<p>In the pilot plant at Hammarby Sjöstad, Sjöstadsverket, several new methods are tested in order to achieve a good use of resources. When a new technique is considered it is often the performance of the technique itself, under given conditions, that is evaluated. However, in order to evaluate the overall function the whole picture is needed. With a system analysis it becomes possible to make a comparison where all the positive aspects are put up against the negative ones, for the technique itself as well as its requirements. In this way the influence that minor components have on an entire system can be considered.</p><p>This report presents a system analysis of an anaerobic membrane reactor (MBR) with a VSEP-membrane (Vibratory Shear Enhanced Process). The MBR is tested at the research treatment plant at Hammarby Sjöstad. In the analysis presented two different treatment techniques treating two different types of wastewaters are compared. The considered techniques are conventional (represented by an active sludge process) and the MBRtechnique. The waters treated are a mixed wastewater and wastewater from a separating system where closet water is separated from greywater and mixed with food waste from waste disposers.</p><p>The system analysis has been carried out with the URWARE (URban WAter REsearch) system analysis tool. A new URWARE-model that describes the anaerobic reactor and the VSEP membrane was created in order to generate the system structures needed for the analysis. The model consists of two submodels, which as the other URWARE-models are mass-flow, steady-state models based on yearly average-values. The model was tested and calibrated from the test-results at the Hammarby Sjöstad pilot plant. In the study the systems are compared considering energy, exergy and recirculation of nutrients.</p><p>The VSEP-technique has some advantages compared to the conventional system as it ensures that a large part of the nutritional content in the wastewater can be retained. The advantage is more obvious with the separated system, where food waste is mixed with closet water. Also the global warming potential of the new technique is lower. However, conventional treatment is better from an exergy-perspective. This is mostly due to the high energy consumption as a result of the reversed osmosis (RO) required for post treatment.</p> / <p>I försöksanläggningen vid Hammarby Sjöstad, Sjöstadsverket undersöks flera olika metoder för att uppnå största möjliga resursutnyttjande. När en ny teknik utprovas är det i allmänhet funktionen hos den givna metoden under givna förutsättningar som undersöks. För att få ett helhetsperspektiv krävs emellertid att den sätts in i sitt sammanhang. En systemanalys gör det möjligt att få en bild av alla för- och nackdelar, såväl av tekniken i sig som av de förutsättningar den kräver. Även effekter som små delar har på ett helt system kan då belysas och dess betydelse för helheten fastställas.</p><p>Föreliggande studie möjliggör en systemanalytisk utvärdering av en anaerob membranbioreaktor (MBR) kopplad till ett VSEP-membran (Vibratory Shear Enhanced Process) som är under utprovning vid Sjöstadsverket. Studien jämför två vattenreningstekniker för behandling av två olika typer av avloppsvatten. Dels rör det sig om konventionell teknik (aktiv slam-rening liknande den behandlingsmetod som används idag), dels den nya MBRtekniken. De vatten som behandlas är blandat avloppsvatten respektive sorterat klosettvatten blandat med matavfall från avfallskvarnar.</p><p>Systemanalysen har utförts med hjälp av systemanalysverktyget URWARE (URban WAter REsearch). För att kunna bygga upp önskade systemstrukturer har en ny modell för att beskriva den anaeroba reaktorn och VSEP-membranet skapats inom ramen för detta examensarbete. Modellen består av två delmodeller, som liksom övriga modeller i URWARE är substansflödesmodeller där beräkningar är baserade på årsmedelvärden. Modellen har utprovats och kalibrerats mot mätresultat från pilotförsöken vid Sjöstadsverket. I studien jämförs systemen med avseende på energi, exergi och återföring av närsalter.</p><p>Utifrån systemanalysen konstateras att MBR-tekniken ger vissa fördelar gentemot konventionell teknik då en stor del av näringsinnehållet från avloppsvattnet kan fångas upp. Detta gäller speciellt då tekniken används i kombination med ett separerat avloppssystem där matavfall blandas med klosettvatten. Även växthuspotential för den nya tekniken är lägre totalt sett. Ur exergisynpunkt är konventionell teknik emellertid mer fördelaktig. Till stor del beror detta på hög energiförbrukning pga. den efterbehandling med omvänd osmos (RO) som systemet i dess nuvarande utformning kräver.</p>

