Da die Verantwortung für die Entfernung von PFAS aus dem Trinkwasser nun ganz klar bei den Wasseraufbereitungsanlagen liegt, bemühen sich die Versorgungsunternehmen eilig darum, entsprechende Aufbereitungssysteme einzurichten. Die Zeit läuft bis Juni 2029, wenn öffentliche Wasseraufbereitungsanlagen PFAS-Werte von höchstens 4 Teilen pro Billion für zwei gängige PFAS (PFOA und PFOS) und 10 Teilen pro Billion für drei weitere (PFHxS, PFNA und HFPO-DA) erreichen müssen. Darüber hinaus werden PFAS-Gemische, die mindestens zwei oder mehr der Stoffe PFHxS, PFNA, HFPO-DA und PFBS enthalten, anhand eines Hazard-Index-MCL reguliert, um die kombinierten Konzentrationen dieser PFAS im Trinkwasser zu berücksichtigen.

Angesichts dieser zeitlichen Vorgaben könnten Anlagenbetreiber glauben, dass ihnen nicht genügend Zeit für die Durchführung eines PFAS-Pilotprojekts bleibt, doch dies ist nicht der Fall. Angesichts der erheblichen Investitionen in neue Aufbereitungstechnologien ist es entscheidend, dass die Anlagen die richtigen Entscheidungen treffen, um zu vermeiden, dass sie sich mit teuren Anlagen wiederfinden, die die Vorschriften nicht erfüllen können oder deren Wasseraufbereitung mehr kostet, als sie sollte. Da die Branche immer mehr darüber lernt, wie PFAS bei sehr unterschiedlichen Wasserquellen behandelt werden können, ist eine PFAS-Pilotstudie der einzige Weg, ein System zu entwerfen, das erschwinglich ist, den spezifischen Anforderungen der Anlage entspricht und die Einhaltung der Vorschriften bis zur Frist im Juni 2029 gewährleisten kann. Durch Pilotprojekte können Anlagen ein System optimieren und die Gesamtbetriebskosten senken.

Im Wesentlichen verringert der Pilotbetrieb das mit der Installation einer neuen Aufbereitungsanlage verbundene finanzielle Risiko auf vier wesentliche Arten.

Erstens ermöglicht ein Pilotversuch eine genaue Überwachung der Wasserqualität und kann Aufschluss über Schadstoffe und chemische Zusammensetzungen geben, die der Anlage zuvor nicht bekannt waren. Bei längeren Pilotversuchen treten unbekannte und „langsam auftretende“ Probleme zutage, was dem Planungsteam die Möglichkeit bietet, sicherzustellen, dass das vollwertige System diese Probleme bewältigen kann. Im Zusammenhang mit der Entfernung von kurzkettigen und langkettigen PFAS ist dieser Aspekt besonders relevant, da nicht alle Technologien beide Arten gleichermaßen gut entfernen können.

Zweitens gibt ein Pilotversuch dem Betriebspersonal die Möglichkeit, mit der Technologie zu interagieren, um festzustellen, ob sie zu ihren Betriebsabläufen, räumlichen Gegebenheiten und anderen standort- und personalbezogenen Besonderheiten passt.

Drittens liefert ein Pilotversuch eine genaue Prognose darüber, wie oft die Filtermedien ausgetauscht werden müssen. Dieser Kostenpunkt ist ein wesentlicher Bestandteil der Gesamtbetriebskosten und lässt sich nur dann vollständig einschätzen, wenn die Filtermedien über einen längeren Zeitraum den örtlichen Bedingungen ausgesetzt werden.

Schließlich bietet ein Pilotversuch einer Anlage eine besonders risikoarme Gelegenheit, etwas Neues zu testen. Innovationen in der Wasseraufbereitung sind so zahlreich wie nie zuvor, und durch Pilotversuche können Anlagen ein überlegenes Produkt entdecken, das gute Leistung erbringt und Kosten senkt.

