Three methods of sensitivity and unceartainty analysis have been applied to the operative stormwater- and recipient model StormTac. The study area is the watershed of lake Flaten in the municipality Salem. StormTac’s submodels for stormwater, pollutant transport and the recipient are cosidired. In the sensitivity assessment, the model parametres and inputs were varied one at a time by a constant percentage according to the “one at a time” (OAAT) method and the response of the outputs were calculated. It was found that the stormwater- and baseflow were most sensitive to perturbations in the perciptation. Unceartainty analysis using Monte Carlo simulation was performed in two different ways. (1) All model parametres and inputs were included with defined unceartainties and the resulting unceartainty for the target variable was quantified. Thereafter, whith the purpose to estimate the contribution of all the parametres and inputs, the cumulative uncertainty for the target variable, each parameters/inputs unceartainty was omitted one at the time. The most crucial uncertainty for the storm water flow was the runoff coefficient for forestland and the perciptation (i.e the differens between the 90- and 10-percentile for the storm water flow was reduced whith 44 % and 33 % respectively). (2) To identify optimal parameter intervals, the probability for an acceptable value of the target variable was plotted against each parameters value range. The result suggests that for some of the parametres i StormTac, the ranges should be changed. / Den operativa dagvatten- och recipientmodellen StormTac har applicerats på sjön Flatens avrinningsområde i Salems kommun. StormTac:s delmodeller för dagvatten, föroreningstransport och recipienten studerades. Tre olika metoder för att undersöka osäkerheten och känsligheten hos parametrar och indata i delmodellerna tillämpades. I känslighetsanalysen (OAAT-metoden) behäftades parametervärdena och indata med systematiska fel och responsen hos utdata beräknades. Dag- och basvattenflödet var känsligast mot fel i nederbördsdata, medan kväve-, fosfor- och kopparbelastningen till recipienten var känsligast mot respektive förorenings dagvattenkoncentration från områden med bebyggelse. Varje parameter och indatas bidrag till den kumulativa osäkerheten hos utdata uppskattades med hjälp av Montecarlosimulering. Genom att för varje effektvariabel studera differensen mellan 90- och 10-percentilen när osäkerheten hos en parameter/indata i taget utelämnades, kunde varje parameters/indatas bidrag till modellresultatets osäkerhet kvantifieras. För dagvattenflödet bidrog avrinningskoefficienten för skogmark med 44 % av osäkerheten och nederbörden med 33 %. Montecarloanlys praktiserades även för att identifiera optimala intervall för parametrarna i modellen. Sannolikheten för ett accepterat värde på den simulerade effektvariabeln plottades mot varje parameters värdemängd. För vissa parametrar indikerade resultatet att intervallen kan förändras mot hur de i nuläget ser ut i StormTac. Uniforma sannolikhetsfördelningar, begränsade av StormTac:s min- och maxvärden för parametrarna och ± 50% av orginalvärdet för indata, användes i båda osäkerhetsanalyserna.

The river Göta Älv reaches between Vänern and Gothenburg and is the main raw water source for Gothenburg that supplies about 700 000 people with water. To protect and maintain a high water quality, continuously samples and water analyses are made throughout the river. In 1998 a protection area was founded between surte and Lärjeholm where the raw water intake is. This was made to increase the awareness of the importance to protect the water. However, there is a lot of contribution of untreated stormwater to Göta Älv within the protection area. Göteborg Water and Sewage Works commissioned this thesis where two areas, Tagene industrial area and Kärra residential area, with untreated stormwater outlets within the protection area are studied. The areas have been divided according to surface composition with different rates of pollutant contribution. Then the stormwater flow and the contribution of pollutants was simulated with the model SEWSYS. The future aim is that the model will be able to simulate the contribution of pollutants for a variety of rains, for the whole protection area. SEWSYS (Sewer System) is built in MATLAB/Simulink and consists of three modules, a stormwater module, a sanitary wastewater module and a treatment plant module. This project only includes the stormwater module. The model simulates the stormwater flow and the pollutants total phosphorous, total nitrogen, copper, zinc, lead, cadmium and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). Samples and analysis for the two areas has been carried out for another thesis work during the same period. The results from those analyses have been used for the model settings for the areas. Simulations have been performed to adjust the model and evaluate its ability to describe the stormwater flow and the pollutant contribution within the areas. The amount of stormwater and the runoff are well simulated by the model. However, the measured and analysed data has not been enough to get reliable simulations over the pollutant contribution. Further development of the model is necessary. Generally the model simulates lower values compared to measured values, especially in the industrial area. For a more general understanding over how SEWSYS works for the two areas, simulations were carried out on a yearly basis. Those simulations have been compared with general data for stormwater pollutants. Even though the results from the simulations have shown lower values than the measured values, the model shows clearly that the contribution of pollutants from the industrial site is greater than the contribution from the residential site. / Göta Älv sträcker sig från Vänern ner till Göteborg och är Göteborgs huvudsakliga råvattentäkt som försörjer ca 700 000 personer med vatten dagligen. För att säkra råvattenkvaliteten görs kontinuerliga provtagningar utmed älven. Dessutom beslutade Länsstyrelsen 1998 om ett skyddsområde med skyddsföreskrifter för avrinningsområdet mellan Surte i norr till vattenintaget vid Lärjeholm i söder. Ett mål med skyddsområdet är att det ska öka medvetenheten hos boende och de som är verksamma inom området om behovet att värna om vårt vatten. Dock leds det på flera ställen ut orenat dagvatten till älven inom skyddsområdet. Examensarbetet är ett uppdrag av Göteborgs Va-verk där två områden med orenade dagvattenutsläpp till Göta Älv studeras, Tagene industriområde samt Kärra bostadsområde. Dessa områden har karterats och dagvattenflödet samt