Urban areas are affected by anthropogenic activities and produce pollutants that are transported to recipients and receiving waters during precipitation. Untreated stormwater runoff is a main driver of environmental degradation, and the interest in stormwater quality treatment has increased with the awareness of stormwater pollution. Several pollutants, including metals PAHs, PCBs, phthalates, and phenols, pose a hazard to aquatic life and are listed among the 45 priority substances in The European Water Framework Directive list (Directive 2013/39/EU). Stormwater bioretention technology is employed to efficiently remove pollutants during stormwater treatment in urban areas. However, the resulting accumulation of pollutants in bioretention facilities could ultimately create a pollutant depot. Hence, it is important to understand the occurrence, availability, and mobility of pollutants in bioretention facilities, as well as the processes that control their accumulation and mobility over time. The aim of the work in this licentiate thesis was to investigate the occurrence, accumulation, distribution, and concentration of organic micropollutants and metals inbioretention facilities after long-term stormwater treatment in urban areas of Ohio, Michigan, and Kentucky in November 2019. Samples were collected from 29 bioretention facilities, 20 of which were equipped with forebays. A total of 269 samples were analysed for metals commonly found in stormwater (Cr, Cu, Ni, Pb, and Zn), and a five-step sequential extraction method was used to assess the metal mobility in the filter material. Additionally, 116 samples from 12 sites were analysed for 38 organic micropollutants (OMPs), including 16 PAHs, 7 PCBs, 13 phthalates, and 2 alkylphenols. All studied metals were found in all samples, except for Cd, which was detected in 245 samples (91%). For the OMPs, 32 of 38 analytes were detected in at least one sample. PAHs and PCBs were the most frequently detected pollutants, and were found in 12 and 10 sites, respectively. The bioretention sites showed large variations in the concentrations of pollutants. The concentration of OMPs was highest in the upper 10 cm of the filter material and decreased with increasing depth, while a similar, but less obvious trend was observed for Cr, Cu, Pb, and Zn. A trend of decreasing concentration with increasing distance from the inlet was observed for OMPs but was less clear for the metals. Thefore bays, which contain sediment but no filter material, had the highest concentrations of OMPs. A strong correlation was observed between the pollutant concentrations and the ratio between the filter area and catchment area in a Principle Component Analysis. The accumulation and pathways of particle-bound OMPs and particle-bound metals showed similarities. These results will assist with improving the methods used for stormwater management. Importantly, regular replacement of the top filter layer and regular forebay maintenance may prevent pollutant accumulation and clogging, thereby extending the filters’ treatment function.

Syftet med detta projekt var att förse Region Uppsala med ett förslag på ett hållbart regninsamlingssystem som kan användas vid den spårvagnsdepå som ska byggas utanför Uppsala. Detta i enlighet med regionens hållbarhetsmål, som bland annat anger att vattenkvalitet ska anpassas efter användningsområde. Projektet utfördes på beställning av Region Uppsala, i samarbete med STUNS energi.  För att undersöka befintliga regninsamlingssystem i Sverige användes en semi-systematisk litteraturstudie. De system som undersöktes var huset Celsius i Uppsala, Sergelhusen i Stockholm och Citypassagen i Örebro.  Dessa system jämfördes utifrån fyra kriterier och poängsattes baserat på hur väl de uppnådde dessa. Taktypers påverkan på det insamlade regnvattnets kvalitet jämfördes genom en litteraturstudie. Dessutom utvecklades ytterligare ett poängsystem baserat på Livsmedelsverkets kvalitetskrav för dricksvatten där kvalitetsparametrarna rangordnades utifrån hur allvarliga konsekvenser exponering för dessa skulle ge. För att avgöra vilket ändamål som det insamlade vattnet skulle kunna användas till inom spårvagnsdepån modellerades två system, ett för toalettspolning och ett för spårvagnstvätt. Systemet som Citypassagen använder är mest lämpat för implementering vid depån. Systemet är skyfallssäkert då det finns en dagvattentank innan reningen och eftersom dagvattentanken är av tillräckligt stor kapacitet för att hantera intensivt regn utan att omkringliggande ytor påverkas. Detta regninsamlingssystem har även kapacitet att täcka över 70 % av Citypassagens årliga vattenbehov för spolning av toaletter. Resultaten visar att galvaniserad metall var den mest lämpade taktypen om first flush används. First flush är en metod som används vid regninsamling där den första insamlade vattenvolymen avlägsnas före den faktiska regninsamlingen sker. Om first flush inte användes var gröna tak, takspån av trä eller takpannor av lera de mest lämpliga taktyperna på depåtaket. Gröna tak och takspån av trä bidrar till organiskt material i det insamlade regnvattnet som vid klorrening bildar flyktiga och giftiga biprodukter. Gröna tak och takspån av trä bör därför ej kombineras med regninsamling till en spårvagnstvätt där klorrening förekommer.   Modelleringen av vatteninsamling och förbrukning, baserat på nederbördsdata från 1994–2023, visar att recirkulerat vatten och/eller regnvatten kan ersätta ungefär 99 % av det förväntade vattenbehovet inom depån oavsett val av användningsområde.  Vid ett system anpassat för spolning av toaletter utnyttjas 28,4 % av tillgängligt vatten medan systemet för tvätt av spårvagnar utnyttjar 81,8 %. Utifrån resursutnyttjande av vatten anses därmed spårvagnstvätt vara det bättre lämpade användningsområdet. Dessa resultat är baserade på de största undersökta kapaciteterna hos dagvattentanken vilket motsvarar 105 m3 vid spolning av toaletter respektive 210 m3 vid spårvagnstvätt. Studien visar att implementering av ett regninsamlingssystem vid den planerade spårvagnsdepån är möjligt och att detta bidrar till en avsevärd minskning av användningen av kommunalt dricksvatten. Dessutom kan projektet och dess rekommendationer fungera som modell för framtida initiativ och därigenom främja hållbar utveckling.

Climate change is expected to lead to more intense and severe rainfall events in the future, significantly increasing the risk of urban flooding. This change, characterized by spatial and temporal shifts in precipitation patterns, presents a challenge to the capacity of existing urban drainage systems, which may lead to higher runoff volumes than they were initially designed to handle. Relying solely on enlarging stormwater infrastructure to tackle this issue could be expensive and may transfer the flooding risk downstream, rather than effectively resolving it. Furthermore, climate change may also lead to prolonged dry spells, potentially resulting in soil compaction and diminished soil infiltration rates. Given these considerations, it is essential to ensure urban drainage systems are both adaptable and space-efficient, with an enhanced capacity to manage the heightened rainfall caused by climate change.   As awareness of the hydrological and environmental impacts of urbanization on catchments grows, there has been a paradigm shift toward adopting green infrastructure solutions. These approaches diverge from traditional 'end-of-pipe' strategies, emphasizing more holistic and sustainable methods. The overall aim of this thesis is to investigate the implications of climatic conditions and geographic location on the retention and detention capacity of three types of infiltration-based facilities: a biofilter cell, a green roof, and a grass swale. A rainfall-runoff model of a biofilter cell and a green roof, combined with swale irrigation experiments, was used to evaluate the capacity of these facilities to reduce runoff volumes and attenuate peak flows. The analysis was conducted in four urban areas representing oceanic (Cfc), humid continental (Dfb), and subarctic (Dfc) climatic zones. The assessment also includes the effect of temporal and spatial variation of saturated hydraulic conductivities (ksat). Swale irrigation experiments were conducted to evaluate the effect of outflow controls on swale retention and detention capacities, under high soil moisture conditions.   Results for biofilter cells and green roofs showed that retention capacities were influenced by the combined effect of antecedent wetness, the extent of winter periods, and the frequency and intensity of rainfall events. Conversely, green roofs were found to have a higher sensitivity to initial soil conditions and antecedent dry weather periods, which was observed through a spread distribution of runoff volume reductions. Grass swales exhibited a large spatial distribution of hydraulic conductivity (ksat) values, with lower values at the swale bottom and higher values at the slope on the right side. Results from a full-scale infiltration test showed that overall, grass swale infiltration capacities are representative of the measured ksat values at the swale bottom. Finally, the presence of outflow controls was observed to enhance the retention and detention capacities of grass swales, even under high levels of soil moisture content. This increase in swale hydrological functionality was influenced by swale outflow controls, leading to greater utilization of the grass swale surface area. Differences between swales with outflow controls and those without were noted due to the effect of the additional storage capacity provided by an outlet control weir. Conversely, it was shown that swales without outflow controls experienced limited retention under high soil moisture content, restricted by the finite capacity of surface depression storage.

