Are you interested?

Common way PFAS is disseminated into nature

Svjetska klasna pročišćavanje PFAS-a, PFAS-4, PFAS-11 i PFAS-21

Perfluorirani spojevi (PFCs) - poput perfluoriranih alkilnih kiselina (PFAAs), perfluorooctanskog sulfonata (PFOS) i per- i polifluoriranih alkilnih tvari (PFASs) - različite su skupine sintetičkih kemijskih struktura koje imaju jedinstvene osobine: termički su stabilne i mogu stvarati glatke površine koje odbijaju vodu, ulje i prljavštinu. Ovi spojevi razvijeni su 1970-ih i sintetizirani u velikim količinama jer su bili izuzetno korisni za razne primjene premaza sa svojstvima odbijanja vode. To čini PFC spojeve korisnim sastojcima u širokoj paleti potrošačkih i industrijskih proizvoda. Primjeri uključuju proizvode kao što su konzervansi, lubrikanti, boje, pjene, posuđe s nelepljivim slojem, ambalaža za hranu, vodootporna odjeća, zaštitnici od mrlja na tkaninama i pjene za gašenje požara. PFAS i PFOS su među najpoznatijim spojevima: obično se definiraju kao perfluorirane molekule koje sadrže osam fluoriranih atoma ugljika.

Jedan od najčešće korištenih proizvoda je pjena za gašenje požara, koja se koristi za učinkovito gašenje požara. Široka globalna upotreba pjena za gašenje požara, uključujući i vježbe gašenja požara, dovela je do prodiranja PFAS-a i PFOS-a u podzemne vodonosnike, uzrokujući široko rasprostranjeno zagađenje pitke vode s izuzetno dugim vremenom poluraspada. Kemijska stabilnost PFC-ova dovodi do ozbiljnog bioakumuliranja u biljnim, životinjskim i ljudskim tkivima. Stoga je važno primijeniti održiva rješenja za tretman kako bi se spriječilo zagađenje i izloženost ljudi.

Pojednostavljeno, svi PFAS spojevi imaju stabilne molekularne strukture s različitim dužinama ugljikovih lanaca, zaštićenih izuzetno jakim ugljik-fluor (C-F) vezama. To ih čini vodoodbojnim. Također su topljivi, međutim, zahvaljujući svojoj kiselinskoj ili sulfoniranoj skupini. Stoga se slobodno kreću između vodenih faza i masnih tkiva. Primjeri PFAS spojeva koji imaju varijabilne ugljikove lance s C-F vezama, što ih čini stabilnima i bioakumulativnima.

Primjeri PFAS spojeva s različitim ugljičnim lancima i C-F vezama, koji ih čine stabilnima i bioakumulativnima.

Novi zagađivači zahtijevaju nova pravila

Velike količine PFAS-a proizvedene su od 1950-ih, a posljednjih godina proizvodnja se pomakla prema spojevima s kratkim lancem, perfluoroether karboksilnim i sulfoniranim kiselinama. Već sada možemo vidjeti učinke ovog pomaka u našim prirodnim izvorima vode. Međutim, ovi specifični spojevi predstavljaju samo mali dio PFAS spojeva koji se globalno plasiraju na tržište. Osim toga, dio proizvodnje zamijenjen je drugim visoko fluoriranim spojevima, poput fluorotelomer alkohola koji se polako razgrađuju u PFOA.

U znanstvenoj zajednici raste konsenzus da bi PFC-ovi trebali biti klasificirani kao novi okolišni zagađivači zbog svoje kemijske stabilnosti i toksičnosti, u kombinaciji s njihovom sveprisutnom prisutnošću u okolišu, u životinjskom i biljnim kraljevstvima te u ljudima. Izravni putevi ljudske izloženosti nisu potpuno jasni, a zabrinutost javnosti zbog vode zagađene PFC-ovima dramatično je porasla posljednjih godina. Voda iz slavine i flaširana voda dva su potencijalna izvora PFC-a, što djelomično objašnjava zašto su ovi spojevi prisutni u ljudskoj krvi.

