Urbanization increases impervious surfaces, generating higher stormwater volumes and pollutant loads that challenge conventional drainage systems. While nature-based solutions (NBS) are widely used for stormwater management, compact stormwater treatment systems (CSTS) provide a decentralized alternative suited to space-limited urban areas. However, their evaluation is hindered by inconsistent international testing protocols. This study compares three major CSTS performance standards, the British Water Code of Practice (BW CoP), the New Jersey Corporation for Advanced Technology (NJCAT) program, and the Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt) protocol, to identify methodological differences and testing implications. Based on this comparison, a modified DIBt protocol is developed, expanded to include nutrient (phosphorus and nitrogen) tests, was applied to a filter chamber under controlled laboratory conditions. Results showed particle removal ranging from 25% at high flow to 97% at low flow conditions, hydrocarbon removal remaining consistently high (98–99%), and metal removal efficiencies varying with flow, copper increasing from 19 to 95% and zinc from slightly negative (release) to 88%. Nutrient tests indicated phosphorus removal from 32 to 84% and negative nitrogen removal rates. These findings highlight the need for harmonized testing frameworks reflecting regional conditions to improve CSTS evaluation and implementation

Vid infrastrukturprojekt som innefattar sprängningsarbeten uppstår ett processvatten som kan ha för höga halter av kväve och andra föroreningar för att släppas ut till recipient. Avskiljning av olja, partiklar, metaller samt pH-justering utförs ofta ”on-site”. I dagsläget saknas dock en standardiserad metod för kväveavskiljning. Där det är möjligt kan kväveavskiljning ske genom, exempelvis våtmarker, men vid arbete i urbana miljöer kan de möjligheterna saknas. I sådana fall avleds ofta processvattnet till kommunalt reningsverk för behandling innan utsläpp. Avskiljning av kväve från olika typer av spillvatten utförs ofta med biologisk behandling, exempelvis på kommunala reningsverk. På grund av processvattnets innehåll samt variation över tid av både innehåll och flöde är en biologisk process olämplig. Detta framkom i tidigare projekt där biologisk behandling av processvattnet studerades i laboratoriemiljö. I detta projekt har ett principförslag för en demonstrationsanläggning med kväveavskiljning på aktiv entreprenad tagits fram, i syfte att bidra till mer långtgående behandling av processvattnet på plats. Arbetet har inkluderat studiebesök och provtagning av processvatten för att komplettera befintligt analysunderlag och öka förståelsen för hur processvattnet uppstår, varierar och hanteras. Med projektets referensgrupp bestående av experter hos Trafikverket och representanter från entreprenör, kommunalt va-bolag och tillsynsmyndighet har det diskuterats krav på anläggningen, krav på utgående vatten samt praktiska förutsättningar för demonstrations- och fullskaleanläggning. För kravställningen har även juridiska underlag samt kommunala riktvärden granskats för att ställa ett generellt krav på utgående vatten gällande kväveinnehåll. Vid framtagande av principförslaget har leverantörer av tekniska lösningar och komponenter inkluderats. Genomförd provtagning finns rapporterad i PM som utgjort delleverans till projektet. Principförslaget presenteras i CAD-ritning och flödesschema baserat på P&ID. Föreslagen demonstrationsanläggning utgörs av en container som placeras efter befintlig anläggning med kemisk fällning och partikelavskiljning. Demonstrationsanläggningen använder ett delflöde som efter behandling släpps till befintligt utlopp. Vald behandlingsteknik är omvänd osmos följt av elektrokemisk behandling, där den senare visade god avskiljning i tidigare laboratorieförsök. Denna konfiguration innebär att två processer kan utvärderas, var för sig eller i kombination. Vidare kan vattnet recirkuleras genom en eller båda processerna för att uppnå högre avskiljning. Till principförslaget hör även förslag till drift och provtagning för dess utvärdering samt komponentlista och kostnadsuppskattning. En utmaning som lyftes är de påfrestningar på teknisk utrustning som miljön på en aktiv entreprenad leder till. Potentiellt kan mycket höga flöden uppstå, men även förhöjda partikelhalter. För att skydda de känsligare delarna i anläggningen, som membran, behövs åtgärder för att övervaka och hantera oväntat höga partikelhalter. I principförslaget ingår därför en förfiltrering. Kväveavskiljningen innebär att en koncentrerad volym kväverikt vatten produceras som restflöde. Det finns olika sätt för kvittblivning eller tillvaratagande av detta vatten, vilka inte har studerats i detalj i detta projekt. Volymminskningen underlättar dock transport och kväveinnehållet innebär att det kan finnas aktörer intresserade av att återvinna kvävet.