föroreningsbelastningen från dagvattnet har simulerats med modellen SEWSYS. Målet på lång sikt är att modellen ska kunna användas för att simulera föroreningsbelastningen vid olika regn för hela skyddsområdet. Modellen SEWSYS (Sewer System) är uppbyggd i MATLAB/Simulink och bygger på tre moduler, en dagvattenmodul, en spillvattenmodul och en reningsverksmodul. För detta projekt har endast delen för dagvatten använts. Modellen simulerar dagvattenflödet och behandlar föroreningarna totalfosfor, totalkväve, koppar, zink, bly, kadmium samt polycykliska aromatiska kolväten (PAH). I ett examensarbete parallellt med detta har provtagning och analyser av föroreningar för de båda områdena ägt rum och dessa värden ligger till grund för inställningen av modellen. Simuleringar har utförts för att anpassa modellen samt utvärdera dess förmåga att beskriva dagvattenflödet och föroreningsbelastningen inom de aktuella områdena. Simuleringarna visar att avrinningen och dagvattenflödet simuleras bra av modellen. Det har dock visat sig att de gjorda mätningarna inte har varit tillräckliga som underlag för att få en tillförlitlig beskrivning av föroreningsbelastningen och vidare utveckling är nödvändig. Detta gäller särskilt i industriområdet där modellen generellt simulerar för låga föroreningsmängder. För en mer allmän uppfattning av SEWSYS modellen för de två områdena, har även simuleringar på årsbasis utförts och jämförts med schablonhalter för dagvattenföroreningar. Trots att simuleringsvärdena har legat lägre än de uppmätta värdena på föroreningsmängderna har det gått att visa att industriområdet bidrar till högre föroreningsbelastning än bostadsområdet på recipienten Göta Älv.

Four different kinds of filter-materials with reactive surfaces have been studied concerning their capacity to absorb heavy metals in leachate from a municipal waste deposit. The heavy metals studied were: lead, cadmium, copper, mercury, chromium, nickel and zinc. The leachate contains high levels of dissolved organic carbon (DOC) and has a high pH-value along with a high buffer capacity. These characteristics of the leachate make it difficult to remove pollutants and require efficient filters. The filters that were examined in the report are blast-furnace slag with CaO, sand covered with iron oxides, olivine and nepheline. The experiment was carried out in two sets, starting with batch experiments followed by a column study. The objective of the batch experiments was to find out how variations in pH affected the sorption capacity of the materials. The interval used during the test was from pH 5 to pH 10. The computer program VisualMinteq was used to evaluate the dominating sorption processes when the materials interacted with the solutions. Two different kinds of solutions were used in the batch experiment. One of them was the leachate, to which known concentrations of heavy metals were added (about 1 μM) and the other consisted of sodium nitrate, a solution without organic compounds, which was used as a reference. The sodium nitrate solution was also spiked with the same concentration of heavy metals as the leachate. The results from the batch experiment showed that the sorption of heavy metals was lowered if the DOC level was high. No relation between pH and sorption ability could be found for the leachate, but for some metals in the sodium solution a higher pH improved the removal of heavy metals. The two materials that showed best results in the batch experiment were the blast-furnace slag and the sand with iron oxides. These materials were used in the column study. The olivine material was somewhat better than the nepheline in the batch experiment. Four columns were used in the column study, two for each material. Leachate with heavy metals was pumped into the columns with a specific flow rate; at first a low flow rate was used and when half the experiment time had passed the flow rate was increased. The flow rates used were 0.12 m/24 h and 0.62 m/24 h. The outcome of the column experiment showed that the slag had the highest ability to adsorb metals. The metal sorption was over 60 percent for lead, cadmium and zinc, where the highest sorption was obtained for lead. No affects were noticed when the flow rate was increased. / I detta examensarbete har fyra olika reaktiva filtermaterials kapaciteter att ur deponilakvatten avskilja tungmetallerna bly, kadmium, koppar, kvicksilver, krom, nickel och zink testats. Deponilakvatten är ett avloppsvatten med höga halter organiskt material (DOC), högt pH och en hög buffertkapacitet. Dess sammansättning ställer stora krav på ett filter och närvaron av ligander påverkar sorptionprocesserna. Filtren som ingått i studien är kalciumoxiddopad masugnsslagg, järnoxidtäckt sand, olivin och nefelin. Försöken utfördes i två delar, med inledande skakförsök och därefter kolonnförsök. I båda försöken användes lakvatten med en extra tillsats av tungmetaller. I skakförsöken användes även natriumnitrat; ett referensvatten utan organiska ligander, även det spikat med tungmetaller. I skakförsöken studerades avskiljningens pH-beroende för de olika filtren, med ett pH-intervall på ca 5 – 10. Därefter modellerades resultaten i jämviktsprogrammet VisualMinteq för att fastställa vilka processer som styr avskiljningen. Skakförsöken och kolonnförsöken utfördes båda i klimatrum vid 8 ºC, för att efterlikna markens naturliga temperatur. Resultaten från skakförsöken visade att masugnsslagg och järnoxidsand gav bäst avskiljning för de flesta tungmetaller. Olivin och nefelin var sämre metallsorbenter, där olivin uppvisade något bättre resultat än nefelin. Inget tydligt pH-beroende för lakvattnet kunde utläsas, men för natriumnitratlösningen gav en pH-höjning en ökad sorption för vissa metaller. Den kemiska jämviktsmodelleringen visade att den dominerande processen i filtermaterialen var sorption på filterytorna. De två filtermaterialen som visade bäst resultat i skakförsöken (slagg och järnoxid) studerades vidare i kolonnförsök, där ett bestämt lakvattenflöde pumpades genom kolonner packade med materialen. Två olika flödeshastigheter testades (0,12 m/dygn och 0,62 m/dygn) och sorptionen av metaller analyserades. Slaggen uppvisade högst avskiljningskapacitet av de studerade filtren. De metaller som sorberades bäst var bly, kadmium och zink (över 60 % avskiljning), där den högsta sorptionen erhölls för bly. Gemensamt för både skak- och kolonnförsöken var att sorptionen försvårades då halten organiskt material (DOC) ökade, vilket beror på att DOC konkurrerar med de reaktiva ytorna på filtren om att binda den fria metalljonen. Ingen minskande avskiljningseffekt av en flödesökning kunde utläsas.

