Spridning av läkemedelsrester och andra prioriterade mikroföroreningar i miljön har uppmärksammats och stor oro väckts kring problematiken. Bland observationer som forskare har noterat till följd av antibiotika, hormoner och läkemedel i vattenmiljöer är bland annat bakteriell resistens, könsbyte och sterilitet hos fisk och groddjur. Persistenta föroreningar som per- och polyfluor alkalysyror (PFAS) bryts inte heller ner i naturen och mikroskräppartiklar kan anrikas i vattendrag och orsaka negativa effekter på vattenlevande organismer. Gemensamt för mikroföroreningar är att dessa förekommer oftast i små halter och kan härstamma från olika mänskliga aktiviteter. Avloppsreningsverk (ARV) är inte primärt anpassade för att avskilja mikroföroreningar utan främst för att avlägsna kväve, fosfor och organiskt material. Uppströmsarbete är inte heller tillräckligt effektivt för att avlasta reningsprocessen vilket medför att mängden mikroföroreningar ökar i vattenmiljöer och sätter ytterligare påtryckningar på ARV. Utmaningar som ARV står inför idag med nya mikroföroreningar och förekomsten av dessa i miljön har väckt frågor både nationellt och internationellt. Stockholm Vatten och Avfalls (SVOA) beslut att implementera membranbioreaktor (MBR) på Henriksdals reningsverk av porstorleken 0,04 μm är en åtgärd för att rusta upp inför framtida hydrauliska volymer men även potentiella striktare reningskrav. Fördelen med MBR-processen är att den förhindrar föroreningar som förekommer partikulärt att passera membranen och på så sätt hindras skadliga ämnen att passera reningsprocessen. I dagsläge saknas krav på ARV att rena avloppsvatten från de flesta mikroföroreningar. Det förväntas dock att kommande lagstiftning omfattar läkemedel och andra organiska föroreningar. I detta projekt undersöktes mikroföroreningar i form av läkemedelsrester, antibiotika, hormoner, PFAS och mikroskärp i en MBR-process samt förekomsten av adsorberbara och extraherbara organiska halogener (AOX, EOX) som potentiellt bildas under rengöring av membranen till följd av reningsprocessen. Resultat från detta projekt med MBR-processen visade en generell högre reduktion av prioriterade mikroföroreningar i avloppsvatten än tidigare undersökningar på konventionella ARV, med undantag för några substanser som visade på en liknande sämre reduktion. Läkemedlen diklofenak, oxazepam, citalopram med flera visade på en sämre reduktion och lika så för antibiotikumen clindamycin, claritomycin och erytromycin där reduktionen var negativ och visade på en återkommande trend. Östrogena hormoner reducerades i reningsprocessen och likaså för mikroskräp där 60 partiklar/m3 mikroplast av porstorleken större än 300 μm passerade membranen. Mikroplast av en porstorlek i intervallet mindre än 300 men större än 50 μm passerade 140 partiklar/m3 membranen. För AOX och EOX var halten i MBR-processen typiska och i nivå med tidigare undersökningar genomförda på konventionella ARV. Eftersom membranen inte kan avskilja partiklar på molekylnivå visades sig även att det passerade fortfarande mikroföroreningar som undersöktes. En slutsats från detta projekt är att endast ett få tal ämnen reducerades helt medan majoriteten av de prioriterade mikroföroreningarna reducerades delvis i avloppsvatten. För att kunna reducera dessa prioriterade mikroföroreningar i reningsprocessen ytterligare om striktare reningskrav skulle bli aktuella krävs vidare efterbehandling efter MBR-processen. / Release of pharmaceutical residues and other emerging substances in the environment has been highlighted and raised a great concern regarding the issue. Among observations that scientists have noted as a result of antibiotics, hormones and pharmaceutical residues in the aquatic environment are bacterial resistance, sex change and sterility in fish and batrachians. Persistent pollutants such as perfluorinated-alkylated substances (PFAS) are also not degraded in nature, and microscopic debris particles can be enriched in aquatic systems and cause adverse effects on aquatic organisms. The common aspect with these substances is that they usually occur in small quantities and can derive from different human activities. Wastewater treatment plants (WWTP) are not primarily designed to separate emerging substances of concern (ESOC), but primarily to remove nitrogen, phosphorus and particulate organic matter. Upstream work is also not sufficiently effective to relieve the purification process, which means that the amount of pollutants increases in aquatic environments and puts additional pressure on the WWTP. The challenges facing WWTP today with ESOC and their presence in the environment has raised issues both nationally and internationally. Stockholm Vatten och Avfall (SVOA) decision to implement a membrane bioreactor (MBR) with poresize of 0,04 μm at Henriksdal WWTP is a step to prepare for future hydraulic volumes, but also potentially stricter treatments requirements regarding ESOC. The advantage of the MBR process is that it prevents contaminants that appear to be particulate to pass the membranes and end up in the receiving waters. Today, WWTP are not required to treat wastewater in order to remove pharmaceutical residues, antibiotics, hormones, PFAS or microscopic debris particles. However, it is expected that future legislations will include pharmaceuticals and other organic pollutants. In this project, ESOC such as pharmaceutical residues, antibiotics, hormones, PFAS and microscopic debris in the MBR-process are studied as well as the presence of adsorbable and extractable organic halogens (AOX, EOX) that are possibly formed during the cleaning or maintains of the membranes. Results from this study showed a higher general reduction of the studied ESOCs in wastewater with the MBR-process than previous studies in conventional WWTP, except of some substances that showed a poor reduction. Pharmaceuticals such as diclofenac, oxazepam and citalopram showed a weak reduction as well as the antibiotics clindamycin, clarithromycin and erythromycin where they showed a higher outcome levels than the incoming to the treatment process. Estrogenic hormones were reduced in the purification process as well as microplastics where only 60 particles/m3 of pore size higher than 300 μm passed the membranes. Microplastics of the pore size smaller than 300 and larger than 50 μm were detected to 140 particle/m3 in the effluent water. For AOX and EOX, the level of MBR process showed typical values and were in line with previous studies on conventional ARV. However, since the membranes cannot treat contaminants at molecular level, it was also shown that some ESOC that were studied bypassed the treatment process. A conclusion from this project is that only a few numbers of substances were fully reduced while the majority of ESOCs were partially reduced in wastewater. In order to reduce further ESOCs and in case of stricter treatment were to be applied, additional post-treatment is also needed for the MBR process.

Enligt Världshälsoorganisationen, WHO, behöver människan använda minst 20 liter vatten per dag (Reed & Reed, 2013). I Sverige är vattenanvändningen ca 160 liter per person och dygn i hushållet (Svenskt vatten, 2016) och ungefär 87 % av Sveriges befolkning är anslutna till det kommunala vatten- och avloppsledningsnätet (SCB, 2016a). Dricksvattnet i Sveriges används bl.a. till mat, tvätt och toalettspolning. Svenskt Vattens riktlinjer för den dimensionerande vattenanvändningen baseras på bl.a. publikationen P83:s dimensionering av svenska vatten- och spillvattensystem. Dimensioneringen ger specifik vattenanvändning samt maxdygn- och maxtimfaktorer för sambanden mellan medelvattenanvändningen per dygn och vattenanvändningen maximalt under ett dygn respektive en timme vid dimensioneringen. I denna studie har påverkan av utomhustemperatur, byggår och socioekonomiska aspekter på vattenanvändningen undersökts. Områden i Göteborg som har undersökts är Hisingen, Centrum samt Östra delen av Göteborg. Dessa grupper och områden har även bl.a. statistiskt undersökts med hjälp av korrelations- och signifikansanalys. På grund av personuppgiftslagen har främst personer över 15 år inkluderats i studien, men även vissa underåriga. Med hjälp av data från Göteborgs Energi AB har dimensioneringsparametrar för områden och grupper kunnat beräknas. Bl.a. visades att medelinkomst oftast var den variabel med signifikant korrelation med dimensioneringsparametrarna. Ett annat resultat var att låginkomsttagare var gruppen med störst specifik vattenanvändning och maxdygnsfaktor. Centrum och Östras vattenanvändning visade signifikant korrelation med utomhustemperaturen år 2013 och 2014. Maxdygnsfaktor och maxtimfaktor (dygn) och maxtimfaktor (år) förefaller vara lämpliga parametrar som kan användas i framtida dimensioneringsberäkningar. / According to the World Health Organization, a human being has to use at least 1-3 liters of water a day (Reed & Reed, 2013). In Sweden, water use in households is about 160 liters per person and day in the household (Svenskt vatten, 2016) and around 87 % of the Swedish population are connected to the municipal water and sewage networks (SCB, 2016a). The drinking water in Sweden is used for many purposes, for example cooking, laundry and toilet flushing. Swedish guidelines for the dimensioning of the water networks is based on the publication P83 dimensions of Swedish water- and wastewater systems. The dimensioning guidelines give maximum day factor and maximum hour factor in relation to mean water usage per day and also one day and one day hour usage maximums. The effects of outdoor temperature, building year and socio-economic characteristics on water usage were investigated in this study. Areas of Gothenburg such as Hisingen, Centrum and Östra were studied. These areas and also specific groups in these areas have also been statistically studied through correlation, significance tests and confidence interval investigation. Due to the Swedish personal record law, children under the age of 16 were included in the study but with a modification. The water use for addresses were obtained from Göteborgs Energi AB. Data quality was ensured before statistical analysis thorough data review and analysis. The study’s result showed that the mean income was usually the only variable with significant correlation with the dimensioning parameters. The low-income group was shown to have the highest specific water usage and maximum day factor. Centrum and Östra’s had significant correlation between water use outdoor temperature during 2013 and 2014. Maximum day factor and maximum hour factor (day) and maximum hour factor (year) were suitable parameter to be used for future water usage calculations.

