Volcanic ash, pumice and Moringa oleifera (M. oleifera) were investigated as indigenous materials for removal of natural organic matter (NOM) at Kampala and Masaka water treatment plants in Uganda. Coagulation and filtration experiments were done using raw water at Kampala (Ggaba) and Masaka (Boma) National Water &amp; Sewerage Corporation water treatment plants. Assessment of the two plants was done and they were found to be faced with differing challenges given the nature of their raw water sources. Therefore, the study was conducted to seek appropriate treatment processes that suite the conditions at the respective plant and avoid or minimize formation of unwanted chlorination by-products. The results from the study indicated that there were both operational and design handicaps at the Ggaba treatment plant with a need to modify the filtration and clarification units. At Masaka, pre-chlorination led to increases in total trihalomethanes as high as 4000%. The characterization studies indicated the major fraction of NOM to be hydrophilic and there was no variation in the character of NOM along the unit treatment processes investigated. On the other hand experiments conducted at both the pilot and laboratory scale gave promising results. Simple horizontal flow roughing filter at Masaka gave rise to dissolved organic carbon (DOC) and ferrous iron removals of 27% and 89% respectively. With a combined use of pumice and hydrogen peroxide in the filter, DOC removals of up to 68% were achieved. The results from jar test experiments also indicated that use of alum with M. oleifera coagulant extracted with sodium chloride solution as coagulant aid is promising as a first stage in the treatment train for waters with a humic materials and high content of iron, typical of swamp water sources. Therefore the findings show that it is possible to avoid the formation of unwanted by-products by application of roughing filtration with hydrogen peroxide in place of the pre-chlorination process. Assessment of the characteristics of the volcanic ash showed that it meets the requirements for a filtration material; and results obtained from the pilot study showed that it was a suitable alternative material for use in a dual media filtration system. There was an increase in the filter run length of about two and half fold in the dual media filtration column compared to the mono medium column. / Vulkanaska, pimpsten och Moringa oleifera (M. oleifera) undersöktes som inhemska material for borttagande av naturligt organiskt material (NOM) i Kampala och Masaka reningsverk i Uganda. Koagulation och filtreringsexperiment gjordes med hjalp av råvatten i Kampala (Ggaba) och Masaka (Boma)reningsverk, som ingår i Nationella Vatten- och avloppsreningsverk, ett företag i Uganda. En bedömning av de två anläggningarna gjordes och det visade sig stå inför olika utmaningar på grund av de olika råvattnens karaktär. Den här studien genomfördes för att söka lämpliga processer för behandling av anpassade till förhållandena vid respektive anläggning samt för att undvika eller minimera uppkomsten av olika klorerade biprodukter. Resultatet från studien visade att det fanns problem både när det gäller design och arbetsrutiner på reningsverket Ggaba med ett behov att ändra filtrerings- och klarningsenheternaI Masaka ökade förkloreringsprocessen den totala mängden trihalometaner med 4000 %. Karakteriseringen av naturligt organiskt material (NOM) visade på en stor andel hydrofilt material och att ingen förändring av det organiska materialets karaktär skedde längs den undersökta processenheten. Å andra sidan visade både laboratorieförsök och experiment i pilotanläggningen att lovande resultat. Ett enkelt horisontellt flöde genom ett grovt filter i pilotanläggningen i Masaka resulterade i 89% mindre järn och 27% mindre NOM. Med en kombination av pimpsten och väteperoxid i filtret var avlägsnandet av löst organiskt material(DOC) från vattnet 68%. Resultaten från batchexperiment (jar test) i laboratoriet visade också lovande resultat för aluminium tillsammans med en koagulant extraherad med natriumklorid från Moringa oleifera (MOC-SC), som ett första steg för vatten från sumpmark med höga halter av järn och organiskt material. Således visar resultaten att det går att undvika bildandet av höga halter av trihalometan (THM) genom genom tillämpning av grovfitrering med väteperoxid i stället för förkloreringsprocessen. Utvärderingen av vulkanaskans egenskaper visade att vulkanaskan uppfyller kraven på ett filtermaterial och resultaten från pilotanläggningen visade att det är ett lämpligt material i ett filtreringssystem med två media. Den utnyttjade delen av filtret var 2,5 gånger längre i körningen med dubbla medier jämfört med ett medium. / <p>QC 20120910</p> / MAKERERE – Sida/SAREC RESEARCH COLLABORATION

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.