Drinking water production in Helsinki region is facing increasing levels of NOM in its primary raw water source, Lake Päijänne. Nanofiltration is a promising technology in NOM removal for drinking water treatment. Correct pretreatment is essential in preventing the fouling of the membrane during operation. In existing nanofiltration plants, the pretreatments vary widely. High quality raw waters are treated with loose nanofiltration membranes utilizing minimal pretreatment.
In a pilot-scale trial, cartridge filtration alone and in combination with sand filtration was utilized as pretreatment prior to a loose nanofiltration membrane. Raw water from Lake Päijänne was successfully treated in the process. Five micrometer polypropylene cartridge filters were successfully utilized as the only pretreatment and the lifetime of the cartridge filters was longer than expected. Sand filtration extended the lifetime of the cartridge filters to some degree, even without optimizing the performance of the sand filters. The optimization of feed water pressure and flux was proven to be important in preventing membrane fouling.
The effect of prefiltration on water quality was minor and the membrane was responsible for the rejection of substances. The process was able to remove the majority of solids and organic matter, as indicated by the turbidity, UV absorbance, DOC, LC-OCD and HPSEC analyses. The majority of NOM fractions were removed with over 90 % efficiency. However, the removal of the lowest molecular mass fractions was significantly lower and some organic compounds readily available as microbial nutrients were present in the permeate. The reduction of hardness and conductivity (39 – 45 % and 24 – 32 %, respectively) was only moderate, due to the loose membrane. The formation of a layer of separated matter on the membrane, due to high flux, improved the separation of substances, while also increasing the flow resistance of the membrane.
Juomaveden tuotanto Helsingin seudulla joutuu sopeutumaan kasvaviin määriin orgaanista ainesta pääasiallisessa raakavesilähteessään, Päijänteessä. Nanosuodatus on lupaava menetelmä orgaanisen aineen poistamiseksi juomaveden tuotannossa. Oikeanlainen esikäsittely on välttämätöntä suodatuskalvojen tukkeutumisen ehkäisemiseksi. Olemassa olevilla nanosuodatuslaitoksilla käytetään laajaa kirjoa erilaisia esikäsittelymenetelmiä. Korkealaatuisia raakavesiä käsitellään löyhillä nanosuodatuskalvoilla hyvin vähäisen esikäsittelyn jälkeen.
Pilot-mittakaavan kokeessa patruunasuodatusta käytettiin sekä ainoana esikäsittelynä, että yhdessä hiekkasuodatuksen kanssa ennen löyhää nanosuodatuskalvoa. Prosessissa käsiteltiin onnistuneesti Päijänteestä johdettua raakavettä. Viiden mikrometrin polypropeenisia patruunasuodattimia käytettiin onnistuneesti ainoana esikäsittelymenetelmänä ja patruunasuodattimien elinikä oli odotettua pidempi. Hiekkasuodatus pidensi patruunasuodattimien käyttöikää jonkin verran, huolimatta hiekkasuodatuksen puutteellisesta optimoinnista. Prosessin syöttöpaineen ja virtauksen optimointi osoittautui myös tärkeäksi kalvon tukkeutumisen ehkäisyssä.
Esikäsittely vaikutti hyvin vähän veden laatuun ja epäpuhtauksien erottuminen tapahtui lähinnä suodatuskalvolla. Prosessi poisti vedestä valtaosan kiintoaineesta ja orgaanisesta aineksesta, mikä osoitettiin sameuden, UV-absorbanssin ja liukoisen hiilen kokonaismäärän mittauksilla sekä LC-OCD- ja HPSEC-analyyseillä. Useimmat orgaanisen aineen fraktiot poistettiin yli 90 %:n tehokkuudella. Kuitenkin pienimolekyylisimpien fraktioiden erottelu oli selvästi heikompaa ja mikrobiravinteeksi soveltuvaa orgaanista ainesta päätyi kalvon läpi permeaattiin. Kovuus ja sähkönjohtavuus vähenivät prosessissa rajallisesti (39 – 45 % ja 24 – 32 %, vastaavasti), johtuen löyhästä suodatuskalvosta. Suodattuminen korkean virtauksen myötä kalvon pinnalle muodostuneen, erottuneesta aineksesta koostuvan kerroksen läpi tehosti epäpuhtauksien erottumista ja kasvatti virtausvastusta kalvolla.
Submit a publication
Browse
Statistics