Urban stormwater is today recognized as a significant source of pollution that has contributed to the deterioration of water quality in lakes and streams. Of the pollutants, metals are commonly occurring in stormwater and can cause major damage when released into the receiving waters. A promising treatment method for removing these metals before it reaches the receiving waters is to filter the water in various filter technologies such as catch basin inserts. In this study, the potential of five materials to remove dissolved copper (Cu) and zinc (Zn) from stormwater was investigated. The study was initiated with batch equilibrium tests to assess the sorption capacity of the materials at different metal concentrations relevant for stormwater. This was done in both single and binary batches to investigate whether or not any competitive sorption occurred between the metals. Langmuir, Freundlich and Sips isotherm models were adapted to the obtained data. Through geochemical modelling, it was also possible to investigate whether precipitation of metals was likely. Finally, kinetic studies were conducted to investigate whether the reaction rate of Cu and Zn was relevant in the context of catch basin inserts. The results showed that the biochar had the highest sorption capacity followed by peat, bark, milkweed, and polypropylene. It could also be noted that Cu competed with Zn binding sites at high concentrations and that the sorption capacity of biochar, peat and bark, at concentrations between 50-100 μg/l Cu and 50-500 μg/l Zn, was sufficient to meet the limits set for stormwater emissions. For these sorbents, the reaction rate was also significant. Kinetics tests showed that at an initial concentration of 1,000 μg/l, 83% of the metals were sorbed after 5 minutes and after 10 minutes this number was 93%. Bark and peat also showed low effluent pH and leaching of dissolved organic carbon (DOC). The Langmuir and pseudo-second order equation could be well adapted to the data while geochemical modelling showed that precipitation of metals was unlikely. This suggests that chemical adsorption may be the mechanism that largely accounted for the removal of Cu and Zn. The results of this study can hardly be used to estimate the field performance of stormwater filters, but can be used as a basis for comparing and selecting sorbents for subsequent column tests. / I denna studie undersöktes potentialen för fem material att avskilja löst koppar (Cu) och zink (Zn) från dagvatten. Studien inleddes med skaktest för att testa sorptionsförmågan hos materialen vid olika metallkoncentrationer relevant för dagvatten. Detta gjordes i både singel och binära test för att undersöka om någon konkurrerande sorption skedde mellan metallerna. Langmuirs, Freundlichs och Sips isotermmodeller anpassades även till resultatet. Genom geokemisk modellering var det även möjlig att undersöka om utfällning av metaller var sannolik. Till sist gjordes kinetiska studier för att undersöka om reaktionshastigheten för sorption av Cu och Zn till filtermaterialen var relevanta i ett brunnsfiltersammanhang. Resultaten visar att biokol hade den största sorptionsförmågan följt av torv, bark, sidenört och polypropylen. Det kunde även konstateras att koppar konkurrerade om sorptionsplatser för zink vid högre koncentrationer och att sorptionskapaciteten för biokol, torv och bark, vid koncentrationer mellan 50-100 µg/l Cu och 50-500 µg/l Zn, är tillräckligt hög för att uppfylla gränsvärdena för utsläpp av dagvatten. För dessa sorbenter var reaktionshastigheten betydande. Kinetiktesten visade att vid en initial koncentration på 1,000 µg/L var 83% av metallerna sorberade efter 5 minuter och efter 10 minuter var denna siffra uppe i 93%. Bark and torv uppvisade även ett lågt uppmätt pH och lakade löst organisk kol (DOC). Langmuir och pseudo-andra ordningens ekvation kunde anpassas väl till datat samtidigt som den geokemiska modelleringen visade att utfällning av metaller var osannolikt. Detta antyder att kemisk adsorption kan vara den mekanism som till störst del stod för avskiljningen av Cu och Zn. Studien kan inte fastställa något om filtermaterialens fältprestanda, men kan användas som underlag för att jämföra och att välja sorbenter för efterföljande kolumntester. / Formas project 2016-75

<p>Modern, small-scale wastewater treatment faces a twofold challenge: On the one hand requirements from legal authorities regarding removal of eutrophying substances have become more demanding. On the other hand high-quality phosphorus reserves are dwindling, which has raised calls for increased recycling. The problem is acute in the county of Stockholm where about 34 000 households are identified to not possess adequate wastewater treatment facilities. In this master’s thesis, four treatment systems, of which three had some phosphorus recycling potential, were compared using life cycle assessment methodology. The small-scale treatment systems analyzed were infiltration, filter beds with Filtralite® P and Filtra P respectively as filter material and a chemical precipitation system. The system boundaries included the extraction of raw materials, production of materials and components, the construction and operation of the systems as well as deconstruction and recycling of the treatment plants. Apart from impacts on human health and acidification potential, which both proved to be of less relevance to the final results, energy usage, consumption of abiotic resources, global warming potential and eutrophication potential were taken into account in this study.