Vatten har stor betydelse för att samhället ska vara funktionellt. Sverige har alltid haft en god vattentillgång i jämförelse med de flesta andra länderna i världen. Däremot finns det områden i Sverige som har en sämre vattentillgång och förutsättningar till att förse samhället med en tillräcklig mängd vatten. Öland är ett av de mest vattenbristdrabbade områdena i Sverige. Ölands geografiska placering resulterar i en låg nederbördsmängd och den geologiska förutsättningen att ansamla och lagra vatten är dålig. Detta har resulterat i att Öland drabbats av återkommande vattenbrister varje år under den varma sommarhalvårsperioden. Ölands kommuner, Borgholm och Mörbylånga har fram till idag genomfört och planerat en del åtgärder för att minska vattenbristsproblematiken. Men frågan kvarstår om de utförda och planerade åtgärderna är tillräckliga. Det finns förutsättningar till att vidta fler åtgärder som kan bidra till en bättre vattensituation för Öland. Trender visar att vattenförbrukningen kommer att öka och därmed finns ett större behov att öka kapaciteten till att bereda dricksvatten. Ett ökat behov ställer därför nya krav på Ölands kommuner att säkra vattenförsörjning i framtiden. Därför är det viktigt att ta reda på vilka åtgärder som kan genomföras för att minska vattenproblematiken på Öland i framtiden. I denna uppsats beskrivs två scenarion. Det första scenariot beskriver åtgärder som kommunerna Borgholm och Mörbylånga vidtagit fram tills idag och utvecklar vidare de åtgärderna i framtiden. Det andra scenariot beskriver nya förslag och fler åtgärder för att motverka vattenbristen. De båda scenariona har gemensamt att beskriva hur vattensituationen ser ut vid året 2100 och vilka åtgärder som genomförts för att komma i bukt med vattenproblematiken. Som resultat presenteras en kombination av åtgärder som bidrar till bättre vattenhushållning på Öland. Klimatförändringar och befolkningstillväxt är de allra största bidragande faktorerna till att tillgången på dricksvatten kommer försämras i framtiden på Öland. Studien visar att åtgärder som är implementerade och är planerade att implementeras i framtiden av kommunerna på Öland räcker bra för att täcka framtida behov av dricksvatten. Dessutom ger studie exempel på fler åtgärder som kan implementeras för att förbättra vattensituationen på Öland i framtiden.

I dagsläget omfattas 281 anläggningar med 418 enheter av NOx-avgiften i Sverige. Syftet med NOx-avgiften är att skapa en drivkraft för ökad installation av utsläppsreducerande åtgärder. Sedan NOx-avgiften infördes år 1992 har de specifika NOx-utsläppen minskat, men utsläppsminskningen har de senaste åren stagnerat. Regeringen beslutade år 2019 om ett nationellt luftvårdsprogram enligt direktiv (2016/2284/EU) för att klara Sveriges åtaganden om minskade utsläpp av luftföroreningar. En av åtgärderna i Sveriges luftvårdsprogram är att NOx-utsläppen från befintliga förbränningsanläggningar ska minska med 1–3 kton till år 2030. För att rena NOx från rökgaserna på förbränningsanläggningar kan reningsteknikerna selektiv icke katalytisk reduktion (SNCR) och selektiv katalytisk reduktion (SCR) användas. Rapporten undersöker potentialen för enheterna som omfattas av NOx-avgiften att minska sina NOx-utsläpp till år 2030 med antingen SNCR eller SCR och vid vilken NOx-avgiftsnivå som luftvårdsprogrammets mål nås. För att undersöka potentialen att nå luftvårdsprogrammets mål skapades ett verktyg i Excel som beräknar utsläppsminskning med SNCR och SCR och den årliga kostnaden för de olika reningsteknikerna. Kostnaderna per kilo renat NOx ställdes sedan i relation till olika nivåer på NOx-avgiften för att avgöra vid vilken nivå på NOx-avgiften som luftvårdsprogrammets mål nås vid tre olika investeringslivslängder. Resultatet av undersökningen visar att NOx-avgiftsnivån beror på reningstekniksval och investeringens livslängd. Lägst NOx-avgiftsnivå fås vid val av SCR tack vare att fler och större enheter har möjlighet att investera i reningstekniken. Stora enheter har en lägre investeringskostnad per installerad MW än små enheter, vilket ofta innebär att små enheter inte gynnas ekonomiskt av att investera i SNCR eller SCR. Investeringens livslängd bör sättas mellan 5–10 år på grund av osäkerheten i framtidsprognoser av prisbilder som rör anläggningarnas verksamheter. Med en investeringslivslängd på mellan 5–10 år krävs en NOx-avgift på mellan 125–255 SEK∙ kg-1 för att nå luftvårdsprogrammets mål. År 2008 höjdes NOx-avgiften från 40 till 50 SEK∙ kg-1. Syftet med avgiftshöjningen var att fler enheter skulle investera i utsläppsreducerande åtgärder. Enligt en utvärdering genomförd år 2012 hade höjningen inte fått önskad effekt. Eftersom den ursprungliga NOx-avgiften baseras på kostnader för bättre mätteknik som är betydligt lägre än kostnaderna för investering av SNCR och SCR, blir en 25% höjning av NOx-avgiften inte tillräckligt stor. / Today 281 facilities with 418 units are covered by the NOx fee system in Sweden. The purpose of the NOx fee is to create an incentive for investment in NOx-reducing arrangements. Since