可移動(dòng)修復(fù)拖車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種修復(fù)工藝，其中將淡水泵入箱中以通過加熱器加熱，且淡水通過KDF過濾器泵出、通過UV光且通過反應(yīng)器并儲(chǔ)存在化學(xué)混合箱中，其中在將溶液從混合箱泵出到放置在下向鉆眼的熱感應(yīng)探頭以便處理受污染土壤和水之前，添加氧化劑的助催化劑。
【專利說明】可移動(dòng)修復(fù)拖車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及受污染土壤的原位環(huán)境修復(fù)和改善的機(jī)械修復(fù)工藝和化學(xué)修復(fù)工藝?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]受污染的土壤和水一直是由工業(yè)處理和化學(xué)品泄漏造成的問題，所述化學(xué)品泄漏起因于石油勘探和其他工業(yè)泄漏或工業(yè)事故。
[0003]受污染土壤的凈化可能非常昂貴且耗時(shí)。許多受污染場地要求將土壤移送到其中通過修復(fù)工藝移除污染的場地，且隨后運(yùn)回到最初場地。
[0004]可移動(dòng)安裝的修復(fù)設(shè)備也可安裝在拖車上，以幫助降低成本且使得修復(fù)工藝更有效。典型的修復(fù)設(shè)備可包括水分離器、過濾系統(tǒng)和化學(xué)誘變系統(tǒng)。
[0005]關(guān)于用于修復(fù)的機(jī)械工藝的改善，一種這樣的創(chuàng)新裝置包括一種用于離子化及添加額外能量到流體中的反應(yīng)器，從而以更有效方式分離碳原子。
[0006]關(guān)于工藝的化學(xué)方面，過硫酸鹽氧化化學(xué)為用于氯化有機(jī)物和非氯化有機(jī)物的(原位)化學(xué)氧化的新興技術(shù)。使過硫酸鹽形成硫酸根自由基的活化劑為用于修復(fù)多種污染物的有效工具，所述污染物包括氯化溶劑(乙烯、乙燒和甲燒)、苯系物(benzene, toluene,ethylbenzene, and xylenes;BTEX)、甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether ;MTBE)、二氧六環(huán)、多氯聯(lián)苯(polychlorinated biphenyl;PCB)和多環(huán)芳經(jīng)(polycyclic aromatichydrocarbons;PAH)。
[0007]現(xiàn)在存在數(shù)個(gè)新的活化技術(shù)來催化硫酸根自由基的形成，包括過硫酸鹽與螯合金屬配合物結(jié)合及過硫酸鹽與過氧化氫和堿性過硫酸鹽結(jié)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明利用最新離子碰撞機(jī)反應(yīng)器技術(shù)并結(jié)合使用創(chuàng)新化學(xué)促進(jìn)劑的工藝且結(jié)合在移動(dòng)修復(fù)拖車內(nèi)的全部改善，其中可容易將修復(fù)工藝轉(zhuǎn)移到要求場地。
[0009]工藝為拖車式且具有反應(yīng)器，所述反應(yīng)器使用完善的空化原理以產(chǎn)生水的氫化。另外，利用無箱式熱水工藝并使用UV光工藝來提供顯示超臨界特性的流體的進(jìn)一步增強(qiáng)，這侵蝕分解分子的烴分子。將工藝定義為設(shè)計(jì)的先進(jìn)氧化法去污。
[0010]另外，熱感應(yīng)探頭用于在低于最佳操作溫度的區(qū)域內(nèi)有效工作且用于更有效解決溫度平衡。
[0011]改善技術(shù)通過將基于烴的污染物轉(zhuǎn)變成為二氧化碳和水來破壞所述基于烴的污染物。工藝為一種氧化形式，所述工藝?yán)靡阎趸瘎┰噭┖屯ㄟ^反應(yīng)器產(chǎn)生的水。
