Opvolging en monitoring van de toegepaste waterbehandelingstechniek(en) voor de verwijdering van PFAS

Beschrijving

Een belangrijk aspect bij het goed beheer van de toegepaste waterbehandelingstechnieken voor de zuivering van met PFAS belast bedrijfsafvalwater en bemalingswater is de opvolging van de techniek en de monitoring van verschillende PFAS parameters. In eerste instantie laat monitoring toe een overzicht te creëren van de aanwezigheid van PFAS in de verschillende deelstromen van het proces en de stromen van de waterbehandelingstechniek(en). Daarnaast laat monitoring toe de uitvoering van de waterbehandelingstechniek(en) te sturen zodat emissies van PFAS naar water beperkt/vermeden worden.

Doordat bij het uitvoeren van de analyses op PFAS meerdere parameters tegelijkertijd gemeten worden, kan een breed beeld geschetst worden van de verwijdering van verschillende PFAS. Bij de erkende labo’s kunnen de PFAS parameters die opgenomen zijn in het Compendium voor de monsterneming, meting en analyse van water (WAC) voor de bepaling van perfluorverbindingen in water met LC-MS/MS (WAC/IV/A/025; zie paragraaf 2.4) gemeten worden volgens een gevalideerde meetmethode. Sommige erkende labo’s kunnen eveneens de ultrakorte keten TFA en PFPrA meten, maar met hogere rapportagegrenzen dan de WAC/IV/A/025-parameters (Input leden BC, 2022).

Bij adsorptietechnieken gebeurt de sturing van de techniek best op de PFAS parameter waarbij eerst doorbraak (dit is het moment waarop een bepaalde PFAS gedetecteerd wordt in het effluent of een bepaalde vooropgestelde concentratie overschreden wordt) zal optreden en waarvoor de laagste norm wordt opgelegd. In de meeste situaties zal dit PFBA zijn. Indien de opgelegde normen voor PFAS dezelfde zijn als voor PFBA dient de sturing van het zuiveringsproces gestuurd te worden op PFBA. Indien de sturing op andere parameters zoals PFOS of PFOA zou worden afgestemd is het risico groot dat er reeds andere kortere keten PFAS doorgebroken zijn (Input leden BC, 2022). In bedrijfsafvalwaters/bemalingswaters waar slechts een beperkte set aan PFAS aanwezig is, kunnen verkennende labo-/pilootproeven uitwijzen welke van de PFAS het eerste doorbraak zal vertonen bij de toepassing van de techniek. In sommige gevallen kan dit ook HFPO-DA zijn.

Van het moment dat er doorbraak waargenomen wordt, zou de tweede filter moeten doorschuiven zodat deze de eerste filter wordt en zou de originele eerste filter moeten vernieuwd worden en als laatste in de serie geplaatst worden in een klassieke lead-lag configuratie. De sturing gebeurt in deze opstelling best op de analyses van het effluent van de eerste filter of in het geval van meerdere filters in serie de voorlaatste filter. Op deze manier zal bij registratie van doorbraak bij de eerste filter (voorlaatste filter) de PFAS verder worden geadsorbeerd in de tweede filter (laatste filter). In het ideale geval vinden er in deze situatie geen PFAS-emissies plaats. Voor situaties met een stabiele afvalwaterstroom kan op basis van ervaring uit eerdere analyses een vaste wisselperiode vastgelegd worden om te vermijden dat er doorbraak optreedt. Dit is echter niet haalbaar voor alle stromen en alle situaties.

