概述

全氟和多氟烷基化合物（PFAS）是碳?xì)滏溕系臍湓?span style="color:#ff0000">全部或部分被氟原子取代的一類(lèi)化合物，廣泛應(yīng)用于金屬電鍍、消防泡沫、皮革、潤(rùn)滑劑等工業(yè)生產(chǎn)及生活用品。 PFAS 具有高毒性、持久性、生物累積性和遠(yuǎn)距離遷移性等持久性有機(jī)污染物的特點(diǎn)。人類(lèi)若長(zhǎng)期暴露于PFAS環(huán)境下容易對(duì)肝功能、生殖及兒童發(fā)育功能造成影響，引發(fā)免疫系統(tǒng)功能下降、增加癌癥風(fēng)險(xiǎn)等多種健康問(wèn)題。

近年來(lái)，地表水、地下水、自來(lái)水中均檢測(cè)到了 PFAS 的存在，水體中的PFAS 主要來(lái)源于生活污水和工業(yè)廢水，尤其是大型氟工業(yè)園區(qū)。其中，全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）是使用時(shí)間長(zhǎng)、環(huán)境殘留量較高的兩種 PAFS 化合物。美國(guó)對(duì)該兩種污染物的最大污染物限值（MCLs）因州而異，要求2029年前水系統(tǒng)強(qiáng)制達(dá)標(biāo) (PFOA≤4ng/L,PFOS≤4ng/L) 。我國(guó)2022年發(fā)布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2022）明確規(guī)定 PFOA 和 PFOS 的濃度限值分別為80 ng/L和40 ng/L，排放要求低于美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 國(guó)內(nèi)外PFAS排放限值

目前，國(guó)內(nèi)檢測(cè)飲用水中 PFAS 的方法大多應(yīng)用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法，如《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法第8 部分：有機(jī)物指標(biāo)》（GB/T 5750.8—2023）檢測(cè)方法84.1。得益于超高效液相色譜的高柱效，可極大地提高全氟化合物檢測(cè)的靈敏度和檢出率。

01國(guó)內(nèi)飲用水污染現(xiàn)狀

表2 不同城市不同類(lèi)型飲用水中PFOA與PFOS濃度水平

（NA表示數(shù)據(jù)缺項(xiàng)）

表2為不同城市不同水源地的飲用水進(jìn)水、出廠水和用戶末梢水，檢測(cè)其水中的 PFOA 和 PFOS 指標(biāo)，可知：除了長(zhǎng)江水源的武漢飲用水受 PFOA 污染外，其他各城市飲用水中的 PFOA 和 PFOS 均符合我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中的限值；武漢長(zhǎng)江段超標(biāo)可能與當(dāng)?shù)氐幕@區(qū)多、含氟工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)頻繁有關(guān)；另外，飲用水常規(guī)工藝處理方法（混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒）對(duì)水源中的含氟污染物去除率不高，甚至在供水管網(wǎng)末端出現(xiàn)了濃度增高的風(fēng)險(xiǎn)。

隨著飲用水品質(zhì)要求的提高，對(duì) PFAS 排放限值越來(lái)越嚴(yán)苛。尋求經(jīng)濟(jì)而有效的控制新技術(shù)，勢(shì)必成為新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

02飲用水中PFAS處理工藝選擇

由于不同水源中的 PFAS 濃度和組成差異很大，為了選擇合適的處理工藝，需要結(jié)合項(xiàng)目所在區(qū)域的實(shí)際情況，通過(guò)小試和中試裝置確定最終的工藝路線。常規(guī)的工藝選用活性炭過(guò)濾（GAC）、離子交換（IX）、反滲透（RO），其技術(shù)特點(diǎn)比對(duì)見(jiàn)表3。

表3 不同處理技術(shù)的比對(duì)

活性炭（GAC）處理是迄今為止受歡迎的 PFAS 處理方法，因?yàn)樗且环N成熟的技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)， GAC 處理去除 PFAS 需要10分鐘的空床接觸時(shí)間（EBCT)，導(dǎo)致占地面積比樹(shù)脂大。如果 GAC 飽和，通?？梢栽偕?GAC 。一旦 GAC 不能被再生，可以選擇在廢物能源設(shè)施或垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行焚燒。

由于成本和性能的原因，離子交換（IX）方法也已被接受。樹(shù)脂處理的優(yōu)點(diǎn)是能夠去除比 GAC 更廣泛的 PFAS 。 IX 只需要2-5分鐘的空床接觸時(shí)間（EBCT），從而減少占地面積和所需資金。樹(shù)脂介質(zhì)通常比 GAC 介質(zhì)更昂貴，但它通常具有更長(zhǎng)的床層壽命。一旦樹(shù)脂用完，離子交換樹(shù)脂就會(huì)被送往廢物能源設(shè)施進(jìn)行銷(xiāo)毀處理。

圖1 選擇最合適的PFAS處理工藝

03Xylem整體解決方案

賽萊默潛心研究 PFAS 解決方案已有十多年，僅在美國(guó)就為市政和工業(yè)客戶部署了80多個(gè) PFAS 治理項(xiàng)目。采用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，可提供固定或移動(dòng)式過(guò)濾裝置，其吸附反應(yīng)罐規(guī)格如下表。

表4 GAC/IX吸附反應(yīng)罐規(guī)格

圖2 GAC吸附反應(yīng)罐

系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)：

預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)，單罐流量從110m3/h至500m3/h

集成緊湊的分配管閥組，可實(shí)現(xiàn)超越/過(guò)濾、并聯(lián)/串聯(lián)，運(yùn)行操作靈活

全部可從外部進(jìn)行維修，減少人工

撬塊化設(shè)計(jì)，極大簡(jiǎn)化了安裝流程

設(shè)計(jì)選型中，除了確認(rèn)處理水量和PFAS去除率外，還需要評(píng)估進(jìn)水其他水質(zhì)參數(shù)。比如無(wú)機(jī)參數(shù)（TDS、堿度），影響水的結(jié)垢潛力； GAC 床層壽命受水中 TOC 含量影響，高 TOC 會(huì)縮短床層壽命；較高的陰離子、有機(jī)物或鐵離子，會(huì)大大縮短 IX 床層的壽命。

04結(jié)語(yǔ)

在全球共同應(yīng)對(duì) PFAS 污染的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)中， Xylem 通過(guò)整合技術(shù)創(chuàng)新和大量工程經(jīng)驗(yàn)，打造覆蓋污染監(jiān)測(cè)、高效去除及長(zhǎng)效防控的全鏈條解決方案，從而實(shí)現(xiàn)無(wú) PFAS 污染的健康安全高品質(zhì)飲用水。

參考文獻(xiàn)：

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