GE Healthcare operates in Uppsala (Sweden) and develops systems, equipments and medium to purify medical substances. Discussions with the local authority concerning planed far-reaching changes and upgrades of the biological process techniques for sewage management, aroused the question about revising the terms of permit for the activity. Therefore it seemed necessary to evaluate a newly installed biological process technique, which is the background of this thesis. The evaluated biological treatment process was built in 2003 and consists of a biological reactor filled with moving bed carriers with a high surface area for biological growth. At the time of the project the biological wastewater treatment plant consisted of a flow equalization facility and two following parallel biological processes; a biological reactor with moving bed carriers and a tower trickling filter. The aim of this thesis was to survey the function of the biological reactor with respect to the reduction of organic matter. Further to clarify which circumstances that have a negative effect on the organic reduction. During the three forthcoming years, an extensive reconstruction of the biological wastewater treatment facility will be accomplished. During the construction period the flow equalization will be very limited. Therefore an emission forecast with respect to organic matter was performed comprising the construction period during the years 2005, 2006 and 2007. This to estimate the safety margin to the emission standard during the construction period. Several parameters were surveyed during the project, water temperature, pH, plural nutrition elements, flow, oxygen concentration, suspended solids, organic load and microbial activity. At two occasions, the parameters were extensively studied during a 24-hour period respectively. Two capacity experiments were performed in order to evaluate the organic reduction at different organic loads. The obtained results together with an estimation regarding the organic load performed by AB Ångpanneföreningen were used for the emission forecast. The forecast considered two cases, operation with and without dosage of a flow with high organic content from the local solvent recycling facility (called T10-dosage). According to the forecast, the emission standard will be fulfilled during an average month regarding the organic load. This without T10-dosage and with an average reduction of 55 %. To fulfill the standard during a month with maximum organic load, a reduction of 65 and 75 % will be required in the cases without and with T10-dosage respectively. The organic reduction is negatively effected by lasting loads of 7 kg CODfilt/m3 or higher, or by a great increase of the load in a short period of time. Sporadic peaks regarding the organic load appeared to have temporary or no negative effects on the reduction. Flow variations during evenings, nights and weekends caused variations in the organic load with negative effect of the reduction rate. The oxygen concentration in the biological reactor has a conclusive significance of the reduction rate, a lower concentration than 2 mg/l affects the reduction rate in a negative way. The buffering capacity in the biofilm reactor showed to work excellently, the pH value varied between 6.8 and 8.9. There is an immediate risk of temperatures over 40oC during the construction period. This could have a negative influence of the organic reduction. Individual measured temperatures of 38oC did not have a negative effect on the reduction rate. The amount of suspended solids varied a lot in the outflow from the biological reactor and will continue to do so during the construction period. / GE Healthcare bedriver sin verksamhet i Uppsala vilken består av att utveckla system, utrustning och media för att rena läkemedelssubstanser. Vid diskussion med Uppsala kommuns VA- och avfallskontor väcktes frågan angående omprövning av tillståndet för verksamheten. Diskussionerna rörde planerade processförändringar och kompletteringar av bolagets biologiska processavloppsvattenrening. Av den anledningen ansågs det nödvändigt att utreda en för företaget ny processteknik för processavloppsvatten, vilket är bakgrunden till detta examensarbete. Den utvärderade processtekniken är en biofilmreaktor innehållande ett rörligt bärarmaterial med en stor skyddad yta för biologisk tillväxt. Biofilmreaktorn togs i drift under hösten år 2003 och därmed bestod det lokala reningsverket förenklat sett av en utjämningsanläggning följd av två parallella biosteg, ett biotorn med konventionell stationär biobädd över vilken processavloppsvatten spreds samt en biofilmreaktor med rörligt bärarmaterial. Syftet med examensarbetet var att kartlägga biofilmreaktorns funktion med avseende på reduktion av organiskt material. Vidare att klargöra vid vilka förhållanden reduktionsgraden har påverkats negativt. Under de tre kommande åren skall en stor om- och tillbyggnad av reningsverket genomföras. Förändringen kommer att medföra att utjämningsvolymen blir mycket begränsad under ombyggnadsperioden. Av den anledningen var ytterligare ett syfte med examensarbetet att utföra en utsläppsprognos med avseende på organiskt material för åren 2005 till och med 2007. Detta för att bedöma säkerhetsmarginalen till utsläppsvillkoret under ombyggnadsperioden. Examensarbetet realiserades genom att kartlägga parametrarna organisk belastning, organisk reduktion, vattentemperatur, pH, närsalter, flöde, koncentration löst syre, suspenderad substans samt mikrobiell aktivitet. Därutöver utfördes två kapacitetsförsök för att kartlägga den organiska belastningens inverkan på reduktionen. Vid det ena försöket skapades en högre organisk belastning genom att successivt öka flödesbelastningen över biofilmreaktorn. Vid det andra försöket doserades en delström (kallad T10-dosering) innehållande rester från den lokala lösningsmedelsåtervinningen med stort organiskt innehåll. Därtill utfördes två dygnsprovtagningar för att kartlägga ett flertal parametrars dygnsvariationer. Den framtagna utsläppsprognosen baserades på en belastningsprognos utförd av AB Ångpanneföreningen samt den i arbetet kartlagda reduktionen av organiskt material vid olika belastningar. Prognosen omfattar två fall, med eller utan T10-dosering. Enligt utsläppsprognosen kommer utsläppsvillkoret inte att överskridas under åren 2005 till och med 2007. Detta gäller vid en för året genomsnittlig månad