vatten för ofta med sig stora mängder av föroreningar som tungmetaller, näringsämnen och oljerelaterade ämnen, vilka kan göra stor skada om de når recipienter. För att rena dagvattnet och därmed minska föroreningsbelastningen byggs det allt fler öppna dagvattensystem som t.ex. våtmarker och dammar. Studier har visat att dessa system har hög reningseffekt och dessutom är de kostnadseffektiva. Kunskapen om hur avskiljningen i dessa system fungerar och om hur de bäst utvärderas är dock begränsad. Kungsängsdammen utanför Uppsala är en nybyggd dagvattenanläggning som är avsedd att rena och fördröja dagvattnet från industri- och handelsområdet Boländerna. Detta examensarbete syftar till att utreda reningsfunktionen av anläggningen. Framför allt genomfördes flödesproportionell provtagning vid inlopp och utlopp under 8 veckor. Ämnen som analyserades var näringsämnena P och N, suspenderat material, tungmetallerna As, Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, V, Zn och oljekolväten. Vid några tillfällen analyserades också de oljerelaterade organiska föreningarna PAH:er, oktyl- och nonylfenoler samt tributyltenn. Flödesproportionell provtagning rekommenderas för att säkert avgöra avskiljningseffektiviteten av en damm, men nackdelen är att den tar mycket tid och stora resurser i anspråk. Utöver denna metod genomfördes kompletterande mätningar med sedimentfällor samt en beräkning av föroreningsbelastning vid inloppet med programmet StormTac. Den flödesproportionella provtagningen visade att Kungsängsdammen fungerar väl som avskiljningsanläggning för föroreningar. Suspenderat material, näringsämnen och tungmetaller avskiljs effektivt och utloppshalterna understiger föreslagna riktvärden för dagvatten. Detta trots att både zink, koppar, kväve och suspenderat material hade inloppshalter som låg över riktvärdena. Flödesberäkningar visade att andelen av flödet som bräddas i bypass-diket förbi dammen är viktig vid bedömning av avskiljningseffektiviteten. För organiska föreningar uppmättes tributyltenn i halter över miljökvalitetsnormen för ytvatten både vid inlopp och vid utlopp. Inloppskoncentrationer framräknade i StormTac gav överensstämmande resultat med den flödesproportionella provtagningen för tungmetaller och näringsämnen. Vidare visade undersökningen av sediment att sedimentationen sker främst i fördiket och i inloppet till dammen. Fördiket är i stort behov av rensning, då sediment riskerar att spolas bort vid höga flöden. / Stormwater is the name for rainwater and snowmelt runoff from impervious surfaces in the urban environment. This water often carries large amounts of pollutants such as heavy metals, nutrients, and oil-related substances, which can cause great damage if they reach the receiving waters. To clean the storm water and thus reduce the pollution load, more and more open storm water systems are being built, such as wetlands and ponds. Studies have shown that these systems have high pollutant removal efficiency and are cost effective. Knowledge of how these systems work and how they best are evaluated is limited. “Kungsängsdammen” near Uppsala is a newly constructed stormwater facility that is designed to clean and retard stormwater from the industrial and commercial area Boländerna. This thesis aims to investigate the purification function of the facility. Flow proportional sampling was carried out at the inlet and outlet for 8 weeks. Substances that were analyzed were nutrients P and N, suspended solids, heavy metals As, Cd, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, V, Zn and petroleum hydrocarbons. On some occasions, the petroleum-related organic parameters PAHs, octyl and nonylphenols and tributyltin were analyzed. Flow proportional sampling is recommended to determine the efficiency of a stormwater pond, but the problem is that it takes much time and considerable resources. In addition to this method, additional measurements were carried out with sediment traps, and a calculation of pollution load at the inlet with the program StormTac. The flow proportional sampling showed that the “Kungsängsdammen” pond-, functions well as a treatment facility for pollutions. Suspended solids, nutrients and heavy metals are separated effectively and the outlet concentrations for these substances were below proposed guideline values. This is observed, despite the fact that zinc, copper, nitrogen and suspended solids had intake concentrations above the guideline values. Flow calculations showed that the bypass flow is important when estimating the pollutant removal efficiency. For organic compounds, tributyltin was measured at concentrations above the Environmental Quality Standards (EQS) for surface water both at the inlet and outlet. The inlet concentrations that were calculated in StormTac were consistent with the results of the flow proportional sampling for heavy metals and nutrients. Moreover, the investigation of sediments showed that sedimentation occurs mainly in the ditch before the pond and at the inlet to the pond. The ditch is in need of cleansing, because of the risk of sediment being washed away during high flows. The flow proportional sampling showed that the “Kungsängsdammen” pond-, functions wellas a treatment facility for pollutions. Suspended solids, nutrients and heavy metals are separated effectively and the outlet concentrations for these substances were below proposedguideline values. This is observed, despite the fact that zinc, copper, nitrogen and suspended solids had intake concentrations above the guideline values. Flow calculations showed that the bypass flow is important when estimating the pollutant removal efficiency. For organiccompounds, tributyltin was measured at concentrations above the Environmental Quality Standards (EQS) for surface water both at the inlet and outlet. The inlet concentrations that were calculated in StormTac were consistent with the results of the flow proportional sampling for heavy metals and nutrients. Moreover, the investigation of sediments showedthat sedimentation occurs mainly in the ditch before the pond and at the inlet to the pond. The ditch is in need of cleansing, because of the risk of sediment being washed away during high flows.