In many countries over the world (including Sweden), metal toxicity in freshwater resources causes a severe drinking water quality problem and poses a threat to the environment and human health. Among the different toxic metals in the water resources of Sweden, arsenic and uranium are the biggest threats to health. These elements, over long time consumption, may even lead to cancer and/or neurological disorder. Most of the wells are installed in crystalline and sedimentary bedrock and the received water comes from water bearing fractures in the bedrock. The handling of such water is an issue and there is a need to reduce the arsenic and uranium exposure by improving processes and technologies. It is a very serious problem demanding a safe, sustainable and eco-friendly arsenic and uranium removal technology prior to drinking water supply. Different treatment systems are available, but many of them are not suitable due to their high cost, operation complexity and waste management issues. Through this study, chitosan biopolymer the second largest abundant polysaccharide on earth after cellulose, was verified as a potential adsorbent for arsenic(V) and uranium(VI) removal from water solution. Adsorbent characterizations were also conducted by XRD, FTIR, SEM, UV-visible spectrum and TGA/DTA investigations. Bench-scale batch experiments were conducted using chitosan biopolymer (DDA-85%) as an adsorbent to determine the arsenic(V) and uranium(VI) removal efficiency, by allowing four important effective parameters e.g. chitosan dosages, pH, contact time and contaminant concentration. The adsorption data at optimum conditions were fitted with Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkhevic (D-R) isotherm and Lagergren pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetic model to investigate the adsorption process. The characterization of materials assured the presence of effective amino, hydroxyl, and carboxyl groups of chitosan. Another advanntage is that the materials are bio-degradable. The results show that the arsenic(V) and uranium(VI) removal efficiency was 100% and 97.45% after 300 minutes with optimum pH of 6.0 and 7.0 respectively. The optimum adsorbent dosages and initial concentration were 60 and 80g/L and 100 and 250 µg/L respectively. The adsorption process was suitably described by Freundlich isotherm (R2 = 0.9933) and Langmuir isotherm (R2 = 0.9858) correspondingly for arsenic(V) uranium(VI) compared to other isotherms. This is an important indicator of homogeneous monolayer adsorption of metals. For both of arsenic(V) and uranium(VI), pseudo-second-order explained the adsorption kinetics better than pseudo-first-order and the second-order kinetic regression coefficient (R2) were 0.9959 and 0.9672 correspondingly. Connecting to the above mentioned results, it can be summed up that the chitosan biopolymer (DDA 85%) can be used as an inexpensive, sustainable and environment-friendly treatment option for arsenic(V) and uranium(VI) contaminated drinking water. / I många länder världen runt (även i Sverige) orsakar metallers toxicitet besvärliga vattenkvalitetsproblem och utgör ett hot mot människors hälsa. Bland de toxiska metaller som finns i svenska vatten utgör arsenik och uran i dricksvatten allvarliga hälsorisker vid långvarig exposition då de kan orsaka cancer och neurologiska problem. Flertalet brunnar är installerade i kristallint berg och sedimentära bergarter och vattnet kommer vanligen från sprickor i berggrunden. Hanteringen av sådant vatten kan kräva reduktion av expositionen för arsenik- och uraninnehåll genom förbättrade processer och teknologier. Detta är ett angeläget problem som kräver en säker, pålitlig och ekovänlig teknologi att tillämpas innan vattnet distribueras. En rad olika behandlingssystem är tillgängliga men många av dem är inte lämpliga beroende på deras höga kostnad, den komplicerade tillämpningen och problem med hanteringen av restprodukter. I denna studie has biopolymeren chitosan, den näst vanligaste polymeren efter cellulosa, konstaterats vara en möjlig adsorbent för att avlägsna arsenik(V) och uran(VI) från vatten. Karakterisering av adsorbenten har också genomförts genom XRD, FTIR, SEM, UV och strålning i synligt ljus samt TGA/DTA undersökningar. Batch-tester i bänkskala har genomförts med användning av chitosan (DDA-85%) som adsorbent för att bestämma dess förmåga att avlägsna arsenik(V) och uran(VI)genom att variera fyra parametrar, nämligen kontakttid, pH, dos av chitosan och halt av föroreningen. Adsorptionsdata vid optimala förhållanden bestämdes genom tillämpning av Langmuir, Freundlich och Dubinin-Radushkhevic (D-R) isotermerna. Vidare tillämpades Lagergrens pseudo-first-order och pseudo-second-order kinetiska modell för att undersöka adsorptionsprocessen. Karakteriseringen av materialet visade förefintligheten av effektiva amino- (N-H), hydroxyl- (O-H) samt karboxylgrupper (C=O) i chitosan-polysackariden och att det är lätt nedbrytbart. Preliminära resultat visar att reduktionen av arsenik(V) och uran(VI) var 100 respektive 97,45 % efter 300 minuters kontakttid med optimalt pH på 6,0 respektive 7,0. De optimala doserna av adsorbent och den initiala koncentrationen var 60 och 80 g/L och 100 och 250 µg/L. Adsorptions process beskrevs bäst av Freundlich-isotermen för arsenik(V) (R2 = 0.9933) och med Langmuir-isotermen för uran(VI) (R2 = 0,9858) jämfört med andra isotermer vilket var en viktig indikation på en homogen monolager-adsorption. För både arsenik(V) och uran(VI) beskrev pseudo-second order adsorptionen bättre än pseudo-first-order. Second-order kinetiska regressionskoefficienten (R2) var 0.9959 och 0.9872 respektive. De ovanstående resultaten visar sammanfattningsvis att chitosan (DDA-85%) kan användas som en billig, pålitlig och miljövänlig behandlingsmetod av vatten för arsenik(V) och uran(VI). / <p>QC 20150526</p> / ChitoClean