</p><p>The infiltration system attained the most favourable results in all impact categories save eutrophication potential, which was due to both the low usage of energy and resources as well as the system’s high life expectancy. The filter bed system using Filtralite® P demonstrated the best performance in reduction of eutrophying substances. However, the system’s energy demand and emissions of greenhouse gases by far exceeded the other systems’ results in these categories. Both the filter bed system using Filtra P and the chemical precipitation system fared relatively equal in the overall analysis, with moderate impacts in all categories. The nutrient recycling potential was shown to be limited by the waste products’ relatively high heavy metal content. Sludge from chemical precipitation had higher potential for replacement of fertilizer than filter bed material.</p><p>The chemical precipitation system fared best in the overall assessment. Its technical immaturity and limited data foundation put the alternative using Filtra P into second place. The infiltration system’s limited treatment performance and inexistent recycling potential put this alternative into third place. The alternative using Filtralite® P was ruled out entirely because of its high impact on fossil fuel consumption and global warming. Based on this ranking recommendations were made.</p><p>Even though the filter bed materials in this study showed excellent phosphorus removal capacity, further research into alternative filter bed materials will have to be made due to the materials’ environmental impacts in other areas. Focus should be on waste material and natural products (such as shell sand) with low environmental impacts from production. Ways of separating heavy metals from plant nutrients need to be explored if nutrient recycling is to be an aim. This study showed that good phosphorus removal characteristics can lead to an increase in other environmental impacts, which in some cases even may outweigh the positive effects of decreased eutrophication.</p> / <p>Modern, småskalig avloppsreningsteknik står inför två utmaningar. Å ena sidan har kraven från lagstiftaren på rening av eutrofierande ämnen ökat. Problemet är akut i Stockholms län där det finns ca. 34 000 hushåll som inte anses uppfylla reningskraven. Å andra sidan minskar fosforförekomsterna av hög kvalitet i allt större takt, vilket har väckt krav på ökad återföring av växtnäring. I detta examensarbete undersöktes fyra olika reningstekniker, varav tre har en viss återföringspotential, med hjälp av metodik från livscykelanalys. Systemen som undersöktes var infiltration, filterbäddar dels med Filtralite® P och dels med Filtra P som filtermaterial, samt ett kemikaliefällningssystem. Systemgränserna omfattade extraktion av råmaterial, produktion av anläggningsmaterial och –komponenter, uppförande och drift av systemen samt avveckling av anläggningarna och återföring av restmaterial. Förutom påverkan på mänsklig hälsa och försurningspotential, som visade sig vara mindre relevanta för slutresultaten, omfattade analysen även en undersökning av energianvändning, förbrukning av abiotiska resurser, potential för global uppvärmning och eutrofieringspotential.</p><p>Infiltrationslösningen fick de mest fördelaktiga resultatvärden i alla kategorierna förutom eutrofieringspotential, vilket kan förklaras med systemets låga energi- och resursbehov samt dess höga livslängd. Filterbädden med Filtralite® P som filtermaterial uppvisade den största förmågan att reducera eutrofierande substanser. Systemets energibehov och utsläpp av växthusgaser översteg dock de andra systemens resultat i dessa kategorier kraftigt. Både anläggningen med Filtra P och kemikaliefällningslösningen fick liknande resultat, med måttlig påverkan i alla kategorier. Systemens återföringspotential visade sig vara begränsad av restprodukternas höga tungmetallhalt. Kemikaliefällt slam hade högre återföringspotential än filterbäddsmaterial.</p><p>Kemikaliefällning klarade sig totalt sett bäst i studien. Den relativt obeprövade tekniska utformning och det osäkra dataunderlaget ledde till att Filtra P hamnade i rangordningen efter kemikaliefällning. Infiltrationssystemets begränsade reningsförmåga och den obefintliga återföringspotentialen ledde till att alternativet hamnade näst sist. Filtralite® P-alternativet blev placerat sist i rangordningen på grund av dess stora påverkan på förbrukning av fossila bränslen och global uppvärmning. Baserat på rangordningen utfärdades rekommendationer.</p><p>Trots att filtermaterialen som undersöktes i denna studie har en utmärkt fosforreningsförmåga, kommer det att krävas fler studier med avseende på alternativa filtermaterial, eftersom materialens användning av icke-förnybara energikällor är mycket stor vid tillverkningen. Fokus borde ligga på återvunna eller naturliga material (som t.ex. snäcksand) med låg miljöpåverkan vid tillverkning. Om återföring av växtnäring ska bli ett mål inom småskalig avloppsvattenrening, måste effektiva sätt att separera tungmetaller från växtnäringsämnen utforskas. Denna studie visade att goda fosforavskiljningsegenskaper kan medföra att andra typer av miljöpåverkan ökar, vilket i vissa fall kan leda till att de negativa konsekvenserna överväger nyttan av minskad eutrofiering.