Principal design of demonstration plant for treating nitrogen rich construction water Constructing roads and railways may involve rock blasting. Process water from such activities may contain too high levels of nitrogen and pollutants to be directly discharged to receiving waters. Such process water is being treated on site to remove oil, particles, metals, and pH adjustments. There is no currently standardized method for treating the nitrogen. Where possible, area intensive methods such as wetlands can be used. In urban areas such methods are unfeasible, instead the process water is usually led to a municipal wastewater treatment plant. The process water varies significantly from other types of wastewaters, such as municipal. Common treatment methods for wastewater may not be suitable for this rock blasting process water. Furthermore, the characteristics of the process water can vary greatly over time. In this project, a principal design is presented for a demonstration plant for nitrogen treatment at an active construction site. The purpose is to contribute to a more advanced treatment of process water on site. This has included study visits and sampling of the process water to increase the understanding of its origin, variations, and current management. Together with the project’s reference group, discussion have been held regarding requirements on the treatment unit, demands for its treatment efficiency and practical aspects during both demonstrational and full-scale use. For the requirements, regulatory documents and guideline values have been studied to present a general treatment efficiency goal. For the principal design, technology suppliers have been involved. The results of water sampling and analyses are presented in a separate PM. The principal design is comprised of a CAD-drawing and process scheme based on P&ID. The suggested demonstration plant is comprised of a container which will be placed after the current water treatment. It treats a partial flow and uses the current outlet. The technological processes selected are reverse osmosis followed by electrochemical treatment. This process design enables evaluation of the technologies separately and combined, as well as option to reach higher and lower discharges values by recirculation within the treatment facility. Suggestions for running the treatment and sampling to evaluate its effectiveness is included, as well as list of components and cost estimates. A challenge that has been frequently discussed throughout the project is the strain the environment of an active construction site puts on technical components. Problematically high flows of water can arise, followed by a substantial increase in particulate matter in the process water. To protect the sensitive equipment in the nitrogen treatment, such as membranes, a pre-filtration. The nitrogen treatment renders a concentrate, which has a smaller volume and higher nitrogen concentrations. This residual flow needs to be managed, with several potential options for deposition. The smaller volume means easier transportation to an offsite facility for further treatment, and the nitrogen concentrations could make it suitable for nitrogen recovery.