avseende belastning utan T10-dosering och med en genomsnittlig organisk reduktionsgrad på 55 %. Under en månad med maximal belastning krävs 65 % reduktion och 75 % med T10-dosering. Kapacitetsförsöken visade att reduktionsgraden påverkades negativt vid en varaktig belastning överstigande 7 kg CODlöst/m3 samt vid kraftiga belastningsökningar. Tillfälliga belastningstoppar hade endast kortvarig eller ingen negativ inverkan på reduktionen. Höga flöden under dagtid och låga flöden under nätter och helger orsakade variationer i den organiska belastningen, vilket hade en negativ inverkan på reduktionen. När koncentrationen löst syre i biofilmreaktorn understeg 2 mg/l påverkades mikroorganismerna negativt och därmed även reduktionen. Buffertkapaciteten i biofilmreaktorn var god under den studerade tidsperioden och pH-värdet varierade mellan 6,5 och 8,8. Under ombyggnadsperioden föreligger en stor risk för att vattentemperaturen kan bli för hög i biofilmreaktorn vid ett flertal tillfällen. Enstaka uppmätta temperaturtoppar på 38°C påverkade dock inte reduktionen negativt. I biofilmreaktorns utgående vatten varierade mängden suspenderad substans kraftigt, vilket även kommer att gälla under ombyggnadsperioden.

Hallsta paper mill uses large amounts of water during the pulp and paper making processes. The wastewater is treated in two separate activated sludge processes referred to as BIO 1 and BIO 2. The main aim is to reduce the organic substance content, measured as COD (Chemical Oxygen Demand) before the wastewater is released into the environment. Since the effluent produced is very rich in organic substances, the addition of nitrogen (N) and phosphorus (P) are necessary to give satisfactory treatment results. Problems with sludge bulking sometimes occur which lead to increased levels of suspended matter and nutrients in the effluent. Periods of high concentration of phosphorus is also of great concern. The aim of this study is to investigate the causality behind the sludge bulking, with the help of scientific literature and analysis of previously compiled data using multivariate data analysis. COD and nutrients present in the influent will also be surveyed to identify variations in concentration caused by the paper making process. The scientific literature points toward low nitrogen and phosphorus levels as the major causes of the bulking sludge, as this leads to increased growth of filamentous bacteria to the detriment of the preferred flocculating species. A full scale experiment was conducted in an attempt to evaluate sufficient dosage levels of N and P to reduce this problem. The experiment has produced stabile results with low percentages of suspended organic matter and nutrients. Evaluation of the previously collected data using Multivariate Data Analysis did not lead to any correlation between variables being found, other than the impact of sludge concentration on COD-reduction. No relevant explanation to periods of high phosphorus levels could be found neither in the scientific literature nor in the multivariate data analysis. Bleaching of the paper pulp, with hydrogen peroxide and lye, results in a subsequent increase in COD concentration in the wastewater. The study shows an increased COD in the water approximately 12 hours after the increased dosing of these bleaching agents. Also the amounts of easily degradable COD increases following increased dosage of hydrogen peroxide and lye. The content of easily accessible phosphorus in the influent represents a minimum of 25 % and 20 % of the amount theoretically required for BIO1 and BIO2 respectively. The influent levels of nitrogen represents 33 % and 100 % for BIO1 and BIO2 respectively. From this study it has been possible to deduce that a controlled dosage of nutrients in relation to the incoming level of COD, is of great importance to the efficient treatment of COD rich effluent in the systems under investigation at Hallsta Papermill. / Vid Hallsta Pappersbruk används stora mängder vatten vid tillverkningen av massa och papper. Det förorenade processvattnet renas i två separata anläggningar, BIO1 och BIO2, båda med biologisk rening av typen aktivt slam. Avloppsvattnets höga halter av kolföreningar, vilka analyseras som COD (Chemical Oxygen Demand), kräver extra tillsats av kväve och fosfor för att erhålla tillfredsställande reningsresultat. I den biologiska reningen uppstår periodvis problem med slamsvällning, något som resulterar i höga utsläpp av suspenderat material och organiskt bundna näringsämnen. Även perioder med höga fosforutsläpp förekommer. Syftet med examensarbetet är att genom litteraturstudier och analys av historiska data, med hjälp av multivariat dataanalys, utreda orsakerna till problemen. Även en kartläggning av variationerna i inkommande avloppsvatten med avseende på COD och lättillgängliga näringsämnen genomförs. Utifrån information från litteraturen tyder problemen med slamsvällning ofta på bristande tillgång på kväve och fosfor vilket bland annat kan resultera i kraftig tillväxt av filamentösa bakterier. För att komma till rätta med problemen startades ett styrt försök med beräknade optimala doseringskvoter. Försöket resulterade i stabil drift för båda anläggningarna med låga utsläppsnivåer av både suspenderat material och näringsämnen. Resultatet från utvärderingen av driftsdata med multivariat analys visar att slamhalten har betydelse för COD-reduktionen i BIO1. Någon förklaring till problemen med höga fosforutsläpp har inte framkommit vare sig ur litteraturstudie eller multivariat dataanalys. Vid alkalisk oxiderande blekning av termomekanisk pappersmassa ökar den totala COD-koncentrationen i avloppsvattnet i samband med höjd dosering av blekkemikalier. Studien visar att en ökad COD-koncentration kan observeras i vattnet in till BIO1 ca 12 timmar efter förhöjd dosering av blekkemikalier. Samtidigt ökar andelen lättnedbrytbart COD till följd av ökad blekningsgrad. Kartläggningen av inkommande vatten visar att mängden lättillgängligt kväve i avloppsvattnet in till biologierna motsvarar ca 33 % och 100 % av det teoretiskt beräknade behovet för BIO1 respektive BIO2. För fosfor uppgår motsvarande till minst 25 % respektive 20 % för BIO1 och BIO2. Under examensarbetets gång har det kunnat konstateras att dosering av närsalter i förhållande till inkommande mängd COD är av stor vikt för en väl fungerande rening av det COD-rika avloppsvattnet vid Hallsta Pappersbruk.