The purpose of the thesis is to characterize flood events within the agricultural fields of flooding Pampa in Argentina. The characterization divides the flat landscape into flood prone areas and endeavour at linking driving factors to flood response based on past events. The characterization is based on information freely available from remote sensing (satelliteimages, digital elevation, and estimated rain data), from precipitation data from a weatherstation and from field measurements carried out with Universidad Nacional de La Plata. The main research question is: Which are the driving factors contributing to the flooding? Data from remote sensing was used to visualize previous areal water extents, to calculate the topographic wetness index, the upslope areas for the field study sites and for a precipitationtrend analysis. Furthermore, data from remote sensing was used to replace missing days of rain data from the weather station. The complemented rain data was compared with the water extent for the events. Relationships between event precipitation, previous precipitation, land-use, and surface runoff was evaluated with the Soil Conservation-Curve Number method, SCS-CN, and the runoff coefficients for different antecedent conditions were calculated. The precipitation data and the satellite images showing water extents were also used to calculatethe 100-year and 20-year storm- and flood event. The measured infiltration capacity was used as input data in the SCS-CN-method to calculate the surface runoff and the measured soilmoisture was used to verify results from the Topographic Wetness Index, TWI, map. The flood risk areas are visualized with satellite images and the calculated Modified Normalized Difference Water Index. The TWI also visualizes the more flood prone or wetter areas and delineates the lower depressions where soil moisture was also measured to be higher, however not significantly. With the available satellite images within the study results indicate that floods are more common wintertime and that great flood events cannot be foreseen with only antecedent precipitation and event precipitation with the SCS-CN method. However, the events in the study with larger water extents, had high precipitation. No clear correlation between water extents from satellite images calculated by Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, and estimated surface runoff from the SCS-CN method could be seen. However, the obtained runoff coefficients from the SCS-CN method can be used for estimating surface runoff for future storm events were higher Antecedent Moisture Condition, AMC, and low infiltration capacities increases surface runoff. The infiltration capacity of the studied fields is approximately 16 mm/hour and hence not alone a driving factor causing inundation since the soil can absorb, for example, a 20-year storm event of 125 mm/day. However, that is not the case since a 20-year storm flood has covered 9 % of the area around Don Joaquin and El Amanecer with water. No seasonal precipitation trends can be seen in Punta Indio during the last 40 years analysing precipitation data from remote sensing. In flooding Pampa the agricultural fields inundate almost on yearly basis in the depressionsdue to the gentle slopes and high intense precipitation (yearly maximum daily precipitation is always higher than 60 mm/day). To decrease the flood risk the management should ensure high vegetative cover which increases infiltration and balances the hydrological responses. / Syftet med studien är att karakterisera översvämningar inom jordbruket på Argentinska Pampas. Det platta landskapet mest översvämningsutsatta områden pekas ut och arbetet har fokuserat på att koppla landskapets utformning och regnmönster till översvämningarna. Karakteriseringen utgår ifrån information från satellitbilder och digitala höjddata, från nederbördsdata från den närmaste väderstationen som kompletterats med regndata från fjärranlyser och från fältmätningar utförda tillsammans med Universidad Nacional de La Plata. Den huvudsakliga frågan är: Vilka är de bidragande faktorerna till översvämningarna? Information från fjärranalyser användes för att visualisera tidigare översvämningar, för att beräkna det topografiska fuktighetsindexet, tillrinningsområdet för fältstudieplatserna och för en nederbördstrendanalys. Regndatan jämfördes med vattenarean under tidigare översvämningar. Sambanden mellan nederbörd, markanvändning och ytavrinning utvärderades med Soil Conservation-Curve Number metoden, SCS-CN, och avrinningskoefficienterna för olika nederbördsförhållanden beräknades. Nederbördsdata och satellitbilder som visar vattnets utbredning användes också för att beräkna magnituden av ett 100-årsregn och 20-årsregn samt utbredningen av en 100-årsöversvämning. Den i fält uppmätta infiltrationskapaciteten användes som indata i SCS-CN-metoden för att beräkna ytavrinning och den i fält uppmätta markfuktigheten för att verifiera resultat från GISanalysen av det topografiska fuktighetsindexet.' Översvämningsriskområden visualiserades i studien med satellitbilder och det modifierade normaliserade differens vattenindexet. Även det topografiska fuktighetsindexet visualiserar de mer översvämningsbenägna områdena och markerar vattnets väg där markfuktigheten också uppmättes vara högre, dock inte signifikant blötare än ovan liggande punkter. Analys av de tillgängliga satellitbilderna i studien visar att översvämningar är vanligare vintertid och att stora översvämningshändelser inte kan förutses enbart med de senaste dagarnas regnmängd och eventregnet med SCS-CN-metoden. Alla