Godine 2020. Europski parlament izdao je ažurirane smjernice o kvaliteti pitke vode (EU Direktiva 2020/2184). To je dovelo do primjene novih dopuštenih granica PFAS-a na lokalnoj i regionalnoj razini: na primjer, dopuštena razina je 2 ng/L za pitku vodu u Danskoj i 4 ng/L u Belgiji i Švedskoj. Europska agencija za sigurnost hrane (EFSA) postavila je PFAS 4* granice od 4 ng/L koje se postupno primjenjuju diljem EU i drugih zemalja. Također se pripremaju i primjenjuju različite granice za PFAS 11, PFAS 20 i PFAS 21*.

PFAS in drinking water has been a problem for more than 50 years, now being regulated in the EU and USA

Izazovi u tretmanu PFAS-a

Kao odgovor na sve nove propise koje su vlasti donijele širom svijeta od početka 2023. godine, na tržištu su predstavljene brojne predložene metode tretmana. To uključuje aktivne medijske slojeve, fizičku separaciju pomoću pjenila i različite istraživačke inicijative koje se fokusiraju na napredna, manja ispitivanja. Procesi adsorpcije općenito su učinkoviti, ali zahtijevaju odgovarajuću predobradu vodnih volumena koji sadrže PFAS spojeve.

Treba prepoznati da PFAS spojevi predstavljaju samo mali dio ukupnih otopljenih organskih i anorganskih tvari u izvorima vode, posebno u podzemnim vodama i otpadnim vodama prikupljenim u jezerima. Nova vruća točka za PFAS je gradilišta na kojima je kontaminirana površina podzemnih voda izložena tijekom procesa sanacije tla i pripreme zemljišta. Ovi procesi provode se prije nego što započne izgradnja novih stambenih kompleksa ili zgrada.

Donja tablica sažima najhitnije izazove u održivom tretmanu PFAS-a za vode koje ljudi mogu konzumirati, bilo izravno kroz pitku vodu, na primjer, ili neizravno kroz hranu koja potiče iz vodenih okoliša, poput ribe ili vodenih biljaka.

Construction sites which expose ground water and may cause PFAS contamination into nearby water bodies

Tipični izvori zagađene vode PFAS-om, povezane formulacije problema i izazovi u pružanju učinkovite obrade

Vrsta izvora vode	Izazovi	General solution
Podzemne vode	PFAS spojevi mogu biti prisutni u razinama većim od 500 ng/L. Potrebne su specifične metode kako bi se osigurali rezultati obrade koji udovoljavaju lokalnim ili regionalnim smjernicama. Tipični protoci su 5-10 m3/h. Ovisno o hidrogeološkim uvjetima, salinitet može biti umjeren do visok. Umjerena količina čestica vjerojatno će biti prisutna, što dodatno opterećuje sustav obrade.	Visoke razine PFAS-a mogu se smanjiti na razine ispod 4 ng/L, dopušteni limit, samo ako je ukupna učinkovitost uklanjanja najmanje 95%. Da bi se to postiglo, tipični filtracijski stupnjevi moraju biti dimenzionirani kako bi omogućili dovoljno visoke stope adsorpcije i vremena zadržavanja, što zahtijeva redundanciju sustava. U većini slučajeva potrebno je koristiti mobilne kontejnere koji okružuju i štite filtracijsku opremu. Ako je salinitet visok, potrebno je koristiti membransku filtraciju kao predobradu za odvajanje soli. Uklanjanje PFAS-a zatim se vrši pomoću različitih smola ili drugih sorpcijskih podloga. Za održavanje visokih razina obrade preporuča se odvajanje čestica sedimentacijom ili filtracijom pijeska.
Voda korištena u vatrogasnim vježbama	Visoke koncentracije suspendiranih čestica, teških metala, drugih postojanih spojeva i organskih tvari. Kako bi se maksimalizirala učinkovitost obrade PFAS-a i smanjio prostor potreban za proces obrade, potrebno je razmotriti prethodne procese za uklanjanje čestica, obradu otopljenih organskih tvari i uklanjanje teških metala. Sezonske potrebe za obradom u izoliranim područjima gdje postoje ograničene mogućnosti za održavanje dugoročnog rješenja obrade. Tipični protoci su 1-5 m3/h.	Ovo je jedan od najčešćih scenarija obrade za PFAS i važno je razmotriti nekoliko koraka predobrade. Za suočavanje s izazovima poput visokih razina čestica s širokom distribucijom veličina čestica, potencijalnog rasta algi i biofilma u procesnoj opremi, konačno rješenje vjerojatno će uključivati fizičko odvajanje čestica, filtraciju čestica, biocidne tvari, uklanjanje otopljenih organskih tvari i konačno ciljano uklanjanje PFAS-a. To se može postići korištenjem flokulacije, filtracije pijeskom, ozonacije i jedinica za adsorpciju, pažljivo dimenzioniranih za uklapanje u mobilne kontejnerske jedinice ili druge vremenski otporne kontejnere.
Izvori pitke vode	Potrebno je obraditi velike volumene, iako su razine kontaminacije obično niske. Potencijalno proširenje postrojenja za vodu za piće i intenzivna faza dizajniranja Front End-a su potrebni za inženjering.	Ova rješenja obično se primjenjuju naknadno u postojećim postrojenjima za pitku vodu. Također se primjenjuju u novim postrojenjima za pitku vodu u područjima gdje se PFAS mogu otkriti u izvorima vode koji se koriste za pitku vodu. Razine PFAS-a u tim izvorima vode vjerojatno neće biti posebno visoke, iako se mogu široko razlikovati. Tipične koncentracije su između 10-100 ng/L, razine koje su dovoljno visoke da zahtijevaju obradu kako bi se ispunile EU i EPA direktive. Kako ovi procesi obično slijede postojeće predobrada procese, rješenje obično neće uključivati mjere za odvajanje teških čestica ili smanjenje saliniteta. Izazov leži u hidrauličkoj kapaciteti višetehničkih rješenja, kao što su laguniranje ili obrada podzemnih voda. Tipična rješenja su aktivni, neprešane adsorpcijske podloge ili smole.
Komunalne otpadne vode	Veliki volumeni umjereno složenih vodenih matrica. Potrebni su i predobrada i biološka obrada kako bi se maksimalno uklonio PFAS. Općenito zahtijeva četvrtu obradu s postrojenjem dizajniranim za smještaj procesa obrade PFAS-a.	Ponekad postrojenja za pročišćavanje komunalnih otpadnih voda mogu naići na povišene razine PFAS-a u otpadnim vodama, osobito ako postoji prirodna infiltracija u mreži kanalizacije crpne stanice ili ako teška industrija ispušta svoje otpadne vode u komunalni kanalizacijski sustav. U takvim slučajevima, obrada PFAS-a djelovala bi kao četvrti tretman, nakon primarnih, sekundarnih i tercijarnih faza obrade. PFAS će vjerojatno biti prisutni u tragovima, ne prelazeći 10 ng/L. Kao moguća rješenja za obradu, napredna oksidacija ili adsorpcija bili bi izvedivi za postizanje razine uklanjanja od najmanje 50%. Međutim, koraci filtracije čestica trebali bi biti uključeni u proces kako bi se zaštitio korak uklanjanja PFAS-a.

ODRŽIVI METODI I TEHNOLOGIJE ZA FAZIRANO ČIŠĆENJE

Mellifiq ima dokazanu povijest uspješnog pružanja učinkovitih procesnih rješenja koja su prilagođena svim vrstama izazova u vezi s PFAS-om.

Oksidacija i napredni oksidacijski procesi (AOP)

Metode oksidacije mogu ispuniti mnoge funkcije u cjelovitim procesima obrade PFAS-a. Oksidacija je izvrstan izbor za predobradu jer proces smanjuje količinu otopljenih organskih tvari kroz kemijsku razgradnju, sprječava stvaranje biofilma i upravlja algama, osobito u otvorenim vodenim izvorima kao što su bare. Također se može koristiti za razgradnju dugolančanih PFAS spojeva u kratkolančane spojeve, čime se daljnja obrada smolama ili adsorpcijom čini učinkovitijom. Opće poboljšanje kvalitete vode također će produžiti vijek trajanja i smanjiti zasićenost medija za više od 50%.

