Situation

Den tidigare Pease Air Force Base (Pease) i Portsmouth, New Hampshire, USA fungerade i många år som utbildningsanläggning för brandförsvaret i staten New Hampshire. Vattenhaltigt filmbildande skum (AFFF) användes i de praktiska övningarna och substanserna sipprade med tiden ner i den regionala akvifern. De två primära per- och polyfluoralkylsubstanserna (PFAS) som förekommer på platsen är perfluoroktansyra (PFOA) och perfluoroktansulfonat (PFOS), i koncentrationer som överstiger gränsvärdet från US Environmental Protection Agency (USEPA). Myndighetens Health Advisory Level (HAL) har satts till 0,07 mikrogram per liter (µg/l). År 2014 inledde United States Air Force Civil Engineering Center (AFCEC) kontinuerliga insatser för att rena grundvatten som påverkats av PFAS vid Pease. AFCEC agerade snabbt för att börja utvärdera hållbara behandlingstekniker.

Utmaning

Inflödeskoncentrationen 50–100 ppb av totalt PFAS i grundvattnet var svår att hantera med konventionell reningsteknik. Vid den tidpunkten ansågs granulärt aktivt kol (GAC) vara den effektivaste behandlingstekniken för PFAS. AFCEC installerade ett GAC-system för att börja rena akvifern men stötte snabbt på stora operativa utmaningar. Nackdelen med denna lösning var den stora mängd förbrukat GAC som genereras under saneringsarbetet. Ett kärl räckte bara 2–3 veckor innan det måste bytas. En ny lösning behövde studeras, installeras och användas för att behandla den förorenade akvifern på ett effektivt sätt. AFCEC visste att de skulle stöta på samma problem över hela landet, så de ville utvärdera alternativa lösningar som kunde tillämpas på olika anläggningar i landet.

Lösning

AFCEC valde att ingå avtal med Wood Group PLC om att genomföra en parallell pilotstudie för att jämföra prestandan hos å ena sidan regenererbar jonbytarmassa (SORBIX™ RePURE A3F) från Emerging Compound Treatment Technologies (ECT2) och å andra sidan bituminös GAC. Pilotstudien inriktades på grundvattensanering på plats med följande mål:

  1. Påvisa att både SORBIX A3F-jonbytare och GAC kan avskilja PFAS till en nivå under uppnåbara kvantifieringsgränser i laboratorium och därmed uppfylla USEPA:s HAL-värden för PFOS och PFOA
  2. Bestämma genombrottskurvor och avskiljningskapacitet för PFAS i både SORBIX A3F-jonbytare och GAC
  3. Demonstrera regenerering på plats av jonbytaren SORBIX A3F så att den återfår samma avskiljningsförmåga för PFAS som nästan nytt material.

Baserat på den överlägsna kostnadsfördel som den regenererbara jonbytarmassan SORBIX RePURE A3F har påvisat sett till avskiljning av PFAS och livscykelkostnader, har AFCEC gått vidare med en fullskalig SORBIX RePURE-anläggning för att behandla PFAS och regenerera media på plats.

SORBIX RePURE är en patenterad regenererbar jonbytarprocess som avsevärt minskar avfallsgenereringen från en anläggning. I denna process avlägsnar jonbytarmassan SORBIX A3F PFAS från vattnet som passerar genom kärlen. Över tid börjar PFAS läcka från det primära kärlet till det sekundära, varvid en regenereringshändelse utlöses. PFAS avlägsnas sedan från SORBIX RePURE A3F-jonbytaren med hjälp av en egenutvecklad regenereringslösning. Denna lösning återvinns sedan genom destillering och tas i bruk på nytt för nästa regenereringscykel. Denna process är extremt hållbar sett till att maximera materialåteranvändningen och minimera avfallsgenereringen. Dessutom utgör regenereringsprocessen ett slutet kretslopp som hindrar PFAS från att släppas ut i atmosfären.

Konstruktion, installation och igångkörning av det fullskaliga SORBIX-systemet slutfördes våren 2018. Hittills har systemet behandlat mer än 130 miljoner liter PFAS-påverkat vatten med en genomsnittlig PFAS-inflödeskoncentration på 48 µg/l. Inget PFAS-avfall har behövt fraktas bort från anläggningen sedan start – aktuella uppskattningar tyder på att systemet upprätthåller en koncentrationsfaktor på ungefär ett till en miljon. Förhållandet ett till en miljon innebär att när en miljon liter vatten behandlats återstår ungefär en liter fast avfall. Detta beror i sin tur delvis på ett annat egenutvecklat steg i behandlingsprocessen som kallas SuperLoading™. SuperLoading är en patenterad process som ECT2 utvecklat och som ytterligare koncentrerar PFAS som återvinns under regenererings- och destillationsprocesserna.

Den nya teknik som AFCEC har infört har inte bara gett utmärkta resultat när det gäller PFAS-avskiljning och avfallsminimering, utan har också försett industrin med en demonstrerad och hållbar PFAS-avskiljningsteknik som konsekvent renar till icke-detekterbara nivåer.