satellitbilder i studien med större vattentäckning kunde dock kopplas till stora regnmängder. Ingen tydlig korrelation mellan vattenutbredningen och uppskattad ytavrinning med SCS-CN-metoden kunde ses. De erhållna avrinningskoefficienterna från SCS-CN-metoden kan dock användas för att uppskatta risken för ytavrinning vid framtida regn där större regnmängder och låg infiltration ökar ytavrinningen. Fältens infiltrationskapacitet är cirka 16 mm/timme och därmed inte ensamt en drivande faktor till översvämningarna eftersom infiltrationskapaciteten är högre än exempelvis ett 20-årsregn (125 mm/dygn). Dock kan 20-årsregn täcka 9 % av området runt Don Joaquin och El Amanecer med vatten. Inga nederbördstrender kan ses i Punta Indio under de senaste 40 åren genom analys av nederbördsdata från fjärranalyser. I Pampa deprimida översvämmar jordbruksfälten nästan årligen i sänkorna på grund av den platta topografin och den höga intensiva nederbörden (den årliga maximala dagliga nederbörden är nästan alltid högre än 60 mm/dag). För att minska översvämningsriskerna bör lantbrukare säkerställa en hög vegetativ täckning som ökar infiltrationen, skyddar marken och balanserar de hydrologiska reaktionerna. / El propósito de la tesis es analizar los posibles eventos de inundación en un sector de la Pampa Deprimida en Argentina, dada la importancia productiva de la región. Se trabajó en los campos de la Universidad Nacional de La Plata con la dirección del curso de Edafología, de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales. Se caracterizó la región en general y los campos en particular, utilizando información de acceso gratuito en la web, tales como imágenes satelitales, mapas de elevación digital e información meterologíca. Se utilizaron técnicas geomáticas para definir la evolución de agua en superficie mediante un análisis de la precipitación y coberturas de agua en imágenes satelitales obtenidas entre el 2000 y 2022 con la finalidad de calcular el Indice de Humedad Topográfico (TWI). Se establecen relaciones entre la precipitación, el manejo de los campos, la escorrentía superficial y las cuberturas de aguas. Se analizó la occurrencias de eventos de excesos hídricos. Se efectuaron ensayos de infiltración y el método Soil Conservation Service-Curve Number (SCS-CN) a fin de estimar la escorrentía superficial y las medidas de la humedad del suelo para verificar los resultados del mapa con el TWI. Las imágenes satélitales y el Modified Normalized Differential Water Index (MNDWI) calculado, permiten estimar las áreas más expuestas a inundaciones. El TWI permitió distinguir los sectores más altos y bajos mediante la medición de la humedad del suelo. Con los datos disponibles en este estudio, los resultados indican que las inundaciones son más frecuentes en invierno, y que los grandes eventos de inundación no se pueden predecir solo con registros de precipitación y el uso del método SCS-CN. No se pudo observar una correlación entre las extensiones de agua de las imágenes satelitales calculadas por Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA Clima y Agua, Castelar), y la escorrentía superficial estimada por el método SCS-CN. Sin embargo es possible encontrar una correspondencia entre las precipitaciones muy elevadas y la cobertura de agua. La occurencia de altas precipitaciones luego de un periodo lluvioso en un suelo con baja infiltración debido a una baja cobertura vegetal, aumenta la escorrentía superficial. La capacidad de infiltración del campo estudiado es de aproximadamente 16 mm/hora y un evento de lluvia extrema que se produce cada 20 años puede ser de 125 mm/día. Consecuentemente, no sería la baja infiltración la principal causa de la inundacion. No obstante, se aprecia que effectivamente un evento de 125 mm/día cubre 9 % del área en Don Joaquín y del El Amanecer. Con precipitaciones normales la cobertura es de aproximadamente 2 %. Cabe indicar que las precipitaciones registradas en la estación de Punta Indio durante los últimos 40 años, no manifiestan un comportamiento diferente en su occurencia y cantidad. En Pampa deprimida los campos se inundan frecuente, no solo debido a las precipitaciones locales y el amabiente de muy bajas pendientes. Los flujos de agua subterranea, aunque no se las pudo analizar en este estudio, también afuectuan las coberturas de agua. A fin de disminuirlos riesgos de inundación, el manejo debe garantizar una alta cobertura vegetal que aumente la infiltración y proteja al suelo y, de este modo, contribuir a controlar la natural dinámica hidrológica de la región en estudio. / Estudio del suelo, agua subterránea y vegetación, como base para definir ambientes de manejo en el partido de Magdalena

Clean drinking water is a vital part of our society and a basic human right. With an ever growing population and a decreasing quality of raw water, new methods need to be introduced to keep up with the demand for clean, biostable, and sustainable production of drinking water. The aim of this study is to evaluate Håbo municipality’s increasing usage of chemicals in their water treatment process and to investigate current and future possible technologies for water treatment for Håbo to make their process more sustainable. In this study four scenarios of different cost and change of today’s water treatment plants are presented, while our overall recommendation is to build a new facility. A new plant with new treatment methods such as ultrafiltration is most in line with Håbo municipality’s vision of decreasing chemical usage and sustainability, all while maintaining the water quality. Due to Håbo’s growing population and today’s water plants running close to maximum capacity, a new facility with a larger capacity should be considered.