the NOx fee were introduced in year 1992 the specific NOx-emissions have decreased, but in recent years the reduction in NOx-emissions has stagnated. Year 2019 the government in Sweden introduced and implemented a National Air Pollution Control Program according to Directive (2016/2284/EU) to achieve the national commitments on reduced air pollutants. One of the arrangements in Sweden Air Pollution Control Program is to reduce NOx emissions from existing energy producing power plants with 1-3 kton until year 2030. Selective non catalytic reduction (SNCR) and selective catalytic reduction (SCR) are two NOx-reducing technologies that reduces NOx from the flue gas. This study examines the possibility to achieve the goals in Sweden Air Pollution Control program by SNCR- or SCR-installations. It also examines at which NOx fee level incentive for investment in secondary NOx-reducing technology are created. To investigate the possibility to achieve the goals in Sweden Air Pollution Control Program a tool in Excel were created. The tool calculates the NOx-reducing potential with SNCR or SCR reducing technology for all units covered by the NOx fee system and the annual costs of the reducing technologies. The cost per kilogram reduced NOx and different levels of the NOx fee were placed in relation to each other to find out at which level the goals in Sweden Air Pollution Control Program are achieved. The investigation was done with three different lifetimes of investment. The result showed that with SCR technology the NOx fee could be set to a lower level thanks to more and bigger units in the SCR-collective. The investment costs for bigger units are lower per installed MW compered to smaller units. Small units are therefore not favored by installing SNCR or SCR. The lifetime of the investigation should be set to 5-10 years because of insecure future prognoses about pricing that concerns the plants activities. With an investment lifetime of 5-10 years, the NOx fee must be 125-255 SEK∙ kg-1 to create an incentive for investment in NOx-reducing technologies and to achieve the goals in Sweden Air Pollution Control Program. Earlier the NOx fee was increased from 40 to 50 SEK∙ kg-1. The purpose was to create additional investment in emission reducing arrangements, but according to an investigation done in 2012 the increased NOx fee didn’t have the desired effect. Since the primal NOx fee was based on costs for better measuring equipment which is cheaper than the costs of SNCR and SCR equipment, a 25% increase isn’t sufficiently high to meet the purpose. / <p>2020-03-05</p>

Dagens samhälle står inför många utmaningar där energieffektivisering är en stor del för att nå Sveriges energipolitiska mål. Det finns anledning att effektivisera och optimera energianvändningen i Sveriges papper- och massaindustrier då de står för en stor andel av nationell energiförbrukning. Papper- och massatillverkning genererar processavloppsvatten som kräver rening då det innehåller en hög halt organiska ämnen som kan orsaka miljöproblem vid utsläpp till närliggande recipient. För att resurs- och miljöeffektivisera krävs god förståelse och kunskap kring hur den aktuella reningsprocessen ser ut och vilka påverkansfaktorer som spelar störst roll då de varierar från bruk till bruk.  I det här examensarbetet undersöks möjligheten att effektivisera en biologisk reningsprocess på Stora Enso Skoghalls bruk med hänsyn till elanvändning för luftning och tillsättning av närsalter. På grund av en ny installering av luftningsteknik så har bruket förbättrat förutsättningarna för syresättning och har efter detta ett ökat överskott på syre i deras luftade damm. Installationen öppnade för att kunna reglera lufttillförseln och även en möjlighet att studera närsaltsdoseringen då dessa faktorer har stor påverkan på funktionen av det biologiska reningsverket.  En beräkningsmodell över reningsprocessen formades efter processdata från bruket med målsättning att göra en modell som stämde väl överens med verkligheten. Olika scenarion har därefter studerats för att jämföra vilka åtgärder som har störst inverkan på miljöpåverkan, driftkostnad och energianvändning. Förändring av antalet ytluftare i drift efter syrebehov i den luftade dammen genomfördes som ett scenario. Minskning av slamålder undersöktes med hänsyn till luftning och närsaltsbehov i den luftade dammen. Även en sänkning av syrenivån i MBBR:en (biofilmreaktor med rörlig bädd) undersöktes samt installation av den nya luftningstekniken Hyperclassic i halva volymen av den luftade dammen, dels i kombination, dels som separata scenarion. En möjlighet till bypass runt MBBR undersöktes där olika andelar av flödet fick passera direkt till den luftade dammen. Med hänsyn till tidigare genomförd närsaltsdosering på bruket när det tillsättes enbart under vinterhalvåret så undersöktes nu möjligheten att säsongsanpassa tillsättningen av urea och fosforsyra. Dessa nio scenarion har jämförts mot referensfallet som är dagens drift av den biologiska reningen.  