Denna utredning är resultatet av ett samarbete mellan RISE och Nacka kommun och undersöker regnbäddssubstrats kvalitet och påverkan på regnbäddens förmåga att rena dagvatten. Fokus har varit på eventuellt läckage av kväve och fosfor från ingående fraktioner av biokol och kompost i substratet. Ett syfte med denna utredning har varit att identifiera vilken ingrediens, kompost eller biokol, i substraten som ger störst tillskott av lakningsbar näring till regnbäddar. Ett annat syfte har varit att göra en näringsbalansberäkning för att se hur några vanliga tillsatser av biokol och kompost i regnbäddssubstrat balanseras av vegetationens näringsupptag, i det här fallet träd, i en fullskalig regnbädd. En beräkning av i vilken utsträckning näringstillförsel via dagvattnet kan balansera ett träds upptag av näring gjordes också. Målet har varit att ta fram underlag för lämpliga substratblandningar för regnbäddar med träd. Hypotesen har varit att det finns en potential att minska tillförseln av näringsrika material i regnbäddar, utan att det därför blir för näringsfattigt för vegetationen. Studien genomfördes genom upprepade laktester på tre olika biokol och tre olika komposter från tre olika leverantörer. Kväve och fosfor analyserades i lakvattnet och summerades efter tre lakningsomgångar. Summan av lakningsbart kväve och fosfor utgjorde näringstillförseln i näringsbalansen. Data skalades upp till fullskaliga växtbäddar på 6,6 m3. Vid en beräkning av dagvattnets tillförsel av kväve och fosfor användes ett exempel från det fullskaleförsök som utförts i Nacka. Litteraturdata användes för en uppskattning av träds upptag av fosfor och kväve. Resultatet visade att totalt kväveinnehåll var i samma storleksordning i alla materialen. Summan av det utlakade kvävet var mellan 30 och 100 gånger lägre från biokolen än komposterna. Vid den tredje lakningsomgången var kväveinnehållet under detektionsgränsen i lakvattnet från alla biokolen medan det fortfarande fanns kväve kvar i lakvattnet från komposterna. Totalt fosforinnehåll var generellt större hos kompostmaterialen än hos biokolen. Summan utlakat fosfor efter tre laktester på samma material var mellan 14 och 50 gånger lägre från biokolet än från komposterna. Det var en tydlig trend att mängden utlakade näringsämnen minskade för varje lakningsomgång men det fanns fosfor kvar i lakvattnet från alla materialen efter den tredje lakningsomgången. En uppskalning av lakningsdata till en fullskalig regnbädd visade att en regnbädd med pimpstenssubstrat hade potential att läcka mer kväve och fosfor än ett biokolsmakadam, huvudsakligen beroende på att komposttillsatsen är större i ett pimpstenssubstrat. Näringsbalansberäkningen visade att mer näring tillsätts med substratet än vad som kan tas upp av ett träd under ett år. Hur stort överskottet blir beror framför allt på kvalitet och kvantitet hos den kompost som tillsätts. Näringsbalanserna visar vidare att den mängd kompost som behöver tillsättas en regnbädd med ett träd, för att möta det högsta antagna fosforupptaget hos trädet, är mellan 0,02 och 0,2 m3 beroende på kvalitet. Det utgör mellan 1 och 10 procent av vad som beräknades finnas i en regnbädd på 6,6 m3 med pimpstenssubstrat och mellan 2,5 och 25 procent av vad som beräknades finnas i kompostfraktionen i en motsvarande regnbädd med biokolsmakadam. För att möta fosforupptaget med endast biokol behövs en volym på mellan 0,5 och 6 m3 biokol beroende på kvalitet. Detta utgör mellan 60 och 700 procent av den biokolsvolym som beräknades finnas i en fullskalig regnbädd med biokolsmakadam. Denna studie visar att det är stor skillnad mellan kompost och kompost och mellan biokol och biokol när det gäller hur mycket näring som har potential att lakas ut. Det gör att det inte räcker med att ställa krav på volymsandelar ingående material i regnbäddssubstrat vid projektering. Även de ingående materialens kvalitet avseende näringsinnehåll behöver styras. Denna studie visar också att de vanligaste regnbäddssubstraten, biokolsmakadam och pimpstenssubstrat, kan innehålla lakningsbar näring som vida överskrider ett träds upptagningsförmåga. Detta är framför allt kopplat till dessa substrats innehåll av kompost eftersom komposten är den ingrediens som innehåller, och lakar ur, mest näring. Detta visar att det finns potential för att dra ner på tillförseln av kompost i regnbäddssubstrat och därmed minska risken för näringsläckage från regnbäddar. Rapporten föreslår att detta kan göras genom en tydligare branschgemensam praxis, när det gäller näringstillförsel, i till exempel AMA. Modelleringsverktyg som kan bidra med att få en uppfattning om hur mycket näring som kan antas komma med dagvattnet i varje enskilt projekt, kan också vara värdefullt. Nya paradigm med näringsfria substrat utan tillförsel av näring eller med en tillväxtbegränsande tillsats av näring kan vara önskvärda. Det sistnämnda kräver att man först fastställer en näringsgiva som inte är tillväxtbegränsande, och den kunskapen finns inte idag. Kunskap om vilken näringstillsats som är tillväxtbegränsande saknas idag.

