Ytvattenberedningen i Vombs vattenverk börjar med att pumpa råvatten från Vombsjön genom mikrosilar som avskiljer vass, gyttja och större partiklar till ett flertal infiltrationsbäddar. Råvattnet får sedan långsamt genomtränga infiltrationsbädden som består av grövre lager av grus och finare lager av sand och alluvium som naturligt filtrerar vattnet från mindre fysiska föroreningar. Det filtrerade vattnet ansamlas i brunnar som sedan kan pumpas upp för vidare behandling. Anledningen till att detta går att utföra på vatten från Vombsjön är på grund utav den låga halten av NOM (Naturligt Organiskt Material) som är i Vomb-sjövattnet. NOM är den viktigaste byggstenen för mikrobiologisk tillväxt och har sitt ursprung från nedbrutet material av till exempel löv, grenar och döda djur. En hög halt av det i vattnet kommer att ledda till igensättning av infiltrationsbädden och måste därmed avskiljas innan det pumpas till bäddarna. Vombs vattenverk vill börja blanda in råvatten från sjön Bolmen till det råvatten som ska renas för att öka kapaciteten av råvatten, men detta är ett problem då råvatten från Bolmen har hög NOM-halt. Det mest effektiva och använda metoden för att avskilja NOM ur vattnet är att använda en fällningskemikalie som till exempel ALG (Aluminiumsulfattetradekahydrat) eller PAX-XL100 (Polyaluminiumklorid). En förberedande process måste därmed introduceras till Vombs vattenverk där vattnet först blandas, behandlas med koaguleringsmedel och genomgår en snabbsedimentering innan det pumpas ut till infiltrationsbädden på grund av den nya ökade NOM-halten från Bolmens råvatten. I detta arbete kommer PAX-XL100 och ALG’s effektivitet att avskilja NOM ur olika blandningar av Råvatten från Bolmen och Vomb att mätas, jämföras och diskuteras. Valet av koaguleringsmedel spelar stor roll då de är ofta olika i sin effektivitet att avskilja olika sorters föroreningar tillsammans med flera olika andra för och nackdelar. Testningen av koaguleringsmedel utförs i en 1 liters glasbägare som simulerar den verkliga miljön i en mindre skala, men som har fördelen att vara enklare att kontrollera. På Sydvatten AB som är ett kommunalägt vattenreningsföretag var det av intresse att utvärdera ifall en blandning av två koaguleringsmedel, PAX-XL100 och ALG kunde användas för att rena olika vattenblandningar av sjön Bolmen och sjön Vomb. Denna rening utvärderades med en spektrofotometrisk analys av vattnets absorbans på två våglängder. Den första våglängden som absorbansen mäts på är 254nm och är inom det ultravioletta spektrumet. Konjugerade och aromatiska kolföreningar absorberar ljus vid denna våglängd och är associerat med förekomsten av suspenderat organiskt material i vattnet. Den andra våglängden som absorbansen mäts på är 436nm och tillhör det visuella spektrumet. Absorbansen på våglängden 436nm mäts då ämnen som har färgen gult i vanligt solljus absorberar på denna våglängd och förekomst av organiskt material ofta färgar vatten gulbrunt. Ett högre värde på absorbansen vid 436nm våglängd visar en förhöjd förekomst av organiskt material. Gränserna som sattes för att vattnet skulle anses tillräckligt renat var A254nm=10m−1 och A436nm=0.700m−1. Efter tester var gjorde visade resultaten att en blandning av 50:50 (PAX-XL100:ALG) renade vattnet under dessa gränser med 𝐴254𝑛𝑚=8.12, 𝐴436𝑛𝑚=0.363 på en vattenblandning av 20:80(Vomb:Bolmen) och 𝐴254𝑛𝑚=7.56, 𝐴436𝑛𝑚=0.324 vid 50:50(Vomb:Bolmen). Skillnaden i avskiljningen mellan ren PAX-XL100 och ALG är 1.00±0.25 𝑚−1. Ingen NaOH behövdes tillsättas när en behandling med 100% PAX-XL100 användes i en vattenblandning av 20:80 (Vomb:Bolmen) tillsammans med ett mindre koldioxidavtryck. Detta betyder att frågan vid framtida användning blir ifall det är värt att avskilja 1.00±0.25 𝑚−1 extra NOM ur vattnet med ALG och påkosta 6.6 miljoner kronor i NaOH kostnader per år tillsammans med ett ökat koldioxidavtryck eller minska NOM avskiljningen med PAX-XL100 och minska kostnader och koldioxidavtryck. / Surface