Master's thesis projects 19/20

Available projects within DRICKS 2019/2020

Description of projects available for master's students for the academic year of 2019/2020.

Antibiotic resistant bacteria (ARB) from faecal sources reaching surface waters

Background:
The abundance of antibiotic resistant bacteria (ARB) in water sources, used as both recreational water and source water for drinking water production, has increased. ARB has been found in both source water and drinking water. Pathways through the environment for ARB are still not well understood. There is a need for improved knowledge and guidance regarding the risk of ARB. The advantage of hydrodynamic modelling to assess the impact of pollution sources on receiving water quality has been demonstrated. Coupling literature data on measurements with modelling tools can allow for extrapolation beyond existing single monitoring records and make it possible to evaluate the fate and transport of ARB in the water environments.
Aim:
The aim of this project is to model pathways for antibiotic resistant E. coli from faecal sources reaching recreational water and intake at a drinking water treatment plant in order to facilitate sustainable management of water systems. The objective is to determine the relative contributions of different sources (e.g. combined sewer overflows, discharges from wastewater treatment plants) to the levels of antibiotic resistant E. coli in recreational waters and drinking water sources, using integrated water quality modelling.
Other:
This project will be performed in contact with Carl-Fredrik Flach at the University of Gothenburg.
Contact:

Mia Bondelind, Chalmers, mia.bondelind@chalmers.se

Effekt av pH-förändringar på ledningsnätet

Bakgrund:
NOVF har som ett mål att minska och ta bort så mycket kemikalier som möjligt i reningsprocessen av drickvattnet. Som ett led i det arbetet vill man titta på effekten på ledningsnätet om man tar bort natriumhydroxiddoseringen i dricksvattnet. Natriumhydroxid tillsätts i råvattnet för att höja pH-värdet så att dricksvattnet har ett pH på ca 8,4 när det lämnar verket. Råvattnet har från början pH-värde mellan 6,9 och 8,0 beronde på från vilken grundvattenbrunn det kommer ifrån.

Syfte:
Att titta på eventuella negativa effekter på ledningsnätet som en sänkning av pH-värde i levererat dricksvatten skulle kunna medföra.

Mål:

  • Att ta reda på vilka effekter en sänkning av pH-värdet i dricksvattnet skulle kunna ha på biofilm och material i vattenledningar 
  • Att titta på mellan vilka pH-värden vattnet kan variera mellan utan att påverkan på ledningsnät sker. 
  • Att titta på om det finns andra åtgärder man kan göra för att minska eventuell negativ påverkan 
  • Att räkna på den ekonomiska och miljömässtiga vinsten att ta bort natriumhydroxiden, samt eventuella ekonomiska förluster en negativ effket skulle kunna medföra
Övrigt:
Projektet utförs i samarbete med NOVF, Nyköping-Oxelösunds Vattenverksförbund
Kontakt:
Verksamhetschef: Karolina Wetterblad, tel. 0765400678, karolina.wetterblad@nykoping.se 
Processingenjör: Kristina Holmstedt, te. 0155 457349, kristina.holmstedt@nykoping.se 
 

Evaluation of groundwater sources in the municipality of Falkenberg – Occurrance, storage and planning

Background:
There is a great need to ensure access to resources for drinking water supply in Sweden. To achieve this, the requirements for knowledge about geological and hydrogeological conditions increase regarding groundwater and that this knowledge is transferred to the basis for decisions regarding water supply. The municipality of Falkenberg is interested in more detailed knowledge about its groundwater resources and how to handle them in the strategic planning. The municipality is also interesting from Quaternary geological and hydrogeological point of view. Different kinds of glaciofluvial deposits occur and there is groundwater available of extractable amounts in different types of aquifers. Some of these are covered with fine grain sediment. Currently, the Geological Survey of Sweden (SGU) is working on mapping of groundwater resources in the municipality.
Aim:
The aim of this master’s thesis project is to assess the importance of groundwater within the water cycle in selected parts of the municipality and to propose sites suitable for storage of groundwater. The latter step is performed in relation to possible storage possibilities of water in wetlands. The purpose is also to use the results from the steps described above, to provide useful decision support for strategic planning. The latter part will be performed in collaboration with researchers at Chalmers and the Geological Survey of Sweden as part of an ongoing research project.
Method:
Based on information from drilled boreholes, (partly found at SGU), measuring of groundwater levels, spring flow rates, etc., get an idea of ​​how the importance of groundwater within the water cycle focusing on groundwater in glaciofluvial deposits. Estimates are made based on saturated and unsaturated zone in unconfined aquifers as well as the storage in confined aquifers. Conclusions should be drawn regarding available aquifers for the storage of groundwater by primarily supplying surface water. Localization is discussed in connection with the possibilities for increasing storage of water in wetlands that can be used for surface water delay. Finally, the results should be used for developing a decision model, base on multi-criteria analysis or similar method, for selection and storage areas.
Other:
We recommend that the study is performed in collaboration between two students.
Contact:
Andreas Lindhe, Chalmers, andreas.lindhe@chalmers.se,
Lars Rosén, Chalmers, lars.rosen@chalmers.se,
Lars-Ove Lång, Chalmers, lars-ove.lang@sgu.se.
  