</p> / <p>Moderne, dezentrale Abwassertechnik steht zwei großen Herausforderungen gegenüber. Zum einen sind die Ansprüche von Seiten des Gesetzgebers gestiegen, die effektivere Abwasserreinigungstechniken erfordern. Zum andern werden Phosphorvorkommen von hoher Qualität zunehmend knapper, was Rufe nach verstärkter Rückführung von Phosphor hat laut werden lassen. Im Verwaltungsbezirk Stockholm, in dem es ungefähr 34 000 Haushalte mit unzureichender Abwasserreinigung gibt, ist das Problem von besonderer Bedeutung. In dieser Diplomarbeit wurden vier Abwasserreinigungssysteme, wovon drei ein gewisses Potential für Phosphorrückführung haben, mit Hilfe einer Ökobilanzierung untersucht. Folgende Systeme wurden untersucht: Eine Infiltrationsanlage, zwei Filterbettsanlagen, eine mit Filtralite® P und eine mit Filtra P als Filtermaterial sowie ein System mit Chemikaliefällung. Die Systemgrenzen umfassten die Gewinnung und Verarbeitung von Rohstoffen, das Errichten der jeweiligen Anlage, deren Betrieb sowie Rückgewinnung und Entsorgung von Restmaterialien. Neben Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und Versauerungspotential, die sich im Nachhinein als weniger relevant erwiesen, wurden Energiebedarf, Verbrauch abiotischer Resourcen, Potential für globale Erwärmung und Eutrophierungspotential untersucht.</p><p>Die niedrigsten Resultate in allen Kategorien außer Eutrophierungspotential wurden vom Infiltrationssystem erreicht. Filtralite® P erwies sich als am leistungsstärksten, was die Reduktion von eutrophierenden Substanzen angeht. Der Energiebedarf und die Emissionen von Treibhausgasen dieser Alternative überstieg die Ergebnisse der anderen Alternativen in diesen Kategorien doch bei weitem. Filtra P und Chemikaliefällung erzielten moderate Auswirkungen in allen Kategorien. Das Potential für die Rückführung von Pflanzennährstoffen wird, wie die Ergebnisse zeigen, vom relativ hohen Schwermetallhalt in den Restprodukten begrenzt.</p><p>Chemikaliefällung ist in dieser Studie die beste Alternative. Filtra P zeigte sich als technisch noch zu wenig ausgereift und die Datenunterlage als zu unvollständig, weswegen diese Alternative an zweiter Stelle steht. Die begrenzte Reinigungsfähigkeit des Infiltrationssystemes und das nicht vorhandene Potential für Rückführung von Phosphor führten dazu, dass diese Lösung an dritter Stelle steht. Das System mit Filtralite® P als Filtermaterial wurde wegen seines großen Verbrauchs von fossilen Brennstoffen für wenig brauchbar befunden und steht damit an letzter Stelle.</p><p>Trotz ihrer hervorragenden phosphorreduzierenden Eigenschaften, wird weitere Forschung im Bereich alternativer Filtermaterialien notwendig werden. Hierbei sollten natürliche Materialien (wie Muschelsand) oder Restprodukte im Mittelpunkt des Interesses stehen, um die Umweltauswirkungen gering zu halten. Wenn die Rückführung von Phosphor ein Ziel der Abwasserreinigung sein soll, müssen Lösungen, Schwermetalle von Pflanzennährstoffen zu trennen, gefunden werden. Diese Studie hat gezeigt, dass gute phosphorreduzierende Eigenschaften zu verstärkten Umweltauswirkungen in anderen Bereichen führen können, welche in manchen Fällen sogar die Vorteile einer verringerten Eutrophierung übersteigen können.</p>

<p>Slamsvällning orsakar stora problem i avloppsreningsverk med biologisk rening i aktivt slamprocesser. Slamsvällning orsakas av filamentösa (trådformiga) bakterier, som inverkar negativt på slammets sedimenteringsegenskaper.</p><p>Himmerfjärdens vattenreningsverk har drabbats av detta problem som leder till ett stabilt lager av slam på ytan av sedimenteringsbassängen som inte sedimenterar.</p><p>För att lösa detta problem behandlades returslammet från sedimenteringsbassängen med ozon för att minska mängden filamentösa bakterier i returslamflödet. Ozon är en starkt oxiderande gas, som är väl användbar för icke-specifik bekämpning av slamsvällning. När ozon kommer i kontakt med den filamentösa bakteriens cellvägg penetreras det in i cellen, varvid cellen lyserar.</p><p>Ozonbehandlingen resulterade i en förminskning av antalet filamentösa bakterier. Ozonbehandling av returslam förbättrade sedimenteringsegenskaperna hos svällande slam utan att påverka andra viktiga mikrobiologiska processer t.ex. nitrifikation.</p> / <p>Bulking sludge causes major problems in wastewater treatment plants that deal with biological nutrient removal in activated sludge processes. Bulking sludge is caused by filamentous bacteria, which have a negative impact on the sludge settling properties.</p><p>Himmerfjärden wastewater treatment plant suffers from this type of problem with bulking sludge which creates a stable layer at the surface that does not settle in the clarifier.</p><p>In order to solve this problem, on site generated ozone was used to decrease the amount of filamentous bacteria in the return activated sludge flow. Ozone is a strong oxidant is suitable for non-specific bulking control. It stresses the filamentous bacteria causing inactivation through cell wall disintegration.</p><p>The ozone treatment resulted in decreased abundance of filamentous bacteria. Ozone treatment of the recycled activated sludge improves the settling properties of bulking sludge, without interfering with other important microbiological processes e.g. nitrification.</p>

