Syftet med projektet var att studera rening av PFAS-förorenat lakvatten med jonbytare med fokus på avskiljning av substanser med kort och medellång kolkedja. Dessa substanser avskiljs dåligt med de flesta tekniker. Tidigare studier har visat att jonbytarfilter avskiljer substanserna initialt när filtret tas i drift men reduktionsgraden minskar snabbt. För att behålla bra avskiljning av dessa substanser behöver jonbytarmassan därför bytas ofta, vilket medför en hög reningskostnad. Några studier har visat att jonbytarmassa kan regenereras från PFAS och användas flera upprepade gånger, vilket har potential att minska reningskostnaden och behålla bra reduktion av de kortare PFAS.
Regenerering av jonbytare har dock inte testats tidigare vid rening av lakvatten, bara vid rening av andra vattenströmmar. Dessutom behövde hantering av den förbrukade regenereringslösningen som innehåller höga PFAS halter studeras.I föreliggande studie gjordes litteraturgenomgång, försök i labb-, bänk-, och pilotskala samt processberäkningar och kostnadskalkyler för att studera hur regenerering av jonbytare och återvinning av regenereringslösningen kan tillämpas vid rening av PFAS-förorenat vatten. Försöken utfördes vid Ragn-Sells avfallsanläggning Högbytorp.Kortvariga labbförsök visade att det finns flera typer av jonbytare från de flesta stora leverantörer som fungerar bra vid rening av lakvatten från PFAS. De mest lovande av dessa testades avseende regenerering med två olika regenereringslösningar. En indikation från labbförsöken var att det är möjligt att regenerera jonbytarna och behålla liknande kapacitet i fler cykler av sorption-regenerering.
Pilotförsöken genomfördes i en anläggning bestående av förbehandling av lakvatten genom fällning, sedimentering, och ultrafiltrering följt av två jonbytarfilter som kördes i serie eller parallellt. Förbehandlingen fungerade för det mesta bra och producerade ett partikelfritt vatten, dock med en hög dos av en fällningskemikalie. Jonbytarfiltren renade det förbehandlade vattnet tills genombrott av medellånga PFAS observerades. Sedan regenererades ett av jonbytarfiltren och filtret togs i drift igen för att undersöka hur regenereringen påverkade kapaciteten för PFAS-reduktion.
Resultaten visade att det mesta av sorberade PFAS tvättades bort från massan och att den regenererade massan hade en kapacitet som liknande en ny.Den regenereringslösning som visade sig fungera bra i labb-, bänk-, och pilotskaleförsöken var 1% NH4Cl i 80%vol etanol. För regenerering av 1 m3 jonbytarmassa krävdes minst 13 m3 av lösningen. Att regenerera jonbytare och skicka lösningen på destruktion kostar mer än att köpa ny jonbytarmassa. För att regenereringen ska vara ekonomiskt motiverad behöver den förbrukade regenereringslösningen återanvändas och/eller kemikalier från den behöver återvinnas. I projektet studerades två alternativ för återvinning av lösningen – destillering och nanofiltrering. Båda metoderna fungerade bra och separerade >98% av PFAS från regenereringslösningen. Koncentratet, som innehåller PFAS i halter 1 000 – 1 700 gånger högre än i inkommande lakvatten, kan då skickas på destruktion medan den renade regenereringslösningen återanvändas.
En grov kostnadsanalys visade att för de flöden och halter som förekommer i lakvatten på Högbytorp skulle regenerering och återvinning av regenereringslösningen med nanofiltrering vara ekonomiskt motiverad om en bra reduktion av medellånga PFAS eller väldigt höga reduktionsgrader (>95%) av de längre PFAS skulle krävas. Däremot, om 90% reduktionsgrad eller lägre bedöms vara tillräckligt för ΣPFAS4 eller ΣPFOAekv så bedöms regenerering och återvinning av regenereringslösningen i en egen anläggning att inte vara ekonomiskt motiverat. Däremot finns en stor potential för en gemensam anläggning för regenerering av jonbytare från flera avfallsanläggningar eller andra verksamheter, liknande som det görs idag med reaktivering av aktivt kol.
Stockholm: IVL Svenska Miljöinstitutet, 2023.