Studien behandlar bevattningsgivornas storlek av avloppsvatten längs Peerzadiguda bevattningskanal i Andhra Pradesh, Indien. Peerzadiguda bevattningskanal är belägen norr om Musifloden nedströms Hyderabad som är huvudstad i delstaten Andhra Pradesh i Indien. I regioner med knappa vattenresurser kan avloppsvatten vara en värdefull resurs i jordbruk som kräver bevattning. Så är fallet längs Musifloden som innehåller Hyderabads orenade och delvis renade avloppsvatten. Studieområdet är den del av marken runt Peerzadiguda bevattningskanal som är bevattnad av densamma. Flödet i kanalen mättes, vattenförlusterna uppskattades och bevattningen över hela området beräknades. I ett geografiskt informationssystem (GIS) beräknades arean på studieområdet och några kartor tillverkades. För några fält i området beräknades också den aktuella bevattningen med mätningar av flödet i bevattningskanalerna på fälten och med hjälp av intervjuer med lantbrukarna. Bevattningen av fälten utfördes med bassängbevattning. Den aktuella bevattningen användes i vattenbalansberäkningar för rotzonen för de grödor som växte i området: grönsaker, fodergräs och ris. En optimal bevattning beräknades. Bevattningen över hela studieområdet beräknades till 41 mm per dag. Den aktuella bevattningen som uppmättes på fälten var mindre men de utförda vattenbalansberäkningarna visade att vattenförluster förekom, i vissa fall stora sådana. När den optimal bevattning användes i beräkningarna minskade förlusterna. Stora vattengivor och användningen av bassänbevattning och leder till vattenförluster och att stora mängder patogener tillförs jorden. / This thesis focuses on the amounts of wastewater irrigating the land along Peerzadiguda irrigation canal in Andhra Pradesh, India. The Peerzadiguda irrigation canal is located north of Musi river downstream Hyderabad, the capital of the Indian state Andhra Pradesh. In regions where the freshwater resources are scarce, wastewater can become a valuable resource in irrigated agriculture. This is the case along Musi river that contains Hyderabad’s untreated and partly treated wastewater. The study area is the land around Peerzadiguda irrigation canal that is irrigated with water from the canal. The flow in the irrigation canal was measured, water losses were estimated and the irrigation amount over the whole study area was quantified. In a Geographical Information System (GIS) the size of the study area was measured and a few maps produced. The actual irrigation on a few farms was also calculated from measurements of the irrigation canals on the farms and from data from interviews with the farmers. The irrigation of the fields was preformed with basin irrigation. The values of the actual irrigation was used in water balance calculations of the root zone for the crops growing in the area: vegetable, paragrass and paddy rice. An optimal irrigation scheme was then calculated. The irrigation over the whole study area was calculated to 41 mm per day. The actual irrigation measured on the fields was lower but the water balance calculations showed that the irrigation leads to water losses, in some cases large losses. With the optimal irrigation amount used in the water balance the water losses were reduced. The use of basin irrigation and the large amount of irrigation water leads to water losses and larger amounts of pathogenic organisms is added to the soil.