<p>Storm water is defined as runoff from precipitation such as rain or snow. It is collected in sewage disposal systems and since it mainly originates from urban areas it can contain high levels of heavy metals, nutrients and oil etc. Polluted storm water is currently treated by different methods such as wet ponds, constructed wetlands and filter strips. This study investigates these methods, which in earlier studies have shown to give varying results regarding their treatment efficiency.</p><p>This thesis has been written on commission of SWECO VIAK and was aimed at studying those parameters that may affect the treatment efficiency of nutrients and heavy metals in storm water treatment facilities (STF:s). Through literature studies the dominating treatment processes in ponds and wetlands were examined. The flow pattern was then simulated in four different storm water ponds, of varying shape and size, by using a physically based computer model. The residence time distribution for each pond could then be calculated as well as the hydraulic efficiency, which is a measure on how well the inflowing water is spread throughout a pond. Finally a multiple regression analysis was performed. This analysis examined how the reduction of lead, copper, zinc and cadmium depends on the following factors: the specific pond area, the variance of the residence time distribution, the hydraulic efficiency and the concentration of incoming metals and suspended solids. The specific pond area is a factor which is defined as the pond area divided by the reduced run off area.</p><p>The results from the multiple regression analysis indicate that an increasing content of inflowing suspended solids leads to a better treatment efficiency regarding lead and copper. The specific area showed to have some effect on the treatment efficiency, but this effect was less than that of the content of inflowing suspended solids. The reduction of cadmium depended mainly on the specific area and the incoming concentration of cadmium. An increasing reduction of zinc could to some extent be explained by an increasing specific area.</p><p>The results from this analysis and earlier studies are emphasizing the fact that adsorption to particles and sediment is one of the main processes for a good separation of heavy metals from storm water. Longer measurements series from additional treatment facilities are needed to build a statistical model which, in the future, can be used to predict the treatment efficiency of storm water ponds.</p> / <p>Dagvatten är regn- och smältvatten som samlas upp i avloppssystem. Då detta vatten huvudsakligen härstammar från urban bebyggelse så kan det innehålla höga halter tungmetaller, närsalter och olja med mera. Idag behandlas förorenat dagvatten bland annat genom nyttjande av dammar, våtmarker och översilningsytor. Dessa behandlingsalternativ har dock visat sig ge varierande resultat med avseende på dess reningseffektivitet.</p><p>Detta arbete har utförts på uppdrag av konsultföretaget SWECO VIAK och syftade till att studera vilka parametrar som påverkar reningseffekten av närsalter och tungmetaller i dagvattendammar. Genom litteraturstudier undersöktes de dominerande reningsprocesserna i dammar och våtmarker. Därefter modellerades strömningen i 4 dammar med varierande form och storlek. Vid detta arbete erhölls en fördelning av uppehållstiden hos vattnet för respektive damm samt ett värde på den hydrauliska effektiviteten, vilken är ett mått på hur väl det inströmmande vattnet sprids ut i dammen. Slutligen utfördes en multipel regressionsanalys.</p><p>Vid denna analys undersöktes hur reningen av bly, koppar, zink och kadmium beror av den specifika dammarean, variansen hos vattnets uppehållstidsfördelning, den hydrauliska effektiviteten samt inkommande metall- och TSS-koncentration (suspenderat material). Den specifika dammarean är en faktor vilken defineras som kvoten mellan dammens area och dess reducerade avrinningsområde.</p><p>Resultaten från den multipla regressionen tyder på att en ökad inkommande halt av suspenderat material till dammen har störst betydelse för en förbättrad avskiljning av bly och koppar. Även den specifika arean och metallkoncentrationen i inflödet visade sig ha en viss, men något mindre, betydelse. Reduktionen av kadmium berodde däremot till störst del av den specifika arean och inkommande kadmiumkoncentration. En ökad reduktion av zink förklarades till viss del av en ökad specifik area. Resultatet att halten av suspenderat material i hög grad avgör reningen samt tidigare studier understryker det faktum att adsorption till partiklar och sediment verkar vara en av de viktigaste processerna för en god avskiljning av tungmetaller. Längre mätserier från fler dagvattendammar krävs dock för att i framtiden ta fram en statistisk modell vilken skulle kunna användas till att prediktera reningseffekten.</p>