Mankind has worked with the climate crisis and other sustainability issues since the 1990s, but this hasn’t had any desired effect. One of the problems relates to interpretations of the term sustainability. It has caused confusion, and work towards developing shared understandings is still an ongoing process. Sustainability challenges pertain to all industries. The Swedish water sector faces several challenges today. One of these challenges relates to the need for investments in the Swedish water and wastewater (W&amp;WW) pipelines. The growing population requires an expanded W&amp;WW network, and the existing network needs to be updated to maintain a high-quality product.  As part of the EU’s Green Deal for making the European economy more sustainable and more resilient the EU-taxonomy has been developed to put political goals into practices and measurements of performance. The role of the Taxonomy is to pave the way towards what currently is perceived as environmental sustainability. This creates transparency and simplifies investments to lead to more sustainable choices.  The aim of this study was to investigate how the EU-taxonomy affects the Swedish construction of W&amp;WW pipelines and how this can be used in strategic sustainability efforts. This was done through research on both W&amp;WW pipe construction and sustainability frameworks. A case study has been used to acquire a picture of how existing routines stand in relation to the EU-taxonomy. The objects of the case study have been one consulting firm in urban development and one public actor, responsible for developing the municipality’s W&amp;WW network, a so-called VA-huvudman. To further contextualize the EU-taxonomy, the theoretical Framework for Strategic Sustainable Development (FSSD) has been applied. This is a research-based framework, as opposed to a political one – such as the EU-taxonomy or Agenda 2030. The framework has been used to understand what the EU-taxonomy can contribute as a tool for the strategic work with FSSD. Standardization has also been applied as a concept, in order to highlight the use of the EU-taxonomy.  In the empirical study, the result shows that the structure of the EU-taxonomy makes it difficult to apply it on a subject as specific as a W&amp;WW pipeline construction. Furthermore, the criteria within the Taxonomy challenging to apply on W&amp;WW pipelines since they apply to the entire water, or water treatment, system. Further work with the Taxonomy requires more horizontal coordination within the organizations to report on and fulfill the criteria.  Since the EU-taxonomy lacks a life cycle perspective it doesn’t include the whole life cycle or indirect activities related to W&amp;WW pipeline construction, such as choice of material or the construction process. A complementary framework, or other measures, are needed in order to capture environmental aspects of sustainability. / Människan har kontinuerligt arbetat med klimatfrågan och andra hållbarhetsfrågor sedan 90-talet,men detta har fått en begränsad effekt. Hållbarhet är ett ord som skapat förvirring, och ettgemensamt språk är något som efterfrågats. Den svenska vattensektorn möter idag ett antalutmaningar. Det stora investeringsbehovet inom det svenska vatten- och avlopps (VA)-nätet ärett av dessa. Den ökande befolkningen kräver en utbyggnad av VA-nätet och det befintliga nätetbehöver upprustas för att bibehålla kvaliteten på vattenleveranserna. EU-taxonomin är del av EU:sgröna giv vars syfte är att göra den Europeiska ekonomin mer hållbar och resilient. Taxonominsär inom detta ett klassificeringssystem för miljömässigt hållbara investeringar inom EU. Dettaska leda till transparens samt styra kapital mot mer hållbara alternativ genom att förenkla förinvesterare att fatta mer hållbara val. Studiens syfte är att undersöka hur kraven i EU-taxonomin ser ut för ledningsarbeten in-om vatten och avlopp (VA-ledning), och hur dessa kan användas på ett strategiskt sätt för att stärkahållbarhetsanpassningar inom samhällsbyggandet. Detta har genomförts genom en omvärldsanalysav både VA-ledning och olika befintliga hållbarhetsramverk. En fallstudie har använts för att få enbild av hur befintliga rutiner förhåller sig till EU-taxonomin. Fallobjekten i studien har varit ettkonsultföretag inom samhällsbyggnad samt en aktör som är ansvarig för en kommuns VA-nät, ens.k. VA-huvudman. Utöver avgränsningen att undersöka ledningsarbeten inom VA-branschen harprojektet begränsats till de två första delegerade akterna med klimatinriktning som publiceratsinom ramen för EU-taxonomin. För att sätta EU-taxonomin i ytterligare en kontext har det teoretiska ramverket Frameworkfor Strategic Sustainable Development (FSSD) använts. Detta är ett forskningsbaserat ramverktill skillnad från politiskt beslutat, som både EU-taxonomin, Parisavtalet och Agenda 2030är. Ramverket har använts för att undersöka hur EU-taxonomin kan användas i det strategiskahållbarhetsarbetet. Standardisering har även lyfts som ett koncept och används för att belysaEU-taxonomin i en större kontext. Resultatet visar att VA-ledning är en begränsad del av större system inom EU-taxonomin.Aktiviteterna i taxonomin som innefattar VA-ledning är också kopplade till hela vatten- ochavloppssystemet i sin helhet. Denna utformning gör det svårt att enkelt urskilja separata delarav ledningssystemet eftersom aktiviteterna inte är utformade så. Att rapportera på de för VA-verksamheterna relevanta aktiviteterna i taxonomin kommer därmed kräva samarbete från fleraparter, möjligen även utanför VA-organisationen. EU-taxonomin saknar även ett livscykelperspektiv. Den inkluderar inte hela livscykeln el-ler indirekta aktiviteter inom VA-ledning, som materialval eller byggprocessen. För att beaktahållbarhet i en vidare bemärkelse krävs därför en komplettering av något annat ramverk ellerandra åtgärder. Genom EU-taxonomin gör EU en ansats att definiera det miljömässigt hållbaravilket kan bidra till att främja en hållbar utveckling, särskilt om det används strategiskt ochkompletteras med andra hållbarhetsramverk som beaktar fler aspekter ur ett livscykelperspektiv. En hypotes för framtida forskning på området kan dock vara att EU-taxonomin inte kan användassom ett fullständigt hållbarhetsramverk med fokus på miljöaspekter på ett mindre system än den beskrivna aktiviteten. Det bör undersökas vidare hur EU-taxonomin kan kompletteras med etteller flera hållbarhetsramverk för att i större utsträckning främja hållbarhet.