[0012]工藝通過超聲波化學(xué)現(xiàn)象、機(jī)械現(xiàn)象和離子現(xiàn)象產(chǎn)生氫自由基。這些現(xiàn)象產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)眾多化學(xué)反應(yīng)的極高局部溫度和壓力。
[0013]起反應(yīng)的水和特定污染物氧化劑的結(jié)合完成污染物破壞，從而導(dǎo)致實(shí)質(zhì)上比其他現(xiàn)行方法更大的修復(fù)效果?？墒褂孟铝袦?zhǔn)則判斷比較工藝效果:
[0014]1)完成的時(shí)間；[0015]2)成本效率；
[0016]3)環(huán)境影響；
[0017]4)對(duì)于對(duì)象土壤基質(zhì)的影響；
[0018]5)工藝后處理需求；及
[0019]6)低于調(diào)整準(zhǔn)線的一致、可驗(yàn)證及永久的污染物破壞。
[0020]技術(shù)對(duì)于有害污染物和無害污染物兩者都是可適用且成本有效的，所述技術(shù)可應(yīng)用到任何形式的有機(jī)污染，包括石油化學(xué)產(chǎn)品、人類和動(dòng)物廢棄物、包括肥料和農(nóng)藥的農(nóng)業(yè)廢棄物以及有害工業(yè)污染物，例如木餾油、全氯乙烯、四氯乙烯、五氯苯酚(pentachlorophenol; PCP)、PAH 等。
[0021]技術(shù)能夠產(chǎn)生超越處理土壤、淤泥及挖泥機(jī)的特定應(yīng)用的積極結(jié)果。在土壤處理應(yīng)用內(nèi)，水通過反應(yīng)器且隨后與其他特定污染物氧化劑一起被引入受污染土壤內(nèi)。然而，反應(yīng)器可通過借助裝置傳遞介質(zhì)來直接處理受污染介質(zhì)。
[0022]舉例來說，可使受污染的地下水或浙出物通過離子碰撞機(jī)反應(yīng)器且進(jìn)行更有效處理?？蓪⑻幚硐到y(tǒng)用于非原位應(yīng)用或原位應(yīng)用以破壞污染物。技術(shù)在研究和開發(fā)設(shè)施內(nèi)的主要應(yīng)用將為非原位應(yīng)用和原位應(yīng)用兩者。
[0023]盡管上述描述含有許多說明，但這些說明不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明范圍的限制，而應(yīng)作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的例證。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為工藝配置的圖解。
[0025]圖2為探頭的立面視圖。
[0026]圖3為熱探頭的典型安裝的立面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在修復(fù)工藝的優(yōu)選實(shí)施方式中，將500加侖(約1892.71升)的淡水通過消防軟管、輸水軟管或剛性管引入拖車后面的板上且保持在525加侖(約1987.34升)的箱20中加熱。
[0028]可通過丙烷無箱式熱水加熱器30或類似裝置完成加熱，所述丙烷無箱式熱水加熱器30或類似裝置通過連接在收集箱底部的PVC管40使水連續(xù)循環(huán)。
[0029]可使用加熱器進(jìn)口側(cè)上的市售循環(huán)泵50移動(dòng)水。加熱器改善對(duì)化學(xué)水摻和物的動(dòng)力分散作用。
[0030]水通過加熱元件且隨后回到收集箱20的頂部側(cè)。持續(xù)這種循環(huán)直到水到達(dá)基于特定需求的設(shè)置溫度或預(yù)定溫度。
[0031]一旦到達(dá)設(shè)置溫度，就將水通過在收集箱外的循環(huán)泵60且通過PVC管70轉(zhuǎn)移到KDF過濾器80。
[0032]隨后水流出KDF過濾器80且流經(jīng)PVC管90到裝置100，其中水受到UV光影響且隨后通過PVC管110到反應(yīng)器120。UV光產(chǎn)生先進(jìn)氧化自由基羥基能量。
[0033]進(jìn)入反應(yīng)器120的熱水受到空化影響。反應(yīng)器120也可被稱為離子碰撞機(jī)或空化設(shè)計(jì)且添加能量到受污染的流體以增強(qiáng)化學(xué)分解。
[0034]在2000 年 8 月 22 日發(fā)行的標(biāo)題為“Treating fluids to alter their physicalcharacteristics”、專利號(hào)第6，106，787號(hào)的專利或1996年1月9日發(fā)行的標(biāo)題為“Improved method and apparatus for separation of particles from liquids，，、專利號(hào)第5，482, 629號(hào)的專利中描述優(yōu)選反應(yīng)器。
[0035]空化為流體中氣泡形成及破裂的工藝。如果流場中之局部壓力下降到低于流體的蒸汽壓力，那么一些流體將蒸發(fā)。氣泡破裂。
[0036]如果用于氣泡破裂的時(shí)間標(biāo)度很短，那么破裂在絕熱條件下發(fā)生且可產(chǎn)生極高的溫度和壓力(數(shù)以千計(jì)的大氣壓)。
[0037]空化的極高溫度和壓力損害泵、推進(jìn)器(propeller)及其中發(fā)生空化的其他裝置。反應(yīng)器促進(jìn)空化化學(xué)以增強(qiáng)修復(fù)工藝且將給不受其他工藝影響的化學(xué)鍵去污。
[0038]隨后溶液進(jìn)入在拖車前面的兩個(gè)化學(xué)混合箱130之其中一個(gè)?；旌舷?30應(yīng)具有熱交換器140及用于循環(huán)用途的泵150?；旌舷?30應(yīng)通過PVC管連接160來連接。
[0039]混合箱130將基于適當(dāng)?shù)臈l件評(píng)估允許混合待添加的專門設(shè)計(jì)的流體以決定所要求及適當(dāng)?shù)难趸瘎┮?。評(píng)估將包括場地地質(zhì)情況、水文、土壤性質(zhì)和土壤氧化劑需求。
[0040]也可將助催化劑添加到混合箱130且所述助催化劑為活化選擇以形成優(yōu)良的氧化物、羥基、硫酸根自由基，且這可為如螯合金屬活化劑的化學(xué)制品且改善可運(yùn)輸性。
[0041]一旦將全部500加侖(約1892.71升)的水轉(zhuǎn)移到在拖車前面的兩個(gè)化學(xué)箱130之其中一個(gè)，就用淡水箱重復(fù)工藝。通過使用兩個(gè)無箱式熱水加熱器通過位于熱水加熱器處的熱交換器(使用熱交換器以免將加熱器暴露于化學(xué)制品)將化學(xué)箱130中的熱水保持在設(shè)置溫度。
[0042]這種工藝不同于淡水箱，因?yàn)樗峭ㄟ^位于加熱器本身上的閉環(huán)系統(tǒng)來加熱的。
[0043]這點(diǎn)通過使用系統(tǒng)加熱器側(cè)上的食品級(jí)乙二醇而完成。使用閉環(huán)系統(tǒng)加熱器側(cè)上的分離泵移動(dòng)乙二醇。
[0044]來自化學(xué)箱130的水通過PVC管170從化學(xué)箱底部泵出通過泵150，隨后通過熱交換器140且返回到化學(xué)箱130的頂部。存在兩個(gè)化學(xué)箱130，因此這種工藝在兩個(gè)化學(xué)箱上是相同的。
[0045]一旦化學(xué)箱130為滿的且加熱器系統(tǒng)正在工作，就起動(dòng)泵使水循環(huán)。這樣的循環(huán)水也充當(dāng)我們用于化學(xué)制品的混合器。熱交換器150維持溫度且泵150使箱中的水和化學(xué)制品循環(huán)。
[0046]一旦將設(shè)置化學(xué)制品添加到化學(xué)箱130且已發(fā)生混合，閥門180就可用來允許以控制體積釋放待泵出的化學(xué)混合物。