Den här sammanfattande rapporten utgör en syntes av den tillgängliga kunskapen och erfarenheterna i Sverige kring återvinning och återanvändning av resurser från avlopp. Sammanställningen är resultatet av ett omfattande arbete av Projekt­gruppen i dialog med en stor mängd olika aktörer inom relevanta områden, som myndigheter, kommunala VA-organisationer, högskolor med flera. Tillsammans med de delsynteser som rör olika temaområden, är denna kunskap tänkt att stödja både offentliga och privata aktörer som är centrala för omställningsprocessen till en mer cirkulär hantering av resurser från avlopp. Det långsiktiga målet är ett hållbart och, framför allt, mer motståndskraftigt samhälle där resurser ur avlopp kan utgöra en viktig pusselbit. Rapporten är avsedd att hjälpa till att hitta, navigera och tolka den stora mängd kunskap som redan finns, samt att utforska möjliga lösningar och vägar framåt mot en ökad implementering av cirkulära lösningar. Avloppsvatten innehåller inte bara näringsämnen som kan möta många av de behov som finns inom svenskt jordbruk, utan också betydande mängder energi. Denna energi används idag bara i begränsad omfattning, men den har potential att bli en viktig komponent i Sveriges framtida förnybara energimix. Utöver dessa resurser utgör också vattnet en livsviktig resurs, inte bara för oss människor utan även för de ekosystem vi är beroende av. Även vi i Sverige behöver återvinna och återanvända vattenresurserna i större utsträckning för att möta utmaningar som vattenbrist och försämring av våra naturliga vattenresurser, bland annat orsakad av klimatförändringar. Avloppen innehåller även andra resurser som samhället till viss del redan har uppmärksammat som potentiella alternativ för att möta våra behov. I kombination med en effektivare resursanvändning kan en återvinning och återanvändning av resurserna som finns i avloppet göra Sverige mindre beroende av import av ofta fossila resurser, vilket ökar Sveriges motståndskraft i kristider. Omställningen kan också bidra till att säkra kritisk infrastruktur och till att mer hållbara cirkulära lösningar som tillgodoser våra planetära gränser tillämpas. Förutom resurserna så innehåller avlopp även föroreningar eftersom avlopp är en naturlig samlingspunkt för många utsläpp i samhället, från både hushåll, industri och andra utsläppskällor. Hit räknas exempelvis läkemedelsrester och andra organiska och oorganiska mikroföroreningar, som samhället redan har identifierat som problematiska för både miljön och människors hälsa. En holistisk hantering av avloppsfraktioner som möjliggör återvinning och återanvändning av värdefulla resurser samtidigt som föroreningar kan tas bort från kretsloppet är således vägen framåt för svensk avloppshantering. Här föreslår projektgruppen en samhällsanpassad kombination av källsorteringssystem och resursanläggningar som kan utvecklas i takt med samhällets utveckling och omställning för en allt högre grad av resursåtervinning. Denna lösning ger en reell möjlighet att börja med en implementering av resursåtervinning nu eftersom befintlig infrastruktur kan nyttjas och kompletteras eller byggas om successivt med samhällets omställ­ning. Införandet av olika källsorterande eller resursåterbrukande åtgärder i vissa hushåll eller bostadsområden och återvinning av resurser i befintliga avloppsreningsverk kan realiseras parallellt