Bij alle waterbehandelingstechnieken zijn de metingen op het influent en effluent van de waterbehandelingstrein voor PFAS belangrijk om de effectieve PFAS-emissies te monitoren, het verwijderingsrendement van de installatie in te schatten en de waterbehandeling op zich te kunnen sturen. De monitoringsfrequentie die hierbij toegepast wordt is bedrijfsspecifiek en afhankelijk van de aard van de opstelling, de eventuele verblijftijden en gemiddelde standtijden die gehanteerd worden in de techniek of combinatie van technieken. Bij technieken waarbij langere standtijden gehanteerd worden ligt de monitoringsfrequentie mogelijk lager dan bij technieken waarbij korte standtijden gehanteerd worden. Daarnaast wordt de monitoringsfrequentie eveneens beïnvloed door de fase waarin de waterbehandeling zich bevindt. In de opstartfase is een hogere monitoringsfrequentie belangrijk om het verloop van de opstart en efficiëntie van de techniek of combinatie van technieken goed te kunnen inschatten. De informatie uit de monitoring tijdens deze fase kan gebruikt worden voor het vaststellen van gemiddelde standtijden waarop de waterbehandeling mogelijk gestuurd kan worden. Na deze opstartfase kan stelselmatig, op basis van ervaring met de waterbehandeling, de monitoringsfrequentie mogelijk afgebouwd worden. Dit is echter niet mogelijk voor alle bedrijfsafvalwaters en bemalingswaters. De monitoringsfrequenties voor dezelfde techniek op relatief constante versus variabele bedrijfsafvalwaters of bemalingswaters liggen mogelijk anders. Bij variabele bedrijfsafvalwaters en bemalingswaters zal een hogere monitoringsfrequentie nodig zijn om de waterbehandeling goed te kunnen opvolgen en bij te sturen.

Omdat niet alle PFAS, zoals sommige precursoren, meetbaar zijn volgens de huidige gevalideerde meetmethode wordt mogelijk een deel van de PFAS-emissies gemist. Daardoor kunnen bijkomende analyses zinvol zijn om een beeld te krijgen van de totale verwijdering en emissies van PFAS via specifieke groepsparameters. Meetmethoden die screenen op adsorbeerbaar organisch fluor (AOF), extraheerbaar organisch fluor (EOF) en/of totaal oxideerbare precursors (TOP) kunnen daarbij zinvol zijn. Een voorbeeldsituatie waar dit mogelijk relevant kan zijn, is de situatie waarbij geen biologische behandelingsstap aanwezig is in de waterbehandeling en waar het afvalwater op de riolering geloosd wordt. In deze situatie zouden PFAS precursoren in het afvalwater gemist kunnen worden door enkel de monitoring van WAC/IV/A/025-parameters, doordat hier geen (bio)transformatie van de precursoren tot meetbare PFAA’s optreden. Op het moment van schrijven zijn de analyses voor AOF, EOF en TOP niet opgenomen in het WAC/IV/A/025. Voor AOF bestaat reeds een gestandaardiseerde procedure waarin de rapportagegrens van 2 µg/l gedefinieerd wordt. Hierdoor kan deze analyse op het moment van schrijven enkel toegepast worden op bedrijfsafvalwater of bemalingswater met hogere PFAS concentraties (> 2 µg/l). Voor de analyses EOF en TOP zijn op dit moment nog geen gestandaardiseerde procedures beschikbaar en is bijkomend onderzoek en optimalisatie nodig.

Toepasbaarheid

Opvolging en monitoring van de waterbehandelingstechniek(en) wordt technisch haalbaar geacht voor de behandeling van bedrijfsafvalwater en bemalingswater. Belangrijk hierbij is dat bij het ontwerp van de installatie rekening gehouden wordt met de mogelijkheid tot staalname. Een knelpunt voor monitoring is de tijdspanne tussen de staalname en het ontvangen van de analyseresultaten. In de praktijk kan deze tijdsspanne een periode van 5 tot 20 dagen innemen. Dit zorgt ervoor dat er een significante vertraging zit op de waarneming van het moment van doorbraak bij adsorptietechnieken. Hierdoor kan pas vanaf het moment dat de analyseresultaten bekend zijn, ingegrepen worden in de toepassing van de techniek. Hierdoor wordt er in sommige situaties mogelijk al PFAS geloosd op het moment dat de effectieve waarneming gedaan wordt. Dit probleem wordt mogelijk nog relevanter bij opgelegde normen die gelijk zijn aan de huidige rapportagegrenzen, 20 ng/l voor de kwantitatieve PFAS en 50 ng/l voor de indicatieve PFAS, omdat bij standaard metingen de doorbraak pas op de rapportagegrens zelf (en dus de lozingsnorm) zal gemeten worden, en er dus niet eerder ingegrepen kan worden. In uitzonderlijke gevallen kunnen de bepalingsgrenzen bij de analyses hoger liggen dan de gevalideerde rapportagegrenzen uit de WAC/IV/A/025-methode voor één of meerdere PFAS, zoals bijvoorbeeld PFBA (zie paragraaf 2.4).

