Avsaltningen av salta eller bräckta havsvatten med omvänd osmos (RO) är en vanligt förekommande process för dricksvattenproduktion. Avsaltningsverken ställs dock inför två omfattande utmaningar: igensättningar i membranen och produktion av ett oönskat korrosivt permeat.

Permeatets korrosivitet medför korrosionsproblem för distributionsnätet och beror på vattnets avsaknad av alkalinitet, hårdhet och sitt låga pH. Processer för att korrigera vattnets korrosivitet kallas allmänt för alkalisering och syftar till att höja dessa parametrar så att korrosionsproblem minimeras.

Detta examensarbete utforskar vanliga alkaliseringsprocesser, deras för- och nackdelar samt uppskattade kostnader per kubikmeter producerat dricksvatten. De processer som behandlas är alkalisering med kalciumhydroxid och CO₂, CaCl₂ och NaHCO₃ samt användandet av alkaliska filtermassor av kalciumkarbonat eller dolomit.

I och med reningsprocessen i ett membran sker en koncentrering av salter i rejektvattnet och lösningen övermättas. Som en konsekvens fälls salter ut och bidar mineralavlagringar på membranytan - så kallad scaling. Råvattnets innehåll av organiska och oorganiska föreningar samt mikroorganismer ger i sin tur upphov till egna igensättningar som kollektivt kallas fouling. Fouling och scaling bidrar gemensamt till en ökad energiförbrukning och ökat underhållsbehov vilket medför ökade kostnader för ett vattenverk.

Fouling motverkas med en anpassad förhandlingsprocess som avlägsnar föroreningar medan scaling motverkas genom tillsättandet av så kallade beläggningshämmare eller antiscaling. Beläggningshämmare är produkter som stör kristallbildningen och förhindrar utfällningen av salter vilket reducerar scalingens påverkan.

Ett verktyg för vattenverk vid undersökning av igensättningsproblem är att genomföra en så kallad membranobduktion. Membranobduktionen omfattas av en rad mikroskopiska, spektroskopiska och okulära undersökningar som utförs för att karaktärisera och kvantifiera den fouling och scaling som förekommer i membranen. Genom att kartlägga sammansättning och struktur syftar membranobduktionen till att finna bakomliggande orsaker till foulingen så att förbättringsåtgärder kan tas fram.

Examensarbetet kartlägger de vanligast förekommande undersökningarna vid membranobduktioner, deras syften och samtidigt analyseras marknaden för membranobduktioner och deras kostnader.

The desalination of saline or brackish seawaters by reverse osmosis (RO) is a common process for drinking water production. Desalination plants, however, are faced with two major operational challenges : performance loss due to membrane fouling and the production of corrosive permeates.

As the water is desalinated, it is stripped of minerals important for corrosion control within the distribution network. The permeates from brackish water desalination plants is slightly acidic and virtually free from hardness and alkalinity. A remedial process called remineralization is commonly implemented to improve the forementioned parameters.

The first part of thesis explores common remineralization processes, their advantages, and disadvantages. Additionally, their cost per m3 treated water is estimated. The processes explored are dosing of lime and CO₂, dosing of CaCl₂ and NaHCO₃ and the use of alkaline filter media of calcite or dolomite.

As the salt concentration of the permeate increases along the membranes, the salinity of the reject increases significantly and the solution becomes supersaturated. The supersaturated solution precipitates mineral scales onto the membrane surfaces through a process called scaling. Organic, inorganic and biological foulants present in the feedwater causes the gradual formation of a fouling layer on the membrane surfaces. The consequence of such fouling is an overall reduction in efficiency, higher energy costs and lower membrane lifespan.

Fouling is reduced by adequate pretreatment and scaling is reduced by the addition of antiscalants. Antiscalants refer to various products that inhibit crystallization or delay the precipitation of salts.

An option for desalination plants suffering from fouling-related issues is to perform a so-called membrane autopsy. Membrane autopsies refer to the destructive analysis of a membrane to assess the composition and extent of the fouling or scaling present. The autopsies are performed through various microscopic, spectroscopic, and visual analyses with the goal of providing effective recommendations for reducing future fouling issues.

The second part of this thesis explores membrane autopsies, their analyses and fouling in general to provide an overall image of how autopsies are performed, common analyses, their purpose, and the overall cost of membrane autopsies.