och gynnar direkt både en cirkulär resurs-användning och ett bättre resursutnyttjande i avloppshanteringen. Syntesrapporten visar att det redan idag finns både tekniker och lösningar för att återvinna och återanvända olika resurser från avlopp. Dessutom pågår mycket forskning och utveckling kring teknikoptimering och innovation som med en tydlig satsning skulle kunna ge Sverige ett teknologi- och innovationsförsprång i den omställningsprocess som flera länder har initierat. Genomgången av erfarenheter visar också att acceptansen för användning av resurser som utvinns från avlopp till stor del redan finns idag, men att det finns en stor potential att öka denna acceptans bland annat genom ett tydligare arbete från myndigheternas sida. Här kan det nämnas att trots att existerande regelverk på en övergripande nivå redan främjar en utökad användning av avloppsresurser så kvarstår brister på vägledning och juridiska osäkerheter som några av de största hindren för en ökad återvinning och återanvändning av resurser från avlopp. För att övervinna hinder inom återvinning och återanvändning krävs ett bättre samarbete och ökad kunskap hos svenska myndigheter. Olika initiativ för att främja kunskapsutbyte och kunskapsuppbyggnad kan hjälpa till att uppnå detta. Projektgruppen hoppas att även denna syntesrapport delvis kan bidra till det.  Syntesen visar att det även finns olika verktyg tillgängliga för att bedöma even­tuella risker med återanvändning eller återvinning av resurser, eller för att välja de bästa lösningarna bland flera alternativ. Dessa verktyg kan ge ett värdefullt stöd i beslutsprocesser även framöver, dock behöver det beaktas att det alltid kommer finnas aspekter som inte kommer kunna kvantifiera eller bedömas. Det är därför av vikt att alla involverade aktörer har en viss kunskap och förståelse om de möjligheter och risker som finns för att kunna ta Sverige framåt mot en hållbar och cirkulär avloppshantering. Vidareutveckling av verktygen för att bättre kunna fånga upp de värden som är svåra att kvantifiera, eller sätta monetära värden på, behövs också.  Vägen framåt för en hållbar utveckling i framtidens Sverige kräver en tydlig förändring av samhällets hantering av resurser i avlopp. Inte bara krävs en attityd­förändring för att betrakta avlopp som resurs och inte avfall. Genom helhetstänk kan flera resurser samtidigt nyttjas och tillgodose samhällets behov och samtidigt hjälpa att bemöta olika utmaningar samhället står inför såsom exempelvis klimat­förändringen och annan negativ miljöpåverkan. En aktiv samverkan mellan olika myndigheter och andra aktörer krävs. Sveriges unika öppna arbetssätt, där erfaren-heter och kunskap som tas fram av en aktör, öppet delas med alla andra aktörer, utgör i detta sammanhang en enorm styrka som bör nyttjas genom ett brett nationellt samarbete. Ännu mer kunskap behöver tas fram eller syntetiseras för en effektivare implementering av de bästa lösningarna för en cirkulär resurshante­ring. Till sist kommer den omställningen som behövs inte kunna ske utan att det finns en tydlig samhällsinriktning som ger förutsättningar för aktörer att verka i. Här behöver incitament och styrmedel komma på plats i form av tydliga regelverk, uppdragsformulering, riktade utlysningar och eventuella ”fyrtornsprojekt” i natio­nell samverkan som skapar en kunskaps- och referensbas för implementering.

