PFAS i dricksvatten - förekomst och rening Philip McCleaf, Lutz Ahrens, Karin Wiberg Nationell dricksvattenkonferens, Malmö, 19-20 april 2016
PFAS i dricksvatten (Uppsala, Tullinge, Kallinge) Domagalski, Johnson, 2012, U.S. Geological Survey Fact Sheet 2012-3004, 4 p.
PFASs - Per- and Polyfluoroalkyl Substances PFOS Unika fysikalisk-kemiska egenskaper C F stark bindningsenergi Hydrofob grupp ( svansen ) och hydrofil grupp ( huvudet ) Surfaktanter Global distribution allmänt spridda Giesy and Kannan, 2001, Environ Sci Technol, 35, 1339-1342
Per- och polyfluoralkylerade ämnen Perfluoroalkane sulfonamidoacetic acids (FOSAAs) H H OH F S C N C O F F R n:2 Fluorotelomer sulfonic acids (FTSAs) F H H O F S OH F F F n n O H H Perfluorooctane sulfonamidoethanols (FOSEs) H H F S C N C OH F F R H H Perfluorooctane sulfonamides (FOSAs) n x F F F S O F N H R Perfluoroalkyl carboxylic acids (PFCAs) F CH 2 F C n Perfluoroalkane sulfonic acids (PFSAs) F O CF 2 F S OH n
Per- och polyfluoralkylerade ämnen Perfluoroalkane sulfonamidoacetic acids (FOSAAs) F FOSAA O H H F N-MeFOSAA OH S C N-EtFOSAA N C O F F R n:2 Fluorotelomer sulfonic acids (FTSAs) F H H O F 6:2 FTSA S OH F F H H n n Perfluorooctane sulfonamidoethanols (FOSEs) H H N-MeFOSE F N-EtFOSE S C N C OH F F R H H Perfluorooctane sulfonamides (FOSAs) FOSA N-MeFOSA F S H N-EtFOSA N F F R n x Perfluoroalkyl PFBA PFOA carboxylic PFDoDA acids (PFCAs) PFOcDA PFPeA PFNA F PFTriDA CH PFHxA 2 FPFDA PFTeDA C PFHpA PFUnDA PFHxDA n Perfluoroalkane sulfonic PFBS acids (PFSAs) F O CF PFHxS 2 F PFOS S OH n F PFDS O
Regeringsuppdrag PFAS i miljön SLU-uppdrag: Ca. 500 mätningar - 160 grundvatten - 290 ytvatten (varav 10 bakgrundsjöar) - 10 lakvatten från deponier - 10 avloppsreningsverk, utgående vatten - 10 övriga prover - 170 vattentäkter IVM-rapport 2016:2, Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) Karta från NV rapport 6709
PFAS-halter i svensk miljö IVM-rapport 2016:2, Sveriges lantbruksuniversitet (SLU)
Åtgärdsgränser PFAS i dricksvatten - rekommenderade av Livsmedelsverket Åtgärd >DL<90 ng L -1 Verka för att långsiktigt minimera exponeringen >90 ng L -1 Åtgärder snarast - så låga halter som är praktiskt möjligt >900 ng L -1 Åtgärder snarast + begränsa användningen PFBA C 3 perfluorerad kolkedje-längd Summa PFAS Summa PFAS 7 11 PFPeA C 4 PFHxA C 5 PFPeA C 4 PFHpA C 6 PFHxA C 5 PFOA C 7 Perfluorerad kolkedjelängd PFHpA C 6 PFNA C 8 PFDA C 9 PFOA C 7 PFBS C 4 PFBS C 4 PFHxS C 6 PFHxS C 6 PFOS C 8 PFOS C 8 6:2 FTSA 6:2 fluortelomer sulfonsyra (ej perfluorerad)
PFAS 7 i råvatten till dricksvatten 16% n=1283 (även äldre studier) 0,5% Blå linje åtgärdsgräns 90 ng L -1 Orange linje åtgärdsgräns 900 ng L -1 NV rapport 6709
Reningstekniker för dricksvatten Samarbete Uppsala Vatten SLU (Lutz Ahrens) 1) Jonbytesteknik (AE) AE 2) Granulerat aktivt kol (GAC) 3) Membran teknik GAC Ut: Permeat (renat vatten) In Koncentrat (till avlopp)
Trial 1 PFAS Treatment Experiments Activated carbon (5 types) and anion exchange (2 types) Time: 100 days Contact time: 5-6 min Bed volume: 400 ml Trial 2 Activated carbon (bituminous coal) and anion exchange resign Time: 217 days Contact time: 6.2 min (AC) and 5 min (AE) Bed volume : 220 ml (AC) and 175 ml (AE) Trial 3 NF membranes (270 Dalton cutoffs) Recovery 80% GAC Flowrate 2.2 m 3 /hour, transmembrane pressure 3 bar AE 175 ml 20 rpm Peristaltic pump reservoir reservoir Trial 1: Stadsträdgården Trial 2: Spiked drinking water
Trial 1 and 2: Column experiments Activated Carbon (GAC) and Anion Exchange Borttagen graf
Trial 2: Column experiments Anion Exchange (AC) vs Activated Carbon (GAC) AE (after 217 days) GAC (after 217 days) Borttagna grafer
Pilot-scale Full-scale Bäcklösa Drinking Water Treatment Plant Sunnersta Aeration Softening Filtration Drinking Desinfection water reservoir Stadsträdgården- Krönåsen Aeration Softening Filtration Activated carbon (AC) Trial 3 inlet Nanofiltration membrane Concentrate... Permeate Activated carbon (GAC) Anion Exchange (AE)
Pilot-scale Full-scale Bäcklösa Drinking Water Treatment Plant Sunnersta Aeration Softening Filtration Drinking Desinfection water reservoir Stadsträdgården- Krönåsen Aeration Softening Filtration Activated carbon (AC) Trial 3 inlet Nanofiltration membrane Concentrate... Permeate Activated carbon (GAC) Anion Exchange (AE)
Trial 3 - Membrane Technique for PFAS Treatment Borttaget diagram
Trial 3 - Membrane Technique for PFAS Treatment Borttaget diagram
Summary Removal efficiency depended on functional group - PFCAs < PFSAs FOSA Lowest removal efficiency for the shorter chained PFCAs ( C6 for AE and C7 for GAC) AE, GAC and NF membrane can be used as efficient treatment techniques for the removal of PFASs in drinking water treatment plants DOC plays an important role for the removal of PFASs in drinking water
Future plans Testing of different membrane types Combination of membrane + adsorbent for the concentrate Testing the influence of different water types (DOC character!) Development of remediation techniques for soil at contaminates sites Provide a treatment technique toolbox for the removal of PFASs (and other micropollutants) to deliver safe drinking water
Tack! Contact: Philip.McCleaf@uppsalavatten.se Contact: Lutz.Ahrens@slu.se