Examensarbete vid Norrvatten i Stockholm

Bakgrund:
Norrvatten producerar och distribuerar dricksvatten till 600 000 människor i 14 kommuner i norra Storstockholm och är nu inne i ett intensivt arbete med att bygga ut produktionskapacitet och förbättra reningen. Det producerade vattnet ska levereras på ett miljömässigt, resurseffektivt och säkert sätt till dricksvattenkonsumenterna. För att klara detta arbetar Norrvatten även ständigt med att vidareutveckla dricksvattendistributionen.

Förslag på projekt: 

  • Prognoser för Mälarens framtida vattenkvalitet.
  • Sensorer för att snabbt upptäcka föroreningar från tillfälliga utsläpp i vattentäkt (exempelvis petroleumprodukter).Verktyg för effektivare uppströmsarbete.
  • Utveckla och testa ny teknik för dricksvattenproduktion.
  • Bedömning av miljöeffekter av olika processer, exempelvis genom LCA. Klimatpåverkan från entreprenadverksamhet som arbete med dricksvattenledningar.
  • Utveckla tillämpning av olika metoder för kvalitetskontroll av produktion och distribution, exempelvis användning av flödescytometri.
  • Ökad resurseffektivitet genom optimerad användning av insatskemikalier och energi.
  • Utveckla styrmedel och incitament för en mer hållbar dricksvattenanvändning.
  • Prognosverktyg för vattenförbrukning
Tid:
Flexibelt
Kontakt: 
Daniel Hellström, Norrvatten, tel.08-627 37 00, daniel.hellstrom@norrvatten.se

Funtion och effekt av Vyrodoxprocess   

Bakgrund:
NOVF har sedan 1960 infiltrerat vatten i åsen vid Larslund. Sedan 80-talet har en metod kallad Vyredox använts för att rena vattnet från järn och mangan. Metoden går ut på att grundvattnet luftas så att järn och mangan fälls ut och binds i åsen. Metoden har fungerat bra men nu ser man att framförallt manganhalterna har börjat stiga i råvattnet som pumpas upp. Haltena av mangan i vattnet är nu över gärnserna för tjänligt med anmärkning enligt Livsmedelverkets normer och detta innebär att något måste göras för att få ned halterna. Det behöver därför utredas om vyredoxprocessen är något att fortsättnignsvis satsa på.    
Syfte:
För att kunna satsa på ett hållbart reningsätt av råvatten till drickvatten behöver det tas fram ett underlag för om vyrodoxprocessen är något att fortsättnignsvis satsa på. Samt vilka konsekvenser vyrodoxproxessen har på åsen som vattnet infiltreras i.  
Mål:
  • Att få en bild av hur har vyrodoxprocessen påverkat åsen genom att järn och mangan har fällts ut i åsen  
  • Att ta reda på om det går att fälla ut järn och mangan i åsen i oändlighet eller uppstår en mättnad  
  • Att ta reda på om vyrodoxprocessen fungerar i de brunnar som ännu är i gång  
  • Att ta reda på om det är idé att renovera de vyrodoxanläggningar som finns 
Övrigt:
Projektet genomförs i samarbete med NOVF, Nyköping-Oxelösunds Vattenverksförbund
Kontakt:
Verksamhetschef: Karolina Wetterblad, tel.0765400678, karolina.wetterblad@nykoping.se 
Processingenjör: Kristina Holmstedt, tel.0155 457349, kristina.holmstedt@nykoping.se
 

