Vergelijkend overzicht van de technieken

Tabel 16 geeft een samenvattend overzicht van de verschillende technieken die besproken werden in hoofdstukken 3.4.1 en 3.4.2. Deze overzichtstabel laat toe een snelle vergelijking te maken tussen de verschillende technieken op basis van de criteria die in vorige paragrafen per techniek behandeld werden. Bovendien maakt deze tabel de mogelijkheid om de meest geschikte technologie(ën) te selecteren voor de behandeling van met PFAS belast bedrijfsafvalwater en bemalingswater voor elke specifieke situatie. Karakterisatie van het specifiek te behandelen bedrijfsafvalwater/bemalingswater is steeds noodzakelijk om deze gebalanceerde keuze te ondersteunen. Daarnaast kunnen in bepaalde situaties aanvullende, verkennende labo-/piloottesten, rekening houdende met het type PFAS, de influent concentraties, de matrix en de gewenste eindconcentraties noodzakelijk zijn om deze keuze van de techniek of combinatie van technieken verder te ondersteunen. Deze tabel mag niet als een losstaand gegeven gebruikt worden, maar moet steeds in het globale kader gezien worden dat geschetst werd in hoofdstuk 3. Dit betekent dat men zowel rekening dient te houden met de inhoud van de tabel en de beschrijving van de waterbehandelingstechnieken in hoofdstukken 3.4.1 en 3.4.2.

Onderstaande paragrafen geven een korte toelichting bij de inhoud van de criteria in Tabel 16: Vergelijkend overzicht van de scheidings-/concentratietechnieken en afbraak-/destructietechnieken voor de behandeling van met PFAS belast bedrijfsafvalwater en bemalingswater.

Stand van de techniek

In deze kolom wordt telkens de TRL op de stand van de techniek specifiek voor de verwijdering van PFAS vermeld. Deze TRL geeft een inschatting van de schaal, marktrijpheid of fase in de ontwikkeling naar de markt van een techniek. Tabel 3 in hoofdstuk 3.4 geeft een kort overzicht van de betekenis van deze TRL’s.

Toepasbaarheid

De toepasbaarheid geeft aan of de betreffende techniek over het algemeen kan toegepast worden op bedrijfsafvalwater en/of bemalingswater:

  • “-“: niet toepasbaar op bedrijfsafvalwater/bemalingswater;
  • “+”: toepasbaar op bedrijfsafvalwater/bemalingswater.

Dit dient echter voor elke specifieke situatie afzonderlijk geëvalueerd te worden door de karakterisatie van het specifiek te behandelen bedrijfsafvalwater/bemalingswater en eventueel bevestigd te worden door aanvullende, verkennende labo-/piloottesten. Het is mogelijk dat deze technieken in specifieke situaties toch niet toepasbaar zijn voor bepaalde afvalwaters/bemalingswaters door de aard van de matrix, specifieke plaatsbeperkende en/of tijdsbeperkende factoren.

Ontwerp en uitvoering voor PFAS verwijdering

Deze kolommen geven twee belangrijke procesparameters mee die geassocieerd worden met de betreffende techniek wanneer die specifiek voor de verwijdering van PFAS toegepast wordt:

  • EBCT of verblijftijd van de techniek uitgedrukt in minuten of seconden;
  • Capaciteit die behandeld kan worden door de techniek uitgedrukt in m³/u;
  • Volumereductie van de resterende PFAS-houdende fractie ten opzichte van het influent.

PFAS verwijderingsefficiëntie

De PFAS verwijderingsefficiëntie voor korte keten en lange keten PFAS uitgedrukt in %. De weergegeven waarden zijn een samenvatting van de beschrijvingen in hoofdstukken 3.4.1 en 3.4.2. De PFAS verwijderingsefficiënties die bereikt kunnen worden met een specifieke techniek zijn afhankelijk van een groot aantal factoren waaronder het type PFAS, influent concentratie, aard van de matrix en aard van de gebruikte opstelling/uitvoeringsvorm alsook het beheer ervan.

