Evaluation of Dissolved Air Flotation for Water Purification: With Focus on Floc Characteristics and PFAS

• Main Author: Löf, Ludwig
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Kemiteknik 2021
• Subjects: Water treatment; Sedimentation; Flotation; PFAS; Zeta potential; Vattenbehandling; Sedimentering; Chemical Process Engineering; Kemiska processer
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-298378

I detta projekt har experiment utförts med mål att förse kommunalförbundet Norrvatten med data som kan användas som underlag för beslutsfattande angående om deras fällningslinjer i vattenreningsprocessen ska köras i flotation eller sedimentering. För detta ändamål har koncentrationen av poly- och perfluorerade alkylsubstanser (PFAS) samt karaktär av agglomererade partiklar (flockar) undersökts och jämförts mellan fällningslinjer som körs i olika konfigurationer. För flockkaraktär har skapandet och stabiliteten av flockar varit av intresse, eftersom flotation har ett mer turbulent flöde där flockarna riskerar att brista. Partikelstorlek, storleksfördelning och zeta potential identifierades som egenskaper som reflekterar flockarnas karaktär, dessa analyserades i en zetasizer. Koncentrationen av elva vanligt förekommande PFAS ämnen analyserades i projektet. Resultatet av flockkaraktär tyder på att det ej fanns någon större skillnad i skapandet av flockar samt deras stabilitet mellan de olika fällningslinjerna som undersökts. Detta eftersom zeta potentialen var identisk (-6.45 mV) för de analyserade proverna från respektive process. Analyserna och provberedningen bedömdes ha en hög mätosäkerhet, och några förbättringar som föreslås för att öka säkerheten är genomförande av komplementerande fotoanalys för att bekräfta likheter i utseende mellan flockar, samt att genomföra mer analyser så att en statistisk giltighet av analysen kan kvantifieras. För PFAS koncentrationen så var koncentrationen av PFAS lägre i utgående vatten från fällningslinje som körs i sedimentation (7.5 ng/l), jämfört med prov från linje som körs i flotation (9.2 ng/l). För fällningslinjen som kördes i flotation så skapades skum med höga koncentrationer av PFAS (3800 ng/l) jämfört med analyserade vattenprover (5.5–9.2 ng/l), detta identifierades som en potentiell källa för PFAS-avlägsning. Resultaten av PFAS baserades endast på en provtagningsserie, och förbättringar av validitet kan åstadkommas genom samling av mer analysdata för samma processer, och genom att analysera ett av proverna i två olika instrument, som båda analyserar PFAS koncentration.  === In this project, attempts have been made to collect data that allows the municipal association Norrvatten in the decision-making process on the  flotation/ sedimentation step of their water treatment process. In this sense, poly- and perfluorinated alkyl substances (PFAS) concentration and the characteristics of agglomerated particles (flocs) have been investigated and compared between the two modes that the process can be operated. For the floc characteristics, the creation and stability of the flocs were investigated, and the particle size, size distribution and zeta potential was identified as important properties and thereafter analysed using the instrument zetasizer. The concentration of eleven different PFAS compounds were analysed. The results of floc characteristics show that there is no major difference in creation and breakage of flocs in the two investigated modes, since the analysed samples had the same zeta potential, -6.45 mV. The results were deemed uncertain because of varying results, and improvement suggestions include using photoanalysis to confirm similar floc appearances and to produce more data so a statistical validity can be quantified. As for the PFAS concentration, the concentration of PFAS were slightly lower in the treatment step in which sedimentation was utilized (7.5 ng/l) compared to when flotation was utilized (9.2 ng/l). The flotation mode did, however, create foam with a high PFAS concentration (3800 ng/l) compared to the liquid samples (5.5-9.2 ng/l), so a potential PFAS removal source was identified. The results were based on one sample series, so improvements of validity can be achieved by gathering more data, analysing more samples, and analysing the same sample in two different instruments measuring PFAS concentrations.