[0047]本文中加熱過的水和化學(xué)制品在調(diào)用泥漿之后通過PVC管190而泵出移動(dòng)修復(fù)拖車。隨后將管190連接到適當(dāng)?shù)膿闲攒浌?，所述撓性軟管可連接到散熱器注入探頭200。
[0048]散熱器注入探頭200為用于在原位工藝的冰凍線下方注入熱泥漿的下向鉆眼注入探頭。探頭具有改變流速的能力，這可能需要利用在特定場地基底上。
[0049]通過待注入到每一注入點(diǎn)中的泥漿量來決定流速。散熱器注入探頭200從注入點(diǎn)底部向頂部運(yùn)作。
[0050]通過使用這種工藝，散熱器注入探頭利用地面作為絕熱體以將熱保持更長時(shí)間段，同時(shí)將執(zhí)行注入工藝，在圖2中圖示。
[0051]圖3中圖示的膨潤土密封210放置在注入點(diǎn)濾網(wǎng)220外部周圍的水平面以下約6英寸到8英寸處。這種密封允許將熱截留在注入點(diǎn)內(nèi)且消除與寒冷氣候的管外對(duì)流。
[0052]另外，可利用蓋子230，所述蓋子230經(jīng)特別設(shè)計(jì)為僅允許注入軟管240通過，因此確保在注入工藝期間將全部熱保持在下向鉆眼。散熱器注入探頭200應(yīng)具有多個(gè)開口 240，所述開口 240圖示在圖2中用于泥漿進(jìn)入圖3所圖示的井250中。
[0053]下向鉆眼含有的動(dòng)能或熱取決于下向鉆眼的化學(xué)成分以及修復(fù)區(qū)域的質(zhì)量和溫度。泥漿或已處理的水內(nèi)含有的熱通過對(duì)流或作為輻射熱而轉(zhuǎn)換到較低的溫度。
[0054]溫度影響化學(xué)制品的活性。在我們于伊利諾斯州、衣阿華州、紐約和馬薩諸塞州的經(jīng)驗(yàn)中，溫度下降到40度以下，致使化學(xué)制品無效。這點(diǎn)通過輸送熱到鉆眼的底部來修正。
[0055]這種通過地面環(huán)境隔離的熱使處理能夠在適當(dāng)位置停留好幾天，接著允許在寒冷的冬季有更長的處理時(shí)間和更短的修復(fù)時(shí)間。
[0056]在核心試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)的一些未檢測到的污染將要出現(xiàn)，可深入改進(jìn)散熱器注入探頭原位修復(fù)處理以在任何海拔處處理。
[0057]可在氧化熱點(diǎn)化學(xué)工藝、螯合作用混合物、UV光站程、離子交換化學(xué)中改進(jìn)工藝，且上述處理工藝的個(gè)別工藝或組合可在現(xiàn)場進(jìn)行適應(yīng)。
[0058]改善的修復(fù)工藝包括以下工藝的組合:
[0059]反應(yīng)器和催化水工藝
[0060]使水通過空化反應(yīng)器120，所述空化反應(yīng)器120使水受到超聲波化學(xué)/機(jī)械現(xiàn)象、300nm以下的UV光及金屬催化劑的影響以產(chǎn)生在此/之后將稱為“催化水”的物質(zhì)。充當(dāng)裝置或存在有裝置，兩種情況都影響分子結(jié)構(gòu)且影響氣體及/或液體的分子電荷。
[0061]在工藝的最簡形式中，通過金屬管完成工藝，液體通過所述金屬管進(jìn)入管且工程水動(dòng)力學(xué)的影響并與特定污染物金屬催化劑接觸。在管內(nèi)，流體動(dòng)力學(xué)使介質(zhì)(液體或氣體)影響管的內(nèi)表面。介質(zhì)與金屬催化劑碰撞，且同時(shí)到達(dá)指定壓力點(diǎn)，從而引起介質(zhì)的蒸發(fā)。
[0062]當(dāng)介質(zhì)通過壓力梯度移動(dòng)，到感應(yīng)到局部高溫為止。通過與金屬催化劑耦合的壓力梯度的這種快速移動(dòng)使介質(zhì)經(jīng)歷在反應(yīng)器和所含介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生能量的熱反應(yīng)、電反應(yīng)及超聲波反應(yīng)/化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)反應(yīng)的這一組合以取決于流體或氣體的本性產(chǎn)生有利效果的方式影響分子結(jié)構(gòu)和介質(zhì)的電荷，包括:
