2021:02/Rening av PFAS-förorenat vatten från avfallsanläggningar
- Författare: Andriy Malovanyy, Fredrik Hedman, Melissa Goicoechea Feldtmann, Mila Harding och Jingjing Yang, IVL
- Pris: 300
Syftet med detta projekt var att studera rening av PFAS-förorenat lakvatten från avfallsanläggningar genom praktiska försök i labb- och pilotskala och genom sammanfattning och utvärdering av försök som genomfördes på andra avfallsanläggningar. Försök med ett brett spektrum av olika reningstekniker genomfördes på en avfallsanläggning. Försöken var också inriktade på de olika reningsteknikernas effektivitet vid rening av lakvatten med olika halter av poly- och perfluorerade alkylsubstanser (PFAS), löst organiskt kol (DOC, dissolved organic matter) och andra föroreningar.
Fyra referensanläggningar valdes för projektet för att få så stor spridning som möjligt av halter av PFAS i lakvattnet. På den första referensanläggningen har rening med två sorter av granulerat aktivt kol (GAK) och en jonbytare testats i kontinuerliga pilotförsök. Dessa försök kompletterades med satsvisa försök med pulveriserat aktivt kol (PAK), ozonering, nanofiltrering och skumfraktionering. Efter genomförande av försök på den första anläggningen har reningskostnad beräknats för alla tekniker. Baserad på kostnadsbedömningen och reningsresultat valdes att genomföra försök med en sort den ena sorten GAK och jonbytare vid de andra referensanläggningar. Även satsvisa försök med skumfraktionering genomfördes på samtliga anläggningar.
En generell slutsats för alla tekniker som ger en rimlig reningskostnad är att de PFAS som har en kortare fullfluorerad kolkedja avskiljs sämre än de med en längre kedja. Ett stort fokus i utvärderingen av resultaten var därför att demonstrera hur olika reningsgrader för olika PFAS kan påverka reningskostnader. En ansats som används vid värdering av risker i dricksvatten är att bestämma gränsvärde för en summa av de mest vanliga PFAS (som PFAS11 eller PFAS20). På liknande sätt kan även reduktionsgrad definieras för en viss reduktion av PFAS11. Även om kunskapen om toxiciteten av olika PFAS är begränsad så vet vi idag att de kortare PFAS (som är svårare att avskilja) ackumuleras mycket mindre i mänskliga kroppen än längre PFAS och borde därför också ha en lägre toxicitet. Det kan därför vara bättre ur samhällsekonomiskt perspektiv att begränsa reningen till reduktion av de mest toxiska och miljöfarliga PFAS. Inom detta projekt har det tagits fram en metodik för omräkning av halter av 11 PFAS till en halt av PFOS-ekvivalent (PFOSekv) genom användning av uppgifter om halveringstid av specifika PFAS i människoblod. Genom att räkna om halter av alla PFAS till en parameter kan den toxiska effekten (utifrån dagens kunskap och en gjorda antaganden) illustreras bättre och kostnaden värderas utifrån reduktion av toxiciteten.
Utvärderingen av samtliga försök, som genomfördes både inom projektet och utanför projektet visade att skumfraktionering, rening med GAK och jonbytare är de mest lovande teknikerna som ger liknande kostnader vid samma reduktionsgrad. Användning av GAK och jonbytare ger dock lite högre flexibilitet eftersom reduktionsgraden för vissa PFAS kan styras genom att ha kortare eller längre intervall för byte av filtermaterial. Om reningen ska utformas utifrån dagens krav, vilket innebär för de flesta anläggningar att endast reduktion av PFOS krävs, blir reningskostnaderna lägst vid användning av jonbytare. Sorptionskapaciteten avseende PFOS var så hög att fullständig förbrukning av kapaciteten inte kunde nås ens efter behandling av 60 000 bäddvolymer (BV) av vatten. Kapaciteten var även hög för andra PFAS med längre kolkedjor, men låg för PFBA, PFPeA och andra korta PFAS. Kapaciteten är generellt högre för PFSA (de PFAS som har en sulfongrupp) än för PFCA (de PFAS som har en karboxyl grupp) med samma fluorerad kolkedja.
Skumfraktionering ger ungefär samma reduktion av specifika PFAS i olika vatten med bra reduktion av PFAS med sex eller fler helfluorerade kolatomer. Eftersom fördelning på långa och korta PFAS varierar i lakvatten från olika avfallsanläggningar ger tekniken även en varierande reduktionsgrad avseende PFAS11 (ca 20-80% i försök genomförda inom detta projekt). Tekniken ger dock den mest kostnadseffektiva reduktionen av PFOSekv för alla undersökta lakvatten, förutom kanske för lakvatten som har höga halter av PFAS men DOC-halter <25 mg/l.