Södra Gotland (Storsudret) är ett av de mest utsatta områdena i Sverige när det kommer till torka under somrarna. Trots stora mängder nederbörd har jordbrukare problem med bevattning då öns geologi påverkar lagringen av vatten i form av grundvatten negativt. Vilket beror på att berggrunden består främst av kalk, märgel och märgelsten. Dålig tillgång till vatten kombinerat med långa och varma somrar har medfört att skörden minskat markant under de senaste åren. Bevattningstekniker som används i dagsläget är inte bra på att utnyttja vatten på ett hållbart och effektivt sätt. Dessutom har kostnaderna ökat för många jordbrukare på Gotland med avseende på de ökande elpriserna. Bevattning kräver el och vissa bönder har exempelvis inte tillgång till el vid sina åkrar och måste därmed dra el vilket ökar kostnaderna markant. Behovet av mer resurseffektiva och hållbara bevattningstekniker är stort och något som behöver undersökas mer djupgående.  Syftet med denna studie var att undersöka ifall ett automatiserat bevattningssystem som drivs av solenergi faktiskt är möjligt att implementera. Detta utifrån olika kriterier såsom kostnad, energianvändning, skördemängd, klimatpåverkan och vattenanvändning. Därefter jämföra mot ett mer konventionellt system som används i dagsläget och därmed undersöka vilka skillnader det finns. Det var två system som valdes i studien. System 1 var ett potentiellt automatiserad rampbevattningssystem och system 2 ett konventionellt rampbevattningssystem. Båda systemen sattes in i verklighetsbaserade scenario (en åker i södra Gotland) för att få en mer realistisk överblick. Därefter användes en multikriterieanalys för att jämföra båda systemen mot varandra utifrån valda kriterier. Sist av allt användes en SWOT-analys för att sammanknyta all resultat som togs fram i studien.  Resultatet visade att det är i teorin möjligt att bygga ett helt automatiserat bevattningssystem som drivs av solenergi och att det finns både positiva och negativa delar med systemet jämfört mot en konventionell rambevattning. Det potentiella systemet har exempelvis både en högre kostnad som 1,1 gånger högre, samt en högre energianvändning per hektar, cirka 5 gånger högre jämfört med ett konventionellt system. Dock presterade det potentiella systemet bättre jämfört mot ett konventionellt system med avseende på klimatpåverkan som var 10 gånger lägre jämfört med ett konventionellt system. SWOT sammanställningen visade också att intresset för automatiserade bevattningssystem är låg bland jordbrukare delvis på grund av att systemen inte är anpassade till svenska förhållanden, samt den höga investeringskostnaden. Därav krävs det att fler aktörer blir involveras och kunskapen sprids för att öka etableringen av automatiserade bevattningssystem på södra Gotland (Storsudret) samt resten av Sverige. / The southern part of Gotland (Storsudret) is one of the most exposed areas in Sweden when it comes to drought during the summers. Despite large amounts of rainfall, farmers have problems with irrigation as the island’s geology negatively affects the storage of water in the form of groundwater. Poor access to water combined with long and hot summers has meant that the harvest has decreased significantly in recent years. Irrigation techniques used today are not good at using water sustainably and efficiently. In addition, costs have increased for many farmers in Gotland concerning the increasing electricity prices. Irrigation requires electricity and some farmers, for example, do not have access to electricity in their fields and thus have to get electricity, which increases costs significantly. The need for more resource-efficient and sustainable irrigation techniques is great and something that needs to be investigated in more depth.  The purpose of this study was to investigate whether an automated irrigation system powered by solar energy is realistically possible to implement. This was based on various criteria such as cost, energy requirements, yield, etc., and then compare against a more conventional system that is currently used and thus examines what differences there are. Two systems were chosen in the study. System one was a potentially automated irrigation system and system two was a conventional ramp irrigation system. Both systems were put into a reality-based scenarios (a field in southern Gotland) to get a more realistic overview. Multi-criteria analysis was then used to compare both systems against each other based on selected criterias. Afterward, a SWOT analysis was also carried out to summarize all the results that were produced in the study.  The result showed that it is theoretically possible to build a fully automated irrigation system powered by solar energy and that there are both positive and negative parts to the system com- pared to conventional ramp irrigation. The potential system has, for example, both a higher cost which was 1.1 times higher, and a higher energy requirement per hectare which was 5 times higher compared to a conventional system. However, the potential system performed better compared to a conventional system concerning climate impact which was 10 times lower compared to a conven- tional system. The SWOT summarize also showed that interest in automated irrigation systems was low among farmers partly due to the systems not being adapted to Swedish conditions and the large investment cost. Thus it is necessary that more actors be involved and the knowledge spread to increase the establishment of automated irrigation systems in southern Gotland (Storsudret) and in the rest of Sweden.

This thesis investigates brownification in Lake Bolmen, Sweden, focusing on the precipitation's effect on water colouration in 3 tributaries to the lake. This study uses long-term meteorological data from the Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI) and the water samples collected over more than one year from Lake Bolmen and its three major tributaries Storån, Lillån, and Önnekvarn. Water colour was measured using spectrophotometric techniques. The key findings show a significant positive link between the amount of precipitation per month and water colour, used as a proxy for dissolved organic carbon. The study found that monthly precipitation did not show an immediate effect, but rather that the effect of precipitation on colour was visible with one-month delay. The study finds significant geographical variability in brownification intensity across different streams, indicating that localised effects are also important. The study highlights the crucial role of environmental factors in the organic matter movement and the necessity for specific conservation measures to reduce the negative effects of brownification on water quality. To develop effective Lake Bolmen management techniques, recommendations include continual monitoring and a multidisciplinary approach. This study advances our understanding of the dynamic interplay between freshwater ecosystems hydrology, meteorological, and organic matter processes.

