Optimering av en UF-mikropilot – Jämförelse av kol- och sandfiltrat

Kommunalförbundet Norrvatten är en av Sveriges största producenter av dricksvatten och förser över 50 miljoner vatten till över 700 000 invånare i norra Stockholm. Vattnet är renat i Görvälnverket som har sedan år 2016 planlagt en expansion av verkets kapacitet och kvalité. Ett fokusområde för att förbättra reningsprocessen är implementering av membranteknik. I det här projektet har experiment utförts som ett fortsatt arbete av att integrera ultrafiltration med koagulering på en mikropilot. Syftet med projektet är att optimera driftparameterar (koaguleringsdos, pH och alkalitet, uppehållstid och omblandning) för processen och jämföra pilotens effektivitet för två typer av matarvatten (kol- och sandfiltrat). En lägre koaguleringsdos på 2.5 mg Al/L resulterade i en 18.9 % avskiljning av TOC och 21.3% minskning i UV254. I jämförelse med en högre dos på 3.8 mg Al/L, var effektiviteten 2 % bättre för TOC och 3 % bättre för UV254. Till följd av en låg ökning i effektivitet för en högre koagulantdos påvisar en lägre dosering ett bättre alternativ. Dessutom är det rekommenderat att vid uppskalandet av piloten mer försök genomförs för att få mer pålitliga data och att automatisk dosering implementeras eftersom dosering av koagulant var en svårkontrollerad parameter.pH inom intervallet 6.8 till 7.2 visade vara mest optimal för att minimera mängden aluminiumrester i permeatet. Experimenten på pH konstaterar att flockning är pH beroende och optimalt vid pH 7. Effektiviteten var också beroende av alkaliteten. Där bäst alkalinitet anpassades till mellan 40 och 50 mg HCO3/L, med högre än 50 mg HCO3/L minskade effektiviteten av avskiljningen, vilket tyder på sämre flockning vid basiska förhållanden. Karbonatdosering av 5 mL 0.01 M Na2CO3 /L obehandlat vatten uppnådde önskad alkalinitet och minimerade aluminiumrester i permeatet. Uppehållstiden och konfigurationen av blandning indikerade ingen optimal justering. Emellertid, en jämförelse av försök med uppehållstiden och försök utan koaguleringdos visade dramatisk minskning i effektivitet till endast 2 % TOC avskiljning och 6 % UV254 minskning. Placering av ultrafiltrationsenheten efter kolfiltret jämfört med efter sandfiltret visade inga tecken på nedsatt effektivitet. Transmembrantrycket över membranet ökade över den experimenterade perioden från 0.02 till 0.06 bar och fluktuerade under drift mellan det första och sista försöket. Det var däremot ingen skillnad i trycket mellan kolfilter och sandfilter, vilket styrker beslutet att placera ultrafiltrationsenheten efter kolfiltret.The municipal association Norrvatten is one of Sweden's largest drinking water producers and distributes over 50 million m3 of drinking water to around 700 000 inhabitants in northern Stockholm. The water is treated in the Görväln plant, which has since 2016 planned to expand its capacity and improve its water quality. One researched area for improving the treatment process is implementing membrane technology. In this project, experiments are performed as a continued work of integrating ultrafiltration with coagulation on a bench-scale plant. The purpose is to optimise the operating parameters (coagulant dosage, pH & alkalinity, retention time, and mixing) and compare the ultrafiltration removal efficiency for two types of feed water (carbon and sand filtrate). A lower coagulant dosage of 2.5 mg Al/L resulted in removal efficiencies on average of 18.9 % TOC removal and 21.3 % UV254 reduction. Compared to the higher dosage of 3.8 mg Al/L, the removal efficiency was only decreased with 2 % TOC and 3 % UV254. Therefore, a lower dosage is a more suitable option. Although, more data needs to be collected for a more reliable optimal dosage. In addition, for the up-scaling of the pilot, automatic dosage control needs to be implemented as the coagulant dosage is difficult to control as a parameter. pH showed the best removal efficiency in the range of 6.8 to 7.2 and minimised aluminium residue in the permeate. It verifies that flock formation is pH-dependent and optimal close to 7. The efficiency also depended on the alkalinity, with the optimal alkalinity between 40 to 50 mg HCO3/L. Higher alkalinity decreased the efficiency, which supports the theory that too basic water hinders flock formation. With minimum dosage of 5 mL 0.01 M Na2CO3/L untreated water, the required alkalinity could be achieved without affecting the amount of aluminium in the permeate residue. The retention time and mixing configuration did not result in an optimum adjustment. However, with no retention time at a coagulant dosage of 0 mg Al/mL, the efficiency was reduced drastically to 2 % TOC removal and 6 % UV254 reduction. The placement after the carbon filter showed no adverse signs on the removal efficiency compared with placing it after the sand filter. The TMP of the membrane increased over time from 0.02 to 0.06 bar, and higher fluctuations in TMP were noted in the last experiment compared to the first. The differences were identical for both carbon and sand filtrate, strengthening the decision to place the ultrafiltration unit after the carbon filter