uu.seUppsala University Publications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Effects of Organic Matter on Virus Removal with New and Used Sand in Tunåsen Infiltration Basin, Uppsala, Sweden
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences.
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Effekten av organiskt material vid avlägsnandet av virus i ny och återanvänd sand, Tunåsens infiltrationsbassäng, Uppsala, Sverige (Swedish)
Abstract [en]

Artificial infiltration has been increasing in popularity in Sweden as a way to combat over-abstraction of groundwater aquifers from growing municipalities. However, enteric virus contamination of drinking water sources is a concern as infiltrating surficial waters are easily contaminated from human activities. Therefore, it is imperative that effective drinking water treatment is maintained to prevent infection throughout the municipalities. Furthermore, a better quantification of environmental parameters affect-ing virus mobility could significantly improve infiltration schemes for virus removal purposes. In this study, the removal efficiency of MS2 bacteriophage was investigated in relation to dissolved organic matter and ionic strength on new and used sand from the Tunåsen infiltration basin in Uppsala, Sweden. Virus removal was measured by static batch equilibrium experiments and first order decay models were used as interpretative models. Soil associated organic matter displayed the greatest effect on virus removal between all parameters. The highest removal efficiency was seen in samples containing low soil associated organic matter. Similarly, an inverse relationship with dissolved organic matter and virus removal rate was determined. Samples without soil showed the opposite relationship between dis-solved organic matter and virus removal. A higher decrease in MS2 phage was observed with higher dissolved organic matter in soil-negative samples. The removal kinetics of MS2 with higher ionic strength had a closer correlation with the linear time-invariant removal model, whereas samples with low ionic strength had a closer relation with the nonlinear time-dependent removal model. However, ionic strength was shown to have very little effect on overall virus removal efficiency. Fastest and slowest viral removal rates were modeled in the HYDRUS 1D program to determine the amount of potential contamination of the water table beneath the Uppsala Esker. The degree of contamination at the bottom of the infiltration basins was also determined. The sample with the highest rate of virus removal displayed an 11.77% greater decrease in phage concentration at the water table than samples with the lowest rate of removal. However the approximation of maximum contamination was deemed unrealistic due to the assumption that the entire esker was made of sand. On the other hand, the sample with the highest rate of removal showed only a 0.60% greater decrease in phage concentration following the infiltration basin. This study therefore suggests that a more frequent replacement of quartz sand in infiltration basins has little value in overall drinking water quality.

Abstract [sv]

I Sverige har så kallad konstgjord infiltrering, det vill säga perkolation av ytvatten ned i grundvattensystem, blivit ett allt vanligare tillvägagångssätt för att tillmötesgå den ökande efterfrågan av färskt dricksvatten bland Sveriges växande kommuner. Tyvärr är föroreningar av virus i dricksvatten ett vanligt bekymmer eftersom ytvatten enkelt förorenas genom mänskliga aktiviteter, vilket bland annat har observerats genom en ökning av diarréfall under vintermånaderna. Därför är det viktigt att en bra vattenbehandling upprätthålls för att förebygga fler insjuknanden hos befolkningen.Tidigare studier visar att ökning av organiskt material bidrar till förhöjd transport av virus i konstgjorda infiltreringsprojekt. Detta eftersom organiskt material binder till jordpartiklar och därför tar upp den plats som viruset annars skulle bundit till. Istället för att viruset binder till jorden och tas bort från vattnet, stannar det kvar och transporteras vidare i grundvattensystemet och kan då nå den vattentäkt där dricksvatten tas till samhället. Ökad förekomst av organiskt material skulle alltså kunna öka risken att kommunalt dricksvatten förorenas av virus.I denna studie användes prover tagna från det område i Uppsala där ytvatten infiltreras i marken för att genomgå naturlig rening. Proverna undersöktes för att se hur mycket virus som tas bort under den naturliga rengöringsprocessen. Borttagningen av virus mättes i en så kallad ”static batch equilibrium experiments”, vilket innebär att mängden virus i vattnet uppskattas utifrån tre olika parametrar, mätt över tid. De testade parametrarna är mängd organisk materia löst i vattnet, lösningens jonstyrka och mängd organisk materia bunden till jorden. För att jämföra de olika parametrarna och för att bestämma hur snabbt virus tas bort från vattnet, användes olika linjära modeller.Resultaten visade att organiskt material bundet till jord var den parameter som hade störst effekt på virusborttagning, där låg halt organiskt material är bunden till jord avlägsnades mest virus. Halten organisk materia löst i vatten har en liknande trend där en hög halt inte avlägsnar så mycket virus, medan en låg halt däremot avlägsnar mer virus. Proverna utan jord visade motsatt effekt mellan löst organisk materia och virusborttagning, det vill säga mer virus avlägsnades ju mer organisk materia som var löst i vattnet. Jonstyrkan hade ingen signifikant effekt på virusborttagningen.Två olika scenarion, värsta och bästa tänkbara, modellerades i programmet HYDRUS 1D för att kunna bestämma inom vilket intervall en eventuell förorening i Uppsalaåsens grundvatten skulle kunna ligga. Även graden av förorening längst ner i infiltreringsbassängen, bestående av ett metertjockt lager sand som placerats ovanpå Uppsalaåsen för att bidra till reningsprocessen, modellerades och bestämdes för att bättre kunna förutse när byte av sand är lämpligast.Provet som visade högst virusborttagning, det vill säga det bästa tänkbara scenariot, var 11.77 % effektivare än provet med långsammast virusborttagning. Däremot bestämdes det att uppskattningen av maximal förorening var orealistisk eftersom det i modellen antogs att hela åsen bestod av sand, medan åsar i själva verket består av många andra fraktioner och jordarter utöver sand, till exempel grus och sten.Provet med snabbast virusborttagning hade bara 0.60 % större minskning i koncentration av virus efter att vattnet passerat infiltreringsbassängen, än provet med lägst virusborttagning. Denna studie föreslår därför att det är av litet värde att byta ut sanden i infiltrationsbassängen då denna procedur har liten påverkan på dricksvattenkvalitén generellt.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 60 p.
Series
Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, ISSN 1650-6553 ; 340
Keyword [en]
MS2, time-dependent removal, adsorption, organic matter effects, virus contamination, Uppsala
Keyword [sv]
MS2, adsorption, organiskt material effekt, virus kontaminering, dricksvatten, Uppsala
National Category
Oceanography, Hydrology, Water Resources
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-268540OAI: oai:DiVA.org:uu-268540DiVA: diva2:877525
Educational program
Master Programme in Earth Science
Presentation
2015-09-14, Department of Earth Sciences, Uppsala University, Villavägen 16, SE-752 36 Uppsala, Uppsala, 13:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-12-07 Created: 2015-12-07 Last updated: 2015-12-07Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1414 kB)170 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1414 kBChecksum SHA-512
34389e16cb25430bd10344729556adfdd6cc3166105b731316fb749d5ecd1f8184774adc5b42147ba8323692f596363cd0393f33f7398e34f6a8a83943a1eb8c
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Earth Sciences
Oceanography, Hydrology, Water Resources

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 170 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 563 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf