Способ и система для восстановления загрязненной почвы
Формула / Реферат
1. Система для восстановления загрязненной почвы, содержащая
выполняющую восстановление почвы ячейку, вмещающую загрязненную почву; и
множество многофункциональных проходов, расположенных в загрязненной почве, причем каждый многофункциональный проход определяет реакционный объем;
при этом многофункциональные проходы содержат: а) нагревательные элементы для введения тепла в загрязненную почву для осуществления испарения загрязняющих веществ в загрязненной почве, без применения принудительного механического перемещения воздуха, в результате чего создаются загрязненные испарения; б) проточные каналы, проходящие через проходы и удаляющие загрязненные испарения из ячейки восстановления почвы; и с) упомянутый реакционный объем,
в которой существенная часть загрязняющих веществ в загрязненных испарениях разрушена с получением, по существу, незагрязненных испарений, в которых по меньшей мере около 80 вес.% упомянутых загрязняющих веществ разрушено.
2. Система по п.1, в которой каждый многофункциональный проход имеет перфорированную часть, имеющую множество перфораций, и неперфорированную часть соответственно.
3. Система по п.2, в которой неперфорированная часть определяет реакционный объем.
4. Система по п.1, в которой незагрязненные испарения, по существу, не содержат оксидов азота.
5. Система по п.1, в которой незагрязненные испарения поступают непосредственно в атмосферу вокруг ячейки восстановления почвы.
6. Система по п.1, которая выполнена без какого-либо дополнительного восстанавливающего оборудования для разрушения загрязняющих веществ.
7. Система по п.1, которая выполнена без сжигания, по существу, незагрязненных испарений.
8. Система по п.1, в которой приблизительное содержание оксидов азота в незагрязненных испарениях не превышает 0,01%.
9. Система по п.1, в которой по меньшей мере около 85 вес.% загрязняющих веществ разрушено.
10. Система по п.1, в которой по меньшей мере около 90 вес.% загрязняющих веществ разрушено.
11. Система по п.1, в которой по меньшей мере около 95 вес.% загрязняющих веществ разрушено.
12. Система по п.2, в которой загрязненные испарения поступают в перфорированную часть и через нее и в неперфорированную часть.
13. Система по п.2, в которой перфорированная часть соединена с внешней поверхностью неперфорированной части, причем между перфорированной частью и неперфорированной частью выполнено отверстие для прохождения загрязненных испарений из перфорированной части в неперфорированную часть.
14. Система по п.13, в которой отверстие расположено в центральной части многофункциональных проходов.
15. Система по п.1, в которой загрязненные испарения перемещаются в перфорированную часть и через нее и в неперфорированную часть из-за разности давлений, создаваемой поступающим в загрязненную почву теплом и выделяемым в ней.
16. Система по п.2, в которой перфорированная часть представляет собой перфорированную трубку, а неперфорированная часть представляет собой неперфорированную трубку.
17. Система по п.1, в которой многофункциональные проходы имеют расширенную часть, расположенную вблизи одного их конца.
18. Система по п.1, в которой загрязненную почву нагревают до средней температуры приблизительно свыше 212шF.
19. Система по п.1, в которой загрязненная почва после удаления загрязненных испарений из загрязненной почвы имеет приблизительную среднюю влажность не более 5 вес.%.
20. Система по п.1, в которой количество загрязненных испарений, проходящих из многофункциональных проходов в реакционный объем, регулируется количеством тепла, вводимого в загрязненную почву.
21. Система по п.1, в которой тепло создается электрическим током.
22. Система по п.1, в которой загрязненные испарения разрушены в пределах ячейки восстановления.
23. Система по п.1, в которой ячейка восстановления выполнена без рециркуляции загрязненных испарений.
24. Система по п.1, в которой уровень шума и запыленности в области ячейки восстановления, по существу, пониженный по причине отсутствия в системе оборудования, имеющего подвижные механические элементы.
25. Система по п.1, в которой в системе обеспечен, по существу, постоянный уровень восстановления почвы по причине либо, по существу, фиксированного темпа введения тепла, либо по причине, по существу, фиксированной температуры тепла.
26. Система по п.1, в которой ячейка восстановления является многослойной и выполнена из множества прилегающих слоев загрязненной почвы, причем множество многофункциональных проходов расположено между соседними слоями загрязненной почвы.
27. Система по п.1, в которой многофункциональные проходы расположены, по существу, в горизонтальной плоскости по отношению к горизонтальной плоскости ячейки восстановления.
28. Система по п.1, которая дополнительно содержит рассчитанный на высокую температуру покрывающий чехол.
29. Система по п.1, в которой ячейка восстановления почвы и упомянутое множество многофункциональных проходов расположены в корпусном кожухе.
30. Система по п.29, в которой корпусной кожух ограничивает открытое дно для удаления незагрязненной почвы.
31. Система по п.30, в которой корпусной кожух имеет опорные элементы для обеспечения целостности корпусного кожуха во время удаления почвы.
32. Система по п.1, в которой корпусной кожух является автомобильным прицепом.
33. Система по п.30, в которой многофункциональные проходы соединены с корпусным кожухом.
34. Система по п.1, в которой над ячейкой восстановления почвы обеспечено пространство для испарений.
35. Система по п.34, в которой пространство для испарений содержит пространство для водяного пара, которое во время восстановления упомянутой загрязненной почвы обеспечивает для испарений в этом пространстве путь в многофункциональные проходы.
36. Система по п.35, в которой существенное количество загрязненных испарений разрушено в имеющей пониженное давление обезвоженной почве перед их поступлением в многофункциональные проходы.
37. Система по п.30, в которой корпусной кожух выполнен изолированным.
38. Система по п.30, в которой корпусной кожух выполнен с возможностью его размещения на другом структурном кожухе.
39. Способ восстановления загрязненной почвы, при котором
формируют выполняющую восстановление почвы ячейку, вмещающую загрязненную почву; и множество многофункциональных проходов, находящихся в загрязненной почве, при этом каждый многофункциональный проход определяет реакционный объем;
вводят существенное количество тепла из многофункциональных проходов в загрязненную почву и осуществляют испарение загрязняющих веществ в загрязненной почве, без применения принудительного механического перемещения воздуха, в результате чего создаются загрязненные испарения;
удаляют загрязненные испарения из загрязненной почвы через проточные каналы в многофункциональных проходах;
вводят загрязненные испарения в реакционный объем; и
разрушают существенную часть загрязняющих веществ в загрязненных испарениях в реакционном объеме с получением, по существу, незагрязненных испарений, в которых, по меньшей мере, приблизительно 80 вес.% загрязняющих веществ разрушено.
40. Способ по п.39, в котором многофункциональный проход имеет перфорированную часть, содержащую множество перфораций, образующих проточные каналы для удаления загрязненных испарений, и неперфорированную часть, определяющую реакционный объем.
Текст
007213 Изобретение относится к способам и системам для восстановления загрязненной почвы и, в частности, к способам и системам, осуществляющим испарение загрязняющих веществ почвы и действенное и эффективное их разрушение. Известны системы для проведения текучей среды через отвалы почвы. В патенте США 4139321 описан способ аккумулирования тепла в канале породы, предусматривающий соединения проходов, выполненных в заполненном породой канале. Проходы используются для проведения текучей среды через отвал породы либо для поглощения, либо для рассеяния тепловой энергии. В патенте SU837997 описан способ термообработки почвы набережных. Основной отсек 3 принимает нагретый сгоревший газ и направляет его в спиральные отверстия 5, на выходе которых установлены вентили 8. В патенте США 4036285 описано устройство для регулирования теплового потока между одним элементом и его окружением, состоящим из элементов-проходов, которые проводят теплопередающую текучую среду под землю. Другие патенты, в которых описаны устройства для проведения текучей среды через отвал почвы: патенты США 123384, 2332227, 3105134, 3564862, 3935900, 5449113, патенты SU600262,996662, патент Германии 2706740. Также известны системы для удаления загрязняющих веществ из земли. Например, в патенте США 4982788 предусмотрено удаление загрязняющих веществ из земли за счет циркуляции воздуха между двумя, по существу, параллельными скважинами и за счет удаления испарений органических соединений из циркулирующего воздуха