Avlägsnande av PFAS i avloppsvatten genom koagulering och flockning

• 1. Den nya direktiven (EU) 2024/3019 skärper de rättsliga kraven när det gäller PFAS i vatten.
• 2. Vad är PFAS och varför är de ett problem?
• 3. Beskrivning av tillflödet.
  4. Framgångsfall: avloppsvatten från golvtvätt vid anläggningsarbeten
  4.1. Tillämpad behandlingssekvens
  4.2. Resultat
• 5. Slutsatser

1. Den nya direktiven (EU) 2024/3019 skärper de rättsliga kraven när det gäller PFAS i vatten

Europaparlamentets och rådets direktiv (EU) 2024/3019 om rening av avloppsvatten från tätbebyggelse stärker det europeiska regelverket när det gäller nya föroreningar och inför strängare krav på avlägsnande av ämnen som PFAS ( per- och polyfluoralkylsubstanser) i avlopps- och reningssystem.

Detta direktiv, som uppdaterar och upphäver den tidigare förordningen från 1991, visar att vattenbranschen behöver effektiva, skalbara och ekonomiskt hållbara tekniska lösningar för att hantera dessa föroreningar. I detta sammanhang får de resultat som SIGMADAF:s FoU-avdelning uppnått i försök med avskiljning av PFAS särskild betydelse.

2. Vad är PFAS och varför är de ett problem?

PFAS är en grupp syntetiska föreningar som i årtionden använts vid tillverkningen av industri- och konsumentprodukter, såsom brandsläckningsskum, livsmedelsförpackningar, vattentäta textilier och köksredskap, bland annat. Deras höga kemiska och termiska stabilitet, låga biologiska nedbrytbarhet och förmåga till bioackumulering gör dem till långlivade föroreningar både i miljön och i människokroppen.

Dricksvatten är den främsta källan till människors exponering för PFAS, och ämnet kan påvisas redan i koncentrationer på bara några få ng/l.

De PFAS-ämnen som oftast påvisas i miljön är perfluoroktansyra (PFOA) och perfluoroktansulfonsyra (PFOS), även om gruppen omfattar både kort- och långkedjiga föreningar som uppvisar olika beteenden vid konventionell behandling.

3. Beskrivning av avloppsvattnet

Avancerade tekniker för avskiljning av PFAS – granulärt aktivt kol, jonbyte, högdensitetsmembran eller avancerade redoxprocesser – har stor teknisk potential, men de höga drifts- och investeringskostnaderna gör dem opraktiska i många industriella sammanhang. Därför finns det ett behov av att optimera konventionella fysikalisk-kemiska processer, särskilt koagulering och flockning, för att maximera deras effektivitet mot dessa mikroföroreningar.

Koagulering-flockning koagulation-flockning är en standardprocess inom vattenrening tack vare dess låga kostnad och effektivitet när det gäller att avlägsna kolloider, suspenderade fasta ämnen och löst organiskt material. PFAS adsorberas på komplexen av koaguleringsmedel och organiskt material under processen och avlägsnas tillsammans med de fasta ämnena i de resulterande flockarna. Dessa flockar, som har låg densitet, är särskilt lämpliga för separering genom flotation med upplöst luft (DAF).

Nyckeln till att maximera avskiljningen av PFAS ligger i koagulering med hjälp av specialtillsatser: modifierade polymerer med medelhög till hög laddningstäthet, som är särskilt framtagna för att främja bildandet av stabila komplex med PFAS-molekylernas anjoniska grupper. Doseringen måste vara exakt, eftersom en överdos eller en för låg dos kan vända processen och återföra PFAS till vattenfasen.

4. Framgångsexempel: avloppsvatten från golvtvätt vid bygg- och anläggningsarbeten

Laboratoriet laboratoriet SIGMALAB, som tillhör SIGMADAF:s FoU-avdelning, genomförde fysikalisk-kemiska reningsförsök på avloppsvatten från tvätt av förorenad jord i ett byggprojekt. Syftet var att utvärdera genomförbarheten av ett system med koagulation i kombination med flockning för att eliminera en panel bestående av 17 mikroföroreningar av PFAS och fluortelomerer, däribland PFOS, PFOA, PFHxS, PFHxA samt FTS 6:2- och 8:2-föreningar.

4.1. Tillämpad behandlingssekvens

Den kemiska kombination som visade sig vara mest effektiv var:

• Järn(III)klorid (FeCl₃) som baskoaguleringsmedel
• Specialkoaguleringsmedel för PFAS (SPEC-1), katjoniskt polymer med hög laddningstäthet
• Katjoniskt flockningsmedel (katjonisk polyakrylamid med medelhög densitet)

Reaktionstiderna är avgörande för processens effektivitet, särskilt vid reaktionen med det speciella koaguleringsmedlet, där den nödvändiga kontakttiden i detta fall är mellan 15 och 30 minuter. De bildade flockarna är kompakta och har låg densitet, vilket gör dem optimala för separation med hjälp av ett system för flotation med upplöst luft (DAF).

4.2. Resultat

Det mest effektiva testet uppnådde en total eliminering på 84 % av summan av PFAS-mikroföroreningar, vilket minskade den totala koncentrationen från 3 731 µg/l i det ursprungliga provet till 0,60 µg/l i det renade vattnet. Långkedjiga föreningar som PFOS, PFOA, PFHxS och PFDA uppvisade de högsta individuella eliminationsgraderna. Kortkedjiga PFAS (PFBA, PFPeA) visade större motståndskraft mot behandlingen, vilket stämmer överens med befintlig vetenskaplig litteratur.

Genom att lägga till ett poleringssteg med pulveriserat aktivt kol (PAC) eller ett adsorbent som är specifikt avsett för PFAS kan den totala reningsgraden höjas till över 95 %.

5. Slutsatser

Resultaten visar att koagulering-flockning med hjälp av specifika PFAS-produkter, integrerad med ett DAF-system, utgör en tekniskt och ekonomiskt genomförbar lösning för rening av industriellt avloppsvatten som innehåller PFAS. Detta tillvägagångssätt är särskilt relevant mot bakgrund av de ökande kraven i direktiv (EU) 2024/3019 och branschens behov av verkliga operativa alternativ för att hantera nya föroreningar.