<p>Östby waterworks in the community of Kramfors has since 2003 had problems of fast clogging of the slow sand filters. As the clogging appears more often, they must be cleaned more frequently which has made the drinking water preparation difficult. Wintertime it has sometimes been impossible to clean the filters which has led to their closing and this has influenced the water quality negatively.</p><p>The waterworks is a surface waterworks which takes its raw water from the lake Sjöbysjön. The water is flocculated and filtered in a contact filter with the flocculent EKOFLOCK 91. Thereafter it is alkalinized before it reaches the outdoors placed slow sand filters. After the filters the water is alkalinized and disinfected before it reaches the customers.</p><p>This thesis work has looked into which factors influence the clogging and trials have been made in order to optimize the waterworks and thereby reduce the clogging. The raw water has been studied with aspect to biology and chemistry, the filtered water has been studied with aspect to chemistry and also the pressures in the slow sand filters have been studied.</p><p>The colour of the raw water from Sjöbysjön and its catchment area has increased since the beginning of the 90-ies and also the bio volume has increased in the lake.</p><p>The contents of aluminium before the slow sand filters are far higher than the contents after, which leads to the conclusion that aluminium is accumulated in the filters. The differential pressure over the sand bed increases with time after a cleaning. This indicates an accumulation of particles which increases with the load. Observations of the filter surface before cleaning showed that it was covered by a brown, jelly-like film. The internal resistance in the filter beds increases successively after a cleaning and one month after cleaning it is highest in the upper part of the sand bed. All this points to that flocculated aluminium is gathered in the slow sand filters, on the surface, causing clogging.</p><p>While the thesis work has been going on a process of alkalinizing before the contact filters has been reengaged and this has influenced the flocking of organic materials. When raising the pH the dose of flocculent was increased and this combined increased the amount of flocculated material. The contact filters could not bear this increased amount of flock load but showed instead a breakthrough.</p><p>In a few lab scale trials the flocking pH was varied as well as the dose flocculent to the raw water and after this the water was filtrated. A tendency was seen that the separation of aluminium, colour and turbidity increased with increasing pH and dose flocculent. At the pH 6.2 and the chemical dose of 60 g/m3 the content of aluminium, the colour and the turbidity showed the lowest values in the filtrate.</p> / <p>Vattenverket i Östby, Kramfors kommun, har sedan 2003 haft problem med för snabba igensättningar i långsamfiltren. Ju oftare de sätter igen desto mer frekvent måste de rensas vilket har försvårat dricksvattenberedningen. Vintertid har rensningar ibland inte kunnat utföras och långsamfiltren har därför stängts av vilket har påverkat vattenkvaliteten negativt.</p><p>Verket är ett ytvattenverk som tar sitt råvatten från Sjöbysjön. Vattnet flockas och filtreras i kontaktfilter med fällningskemikalien EKOFLOCK 91. Därefter mellanalkaliniseras det innan det går till de utomhus placerade långsamfiltren. Efter långsamfiltren efteralkaliniseras och desinficeras det innan det når konsumenterna.</p><p>I detta examensarbete har faktorer som påverkar igensättningarna undersökts och försök har också gjorts för att optimera driften och därmed minska igensättningarna. Råvattnet har undersökts avseende dess biologi och kemi, filtraten i verken har undersökts med avseende på deras kemi och tryckbildningar i långsamfiltren har studerats.</p><p>Färgtalet i råvattentäkten Sjöbysjön och dess tillrinningsområde har ökat sedan början av 90- talet och dessutom har biovolymen i sjön ökat.</p><p>Halterna aluminium före långsamfiltren är mycket högre än halterna efter, vilket antyder att aluminium ansamlas i filtren. Differentialtrycket över sandbädden ökar med tiden efter en rensning. Detta tyder på en ansamling av partiklar som ökar med belastningen. Observationer av filterytan innan rensning visade att den täcktes av en brun geléaktig hinna. Motståndet i filtren ökar successivt efter en rensning och är en månad efter rensning störst i den övre delen av sandbädden. Allt detta pekar på att aluminiumflock ansamlas i långsamfiltren, på ytan, och orsakar igensättningarna.</p><p>Under examensarbetets gång har en föralkalinisering återinförts i vattenverkets process och den har påverkat fällningen av det organiska materialet. Då pH höjts har också dosen fällningskemikalie ökats vilket har ökat mängden flock. Denna ökade flockmängd har kontaktfiltren inte kunnat bära utan istället släppt igenom.</p><p>I några försök i labbskala varierades fällnings-pH och dos fällningskemikalie till råvatten med en efterföljande filtrering. Tendenser som kunde ses var att avskiljningen av aluminium, färg och turbiditet ökade med ökat pH och ökad dos fällningskemikalie. Vid pH 6,2 och kemikaliedos på 60 g/m3 var aluminiumhalterna, färgen och turbiditeten som minst i filtratet.</p>