Matrixeffecten en voorbehandelingstechnieken

In deze sectie van het vergelijkend overzicht van de technieken wordt voor enkele specifieke parameters aangegeven of de betreffende techniek goed kan omgaan met de aanwezigheid van die parameters in het behandelde water, waarvoor een voorbehandeling mogelijk noodzakelijk is:

  • “-“: De techniek kan niet goed omgaan met en ondervindt negatieve effecten van een hoge concentratie van de betreffende parameter op de verwijderingsefficiëntie van PFAS;
  • “-/+”: De specifieke aard van de parameter bepaald of de techniek goed kan omgaan met een hoge concentratie van de betreffende parameter. De techniek ondervindt al dan niet een negatief effect van een hoge concentratie van de betreffende parameter op de verwijderingsefficiëntie van PFAS. Het effect is afhankelijk van de specifieke aard van de parameter;
  • “+”:  De techniek kan goed omgaan met en ondervindt geen effect of mogelijk een positief effect van een hoge concentratie van de betreffende parameter op de verwijderingsefficiëntie van PFAS.

Het betreft de parameters ZS, Fe/Mn, CZV/specifieke organische stoffen, hoge geleidbaarheid en pH. In het geval van pH wordt aangegeven of de pH een invloed kan hebben op de verwijderingsefficiëntie van PFAS (“-“) of niet (“+”).

Kosten

Op basis van de beschrijving in hoofdstukken 3.4.1 en 3.4.2 wordt een relatieve inschatting gemaakt van de investeringskosten (CAPEX) en operationele kosten (OPEX) van elk van de technieken uitgedrukt in een aantal “€”-symbolen:

  • “€”: Beperkte kosten;
  • “€€”: de techniek leidt tot een verhoging van de kosten, de bijkomende kosten worden over het algemeen haalbaar geacht en staan in een redelijke verhouding ten opzichte van de gerealiseerde milieuwinst;
  • “€€€”: de techniek leidt tot een significante verhoging van de kosten, de bijkomende kosten zijn mogelijk niet haalbaar in alle situaties, maar afhankelijk van de situatie kunnen de kosten opwegen ten opzichte van de toepassing van alternatieve technieken. In de meeste gevallen staan de kosten in een redelijke verhouding ten opzichte van de gerealiseerde milieuwinst;
  • “€€€€”: de techniek leidt tot een zeer hoge kosten, de bijkomende kosten zijn niet haalbaar in alle situaties. Enkel in een beperkt aantal situaties kunnen de kosten opwegen ten opzichte van de toepassing van alternatieve technieken en staan de kosten in een redelijke verhouding staan ten opzichte van de gerealiseerde milieuwinst.

Milieu-impact

Deze sectie van het vergelijkend overzicht van de technieken geeft een overzicht van de globale milieu-impact van de techniek op het verbruik van energie, productie van afval, emissies naar lucht, verbruik van chemicaliën en ketenaspecten. Deze milieucompartimenten worden verder toegelicht in hoofdstuk 3.6:

  • “-”:  negatief effect;
  • “0”:  geen/verwaarloosbare impact;
  • “+”: positief effect.

 

Tabel 16: Vergelijkend overzicht van de scheidings-/concentratietechnieken en afbraak-/destructietechnieken voor de behandeling van met PFAS belast bedrijfsafvalwater en bemalingswater.

