Actief kool

Toepasbaarheid

In verschillende sectoren in Vlaanderen wordt actief kool, op het moment van schrijven, het meest toegepast voor de verwijdering van PFAS uit bedrijfsafvalwater en bemalingswater (TRL 9).

• toepasbaar in vaste en mobiele installaties;
• verblijftijden tussen 15 – 45 min, maar dit kan oplopen tot 60 - 120 min voor complexe matrices of korte keten PFAS;
• typisch debieten van 0,1 – 100 m³/u worden behandeld. Hogere debieten kunnen toegepast worden door gebruik van een vaste installatie of het in parallel plaatsten van meerdere mobiele filters zoals bijvoorbeeld bij bemalingen met hoge debieten;
• Mogelijkheid tot reactivatie van GAC.

PFAS verwijderingsefficiëntie

In de praktijk kunnen lange keten PFAS efficiënter verwijderd worden dan korte keten PFAS:

• Lange keten PFAS: >90% tot 100% (onder de huidige rapportagegrens van 20 ng/l voor de kwantitatieve PFAS en 50 ng/l voor de indicatieve PFAS);
• Korte keten PFAS: variabele rendementen van <50% -  99,9% afhankelijk van de aard van de matrix.

Indien de waterbehandeling correct gestuurd wordt op de PFAS-parameter die eerst zal doorbreken, kunnen in sommige situaties korte keten PFAS incl. PFBA met een hoog rendement verwijderd worden tot 99% of waar nodig zelfs 99,9%.

Technisch gezien kan GAC zorgen voor de verwijdering van PFAS tot onder de huidige rapportagegrenzen van 20 ng/l voor de kwantitatieve PFAS en 50 ng/l voor de indicatieve PFAS in bedrijfsafvalwater en bemalingswater zolang er voldoende filters in serie worden geplaatst. Echter in de praktijk zal dit niet voor alle situaties haalbaar zijn gezien in bepaalde gevallen een (zeer) hoge hoeveelheid GAC nodig is, o.a. voor:

• bedrijfsafvalwater/bemalingswater met complexe matrices en hoge PFAS concentraties;
• bedrijfsafvalwater/bemalingswater met hoge concentraties korte keten PFAS zoals PFBA omdat hier snel doorbraak zal optreden.

Matrixeffecten en voorbehandelingstechnieken

Onderstaande componenten kunnen een negatieve invloed hebben op de PFAS verwijdering bij de toepassing van GAC^[1]:

• Zwevende stoffen (> 10 – 30 mg/l);
• Organische stoffen/CZV (> 150 – 250 mg/l);
• Fe & Mn (> 5 – 10 mg/l);
• Het effect van pH is nog onduidelijk.

Korte keten PFAS zijn gevoeliger voor de interferentie met de matrix. Daarnaast wordt de interferentie van de matrix belangrijker naarmate de influent PFAS concentraties lager liggen.

Afhankelijk van de aard van de matrix kunnen specifieke voorbehandelingen noodzakelijk zijn om de efficiëntie van GAC te verbeteren en de werking ervan te beschermen (zie ook paragraaf 4.1.2). In de meeste gevallen worden GAC-filtraties minstens voorafgegaan door een zandfiltratie om zwevende stoffen te verwijderen. In het kader van bemalingen wordt bijkomend meestal een beluchte buffertank voor de zandfiltratie geplaatst om Fe en Mn te verwijderen. Deze beluchte buffertank maakt het bijkomend mogelijk om de wisselende debieten van bemalingswater te kunnen opvangen. Bij kort durende bemalingen (vb. 1 maand) (economische redenen) of bij retourbemalingen (praktische redenen) kan overwogen worden om geen beluchting en zandfilter toe te passen. Voor langere periodes van bemaling (vb. 4 tot 8 maanden) is dit wel aangewezen.

Optimalisatie

Hieronder worden enkele punten samengevat die de zuivering van met PFAS belast bedrijfsafvalwater/bemalingswater met GAC in bepaalde situaties kan optimaliseren (voor korte keten PFAS):

• Proces sturen op PFAS die als eerste zal doorbreken (vb. PFBA);
• Proces sturen op doorbraak in de eerste filter in een lead-lag configuratie of voorlaatste filter indien meerdere filters in serie worden geplaatst;
• Standtijd voldoende kort houden/voldoende hoge wisselfrequentie;
• EBCT verhogen door debiet te verkleinen of grotere filters te gebruiken;
• Gebruik van specifieke GAC soorten afgestemd op het type PFAS aanwezig in het bedrijfsafvalwater/bemalingswater:
  • Korte keten PFAS: GAC op basis van steenkool^[2] met groter aandeel micro poriën;
  • Lange keten PFAS: GAC op basis van steenkool⁵⁴ met groter aandeel meso- en macro poriën.

Het positief effect van specifieke GAC soorten valt mogelijk weg bij complexe matrices;

• Installeren van een toegewijde GAC-filter voor korte keten PFAS als laatste in serie in de zuiveringstrein, die niet mee wordt opgenomen in een doorschuifsysteem, en dus geen competitie ondervindt van lange keten PFAS en andere componenten, die reeds eerder uit de matrix verwijderd zijn;
• Bij korte bemalingen de GAC filters dimensioneren zodat deze niet gewisseld hoeven te worden.

De wisselfrequentie van de filters is afhankelijk van de beoogde eindconcentratie van PFAS, de influent concentraties, de ketenlengte van de te behandelen PFAS, de adsorptiecapaciteit van de GAC, de aanwezigheid van andere componenten die de adsorptiecapaciteit kunnen beïnvloeden, de aard van de gebruikte opstelling en het beheer van deze opstelling. In de praktijk komt dit typisch neer op wisselfrequenties van 2 - 4 weken tot enkele maanden.

Combinatie met andere technieken

GAC kan op verschillende manieren toegepast worden binnen een waterbehandeling voor de zuivering van met PFAS belast bedrijfsafvalwater/bemalingswater:

• op zichzelf als losstaande techniek met twee of meerdere filters in serie;
• als voorbehandeling voor ionenwisselingsharsen om lange keten PFAS en interfererende componenten te verwijderen, en de harsen te beschermen;
• Polishing stap om resterende (korte keten) PFAS te verwijderen na een techniek voor bulkverwijdering van PFAS zoals:
  • Coagulatie/flocculatie;
  • Membraan gebaseerde technieken;
  • Schuimfractionatie en ozofractionatie;
  • Indampen/Vacuümverdamping

Voorbeeldsituaties

Hieronder worden enkele niet-limitatieve voorbeeldsituaties geschetst waarin GAC op zichzelf zou toegepast kunnen worden voor de zuivering van met PFAS belast bedrijfsafvalwater en bemalingswater. Hier worden enkel algemene situaties geschetst. Voor elke specifieke situatie zal afzonderlijk moeten geëvalueerd worden of de voorgestelde behandeling van toepassing kan zijn.

Bedrijfsafvalwater

Voor lange keten PFAS en weinig complexe matrices zijn over het algemeen lagere EBCT nodig in vergelijking met korte keten PFAS en complexe matrices.

• Bedrijfsafvalwater dat reeds een biologische behandeling ondergaan is met weinig complexe matrix: zandfilter + 2 of meerdere GAC filters in serie (filteraantal in functie van aard van de matrix, PFAS concentratie en gewenste eindconcentraties). In de meeste gevallen zullen 2 filters in serie voldoende zijn. Bij hoge concentratie (korte keten) PFAS kan mogelijk een derde filter in serie noodzakelijk zijn;
• Bedrijfsafvalwater zonder biologische behandeling met CZV-gehalte hoger dan 250 mg/l^[3]: zandfilter + 3 of meer GAC filters in serie (filteraantal in functie van aard van de matrix, PFAS concentratie en gewenste eindconcentraties). De extra GAC filter zal zorgen voor een initiële verwijdering van organische belasting waarna het grootste deel PFAS opgevangen zal worden door de daaropvolgende GAC filters. Afhankelijk van de specifieke aard van de matrix en de influent PFAS concentraties kan het interessanter en voordeliger zijn om een andere techniek of combinatie van technieken toe te passen, zoals in het geval van hoge PFAS concentraties;
• Bedrijfsafvalwater met complexe matrix: zandfilter + meer dan 2 GAC filters in serie. Het aantal filters in serie dat noodzakelijk is bij complexe matrices (bv. 5 – 8 GAC filters) is afhankelijk van de specifieke matrix, PFAS concentratie en gewenste eindconcentraties. In principe kan deze techniek toegepast worden voor de verwijdering van korte en lange keten PFAS, maar in specifieke situaties kunnen andere technieken of een combinatie van technieken mogelijk voordeliger zijn, zoals in het geval met hoge PFAS concentraties.

Bemalingswater

Bij korte bemalingen worden de filters over het algemeen zo gedimensioneerd dat deze onder normale omstandigheden niet gewisseld moeten worden. Bij lange bemalingen wordt de dimensionering afgesteld op de te verwachte debieten en EBCT die nodig is om efficiënt de PFAS in de specifieke matrix te verwijderen. Voor lange keten PFAS en weinig complexe matrices zijn over het algemeen lagere EBCT nodig in vergelijking met korte keten PFAS en complexe matrices. Indien de Fe/Mn concentraties hoger zijn dan 5 – 10 mg/l kan overwogen worden om een beluchte buffertank voor de zandfilter te plaatsen. Voor lange bemalingen is dit aangewezen. Een buffertank kan bovendien bijkomend variërende debieten helpen opvangen. Bij bemalingen met lagere debieten (<60-100 m³/u) kunnen de beschikbare mobiele filters toegepast worden. Voor hogere debieten kunnen mogelijk parallelle straten van dezelfde type filters naast elkaar geplaatst worden om dergelijke capaciteiten te behandelen.

• Korte (vb. 1 maand) en lange bemalingen met weinig complexe matrix en relatief lage PFAS concentraties: (beluchte buffertank) + zandfilter + 2 GAC filters in serie;
• Korte bemalingen (vb. 1 maand) met weinig complexe matrix en relatief hoge PFAS concentraties: (beluchte buffertank) + zandfilter + 2 of meerdere GAC filters in serie. De PFAS concentraties en type PFAS zullen bepalen of extra filters in serie noodzakelijk zijn om alle PFAS voldoende te kunnen verwijderen. In de meeste gevallen zullen 3 filters in serie voldoende zijn;
• Lange bemalingen met weinig complexe matrix en relatief hoge PFAS concentraties: (beluchte buffertank) + zandfilter + 2 of meerdere GAC filters in serie. De PFAS concentraties en type PFAS zullen bepalen of extra filters in serie noodzakelijk zijn om alle PFAS voldoende te kunnen verwijderen. In sommige gevallen (bv. voornamelijk lange keten PFAS) is het mogelijk voordeliger om een techniek voor bulkverwijdering van PFAS toe te passen in combinatie met een eventuele nabehandeling voor korte keten PFAS;
• Korte en lange bemalingen met complexe matrix: (beluchte buffertank) + zandfilter + meer dan 2 GAC filters in serie. De aard van de matrix bepaald het aantal GAC filters in serie dat noodzakelijk is. In specifieke gevallen is het mogelijk voordelig om andere technieken of een combinatie van technieken toe te passen, zoals in het geval met hoge concentratie PFAS.

Case-informatie

Case 1 - bemaling in PFAS verontreinigde bodem in Vlaanderen

Opstelling

In het kader van een bodemsanering van een terrein met PFAS verontreinigde bodem in Vlaanderen werd een bemaling van 25 dagen toegepast om de bodem op bepaalde plaatsten tot op 2,5 m te kunnen afgraven. De waterbehandeling bestond uit een olie-water afscheider die dienst deed als buffer om wisselende debieten te kunnen opvangen en drie GAC-filters van elk 1 m³ in serie (Figuur 23). Er werd gekozen voor een derde filter in serie uit voorzorg voor de hoge influent PFAS concentraties.

Figuur 23: Schematische voorstelling van de opstelling van de waterbehandeling voor de zuivering van PFAS i.k.v. een bemaling in Case 1.

De opstelling werd gedimensioneerd op basis van metingen op PFAS parameters op grondwater uit enkele pijlbuizen. De opstelling werd met volgende parameters toegepast:

• 3 GAC filters van 1 m³ (1250 kg GAC/filter, nieuw GAC);
• Er werden geen voorafgaande labotesten uitgevoerd om het type GAC te bepalen. Er werd een standaard type GAC (niet specifiek voor PFAS) gebruikt;
• Het debiet varieerde tussen 4 m³/u (stationair) tot 11 m³/u;
• Totaal van 2807 m³ water werd geloosd in het oppervlaktewater;
• EBCT: 30 min/filter;
• De PFAS concentraties van het influent, de stroom tussen de eerste en tweede filter en het effluent werden gemiddeld om de vier dagen opgevolgd volgens het WAC/IV/A/025. Veertig PFAS parameters werden kwantitatief bepaald en 8 PFAS parameters werden indicatief bepaald;
• Het proces werd niet gestuurd op een bepaalde parameter omdat de filters niet werden gewisseld tijdens deze bemaling;
• Het PFAS-houdend GAC werd afgevoerd voor verbranding.

Influentconcentraties

De som van de kwantitatieve PFAS varieerde van 10 µg/l in het begin van de bemaling tot 3,9 µg/l op het einde van de bemaling met een gemiddelde van 5,8 µg/l. Het verontreinigde bemalingswater bevatte voornamelijk relatief hoge concentraties van zowel lange als korte keten PFCA’s en daarnaast vooral lange keten PFSA’s. De hoogste concentraties werden gemeten voor PFOA (2,9 µg/l), PFHxA (1,9 µg/l) en PFOS (1,8 µg/l). Tabel 1 geeft een overzicht van de PFAS influentconcentraties doorheen de tijd waarvoor metingen werden uitgevoerd en waarvan metingen boven de bepalingsgrens werden waargenomen.

