Während sie aus Feuerlöschsystemen auslaufen, werden Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) in wässrigen Feuerlöschschäumen (AFFF) und Ausrüstung gefunden. Um der Industrie bei der Bewältigung dieser Herausforderung zu helfen, optimiert die TRS Group ein Verfahren zur Reinigung von PFAS aus Feuerlöschgeräten. Im Folgenden diskutieren wir die Herausforderungen der AFFF-Entfernung und diskutieren eine effektive Lösung.
Wie unterscheidet sich PFAS von anderen Schadstoffen?
Mit den fluorhaltigen Schwänzen (rechts in Grün dargestellt) und unterschiedlichen funktionellen Gruppen (Kopf in Rot dargestellt) sind PFAS-Moleküle chemisch und physikalisch stabil und lassen sich ganz anders behandeln als Lösungsmittel und Erdölkohlenwasserstoffe. Zu den einzigartigen PFAS-Eigenschaften gehören:
- Die Köpfe können neutral, kationisch, anionisch oder zwitterionisch sein.
- Die Moleküle können als Basen und Säuren wirken.
- Die Sanierungsziele liegen oft im Nanogramm-pro-Liter-Bereich (ng/L), also um Größenordnungen unter den typischen Konzentrationszielen für Lösungsmittel.
- Die Moleküle haben eine Affinität zu Luft-Wasser-Grenzflächen. In erhöhten Konzentrationen können sie aufgrund ihrer oberflächenaktiven Eigenschaften Schaum bilden.
Diese Eigenschaften schaffen Herausforderungen für Sanierung und PFAS-Reinigung, wobei bei der Auswahl der Methoden die Chemie im Auge behalten werden muss.
Herausnehmen von PFAS aus der Lösung
Obwohl PFAS mithilfe von Ionenaustausch und körniger Aktivkohle (GAC) aus dem Wasser entfernt werden können, führen der häufige Austausch von GAC und die Regenerierung von Harzen aufgrund ihrer geringen Affinität zu GAC und den Zielen für niedrige gelöste Konzentrationen zu hohen Betriebskosten. Die Industrie arbeitet intensiv daran, kostengünstigere PFAS-Wasseraufbereitungslösungen zu finden.
Eine solche Lösung heißt PerfluorAdTM Methode. Einmal in warmem Wasser aufgelöst, bindet dieses nachhaltige lebensmittelechte und honigähnliche Produkt die PFAS-Moleküle, um winzige Flocken zu bilden, bei denen es sich um Ansammlungen von PFAS- und Ölsäurepartikeln handelt. Die Flocke ist schwerer als Wasser, was wir durch eine Kombination aus Absetzen und Filtrieren entfernen können.
Reinigungsmittel, die die Desorption und Auflösung erleichtern und dann die PFAS binden, sind wirksamer als herkömmliche Tenside und Lösungsmittel.
Entfernen von AFFF aus Feuerlöschgeräten
AFFF enthält typischerweise 3 bis 10 Gewichtsprozent (%) PFAS. Die restlichen Flüssigkeiten sind Trägerflüssigkeiten wie Glykole, Ester und Polyglykozide in unterschiedlichen Formulierungen. In einem standardmäßigen 30-Gallonen-Schaumtank beträgt die PFAS-Masse 5 bis 10 Kilogramm (kg). Leider war das dreimalige Spülen (oder mehr) mit Wasser nicht so effektiv wie gewünscht.
Der Großteil des PFAS wird entfernt, indem das AFFF aus den Systemen abgelassen wird, wie unten links dargestellt.
Während frisches AFFF-Konzentrat flüssig ist und leicht in Schaumtanks an Bord der Fahrzeuge überführt werden kann, kann AFFF mit der Zeit viskos werden, feste Beschichtungen bilden und sich an Tankoberflächen und Rohren festsetzen. Solche PFAS-reichen Krustenansammlungen sind schwer zu entfernen, es sei denn, die Oberflächen sind zugänglich und können durch Schaben und Druckwaschen gereinigt werden. Die Entfernung von Krustenablagerungen wird durch physikalische Bewegung erleichtert.