Rening med GAK visade sig vara mest beroende av halten DOC i lakvatten. För lakvatten med DOC-halt på ca 80 mg/l var det svårt att få en stabil reduktion av PFAS, även av de längre PFAS som annars avskiljs bäst med GAK. En kvalitativ bättre och dyrare GAK-sort kunde klara att rena något mer vatten än den billigare sorten. Den totala reningskostnaden var dock mycket lägre vid användning den billiga sorten av reaktiverat GAK som användes i de flesta försöken. Rening med GAK bedöms vara motiverat vid låga inkommande DOC-halter och om rening av andra organiska miljögifter behövs. Detta förutsätter att förbrukat GAK kan destrueras genom förbränning i vanliga avfallsförbränningsanläggningar för icke-farligt avfall.
Vid målet av en >90% reduktion av PFOS beräknats reningskostnaden till 500 000 - 600 000 kr/år för en avfallsanläggning med lakvattenvolym på 120 000 m3/år. Om målet är >90% reduktion av de mest toxiska PFAS (och en del av de korta PFAS) kommer kostnaden öka till ca 900 000 kr/ år. Om målet definieras som reduktion av 80% av PFAS11 skulle reningskostnaden öka till 1 600 000 kr/år för lakvatten med höga DOC-halter med oklar miljöeffekt av den extra reningen. Det gick inte at se något signifikant samband mellan halter av PFAS i inkommande vatten och förbrukning av filtermaterial eller kostnader för rening av 1 m3 av lakvatten. Jämförelse mellan kostnader för olika avfallsanläggningar visade därför att kostnad för reduktion av 1 g av PFOSekv är lägst för anläggningar med högre halt PFAS i inkommande vatten.
Utifrån beräknade reningskostnader för olika reningsgrader har marginalkostnader för reduktion av PFOSekv beräknats för olika lakvatten och olika tekniker. Dessa kostnader har jämförts med samhällskostnader som utsläpp av PFAS orsakar (beräknats grovt inom detta projekt utifrån befintliga litteraturdata) och med kostnader för minskning av PFAS-utsläpp genom utfasning av PFAS i olika produkter. Resultaten visar tydligt att reduktion av utsläpp genom utfasning av PFAS är minst två potenser billigare än rening av PFAS från lakvatten. Rening av lakvatten är ändå motiverat från samhällsekonomiskt perspektiv så länge målet är att reducera PFOS eller de mest toxiska PFAS. Ett krav på hög reduktionsgrad avseende PFAS11 i lakvatten kan däremot ge en kostnad för reduktion av den sista mängden PFAS av upp till 100 Mkr/g PFOSekv.
Du måste vara medlem för att kunna ladda ner rapporten. Om du inte är medlem kan du beställa rapporten under fliken "Beställ".
Syftet med detta projekt var att studera rening av PFAS-förorenat lakvatten från avfallsanläggningar genom praktiska försök i labb- och pilotskala och genom sammanfattning och utvärdering av försök som genomfördes på andra avfallsanläggningar. Försök med ett brett spektrum av olika reningstekniker genomfördes på en avfallsanläggning. Försöken var också inriktade på de olika reningsteknikernas effektivitet vid rening av lakvatten med olika halter av poly- och perfluorerade alkylsubstanser (PFAS), löst organiskt kol (DOC, dissolved organic matter) och andra föroreningar.
Fyra referensanläggningar valdes för projektet för att få så stor spridning som möjligt av halter av PFAS i lakvattnet. På den första referensanläggningen har rening med två sorter av granulerat aktivt kol (GAK) och en jonbytare testats i kontinuerliga pilotförsök. Dessa försök kompletterades med satsvisa försök med pulveriserat aktivt kol (PAK), ozonering, nanofiltrering och skumfraktionering. Efter genomförande av försök på den första anläggningen har reningskostnad beräknats för alla tekniker. Baserad på kostnadsbedömningen och reningsresultat valdes att genomföra försök med en sort den ena sorten GAK och jonbytare vid de andra referensanläggningar. Även satsvisa försök med skumfraktionering genomfördes på samtliga anläggningar.
En generell slutsats för alla tekniker som ger en rimlig reningskostnad är att de PFAS som har en kortare fullfluorerad kolkedja avskiljs sämre än de med en längre kedja. Ett stort fokus i utvärderingen av resultaten var därför att demonstrera hur olika reningsgrader för olika PFAS kan påverka reningskostnader. En ansats som används vid värdering av risker i dricksvatten är att bestämma gränsvärde för en summa av de mest vanliga PFAS (som PFAS11 eller PFAS20). På liknande sätt kan även reduktionsgrad definieras för en viss reduktion av PFAS11. Även om kunskapen om toxiciteten av olika PFAS är begränsad så vet vi idag att de kortare PFAS (som är svårare att avskilja) ackumuleras mycket mindre i mänskliga kroppen än längre PFAS och borde därför också ha en lägre toxicitet. Det kan därför vara bättre ur samhällsekonomiskt perspektiv att begränsa reningen till reduktion av de mest toxiska och miljöfarliga PFAS. Inom detta projekt har det tagits fram en metodik för omräkning av halter av 11 PFAS till en halt av PFOS-ekvivalent (PFOSekv) genom användning av uppgifter om halveringstid av specifika PFAS i människoblod. Genom att räkna om halter av alla PFAS till en parameter kan den toxiska effekten (utifrån dagens kunskap och en gjorda antaganden) illustreras bättre och kostnaden värderas utifrån reduktion av toxiciteten.