посредством по меньшей мере одного конденсатора и демистера. Патент США 5011329 относится к дезактивации на месте путем закачки горячего газа в стволы скважины,выполненные в участках с загрязненной почвой. В патенте США 5108576 также предусмотрена дезактивация на месте загрязненных поверхностных участков путем закачки водяного пара в скважины закачки и откачки жидкостей и испарений из скважин при давлении ниже атмосферного. Также известны системы для удаления загрязняющих веществ из отвалов почвы. Патент США 4973811, в общем, относится к дезактивации почвы на месте методом радиочастотного индукционного нагрева. Согласно патенту США 5,035,537 почву, пористую породу и аналогичные загрязненные материалы собирают, единообразно рассеивают по горизонтальной поверхности и обрабатывают эмульгатором. Патент США 5067852 относится к способу и устройству для удаления летучих загрязнителей из загрязненной почвы в виде отвала на первом не проницаемом для испарений покрытии. Первая группа воздухораспределительных труб, находящихся в отвале почвы, - каждая с открытым концом и с закрытым концом и со множеством перфораций в корпусе труб. Поток воздуха поступает в открытый конец распределительных труб и выходит из распределительных труб через перфорации и в отвал загрязненной почвы. Воздух проходит из распределительных труб, через загрязненную почву и осуществляет испарение загрязняющих веществ в загрязненной почве. Поток воздуха из распределительных труб использует гравийную фильтрующую среду, чтобы перфорации в распределительных трубах не засорялись. Летучие испарения, создавшиеся в результате принудительного потока воздуха, уносятся потоком воздуха через почву и выходят из почвы. Выходящие из отвала почвы летучие испарения уходят через внешнюю систему обработки испарений. Второе не проницаемое для испарений покрытие помещено над отвалом почвы для создания непроницаемого кожуха между соответствующими первым и вторым покрытиями, которые обычно выполнены из полиэтиленовой пленки. Чтобы первое и/или второе покрытия не расплавились, температуру отвала почвы необходимо выдерживать ниже температуры плавления соответствующих покрытий. В патентах США 5213445 и 5340236 описан способ, аналогичный описанному в патенте '852,за тем исключением, что они обеспечивают систему рециркуляции, которая разрушает фазу-загрязнитель и возвращает нагретый дезактивированный воздух в воздухораспределительные трубы. Устройство нагревания воздуха, расположенное вне отвала почвы, нагревает воздух в пределах 275-300F. Упоминаемые выше способы и системы, приведенные в качестве ссылки, имеют ряд недостатков. Они являются системами замкнутого контура, который осуществляет рециркуляцию существенной части нагретого воздуха после сжигания или удаления загрязняющих веществ. Рециркуляция воздуха через нагреватели уменьшает содержание кислорода в потоке воздуха, в результате чего снижается эффективный уровень испарения. Эти системы согласно патентам США'852, '445, '236 используют разреженность, чтобы загрязняющие вещества смогли достичь фазы испарения, и это решение оказалось неэффективным подходом к осуществлению задачи восстановления загрязненной почвы. Как упомянуто выше, температура испаряющего воздуха должна выдерживаться ниже температуры плавления герметизирующего элемента для сохранения его конструкционной целостности. Системы известного уровня техники выполнены для удаления испаряемых загрязнителей через отвал почвы в пространство над ним,окруженное гибким уплотняющим элементом. Поэтому почву нельзя уплотнять, чтобы сохранять структурную целостность отвала почвы без отрицательного при этом влияния на КПД этого способа восстановления. Согласно патенту США 6000882 предложены система и способ восстановления загрязненной почвы, удаляемой с площадки. Этот патент США 6000882 приведен здесь в качестве ссылки. Загрязненную почву помещают на несколько слоев перфорированных нагревательных труб, образующих вос-1 007213 становительную ячейку, и всю ячейку накрывают оцинкованной стальной конструкцией "Quonset" в виде строения, чтобы испарения не смогли выходить из данной ячейки почвы. Нагревающий воздух, поступающий в перфорированные нагревающие трубы, за счет теплопередачи нагревает загрязненную почву,создавая область разности давлений вокруг нагреваемых труб. В результате этого происходит движение испаряемых загрязняющих веществ и влаги через перфорации в стенках трубы и в область низкого давления в нагреваемых стальных трубах, принудительно перемещая загрязняющие вещества из почвы и в систему обработки исходящих газов. Принудительная воздушная система согласно патенту США 6000822 формирует существенный объем нагреваемого воздуха, который отрицательно сказывается на производительности и работе системы удаления загрязняющих веществ. Патент США 6296815 В 1 относится к устройству для термодесорбции загрязняющих веществ из загрязненного материала; упомянутое устройство содержит множество первых изолированных коробок; при этом каждая изолированная коробка определяет объем для содержания загрязненного материала, и каждая изолированная коробка имеет отверстие наверху; причем по меньшей мере один верх выполнен с возможностью помещения его на отверстие сверху изолированной коробки, и каждый верх имеет расположенные в определенном порядке нагревательные отверстия; множество нагревателей, которые входят в упомянутый объем, содержащий загрязненный материал, через нагревательные отверстия, ограничиваемые верхом; и систему извлечения испарений, которая удаляет испарения из объема, содержащего загрязненный материал. Заявка PCT/US02/16395 была переоформлена в национальную заявку США 20 ноября 2003. Эта заявка США, которая приведены здесь в качестве ссылки, относится к системе и способу восстановления загрязненной почвы. Система содержит восстанавливающую почву ячейку, содержащую загрязненную почву, и множество многофункциональных перфорированных труб, расположенных в загрязненной почве. Многофункциональные перфорированные трубы действуют как (а) нагревательные элементы для введения тепла в загрязненную почву для осуществления испарения загрязняющих веществ в загрязненной почве, без применения принудительного механического перемещения воздуха, за счет чего получают загрязненные испарения, и (б) проточные каналы для удаления загрязненных испарений из ячейки восстановления почвы. Рассчитанный на работу при высокой температуре покрывающий чехол, установленный вокруг ячейки восстановления почвы, образует камеру над ячейкой восстановления почвы, которая принимает и собирает в камере загрязненные испарения, выходящие из многофункциональных перфорированных труб. Средство для сбора и/или разрушения загрязняющих веществ в загрязненных испарениях, скапливающихся в накапливающей камере, можно также использовать совместно с ячейкой восстановления почвы. Задачей настоящего изобретения является создание системы и способов, устраняющих вышеуказанные недостатки. Предлагаемое изобретение не является системой замкнутого контура, как в патентах США 5213445 и 5067832. Система и способ согласно настоящему изобретению также не используют разрежение для перехода загрязняющих веществ в фазу испарений. Предложенные система и способ предназначены для обработки и летучих, и полулетучих загрязняющих веществ, и также разнообразных типов почвы (мерзлота, сильная влажность, высокое содержание глины и пр.). И в противоположность системам и способам известного уровня техники согласно способу данного изобретения почву можно уплотнять без снижения КПД системы. Система и способы настоящего изобретения также устраняют недостатки использования принудительно подаваемого нагретого воздуха в качестве средства доставки тепла в загрязненную почву и уноса загрязненных испарений из загрязненной почвы согласно патенту США 6000822. Система и способы настоящего изобретения не используют принудительно подаваемый нагретый воздух. В частности, предложена система восстановления загрязненной почвы. Система содержит ячейку восстановления загрязненной почвы и множество многофункциональных проходов, расположенных в загрязненной почве. Каждый упомянутый проход определяет реакционный объем. Каждый упомянутый многофункциональный проход предпочтительно содержит перфорированную часть - множество перфораций; и неперфорированную часть соответственно. Эта неперфорированная часть определяет реакционный объем. Загрязненные испарения предпочтительно поступают в и через перфорированную часть и в неперфорированную часть. Перфорированную часть можно соединить с внешней поверхностью неперфорированной части. Между перфорированной частью и неперфорированной частью предпочтительно выполнено отверстие для обеспечения потока загрязненных испарений из перфорированной части в неперфорированную часть. Это отверстие предпочтительно расположено в центральной части многофункциональных проходов. В предпочтительной форме настоящего изобретения загрязненные испарения перемещаются в и через перфорированную часть и в неперфорированную часть по причине разности давлений, создаваемой теплом, поступающим в загрязненную почву и выделяемым в ней. Перфорированная часть предпочтительно содержит перфорированную трубу, и неперфорированная часть содержит неперфорированную трубу. Многофункциональные проходы предпочтительно содержат расширенную часть, расположенную вблизи одного их конца.