Da die meisten Innenflächen unzugänglich sind, ist es entscheidend, dass die Reinigungsmethode und -mittel in den Ecken und Winkeln der Tanks und Rohrleitungen gut funktionieren. Mittel wie PerfluorAd sorgen dafür, dass Krusten und flüssige AFFF-Rückstände gelöst werden, da die chemische Flockung PFAS aus den Ablagerungen zieht.
Das kostengünstigste Spülen beinhaltet erhitzte tensidartige Mittel und physikalische Bewegung. Dies gilt insbesondere für Fahrzeuge, die schon lange im Einsatz sind und erhebliche Rückstände von älterem Schaummittel oder verkrusteten Ablagerungen aufweisen.
Minimierung der Abfallerzeugung
Das PerfluorAdTM Der Reinigungsprozess verbraucht zwischen 500 und 2000 Gallonen Wasser für jeden LKW. Zuerst spülen wir Trinkwasser durch den LKW. Danach erhitzen wir das Wasser und fügen PerfluorAd hinzu. Beachten Sie den Schmutz im unteren linken Foto unten. Die Zugabe von PerfluorAd hat eindeutig einen signifikanten Einfluss auf die AFFF-Entfernung.
Wir entfernen den größten Teil des PFAS als kleine Menge Flockungsmittel in dem unten auf dem großen Foto gezeigten Kegelbodentank. Der erzeugte Abfallstrom besteht aus einigen Gallonen Schlamm.
Ein wesentliches Merkmal der PerfluorAdTM Prozess, behandeln wir das Spülwasser, wodurch der erzeugte Abfall weiter reduziert wird, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Schließlich reinigen wir das Wasser vor dem Ablassen in Gefäßen mit granulierter Aktivkohle (GAC).
Zukünftige Verbesserungen des Systems können destruktive Wasserbehandlungsprozesse umfassen, wie z. B. sub- oder superkritische Wasseroxidation, um die erzeugte Abfallmenge weiter zu reduzieren.
Zurückprallen
Am Ende der AFFF-Entfernungspülen wir die Schaumtanks und das Leitungssystem immer wieder mit sauberem Wasser. Sobald wir nicht schäumende Bedingungen erreichen, nehmen wir Wasserproben zur Analyse. Typischerweise erreichen wir eine Reduzierung der PFAS-Konzentration um mehr als 99.8 %. Unsere Berechnung zeigt, dass, wo ein typisches Feuerlöschereignis zur Freisetzung von 5 bis 10 kg PFAS pro ungereinigtem LKW führen würde, ein ähnliches Ereignis nach der Reinigung mit PerfluorAd etwa 10 bis 20 Milligramm freisetzen würde, was einer Reduzierung um 99.9998 % entspricht. Allerdings ist das daraus resultierende Wasser nicht sauber genug, um es zu trinken.
Da PFAS adsorbiert und in feste Oberflächen diffundiert, befürchten einige, dass Tests Monate später zeigen würden, dass die PFAS-Konzentrationen in den Tanks wieder angestiegen sind; das heißt, sie sind aus den betroffenen Oberflächen zurückdiffundiert. Dies würde eintreten, wenn im Laufe der Zeit eine beträchtliche PFAS-Masse aus Rohren, Armaturen oder Schläuchen diffundiert oder herausgelöst wird.
Eine nützliche Testmethode wäre, die letzte Spülung zu wiederholen und das Wasser einige Zeit später erneut zu testen. Ein besserer Ansatz wäre, einen Hydranten anzuschließen und ein echtes Brandereignis zu simulieren, indem Wasser und fluorfreier Schaum durch das Fahrzeug in einen großen Tank geleitet werden, wo Proben gesammelt werden können. Wir weisen darauf hin, wie wichtig es ist, die gleiche Sprühkraft wie bei einer echten Veranstaltung zu verwenden. Andere reale Tests könnten die Verwendung des Lkw-Motors umfassen, um einen Nebenabtrieb (PTO) zu aktivieren, um Pumpen anzutreiben, die das Löschwasser unter Druck setzen. Eine vernünftige Schlussfolgerung ist, dass jegliches PFAS, das aus den betroffenen Geräten diffundiert, wahrscheinlich nicht messbar wäre.