<p>In the process of making carton boards into Skoghall Mill, are great quantities of water being contaminated. This water has to be treated before it is possible to release into the recipient, Kattfjorden. One of the contaminations that is important to extract from the wastewater, is organic carbon (measured as TOC-total organic carbon) because microbiological breakdown can lead to the bottom becomig free of oxygen.</p><p>The wastewater treatment at Skoghall Mill is done through an external wastewater treatment that is located at the factory. The biological treatment (aerated lagoon) is a 140 000 m3 water pool with surface aerator, which is give oxygen to the water. In the lagoon live microorganisms who performs the biggest part of the TOC-reduction.</p><p>One problem with the lagoon is that the treatment of TOC is considerably worse during wintertime than during summertime. The reduction is during wintertime only 40 %, while during summertime it is about 70-80 %. This seasonal variation can to a large extent be explained by, that the water temperature in the lagoon decreases wintertime. The low water temperature does that the biological activity in the lagoon is reduced, which reduces the TOC-reduction. A second reason can also be that the microorganisms do not have enough bioavailable nutrients that is needed for growth of a new biomass.</p><p>In this thesis the need of nutrient has been examined. In two test pools, addings of nutrient were being done, to come to the conclusion of a good dosage of nutrient which would lead to a larger reduction of TOC, without enlarged quantities of nitrogen/phosphorus in the outgoing water. One of the test pools hold a summer temperature (30°C), and the other test pool hold a winter temperature (10°C). The test was performed this way to see if there would be any difference in the need of nutrient between summertime and wintertime.</p><p>The most important conclusion was that a nutrient dosage to the Skoghall aerated lagoon, rise the TOC-reduction wintertime. It was also concluded that it was foremost the nitrogen that contributed to the raised TOC-reduction, and nitrogen is thereby considered to be the growth restraining element wintertime. It seemed like phosphorus had been overdosed during the tests, while enlarged halts of the substance could be seen in the outgoing water, and an optimal dosage of phosphorus could not be done. The recommendation that came as a results from the tests, was that during wintertime add nitrogen and phosphorus according to TOC:N:P-quota 100:0,75:0,10. To the summer pool was no considerable improvement of the TOC-reduction seen, as a result of the nutrient addings. It is also no reason to dosage nutrients in summertime.</p> / <p>Vid tillverkning av kartong och pappersmassa på Skoghalls Bruk förorenas stora mängder vatten, som därmed måste renas före utsläpp till recipienten, Kattfjorden, en vik i Vänern. En av de föroreningar som är viktig att avlägsna ur avloppsvattnet är organiska kolföreningar (TOC-total organic carbon) eftersom det vid mikrobiologisk nedbrytning av TOC åtgår syre vilket kan leda till att sjöbotten blir syrefri.</p><p>Rening av avloppsvatten på Skoghall Bruk sker genom en extern reningsanläggning som är placerad på bruket. Det biologiska reningssteget i reningsanläggningen är en s.k. luftad damm. Detta är en 140 000 m3 stor vattenbassäng med ytluftare som syresätter vattnet. I dammen lever mikroorganismer vilka utför den största delen av TOC-reduktionen i brukets reningsanläggning.</p><p>Ett problem med dammen är att reningen av TOC är betydligt sämre vintertid än sommartid. Reduktionen av det till dammen inkommande TOC, är vintertid endast ca 40 % medan den sommartid ligger kring 70-80 %. Denna årstidsvariation kan till stor del förklaras av att vattentemperaturen i dammen sjunker vintertid. Den låga temperaturen medför att den biologiska aktiviteten i dammen sjunker, vilket hämmar TOC-reduktionen. En annan orsak till en låg TOC-reduktion kan vara att det för mikroorganismerna råder brist på biotillgängliga närsalter (kväve och fosfor) som behövs för tillväxt av ny biomassa.</p><p>I detta examensarbete har det undersökts behovet av närsalter för att höja TOC-reduktionen. I två laborationsdammar (ca 20 l) skedde doseringar av närsalter i syfte att finna en bra doseringskvot som innebar en ökad reduktion av TOC, utan att det blev förhöjda kväve-/fosforhalter i utgående vatten. En av laborationsdammarna höll sommartemperatur (ca 30°C) och en höll vintertemperatur (ca 10°C) vilket gjordes för att undersöka om det var skillnad av närsaltsbehovet mellan sommar och vintertid.</p><p>Den viktigaste slutsatsen av försöken var att en närsaltsdosering till Skoghalls luftade damm höjer TOC-reduktion vintertid. Det konstaterades att det var kvävet som främst bidrog till den ökade TOC-reduktionen och kväve anses därmed vara det tillväxtbegränsande ämnet vintertid. Fosfor tycktes ha överdoserats under försöken, då det sågs förhöjda halter i utgående vatten, och en optimal dosering av fosfor kunde inte avgöras. Den rekommendation som föll ut av de laborativa försöken var att vintertid dosera kväve och fosfor enligt TOC:N:P-kvot 100:0,75:0,10. Till sommardammen sågs inte någon förbättring av TOC-reduktionen till följd av närsaltstillsatserna, vilket innebär att närsaltsdoseringar sommartid är obefogat. Vidare sågs tendenser till att slammets sedimentationsegenskaper, hos framförallt vinterdammen, blev bättre till följd av närsaltsdosering, men brist på mätdata medför att det är svårt att dra slutsatser om det verkligen varit så.</p>

<p>The report begins with a general inventory of possible technical faults in a hydropower plant and of possible fault indicating measurements. Then an investigation is made concerning a few different faults. Based on this investigation a choice on seal box condition and water leakage is made as problem for a more thorough examination, in which it is concluded that the turbine water leakage is larger when the turbine is put into operation. The examination ultimately results in a computer alarm for faults related to the seal box. Finally a few things are mentioned about flow measurement and pressure measurement in relation to the project as a whole.</p> / <p>Rapporten inleds med en övergripande sammanställning av möjliga tekniska fel i en vattenkraftstation och av möjliga felindikerande mätningar. Därefter görs en probleminventering av ett antal olika fel. Baserat på denna inventering väljes sedan tätningsboxkondition och läckvatten som problem för en mer ingående undersökning, vid vilken det konstateras att turbinvattenläckaget är större när turbinen är i drift. Undersökningen utmynnar sedan i ett datalarm för fel relaterade till tätningsboxar. Slutligen nämns något om flödesmätning och tryckmätning i relation till projektet i sin helhet.</p>

<p>Severe floods caused by heavy autumn rains in year 2000 raised the question whether measures to reduce the damage from high water levels, in the area surrounding lake Glafsfjorden and along the river Byälven down to lake Vänern, are possible. One option is to reduce flow resistance along the river and thereby lower the maximum water level a given inflow would cause. Good knowledge of hydraulic and hydrological conditions is necessary in order to estimate the effect of such flow-reducing measures. In order to quantify such effect a 1-dimensional hydraulic flow model has been set up for the river Byälven using the software package MIKE 11. The model is more detailed, especially concerning topography and bathymetry, than earlier models used for studies of the river. Boundary conditions consist of measured inflows, the level of the lake Vänern and runoff calculated using the HBV-model. The model was calibrated for two different floods and a good fit to measured water levels was obtained for both these periods. Using the calibrated model critical sections, causing much flow resistance during high floods, were identified. With that knowledge different measures to reduce high water levels was adopted to the model both individually and combined with each other and the model was run with boundary conditions mainly from the flood in year 2000. The most radical measures simulated resulted in a lowering of the maximum water in the two largest reservoirs Glafsfjorden and Harefjorden with 78 and 97 cm respectively. A more modest combination of measures gave water levels 48 and 84 cm lower than a model run without changes. Some combinations of relatively small measures lowered the maximum water level by a few decimeters. The simulation results give good guidance to further investigations and decisions of actual changes. The model constitutes a useful tool when making flood maps of the area and if water level forecasts would be needed during future floods.</p> / <p>Allvarliga översvämningar i samband med höstregn år 2000 väckte frågan om det går att vidta åtgärder för att minska skadorna vid höga flöden i området runt Glafsfjorden och längs Byälvens sträckning ner till Vänern. Ett alternativ är att med åtgärder längs älven underlätta vattnets utflöde och på så sätt minska den högsta vattennivå ett givet flöde orsakar. God kunskap om hydrauliska och hydrologiska förhållanden behövs för att bedöma nyttan av olika åtgärdsalternativ. För att kunna avgöra effekterna av olika åtgärdsalternativ har en 1-dimensionell strömningsmodell satts upp för Byälven i programverktyget MIKE 11. Modellen är mer detaljerad, framförallt beträffande höjdinformationen, än tidigare modeller som använts för studier av Byälven varit. Randvillkor till modellen utgörs av registrerade inflöden, Vänerns vattenstånd och avrinning modellerad med HBV-modellen. Modellen har kalibrerats för två översvämningsperioder och god anpassning uppnåddes för de vattenstånd som dessa situationer representerar och med dess hjälp har sedan älven studerats och områden som bromsar flödet har kunnat identifieras. Med kunskap om vilka områden som begränsar flödet mest har ett antal olika åtgärder simulerats i modellen, både var för sig och kombinerade med varandra. Randvillkoren för översvämningen år 2000 behölls och förändringarna lades in i modellen. De extremaste åtgärderna som simulerats resulterade i minskningar av de högsta vattennivåerna i de två största vattenmagasinen Glafsfjorden och Harefjorden med 78 respektive 97 cm. Mer realistiska åtgärdspaket gav minskningar med i storleksordningen 48 respektive 84 cm och även relativt små ingrepp gav minskningar på några decimeter. Simuleringsresultaten ger god vägledning för vidare undersökningar av och beslut om konkreta åtgärder i Byälven. Dessutom utgör modellen ett bra verktyg för att ta fram översvämningskartor och för att prognostisera vattennivåer vid nya översvämningssituationer.</p>