Wenn eine dieser Entscheidungen überstürzt und ohne Pilotversuch getroffen wird, kann dies die Anlage über die gesamte Lebensdauer der Ausrüstung Millionen von Dollar kosten.

Wenn die Zeit drängt, kann ein Pilotprojekt von drei bis sechs Monaten erste Erkenntnisse liefern. Die aus einem kurzen Pilotprojekt gewonnenen Erkenntnisse müssen jedoch hochgerechnet werden und lassen wahrscheinlich wichtige Erkenntnisse außer Acht. Idealerweise sollte ein Pilotprojekt 12 bis 18 Monate dauern. Dies ist in der Regel lang genug, um die anfänglichen Filtermedien vollständig zu verbrauchen und die Veränderungen im Wasser über ein ganzes Jahr hinweg zu erfassen, wodurch das Risiko unerwarteter Kontaminationsspitzen (wie sie saisonal oder unregelmäßig aufgrund extremer Wetterbedingungen oder gelegentlicher industrieller Aktivitäten in der Nähe auftreten) minimiert wird. Eine wichtige Erkenntnis ist die Exposition einer Anlage gegenüber bestimmten PFAS-Verbindungen, da es Unterschiede bei der Herangehensweise an die Entfernung von kurzkettigen und langkettigen PFAS gibt.

Da die Wasseraufbereitungsbranche immer mehr über die Behandlung von PFAS lernt, ist eine frühzeitige Investition in ein Pilotprogramm der Schlüssel zum Erfolg.

Ein PFAS-Pilotprojekt beginnt in der Regel mit der Erstellung eines vollständigen Wasserprofils, das eine Wasseranalyse, die Ermittlung der Schadstoffe, die Bewertung bereits vor Ort vorhandener Technologien, die für die Vorbehandlung genutzt werden könnten, die Beurteilung der räumlichen Gegebenheiten sowie Berechnungen des derzeitigen und des in absehbarer Zukunft zu behandelnden Wasservolumens umfasst. Dieses Profil liefert wertvolle Daten, die dabei helfen, in jeder Phase die besten Entscheidungen zu treffen.

Ein weiterer zu berücksichtigender Aspekt während der Phase der Erstellung des Wasserprofils ist der Nachweis nicht regulierter PFAS im Probenwasser. Wenn die ersten nachgewiesenen PFAS nicht reguliert sind, müssen Kunden entscheiden, wie sie vorgehen wollen: sich nur um die regulierten PFAS kümmern oder alle behandeln, um künftigen Vorschriften vorzugreifen.

Es ist zu beachten, dass eine einmalige Wasseranalyse nur eine Momentaufnahme ist und Veränderungen im Wasserverlauf über ein Jahr hinweg nicht erfasst. Anlagenbetreibern wird empfohlen, bekannte saisonale Schwankungen und andere aktuelle Beobachtungen im Zusammenhang mit Extremwetter zu erwähnen, um ein umfassendes Verständnis der Herausforderungen zu erlangen, die das spezifische Wasser einer Anlage mit sich bringt. Die fortlaufende Analyse der Wasserqualität während des gesamten Pilotprojekts ist eine bewährte Vorgehensweise, die ein möglichst genaues Bild der Anforderungen einer Anlage in Bezug auf Schadstoffe liefert.

Die derzeit gängigsten Lösungen zur PFAS-Entfernung sind granulierte Aktivkohle (GAC) und Ionenaustauschharz (IX).

Granulierte Aktivkohle (GAC) ist eine seit langem bewährte Technologie zur Entfernung von Schadstoffen, die sich auf dem Markt gut etabliert hat und niedrige Betriebskosten aufweist. GAC kann PFAS auf nicht nachweisbare Werte reduzieren und eignet sich am besten für langkettige PFAS. Im Vergleich zu IX ist sie besser in der Lage, zusätzliche organische Schadstoffe und Desinfektionsnebenprodukte zu entfernen. Mit 10–20 Minuten ist die Kontaktzeit im leeren Bett (EBCT) länger als bei IX und die Filtrationsrate (lineare Geschwindigkeit) geringer, was bedeutet, dass die Anlage einen größeren Platzbedarf und höhere Behälter als IX hat, was die anfänglichen Investitionskosten erhöht.

