Halten löst organiskt material (DOC) har under de senaste 20 åren ökat i våra sjöar. Det har också skett förändringar i karaktären. DOC ställer till problem för vattenverk som använder ytvatten som dricksvattenkälla genom att det kan ge lukt, smak och färg till vattnet. Det ger också ett ökat behov av fällningskemikalier, större slambildning och större bildning av potentiellt skadliga desinfektionsprodukter. I och med förändringarna i halt och karaktär av DOC behöver nuvarande reningstekniker förbättras och nya tekniker utvecklas. I den här studien undersöktes två konventionella reningstekniker; fällning med järnklorid och fällning med aluminiumsulfat, samt två modernare tekniker; jonbyte med MIEX® och membranteknik. Sex olika vatten med extrema typer av DOC användes, såsom algogent vatten, avloppsvatten och myrvatten, för att få en stor spridning i SUVA (specifik UV254-absorbans). SUVA är kvoten mellan absorbansen vid 254 nm och DOC-halten och ger en indikation på fördelningen mellan alloktont och autoktont material. Analys av DOC, absorbans, fluorescensparametrar, anjoner och järn utfördes för att få en uppfattning av hur mycket och vilken typ av DOC som renades för respektive teknik. Membrantekniken hade generellt högre reducering av DOC än övriga reningstekniker. Genomgående renades alloktont material i högre utsträckning än autoktont material. Vatten med högt SUVA-värde (>3), alltså större andel alloktont material, var mer lättbehandlat än ett med lågt värde, men sambandet var inte linjärt. Algogent vatten renades dåligt med MIEX® och fällning men bättre med membran. Det fanns ett tydligt samband mellan absorbans (245 nm) och DOC-halt som gör det möjligt att med online-mätning av absorbans få fram tillräckligt noggranna värden på DOC-halter. / The amount of dissolved organic carbon (DOC) has risen in our lakes during the past 20 years and it has also changed in character. DOC causes problems for water treatment plants that are using surface water as a drinking water source. It gives the water odour, taste and colour. It also leads to a higher need of precipitation chemicals, more sludging, and larger formation of potentially harmful disinfection products. With the changes in both amount and character in DOC, current water treatment techniques need to be improved and new techniques developed. In this study, two conventional water treatment techniques; precipitation with iron chloride and precipitation with aluminium sulphate, and two more modern techniques; ion exchange with MIEX® and membrane filtration, were examined. Six waters with extreme types of DOC were used, including algogenic water, wastewater, and water from mire, in order to have a wide range of SUVA-values (specific UV254-absorbance). SUVA is the ratio between absorbance at 254 nm and the content of DOC. SUVA gives an indication about the distribution of allochthonous and autochthonous matter. In each water treatment technique analysis of DOC, absorbance, fluorescence parameters, anions, and iron were performed to gather information regarding how much and which type of DOC were reduced, in each water treatment technique. Membrane filtration had generally higher reduction of DOC compared to the other techniques. Allochthonous matter was reduced to a higher extent than autochthonous matter. Waters with a high value of SUVA (>3), which means a larger proportion of  allochthonous matter, was more easily treated than water with lower values, but the relation was not linear. DOC in algogenic water was poorly reduced with MIEX® and the precipitation techniques, but better reduced with the membrane filtration. There was a correlation between absorbance (254 nm) and the amount of DOC, which makes it possible to do online reading of absorbance and translate the values into amount of DOC.