Användandet av obehandlat avloppsvatten inom jordbruket är en växande företeelse i många delar av världen. Speciellt i vattenfattiga områden där avloppsvattnet ses som en värdefull och pålitlig resurs. Det höga näringsinnehållet minskar behovet av konstgödsel och detta ökar böndernas inkomster. Men med användandet av avloppsvattnet följer vissa hälsorisker. Bland annat har man sett en högre förekomst av inälvsmaskar hos bönder som använder orenat avloppsvatten jämfört med de som använder rent vatten. Den här vattenkvalitetstudien har utförts längs floden Musi i Andhra Pradesh, Indien. Musi rinner igenom staden Hyderabad och mycket av stadens avloppsvatten dumpas i floden. Nedströms Hyderabad används detta vatten för bevattning. Längs med floden är dammar byggda, för att avleda vattnet i bevattningskanaler. Reservoirer bildas då flödeshastigheten minskar. Studieområdet sträcker sig från Hyderabad och 28.7 km nedströms. Hypotesen var att reservoirerna fungerar som biodammar och syftet var att kvantifiera dammarnas inverkan på vattenkvaliteten och utvärdera dess lämplighet utifrån ett hälso- och jordbruksperspektiv. Inom studieområdet är reningen med avseende på BOD, Nematoder och E coli 86,9%, 99,9% respektive 99,9%. Trots att reningen är så hög överstiger Nematod- och E coli-koncentrationerna Världshälsoorganisationens riktlinjer och utgör en hälsorisk för bönder och konsumenter. Syre- och salthalt ökar nedströms och den höga salthalten kan ha negativ inverkan på jordbrukets avkastning. Genom att titta på reningsmönster och förändring av olika vattenkvalitetsparametrar är en av slutsatserna av detta arbete att reningen i dammarna motsvarar den rening som sker i de anaeroba bassängerna i ett biodammsystem. / The use of untreated domestic sewage in agriculture is a growing practice in many parts of the world. It is being looked upon as a valuable and reliable resource in water scarce communities. Wastewater is usually rich in nutrients and the use results in high yields without the need for artificial fertilisers. But with the use of untreated wastewater follows a number of associated health risks, e.g. a higher prevalence of helminth infections has been seen among wastewater users compared to non-users. This water quality study was performed along the River Musi in Andhra Pradesh, India. The Musi River flows through the city of Hyderabad carrying the most of the town’s wastewater. Downstream of Hyderabad the wastewater is used by farmers for irrigation. Along the river weirs are constructed which diverts the irrigation water into canals and reservoirs are formed where the flow velocity slows down. The study area stretches from Hyderabad and 28.7 km downstream. The hypothesis was that the existing irrigation infrastructure acts like Wastewater Stabilisation Ponds and the aim was to quantify the impact of the weirs on water quality and to evaluate the irrigation water quality in reference to associated health risks and agricultural suitability. Within the study area the BOD, E coli and Nematode removals were 86.9%, 99.9% and 99.9% respectively. Despite the high removal the E coli and Nematodes, the concentrations exceed WHO guidelines for unrestricted and restricted irrigation, and there exists an excess risk of intestinal nematode- and enteric infections for farmers. Dissolved oxygen and salinity increases downstream and due to the high salinity farmers could experience reduced crop yields. By looking at removal patterns, and the change in water quality parameters, the conclusion can be made that the reservoirs act like anaerobic ponds in a Wastewater Stabilisation Pond system.

This study was made as a part of a feasibility study on a polishing wetland at Rimbo wastewater plant (wwp) in Norrtälje municipality. The wwp had to decrease the nitrogen discharge to reach the limit 15 mg tot-N/l. The nitrogen in the outlet was mainly in the form of nitrate, hence the wetland mainly ought to support denitrification. The proposed area for the wetland was situated right next to the wwp and was already in the municipalitys posession. One aim of this study was to examine what spieces of plants needed to achieve highest possible denitrification. Some different plant spieces for providing a good and interesting environment for birds and people were also proposed. Furthermore a massbalance model was developed for studying the important exchange processes in a wetland, to study the impact of an uneven streambed on the hyporheic water exchange and for trying to predict the wetlands nitrogen removal capacity. Proposed plants to support denitrification was different reeds such as Common reed (Phragmites australis), Bulrush (Typha), Reed Sweet-grass (Glyceria maxima) och Reed Canry-grass (Phalaris Arundinacea). Common reed is a durable species who can survive in deeper water up to 2 metres while the others need a shallower water about 0,5 m of depth. For the good of the birdlife, different spieces of Sedges (Carex) were chosen due to their ability to produce large amounts of nutrient rich seeds. Measurment in sediment cores from Ekeby wetland in Eskilstuna gave a potential denitrification capacity of 3,31 mg NO3-N m-3 sed s-1. The denitrification capacity was then used in a massbalance model were the theory of advective pumping in an uneven bedsurface also was implemented. Evaluation of the model results showed that an uneven bedsurface did not contribute to an increased nitrogen removal from the wetland, possibly due to a far too low advection and flow of the water. This was also a reason to why the distribution between denitrification from the water- and plant community vs the sediment was unbalanced. The model results showed that less than 1 % of the reduced nitrogen came from the sediment part, in contrast to current knowledge that says about 50%. The model and the participating exchange processes need to be further evaluated before the models prediction of nitrogen removal can be used in design of a wetland. Calculations and comparisons with other wetlands showed that with a well estimated, grown up and maintained wetland, there should be no problems in achieving the goal of nitrogen removal in Rimbo wetland. Such a wetland should also provide a good habitat for birds and animals and also be a good recreationarea for people to visit, properties that were appreciated as important effects in other wetlands studied in this work. / Detta arbete gjordes som en del av en förstudie för anläggande av en efterpolerande våtmark till reningsverket i Rimbo, Norrtälje kommun. Reningsverket behövde sänka sitt utsläpp av kväve till riktvärdet 15 mg tot-N/l. Huvuddelen av kvävet i utloppsvattnet förelåg i nitratform, varför denitrifikationen borde förstärkas genom att anlägga en våtmark. Det tilltänkta området för våtmarken ligger i anslutning till reningsverket och ägs idag av kommunen. I detta arbete undersöktes vilken växtlighet i våtmarken som var lämpligast för syftet att få en så bra denitrifikation som möjligt. Även olika växtarter för att ge en intressant miljö för fåglar och människor togs fram. Dessutom utvecklades en massbalansmodell som användes för att studera de utbytesprocesser som är viktiga i en våtmark, frågan hur en ojämn bottenmorfometri påverkar det hyporheiska vattenutbytet samt om det går att förutsäga reningskapaciteten i Rimbo våtmark. Lämpliga växter för denitrifikationen ansågs vara vassbildande växter, och då främst främst bladvass (Phragmites australis), men även kaveldun (Typha), jättegröe (Glyceria maxima) och rörflen (Phalaris Arundinacea). Bladvass är en mycket tålig växt som klarar stort vattendjup, medan de andra vassorterna behöver en grundare våtmark på ca 0,5 m. För fågellivets bästa ansågs starrväxter (Carex) vara viktiga arter då de producerar stora mängder frön. Mätning av denitrifikationspotentialen i sediment från Ekeby våtmark gav en hastighet för denitrifikationen i sedimentet på 3,31 mg NO3-N m-3 sed s-1. Denitrifikationen från sediment användes sedan i en massbalansmodell där även även teorin om advektivt pumputbyte vid ojämn bottenform implementerades. En utvärdering av modellresultaten kunde avgöra att en ojämn eller vågig bottenmorfometri inte skulle förbättra reningen i våtmarken. Detta beroende på bland annat för låg advektionshastighet och flöde. Detta låga flöde ned i sedimentet bidrog även till att fördelningen av kväveborttag från sediment respektive vatten- och växtdelen blev snedfördelad. Enligt modellen var det mindre än 1% av kvävet som togs bort från sedimentet medan all vetenskap tyder på närmare 50%. Modellen och de ingående utbytesprocesserna bör utvärderas och utvecklas ytterligare innan den kan användas som verktyg för att beräkna kvävereningen från en våtmark. Beräkningar och jämförelser med andra våtmarker visade dock att en väl beväxt, utförd och beskickad våtmark inte skulle ha några problem att sänka nitrathalten till riktvärdet. En våtmark skulle även utgöra en bra uppehållsmiljö för fåglar, djur och människor vilket anses som viktiga mervärden i våtmarker på andra platser i Sverige.