water preparation in Vombs water begins with pumping water from lake Vomb through micro-strainers that separate reeds, silt, and larger particles into several infiltration beds. The raw water is then allowed to slowly permeate the infiltration bed, which consists of coarser layers of gravel and finer layers of sand and alluvium that naturally filter the water from minor physical impurities. The filtered water is collected in wells which can then be pumped up for further treatment. The reason why this can be done on water from lake Vomb is because of the low NOM (Natural Organic Material) content in the Vomb lake water. NOM is the most important building block for microbiological growth and originates from decomposed material such as leaves, branches, and dead animals. A high content of it in the water will lead to clogging of the infiltration bed and thus must be separated before it is pumped to the beds. Vombs waterworks want to start mixing water from Lake Bolmen into the water to be purified to increase capacity and redundancy, but this is a problem as raw water from Bolmen has a high NOM content. The most effective and used method to separate NOM from the water is to use a precipitation chemical such as ALG (Aluminum sulfate tetra decahydrate) or PAX-XL100 (Poly aluminum chloride). A preparatory process must therefore be introduced to Vombs waterworks where the water is first mixed, treated with coagulants and undergoes rapid sedimentation before it is pumped out to the infiltration bed due to the newly increased NOM content from lake Bolmen. In this work, the efficiency of PAX-XL100 and ALG to separate NOM from different mixtures of water from Bolmen and Vomb will be measured, compared, and discussed. The choice of coagulant plays a major role in water purification as they are often different in their effectiveness to separate different kinds of impurities together with several other advantages and disadvantages. Testing of these coagulants is carried out in several samples with water that is aimed to be purified, on a smaller scale that is easy to control, these tests are called jar tests. At Sydvatten AB, which is a municipally owned water treatment company, it was of interest to evaluate if a mixture of two coagulants, PAX-XL100 and ALG, could be used to purify different water mixtures of lake Bolmen and lake Vomb. This purification was evaluated with a spectrophotometric analysis of the water at two wavelengths. The first wavelength measured was 254nm and is in the ultraviolet spectrum. Conjugated and aromatic carbon compounds absorb light at this wavelength and are associated with the presence of dissolved organic matter in the water. The second wavelength is 436nm and belongs to the visual spectrum. This wavelength is measured because substances that are observed to be yellow in ordinary sunlight absorb at this wavelength and the presence of organic material often colors water yellow. Thus, a higher value of 436nm will show an increased presence of organic material. The limits set for the water to be considered sufficiently purified at these wavelengths were A254nm=10m−1 and A436nm=0.700m−1. After tests were done, the results showed that a mixture of 50:50 (PAX-XL100:ALG) purified the water below these limits with 𝐴254𝑛𝑚=8.12, 𝐴436𝑛𝑚=0.363 on a water mixture of 20:80(Vomb:Bolmen) and 𝐴254𝑛𝑚=7.56, 𝐴436𝑛𝑚=0.324 at 50:50(Vomb:Bolmen). The difference in NOM separation between pure PAX-XL100 and ALG is 1.00±0.25 m-1. No NaOH needed to be added when a treatment with pure PAX-XL100 was used in a 20:80 water mixture (Vomb:Bolmen) along with a smaller carbon footprint. This means that the question for future use is whether it is worth separating 1.00±0.25 m-1 extra NOM from the water with ALG and spend 6.6 million kroner in NaOH costs per year together with an increased carbon footprint or reducing the NOM separation with PAX -XL100 and reduce costs and carbon footprint.

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.