Stockholms- och Uppsalaregionen tar sitt dricksvatten från Mälaren och dess tillflöden. Med ett varmare och fuktigare klimat, vilket är ett scenario i framtiden, kommer troligen kolhalten i vattnet att öka vilket kan leda till att nuvarande reningstekniker måste utvecklas. Organiskt material i dricksvatten kan orsaka en rad problem så som desinfektionsbiprodukter, biologisk tillväxt i distributionssystemen samt även dålig lukt, smak och färg. En lovande metod för rening av organiskt material har visat sig vara anjonbytaren MIEX® (Magnetic Ion Exchange resin process). Syftet med detta projekt var att utvärdera MIEX® förmåga att rena vatten från löst organiskt material (DOC), då anjoner (Cl-, HCO3- och SO42-) som kan konkurrera finns närvarande. Detta gjordes genom experiment med vatten som innehöll olika kombinationer och koncentrationer av de fyra ovan nämnda jonerna. Målet med projektet var att skapa en modell i PHREEQC utifrån experimentella data så som TOC/DOC, anjoner, alkalinitet, pH och UV-absorbans. Dessa parametrar bestämmer koncentrationen av ett ämne i lösning, där värdena i sin tur kan användas för att beräkna hur olika anjoner binder till MIEX®. MIEX® förmåga att rena löst organiskt material från vatten försämras om det förekommer närvaro av sulfatjoner. I närvaro av höga halter sulfatjoner kommer dessa att konkurrera om platser på jonbytaren och jämvikten för DOC kommer att förskjutas så att mer organiskt kol blir kvar i vattnet. För mer exakta värden för hur mycket Cl- och HCO3- som binder in till MIEX® måste fler experiment utföras, då dessa inte utvärderades helt. Modelleringen i PHREEQC visade att sulfat binder nästan 3,5 gånger starkare till MIEX® än vad DOC gör. Är koncentrationen av DOC låg går reaktionshastigheten snabbare än om halten DOC i vattnet är hög. / The cities of Stockholm and Uppsala take its drinking water from lake Mälaren and its tributaries. An increase in concentration of carbon in water is likely to follow a warmer and more humid climate, which may be a future scenario. This may lead to that the current methods of purification that are used today are going to be insufficient and have to be developed further. Organic matter in drinking water can cause a variety of problems such as disinfection by-products, biological growth in distribution systems and also odor, bad taste and unwanted color. A promising method of reducing organic matter from drinking water has proved to be the anion exchange process MIEX® (Magnetic Ion Exchange resin process). The purpose with this project was to examine MIEX® capacity of reducing dissolved organic matter (DOC) from water in presence of anions (Cl-, HCO3- and SO42-). This was done through performing experiments with water containing different combinations of above-mentioned anions. The main objective was to create a model in PHREEQC from experimental data such as TOC/DOC, anions, alkalinity, pH and UV-absorbance. These parameters determine the concentration of chemical compounds in a solvent. The values could be used to calculate how the different anions bind to MIEX®. MIEX® ability to purify dissolved organic matter from water deteriorate when high concentrations of sulfate ions are present in the solvent. The sulfate ions and the organic matter contest about positions on the ion-exchanger and the equilibrium will displace and more organic carbon will be left in the water. To evaluate how much Cl- and HCO3- that binds to MIEX® requires further experiments since sufficient data to validate the result is unavailable. A mathematical model in PHREEQC showed that sulfate binds almost 3,5 times stronger to MIEX® than DOC. If the concentration of DOC is low, the reaction rate will increase compared to if the concentration of DOC is high.