Techniek

Stand van de techniek

Toepasbaarheid

Ontwerp en uitvoering

Verwijderingsefficiëntie

Matrixeffecten

Kosten

Milieu-impact

Bedrijfs-

afvalwater

Bemalings-

water

EBCT/

verblijftijd

Capaciteit

Volume-

reductie

Korte keten

PFAS

Lange keten

PFAS

ZS

Fe/Mn

CZV

Geleid-

baarheid

pH

CAPEX

OPEX

Energie

Afval

Lucht

Chemie-

caliën

Keten-

aspecten

Actief kool

TRL 9

+

+

15-45 min[1]

0,1-100 m³/u

10.000 - 100.000:1

<50 - 99%[2]

90 -100%

-

-

-

nb[3],[4]

-/+

[5]

€€ - €€€

0

-

0

0

-

Ionenuitwisselings-

harsen

TRL 9

+

+

2-10 min[6]

0,1-100 m³/u

30.000-1.000.000:1

90 - >99%[7]

90 - >99%

--

-

-/+[8]

-

0[9]

[10]

€€ - €€€

0

-[11]

0

0

-

Natuurlijk en oppervlakte

gemodificeerde

kleimineralen/zeolieten

TRL 5 - 7

(klei)

 

TRL 4 - 6

(zeoliet)

+

+

2-15 min

0,1-100 m³/u

20.000 – 400.000:1[12]

90-99%[13]

99%

-

-

-/+

-/+

+

[14]

€€

0

-[15]

0

0

-/0

Coagulatie/flocculatie

TRL 6 - 8

+

+

30-60 min

nb[16]

8000:1

40 – 60%

90-99,99%

+

+

+[17]

nb

nb

€€€

-/0[18]

-/+

0

-

-/0

Membraan gebaseerde

technieken

TRL 9

+

+

nvt

0,1 – 1000 m³/u

3 – 5:1

50-99% (NF)[19]

>99% (RO)

95-99% (NF)

>99% (RO)

--

-[20]

-/+

-/+

-/+

€€€

€€€

-

-

0

-

-

Schuimfractionatie en

ozofractionatie

TRL 7 - 8

+

+

30-45 min

0,5-40 m³/u

40.000-40.000.000:1

(schuim)

50-200:1 (ozo)

 

0-50% (a)

36-99% (b)[21]

99,5 –>99,99

+

+

+

+

nb

€€€ (vast)

€ (mobiel)

(vast)

€€€ (mobiel)

-

+

-/0

0

0

Indampen/

Vacuümverdamping

TRL 7 - 9

+

-

nb[22]

0,05 – 100 m³/u

5-50:1

99%

99%[23]

+

-

+[24]

+

+

€€€€

€€€€

-[25]

+

-

0

-/0

Niet-thermisch Plasmabehandelings-

technologie

TRL 6 - 8

+

-/+[26]

30-120 min (batch)

Enkele sec (doorstr.)

0,5 – 30 m³/u

nvt

0 – 99,9%[27]

90 – 99,9%

-

+

-/+[28]

-/+

-/+[29]

€€€€[30]

€ - €€

-

+

-/0

0

0

Thermische degradatie

En verbranding

TRL 8 - 9

+

-

2-4 s

nb[31]

nvt

>99,99%

>99,99%

+

+

+

+

+

nvt[32]

€€€€

-

+

-

0

0

 

 

 


[1] In sommige situaties kan dit oplopen tot 60 min

[2] Indien de waterbehandeling gestuurd wordt op de PFAS-parameter die eerst zal doorbreken (vb. PFBA) kunnen in sommige situaties korte keten PFAS incl. PFBA eveneens met hoog rendement verwijderd worden

[3] nb = niet bepaald

[4] Er zijn indicaties dat hoge chloride concentraties een negatieve invloed kunnen hebben om de verwijdering van PFAS via GAC

[5] Indien huurfilters worden toegepast

[6] Kan afhankelijk van de situatie mogelijk variëren tussen 2 – 120 min met hogere verblijftijden voor meer complexe matrices

[7] Korte keten PFAS worden in vergelijking met lange keten PFAS minder efficiënt verwijderd, maar de verwijdering is efficiënter in vergelijking met GAC

[8] De competitie met CZV is vooral waarneembaar bij polyacrylharsen en in beperktere mate bij polystyreenharsen. Competitie wordt voornamelijk veroorzaakt door organische componenten met hoog moleculair gewicht, hoge ladingsdichtheid en een hoog gehalte aan aromaten. Bijvoorbeeld olie en grote organische moleculen moeten verwijderd worden voordat het water behandeld kan worden via ionenuitwisseling.

