Onsite wastewater treatment systems in Sweden are getting old and many of them lack sufficient phosphorus, nitrogen and organic carbon reduction. Biochar is a material that has been suggested as an alternative to the common sand or soil used in onsite wastewater treatment systems. The objective of this study was to compare the phosphorus removal capacity between three different modified biochars and one untreated biochar in a batch adsorption and column filter experiment. The modifications included impregnation of ferric chloride (FeCl3), calcium oxide (CaO) and untreated biochar mixed with the commercial phosphorus removal product Polonite. To further study nitrogen removal a filter with one vertical unsaturated section followed by one saturated horizontal flow section was installed. The batch adsorption experiment showed that CaO impregnated biochar had the highest phosphorus adsorption, i.e. of 0.30 ± 0.03 mg/g in a 3.3 mg/L phosphorus solution. However, the maximum adsorption capacity was calculated to be higher for the FeCl3 impregnated biochar (3.21 ± 0.01 mg/g) than the other biochar types. The pseudo 2nd order kinetic model proved better fit than the pseudo 1st order model for all biochars which suggest that chemical adsorption was important. Phosphorus adsorption to the untreated and FeCl3 impregnated biochar fitted the Langmuir adsorption isotherm model best. This indicates that the adsorption can be modeled as a homogenous monolayer process. The CaO impregnated and Polonite mixed biochars fitted the Freundlich adsorption model best which is an indicative of heterogenic adsorption. CaO and FeCl3 impregnated biochars had the highest total phosphorus (Tot-P) reduction of 90 ± 8 % and 92 ± 4 % respectively. The Polonite mixed biochar had a Tot-P reduction of 65 ± 14 % and the untreated biochar had a reduction of 43 ± 24 %. However, the effluent of the CaO impregnated biochar filter acquired a red-brown tint and a precipitation that might be an indication of incomplete impregnation of the biochar. The FeCl3 effluent had a very low pH. This can be a problem if the material is to be used in full-scale treatment system together with biological treatment for nitrogen that require a higher pH. The nitrogen removal filter showed a total nitrogen removal of 62 ± 16 % which is high compared to conventional onsite wastewater treatment systems. Batch adsorption and filter experiment confirms impregnated biochar as a promising replacement or addition to onsite wastewater treatment systems for phosphorus removal. However the removal of organic carbon (as chemical oxygen demand COD) in the filters was lower than expected and further investigation of organic carbon removal needs to be studied to see if these four biochars are suitable in real onsite wastewater treatment systems. / Många av Sveriges små avloppssystem är gamla och saknar tillräcklig rening av fosfor, kväve och organiskt material. Följden är förorenat grundvatten samt övergödning i hav, sjöar och vattendrag. Lösningar för att förbättra fosfor- och kvävereningen finns på marknaden men många har visat brister i rening och robusthet. Biokol är ett material som har föreslagits som ersättare till jord eller sand i mark och infiltrationsbäddar. Denna studie syftade till att i skak- och kolonnfilterexperiment jämföra fosforreduktion mellan tre modifierade biokol och ett obehandlat biokol. Modifieringen av biokolet innebar impregnering med järnklorid (FeCl3), kalciumoxid (CaO) samt blandning med Polonite som är en kommersiell produkt för fosforrening. För att undersöka förbättring av kväverening installerades även ett filter med obehandlat biokol där en vertikal aerob modul kombinerades med en efterföljande horisontell anaerob modul. Skakstudien där biokolen skakades i 3.3 mg/L fosforlösning visade att adsorptionen var högst i det CaO-impregnerade biokolet, 0.3 ± 0.03 mg/g. Den maximala potentiella fosforadsorptionen beräknades dock vara högst för biokolet som impregnerats med FeCl3, 3.21 ± 0.01 mg/g. Skakförsöket visade också att fosforadsorptionen var främst kemisk då adsorptionen passade bättre med pseudo andra ordningens modell än pseudo första. Adsorption av fosfor på obehandlat biokol och FeCl3 impregnerat biokol modellerades bäst med Langmuir modellen, vilket tyder på en homogen adsorption. Det Polonite-blandade biokolet och CaO-impregnerade biokolet modellerades bäst med Freundlich modellen vilket är en indikation på en heterogen adsorptionsprocess. Biokol impregnerat med CaO och FeCl3 gav de högsta totalfosforreduktionerna på 90 ± 8 % respektive 92 ± 4 %. Biokolet som var blandat med Polonite hade en reduktion på 65 ± 14 % och det obehandlade biokolet 43 ± 24 %. Ett problem med filtratet från CaO-filtret var att det fick en rödbrun färg samt en fällning vilket kan ha berott på ofullständig pyrolysering och impregnering. Filtratet från det FeCl3 impregnerade biokolet hade mycket lågt pH vilket kan vara problematiskt om mikrobiologisk tillväxt i filtret för rening av kväve och organiskt material vill uppnås. Filtret för kväverening gav en total kvävereduktion på 62 ± 16 % vilket är högre än kommersiella system. Resultaten från skak och filterstudien visade på att impregnerade biokol kan ge en förbättrad fosforrening om de skulle användas i små avloppssystem. Rening av organiskt material, kemisk syreförbrukning (COD), var dock låg i alla filter och behöver studeras ytterligare för att avgöra om dessa biokol är lämpliga för småskalig avloppsvattenrening.