Uppsala- och Stockholmsregionerna använder Mälaren och dess tillflöden som dricksvattenkällor. I Mälaren varierar halten organiskt kol från år till år och kan medföra problem såsom oönskad lukt, smak och färg vid dricksvattenrening. Det kan även vara problem med avseende på bildning av desinfektionsbiprodukter (DPB) och transport av toxiska ämnen med dricksvattnet. I takt med den globala uppvärmningen kan dessutom halten av organiskt kol i Mälarens ytvatten och dess tillflöden öka. Det medför att halten av organiskt material även skulle öka i vattenverkens råvatten och det skulle i sin tur uppstå svårigheter att hålla dagens gränsvärden. I takt med hårdare framtida reningskrav borde nuvarande reningsmetoder för organiskt material därför utvecklas. Anjonbytesprocessen MIEX® (Magnetic Ion Exchange resin process) är en lovande alternativ reningsmetod för vatten innehållande löst organiskt material (DOC).   Syftet med examensarbetet var att undersöka reduktion av DOC med hjälp av MIEX® under förhållanden som efterliknar en fullskaleprocess. Målet var att hitta lämplig kontakttid och lämpligt antal bäddvolymer som ska renas i en fullskaleprocess. Selektivitet mot fluorescerande- och UV-absorberande (254 nm) grupper av DOC undersöktes också.   Fastställda slutsatser är att en kontakttid på 15 minuter bör vara lämplig i en fullskaleprocess och att lämpligt antal renade bäddvolymer bör vara 400-1000 BV. MIEX® är selektiv för terrestert DOC, DOC av humifierat material och för aromatiska grupper av DOC. / The lake Mälaren is the main source of drinking water in Stockholm and Uppsala. The concentration of organic carbon varies from year to year in Mälaren and may affect, during the water purification, the drinking water resulting undesirable smell, taste and color. Another part of the problem is formation of disinfection byproducts (DPB) and transportation of toxic substances. The concentration of organic carbon in Mälaren will probably increase due to issues such as global warming. Increasing concentration of organic carbon results in harder difficulties for purification in water treatment facilities. Therefore accurate water treatment processes have to be developed considered the higher future treatment demand. A promising alternative is the anion exchange process called MIEX® (Magnetic Ion Exchange resin process) which is a process for water containing dissolved organic materials.   The purpose of the project was to investigate MIEX® treatment for removal of dissolved organic matter (DOC). The aim was to find an optimal contact time and the right number of bed volumes for treatments in a water treatment facility. The aim also involved an evaluation of selectivity for fluorescence and UV-absorbing (254 nm) groups of DOC.     The main conclusions of the project are that a contact time of 15 minutes and 400-1000 bed volumes should be treated in a water treatment facility. MIEX® seems to be selective for terrestrial and humified material of DOC as well as aromatic groups of DOC.

Perfluoroalkylated substances (PFASs) are a group of synthetic compounds that have gained growing attention due to their environmental persistence, toxicity and their potential to bioaccumulate. Even though PFASs are not occurring naturally in our environment, they are globally distributed and can be found ubiquitously in air, water, soil, wildlife as well as in humans. PFASs have primarily been used, due to their unique properties of being both hydrophilic and hydrophobic, as surfactants in numerous products such as firefighting foams, paint, leather and textile coating. The occurrence of PFASs in drinking water as well as in wastewater makes it important to develop effective techniques to remove these compounds from drinking water sources and wastewater. To be able to effectively remove PFASs from drinking water and wastewater it is important to understand which treatment process is most efficient and how the removal efficiency is affected by the physicochemical properties of PFASs and characteristics of water. In this study, the removal efficiency of PFASs was investigated using six different water types with varying dissolved organic carbon (DOC) character. Four different treatment techniques were evaluated including anion exchange using MIEX® resins, coagulation with iron (III) chloride (FeCl3), adsorption using powdered activated carbon (PAC) and