Utvärdering av reningseffekten för PFAS i två fullskaleanläggningar

Författare: Viktoria Edvardsson, Renova och Linda Önnby, Sweco
Publicerad: 2021

Sammanfattning:

PFAS (poly- och perfluorerade alkylsubstanser) har under de senaste åren fått ökad uppmärksamhet på grund av sin stora spridning och negativa miljöoch hälsopåverkan. Då avfallsströmmarna speglar de ämnen som cirkulerar i samhället hittas dessa ämnen även i lakvatten från olika avfallsanläggningar.

Mot bakgrund av förekomsten av PFAS-föroreningar i lakvatten byggde Renova under 2019 och 2020, nya fullskaleanläggningar med syfte att bland annat rena PFAS från lakvatten med hjälp av aktivt kol på deponierna Tagene och Fläskebo. På Tagene fanns ett krav från det kommunala reningsverket att rena PFOS, medan det på Fläskebo var en miljöinvestering från Renova för att kunna ligga i framkant miljömässigt.

Denna rapport har sammanställts i syfte att sprida erfarenheter från dessa anläggningar.

Fläskebo är en modern deponi som startades 2003. Det är framförallt schaktmassor, betong, asfalt och gipsslam från Sävenäs avfallskraftvärmeverk som deponeras på anläggningen. Tagene är en deponi för icke farligt avfall och har varit i bruk sedan början på 70-talet. Inom deponin finns bland annat bottenaska och bambergkaka från Sävenäs avfallskraftvärmeverk, industrislam och schaktmassor deponerat.

Båda reningsanläggningarna består av ett kemiskt reningssteg följt av kolfiltrering. Kolfiltret består av kolonner fyllda med granulerat aktivt kol som byts ut vid behov. Lakvattenmängden som behandlas är 40 000 respektive 120 000 m3 per år på Fläskebo respektive Tagene.

Analyserna har här omfattat de PFAS som ingår i summaparametern PFAS11. Vid två tillfällen togs prover ut för analys av totalt organiskt fluor genom att allt organiskt fluor i vattnet extraherades med metoden betecknad EOF (extraherbart organiskt fluor). Vid dessa tillfällen analyserades även några ytterligare PFAS enligt PFAS24. Under större delen av utvärderingsperioden har även DOC och transmittans (254 nm) mätts, varifrån absorbansen beräknades. Samtliga provtagningar gjordes på Fläskebo under perioden okt 2019 till nov 2020 och på Tagene under perioden maj till nov 2020.

Anläggningarnas lakvatten skiljer sig från varandra bland annat genom halter av PFAS11 och DOC. Lakvattnet från Fläskebo har lägre halter av PFAS11 (670 ng/l) jämfört med Tagene (5200 ng/l). Halten DOC är också lägre för Fläskebo (5-10 mg/l) än för Tagene (50 mg/l). På Fläskebo dominerar kortkedjiga PFAS (80%) och på Tagene utgör de runt 50% av förekommande PFAS11. Reningsgrad för PFAS11 är direkt beroende av hur sammansättningen i lakvattnet ser ut och vilka PFAS-föreningar som dominerar i summaparametern PFAS11. Lakvattnets sammansättning har i hög grad påverkat möjligheten att rena lakvattnet och vi observerade stora skillnader mellan de två anläggningarna.

Långkedjiga PFAS renas bra i kolfilter och för våra anläggningar har vi sett att både PFOS och PFOA renades effektivt. På Fläskebo var reningsgraden över 90% för båda föreningarna under hela utvärderingsperioden vilket motsvarade 4000 bäddvolymer. För Tagene var reningsgraden initialt nära 100% men sjönk sedan till 70% (PFOS) respektive 50% (PFOA) fram till 1200 bäddvolymer.

Kortkedjiga PFAS, däremot, renades sämre och vi såg att reduktionen avtog snabbt för båda anläggningarna. PFBA, en av de kortaste PFAS, renades sämst av alla PFAS11 på båda anläggningarna. På Fläskebo sjönk reningsgraden snabbt och var knappt 20% vid 1500 bäddvolymer och uppvisade bitvis även en tydlig ökning över kolfiltret. På Tagene var reningsgraden för PFBA låg (60%) från start och sjönk snabbt redan innan 500 bäddvolymer vilket motsvarar en hög kolförbrukning. Mot bakgrund av våra observationer kan konstateras att de kortkedjiga PFAS utgör den största utmaningen för våra kolfilteranläggningar.

Reduktionen av DOC följdes under PFAS-reningen men mätningarna speglade inte hela filtersteget, vilket försvårade arbetet med att hitta tydliga samband mellan reduktion av DOC och PFAS11. Samma gäller för de absorbansmätningar som samlades in. Med säkrare samband mellan reduktion för DOC, absorbans och PFAS11, kan dessa användas för att bedöma hur kolet mättas och därmed potentiellt bli enkla driftparametrar för att optimera kolanvändningen framöver. Däremot visade våra resultat på att DOC inte lika framgångsrikt kan användas som en driftsparameter för PFOS och PFOA, eftersom reduktionen av dessa ämnen inte visade ett samband vid en jämförelse med reduktion av DOC.

För att bedöma hur kolfiltret belastades uppskattades mängder av DOC och PFAS11 som adsorberats på det aktiva kolet. På båda anläggningarna motsvarade mängderna under 7% av kolets vikt för DOC och under 0,001% förPFAS11.

För att sänka halten PFAS11 i utgående lakvatten från Fläskebo till under 100 ng/l kunde 3,8 m3 lakvatten behandlas per kg kol. Årskostnaden för kol vid dessa förhållanden blir då drygt 300 000 kr. På Tagene motsvarar 100 ng/l i utgående vatten en reningsgrad på 98%. Denna reningsgrad passerades nästan omgående efter filterbyte vilket gjorde kolförbrukningen svår att uppskatta men innebär att den är hög. Höga reningsgrader, närmare 98%, är generellt en stor utmaning för ett kolfiltersteg och andra tekniker kan vara mer lämpade.

För att sänka halten PFOS i utgående vatten på Tagene till under 100 ng/l kunde 3,4 m3 lakvatten behandlas per kg kol. Årskostnaden för kol under dessa förhållanden blir knappt en miljon kr.

Mätningar av PFAS24 visade att de längre PFAS som ingår här, utöver PFAS11, förekom i halter nära eller under detektionsgränsen för båda anläggningarna. För Tagene och Fläskebo tyder våra resultat på att en analys av PFAS24 istället för PFAS11 inte skulle bidra med ytterligare information om innehållet av PFAS i lakvattnet.

EOF är intressant att analysera för att få en uppfattning om hur stora mängder oidentifierade PFAS som finns i lakvattnet. EOF-mätningar som genomfördes i denna utvärdering visade att endast mellan 5 och knappt 40% av totala halten organiska fluorföreningar kunde förklaras med PFAS11. Föreningarna som ingår i EOF kan antas vara polära och kortkedjiga. Sådana föreningar är svåra att fånga i kolfilter.

Vi har sett att det mest tidskrävande arbetsmomentet vid hanteringen av kolfiltren är byte av kol i filterkolonnerna. Tömning skedde med slambil och fyllning med hjälp av injektor som cirkulerar vattnet medan kolet laddas. Tidsåtgången vid filterbyte var minst tre till fyra dagar.

Använt kol analyserades med avseende på metaller, alifater, aromater, BTEX, PAH, PFAS11 samt dioxiner och furaner. Resultaten visade att det framför allt var föroreningar av alifater och PFAS11 som adsorberades till kolet. Halten PFAS11 uppgick till 2 mg/kg TS och halten PFOS uppmättes till 0,3 mg/kg TS. Dessa analyser ledde till att kolet kunde hanteras som icke farligt avfall och behandlas genom förbränning i Renovas avfallsförbränningsanläggning på Sävenäs.

Rening av höga halter PFAS med kolfilter blir kostsamt på grund av att kolet förbrukas snabbt och därför är det intressant att se på alternativa metoder eller möjligheter till förbehandling för att t ex minska DOC in till filtersteget. Det senare skulle kunna minska kolförbrukningen. Det kan vara värdefullt att skaffa bättre kännedom om lakvattnet och hur dess sammansättning påverkar reningen. Utifrån det kan lämpliga förbehandlingssteg väljas för att minska belastningen på kolfiltret och därigenom kolförbrukningen.

Kortkedjiga PFAS är en stor utmaning för framtidens PFAS-behandling och här är inte kolfilter det mest optimala alternativet. Därför är det intressant att vidare undersöka alternativa metoder som kan komplettera kolfiltersteget. Ett extra behandlingssteg som är mer specifikt och fångar laddade hydrofila föreningar kan vara intressant att utvärdera framgent.

Fortsatta och utökade analyser av DOC och absorbans före och efter alla filter kan ge värdefull information om hur kolet mättas och om hur filtren fungerar. Med ökad förståelse kan det bli en enkel och billig driftparameter inför framtiden.

Det kan också vara intressant att utreda hur använt aktivt kol bäst sluthanteras avseende påverkan på miljö och kostnad.

 


Författare: Viktoria Edvardsson, Renova och Linda Önnby, Sweco
Publicerad: 2021
Antal sidor: 68

Ladda ner PDF:

For att få tillgång till rapporten, logga in med dina medlemsuppgifter eller beställ i formuläret nedan.

Beställ rapport som ickemedlem


Skriv ut: