Voorbehandeling van het bedrijfsafvalwater/bemalingswater ter verbetering van de efficiëntie en bescherming van de werking van de waterbehandelingstechnieken voor de zuivering van PFAS door toepassing van één of een combinatie van technieken

Beschrijving

Op basis van de beschrijving van de technieken in paragraaf 3.4.1 en 3.4.2 en het vergelijkend overzicht van de technieken (Tabel 16) wordt aangetoond dat verschillende technieken gevoelig zijn voor bepaalde parameters waaronder (maar niet limiterend tot) zwevende stoffen, Fe/Mn, CZV, geleidbaarheid en pH. Deze parameters, inclusief andere bijkomende parameters, vormen de matrix waaruit PFAS verwijderd dient te worden. De parameters in de matrix die een negatief effect hebben op het verwijderingsrendement van PFAS in de waterbehandelingstechnieken dienen door middel van één of een combinatie van voorbehandelingstechnieken zo veel als mogelijk verwijderd/aangepast te worden om de efficiëntie van de toegepaste waterbehandelingstechniek(en) voor de zuivering van PFAS te verbeteren en de werking ervan te beschermen. De aard van de matrix kan worden vastgesteld door de karakterisatie van het specifiek te behandelen bedrijfsafvalwater en bemalingswater door minstens de hieronder aangehaalde parameters te analyseren.

Noot: Het rechtstreeks afvoeren van het afvalwater voor thermische degradatie en verbranding vereist geen bijkomende voorbehandeling. In specifieke gevallen waarbij coagulatie/flocculatie (3.4.1.4), schuimfractionatie/ozofractionatie (3.4.1.6) en Indampen/Vacuümverdampung (3.4.1.7) op zichzelf toegepast worden zonder nageschakelde waterbehandelingstechnieken, is het mogelijk dat er geen voorbehandelingen noodzakelijk zijn. Dit dient voor elke specifieke situatie afzonderlijk beoordeeld te worden op basis van de aard van de matrix en de gebruikte waterbehandelingstechnieken.

Zwevende stoffen

Een groot deel van de waterbehandelingstechnieken zijn gevoelig voor ZS (zie Tabel 16).Voor deze technieken is het belangrijk dat ZS verwijderd worden om de efficiëntie te verbeteren en de werking van de techniek te beschermen. Indien te hoge concentraties ZS aanwezig zijn in het influent van de waterbehandelingstechnieken zal dit uiteindelijk een negatief effect hebben op de verwijderingsefficiëntie van PFAS.

Zwevende stoffen kunnen verwijderd worden door toepassing van één of een combinatie van onderstaande technieken:

• Zandfilter;
• Coagulatie/flocculatie;
• Flotatie doormiddel van lucht (DAF; Dissolved Air Flotation);
• Membraan gebaseerde technieken (MF/UF).

Voor meer informatie over deze technieken wordt in bovenstaande lijst gelinkt naar de relevante technische fiches. Het type van de nageschakelde waterbehandelingstechniek kan mogelijk de vereiste techniek beïnvloeden. Ionenwisselingsharsen en membraan gebaseerde technieken (NF/RO) zijn gevoeliger voor ZS dan bijvoorbeeld GAC, waardoor het aanvaardbare gehalte aan ZS hiervoor lager kan zijn (zie paragraaf 3.4.1). Technieken zoals flocculatie/coagulatie, schuimfractionatie, indamping/vacuümverdamping, en thermische degradatie en verbranding zijn niet gevoelig voor zwevende stoffen en vereisen daardoor niet noodzakelijk een specifieke voorbehandeling. Sommige van deze technieken kunnen eveneens zorgen voor een simultane verwijdering van zwevende stoffen. Echter wanneer deze technieken in combinatie gebruikt worden met andere, nageschakelde waterbehandelingstechnieken, die wel gevoelig zijn voor ZS, kan het in sommige gevallen toch noodzakelijk zijn om een voorbehandeling uit te voeren.

Fe/Mn

Een groot deel van de waterbehandelingstechnieken zijn eveneens gevoelig voor de aanwezigheid van ijzer en mangaan in het te behandelen water (Tabel 16). Deze parameters komen voornamelijk voor in bemalingswater. Om de efficiëntie te verbeteren en de werking van de techniek te beschermen wordt hiervoor best een beluchtingstank voor bijvoorbeeld de zandfiltratie geplaatst. Door middel van deze beluchting gaat het Fe/Mn oxideren en neerslaan, en kan dan mee verwijderd worden via de zandfiltratie. Bij ijzerconcentraties boven 15 mg/l kan een bezinkingstap voor de zandfiltratie noodzakelijk zijn om frequentie van terugspoelingen te verminderen (WASS, 2010). Bij retourbemalingen kan het terug in de ondergrond brengen van belucht bemalingswater leiden tot verstopping van de bodem. In deze situaties moet overwogen worden om geen of een alternatieve techniek voor verwijdering van Fe/Mn toe te passen.

Technieken zoals flocculatie/coagulatie, schuimfractionatie, niet-thermisch plasmabehandelingstechnologie, en thermische degradatie en verbranding zijn niet gevoelig voor Fe/Mn en vereisen daardoor niet noodzakelijk een specifieke voorbehandeling. Sommige van deze technieken kunnen eveneens zorgen voor een simultane verwijdering van ijzer. Echter wanneer deze technieken in combinatie gebruikt worden met andere, nageschakelde waterbehandelingstechnieken, die wel gevoelig zijn voor Fe/Mn, kan het in sommige gevallen toch noodzakelijk zijn om een voorbehandeling uit te voeren.

CZV, geleidbaarheid, pH en andere

Verschillende technieken ondervinden een negatieve invloed van specifieke organische componenten of hoge CZV-gehaltes, en hoge geleidbaarheid van het afvalwater/bemalingswater. Daarnaast kan de pH ook een effect hebben op de verwijderingsefficiëntie van PFAS in sommige technieken (Tabel 16). De aanwezigheid en aard van deze parameters zijn specifiek voor elk situatie waardoor niet één algemene voorbehandeling mogelijk is. In sommige situatie zijn er voorbehandelingen ter beschikking om deze storende parameters specifiek aan te pakken zoals bijvoorbeeld de toepassing van GAC voor de initiële verwijdering van opgeloste organische stoffen. In andere gevallen dient men hiermee om te gaan door de juiste selectie van de waterbehandelingstechniek of combinatie van technieken voor de verwijdering van PFAS.

Naast bovenvermelde parameters kunnen er bijkomend nog andere parameters zijn die een negatieve invloed hebben op de verwijderingsefficiëntie van PFAS, zoals bijvoorbeeld (maar niet limiterend tot) specifieke organische stoffen, natuurlijke (grote) organische moleculen (vb. humuszuren en fulvinezuren), olie en vet, oxidansen (vb. vrij chloor, ozon, permanganaat), oppervlakte-actieve stoffen en vluchtige gehalogeneerde stoffen.

Toepasbaarheid

Voorbehandelingen zoals de verwijdering van ZS en Fe/Mn worden algemeen toegepast bij de zuivering van met PFAS belast bedrijfsafvalwater en bemalingswater. De aard van de te behandelen stromen, de omvang van de zuivering, de eventuele looptijd, de plaatsspecifieke eigenschappen en de aard van de matrix van het te behandelen afvalwater bepalen de techniek of combinatie van technieken die kunnen worden toegepast. Zandfiltratie wordt over het algemeen het meest courant toegepast in combinatie met waterbehandelingstechnieken voor de verwijdering van PFAS. Indien reeds membraan gebaseerde technieken toegepast worden voor de verwijdering van PFAS worden in de praktijk vaak bijkomende MF of UF toegepast om ZS te verwijderen.

De hogergenoemde voorbehandelingstechnieken kunnen in vaste of mobiele opstelling worden toegepast.

Milieuvoordeel

Het belangrijkste milieuvoordeel is de verbetering van de efficiëntie en de bescherming van de werking van de nageschakelde waterbehandelingstechniek. Op deze manier kan de beoogde verwijderingsefficiëntie van PFAS aangehouden worden, waardoor bijkomende PFAS emissies naar water vermeden kunnen worden.

Op basis van recent onderzoek werd aangetoond dat een voorbehandeling door coagulatie/flocculatie en flotatie door middel van lucht reeds kan zorgen voor een verwijdering van PFAS via het afgescheiden slib (Riegel et al., 2020). Daarnaast kan er bij ontijzering eveneens PFAS binden aan de gevormde neerslag (Input leden BC, 2022). Dit PFAS-houdend slib moet echter op een correcte manier afgevoerd en verwerkt worden. Zandfiltratie, MF en UF zorgen niet voor een initiële verwijdering van PFAS (Input leden BC, 2022).

De toepassing van één of combinatie van deze voorbehandelingstechnieken zorgt voor een bijkomend gebruik van hulpstoffen/chemicaliën en energie, en hierbij kunnen (PFAS-houdende) afvalstoffen gevormd worden.

Financiële aspecten

De toepassing van één of een combinatie van deze voorbehandelingstechnieken zorgt voor bijkomende kosten. Deze kosten zullen echter opwegen ten opzichte van de kosten voor de dimensionering, uitvoering en onderhoud van de nageschakelde waterbehandelingstechnieken indien deze voorbehandelingen niet zouden worden toegepast. De kosten zijn sterk afhankelijk van de aard en combinatie van technieken die worden toegepast. Over het algemeen is zandfiltratie de goedkoopste techniek en lopen de kosten op in volgorde voor coagulatie/flocculatie, flotatie door middel van lucht en membraan gebaseerde technieken. De grootste bepalende factor hierbij is het debiet dat dient verwerkt te worden.