Målen med studien var att utforma en verklighetsanpassad beräkningsmodell för att identifiera möjliga förändringar i den biologiska reningen som resulterar i ett energieffektivt och miljömässigt bättre driftförslag.  Resultaten visar att det mest energi- och kostnadseffektiva scenariot var en kombination av åtgärder som sänkning av syrehalten i MBBR:en från 3 mg l-1 till 2 mg l-1 och användning av Hyperclassic i större delen av den luftade dammen. Det gav en kostnadsminskning på 48,5% och en minskning av energianvändning på ca 60% från referensfallet utan att påverka reningens effektivitet.  Störst påverkan på miljön har användningen av urea och fosforsyra vilket resulterade i att en minskning av närsaltsdosering på sommarhalvåret gav en stor minskning på miljöpåverkan. Det finns en möjlighet att reducera klimatpåverkan med omkring 100 ton CO2-ekv. år-1 i global uppvärmningspotential och omkring 140 kg PO43—ekv. år-1 i övergödningspotential. Det övergripande målet att utforma en verklighetsanpassad beräkningsmodell över reningsverket uppfylldes. Slutsatsen är också att till synes små förändringar, som att sänka syrehalt i MBBR och tillämpa en mer optimal dosering av närsalter, har betydande inverkan på energianvändning, driftkostnad och miljöpåverkan. / To achieve the goals set by Sweden’s energy policy, improving the efficiency of energy use in society and economy is an imperative. Sweden’s paper and pulp sector accounts for a significant proportion of national energy usage. Paper and pulp production generates wastewater from the production process that requires purification as it has a high content of organic substances that can cause environmental problems when released to nearby sinks. In order to improve resource and environmental efficiency, a good understanding and knowledge of the effectiveness of the current purification process, and the main environmental impact categories (which vary from mill to mill), is required. In this degree project, the possibility of optimizing a biological purification process at the Stora Enso Skoghall mill, with respect to electricity usage and the addition of nutrients, has been investigated. By installing a new aeration technology, the mill has facilitated an increase in the level of oxygen in its aerated lagoon. The installation made it possible to regulate the air supply and provided an opportunity to study the dosing of nutrients – two factors that have a major impact on the functioning of the biological treatment plant. A computational model of the purification process was developed, based on process data obtained from the mill. The aim was to build a model that synchronized well with reality. Different scenarios were compared on the basis of environmental impacts, energy use and operational expenses. The number of surface aerators was changed according to oxygen demand in the aerated pond, in one scenario. The consequence of the reduction of the Sludge Retention Time (SRT) on aeration and nutrient salt requirements in the aerated lagoon, was investigated. The effects of lowering the oxygen level in the MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor), and the installation of the new Hyperclassic aeration technology in half the volume of the aerated lagoon, were studied – both in combination and as discrete scenarios. The possibility of bypassing the MBBR and directing different proportions of flows directly to the aerated lagoon was explored. Taking into account the previously implemented nutrient salt dosing at the mill (added only during the winter months), the possibility of seasonally adjusting the dosing of urea and phosphoric acid was investigated. These nine scenarios were compared with the reference case, which is the status quo of the biological treatment at the mill. The goal of the study was primarily to design a realistic calculation model to identify possible changes in the biological treatment that will lead to an energy-efficient and environmentally-friendlier alternative. The results depicted that the most energy-efficient and cost-effective alternative was a combination of measures such as lowering the oxygen level in the MBBR from 3 mg l-1 to 2 mg l-1 and using Hyperclassic in the aerated lagoon. This arrangement generated a 48.5% reduction in operational expenses, and a 60% decrease in the energy use, vis-à-vis the reference case, without affecting the efficiency of the purification process. The reduction in the use of nutrient salts, urea and phosphoric acid, in the summer months, truncated the environmental footprint significantly. An opportunity to mitigate the global warming impact and the eutrophication potential, by approximately 100 tons of CO2-eq. year-1 and 140 kg PO43-eq. year-1 was revealed in this study. The overall goal of designing a realistic computational model for the treatment plant was achieved. The conclusion is also that seemingly small changes, such as lowering the oxygen level in the MBBR, and applying a more optimal dosage of nutrient salts, can significantly decrease the energy use, reduce operational expenses and mitigate the environmental impact.