Sedan december 2003 har Kalmar läns slakteris (KLS) nya reningsverk varit i drift. Entreprenör för det nya reningsverket samt driftansvariga under det två första åren är Läckeby Water Group. Verket är av SBR-typ (Sekventiell Biologisk Rening) med biologisk kväverening och kemisk fällning av fosfor med hjälp av järnklorid. Från slakteriet leds avloppsvattnet genom en 2 km lång ledning ner till reningsanläggningen. Verket hade under 2004 problem med höga halter fosfor i utgående vatten, flertalet mekaniska haverier samt två perioder av slamsvällning. Slamsvällningen orsakades av filamentösa (trådformiga) bakterier, första gången av Thiothrix spp. och andra gången av Typ 021N. Syftet med examensarbetet var att finna orsaken till den senare slamsvällningen samt att söka förebyggande åtgärder mot Typ 021N. Examensarbetet utfördes genom litteraturstudier, laboratorieförsök, fullskaleförsök, genomgång av driftsdata samt mikroskopering av aktivt slam vid verket. Utifrån litteraturstudier konstaterades att filamentösa bakterier kan gynnas under perioder av låga syrehalter samt av låg näringstillförsel eftersom dessa bakterier har en högre tillväxthastighet vid låga substratkoncentrationer än flockbildande bakterier. Specifikt för Typ 021N är att dessa har möjlighet att utnyttja reducerat svavel som energikälla samt gynnas vid tillgång på korta lättnedbrytbara kolföreningar. Laboratorieförsök visade inte entydigt att låga fosfor eller syrehalter gynnade de filamentösa bakterierna. Inverkan av FeCl3, Ecofloc, PAXXL60, NaOCl och H2O2 studerades under korttids laboratorieförsök och effekten utvärderades i mikroskop. I några fall hämmades filamenten men aldrig utan att även påverka övriga mikroorganismer negativt. PAX-XL60 hämmade filamentförkomsten mest och påverkade andra organismer förhållandevis lite. Tillsats av PAX i filamenthämmande och flockbildande syfte utfördes därefter i fullskala. Effekten av tidigare tillsatser av NaOCl och H2O2 i filamenthämmande syfte studerades och visade sig ha givit varierande resultat. NaOCl visade sig effektivt bekämpa filamentösa bakterier i processen då inblandning skedde under rätt förutsättningar. Processdata för våren 2004 jämfördes med data från en period under hösten, vilken följdes av en slamsvällning. Perioderna visade stora skillnader m.a.p. syrehalt, temperatur, dosering av järnklorid och organisk belastning. En on-line mätning i inkommande vatten visade på mycket höga halter av svavelväte. Svavelväte bildas under anaeroba förhållanden t.ex. i stillastående avloppsvatten. Orsaker till slamsvällningen i september-oktober 2004 tros vara höga halter av svavelväte, perioder med låga syrehalter, höga vattentemperaturer samt tillgång på lättnedbrytbart organiskt material. Svavelvätet kan förslagsvis elimineras genom en tidsstyrd dosering av CaNO3 i inkommande ledning. Noggrann övervakning av syre samt tillgång på syre måste garanteras i processen. Det inkommande vattnets mikroflora kan förändras genom installation av en aerob selektor för att gynna de flockformande bakterierna. För att sänka fosforhalterna i utgående vatten samt att inte riskera fosforbrist i processen har en tillfällig efterfällning med extra tillsats av FeCl3 och polymer installerats. / In December 2003 the new plant treating slaughterhouse wastewater from KLS was taken into operation. Läckeby Water Group was entrepreneur and responsible for the maintenance during the following two years. The treatment plant is of SBR-type and has biological nitrate removal and chemical precipitation of phosphate with iron chloride. The wastewater from the slaughterhouse passes a 2 km long pipeline before entering the treatment plant. During 2004, the plant had problems with high levels of phosphorous in the effluent, several mechanical problems and two occasions of sludge bulking caused by filamentous bacteria. The first incident was caused by Thiothrix spp. and the second by Type 021N. The aim with the thesis was to find causes for the latest period of sludge bulking as well as investigate preparatory actions against Type 021N. The thesis included literature studies, laboratory and full-scale tests, evaluation of prior process data and continuous microscopic analysis of the activated sludge at the plant. The literature study showed that filamentous bacteria are favoured by low oxygen and low nutrient concentrations due to their possibly higher growth rate during low substrate concentrations. Type 021N, specifically, can use reduced sulphides as energy source and benefits from an excess of low molecular substrates. Laboratory experiments did not verify that the filamentous bacteria were favoured by low oxygen concentration or low phosphate levels. The effect of FeCl3, Ecofloc, PAX-XL60, NaOCl and H2O2 added to a bulking sludge was evaluated by microscopic analysis. No chemical was found to suppress the filamentous bacteria without also affecting the floc-forming bacteria negatively. PAX-XL60 showed the largest negative effects on filamentous bacteria and only a minor impact on other microorganisms. Full-scale tests with PAX were thereafter performed in order to suppress filamentous bacteria as well as flocculate particulate solids. The effect of earlier additions of NaOCl and H2O2 into the process gave varied results. NaOCl was efficient against filamentous bacteria when addition