[0063].不同組分的分離；
[0064].在介質(zhì)內(nèi)夾帶或乳化的非均質(zhì)材料的減少或消除；
[0065].更大的氧化效率；及
[0066].增強(qiáng)的分子均質(zhì)性。
[0067]并入反應(yīng)器內(nèi)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中有:
[0068]用于代替外部熱源的機(jī)械壓力；引導(dǎo)感應(yīng)磁場返回介質(zhì)內(nèi)從而直接給予電荷的最大化水動(dòng)力學(xué)；裝置的材料組合物，包括已知為產(chǎn)生催化性質(zhì)、特性的特定金屬合金；及內(nèi)部裝置配置，所述內(nèi)部裝置配置經(jīng)設(shè)計(jì)以產(chǎn)生促進(jìn)介質(zhì)接受電荷的能力的特定流態(tài)。催化水具有除氧化品質(zhì)外的許多品質(zhì)，最顯著為表面活性劑的品質(zhì)且因此充當(dāng)優(yōu)良氧化劑載體以更有效滲透土壤基質(zhì)。
[0069]在反應(yīng)器內(nèi)存在僅涉及H20分子的至少三十個(gè)(30)單獨(dú)反應(yīng)，通過這些反應(yīng)中水的初始分解傳播，通過工藝產(chǎn)生過氧化氫和羥基自由基，在所述工藝中，D1狀態(tài)的氧原子通過機(jī)制迅速插入水中，所述機(jī)制包括如下:
[0070]H20 —.0H+.Η (1)
[0071].0H+.0H —.0+H20 (2)
[0072].0+H20 —.0H+.0H (3)
[0073]M
[0074].0Η+.0Η —H202 (4)
[0075]hv
[0076]03—.0+02 (5)
[0077].0+H20 —.0H+.0H (6)
[0078]M
[0079].0Η+.0Η —H202 (7)
[0080]因此形成的過氧化物可引發(fā)臭氧到羥基自由基和其他自由基的鏈分解或可進(jìn)行光分解以產(chǎn)生羥基。許多h20反應(yīng)產(chǎn)生臭氧(03)、雙氧(02)、超氧離子(02_)及自由基(.ο2-和.ο2-的共軛酸(ho2-))。當(dāng)羥基自由基在存在雙氧的情況下氧化有機(jī)化合物時(shí)，超氧離子(02-)或超氧離子的共軛酸(H02-)通常形成作為中間物。超氧化物與臭氧非常快速地反應(yīng)以通過機(jī)制產(chǎn)生更多羥基自由基，所述機(jī)制包括如下:`[0081 ] 03+.02 —.03 +02 ( 1)
[0082](V+H20 —.0H+02+0『 (2)
[0083]03 +.0H — H02.+.02 (3 )
[0084]所有上述反應(yīng)都有益于整體氧化處理工藝。在引入至泥漿后，沉積物中的懸浮污染物粒子變成帶電荷、凝聚、沉淀下來或流通的。當(dāng)液體通過裝置時(shí)，產(chǎn)生局部高能密度的區(qū)域。發(fā)生數(shù)個(gè)現(xiàn)象，包括下列概述。
[0085]熱點(diǎn)化學(xué)工藝
[0086]反應(yīng)器120引起介質(zhì)蒸發(fā)的區(qū)域中的極高局部溫度和壓力。這些高溫和壓力驅(qū)動(dòng)眾多化學(xué)反應(yīng)。這些作用使水分離成為氫原子和羥基自由基。自由基取決于介質(zhì)內(nèi)污染物的濃度和化學(xué)成分而以各種方式反應(yīng)。
[0087]廣泛反應(yīng)是由兩個(gè)羥基自由基的結(jié)合形成過氧化氫。過氧化物以及熱和壓力用以使較高分子重量種類破裂成較小碎片。這一工藝在整個(gè)處理中持續(xù)以產(chǎn)生礦化最終產(chǎn)物co2和水。
[0088]表面活性劑化學(xué)工藝
[0089]除形成過氧化物外，一些羥基自由基與烴反應(yīng)形成烴自由基。烴自由基與其他烴反應(yīng)形成聚合材料，從而形成以羥基終止的鏈。烴自由基也可與溶解氧反應(yīng)形成烷基/過氧自由基。這些分子充當(dāng)表面活性劑，接著這些分子可起作用以使烴材料從固體基質(zhì)或半固體基質(zhì)脫離，以及促進(jìn)額外化學(xué)反應(yīng)和固體從液體基質(zhì)的分離。
[0090]催化化學(xué)工藝
[0091]反應(yīng)器內(nèi)的局部高溫和壓力也從反應(yīng)器的金屬表面感應(yīng)放電。金屬充當(dāng)催化表面以促進(jìn)表面活性劑反應(yīng)、高溫與高壓反應(yīng)和羥基化作用反應(yīng)的烴破裂影響。
[0092]聲波傳播工藝
[0093]熱點(diǎn)化學(xué)和放電都被限于相對(duì)小分?jǐn)?shù)的流體體積。然而，通過反應(yīng)器誘導(dǎo)的壓力波可通過流體傳播。這些壓力波的一個(gè)結(jié)果將影響流體中粒子的成長和沉淀。壓力波引起粒子速度的正弦變化且由這些隨時(shí)間變化的速度驅(qū)動(dòng)，粒子碰撞速率和凝聚速率增加且所得較大粒子可更有效地從流體分離。
[0094]氧化工藝
[0095]用于烴污染物的移除破壞的標(biāo)準(zhǔn)及/或市場可獲得氧化技術(shù)已商業(yè)利用了數(shù)十年。支持有效使用用于烴破壞的氧化的現(xiàn)有文獻(xiàn)為廣泛的且許多研究者用文件充分地證明化學(xué)氧化的機(jī)制和副產(chǎn)物。
[0096]標(biāo)的技術(shù)為化學(xué)氧化的變體，通過引入由專屬反應(yīng)器產(chǎn)生的催化水逐漸更有效進(jìn)行。下列論述將解釋
【發(fā)明者】可認(rèn)知的標(biāo)的技術(shù)內(nèi)的最顯著方面和考慮，同時(shí)對(duì)具有與標(biāo)準(zhǔn)氧化工藝相關(guān)聯(lián)的相同方面及考慮的技術(shù)進(jìn)行比較。更具體地說，下文將解決并進(jìn)行比較:
[0097].土壤基質(zhì)、氧化劑消耗和工藝最佳化因素的影響
[0098].反應(yīng)機(jī)制和毒性子產(chǎn)物
[0099].氧化劑變體、副產(chǎn)物和工藝條件
[0100].微生物敏感性
[0101]?標(biāo)的技術(shù)效果的比較增量式增加
[0102]對(duì)化學(xué)氧化工藝的大部分文獻(xiàn)和支持研究主要聚焦于原位應(yīng)用和非原位應(yīng)用兩者。如所提及，將在非原位應(yīng)用內(nèi)原位利用標(biāo)的技術(shù)。然而，化學(xué)氧化的原位應(yīng)用的論述用以告知所提議非原位應(yīng)用和所述非原位應(yīng)用的功效的更廣泛的比較論述。
[0103]土壤基質(zhì)、氧化劑消耗和工藝最佳化因素相對(duì)于土壤基質(zhì)考慮的影響，通過現(xiàn)有文獻(xiàn)解決的最突出因素包括:
[0104]氧化劑需求和隨之而來的工藝效果減少；及，
[0105]平流和分散傳輸。
[0106]原位化學(xué)氧化(In-situ chemical oxidation; ISC0)已被證實(shí)有效，且因此所述原位化學(xué)氧化的功效通常極適合于氯化溶劑和烴污染物的氧化，如用實(shí)驗(yàn)室專欄研究(Schroth等人，2001年；Huang等人，2002年)、實(shí)驗(yàn)室2D盒研究(Conrad等人，2002年；Mackinnon 和 Thomson, 2002 年)以及在本領(lǐng)域(Nelson 等人，2001 年；McGuire 等人，2006年)中的沙質(zhì)沉積物所證明。
[0107]然而，在低滲透介質(zhì)(例如粘土)的應(yīng)用知識(shí)更受限制，其中擴(kuò)散為重要傳輸機(jī)制。調(diào)查低滲透環(huán)境中的ISC0應(yīng)用的難度用以突出標(biāo)的技術(shù)內(nèi)獲得的增量式效率。
[0108]ISC0的成功應(yīng)用要求在污染物與氧化劑之間的良好接觸。然而，由于在低滲透介質(zhì)中減小的平流/分散傳輸，ISC0性能可能通過與如有機(jī)物及/或有機(jī)物種類中的各種非目標(biāo)沉積還原劑反應(yīng)的氧化劑的消耗而被削弱，從而減少可用來與污染物反應(yīng)的氧化劑的量。
[0109]通過沉積還原劑的氧化劑消耗稱為自然氧化劑需求(natural oxidantdemand;NOD)且用每干燥固體質(zhì)量所消耗的氧化劑質(zhì)量來表示。表面下沉積物中的有機(jī)種類和無機(jī)種類兩者都有助于N0D，其中發(fā)現(xiàn)有機(jī)碳為關(guān)于與沉積物的反應(yīng)中的總氧化劑消耗的主要反應(yīng)種類(Hood等人，2002年；MacKinnon和Thomson，2002年)。
[0110]然而，低滲透介質(zhì)中的沉積物通常不充當(dāng)用于一或多個(gè)氧化劑的瞬時(shí)水箱。通過與沉積還原劑的反應(yīng)的氧化劑消耗為數(shù)個(gè)平行反應(yīng)的結(jié)果，污染物與氧化劑之間的反應(yīng)發(fā)生在所述平行反應(yīng)期間。通過單個(gè)速率常數(shù)無法描述氧化劑的長期消耗和目標(biāo)污染物的氧化。然而，對(duì)于許多有利氧化反應(yīng)，在接觸的最初數(shù)個(gè)小時(shí)內(nèi)觀察到一級(jí)反應(yīng)。已發(fā)現(xiàn)應(yīng)用低氧化劑濃度氧化烴污染物，即使氧化劑通過與沉積物的反應(yīng)而快速消耗。
[0111]研究顯示，相對(duì)低的氧化劑濃度可氧化多達(dá)50%+的目標(biāo)污染物，即使這些研究內(nèi)的氧化劑在引入的最初兩小時(shí)內(nèi)消耗，進(jìn)一步顯示，包括競爭還原沉積物的還原劑不充當(dāng)瞬時(shí)氧化劑水箱且氧化劑與目標(biāo)污染物和競爭還原劑同時(shí)反應(yīng)(Honning等人，2007年；Mumford等人，2005年)。這類現(xiàn)象已被顯示為因用于目標(biāo)污染物的氧化的較快反應(yīng)速率而發(fā)生，與還原劑的反應(yīng)與之相反，且因?yàn)樵谘趸廴疚镏安恍枰耆螻0D。
[0112]雖然可能有違直覺，但是對(duì)于所有沉積物類型，總氧化劑消耗(在高錳酸鹽研究中)隨更高的初始氧化劑濃度而增加，這意味著無法將固定N0D值分配給任何沉積物(Greenburg 等人，2004 年；Crimi 和 Siegrist, 2005 年；Xu 和 Thomson, 2006 年)。此外，研究已顯示，速率常數(shù)隨增加的溫度而增加，且當(dāng)溫度從10度增加到20°C時(shí)，速率常數(shù)高達(dá)兩倍(Daiand Reitsma, 2002b ;Huang 等人，2002c)。
[0113]設(shè)置用于ISC0和標(biāo)的技術(shù)的比較論述的背景，發(fā)明人可概述上述因素作為在有效污染物接觸且與以賦能競爭氧化劑消耗的分散率相關(guān)聯(lián)的時(shí)間流逝之間的競爭。就上述ISC0應(yīng)用來說，低滲透介質(zhì)(例如，緊實(shí)的粘土)呈現(xiàn)對(duì)夾帶烴污染物的有效非原位氧化破壞的最大挑戰(zhàn)。然而，在所提議的標(biāo)的技術(shù)的非原位應(yīng)用中，對(duì)象受污染土壤(特別是緊實(shí)粘土基質(zhì))的預(yù)處理有效消除分散率考慮。
[0114]在處理之前，將整個(gè)土壤預(yù)處理以移除異物(也就是，大的巖石、板、罐等)，且隨后進(jìn)一步處理以產(chǎn)生小于3/8英寸的均勻粒子大小，遍及分階段進(jìn)行處理的全部材料。雖然粘土可抵抗這樣的預(yù)處理，但是技術(shù)已在由高水含量、高塑性的粘土原料產(chǎn)生均勻粒狀基質(zhì)上屢次獲得成功。引入催化水(和催化水的表面活性劑品質(zhì)，上文已論述)作為載體用于特定氧化劑態(tài)顯著增加遍及經(jīng)處理/小粒狀基質(zhì)的分散且賦能大量百分比的直接接觸；否則為100%的污染物分子！另外，引入外部熱源顯著增加反應(yīng)速率和處理效果，所述外部熱源維持對(duì)象土壤在20°C以上。
