A comparative study of ceramic and cloth media filtration
Fredriksson, Hanne (2026)
Diplomityö
2026
School of Engineering Science, Kemiantekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026042332606
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026042332606
Tiivistelmä
This thesis compares two advanced filtration technologies, silicon carbide ceramic ultrafiltration (UF) membranes and pile cloth media filtration (PCMF) for tertiary treatment of municipal wastewater treatment. Pilot-scale trials were conducted at Kakolanmäki Wastewater Treatment Plant, commissioned by StrongFlow Oy and Turun seudun puhdistamo Oy. The study evaluated solids removal, phosphorus reduction, changes in turbidity and operational performance under variable influent conditions in Actiflo® process. Additional analyses included micropollutant removal (pharmaceuticals and PFAS) and operational impact on the Kakola heat pump facility.
The UF system achieved the most consistent performance, producing low turbidity and suspended solids concentrations. Additionally, UF provided efficient phosphorus removal (median 0.03 mg/L) compared to PCMF (median 0.06 mg/L). Neither of the pilot units effectively removed dissolved micropollutants, confirming the need for advanced treatment steps such as adsorption or advanced oxidation. Operational data indicated that UF performance was sensitive to flux settings and it required optimization to balance productivity and fouling control. Interpretation of solids removal results was complicated by continued precipitation of coagulant and residual iron after the pilot-scale filtration steps, which introduced uncertainty into performance evaluation.
The findings support the implementation of advanced removal technologies to enhance wastewater treatment process efficiency, reduce operational risks and improve heat recovery at wastewater treatment plants. Tässä diplomityössä verrattiin kahta tertiäärikäsittelyn suodatustekniikkaa, keraamista ultrasuodatukseen (UF) soveltuvaa membraanikalvoa sekä nukkakarvasuodatinta (PCMF) kunnallisen jäteveden käsittelyn yhteydessä. Työ sisälsi pilottikokeita Kakolanmäen jätevedenpuhdistamolla ja työn toimeksiantajina toimivat StrongFlow Oy ja Turun seudun puhdistamo Oy. Tutkimuksessa arvioitiin kiintoaineen, fosforin ja sameuden poistotehokkuutta Actiflo®-prosessissa sekä toiminnallista suorituskykyä vaihtelevissa tulovirtaamatilanteissa. Lisäanalyyseissä tarkasteltiin PFAS-yhdisteiden ja lääkeaineiden poistotehokkuutta sekä suodatustekniikoiden vaikutusta Kakolan lämpöpumppulaitoksen toimintaan.
UF-järjestelmä saavutti pilotointikokeissa tasaisimman suorituskyvyn, tuottaen alhaiset sameus- ja kiintoainepitoisuudet. Lisäksi UF poisti fosforia tehokkaasti (mediaani 0.03 mg/L) verrattuna PCMF-suodattimeen (mediaani 0.06 mg/L). Kumpikaan pilottilaitteista ei poistanut liuenneita mikrosaasteita (lääkeaineita ja PFAS-yhdisteitä) merkittävästi, mikä korostaa lisäkäsittelyvaiheiden, kuten adsorptio- tai hapetusmenetelmien, tarvetta. Operointidatan perusteella UF:n suorituskyky oli herkkä vuoasetuksille ja vaati optimointia tuottavuuden ja likaantumisen hallinnan tasapainottamiseksi. Kiintoaineiden poistotulosten tulkintaa vaikeutti koagulantin ja jäännösraudan saostumisreaktioiden jatkuminen pilottilaitteistojen suodatuksen jälkeen, mikä lisäsi epävarmuutta suorituskyvyn arvioinnissa.
Työn tulokset tukevat edistyneiden käsittelyteknologioiden käyttöönottoa jätevedenkäsittelyprosessien tehokkuuden parantamiseksi, käyttöön liittyvien riskien vähentämiseksi ja lämmön talteenoton tehostamiseksi jätevedenpuhdistamoilla.
The UF system achieved the most consistent performance, producing low turbidity and suspended solids concentrations. Additionally, UF provided efficient phosphorus removal (median 0.03 mg/L) compared to PCMF (median 0.06 mg/L). Neither of the pilot units effectively removed dissolved micropollutants, confirming the need for advanced treatment steps such as adsorption or advanced oxidation. Operational data indicated that UF performance was sensitive to flux settings and it required optimization to balance productivity and fouling control. Interpretation of solids removal results was complicated by continued precipitation of coagulant and residual iron after the pilot-scale filtration steps, which introduced uncertainty into performance evaluation.
The findings support the implementation of advanced removal technologies to enhance wastewater treatment process efficiency, reduce operational risks and improve heat recovery at wastewater treatment plants.
UF-järjestelmä saavutti pilotointikokeissa tasaisimman suorituskyvyn, tuottaen alhaiset sameus- ja kiintoainepitoisuudet. Lisäksi UF poisti fosforia tehokkaasti (mediaani 0.03 mg/L) verrattuna PCMF-suodattimeen (mediaani 0.06 mg/L). Kumpikaan pilottilaitteista ei poistanut liuenneita mikrosaasteita (lääkeaineita ja PFAS-yhdisteitä) merkittävästi, mikä korostaa lisäkäsittelyvaiheiden, kuten adsorptio- tai hapetusmenetelmien, tarvetta. Operointidatan perusteella UF:n suorituskyky oli herkkä vuoasetuksille ja vaati optimointia tuottavuuden ja likaantumisen hallinnan tasapainottamiseksi. Kiintoaineiden poistotulosten tulkintaa vaikeutti koagulantin ja jäännösraudan saostumisreaktioiden jatkuminen pilottilaitteistojen suodatuksen jälkeen, mikä lisäsi epävarmuutta suorituskyvyn arvioinnissa.
Työn tulokset tukevat edistyneiden käsittelyteknologioiden käyttöönottoa jätevedenkäsittelyprosessien tehokkuuden parantamiseksi, käyttöön liittyvien riskien vähentämiseksi ja lämmön talteenoton tehostamiseksi jätevedenpuhdistamoilla.