nanofiltration (NF) membrane. The batch experiments were performed in laboratory-scale for 14 individual PFASs including C3-11, C13 perfluoroalkyl carboxylic acids (PFCAs), C4, C6, C8 perfluoroalkyl sulfonic acids (PFSAs) and perfluorooctane sulfonamide (FOSA). The results showed that the removal efficiency of PFASs was dependent on both perfluorocarbon chain length as well as functional group, with an increase in removal efficiency with increased perfluorocarbon chain length. Short-chained PFASs (C!6) were removed in less extent than the long chained PFASs for all treatment techniques. Amongst the four treatment techniques investigated, NF membrane exhibited the best removal efficiency for both short- and long chained PFASs (on average, 51%). Lower removal efficiencies for PFASs were observed for MIEX (33%) < FeCl3 (16%) < PAC (14%). However, all tested treatment techniques used in this study exhibited generally low removal efficiency (< 78%), in particular for the short-chained PFASs (C!6, < 41%) Results using three different doses of PAC (i.e. 20, 50, 100 mg L-1) showed an increase in removal (i.e. 2.2-41%, 8.0-78% and 12-92% respectively) with increasing dose. No significant trends were found between PFAS removal and DOC removal for any of the treatments (p<0.05, student t-test). However, the removal efficiency was different of the six different water types, which indicates that the DOC characteristics (i.e. Freshness, humification index, pH and absorbance) have an influence on the removal efficiency of PFASs in water. / Perfluoroalkylerade ämnen (PFASer) är en grupp syntetiska ämnen som har fått allt större uppmärksamhet den senaste tiden då de har visat sig vara persistenta, toxiska och bioackumulerande. Även om PFASer inte förekommer naturligt i vår miljö är de globalt fördelade och kan återfinnas i luft, vatten, mark, djur och hos människor. PFASer har främst använts, på grund av sina unika egenskaper att vara både hydrofila och hydrofoba, som tensider i många produkter såsom brandsläckningsskum, färg, läder och textil. Förekomsten av PFASer i dricksvattentäkter och i många reningsverk gör det viktigt att utveckla effektiva metoder för att ta bort dessa föreningar i vattenreningsverk. För att effektivt kunna avlägsna PFASer från dricks- och avloppsvatten är det viktigt att ha kunskap om vilken behandlingsmetod som är effektivast och hur reningseffektiviteten påverkas av ämnenas fysikalisk-kemiska egenskaper och vattnets karaktär.   Syftet med denna studie var att undersökta reningseffektiviteten för PFASer i sex olika vatten innehållande olika typer av löst organiskt kol (DOC). Detta undersöktes för fyra olika behandlingsteknikert; jonbyte med MIEX®, koagulering med järnklorid (FeCl3), adsorption med hjälp av pulveriserat aktivt kol (PAC) och nanofiltrering. Försöken gjordes små skaligt i laboratorie och 14 olika PFASer undersöktes; C3-11,13  perfluoralkyl karboxylsyror (PFCAer), C4, C6, C8, perfluoralkyl sulfonsyror (PFSAer) och perfluoroktan sulfonamid (FOSA). Resultaten visar att reningseffektiviteten för PFASer var beroende av både den perfluorerade kolkedjans längd och funktionell grupp, med en ökning av reningseffektivitet med längre perfluorerad kolkedja. PFASer med kort perfluorerad kolkedja (C≤6) renades i mindre utsträckning än PFASer med lång perfluorerad kolkedjade; detta gällde för alla behandlingstekniker. Bland de fyra behandlingstekniker som undersöktes uppvisade nanofiltreringen den bästa reningseffektiviteten för PFASer med både korta och långa kolkedjor (i genomsnitt, 51%.). Lägre reningseffektivitet för PFASer observerades för MIEX®(33%), < FeCl3(16%) < PAC (14%). Totalt sett erhölls en relativt låg reningseffektivitet (<78%) för samtliga reningstekniker, speciellt för de kortkedjade PFASer (C£6, < 41%). Resultat från försök med tre olika doser PAC (e.g. 20, 50, 100 mg L-1) visade på en ökad reningseffektivitet (2,2-41%, 8,0-78% och 12-92%) med ökad dos PAC. Inga signifikanta trender kunde urskiljas vad gäller reningseffektivitet av PFASer och rening av DOC (p<0.05, student t-test), detta gällde för samtliga behandlingstekniker. Det fanns dock tydliga skillnader i reningseffektivitet mellan de sex olika vattentyperna vilket indikerar på att DOC egenskaperna (Freshnessindex, humifieringsindex, pH, absorbans) har en påverkan på reningseffektiviteten för PFASer i vatten.

No description available.