[0115]最終，如在ISC0應(yīng)用的上述論述中所顯示，有機(jī)物(包括有機(jī)碳及或沉積有機(jī)物(也就是，原始植物組織、腐殖質(zhì)等))爭奪氧化劑消耗。然而，溶解夾帶烴的氧化速率獨(dú)立于系統(tǒng)中沉積物或有機(jī)物的存在。用于污染物與氧化劑反應(yīng)的一級(jí)速率常數(shù)遠(yuǎn)高于用于競爭氧化劑消耗的速率常數(shù)，從而表明在目標(biāo)污染物附近無氧化劑存在時(shí)，溶解夾帶烴的氧化為快速且有效的(Henning等人，2007a ；Gates Anderson等人，2001年；Allen等人，2002年；Balba等人，2002年；Chambers等人，2000年；Smith等人，2006年)。這一建議在標(biāo)的技術(shù)的眾多現(xiàn)場應(yīng)用中得到一致證實(shí)。由于有效的土壤管理技術(shù)，主要表現(xiàn)在相對(duì)均勻粒子大小材料的預(yù)處理及分階段進(jìn)行和隨后有效的氧化劑接觸中，增加及/或可變的有機(jī)物含量不會(huì)消極及影響標(biāo)的處理技術(shù)的功效。[關(guān)于變化土壤基質(zhì)的不必要演示的廣泛聲明]。
[0116]反應(yīng)機(jī)制和毒性子工藝
[0117]用于烴氧化的反應(yīng)機(jī)制很好理解且在文獻(xiàn)中用文件證明。當(dāng)氧化反應(yīng)進(jìn)行到結(jié)束時(shí)，氧化的有機(jī)化合物礦化以產(chǎn)生co2和h2o。作為有代表性的截面，下列反應(yīng)和所述反應(yīng)的化學(xué)計(jì)算方程式遵循(EPA，2004年):[0118]
[0119]
【權(quán)利要求】
1.一種修復(fù)工藝，其中將500加侖的淡水泵入525加侖箱中加熱；通過丙烷無箱式熱水加熱器完成加熱；將加熱過的水泵送到KDF過濾器；所述加熱過的水隨后通過UV光；所述加熱過的水隨后通過產(chǎn)生空化的反應(yīng)器；將處理過的熱水溶液泵送到化學(xué)混合箱；將適當(dāng)氧化劑的助催化劑與處理過的熱水混合；將混合溶液從混合箱泵出到放置在下向鉆眼井(down-hole well)中的熱感應(yīng)探頭以便修復(fù)和處理受污染土壤和蓄水層。
2.一種修復(fù)工藝，其中將500加侖的淡水泵入525加侖箱中加熱；通過丙烷無箱式熱水加熱器完成加熱；將加熱過的水泵送到KDF過濾器；隨后泵出所述加熱過的水通過UV光；隨后泵出所述熱水通過產(chǎn)生空化的反應(yīng)器；將處理過的熱水溶液泵送到化學(xué)混合箱；將適當(dāng)氧化劑的助催化劑與處理過的熱水混合；以5英尺到7英尺的預(yù)設(shè)計(jì)間隔開口將混合溶液泵入下向鉆眼中，以遍布污染區(qū)的羽流區(qū)(plume area)。
3.一種修復(fù)工藝，其中將500加侖的淡水泵入525加侖箱中加熱；通過丙烷無箱式熱水加熱器完成加熱；將加熱過的水泵送到KDF過濾器；隨后泵出所述加熱過的水通過UV光；隨后泵出所述熱水通過產(chǎn)生空化的反應(yīng)器；將處理過的熱水溶液泵送到化學(xué)混合箱；將適當(dāng)氧化劑的助催化劑與處理過的熱水混合；將混合溶液噴射到受污染土壤上以向下流動(dòng)到蓄水層。
【文檔編號(hào)】B09C1/00GK103658159SQ201310007202
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月13日
【發(fā)明者】比爾·萊普貝托 申請(qǐng)人:比爾·萊普貝托