<p>Hydropower is an important source of energy in Sweden and accounts for about 46 % of the total energy production. Sweden has about 1 200 hydropower plants and with the intention of raising the pressure head of the water and to store water, dams are built by the power plants. The storage reservoirs make it possible to adjust the energy production by demand and season. Dams in connection to the reservoirs are subjected to additional loading during periods of high floods or when an icecap in the winter is formed on the reservoirs. In order to maintain the dam safety, the power companies in Sweden are working with guidelines for dam safety from RIDAS. An important part of the work of dam safety is FDU that is carried out with purposes of improving the work of dam safety. A FDU made for the Skålan dam in the River of Ljungan showed that the levels of the safety factors for sliding and overturning of the dam was not fulfilled when subjected to loads from an icecap. The object of this thesis was to follow up the FDU and by carrying out extensive stability calculations on all parts of the Skålan dam, investigate what safety factors the different parts will get and also investigate some proposal measures in order to increase the dam stability.</p><p>The stability calculations for the dam have been performed according to directions in RIDAS at four loading cases. Loading case I and II means a water level to the retained water level and an ice load of 200 and 100 kN/m respectively. Loading case III and IV means a situation without ice load but with a water level to the retained water level respectively a water level to a meter above the retained water level. The stability of the dam was studied with regards to sliding and overturning. The results from the stability calculations showed for both loading case I and II that the majority of the parts of the Skålan dam did not fulfill the levels of the safety factors. The calculations also showed that some parts of the dam did not fulfill the stability criteria of sliding at loading case III, which implies that these parts of the dam actually have not enough weight.</p><p>The measure proposals studied were the ice preventive measures IR-elements and circulation of the deep warm water and the stability increasing measure with pre strained rock anchorages. The net present value (NVP) for the different measures were calculated with a life length of the dam estimated to 60 years. The results from the calculations of the NVP showed that the most economically feasible measure is circulation of the water but when considering the results from the stability calculations, the most suitable measure is the rock anchorages. Therefore, a combination of rock anchorages on parts which not fulfills the stability criteria in combination with circulation of the water is suggested to be the best measure.</p> / <p>Vattenkraften är en viktig energikälla i Sverige som utgör ca 46 % av den totala energiproduktionen. I Sverige finns det ca 1 200 kraftverk och i syfte att öka fallhöjden och lagra vatten bygger man dammar i anslutning till kraftverken. Dammarna skapar stora magasin med vatten och gör det möjligt att anpassa elproduktionen efter säsong och behov.</p><p>Dammar och kraftverk vid vattenmagasinen utsätts för extra belastning under perioder med höga flöden samt vid islaster och för att upprätthålla dammsäkerheten har man tagit fram RIDAS - kraftföretagens riktlinjer för dammsäkerhet. Inom ramen för dammsäkerhetsarbete utförs fördjupade dammsäkerhetsutvärderingar, FDU, för att arbeta förebyggande och hitta möjligheter till förbättring av dammsäkerhetsarbetet. I en FDU gjord för Skålandammen i Ljungan påvisades att de av RIDAS uppsatta säkerhetsfaktorerna för glidning och stjälpning inte uppfylldes vid islast. Syftet med detta arbete var att följa upp FDU:n och med utförliga stabilitetsberäkningar på Skålandammens alla delar (monoliter) undersöka hur dessa klarar säkerhetsfaktorerna vid olika lastfall, hur stort problemet med islast är samt ta fram åtgärdsförslag för att öka dammens stabilitet.</p><p>Beräkningarna har utförts enligt RIDAS anvisningar för stabilitetsberäkningar vid fyra olika lastfall där de två första innebär en vattennivå till magasinets dämningsgräns samt en islast på 200 respektive 100 kN/m och de två andra behandlar en situation utan islast men med en vattennivå till dämningsgränsen respektive en vattennivå till 1 meter över dämningsgränsen. Stabiliteten kontrollerades med avseende på stjälpning och glidning.</p><p>Resultatet av stabilitetsberäkningarna visade att för majoriteten av Skålandammens monoliter uppfylls inte stabilitetskraven vid en islast på vare sig 200 eller 100 kN/m. Det visades även att ett fåtal monoliter inte uppfyller säkerhetskraven för glidning vid lastfallet utan islast med en vattennivå till dämningsgränsen, vilket indikerar på att dessa monoliter är för lätta.