米国内の多くのコミュニティは、気候変動、都市化の進行、人口増加、および長引く干ばつ。
飲料水事業者は、将来の水需要に備えて計画を立てているため、多くの事業者が飲料水の直接的な再利用を検討しているか、取り入れています。直接飲用可能な再利用とは、高度な水処理プロセスによって、処理された廃水を高品質の飲料水に変換するプロセスです。直接飲用に再利用するには、消費者の健康を保護し、高品質の製品を確保するために、複数の障壁、設計された保管、広範な監視が採用されています。
従来の飲料水源と同様に、直接飲用に再利用される人工または人為起源の化学物質の存在が懸念されます。最近、パーフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質、または PFAS の存在が多くの注目を集めています。 PFAS は、多数の消費者および産業用途で使用される化合物の大きなグループです。たとえば、食品包装、防汚および撥水生地、非粘着製品、消火フォームなどです。 PFAS は広く使用されており、劣化しにくく、水に溶けます。その結果、河川、湖、帯水層、処理された廃水、飲料水で検出されています。
この作業では、処理された廃水からのパーフルオロアルキル酸 (PFAA) と PFAA 前駆体の両方の除去に対する高度な処理の効果に焦点を当てました。 PFAA は、水中で一般的に検出される PFAS のサブセットであり、パーフルオロオクタン酸 (PFOA) とパーフルオロオクタンスルホン酸 (PFOS) の両方を含むグループです。この研究では、十分に確立された液体クロマトグラフィータンデム質量分析法を使用して、PFOA および PFOS を含む合計 10 の PFAA 化合物を監視しました。
PFAS の広範な傘には、生物学的または化学的に酸化されて PFAA になる可能性があるため、PFAA 前駆体としてラベル付けされたクラスの化合物も含まれます。 PFAA 前駆体の例には、ペルフルオロオクタンスルホンアミド、ペルフルオロアルキルリン酸モノおよびジエステル、ポリフッ素化ホスピネート、およびその他の専有 PFAS が含まれます。多くの場合、これらの前駆体は分析的に検出するのが難しいため、研究者はそれらの存在を間接的に判断する方法を開発しました.この方法では、強力な酸化剤 (ヒドロキシルラジカル) との反応の前後で PFAA レベルを測定し、濃度の違いを使用して、存在していたはずの前駆体の濃度を推測します。
直接飲用可能な再利用処理トレインは、一般に、逆浸透 (RO) ベースの処理またはオゾン-生物学的活性炭-粒状活性炭 (オゾン-BAC-GAC) 処理の 2 つのグループに分けることができます。どちらの場合も、汚染物質は、PFAS を含む、存在する汚染物質を物理的に除去、生分解、または化学的に変換する可能性のある処理プロセスを受けます。
図 1 に示すように、4 つの飲用再利用サイトのそれぞれへの流入水には、PFAA と PFAA 前駆体の両方が含まれており、前駆体は総濃度の 30 ～ 67% を占めていました。 RO ベースの処理トレインは両方とも、すべての PFAS を検出以下まで除去することができました。しかし、それはかなりの経済的および環境的コストを伴います。このコストの一部は、RO 中に拒否されたすべての汚染物質を含むブライン溶液の廃棄です。対照的に、オゾン-BAC-GAC は大幅に安価であり、ブラインの廃棄を必要としません。
2 つのオゾン-BAC-GAC サイトでも PFAA 前駆体の大幅な除去が観察されましたが、PFAA の総濃度の変化は限定的でした。ここには示されていませんが、治療により、存在する PFAA のタイプが PFOA などの長鎖種からより短い化合物へと大幅に変化しました。 2 番目のオゾン-BAC-GAC サイトで見られるわずかな増加は、処理中の PFAA 前駆体の PFAA への分解により発生しました。
この調査の重要なポイント:
- すべての処理済み廃水サンプルで PFAA 前駆体が検出されました。
- RO は PFAA および PFAA 前駆体を検出限界以下まで除去しました。
- オゾン-BAC-GAC は、短鎖 PFAA よりも PFAA 前駆体と長鎖 PFAA を有利に除去しました。
- 最終排水生成水で検出されたすべての PFAA の合計は、PFOA と PFOS の合計について、米国 EPA の健康勧告レベルである 70 ng/L を超えませんでした。
これらの調査結果は、ジャーナル Water Research に最近掲載された、飲料用再利用システムにおけるペルフルオロアルキルおよびポリフルオロアルキル物質の除去というタイトルの記事に記載されています。 .この作業は、Oscar Quiñones、Research Chemist、および Eric R.V. によって行われました。ネバダ州南部水道局の水質研究開発グループのプロジェクト マネージャーである Dickenson 氏。