Tabel 17: PFAS influentconcentraties doorheen de tijd bij Case 1 uitgedrukt in ng/l.

Matrix

De aard van de matrix werd niet geanalyseerd. Er werd een ophoping van ZS waargenomen in de eerste GAC filter waardoor een slibfractie samen met het PFAS houdend GAC afgevoerd werd voor verbranding. Deze ZS zorgden voor een verhoging van de drukval over de eerste filter. Er werd vastgesteld dat normaal ook een zandfilter toegepast had moeten worden, maar door de korte duur van de bemaling was het mogelijk om dit nog zonder voorbehandeling uit te voeren.

Effluentconcentraties

Doorheen de hele periode van de bemaling konden de PFAS concentraties in het effluent van de waterbehandeling onder de huidige rapportagegrens van 20 ng/l gehouden worden. De hoogste concentraties in het effluent werden gemeten voor PFOA (5 ng/l), PFHxA (3 ng/l) en PFPeA (2 ng/l) in het begin van de bemaling. Voor het grootste deel van deze PFAS (incl. PFBA) konden verwijderingsrendementen van >99,5% worden gerealiseerd. Enkel bij lage influentconcentraties in de buurt van de rapportagegrens van 20 ng/l kon het verwijderingsrendement beperkter zijn door het kleinere concentratieverschil. In totaal werd in deze bemaling 16,2 g PFAS verwijderd.

Financiële aspecten

De kosten voor de exploitatie van de waterbehandeling, de huur van de filters en de olie-water afscheider, de installatie van de pompen en de aankoop van 3750 kg GAC bedroegen 3500 EUR. De kosten voor de verwerking van het PFAS-houdende GAC en slib bedroegen 4000 EUR (700 EUR/ton). Hierdoor komen de totale kosten voor deze zuivering in Case 1 op 7500 EUR of 2,67 EUR/m³.

Case 2 – zuivering van met PFAS belast bedrijfsafvalwater

Opstelling

Voor de zuivering van PFAS belast bedrijfsafvalwater in een specifieke case in Vlaanderen wordt een opstelling gebruik die bestaat uit een dissolved air flotation (DAF) eenheid, een zandfilter en twee GAC filters in serie van elk 20 m³ (Figuur 24). Zowel de DAF als zandfilter staan voornamelijk in voor de verwijdering van ZS voordat het bedrijfsafvalwater behandeld wordt door de GAC filters.

Figuur 24: Schematische voorstelling van de opstelling van de waterbehandeling voor de zuivering van met PFAS belast bedrijfsafvalwater in Case 2.

De opstelling wordt met volgende parameters toegepast:

• 2 GAC filters van 20 m³ (8000 kg GAC/filter, meestal gereactiveerde GAC afhankelijk van de situatie soms ook nieuwe GAC mogelijk);
• Er wordt een debiet van 20 m³/u behandeld;
• EBCT: 60 min/filter;
• Het proces wordt voornamelijk gestuurd op PFBA, maar door de lange duurtijd tussen de analyses wordt er voor gekozen om op een vast tijdsstip de filters te wisselen, op totaal koolstof (TC) te sturen of indien uit analyses blijkt dat de lozingsnorm overschreden wordt. In de praktijk komt dit neer op een gemiddelde wisselfrequentie van 3 – 4 weken. Dit is voldoende om de huidige lozingsnorm te halen, maar voor lagere waarden in de toekomst wordt dit mogelijk uitdagender;
• Afhankelijk van de PFAS-belading op het GAC (analyses door de leverancier) wordt het GAC afgevoerd voor reactivatie of verbranding. In de meeste gevallen wordt het GAC gereactiveerd.

Influentconcentraties

De som van de kwantitatieve PFAS kan sterk variëren tussen 0,1 – 10 µg/l. De samenstelling van de type PFAS kan eveneens variëren en kan zowel lange als korte keten PFCA’s en PFSA’s bevatten. Een overzicht van de influentconcentraties van de verschillende type PFAS konden niet gedeeld worden in het kader van deze case. Op basis van de metingen uit het jaar 2022 konden gemiddelde waardes voor de som van de kwantitatieve PFAS bepaald worden:

• De PFAS influentconcentratie van de biologie die voor de waterbehandeling voor PFAS komt, was gemiddeld 8,74 µg/l;
• De PFAS influentconcentratie van de DAF (het filtraat van de biologie) was gemiddeld 7,49 µg/l. Dit toont aan dat een deel van de PFAS reeds mee via het slib van de biologie verwijderd kan worden (14%) en dat het afgescheiden slib van de biologie eveneens PFAS kan bevatten.