Zbog ovih prednosti, Mellifiq koristi oksidaciju pomoću kompletnog ozonacijskog sustava koji eliminira potrebu za korištenjem kemikalija. Naši sustavi mogu se isporučiti kao kontejnerizirani uređaji ili kao samostalne turn-key konfiguracije kroz naše proizvodne linije Ozonetech RENA Vivo ili Tellus .

Kako bi se poboljšala degeneracija PFAS-a, procesi ozonacije mogu se kombinirati s katalitičkim procesima ili UV svjetlom iz naših Saniray UV-sustava koji stvaraju visoko reaktivne radikale. Ovi radikali mogu prodrijeti kroz zaštitne barijere koje stvaraju fluoridne ili bromidne veze. Ove veze čine značajan dio svih PFAS i PFC tvari.

Flokulacija za odvajanje čestica

Flokulacija može igrati važnu ulogu u cjelokupnom procesu obrade PFAS-a, osobito ako izvor vode sadrži povišene razine velikih čestica koje mogu ometati rad drugih jedinica u procesu. Flokulacija se provodi brzo miješanjem procesne vode s posebnim kemijskim flokulantima, proces koji također može djelomično ukloniti PFAS-ove povezane s česticama stvaranjem flokula s ulaznim česticama. Nastali flokovi zatim se dopuštaju da se talože, nakon čega se voda može prenijeti na druge faze obrade.

Mellifiq isporučuje kompletne sustave sedimentacije, naše sustave sedimentacije, our Water Maid AquaFloc koji mogu igrati ključnu ulogu u procesima obrade PFAS-a. Ovisno o raspodjeli veličina čestica i protoku, AquaFloc jedinice mogu se konfigurirati za korištenje aktivne kontrole pH vrijednosti i automatskog doziranja kako bi se osigurala maksimalna snaga pročišćavanja. Na taj način poboljšava se ukupna učinkovitost obrade PFAS-a.

Mobile system for treating PFAS in remote areas consisting of advanced oxidation, particle filtration and adsorption

Prijenosno rješenje, uključujući ozonaciju, korišteno za uklanjanje PFAS-a iz podzemnih voda.

Adsorpcija za hvatanje niskih koncentracija

Adsorpcija se može uspješno koristiti za adsorpciju PFC lanaca (kako kratkih, tako i dugih) nakon koraka obrade čestica i organskih tvari. Tvari s kratkim lancima općenito smanjuju potrebu za čestom promjenom medija jer veći dio volumena poroznog medija može biti iskorišten. Zbog toga se preporučuje prethodni kemijski postupak degradacije koristeći oksidaciju. U većini slučajeva, prostor potreban za provedbu odgovarajućeg postupka obrade je ograničen, osobito za privremena rješenja na terenu. Osim što je potrebno uzeti u obzir odgovarajuće korake pretretmana, važno je odabrati najprikladniji tip aktivnog medija, koji zatim treba prilagoditi specifičnim PFAS spojevima.

Mellifiq isporučuje sustave s pažljivo odabranim aktivnim medijima s optimalnim adsorpcijskim kapacitetom za jod i pravilnim veličinama zrna. Ovi sustavi uključuju Water Maid FlexKarb-C, često u kombinaciji s PFAS-1000 medijima. Takvi sustavi, kada su potpuno konfigurirani, također uključuju automatsko ispiranje i praćenje tlaka kako bi se osigurala neometana radna funkcija bez čestica.

Separacija čestica i otopljenih tvari

Filtracija čestica može biti korisna na nekoliko točaka u cjelokupnom procesu obrade PFAS-a, ovisno o prosječnoj veličini čestica u dolaznom protoku vode. Nije preporučljivo dopustiti da suspendirane tvari veće od 10 um uđu u napredne procesne jedinice koje rade, na primjer, u koraku oksidacije ili visokoefikasnoj adsorpciji. Stoga se preporučuje i čak zahtijeva separacija čestica za većinu implementacija zbog niskih granica za PFAS. Mellifiq obično koristi filtraciju pijeskom koristeći naše sustave Water Maid FlexKarb-S.