In the production of pulp, paper and cardboard, a large amount of water is used daily. The water has to be purified in the internal purifying plant before it reaches the receiving body of water. In the biological purifying stage at the Stora Enso Skoghall mill, an aerated basin is used where the microorganisms, using oxygen, oxidize the organic material to carbon dioxide. The air is pumped from the bottom of the basin and the oxygen can then be transported from the air bubbles to the water through diffusion. The problem with aeration of waste water from the forest industry is that wood residues, such as fatty acids, are making the transport of oxygen in water more difficult. Previous studies show that adding salt improves aeration and the use of energy during the aeration process decreases. In many of the Swedish forest industries the electric power required for the aeration process is responsible for more than 50% of the total use of energy. The aim of this report is to study the aeration of waste water from a forest industry in order to make the aeration in the biological purification stage more energy efficient. The experimental part includes aeration experiments and measurement of surface tension when adding salt in clean and untreated process water. All experiments have been carried out in lab-scale at Karlstad University. The salts used during the study were sodium chloride, lime sludge and also precipitator dust, of which the two latter are by-products of pulping. The project has reached its goal, to compare and measure the speed of aeration when adding different salts to waste water from the forest industry in order to make the purification process more efficient.  This study shows that adding by-products may increase the speed of the aeration of waste water from the forest industry and decrease the use of energy during the aerobic treatment process. Adding precipitator dust to the fabrication water increases the speed of the aeration by 60%. The standard oxygen transfer rate (SOTR) decreased from 314tonnes O2/d to 118tonnes O2/d. The energy demand during the aeration process decreased by 100 MWh per day. / Vid framställning av massa, papper och kartong används dagligen stora mängder vatten som måste renas vid det interna reningsverket innan det når recipienten. En av industrierna är Stora Enso, Skogshalls bruk. I det biologiska reningessteget vid Skoghalls bruk används en luftad damm där mikroorganismer med hjälp av syre oxiderar det organiska materialet till koldioxid. Luft pumpas in från botten av dammen och syret kan transporteras från luftbubblorna till vattnet genom diffusion. Problemet vid syresättning av skogsindustriellt avloppsvattnet är att vedrester som exempelvis fettsyror följer med avloppsvattnet och försvårar syretransporten. Tidigare studier visar att vid tillsats av salt förbättras syresättningen och att energianvändningen vid luftningsprocessen minskar. De salter som valts i den här undersökningen är natriumklorid samt mesa och elfilteraska. Varav det två sista är biprodukter från massaframställningen. I många av Sveriges skogsindustrier står elen till luftningsprocessen för mer än 50 % av den totala energianvändningen. Det här arbetet syftar till att undersöka syresättningen av ett skogsindustriellt avloppsvatten med avsikt att energieffektivisera luftningen i det biologiska reningssteget. Den experimentella delen omfattar syresättningsförsök samt mätning av ytspänning vid tillsats av salt i både rent vatten och obehandlat processvatten. Samtliga försök har utförts i labbskala vid Karlstads universitet. Det här arbetet har uppnått sitt mål med att jämföra och mäta hastigheten av syresättning vid tillsats av olika salter i skogsindustriellt avloppsvatten med avsikt att energieffektivisera reningsprocessen. Resultatet tyder på att tillsats av biprodukter kan öka hastigheten vid syresättning av skogsindustriellt avloppsvatten och därmed minska energianvändningen vid den aeroba reningsprocessen. Vid tillsats av elfilteraska i processvattnet ökar hastigheten av syresättningen med 60 %. Det verkliga syrebehovet i dammen, SOTR sjönk från 314 ton O2/dygn till 118 ton O2/dygn. Energibehovet vid luftningsprocessen minskade med 100 MWh/dygn.