</p><p>De isfrihållande åtgärdsförslagen som jämfördes var IR-element och cirkulering av vattnet med hjälp av luftbubblor och den stabilitetshöjande åtgärden med förspända bergförankringar. Nuvärdet för dessa åtgärder beräknades sedan med antagandet att dammen har en livslängd på 60 år. Resultatet från nuvärdesberäkningen visade att det billigaste alternativet är cirkulering av vattnet men utifrån stabilitetsberäkningarna är det mest fördelaktigt att använda den stabilitetshöjande åtgärden med bergförankringar. Med anledning av detta föreslås ett alternativ med bergförankringar på de monoliter som inte uppfyllde säkerhetskraven vid lastfall utan is i kombination med cirkulering av vattnet som den mest lämpliga åtgärden.</p>

Metoden för att avgränsa modellområdet i delavrinningsområden med homogena hydrologiska parametrar inför hydrauliska ledningsnätssimuleringar kan vara tidsödande. Olika metoder och tillvägagångssätt finns att tillgå, men kunskapen om hur valet av avgränsningsmetod påverkar simuleringsresultaten är begränsad.   I examensarbetet undersöktes hur fyra enkla avgränsningsmetoder, i jämförelse med två detaljerade metoder, påverkade en hydraulisk simulering av en regnhändelse på sex olika modelluppsättningar av spill- och dagvattennät. De detaljerade metoderna byggde på information om markhöjder i kombination med byggnaders placering, medan de enklare metoderna byggde på information om markhöjder respektive Thiessenpolygoner. Avgränsningsmetoderna testades för en dagvattenmodell, en kombinerad spill- och dagvattenmodell, och fyra spillvattenmodeller. Alla modellparametrar förutom de associerade med delavrinningsområdena (bidragande yta, koncentrationstid) hölls konstanta medan en regnhändelse med återkomsttid tio år och en maximal regnintensitet av 22,8 µm/s (82.1 mm/h) simulerades för varje avgränsningsmetod och modelluppsättning.    De olika metoderna gav upphov till skillnader i simulerat maximalt vattendjup i modelluppsättningarnas brunnar. De enklare metoderna tenderade att underskatta de simulerade vattendjupen och avvikelsen mot de detaljerade metoderna översteg 0,1 m, vilket utgjort en gräns för när avvikelsen får praktisk betydelse. Fler avvikelser erhölls uppströms i ledningsnätet och för modelluppsättningar med större avrinningsbildning. Inga entydigt upprepande förhållanden mellan metodernas påverkan på simuleringsresultaten mellan modelluppsättningarna fanns, varvid modellområdesegenskaper tros påverka effekten av vald avgränsningsmetod. Resultaten indikerade att det kan vara mer motiverat att använda enklare avgränsningsmetoder för spillvattenmodeller i förortsmiljö än för dagvattenmodeller i stadsmiljö, samt att metoder baserat på Thiessenpolygoner ger bättre överensstämmelse mot detaljerade metoder än de topografibaserade. / The method of delineating a model into sub-catchments with homogenous hydrological parameters, before performing hydraulic simulations, can be tedious work. Different approaches and methods for this purpose exist, but the understanding for how the choice of delineation method affects the modeling process and in the end the simulation results is limited.    This thesis explored how four simplified delineation methods, in comparison with two detailed methods, affected hydraulic simulation of a rain event on six different model set ups. The detailed methods were based on terrain analysis and property boundaries. The simplified methods were composed of twomethods based on terrain analysis of elevation models, and two methods based on Thiessen polygons. The delineation methods were applied on one stormwater model, one combined storm- and wastewater model, and on four wastewater models. All model parameters except for those associated with the sub-catchments (time of concentration, imperviousness) were kept constant as a scenario of a rain event with a return time period of 10 years and maximum intensity of 22.8 µm/s (82.1 mm/h) were simulated for every delineation method and model set up.   The different methods resulted in differences in simulated maximal water depth in the modelled manholes. The simplified methods tended to underestimate the water depth. Additionally, the deviation from the detailed methods exceeded 0.1m, which is a threshold value for when the deviations will be of practical importance. Greater deviations occurred upstream in the sewer system and for models with greater runoff volume. No unambiguous patterns were found between the methods and the model setups. Hence, the delineation methods cannot by themselves explain the observed deviation in the simulated water depths. The results indicate that it is more suitable to apply a simple method on a sewage model in a suburban area, than for a stormwater model in an urban area. In addition, the simplified methods based on Thiessen polygons showed more agreement with the detailed methods than the simple methods based on terrain analysis.

Loddby sulfitmassabruk var under sin verksamhetstid beläget vid Loddbyviken, cirka fem kilometer norr om Norrköping. På bruket bedrevs tillverkning av sulfitmassa mellan år 1899 och 1977 inom ett område som omfattar 18,6 hektar. Det före detta sulfitmassabruket anses idag vara förorenat till den grad att det medför en mycket stor risk för människors hälsa och miljön, men för att kunna besluta om åtgärder gällande den förorenade marken vid Loddby f.d. sulfitmassabruk behöver bland annat de hydrogeologiska förhållandena inom området klargöras. Detta examensarbete syftade till att kartlägga grundvattenströmningen vid Loddby f.d. sulfitmassabruk genom att utveckla en platsspecifik grundvattenmodell med modellkoden MODFLOW i programvaran Groundwater Modeling System (GMS). Dessutom avsåg examensarbetet att undersöka hur grundvattenströmningen i området påverkas av fluktuationer i den intilliggande Loddbyvikens vattennivå. Initialt utvecklades en konceptuell modell för området, där det hydrologiska systemet förenklat beskrevs med avseende på områdets geologi, hydrologi och klimat. Modellområdet avgränsades utefter topografiska vattendelare samt hydrologiska gränser och delades sedan vertikalt in i tre lager utefter de huvudsakliga jordmaterial som hade identifierats vid undersökningar i området: fyllnadsmaterial, lera och morän. I GMS delades modellområdet sedan in i ett rutnät med storleken 5x5 meter och dess ränder tilldelades lämpliga randvillkor. Genom att interpolera utsträckningen av modellens tre lager från sonderingspunkter med känd geologi kunde den konceptuella modellen beskrivas matematiskt i programvaran. För att öka modellens tillförlitlighet kalibrerades jordmaterialens hydrauliska konduktiviteter mot observerade grundvattennivåer i flertalet grundvattenrör inom Loddby f.d. sulfitmassabruk. Efter kalibrering var fyllnadsmaterialets, lerans samt moränens hydrauliska konduktivitet 2,1ˑ10-4 m/s, 5,7ˑ10-7 m/s respektive 3,9ˑ10-5 m/s. En känslighetsanalys utfördes slutligen för att undersöka hur valet av värden på jordmaterialens hydrauliska konduktiviteter samt grundvattenbildningen påverkar modellresultaten. Simuleringarna med den kalibrerade modellen visade bland annat att grundvattnet generellt rör sig från områdets västra delar mot Pjältån och Loddbyviken i norr och öster, dock runt de områden där bergytan når höga nivåer. Förändringar i Loddbyvikens vattennivå visade sig ha en viss påverkan på mängden vatten i systemet, men bedömdes inte medföra en större effekt på strömningsmönstret i området. Känslighetsanalysen visade att modellen var mycket känslig för värdet på grundvattenbildningen, samt att även den hydrauliska konduktiviteten för moränen hade en stor effekt på resultatet. Ett lågt värde på lerans genomsläpplighet visade sig kunna leda till modelleringssvårigheter och fyllnadsmaterialets konduktivitet hade generellt en liten påverkan på resultatet. / Loddby sulphite pulp factory was during its active days located next to Loddbyviken, approximately five kilometers north of Norrköping. Production of sulphite paper pulp was conducted between the years 1899 and 1977 within an area of 18,6 hectares. The former sulphite pulp factory is today considered polluted to the extent that it is entailing a great risk for human health and the environment, but to be able to decide what measures to take, the hydrogeological conditions in the area need to be clarified. The objective of this master’s thesis was to map the groundwater flow pattern within Loddby former sulphite pulp factory by developing a site-specific groundwater model with the groundwater flow model MODFLOW in the software Groundwater Modeling System (GMS). The master’s thesis also aimed at examining how the groundwater movement in the area is affected by fluctuations in the water level of Loddbyviken. A conceptual model was initially created to describe the hydrological system in a simplified way with regards to the geology, hydrology and climate within the area. The model domain was delimited by topographical water divides and hydrological boundaries, and was thereafter divided into three horizontal layers based on the main materials that have been identified during investigations within the area: filling material, clay and till. In GMS, the model domain was divided into a 5x5 meter grid and its borders were assigned appropriate boundary conditions. By interpolating the three model layers from scatter point data of known geology, the conceptual model could be described mathematically within the software. To increase the reliability of the model, the hydraulic conductivities of the materials were then calibrated against observed hydraulic head in several groundwater monitoring wells in the area. After the calibration, the hydraulic conductivities of the filling material, clay and till were 2,1ˑ10-4 m/s, 5,7ˑ10-7 m/s and 3,9ˑ10-5 m/s respectively. A