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.

I många år har linjär ekonomi tillämpats i samhället men det börjar ske en förändring. Nu börjar det bli intressant att skapa ett ekonomiskt värde i restprodukter genom att bilda cirkulära ekonomier, som dessutom minskar utarmningen av jordens resurser och skapar hållbarhet. En kritisk ändlig naturresurs för alla levande organismer är mackronäringsämnet fosfor. Den bryts i stora dagbrott men börjar bli mer svåråtkomlig och utspädd vilket kan leda till att det blir en resursbrist i framtiden. De skogsindustriella reningsverken behöver näringsämnen för att kunna rena avloppsvatten från organiskt material. Där tillsätts bland annat kväve och fosfor vars utvinning är energikrävande och bidrar till miljöföroreningar. Inne i reningsverket sker många biologiska processer som är beroende av flera faktorer för att uppnå en hög reningsgrad. En faktor är temperatur. Pappers och massabruken har ofta varma flöden som behöver kylas ner innan de går till reningsverket, därav fås ett stort överskott av lågvärdig energi som ej används (spillvärme). Under de senaste åren har både ett politiskt och privat driv uppstått att utöka det svenska vattenbruket med akvatiska produkter, exempelvis fisk. Fiskar kan odlas i öppna kassar i sjöar/hav men det finns risker så som övergödning och spridning av sjukdomar. Därav är intresset stort för landbaserade fiskodlingar med Recirculating Aquaculture Systems. En landbaserad fiskodling har dock ett stort värmebehov för att bibehålla rätt vattentemperatur för fisken. Avloppsvattnet har även ett högt innehåll av kväve och fosfor som behöver renas innan det släpps ut. Med hjälp av programmet Simulink byggdes en simuleringsmodell över ett skogsindustriellt reningsverk i symbios med en fiskodling. Syftet var att undersöka möjligheter och begränsningar för symbiosen med ett extra fokus på reningsverket. Målen var att ta reda på hur mycket mindre kväve och fosfor som behövs i reningsverket, utföra en miljöanalys av symbiosen, identifiera begränsande faktorer och hitta lösningar samt ta reda på om spillvärmen räcker för att värma fiskodlingen De erhållna resultaten var att reningsverket kan spara 82 ton fosforsyra och upp till 817 ton ammoniak per år. Reningsverket klarar belastningen från en fiskodling med en årlig produktion på 2200 ton fisk utan överskrida sin dåvarande utsläpp år 2021, vilket motsvarar 2,9 kg odlad fisk per ton producerad massa. Det kan reducera reningsverkets och fiskodlingen koldioxidutsläpp med 471,1 ton respektive 485,7 ton per år. Under året infaller ett processtop i pappers och massaindustrin. Det leder till strypt värmetillförsel för fiskodlingen som resulterar i för kall fiskvattentemperatur samt för höga utsläpp närsalter vid uppstart av reningsverket. En lösning är att lägga på fem centimeters isolering på fiskpoolerna. För att minimera närsaltsutsläppen kan fasta närsalter ur fiskavloppsvattnet filtreras bort och en kolkälla tillsättas. För att maximera användningen av spillvärme kan en icke isolerad 3000 ton fiskodling byggas. Värmningsbehovet per år blir då runt 16000 MWh vilket motsvarar cirka 4,7 % av spillvärmen. / For many years, linear economics has been applied in society, but it is changing. Instead, it is now interesting to create an economic value in residual products by forming circular economies, which also reduces the depletion of the earth's resources and promote sustainability. A critical finite natural resources for all living organisms is the macronutrient phosphorus. It is mined in large open pits but is becoming diluted and difficult to access, which may lead to a lack of resource in the future. The forest industry wastewater treatment plants need nutrients to be able to treat wastewater from organic material. Among other things, nitrogen and phosphorus are added, the extraction of which is energy-intensive and contributes to environmental pollution. Inside the treatment plant, many biological processes take place that depend on several factors to achieve a high degree of treatment. One factor is temperature. Paper and pulp mills often have warm streams of water that needs to be cooled down before being sent to the treatment plant, which results in a large surplus of waste heat that is not used. In recent years, both a political and private drive has arisen to expand Swedish aquaculture with aquatic products such as fish. Fish can be grown in open net pens in lakes / seas, but there are risks such as eutrophication and the spread of diseases. As a result, there is great interest in land-based fish farms with Recirculating Aquaculture Systems. However, a land-based fish farm has a great need for heat to maintain the right water temperature for the fish. The wastewater also has a high content of nitrogen and phosphorus that needs to be treated before it is discharged. With the help of the program Simulink, a simulation model was built describing a forest industry treatment plant in symbiosis with a fish farm. The purpose was to investigate possibilities and limitations for the symbiosis with an extra focus on the treatment plant. The goals were to investigate how much less nitrogen and phosphorus is needed in the treatment plant, perform an environmental analysis of the symbiosis, identify limiting factors, find solutions and find out if there is enough waste heat to heat the fish farm The results obtained were that the treatment plant can save 82 tonnes of phosphoric acid and up to 817 tonnes of ammonia per year. The treatment plant manages the load from a fish farm with an annual production of 2200 tonnes of fish without exceeding its equivalent discharge pollution levels of 2021, which is equal to 2,9 kg farmed fish per tonne produced pulp. It can reduce the treatment plant's and fish farm's carbon dioxide emissions by 471.1 tonnes and 485.7 tonnes per year, respectively During the year, a process stop occurs in the paper and pulp industry. This leads to a restricted heat supply for the fish farm, which results in a too cold water temperature for the fish and too high discharges of nutrients in to receiving lake at the start-up of the treatment plant. One solution to this issue is to put five centimetres of insulation on the fish pools. To minimize nutrient discharges, the solid nutrients from the fish wastewater can be filtered out and a carbon source added. To maximize the use of waste heat, a non-insulated 3000 ton fish farm can be built. The heating demand per year will then be around 16,000 MWh, which corresponds to approximately 4.7% of the waste heat.