Modelling fate and transport of perfluorinated compounds in Lake Ekoln

Background:
Lake Ekoln is polluted with perfluorinated (PFOS) compounds. Pollutant reach the lake with wastewater discharges from Uppsala, through the esker that got polluted due to fire extinguishing exercises at the Ärna airport, and through the air. PFOS is very stable in the environment and can be transported long distances. Through Lake Ekoln. pollutants can reach Lake Mälaren and the water intake of the Görnväln drinking water treatment serving 600 000 consumers in Stockholm and neighbouring municipalities. In a previous project, a hydrodynamic model of Lake Ekoln was set-up in MIKE 3 by DHI software. In this MSc thesis project, this model will be used to simulate the spread of PFOS with the lake.
Aim:
The aim is to analyse pathways, transport times, and trends for PFOS in Lake Ekoln. The existing hydrodynamic model of Lake Ekoln will be used to simulate the spread of PFOS and test scenarios that can lead to critical situations.
Other:
This project will be performed in contact with drinking water producer Norrvatten.
Contact:
Mia Bondelind, Chalmers, mia.bondelind@chalmers.se
Stephan Köhler, SLU,  stephan.kohler@slu.se 

Modelling impacts of climate and land use changes on Lake Vomb

Background:
Lake Vomb is a small lake in Scania, the southernmost part of Sweden, providing 330 000 consumers with drinking water. The microbial water quality in the lake is impacted by the activities in its catchment: the on-site sewers, fertilization using manure, grazing animals. In previous projects, a hydrological ArcSWAT model was set-up to simulate water and pollution transport in the lake’s catchment, and a hydrodynamic model MIKE 3 by DHI was set-up to describe the pollutant fate and transport within the lake. In this MSc thesis project, these models will be used to assess the impact of climate and land use changes on the microbial water quality in Lake Vomb.   
Aim:
The aim is to use the existing hydrological and hydrodynamic models for Lake Vomb to simulate the spread of faecal pollutants under future conditions of climate and land use change. 
Other:
This project will be performed in contact with Nynke Hofstra at the Wageningen University in the Netherlands.
Contact:
Ekaterina Sokolova, Chalmers, ekaterina.sokolova@chalmers.se
  

Prediction of water quality in the Göta River with machine learning   

Background:
The opportunity for recreational bathing in the Göta river in Gothenburg is hindered by the varying microbial water quality in the river, which at times does not fulfil the bathing water quality standards. The water quality in the river is continuously monitored at several stations along the river, since the river is used as a drinking water source. The data collected at the monitoring stations along the river can be utilised to develop an early warning system that would predict the compliance with bathing water quality standards and issue early warnings for beach closures in case on non-compliance.
Aim:
The aim of this MSc thesis project is to develop a data-driven model using machine learning methods based on data from the monitoring stations along the Göta River, in order to be able to describe and predict microbial water quality in the river.
Other:
This project will be performed in contact with Ibrahim A. Hameed at NTNU in Norway.
Contact:
Ekaterina Sokolova, Chalmers, ekaterina.sokolova@chalmers.se  

Risk assessment for de facto (unintended) water reuse in South Africa

Background:
The drought conditions and increasing frequency of localised droughts in South Africa, coupled with poor operation of wastewater treatment plants, have lead to a drastic deterioration of water quality in surface waters due to a high wastewater content.

A large number of water supply authorities and water service providers are dependent on these polluted water sources for drinking water supply to the communities that they serve. The drinking treatment plants that were originally provided for drinking water production were not designed to treat poor quality water, and consisted of conventional water treatment processes. As the raw water quality deteriorated, provision was made to add new or modify existing treatment processes, but this was only done on a project by project basis, and only at the larger water treatment plants, resulting in a high risk for pollutants (in particular micro-pollutants) to pass through the treatment plants and have a health impact on the communities.

A project is currently carried out to quantify the national extent of de facto water reuse in the country. One of the aims of the project is to perform a risk assessment on the health impacts of contaminants of emerging concern on the communities served from these polluted waters, as these contaminants (pharmaceuticals, industrial chemicals, pesticides, etc) will not be removed by convential water treatment plants.
Aim:
The outcomes of the project will be an understanding of the extent of unplanned reuse in South Africa, and the estimated health impact on the communities served by this de facto water reuse. There will also be an estimation of the potential cost implication of diseases, and treatment of the diseases, associated with de facto reuse. The perception of the South African public towards using water in their homes that forms part of unplanned reuse will furthermore also be an outcome of the project. All of the above outcomes will allow planning and further research into water reuse as an alternative water source in the country, which is of critical importance at the moment due to the increasing occurrence of droughts situation and incidents of water scarcity.
Time:
Approximately February to May 2020.
Other:
It is the intention that the risk assessment be undertaken by two Masters students from the Chalmers University of Technology.
Contact:
Thomas Pettersson, Chalmers, thomas.pettersson@chalmers.se