sensitivity analysis was then performed in order to examine how the values of hydraulic conductivity and groundwater recharge would affect the model results. Simulations with the calibrated model showed that the groundwater generally moves from the western parts of the area towards Pjältån and Loddbyviken in the north and east. However, it moves around the areas where the impermeable bedrock is close to the ground surface. Changes in the water level of Loddbyviken proved to have some effect on the amount of water in the system, but they did not entail a greater influence on the groundwater movement pathways in the area. The sensitivity analysis showed that the model was very sensitive regarding the groundwater recharge and the hydraulic conductivity for the till. A very low conductivity of clay turned out to lead to some modeling difficulties and the conductivity of the filling material showed to only have a small effect on the result.

Material av plast är praktiska och användbara, vilket medför att de återfinns i många produkter som används i vardagen. På grund av dess egenskaper har framställning av produkter och användning av plast ökat sedan massproduktionen av plast började. Mikroplast definieras som plastobjekt med en storlek mindre än 5 millimeter. Eftersom att material av plast förekommer i många produkter så har det lett till en spridning av mikroplast som påträffas på flertalet platser i naturen runtom i världen. Svenska Miljöinstitutet, IVL, har granskat kartlagda uppkomstkällor till och spridningen av mikroplaster i Sverige. De två största landbaserade källorna till mikroplast är slitage av vägbanor och däck respektive mikroplast från konstgräsplaner. Utifrån kartläggningen sker spridning vidare till omgivningen och därför är det angeläget att undersöka belastningen som kan förekomma i dagvattnet från dessa källor. I den här studien har mängden mikroplast undersökts med en minsta storleksfraktion på 100 mikrometer i dagvatten från trafikvägen Bolandsgatan och konstgräsplanen Stenhagens IP i Uppsala. Provtagning utfördes på dagvatten i dagvattenbrunnar genom att ta stickprov och med en provtagare som möjliggjorde flödesproportionell provtagning. Insamlade prover filtrerades där mikroplast sedan analyserades visuellt i stereomikroskop. Analysen av mikroplast kombinerades även med ett smälttest. I undersökningen av den trafikerade vägen Bolandsgatan var 98 % av alla partiklar svarta. De svarta partiklarna kategoriserades som mikroplast som har uppkommit i samband med slitage av vägtrafik. Vid undersökning av konstgräsplanen Stenhagens IP påträffades ett gräsfragment som kategoriserades som mikroplast från konstgräsplanen.  Mikroplastmängden i dagvatten från den trafikerade vägen Bolandsgatan erhölls till 33 kg/år. Emissionsfaktorn för blandad trafik beräknades till 2,2∙10-5 kg/fordonskm. Emissionsfaktor för mikroplast från däck, som beräknats utifrån mätningar i dagvatten från vägtrafik, har inte presenterats i tidigare studier. Från vägtrafiken i Uppsala kommun och Sverige erhölls mängden till 27 000 kg/år respektive 1,5∙106 kg/år. Från konstgräsplanen Stenhagens IP var mängden mikroplast 6,3∙10-2 kg/år. Från konstgräsplaner i Uppsala kommun och Sverige erhölls mängden till 0,56 kg/år respektive 48 kg/år. Vid beräkning av mikroplastmängder finns det en osäkerhet i bestämningen av volymen, ökar partikelradien med en faktor 2 så ökar volymen 8 gånger. Enligt den här studien är mikroplastmängder från vägtrafik i Sverige ungefär 5 gånger mindre än Naturvårdsverkets uppskattning, mängder från konstgräsplaner i Sverige är ungefär 30-50 gånger mindre än Naturvårdsverkets resultat. / Materials made from plastic are practical and durable, therefore plastic is found in many every day products. Because of the properties of plastics, the manufacturing of products and usage of the material has increased consequently leading to the creations of microplastics in varying sizes. The definition of microplastics is plastic materials with a size smaller than 5 millimeters. Because of a huge prevalence in products the consequence is microplastics being found on many places in nature around the world. The Swedish Environmental Research Institute, IVL, has been assigned by the Swedish Environmental Protection Agency to review identified origins and the pathways of microplastics in Sweden. According to the study the largest source of microplastics from outdoor activities on land is from road wear and the abrasion of tyres followed by artificial turfs. Since microplastics are presumed to be spread to the environment, it is of concern to investigate potential microplastic load in storm water from these sources. The investigation of microplastic amounts has been studied in sizes ≥100 micrometres in storm water from the traffic road Bolandsgatan and the artificial turf Stenhagens IP in Uppsala. Samples were collected, using random sampling