Antibiotikaresistens är en av de största globala utmaningarna i sjukvården och om den mängdantibiotika som används idag fortsätter att användas i framtiden riskerar det att kosta 10 miljonermänniskor om livet varje år från år 2050. Antibiotikarester i akvatiska miljöer ökar risken förspridning av antibiotikaresistenta bakterier. Vissa antibiotikum är även toxiska för vattenlevandeorganismer. Dagens vattenreningsverk är inte utformade att rena vatten från antibiotikaresteroch därför följer resterna med vattnet ut i recipienten. För att lösa det här problemet behövervattenreningsverk utvecklas med nya reningsmetoder för att kunna rena antibiotika och vårdenmåste minska användandet i sjukvården. De kopplade globala målen kopplade till detta problemär mål 3 “God hälsa och välbefinnande”, 6 “rent vatten och sanitet”, 11 “hållbara städer ochsamhällen”, 14 “hav och marina resurser” (Globala målen, 2021a; Globala målen, 2021b;Globala målen, 2021c; Globala målen, 2021d). Arbetet undersöker potentiella lösningar förutveckling av vattenreningsverk och alternativa behandlingsmetoder för att minska användandetav antibiotika inom sjukvården. För att göra detta har intervjuer med respondenter på Gävlesjukhus och Duvbackens reningsverk genomförts för att hitta brister i dagens teknik.Förbättringsförslagen är baserade på vetenskapliga artiklar och myndigheters hemsidor. I EUfinns det inga krav gällande att producenterna av läkemedel ska granska den verkligamiljöpåverkan läkemedlet har efter att det har godkänts för försäljning. Antibiotikaläkemedel ärbiologiskt aktiva föreningar vilka, även i små mängder, kan påverka det akvatiska ekosystemetnegativt. Penicillin är det vanligaste använda antibiotikan i Gävles sluten- och primärvård.Slutenvården utgör den största gruppen av antibiotikaanvändare men beaktas bör att det är okänthuruvida dessa användare tidigare kommer från primärvården. Det är också okänt hur stor andelav inköpta läkemedel som faktiskt använts. De reningstekniker bäst lämpade att använda påvattenreningsverk för att rena antibiotikarester varierar och beror bland annat på klimat,resurser och vilken typ av antibiotika som finns i avloppsvattnet. Ozonering är positivt eftersomdet är effektivt mot antibiotikasubstanser med brett spektrum. Det ger heller inte någonpåverkan på slam från vattenreningsverket eftersom ozonet löses upp och blir till syre efterreningen. Ozonering är ofta mest effektiv i kombination med andra reningstekniker vilket kallasför hybridprocesser. Adsorption är effektivt för rening av antibiotikarester och den vanligametoden kolbaserad adsorption är effektiv vid rening av tetracyklinrester. Metoden är effektiveftersom det tar upp mycket av resterna samt att energikostnaden är låg. Sandfilter är en brametod för att rena bort antibiotikaresistenta bakterier och dessutom renar filtrets adsorptionockså rester av tetracyklin. Genom att införa en reningsteknik kombinerad med aktivt kol ochozonering för att rena antibiotikarester från avloppsvattnet samt att använda vakuumassisteradsårbehandling kan användandet av antibiotika minska. / Antibiotic resistance is one of the biggest global challenges in modern day healthcare and ifcontinued use of antibiotics in the same amount as today, it will kill 10 million people every yeararound 2050. Antibiotic residues in aquatic environments increase the risk of spreading ofspreading antibiotic resistant bacteria. Some antibiotics are also toxic to aquatic organisms.Because the wastewater plants are not designed to purify the water from antibiotics the residuescontinue with the water to the recipient. To solve the problem the wastewater plants needs toupgrade with new technology and the healthcare industry reduces the amount prescribedantibiotics. The UN global goals connected to this issue is goal 3 “Good health and well-being”,6 “clean water and sanitary”, 11 “sustainable cities and communities” and 14 “life below water”(Global goals). This study explores potential developments in the wastewater plants andalternatives for antibiotics in healthcare by interviewing respondents at the hospital in Gävle andthe wastewater plant Duvbacken to find the deficiencies of today. Included suggestions are basedon scientific articles and Swedish agencies. There is no requirement for the medicalmanufacturers within the EU to examine the environmental impact of medicines after they havebeen approved for sale. Antibiotic drugs are biologically active compounds which, even in smallamounts, can adversely affect the aquatic ecosystem. Penicillin is the most widely used antibioticin Gävle's inpatient and outpatient care. Outpatient care constitutes the largest group ofantibiotic users, but it should be taken into account that people from this group may havepreviously belonged to inpatient care. It is also unknown how much of each purchased drug thatis used. The treatment techniques that are best suited to use at water treatment plants to purifyantibiotic residues vary and depend on the climate, resources and the type of antibiotics found inthe wastewater. Ozonation is positive as it is effective for broad spectrum antibiotics. It also hasno effect on sludge from the water treatment plant because the ozone dissolves and becomesoxygen after the treatment. Ozonation is often most effective when combined with otherpurification techniques which is called hybrid processes. Adsorption is effective for thepurification of antibiotic residues and the usual method of carbon-based adsorption is effective inthe purification of tetracycline residues. The method is effective because it absorbs much of theresidues at a low energy cost. Sand filter is an effective method to clean away antibiotic-resistantbacteria and in addition, the adsorption of the filter also cleans residues of tetracycline. Byintroducing a purification technique combined with activated carbon and ozonation to purify thewastewater in wastewater plants and to use vacuum assisted wound treatment, the use ofantibiotics can be reduced.