Ako želite ukloniti čestice s širokom distribucijom veličina ili ako želite ukloniti sve čestice manje od 10 um, možete koristiti prilagođene ultrafiltracijske sustave. Za smanjenje saliniteta ili visokih razina klorida, može se razmotriti reverzibilna osmoza kako bi se zaštitile aktivne strukture adsorpcije u tlakopresanim ugljičnim ili medijskim ležajevima. Iako filtracija čestica ili uklanjanje klorida nisu izravno usmjereni na PFAS, oni su važan dio procesa obrade koji je dizajnirao Mellifiq za PFC-ove i slične onečišćivače.

Sveobuhvatne usluge ugovaranja i analize

Dizajniranje rješenja koja cilja na mikropolutante poput PFAS-a zahtijeva i iskustvo i stručnost. Slika prikazuje inženjera iz Mellifiqa koji uzima uzorke kako bismo osigurali ispravnu razinu obrade u prijenosnom sustavu za filtraciju membranom Water Maid. Volimo nulte razine PFAS-a kao i naše ZLD (Zero Liquid Discharge) sustave.

Uvijek nudimo projektiranje procesa, izgradnju, instalaciju i puštanje u rad za male i velike projekte obrade PFAS-a; također možemo obraditi stalne i privremene instalacije. Naš širok asortiman naprednih, integriranih jedinica za obradu osigurava razine ispuštanja vode koje premašuju sva očekivanja kupaca. Na zahtjev, nudimo usluge uzorkovanja i analize koristeći akreditirane laboratorije. Zatim preporučujemo odgovarajuće analitičke metode na temelju vrste izvora vode.

Containerized membrane filtration to remove micropollutants. An engineer is taking water samples.

Pilot projekti

Smanjenje ili eliminacija PFC-a složen je zadatak, stoga kako bismo našim klijentima osigurali mir, možemo prilagoditi pilot projekt koristeći Mellifiqovu sveobuhvatnu internu platformu za pilot projekte. Nakon početne procjene ključnih uvjeta na lokaciji i razina emisije, možemo postupno primijeniti nekoliko različitih tehnologija kako bismo prilagodili najučinkovitiji proces smanjenja za svaki pojedini slučaj.

Koristeći stvarne uzorke vode, možemo simulirati sustav u punoj veličini, što nam omogućuje da ga skaliramo i prilagodimo gotovo svakom protoku. Zatim možemo odrediti zahtjeve za površinu, alate i odgovarajuću konfiguraciju procesa. Rezultati se uvijek potvrđuju korištenjem laboratorija treće strane s odgovarajućim analitičkim metodama. Rezultati se zatim sažimaju u tehničkom izvještaju.

Pilot project system for in-house treatment with various advanced water treatment technologies

*PFAS 21 is the definition of 21 different types of PFAS substances: Perfluorobutane acid (PFBA), perfluoropentane acid (PFPA), perfluorohexane acid (PFHxA), perfluoroheptane acid (PFHpA), perfluorooctane acid (PFOA), perfluorononane acid (PFNA), perfluorodecane (PFDA), perfluoroundecane acid (PFUnDA), perfluoro dodecane acid (PFDoDA), perfluorotridecanoic acid (PFTrDA), perfluorbutane sulfonic acid (PFBS), perfluoropentane sulfonic acid (PFPS), perfluorohexanesulfonic acid (PFHxS), perfluoroheptane sulfonic acid (PFHpS), perfluoroctane sulfonic acid (PFOS), perfluorononane sulfonic acid (PFNS), perfluorodecan sulfonic acid (PFDS), perfluoroundecan sulfonic acid (PFUnDS), perfluorododecane sulfonic acid (PFDoDS), perfluorotridecan sulfonic acid (PFTrDS), F´fluorotelomer sulfonic (6:2 FTS).

PFAS 4 includes: Perfluoroctane sulfonic acid (PFOS), perfluoroctane acid (PFOA), perfluorononane acid (PFNA), perfluorhexane sulfonic acid (PFHxS).