PFAS i dricksvatten

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
Surfaktanter
– C–F → stark bindningsenergi
– Hydrofob grupp (“svansen“) och
– hydrofil grupp (“huvudet“)
Global distribution –
allmänt spridda
Giesy and Kannan, 2001, Environ Sci Technol, 35, 1339-1342
Per- och polyfluoralkylerade ämnen
Perfluoroalkane sulfonamidoacetic acids
O
H H
(FOSAAs) F
OH
S
C
F
C
N
O
F
O
R
F Fn
Perfluorooctane sulfonamidoethanols
O
H H
F
(FOSEs)
OH
S
C
F
C
N
O
F
R H H
F Fx
n:2 Fluorotelomer sulfonic acids (FTSAs)
O
F
H H
S OH
F
O
F
F Fn H H
Perfluorooctane sulfonamides (FOSAs)
Perfluoroalkyl carboxylic acids (PFCAs)
F
F
F
OH
CF2
n
C
O
F
F
F
F
O
H
S
O N
R
Fn
Perfluoroalkane sulfonic acids (PFSAs)
F
F
F
CF2
n
O
S OH
O
Per- och polyfluoralkylerade ämnen
Perfluoroalkane sulfonamidoacetic acids
H H
(FOSAAs) F FOSAA O
OH
N-MeFOSAA
S
C
F
C
N-EtFOSAA
N
O
F
O
R
F Fn
Perfluorooctane sulfonamidoethanols
O
H H
F
(FOSEs)
N-MeFOSE
OH
S
C
F
N-EtFOSE
C
N
O
F
R H H
F Fx
n:2 Fluorotelomer sulfonic acids (FTSAs)
O
F
H H
F
6:2 FTSA S OH
O
F
F Fn H H
Perfluorooctane sulfonamides (FOSAs)
F FOSA O
N-MeFOSA H
S
F
N-EtFOSA N
Perfluoroalkyl
carboxylicPFDoDA
acids (PFCAs)
PFBA
PFOA
PFOcDA
PFPeA
PFNA
F
PFTriDA
OH
CF
2
PFHxA FPFDA
PFTeDA
C
n
PFHpA
PFUnDA PFHxDA
O
F
F
O
F
Fn
R
Perfluoroalkane sulfonic
PFBS acids (PFSAs)
O
F
PFHxS
CF2
PFOS S OH
F
n
PFDS
O
F
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
PFPeA
PFHxA
Summa PFAS7
Summa PFAS11
PFPeA
C3 perfluorerad kolkedje-längd
C
4
Perfluorerad
kolkedjelängd
C5
PFHpA
C
C4
PFHxA
PFOA
C
C75
PFNA
PFHpA
C8
C
6
PFDA
C97
PFBS
C4
PFBS
PFHxS
C
C64
PFOS
PFHxS
C8
C
6
PFOS
C8
PFOA
6:2 FTSA
6
C
6:2 fluortelomer sulfonsyra (ej perfluorerad)
PFAS7 i råvatten till dricksvatten
n=1283
(även äldre studier)
16%
0,5%
Blå linje
Orange linje
åtgärdsgräns 90 ng L-1
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)
GAC
3) Membran teknik
Ut: Permeat (renat vatten)
In
Koncentrat (till avlopp)
PFAS Treatment Experiments
Trial 1
 Activated carbon (5 types) and anion
exchange (2 types)
20 rpm
Peristaltic
pump
 Time: 100 days
 Contact time: 5-6 min
 Bed volume: 400 mL
reservoir
Trial 2
 Activated carbon (bituminous coal) and anion
exchange resign
GAC
 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%
 Flowrate 2.2 m3/hour, transmembrane pressure 3 bar
175 ml
AE
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)
Borttagna grafer
GAC (after 217 days)
Full-scale
Bäcklösa Drinking Water Treatment Plant
Sunnersta
Aeration
Softening
Filtration
Desinfection
StadsträdgårdenKrönåsen
Aeration
Softening
Filtration
Activated
carbon (AC)
Drinking
water
reservoir
Pilot-scale
Trial 3
Nanofiltration
membrane
Concentrate
...
inlet
Permeate
Activated
carbon
(GAC)
Anion
Exchange
(AE)
Full-scale
Bäcklösa Drinking Water Treatment Plant
Sunnersta
Aeration
Softening
Filtration
Desinfection
StadsträdgårdenKrönåsen
Aeration
Softening
Filtration
Activated
carbon (AC)
Drinking
water
reservoir
Pilot-scale
Trial 3
Nanofiltration
membrane
Concentrate
...
inlet
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