was made during correct circumstances. Process data from two separate periods during 2004 was compared. One period was followed by good effluent values and another period by a sludge bulking period. Large differences between the two periods were seen in oxygen conditions, temperature, FeCl3 dosage and organic load. Measurements on influent wastewater showed high levels of hydrogen sulphide, which can be produced during anaerobe conditions i.e. in stagnant sewage pipes. Likely causes for the sludge bulking in September-October 2004 were high levels of hydrogen sulphide in the influent, periods of insufficient oxygen concentrations, high water temperatures and access to easy degradable substrate. The hydrogen sulphide can be eliminated through time-controlled dosage of CaNO3 in influent pipeline. Sufficient oxygen levels must be guaranteed in the process. The microbiological fauna in influent can be changed by installation of an aerobe selector to benefit floc-forming bacteria. To lower the phosphorous levels in effluent water and not risk phosphorous deficiency in the process a post-precipitation have been installed. The post-precipitation include extra dosage of FeCl3 and polymer and a drum screen to minimize suspended solids.

För att simulera aktivslamprocessen på ett reningsverk krävs en dynamisk modell som realistiskt beskriver processen. 1987 kom IWA, International Water Association med ASM1, Activated Sludge model no. 1 som fortfarande är den mest använda modellen för att beskriva denna process. I detta examensarbete har ASM1 används för att beskriva aktivslamprocessen på Henriksdals reningsverk i Stockholm. Arbetet har utförts som en del i ett europeiskt projekt, HIPCON (Holistic Integrated Process CONtrol) på IVL, Svenska Miljöinstitutet AB. Arbetet har gått ut på att ta fram en modell som realistiskt beskriver aktivslamprocessen och eftersedimenteringen. För att göra detta har en referensmodell i MATLAB/Simulink använts som grund och byggts om för att likna processen vid Henriksdal. Denna modell i Simulink använder ASM1 för att beskriva aktivslamprocessen. Eftersedimenteringen modelleras med en massbalansmodell där sedimenteringshastigheten beskrivs av en dubbelexponentiell sedimenteringsfunktion. Både ASM1 och sedimenteringsfunktionen använder en mängd olika parametrar för att beskriva processerna och dessa måste kalibreras fram för den process som skall modelleras. Aktivslamprocessen är en biologisk process som beror på en mängd yttre och inre faktorer och är unik för varje reningsverk. Därför finns det inte något enkelt sätt att kalibrera en modell på och information för det enskilda reningsverket i fråga måste tas fram. I detta arbete har två mätkampanjer utförts på Henriksdal för att få mätserier till kalibrering och validering samt information om avloppsvattnets sammansättning. Litteraturstudier har också genomförts för att få information om vilka parametervärden som är av störst intresse för modellen samt i vilket område varje parameter kan förväntas finnas. Arbetet har sedan gått ut på att efter riktlinjer för kalibrering funna i litteraturen ta fram en modell som så realistiskt som möjligt beskriver processen på Henriksdal. Först genomfördes en kalibrering med medelvärden för att hitta jämviktstillstånd och därmed en stabil modell på länge sikt. Utifrån den modellen utfördes sedan en dynamisk kalibrering för att få en modell som beskriver även kortsiktiga och snabba förändringar. Till sist utfördes en validering för att kontrollera om modellen fungerar även för en dataserie som ej använts vid kalibrering. Den framtagna modellen fungerade mycket bra för att modellera medelvärden på lång sikt. För snabba förändringar verkade modellen ligga fel i tiden och troligtvis var den reella uppehållstiden kortare än den teoretiska och bidrar till sämre modellanpassning. / To simulate the activated sludge process at a wastewater treatment plant a dynamic model that describes the process is needed. In 1987 IWA, International Water Association presented ASM1, Activated Sludge Model No.1 which still is the most widely used model for this process. In this thesis the ASM1 has been used to describe the activated sludge process. The work is a part of a European project, HIPCON (Holistic Integrated Process CONtrol) at IVL, Swedish Environmental Research Institute. The main objective of the work was to calibrate a model that realistically describes the activated sludge process and secondary sedimentation at Henriksdal wastewater treatment plant in Stockholm. A benchmark model in MATLAB/Simulink was used as a base and rebuilt and extended to fit the process of Henriksdal. In the model ASM1 is used to describe the activated sludge process. The settler is modelled with a mass balance model where the settling velocity is described by a double exponential function. The parameters used in both models have to be calibrated to fit the wastewater treatment plant. To find information about Henriksdal two measuring campaigns were performed to provide data for calibration and validation and to gather information about the composition of the incoming wastewater. From this data a model was developed and calibrated for the process at Henriksdal. After calibration the obtained model worked very well for modelling average values but did not adjust quite as well to fast dynamic changes.