Hälsosamma ekosystem försörjer oss med livsviktiga resurser och tjänster – ekosystemtjänster så som skydd mot översvämning. I Norra Östersjöns vattendistrikt, som Mälaren tillhör, är statusen på den ekosystemtjänsten dålig. Detta beror till stor del på en omfattande dikning och brist på svämplan i området. Under perioder med skyfall riskerar därför området runt Mälaren och dess tillrinnande vattendrag att drabbas av översvämningar som skadar matproduktion, infrastruktur och miljö. Övergödning är redan ett problem i området och stora tillskott av fosfor till följd av översvämmade jordbruksmarker kan orsaka stora algblomningar och försämrad livsmiljö för vattenlevande organismer. Under augusti och september 2023 föll ovanligt stora mängder regn över mellersta Sverige vilket ökade vattenföringen i vattendragen runt Mälaren och översvämmade vissa av dem. Högfrekventa turbiditetsmätningar från in-situ sensorer installerade i Sagån, Hågaån och Fyrisån, tre vattendrag i Mälarens avrinningsområde, har använts för att undersöka skyfallens effekter på deras vattenföring och beräknad fosfortransport. Resultaten visade en signifikant korrelation mellan ökad vattenföring och ökad fosfortransport, en signifikant ökning under 2023 jämfört med 2018–2022 och signifikanta skillnader mellan vattendragen. Översvämmade Sagån hade extremt höga toppar i beräknad fosfortransport. Resultaten indikerar att övergödningsproblemen i Mälaren kan förvärras i ett framtida klimat med mer intensiva skyfall om inte åtgärder tas för att stärka avrinningsområdets förmåga att hantera stora mängder nederbörd. / Healthy ecosystems provide us with vital resources and services – ecosystem services such as flood protection. In the North Baltic Sea Water District, to which Lake Mälaren belongs, the status of that ecosystem service is poor, largely as a result of extensive draining in the area leading to a lack of floodplains. During periods of torrential rain, the area around Lake Mälaren and its tributaries is therefore at risk to be affected by floods that cause damage to food production, infrastructure and the environment. Eutrophication is already a problem in the area and large additions of phosphorus as a result of flooded agricultural land can cause large algal blooms and degraded habitat for aquatic organisms. During August and September 2023, unusually large amounts of rain fell over central Sweden, which increased the flow of water in Lake Mälarens tributaries and flooded some of them. High frequency turbidity data from in-situ sensors installed in Sagån, Hågaån and Fyrisån, three tributaries to Lake Mälaren, was used to study the effects of the heavy rains on their waterflow and estimated phosphorus transport. The results showed a significant correlation between increased water flow and increased phosphorus transport, a significant increase in 2023 compared to 2018-2022 and significant differences between the tributaries. Flooded Sagån had extremely high peaks in estimated phosphorus transport. The results indicate that the eutrophication problems in Lake Mälaren may worsen in a future climate with more intense downpours unless measures are taken to strengthen the catchment's ability to handle large amounts of rainfall.