and with an automatic sampler enabling flow proportional sampling. Filtration of collected water samples were carried out followed by analysing microplastic visually in a stereo microscope. The analyses of microplastics were also combined with a melting test. In the study of the traffic road Bolandsgatan 98 % of all particles were black colored. The black colored particles were identified as microplastic originated from road wear. When studying the artificial turf Stenhagens IP a grass fragment was identified as microplastic originated from the artifical turf. Microplastic amounts from the traffic road Bolandsgatan are 33 kg/year. The emission factor for mixed fleet is 2.2∙10-5 kg/vehicle km. An emission factor for microplastic from road traffic has not been presented in other studies before. The amount of microplastics from road traffic in Uppsala was estimated to 27 000 kg/year and in Sweden to 1.5∙106 kg/year. From the artificial turf Stenhagens IP the amount was 6.3∙10-2 kg/year. By upscaling the amounts of microplastics from artificial turfs in Uppsala and Sweden the amounts were estimated to 0.56 and 48 kg/year, respectively. According to this study, the spread of microplastic from road traffic in Sweden is 5 times less than the estimated value and the amount from artificial turfs is 30-50 times less compared to the investigation by the Swedish Environmental Protection Agency.

In this study, four real-life problem situations were used to explore the challenges of developing and implementing decision support tools for planning and management within an urban water utility. The study sought to explore how the degree of adoption of formal decision support tools in practice, generally perceived to be low, could be improved. In the study, an Action Research (AR) approach was used. AR is an inquiry process that involves partnership between researchers and practitioners for the purpose of addressing a real-life problem issue, while simultaneously generating scientific knowledge. Unlike other research methods where the researcher seeks to study organizational phenomena but not to change them, the action researcher attempts to create organizational change and simultaneously to study the process. During the study, a number of prototype data management tools were developed. GIS-based spatial analysis and visualisation tools were extensively used to inform and enhance the processes of participatory problem identification and structuring, while a number of modelling tools were applied in the generation and evaluation of alternative solutions. As an outcome of the study, a prototype framework for the application of decision support tools within an urban water supply planning and management context was proposed. The study highlighted the challenges of embedding formal decision support processes within existing work systems in organizations, and recommendations were made on how best to achieve this. The AR approach was found to be useful in bridging the gap between academic research and technological practice, supporting the development of computerised planning and decision support tools of practical benefit to organizations. / QC 20100723

Östby waterworks in the community of Kramfors has since 2003 had problems of fast clogging of the slow sand filters. As the clogging appears more often, they must be cleaned more frequently which has made the drinking water preparation difficult. Wintertime it has sometimes been impossible to clean the filters which has led to their closing and this has influenced the water quality negatively. The waterworks is a surface waterworks which takes its raw water from the lake Sjöbysjön. The water is flocculated and filtered in a contact filter with the flocculent EKOFLOCK 91. Thereafter it is alkalinized before it reaches the outdoors placed slow sand filters. After the filters the water is alkalinized and disinfected before it reaches the customers. This thesis work has looked into which factors influence the clogging and trials have been made in order to optimize the waterworks and thereby reduce the clogging. The raw water has been studied with aspect to biology and chemistry, the filtered water has been studied with aspect to chemistry and also the pressures in the slow sand filters have been studied. The colour of the raw water from Sjöbysjön and its catchment area has increased since the beginning of the 90-ies and also the bio volume has increased in the lake. The contents of aluminium before the slow sand filters are far higher than the contents after, which leads to the conclusion that aluminium is accumulated in the filters. The differential pressure over the sand bed increases with time after a cleaning. This indicates an accumulation of particles which increases with the load. Observations of the filter surface before cleaning showed that it was covered by a brown, jelly-like