Chris Swartz, professional water utilisation engineer based in Cape Town, South Africa. Chris has been supervisor for 6 Masters students from Chalmers University of Technology previously. cswartz@mweb.co.za
 

Quantitative microbial risk assessment (QMRA) and climate change

Background:
Waterborne gastrointestinal diseases are a major contributor to the global disease burden and mortality. Recent research suggests that the entire drinking water system may suffer due to climate change; and that extreme weather events will increase the incidence of waterborne diseases. Current scientific understanding regarding the impact of climate change on overall public health risk remains ambiguous. To assess drinking water safety, the World Health Organisation recommends a risk-based approach encompassing all steps of the drinking water supply system from the catchment to the consumer. In this light, Quantitative Microbial Risk Assessment (QMRA) is widely used to analyse and inform the management of the drinking water supply system. Generic QMRA tools have been developed to perform QMRA for specific drinking water treatment plants with different treatment trains and varying pathogen levels in the source water. There are also examples of QMRA being applied to quantify relative infection risks for selected waterborne pathogens under different climate change scenarios. Currently, there are several QMRA tools available with different capabilities. In this MSc thesis, these tools will be compared with special focus on their suitability to assess the effects of climate change on microbial risks
Aim:
The aim is to compare the available QMRA tools and evaluate their suitability to account for climate change effects on the microbial health risks for drinking water consumers.
Other:
This project will be performed in contact with Julia Derx at the Vienna University of Technology, Austria.
Contact:
Mia Bondelind, Chalmers, mia.bondelind@chalmers.se  

Uppehållstid för vatten i Larslundsåsen

Bakgrund:
NOVF har sedan 1960 infiltrerat vatten i åsen vid Larslund. Erfarenhet från driftansvarig sägs att I början på 2000 talet gjordes ett infiltrationsförsök i damm 1. Då användes ett konstgjort salt. Saltet indikerades efter ca 30 dagar. Det finns ingen dokumentation på detta och verksamheten vet inte vilken brunn eller brunnsområde som saltet indikerades.
Under 2016 började verksamheten göra en MBA analys. I och med den behövde verksamheten ta reda på mer exakt om uppehållstiden. Alternativ har utredds hur mätningen ska gå till. Att blanda vanligt koksalt och infiltrera den mättade saltlösningen blev den metod som valdes.
Metoden visade sig inte vara tillförlitlig då saltet aldrig nådde uttagsbrunnarna. Inget salt kunde detekteras under 4 månader. Den troligaste orsaken till att saltet aldrig kom fram är att det sjunkit på djupare nivå ä våra uttagsbrunnar eller ”åkt iväg” på lerskikt i åsen.
Syfte:
Syftet med infiltrationsförsöket är att mäta uppehållstiden för vattnet från det att det släpps i dammarna till dess att vattnet tas upp i brunnsområdena.
Genomförande:
Examensarbetaren behöver fundera ut hur ett infiltrationsförsök kan genomföras samt vilka underlag som behövs för att kunna ta fram ett program för infiltration.
Examensarbetaren leder projektet, skriver projektplan, utformar tidplan, uppskattar kostnader, utformar journal och dokumenterar resultat och speciella händelser i projektet. Gör en uppföljning varje vecka för att gå igenom resultat. För en dialog med Laboratoriet i Nyköping angående vilka prover som ska analyseras.
Gör en uppföljning för slutrapport.
Under projektet finns tillgång till verksamhetschef och driftansvarig för NOVF.
Övrigt:
Projektet genomförs i samarbete med NOVF, Nyköping-Oxelösunds Vattenverksförbund
Kontaktuppgifter:
Verksamhetschef: Karolina Wetterblad, 0765400678, karolina.wetterblad@nykoping.se
Driftansvarig: Kurt Boström, 0765400680, kurt.bostrom@nykoping.se
Processingenjör: Kristina Holmstedt, 0755 248157, kristina.holmstedt@nykoping.se

Publicerad: to 13 aug 2020.