Milieuvoordeel

Door een adequaat monitoringschema toe te passen op de waterbehandelingstechniek(en) kan tijdig waargenomen worden wanneer er doorbraak optreedt bij adsorptietechnieken of wanneer andere behandelingstechnieken dienen te worden bijgestuurd. Op deze manier wordt de goede werking van de techniek frequent gecontroleerd en worden emissies van PFAS naar water vermeden of beperkt. Hoe hoger en instabieler de gemeten concentraties, hoe hoger de meerwaarde van meer frequente metingen. Een nadelige impact op het milieu wordt veroorzaakt door verbruik van materialen en transport van stalen bij metingen.

Financiële aspecten

De kosten voor de monitoring van PFAS parameters zijn steeds een bijkomende kost bij de toepassing van een bepaalde techniek. De kosten voor analyses worden bepaald door het aantal parameters dat gemeten moet worden en de vereiste rapportagegrens waarop de stalen gemeten dienen te worden. De kosten kunnen in beperkte mate variëren tussen de verschillende erkende labo’s. Over het algemeen worden de kosten ingeschat op 150 – 260 EUR/staal voor het meten van 42 – 44 PFAS parameters van het WAC/IV/A/025-lijst met een rapportagegrens van 20 ng/l. Echter, de prijzen voor analyses die doorgaans gehanteerd worden zijn 230 – 260 EUR/staal. Voor bedrijven die jaarcontracten afsluiten of grote aantallen stalen aanleveren worden lagere kosten aangerekend van ongeveer 150 – 170 EUR/staal (Input leden BC, 2023). Bij sommige erkende labo’s kunnen de stalen eveneens tot een rapportagegrens van 0,5 – 1 ng/l gemeten worden voor een meerkost van ongeveer 10 EUR/staal. Indien slechts een beperkte lijst van 12 PFAS parameters gemeten wordt tot een rapportagegrens van 100 ng/l zijn de kosten lager, maar met de daling van de rapportagegrens van 100 ng/l naar 20 ng/l voor de kwantitatieve PFAS en 50 ng/l voor de indicatieve PFAS zijn deze metingen niet meer relevant. Het zijn net de metingen tot een rapportagegrens van 0,5 – 1 ng/l die in de toekomst mogelijk relevanter zullen worden voor de sturing van de technieken (Input leden BC, 2022). De uiteindelijke kosten worden bepaald door de meetfrequentie, het aantal parameters en de gewenste rapportagegrens.

Sommige bedrijven overwegen het aankopen van eigen analyseapparatuur om hun eigen metingen te kunnen doen om zo sneller de waterbehandelingstechnieken te kunnen sturen. De kosten voor dergelijke apparatuur zijn erg hoog en zijn daardoor niet haalbaar voor de meeste bedrijven.  Afhankelijk van de gewenste sensitiviteit worden de aankoopkosten voor dergelijke apparatuur ingeschat op 300 000 – 450 000 EUR en de operationele kosten worden ingeschat op 120 000 EUR per jaar. Een deel van deze operationele kosten worden bepaald door loonkosten, en de aankoop van interne standaarden en gelabelde componenten (Input leden BC, 2022 & 2023).