film. The internal resistance in the filter beds increases successively after a cleaning and one month after cleaning it is highest in the upper part of the sand bed. All this points to that flocculated aluminium is gathered in the slow sand filters, on the surface, causing clogging. While the thesis work has been going on a process of alkalinizing before the contact filters has been reengaged and this has influenced the flocking of organic materials. When raising the pH the dose of flocculent was increased and this combined increased the amount of flocculated material. The contact filters could not bear this increased amount of flock load but showed instead a breakthrough. In a few lab scale trials the flocking pH was varied as well as the dose flocculent to the raw water and after this the water was filtrated. A tendency was seen that the separation of aluminium, colour and turbidity increased with increasing pH and dose flocculent. At the pH 6.2 and the chemical dose of 60 g/m3 the content of aluminium, the colour and the turbidity showed the lowest values in the filtrate. / Vattenverket i Östby, Kramfors kommun, har sedan 2003 haft problem med för snabba igensättningar i långsamfiltren. Ju oftare de sätter igen desto mer frekvent måste de rensas vilket har försvårat dricksvattenberedningen. Vintertid har rensningar ibland inte kunnat utföras och långsamfiltren har därför stängts av vilket har påverkat vattenkvaliteten negativt. Verket är ett ytvattenverk som tar sitt råvatten från Sjöbysjön. Vattnet flockas och filtreras i kontaktfilter med fällningskemikalien EKOFLOCK 91. Därefter mellanalkaliniseras det innan det går till de utomhus placerade långsamfiltren. Efter långsamfiltren efteralkaliniseras och desinficeras det innan det når konsumenterna. I detta examensarbete har faktorer som påverkar igensättningarna undersökts och försök har också gjorts för att optimera driften och därmed minska igensättningarna. Råvattnet har undersökts avseende dess biologi och kemi, filtraten i verken har undersökts med avseende på deras kemi och tryckbildningar i långsamfiltren har studerats. Färgtalet i råvattentäkten Sjöbysjön och dess tillrinningsområde har ökat sedan början av 90- talet och dessutom har biovolymen i sjön ökat. Halterna aluminium före långsamfiltren är mycket högre än halterna efter, vilket antyder att aluminium ansamlas i filtren. Differentialtrycket över sandbädden ökar med tiden efter en rensning. Detta tyder på en ansamling av partiklar som ökar med belastningen. Observationer av filterytan innan rensning visade att den täcktes av en brun geléaktig hinna. Motståndet i filtren ökar successivt efter en rensning och är en månad efter rensning störst i den övre delen av sandbädden. Allt detta pekar på att aluminiumflock ansamlas i långsamfiltren, på ytan, och orsakar igensättningarna. Under examensarbetets gång har en föralkalinisering återinförts i vattenverkets process och den har påverkat fällningen av det organiska materialet. Då pH höjts har också dosen fällningskemikalie ökats vilket har ökat mängden flock. Denna ökade flockmängd har kontaktfiltren inte kunnat bära utan istället släppt igenom. I några försök i labbskala varierades fällnings-pH och dos fällningskemikalie till råvatten med en efterföljande filtrering. Tendenser som kunde ses var att avskiljningen av aluminium, färg och turbiditet ökade med ökat pH och ökad dos fällningskemikalie. Vid pH 6,2 och kemikaliedos på 60 g/m3 var aluminiumhalterna, färgen och turbiditeten som minst i filtratet.

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. 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. 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. 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. / 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. 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. 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. 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. / 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. 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. 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. 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.

Slamsvällning orsakar stora problem i avloppsreningsverk med biologisk rening i aktivt slamprocesser. Slamsvällning orsakas av filamentösa (trådformiga) bakterier, som inverkar negativt på slammets sedimenteringsegenskaper. Himmerfjärdens vattenreningsverk har drabbats av detta problem som leder till ett stabilt lager av slam på ytan av sedimenteringsbassängen som inte sedimenterar. 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. 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. / 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. 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. 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. 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.