I Sverige har ungefär 1,2 miljoner människor enskild dricksvattenförsörjning och en stor andel av dessa har problem med vattenkvalitet. En utvärdering av reningstekniker har inletts av företaget Ecoloop och Utvecklingscentrum för vatten och detta examensarbete fördjupar och följer upp de inledande resultaten från det projektet. Med hjälp av en litteraturstudie, modellering i Visual MINTEQ och fem fallstudier utvärderades reningsteknikerna jonbytarfilter och nanofilter avsett för enskild dricksvattenförsörjning med avseende på reduktion av föroreningarna bly och uran. Fallstudierna visar att jonbytarfilter kan fungera väl för att reducera uranhalter men en viss inkörningsperiod förekommer där bieffekter, exempelvis kemisk smak, kan förekomma samt att underhåll är viktigt för att fortsätta ha en hög reduktionsgrad. Fallstudierna kunde ej besvara ifall nanofilter är en lämplig reningsteknik för ändamålet att reducera halter av bly och uran under de gränsvärden som finns, eftersom de membranfilter som använts i fallstudierna visade sig ha för stor porstorlek för att kallas nanofilter. En slutsats är att det är viktigt att fortsätta med provtagning av vattnet även efter att ett filter installerats. Utöver det genomfördes intervjuer och en enkätundersökning som undersökte hur kommuner i Sverige arbetar för att möta enskilda brunnsägare i deras utmaningar med vattenkvalitet. Intervjuerna och enkätsvaren visar på en variation där några kommuner jobbar aktivt för att stötta de enskilda brunnsägarna med rådgivning, bidrag och förebyggande åtgärder medan andra kommuner är mer passiva och låter de enskilda ta eget ansvar för sitt vatten. / About 1.2 million people in Sweden rely on their own private drinking water supply for their daily needs and a large portion of those have problems with water quality. An evaluation of water treatment technology intended for private wells has been initiated by the companies Ecoloop and Utvecklingscentrum för vatten and this master’s thesis further develops and follows up the initial results. By conducting a literature review, doing modelling in Visual MINTEQ and carrying out five case studies the two water treatment techniques nanofilter and ion exchange are evaluated in the context of domestic water supplies with water quality problems caused by either lead or uranium. The case studies shows that ion exchange filters can reduce uranium in drinking water below the threshold value but with some initial side effects (i.e., chemical taste of the water). The case studies could not show if nanofilters are suitable to reduce lead or uranium from domestic water supplies, since the pore size was found to be too big for the membrane filters used in the case studies to be called nanofilters. This concludes that it is important to proceed with sampling of the water even after installing a filter for water treatment. Additionally, interviews and a survey were conducted which investigated how municipalities in Sweden are working to meet private well owners in their challenges with water quality. The answers from the interviews and the survey displays a variation where some municipalities are actively supporting the private well owners through counselling, grants, and preventive measures while other municipalities are more passive and leaves the individual well owners responsible to look after their water quality by themselves.

Clean drinking water is a vital part of our society and a basic human right. With an ever growing population and a decreasing quality of raw water, new methods need to be introduced to keep up with the demand for clean, biostable, and sustainable production of drinking water. The aim of this study is to evaluate Håbo municipality’s increasing usage of chemicals in their water treatment process and to investigate current and future possible technologies for water treatment for Håbo to make their process more sustainable. In this study four scenarios of different cost and change of today’s water treatment plants are presented, while our overall recommendation is to build a new facility. A new plant with new treatment methods such as ultrafiltration is most in line with Håbo municipality’s vision of decreasing chemical usage and sustainability, all while maintaining the water quality. Due to Håbo’s growing population and today’s water plants running close to maximum capacity, a new facility with a larger capacity should be considered.