Utvärderingen av samtliga försök, som genomfördes både inom projektet och utanför projektet visade att skumfraktionering, rening med GAK och jonbytare är de mest lovande teknikerna som ger liknande kostnader vid samma reduktionsgrad. Användning av GAK och jonbytare ger dock lite högre flexibilitet eftersom reduktionsgraden för vissa PFAS kan styras genom att ha kortare eller längre intervall för byte av filtermaterial. Om reningen ska utformas utifrån dagens krav, vilket innebär för de flesta anläggningar att endast reduktion av PFOS krävs, blir reningskostnaderna lägst vid användning av jonbytare. Sorptionskapaciteten avseende PFOS var så hög att fullständig förbrukning av kapaciteten inte kunde nås ens efter behandling av 60 000 bäddvolymer (BV) av vatten. Kapaciteten var även hög för andra PFAS med längre kolkedjor, men låg för PFBA, PFPeA och andra korta PFAS. Kapaciteten är generellt högre för PFSA (de PFAS som har en sulfongrupp) än för PFCA (de PFAS som har en karboxyl grupp) med samma fluorerad kolkedja.
Skumfraktionering ger ungefär samma reduktion av specifika PFAS i olika vatten med bra reduktion av PFAS med sex eller fler helfluorerade kolatomer. Eftersom fördelning på långa och korta PFAS varierar i lakvatten från olika avfallsanläggningar ger tekniken även en varierande reduktionsgrad avseende PFAS11 (ca 20-80% i försök genomförda inom detta projekt). Tekniken ger dock den mest kostnadseffektiva reduktionen av PFOSekv för alla undersökta lakvatten, förutom kanske för lakvatten som har höga halter av PFAS men DOC-halter <25 mg/l.
Rening med GAK visade sig vara mest beroende av halten DOC i lakvatten. För lakvatten med DOC-halt på ca 80 mg/l var det svårt att få en stabil reduktion av PFAS, även av de längre PFAS som annars avskiljs bäst med GAK. En kvalitativ bättre och dyrare GAK-sort kunde klara att rena något mer vatten än den billigare sorten. Den totala reningskostnaden var dock mycket lägre vid användning den billiga sorten av reaktiverat GAK som användes i de flesta försöken. Rening med GAK bedöms vara motiverat vid låga inkommande DOC-halter och om rening av andra organiska miljögifter behövs. Detta förutsätter att förbrukat GAK kan destrueras genom förbränning i vanliga avfallsförbränningsanläggningar för icke-farligt avfall.
Vid målet av en >90% reduktion av PFOS beräknats reningskostnaden till 500 000 - 600 000 kr/år för en avfallsanläggning med lakvattenvolym på 120 000 m3/år. Om målet är >90% reduktion av de mest toxiska PFAS (och en del av de korta PFAS) kommer kostnaden öka till ca 900 000 kr/ år. Om målet definieras som reduktion av 80% av PFAS11 skulle reningskostnaden öka till 1 600 000 kr/år för lakvatten med höga DOC-halter med oklar miljöeffekt av den extra reningen. Det gick inte at se något signifikant samband mellan halter av PFAS i inkommande vatten och förbrukning av filtermaterial eller kostnader för rening av 1 m3 av lakvatten. Jämförelse mellan kostnader för olika avfallsanläggningar visade därför att kostnad för reduktion av 1 g av PFOSekv är lägst för anläggningar med högre halt PFAS i inkommande vatten.
Utifrån beräknade reningskostnader för olika reningsgrader har marginalkostnader för reduktion av PFOSekv beräknats för olika lakvatten och olika tekniker. Dessa kostnader har jämförts med samhällskostnader som utsläpp av PFAS orsakar (beräknats grovt inom detta projekt utifrån befintliga litteraturdata) och med kostnader för minskning av PFAS-utsläpp genom utfasning av PFAS i olika produkter. Resultaten visar tydligt att reduktion av utsläpp genom utfasning av PFAS är minst två potenser billigare än rening av PFAS från lakvatten. Rening av lakvatten är ändå motiverat från samhällsekonomiskt perspektiv så länge målet är att reducera PFOS eller de mest toxiska PFAS. Ett krav på hög reduktionsgrad avseende PFAS11 i lakvatten kan däremot ge en kostnad för reduktion av den sista mängden PFAS av upp till 100 Mkr/g PFOSekv.
Du måste vara medlem för att kunna ladda ner presentationer. Om du inte är medlem kan du beställa presentationer under fliken "Beställ".
Senast uppdaterad - 2022-09-14