Matrix

Het behandelde bedrijfsafvalwater bevat een complexe matrix dewelke gemiddeld bestond uit:

• ZS: 20 – 30 mg/l;
• CZV: 100 – 200 mg/l;
• Sulfaten: 2000 mg/;
• Chloriden 4000 mg/l;
• Fe: 6 mg/l;
• Mn: 2 mg/l;
• Fosfor: 2 mg/l;
• Daarnaast kunnen er afhankelijk van de situatie ook bepaalde gehaltes aan nikkel, koper, stikstof en kalk aanwezig zijn in de matrix.

De DAF en zandfilter konden samen gemiddeld 30 – 50% van de aanwezige ZS verwijderen. Daarnaast werd eveneens waargenomen dat een deel van de PFAS in het influent door adsorptie aan de ZS mee verwijderd werden in deze stappen van de waterbehandeling (gemiddeld 17%). Dit toont aan dat het gevormde slib in deze stappen van de behandelingstrein eveneens PFAS kan bevatten. De relatief hogere ZS concentraties zorgden voor regelmatige verstoppingen van de GAC filter waardoor terugspoelingen van de filter nodig waren. Daarnaast werd eveneens vastgesteld dat de aanwezige CZV, kalk en sulfaten een negatief effect hadden op de verwijdering van PFAS via de GAC filters. Des te hoger het CZV-gehalte in het influent, des te sneller er doorbraak optrad van PFAS in de GAC filters.

Effluentconcentraties

De gemiddelde effluentconcentraties van de verschillende type PFAS konden niet gedeeld worden in deze case. In het geval van lage influentconcentraties konden onder sommige omstandigheden lage eindconcentraties van 0,1 µg/l gehaald worden, maar gemiddeld over het jaar 2022 was de som van de kwantitatieve PFAS in het effluent van de GAC filters gelijk aan 3,66 µg/l. In het jaar 2022 kon met deze opstelling gemiddeld gezien een verdwijderingsrendement van 49% voor de som van de kwantitatieve PFAS bereikt worden. De PFAS parameters waarvoor het snelst doorbraak werd vastgesteld in deze opstelling waren PFBA, PFPeA en PFHxA. In sommige gevallen kon reeds na 3 – 7 dagen doorbaak van deze parameters vastgesteld worden. Na een periode van 15 dagen kon in sommige gevallen doorbraak van bijkomende PFAS parameters vastgesteld worden. De aanvraagtijd (1 – 2 weken) voor vervanging van GAC en de lange tijd tussen de staalnamen en het ontvangen van de analyseresultaten worden als limiterende factoren aangehaald om een snellere wisseling van de filters te realiseren.

Financiële aspecten

Voor deze specifieke waterbehandeling voor PFAS in Case 2 werden enkel operationele kosten aangegeven:

• Reinigen van de filter 500 EUR;
• Huur van de filter 700 EUR/filter/maand;
• Vervanging van 8 ton GAC: 13 000 – 14 000 EUR voor geractiveerde GAC (1,6 – 1,75 EUR/ton) en 25 000 EUR voor nieuwe GAC (3,13 EUR/ton);
• De kosten voor reactivatie of verbranding van het PFAS-houdende GAC werden niet gedeeld in het kader van deze case;
• Om de huidige lozingsnormen van het bedrijf te halen worden de jaarlijkse kosten voor deze waterbehandeling voor een gemiddelde PFAS influentconcentratie van 3 – 6 µg/l en een gemiddeld debiet van 20 m³/u ingeschat op 534 000 EUR/jaar.

Case 3 – zuivering van met PFAS belast bedrijfsafvalwater

Opstelling

In een Vlaams bedrijf wordt 6:2 FTS gebruikt in het productieproces om emissie van chroom (VI) via aerosolen te vermijden. Voor de zuivering van het hieruit resulterende PFAS belast bedrijfsafvalwater wordt een waterbehandelingstrein gebruikt die bestaat uit een zandfilter en twee parallelle straten van elk drie GAC filters waarvan het effluent nabehandeld wordt door twee GAC filters (Figuur 25). Het gezuiverde water gaat vervolgens naar de verdere interne waterbehandeling waarna het geloosd wordt op de riolering. De twee parallelle straten moeten debietswijzigingen in de waterbehandeling kunnen opvangen. Bij lage debieten kan één straat gebruikt worden tijdens de zuivering. Bij hogere debieten zullen beide parallelle straten gebruikt worden tijdens de zuivering.

Figuur 25: Schematische voorstelling van de opstelling van de waterbehandeling voor de zuivering van met PFAS belast bedrijfsafvalwater in Case 3.

De opstelling werd met volgende parameters toegepast:

• 8 GAC filters van 0,3 m³ (375 kg GAC/filter, nieuw GAC);
• De meeste geschikte GAC werd geselecteerd op basis van voorafgaande labotesten met het afvalwater;
• Debiet van 0,4 m³/u per parallelle straat en 0,8 m³/u in de laatste 2 GAC filters (7,5 m³/d);
• EBCT: 45 min/filter in de parallelle straten en 22,5 min/filter in de laatste 2 GAC filters;
• In de waterbehandeling is er een verband tussen het chroomgehalte en de PFAS concentratie in het te behandelen bedrijfsafvalwater. Hoe meer chroom, hoe geconcentreerde de PFAS (6:2 FTS) aanwezig is in het afvalwater. De wisselfrequentie van de filters wordt bepaald door een afweging tussen theoretisch zuiveringsvermogen en de gemiddelde belading op basis van het chroomgehalte van het influent. Dit wordt bevestigd door regelmatige staalnamen met voldoende  marge om doorbraak van PFAS te vermijden. De standtijd bij de opzet van de waterbehandelingstrein werd bepaald door enkele staalnamen na de eerste GAC filters (GAC1 en GAC 4 in Figuur 25). Enkele honderden ng/l na de eerste filter is samen met de fluctuatie van de belasting in de tijd  doorslaggevend geweest voor de bepaling van de vervangingsfrequentie. Afhankelijk van de aard van de belasting wordt er gekozen om enkel de eerste filters te wisselen en de rest door te schuiven of alle filters tegelijkertijd te wisselen (bij periodes van hoge belasting);
• De gemiddelde wisselfrequentie van de filters bedraagt 2 – 4 maanden afhankelijk van de bedrijfsvoering. Een periode van 4 maanden is mogelijk bij lagere chroomconcentraties;
• Het PFAS-houdend GAC werd afgevoerd voor verbranding.

Influentconcentraties

De som van de kwantitatieve PFAS in het influent varieerde tussen 7,7 – 15,7 mg/l over een periode van ongeveer 2 maanden. De hoogste concentraties werden gemeten voor 6:2 FTS (13 mg/l) en PFOS (1,8 mg/l). De hoge PFOS concentraties zijn mogelijk te wijten door het historisch gebruik van PFOS in het proces. Tabel 18 geeft een overzicht van de PFAS influentconcentraties van verschillende type PFAS op verschillende meetmomenten doorheen de tijd.

Tabel 18: PFAS influentconcentraties doorheen de tijd bij Case 3 uitgedrukt in ng/l.

Matrix

Er is weinig informatie beschikbaar over de aard van de matrix in deze case. Er wordt aangegeven dat er hoge chroomconcentraties aanwezig zijn in het afvalwater in de aanwezigheid van H₂SO₄ en NaHSO₃. Hierdoor heeft het afvalwater een zeer lage pH rond een waarde van 2. Hoge olieconcentraties kunnen in sommige gevallen de adsorptiecapaciteit voor PFAS beïnvloeden. Calamiteiten met hoge chroomconcentraties dienen vermeden te worden omdat deze eveneens aanleiding gaven aan hoge PFAS concentraties.

Effluentconcentraties

Alle PFAS worden via deze waterbehandelingstrein verwijderd tot concentraties < 20 ng/l, met uitzondering van PFOS en 6:2 FTS omdat deze PFAS in de hoogste concentraties voorkomen in het influent van het bedrijfsafvalwater. Hierdoor konden de effluentconcentraties voor deze parameters variëren tussen 7 – 60 ng/l afhankelijk van de influentconcentraties. De meeste PFAS vertonen een gemiddelde verwijderingsefficiëntie van 99 - 99,99% met uitzondering van enkele PFAS die reeds lage influentconcentraties hadden. Tabel 19 geeft een overzicht van PFAS effluentconcentraties en verwijderingsrendementen van verschillende type PFAS op dezelfde meetmomenten als voor de influentconcentraties in Tabel 18.

Tabel 19: PFAS effluentconcentraties en gemiddelde verwijderingsrendementen doorheen de tijd bij Case 3 uitgedrukt in ng/l. Verwijderingsrendementen werden bepaald op de gemiddelde concentraties van de verschillende meetmomenten.

Financiële aspecten

De operationele kosten (wisseling GAC inclusief werkuren en exclusief verwerkingskosten) worden ingeschat op 1250 EUR/filter. Dit komt neer op 312,50 – 625 EUR/filter/maand of 2500 – 5000 EUR/maand afhankelijk van de bedrijfsvoering. De verwerkingskosten worden ingeschat op 375 – 500 EUR/filter. Afhankelijk van de bedrijfsvoering komt dit neer op 94 – 250 EUR/filter/maand of 750 – 2000 EUR/maand.

Case 4 - zuivering van met PFAS belast bedrijfsafvalwater

Opstelling

In deze case wordt een zuivering van met PFAS belast bedrijfsafvalwater toegepast via een waterbehandelingstrein die bestaat uit een zandfilter, een buffer en twee parallelle straten van elk vier GAC filters in serie. In beide parallelle straten wordt een buffer tussen de GAC filters voorzien (Figuur 26). Het effluent van de behandelingstrein wordt uiteindelijk via de meetgoot geloosd in het oppervlaktewater.  De parallelle straten worden toegepast om debietswijzigingen te kunnen opvangen. Bij lagere debieten zal slechts één van de twee parallelle straten worden gebruikt tijdens de zuivering. De buffers in elke parallelle straat zijn noodzakelijk in deze opstelling omdat vier GAC filters in serie plaatsen niet mogelijk is. De drukval over de filters zou dan te hoog worden om de zuivering praktisch te kunnen uitvoeren.

Figuur 26: Schematische voorstelling van de opstelling van de waterbehandeling voor de zuivering van met PFAS belast bedrijfsafvalwater in Case 4.

De opstelling werd met volgende parameters toegepast:

• 8 GAC filters van 20 m³ (8 ton GAC/filter, nieuw GAC);
• Verschillende soorten GAC werden getest, maar er bleek weinig verschil te zitten op de performantie van verschillende soorten (waaronder enkele meer specifiek voor PFAS) op het te behandelen bedrijfsafvalwater;
• Gemiddeld debiet van 27 m³/u per parallelle straat. Het totale debiet varieert over het algemeen tussen 50 – 60 m³/u;
• EBCT: 30 min/filter;
• De waterbehandeling wordt doorgaans gestuurd op doorbraak van PFBA na de filters. Het effluent van alle GAC filters worden wekelijks of tweewekelijks gemonitord op verschillende PFAS parameters. De beladingsgraad van de verschillende PFAS op de GAC filters is leidend in de filterwissels;
• De gemiddelde wisselfrequentie van de filters bedraagt 7 – 8 dagen;
• Het PFAS-houdend GAC werd afgevoerd voor verbranding.

Influentconcentraties

Er werden geen influentconcentraties gedeeld in deze case.

Matrix

Er werden geen specifieke concentratieranges van specifieke parameters gedeeld in deze case. Er werd aangegeven dat het een complexe matrix betreft met hoge concentraties van volgende parameters:

• Zwevende stoffen;
• Chloriden;
• Broom;
• Sulfaten;
• Boor;

Effluentconcentraties

Alle PFAS uit het WAC/IV/A/025 konden verwijderd worden tot concentraties < 20 ng/l, inclusief PFBA. Er werden geen specifieke verwijderingsrendementen voor verschillende type PFAS gedeeld in deze case.

Financiële aspecten

Er konden geen kosten gedeeld worden in deze case.

Case 5 – zuivering van met PFAS belast bemalingswater

Opstelling

In deze case wordt een zuivering van met PFAS belast bemalingswater toegepast via een  waterbehandelingstrein die bestaat uit een beluchte influentbuffer, vier parallelle zandfilters die een bepaald debiet kunnen behandelen, twee buffers in serie, twee parallelle straten van melk twee GAC filters in serie en een effluentbuffer (Figuur 27). Hierna wordt het behandelde bemalingswater geloosd op het oppervlaktewater. De beluchte influentbuffer zorgt voor een ontijzering van het bemalingswater en egalisatie van de samenstelling. De aanwezige buffers en parallelle straten worden toegepast om debietswijzigingen te kunnen opvangen. Bij lagere debieten zal slechts één van de twee parallelle straten worden gebruikt tijdens de zuivering. De bemaling loopt voor een periode van twee jaar.

Figuur 27: Schematische voorstelling van de opstelling van de waterbehandeling voor de zuivering van met PFAS belast bemalingswater in Case 5.

De opstelling werd met volgende parameters toegepast:

• 4 GAC filters van 20 m³ (8 ton GAC/filter, nieuw GAC);
• Op basis van kolomtesten op laboschaal en overleg met de leverancier werd de meest geschikte actief kool voor de GAC-filters bepaald;
• Deze waterbehandelingstrein is ontworpen voor een gemiddeld debiet van 60 m³/u en een maximaal debiet van 105 m³/u. De behandelde (geregistreerde) debieten variëren van 5-1500 m³/dag met en gemiddelde van 475 m³/dag;
• EBCT: 17 min/filter;
• De waterbehandeling wordt doorgaans gestuurd op doorbraak van PFAS na de eerste filter in serie om te garanderen dat de emissies onder de opgelegde lozingsnormen blijven. Het influent (influentbuffer) en effluent (effluentbuffer) van de waterbehandelingstrein wordt wekelijks bemonsterd en geanalyseerd op 46 PFAS parameters. Het effluent van de eerste GAC-filter in serie wordt dagelijks bemonsterd en geanalyseerd op 46 PFAS parameters. Daarnaast wordt het effluent van de zandfilters ook wekelijks gemonitord op zwevende stoffen om te garanderen dat de GAC-filters geen te hoge concentratie zwevende stoffen moeten verwerken;
• De gemiddelde wisselfrequentie van de filters bedraagt 3,5 – 4 maanden;
• Het PFAS-houdend GAC wordt afgevoerd voor verbranding.

Influentconcentraties

De som van de kwantitatieve PFAS in het influent varieerde tussen 5,7 en 67,9 µg/l met een gemiddelde van 17 µg/l over een periode van ongeveer 1 jaar. De hoogste concentraties werden gemeten voor PFOA (16 µg/l) en PFOS (18 µg/l). Tabel 20 geeft een overzicht van de PFAS influentconcentraties van verschillende type PFAS op enkele meetmomenten doorheen de tijd.

Tabel 20: PFAS influentconcentraties doorheen de tijd bij case 5 uitgedrukt in ng/l.

Matrix

Er is weinig informatie beschikbaar over de aard van de matrix in deze case. Op basis van peilbuisgegevens werden weinig andere organische verbindingen aangetroffen. In sommige peilbuizen werd hoge geleidbaarheid gemeten met hoge concentraties chloriden. Door de aanwezigheid van ijzer in het bemalingswater was een beluchte buffertank noodzakelijk om het aanwezige ijzer te oxideren en te laten neerslaan.

Effluentconcentraties

De meeste PFAS worden via deze waterbehandelingstrein verwijderd tot concentraties < 20 ng/l, met uitzondering van PFBA en enkele andere PFAS, zoals PFPeA, PFOS, en 6:2 FTS, die af en toe metingen boven de rapportagegrens van 20 ng/l vertonen. De PFAS effluentconcentratie varieert tussen < 20 – 1200 ng/l en wordt hoofdzakelijk bepaald door de PFBA concentratie. De PFAS met relatief hogere influentconcentraties vertonen een verwijderingsefficiëntie 86 - 99,6%. Enkele PFAS vertonen ook lagere verwijderingsefficiënties omdat ze minder goed verwijderd werden of reeds lage influentconcentraties vertoonden. Tabel 21 geeft een overzicht van PFAS effluentconcentraties en verwijderingsrendementen van verschillende type PFAS op dezelfde meetmomenten als voor de influentconcentraties in Tabel X.

Financiële aspecten

De totale investeringskosten worden ingeschat op 8 miljoen EUR. Hierin zitten eveneens de bijkomende kosten geassocieerd met de fundering en bijbehoren van de waterbehandelingstrein. De gehele waterbehandelingstrein is geplaatst op een betonnen funderingsplaat (met opstaande rand) en is voorzien is van een terreinriolering en pompput.  Eventuele lekken, drainagewater afkomstig van de actieve koolfilters en hemelwater worden op deze manier opgevangen en kunnen mee behandeld worden door de waterbehandelingstrein. Alle onderdelen, leidingen, … werden zo veel als mogelijk bovengronds voorzien. De benodigde installaties en voorzieningen werden voorzien in verschillende containers.

De installatie wordt dagelijks opgevolgd en moet eveneens onderhouden te worden om de continue werkingen van de installatie te kunnen garanderen. De onderhoudskosten alleen werden ingeschat op 84 000 – 100 000 EUR/jaar. Daarnaast zijn er nog bijkomende kosten voor verwisseling van GAC, afvoer en verwerkingskosten van het PFAS-beladen GAC, energieverbruik en analysekosten. De totale operationele kost wordt ingeschat op 300 000 – 330 000 EUR/jaar.

Tabel 21: PFAS effluentconcentraties en gemiddelde verwijderingsrendementen doorheen de tijd bij case 5 uitgedrukt in ng/l. Verwijderingsrendementen werden bepaald op de gemiddelde concentraties van de verschillende meetmomenten.