[发明专利]用于从地下水中分离物质的方法和设备

说明书

公开了一种用于从地下水中分离一定量的物质的设备，其包括长形腔室(18)，所述长形腔室具有入口(22)，该入口被布置成在使用中允许地下水在靠近下部第一端(24)处进入所述腔室中。还设有位于第一端(24)附近的气体发泡器(26)，该气体发泡器允许气体进入腔室，用于引导地下水从腔室的第一端(24)流向第二端上端，并用于产生泡沫层(32)，该泡沫层(32)上升到与地下水的界面上方，该泡沫层包括浓缩量的物质。抽吸罩(38)可以从腔室(18)的顶部向下移动到使泡沫层(32)塌陷并将其从井体(14)中去除的位置。抽吸罩(38)(用作泡沫深度调节装置)控制泡沫层(32)中的地下水量，这会影响在泡沫层(32)中实现的污染物质的浓度。

技术领域

本发明涉及一种用于从地下水中分离物质的设备以及一种使用该分离设备的方法。在一种形式中，该设备和方法可用于去除位于地体中的地下水中存在的污染物有机材料。然而，该设备和方法也可用于从地下水中去除非有机材料或污染物。

背景技术

全氟烷基或多氟烷基物质(PFAS)包含一系列聚氟化烷基物质(包括但不限于不同碳链长度的羧酸、烷基磺酸盐、烷基磺酰胺化合物和氟调聚化合物及其前体)。PFAS已被广泛应用，包括作为专业消防产品，或者用于纺织品、皮革和地毯的浸渍或涂敷，或者用于地毯清洁化合物，以及用于航空液压油、金属电镀、农业(用于某些种类蚂蚁的昆虫诱捕器)、照片成像、电子产品制造和不粘锅应用。

高阶PFAS降解为特定的终点PFAS化学品(包括但不限于全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟辛酸(PFOA)和全氟己烷磺酸(PFHxS))。这些相关优先化合物(priority compound)能防生物或非生物降解，因此在环境中是持久性的。它们有抗性，具有生物累积性，已知污染了土壤、地下水和饮用水源。

已知PFAS污染了地下水，包括饮用水源。PFOS、PFHxS和PFOA已经在大多数发达国家的管辖区公布了人类健康和环境监管标准。随着新的毒理学研究数据表明潜在的风险关联，预计更多的PFAS化合物将被确定为应当关注的污染物。需要整改方法来处理优先的PFAS化合物。

许多出版物中已知通过在地下水或地下水井中鼓泡空气来去除挥发性有机化合物(VOC)的技术(也称为“吹脱”)。然而，众所周知，这种技术不能处理PFAS污染的地下水。在最近的一项研究中，数据来自一个受到PFAS污染的位于美国的地点，在那里，以前曾用吹脱法去除VOC，但是在该工作25年多之后，受调查的地点仍然存在高持久性PFAS污染，需要整改(Environ.Sci.Pollut.Res(2013)20:1977-1992pp)。虽然它们是可溶的，但大多数长链PFAS(包括PFOS和PFOA)具有低至非常低的蒸汽压，这意味着它们不容易挥发，因此吹脱不是无效的整改处理。

用于处理PFAS污染地下水的已知技术基于两种方法：“泵送处理(pump andtreat)”和“原位化学处理”。

“泵送处理”是一种常规方法，通过钻到地里的抽取井将地下水泵送到地表，然后处理收集到的水。处理过的水然后被引向合适的终点，例如用于灌溉或重新注回地里(这在许多地方是不允许的)，或者通过排入下水道或废物处理设施。由于从一个地方到另一个地方运输大量水的费用，这项技术的成本很高。

在这种方法中，废物处理设施使用多种技术来处理含PFAS的水，包括以下任何一种技术或组合技术：(a)通过活性炭介质吸附，最常见的形式是颗粒活性炭(GAC)；(b)通过粘土基介质吸附；(c)通过反渗透(RO)膜过滤，和(d)通过离子交换树脂吸附。一般来说，这些技术中使用的处理剂不容易再生，在达到最大处理能力后需要弃置(通常是填埋)。

泵送处理系统通常需要多年长时间运行，并且处理量非常大——因此，处理设备也很大。由于处理厂的规模和长的运行时间(几年，甚至几十年)，资金和运行成本通常很高。另一个困难是污染物可能被吸附到地里的非渗透性材料上(例如，淤泥或粘土上)，并且永远不会被正确释放。