Quality criteria for rainbed substrates

Rainbeds are an increasingly common feature of the urban environment, managing stormwater while greening the cityscape and reducing impervious surfaces. The function of rainbeds can be both to retain and purify stormwater before the water is further infiltrated or led to a recipient. However, rainbeds can also leach nutrients, as shown by previous projects that have looked at the quality of outgoing water from rainbeds. Today, there are no quality criteria to ensure the functionality of rainbeds and rainbed substrates. In an interview study, and in a questionnaire study, different professional groups (designers, clients, stormwater experts and researchers, etc.) who work with rainbeds were asked how they see the need for quality criteria, which criteria are most important, how guideline values and reduction factors can be developed and desirable channels for communicating quality criteria. It has been clear that guidance is in demand by the industry and that it is desirable to have some form of industry standard that can be published in AMA or as a publication by Svenskt Vatten, or similar. The criteria that were considered most important varied with different professional groups, but they agreed that different requirements should be set for different purposes of the rain garden. In an international analysis, international representatives were also interviewed about how possible quality criteria are applied in each country. Four Swedish substrate producers also contributed a total of 10 different samples of their rainbed substrates. These were sent for analysis together with a substrate developed according to recommendations from research on rainbed substrates, which was used as a reference. One purpose of the analyses was to characterize the rainbed substrates. Another aim was to see how the different methods correlate - whether more complicated and timeconsuming analyses can be replaced by simpler ones. The analytical methods to be performed were decided after discussions with routine labs about suitable and available methods. The methods chosen were two different nutrient analyses: AL analysis and Spurway analysis, and two different leaching tests, namely shake tests and column tests. The shake tests were done at L/S 2 and L/S 10 and repeated twice with the leachate. The column tests were performed on three substrates at L/S 0.1; 0.2; 0.5; 1, 2, 5 and 10. The focus of the evaluation was on nutrient content and leaching. The nutrient content was evaluated based on guideline values for nutrient content according to AMA and Hässelby-Skälby garden laboratory. The leaching was evaluated based on guideline values for the city of Gothenburg and guideline values according to the guideline group, level 3VU. The elements that exceeded the guideline values were mainly cadmium, copper, phosphorus and nitrogen. The phosphorus leaching exceeded the guideline values in all substrates at L/S 2 and only the reference substrate was below the guideline values at L/S 10. In the repeated leaching, the phosphorus content gradually decreased but did not fall below the detection limit in any of the substrates except in the reference substrate at the last leaching. It should be emphasized that although the leached content was above the guideline limits, the leached amounts were in the order of mg/kg DM, which corresponds to g/ton DM substrate. One conclusion is that the substrates available on the market today have been developed mostly to contribute to the retention of stormwater and to get the vegetation to grow. The substrates have a completely different character than what is recommended by research. Another conclusion is that it has not yet been established which analysis method is best suited to form the basis of quality criteria.

Development of a standard for purifying storm water Many of the technical solutions for stormwater treatment available on the market are often marketed with reference to high purification potential and low maintenance needs. However, there have rarely been independent tests or evaluations that prove the actual performance of the technics. It is a complex decision for the end user to choose the right technology and/or manufacturer for a particular application and purpose, while ensuring long-term functionality. At present, there is no Swedish standard, but many clients of stormwater technology refer instead to the Swedish Water and Wastewater Association's publications or to their own example collections for stormwater measures and design criteria that should apply to construction. Other countries, like The United States, Germany and the United Kingdom national standards for testing and evaluating the degree of purification of prefabricated stormwater solutions exists since a number of years. Since 2018, RISE has worked for the development of a Swedish standard together with a number of actors in the industry and with financial support from the Swedish Environmental Protection Agency (Stenvall & Sörelius (2021), Klingberg & Kusoffsky (2021) and Dahlberg, etc. (2022)). In this project (November 2023), RISE, with the support of the Swedish Environmental Protection Agency, together with Luleå University of Technology and GS Water Forum, has further developed the Swedish proposal for a National standard. The plan is to further test the standard in a German test facility by spring 2024. In order to provide the greatest possible market advantage for manufacturers who test their products according to the standard, the Swedish proposal has taken the German original into account. This is to ensure, as far as possible, that a supplier/manufacturer who has tested its product according to the standard will be able to gain access to both the German and the Swedish market. The work has also been carried out with the support of the Swedish Institute for Standards (SIS) to pave the way for the establishment of a Swedish Standard (SS) in 2024. This process will be initiated after the proposed test method has been evaluated in Germany.