Der Ionenaustausch (IX) verwendet anionische Harzmedien, die speziell auf PFAS abzielen, da IX negativ geladen ist, um den positiv geladenen „Kopf“ der PFAS-Verbindungen anzuziehen. Es bietet eine bessere Entfernung sowohl von kurzkettigen als auch von langkettigen PFAS als GAC und kann PFAS mit einer sehr kurzen (2–3 Minuten) EBCT auf nicht nachweisbare Werte reduzieren (bis zu 99,99 % Entfernung), was eine kleinere Anlage und geringere Investitionskosten ermöglicht. Dieses Einwegmedium bietet die längste Lebensdauer seiner Art auf dem Markt.

Sowohl bei IX als auch bei GAC müssen verbrauchte Medien entfernt und zur thermischen Vernichtung an einen externen Standort gebracht werden, was derzeit die gängigste Option zur Vernichtung von PFAS ist.

Die Behälterkonstruktion ist ein wichtiger Bestandteil der Aufbereitung, insbesondere im Hinblick darauf, wie hoch der Füllgrad des Filtermediums sein kann. Neue Innovationen im Behälterdesign ermöglichen einen höheren Füllgrad, ohne dass die einfache Inspektion des Filtermediums und des Behälters beeinträchtigt wird.

Zwar ist es schwierig, die Hydraulik im Maßstab 1:1 zu demonstrieren, die durch die Konstruktion der Einlass- und Unterlaufkanäle in den Druckbehältern zur Aufnahme des Mediums beeinflusst werden kann, doch ist es wichtig zu verstehen, wie der Lieferant seine Anlagen im Maßstab 1:1 konstruiert, damit das gewählte Medium effizient und ohne Kurzschlüsse genutzt wird, die die Lebensdauer des Mediums verkürzen und die Kosten erhöhen.

Seit mehr als 25 Jahren leistet De Nora mit seinen „SORB Contaminant Removal Solutions“ Pionierarbeit bei der Entwicklung von Produkten zur Entfernung von Schadstoffen aus dem Wasser. Das dabei gewonnene Fachwissen bildet eine solide Grundlage für die PFAS-Entfernungssysteme des Unternehmens und zeigt den Kunden, wie PFAS aus dem Wasser entfernt werden können.

Die Unterstützung von Wasserversorgern bei der Entfernung von PFAS aus dem Trinkwasser bei gleichzeitiger Minimierung der Investitions- und Betriebskosten ist zu einem Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung bei De Nora geworden. Durch kontinuierliche Innovationen setzt De Nora Maßstäbe für die Zukunft der Wasseraufbereitung und ermöglicht es Wasserversorgern, Sicherheit für Wasser und Umwelt zu gewährleisten und gleichzeitig ihre finanziellen Ressourcen optimal zu nutzen.

De Nora arbeitet mit Kunden zusammen, um deren dringendsten Anforderungen zu erfüllen, und hat dank jahrzehntelanger Erfahrung und besonderer Fachkenntnisse im Bereich traditioneller und neu auftretender bedenklicher Schadstoffe wie PFAS, 1,4-Dioxan, Mikroverunreinigungen und Desinfektionsnebenprodukte zu Zehntausenden von Installationen weltweit beigetragen.

Das einzigartige Behälterdesign von De Nora spart Wasseraufbereitungsanlagen Investitionskosten in Form geringerer Installations- und Anschaffungskosten für Filtermedien sowie Betriebskosten durch einen reduzierten Wartungsaufwand, eine optimierte Medienausnutzung, die die Lebensdauer der Medien verlängert, und seltenere Ausfallzeiten.

Da die Vorschriften zur PFAS-Entfernung auf Bundesebene verschärft werden, engagiert sich De Nora für die Zusammenarbeit mit Aufbereitungsanlagen, um ihnen dabei zu helfen, den wachsenden Anforderungen an ihre Branche gerecht zu werden.