Idag finns det inte tillräckligt underhåll på de 15 svamp- och bakterietankar som finns på AstraZenecas vattenreningsverk i Gärtuna, Södertälje. Företaget använder sig av avhjälpande underhåll där de väntar på att tankarna ska gå sönder för att sedan laga dem. Reningsverket vill skapa en underhållsstrategi på tankarna genom att ta reda på om livslängden kan förlängas eller om, och i så fall när, utrustningen behöver renoveras, uppgraderas eller bytas ut. I litteraturstudier undersöktes underhållsstrategier, vattenreningsverk och olika tillståndskontroller. Besök gjordes för att få en bättre uppfattning om hur arbetet på vattenreningsverket ser ut idag. Intervjuer hölls med chefen för vattenreningsverket, en erfaren drifttekniker samt två externa företag som jobbar med underhåll. I resultatet framgår information om vilka fel som uppstått, vilka åtgärder som vidtagits samt vad det kostat. Det framgår även hur underhåll kan ske med olika externa parter och kostnader för detta. Två olika tillståndskontroller, digital röntgenskanning och penetrantprovning föreslås för att upptäcka fel på tankarna. Efter analys av resultatet har slutsatser om en ny underhållsstrategi kunnat dras. Rekommendationer om hur den kan implementeras och lämpligt intervall har tagits fram. AstraZeneca föreslås gå från ett avhjälpande till ett schemalagt tillståndsbaserat underhåll, där tillståndskontroller utförs var tredje, fjärde eller femte år beroende på personalens bedömning och de rekommenderas också att använda sig av externa resurser när det kommer till tvättning och tillståndskontroller av tankarna. Avhjälpande underhåll är omöjligt att planera och kommer med vår lösning att minimeras. Schemalagt tillståndsbaserat underhåll som vi rekommenderar kommer resultera i en mycket enklare planering och oväntade kostnader likväl som oväntade stopptider kommer undvikas. Regelbundet underhåll kommer troligtvis resultera i att tankarnas livslängd ökar vilket bidrar till en bättre hållbarhet och man slipper köpa in nya tankar. / Today, there is not enough maintenance on the 15 fungal and bacterial tanks found at AstraZeneca's wastewater treatment plant in Gärtuna, Södertälje. The company uses a maintenance strategy where they wait for the tanks to fail and then fix them. The treatment plant wants to create a maintenance strategy for the tanks by finding out if the life span can be extended or if, and if so, when the equipment needs to be renovated, upgraded, or replaced. With literature studies maintenance strategies, wastewater treatment plants and various condition investigations, were analysed. The visits were made to get a better idea of how the work at the wastewater treatment plant looks like today. Interviews were held with the head of the water treatment plant, an experienced operating technician and two external companies working on maintenance. The result shows information about what errors occurred, what measures were taken and what it cost. It also shows how maintenance can be done with various external sources and costs for this. Two different condition investigations, digital x-ray scanning and penetrant testing are suggested to detect errors in the tanks. After analysing the results, conclusions about a new maintenance strategy could be drawn. Recommendations on how it can be implemented, and an appropriate interval have been developed. AstraZeneca should go from corrective to scheduled condition-based maintenance, where condition investigations are performed every three, four or five years depending on the staff's assessment and they could make use of external sources when it comes to washing and condition investigations of the tanks. Corrective maintenance is impossible to plan and our solution will minimize this. Scheduled condition-based maintenance that we recommend will result in a much simpler planning where unexpected costs as well as unexpected downtime will be avoided. Regular maintenance will probably result in an increase in the service life of the tanks, which contributes to better durability and they will not have to buy new tanks.

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.

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.