[9] Enkel bij zwakke basische ionenwisselaars kunnen er negatieve effecten van pH optreden wanneer deze waarden aanneemt van meer dan 7 – 8

[10] Indien huurfilters worden toegepast

[11] Door de hogere adsorptiecapaciteit is de hoeveelheid PFAS-houdend afval minder i.v.m. GAC

[12] Adsorptiecapaciteit is hoger in vergelijking met GAC waardoor hogere volumereductie mogelijk is. Deze inschatting geldt voor oppervlakte gemodificeerde kleimineralen.

[13] Korte keten PFAS worden in vergelijking met lange keten PFAS minder efficiënt verwijderd, maar de verwijdering is efficiënter in vergelijking met GAC

[14] Indien huurfilters worden toegepast

[15] Door de hogere adsorptiecapaciteit is de hoeveelheid PFAS-houdend afval minder i.v.m. GAC

[16] In een case voor de behandeling van grondwater werd een debiet van 2 m³/u behandeld

[17] Hoge concentraties van ander oppervlakte-actieve stoffen zorgen voor de nood aan hogere dosis coagulant/reactant

[18] Indien er in de waterbehandelingstrein reeds een filtratiestap aanwezig is, zijn geen bijkomende filtratie-/sedimentatiestappen noodzakelijk

[19] De verwijderingsefficiëntie voor korte keten PFAS kan verbeterd worden door de juiste keuze van NF membranen

[20] Het wordt aangeraden om de Fe- en Mn-concentratie lager te houden dan 0,05 mg/l Fe en 0,02 mg/l Mn, respectievelijk.

[21] (a) zonder optimalisatie voor korte keten PFAS en (b) met optimalisatie voor korte keten PFAS door wijziging procescondities en gebruik van additieven

[22] In een case voor de externe behandeling van bedrijfsafvalwaters werd een verblijftijd van 36 min gehanteerd

[23] Vluchtige PFAS kunnen toch aanwezig zijn in het destillaat waaronder enkele perfluoralkylamides zoals MePFBSA en vluchtige FTOH

[24] Niet alle stromen kunnen verwerkt worden via deze techniek. Stromen waarin hoge concentraties vluchtige gehalogeneerde stoffen aanwezig zijn kunnen niet behandeld worden. Vluchtige stoffen in het algemeen kunnen niet afgescheiden worden via deze techniek.

[25] Een gedeelte van de energie kan teruggewonnen worden met mechanische damprecompressie. In situaties waar voldoende restwarmte beschikbaar is, kunnen de energiekosten verder worden gedrukt.

[26] Behandeling van bemalingswater is mogelijk bij relatief beperkte debieten indien de PFAS concentraties beperkt zijn. Het te behandelen debiet is afhankelijk van de concentraties in het influent.

[27] Bij geschikte opstellingen voor de toepassing van niet-thermisch plasma en voldoende lange contacttijd kunnen korte keten PFAS met hoge verwijderingsrendementen verwijderd worden.

[28] Deze bijkomende CZV verwijdering heeft geen rechtstreekse invloed op de PFAS-verwijderingsefficiëntie zelf, maar wel een invloed op de capaciteit van het gehele systeem

[29] De pH wordt niet noodzakelijk beïnvloed door een niet-thermisch plasma, maar in bepaalde gevallen kan een pH-afname tijdens de waterbehandeling een negatief effect hebben op de afbraak van PFAS.

[30] Kosten kunnen lager zijn bij huurvorm van de installatie (nog geen concrete informatie beschikbaar)

[31] Op basis van een concrete case wordt er 35 m³/maand afgevoerd voor verbranding in een cementoven

[32] In de meeste situaties wordt het bedrijfsafvalwater extern verbrand. In sommige gevallen kan de verbranding van deel van het afvalwater in de thermische naverbrander van de afgasbehandeling mogelijk zijn.