Aiming for sustainable sanitation systems can provide benefits among a vast range of Sustainable Development Goals. In this study the sustainability of potential options for renovating or upgrading thewastewater treatment plant in Tupiza, a rapidly growing city in theSouthern highlands of Bolivia, was evaluated. The local context was characterized by increasing issues of flooding which in recent years has destroyed important wastewater treatment infrastructure and polluted sources of water for several downstream communities. Three system options consisting of different treatment technologies were evaluated against four criteria of sustainability; health,technical, environmental and financial and institutional. A "conventional" option consisting of waste stabilization ponds was compared against two more options with added steps of treatment, such as constructed wetlands, anaerobic reactors and alkaline and ammonia treatment of sludge. Social acceptance and demand of reuse of treated wastewater and sludge in agriculture was evaluated using qualitative research analysis. Results indicate that the systems with added treatment steps could help improve several areas of sustainability such as risks of disease transmission, space efficiency, treatment capacity and efficiency as well as enable safe reuse of sludge and wastewater in agriculture. Implementation of funding mechanisms covering the entire sanitation service chain as well as flood mitigation measures resulted essential in ensuring the long-term functionality of such improvements. This project was intended as a pre-study and identified several areas of future research including additional evaluation of nutrient content in effluent, investigation of a possible certification process for recycled byproducts from the wastewater treatment plant, risk assessment of floods of different magnitudes, evaluation of the long-term economic impact of having improved systems and evaluationof local institutional capacity surrounding the sanitation service chain in Tupiza. / Hållbara sanitetssystem för med sig många fördelar som kan främja majoriteten av de globala hållbarhetsmålen. I denna studie utreds hållbarheten i potentiella alternativ för renovering eller uppgradering av ett avloppsreningsverk i Tupiza, en snabbt växande stad i södra Bolivias högland. Den lokala kontexten präglades av en tilltagande översvämmningsproblematik som de senaste åren bidragit till förstörelse av central infrastruktur for avloppsvattenrening samt påföljande vattenföroreningar i samhällen nedströms reningsverket. Tre systemalternativ beståendes av olika reningstekniker utreddes utefter fyra hållbarhetskategorier; hälsa, teknologi, miljö samt finansiell/institutionell. Ett konventionellt alternativ som utgjordes av stabiliseringsdammar jämfördes mot två mer avancerade alternativ med ytterligare reningssteg såsom anlagd våtmark, anaerobiska reaktorer samt alkali- och ammoniakbehandling av slam. Social acceptans och efterfrågan för återanvändning av behandlat avloppsvatten och slam inom lantbruket utreddes i en kvalitativ forskningsstudie. Resultaten tyder på att system med fler reningssteg kan främja flera hållbarhetsområden såsom risk för överföring av sjukdomar, yteffektivitet, reningskapacitet och effektivitet samt möjliggöra säkert återanvändande av slam och avloppsvatten i jordbruket. Implementering av mekanismer för finansiering som täcker hela sanitetskedjan samt åtgärder mor översvämningar visade sig vara centrala för att säkerställa långsiktig funktion av sådana förbättringar. \\\\Det här projektet var menat som en förstudie och identifierade flertalet områden för vidare forskning såsom ytterligare utvärdering av näringsinnehåll i utgående vatten, utredning av möjlig certifieringsprocess för återvunna produkter från avloppsreningsverket, analys av översvämningsrisker av olika magnituder, utvärdering av den indirekta ekonomiska effekten av att ha system med fler reningssteg samt utvärdering av lokal institutionell kapacitet för hela servicekedjan för sanitet i Tupiza. / En este estudio se evaluó la sostenibilidad de opciones potenciales para renovar o mejorar la planta de tratamiento de aguas residuales de Tupiza, una ciudad de rápido crecimiento en las tierras altas del sur de Bolivia. En los últimos años, el contexto local se ha caracterizado por la ocurrencia de lluvias de mayor intensidad. Estas ocasionaron inundaciones que en efecto causaron daños importantes en la infraestructura de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR). El deterioro de la infraestructura provocó el derrame de aguas residuales al río y la contaminación del agua en las comunidades ubicadas en la cuenca baja. Trés opciones de sistemas de tecnologías de tratamiento de aguas residuales para la renovación y/o mejoro de la planta de Tupiza fueron evaluadas considerando cuatro criterios de sostenibilidad: Salud, tecnolgía, ambiental y financiera/institucional. Por otra parte la aceptación social y demanda de reúso de aguas residuales y lodos tratados en la agricultura se evaluaron mediante un análisis de investigación cualitativa. La opción convencional que consiste en estanques de estabilización de desechos, se comparó con dos otras alternativas que incluyen pasos adicionales de tratamiento, como son humedales artificiales, reactores anaeróbicos y tratamiento de lodos con urea y cal. Los resultados indican que los sistemas de pasos adicionales de tratamiento podrían ayudar a mejorar diferentes aspectos de sostenibilidad, como los riesgos de transmisión de enfermedades, la eficiencia espacial,  la capacidad y eficiencia de tratamiento y la posibilidad de reutilización segura de lodos y aguas residuales en la agricultura. La implementación de mecanismos de financiación que cubren toda la cadena de servicios de saneamiento, así como las medidas de mitigacióin de inundaciones se mostraron esenciales para garantizar la funcionalidad a largo plazo de tales mejoras. La tesis es un estudio preliminar e identificó varias áreas de investigación futuras, la evaluación adicional del contenido de nutrientes en el efluente, la investigación de un posible proceso de certificación de subproductos reciclados de la PTAR, la evaluación de riesgos de inundaciones de diferentes magnitudes, la evaluación del impacto económico a largo plazo de la implementación de sistemas con pasos adicionales de tratamiento y la evaluación  de capacidad institucional local a lo largo de la cadena de servicios de sanemiento.