-2 007213 Многофункциональные проходы содержат нагревательные элементы для введения тепла в загрязненную почву для осуществления испарения загрязняющих веществ в загрязненной почве, без применения механическими средствами принудительно перемещаемого воздуха, в результате чего создаются загрязненные испарения. Тепло передается через нагревающие элементы, находящиеся в многофункциональных проходах в загрязненной почве, через стенки проходов. Многофункциональные проходы предпочтительно нагреваются до температуры, которая повысит температуру загрязненной почвы выше 212F, согласно приводимому ниже описанию. Можно также использовать очень высокую температуру, в зависимости от температурных ограничений многофункциональных проходов и возможного покрывающего чехла. Если используются многофункциональные проходы и покрывающий чехол, которые выдерживают очень высокие температуры, например от 2000 до 3000F, то можно использовать соответствующую очень высокую температуру. Многофункциональные проходы действуют несколькими способами. Согласно одной из функций проходов тепло можно подать в загрязненную почву, осуществляя испарение загрязняющих веществ в загрязненной почве, тем самым создавая находящееся под избыточным давлением загрязненное испарение. Обычно при этом загрязненная почва нагреется до средней температуры по меньшей мере около 212F; предпочтительно до средней температуры по меньшей мере около 250F; предпочтительно до средней температуры по меньшей мере около 500F; и наиболее предпочтительно до средней температуры по меньшей мере около 1000F. Еще одна функция многофункциональных проходов заключается в обеспечении пути для удаления загрязненного испарения из многослойной установки восстановления почвы через многофункциональные проходы. Ячейка восстановления обычно является многослойной и сформирована из множества прилегающих слоев загрязненной почвы; и множество многофункциональных проходов расположено между прилегающими слоями загрязненной почвы. Многофункциональные проходы предпочтительно расположены, по существу, в горизонтальной плоскости по отношению к горизонтальной оси упомянутой ячейки восстановления. Существенное количество загрязненных испарений обычно разрушается в обезвоженной под низким давлением почве до поступления в многофункциональные проходы. В частности, предусмотрены проточные каналы, проходящие через многофункциональные проходы, для удаления загрязненного испарения из ячейки восстановления почвы. Эта функция предпочтительно выполняется теплопередающим нагреванием загрязненной почвы высокотемпературным теплом,тем самым осуществляя испарение загрязняющих веществ в загрязненной почве и создавая находящиеся под избыточным давлением загрязненные испарения. Перфорации во многофункциональных проходах предпочтительно действуют как проточные каналы для перемещения загрязненных испарений из загрязненной почвы через перфорации и в и через многофункциональные проходы. Загрязненные испарения обычно перемещаются из загрязненной почвы, в которой испарения находятся под повышенным давлением, через перфорации, например, в многофункциональных патрубках, в многофункциональные проходы, в которых выдерживается пониженное давление. Перемещение загрязненных испарений поэтому предпочтительно обусловлено разностью давлений между почвой с повышенным давлением и многофункциональными проходами, в которых выдерживается пониженное давление. При удалении загрязненных испарений из группы восстановления почвы через многофункциональные проходы загрязненную почву очищают от загрязняющих веществ. Еще одна функция многофункциональных проходов заключается в разрушении загрязненных испарений, когда те перемещаются давлением испарений из почвы в многофункциональные проходы. Внутри многофункциональных проходов загрязненные испарения должны пройти в реакционном объеме, где существенная часть загрязняющих веществ в загрязненных испарениях разрушается с получением, по существу, незагрязненных испарений. Загрязненные испарения предпочтительно разрушаются в пределах ячейки восстановления. Система согласно настоящему изобретению может разрушать по меньшей мере около 80 вес.% загрязняющих веществ в загрязненных испарениях. Предпочтительно по меньшей мере около 85 вес.%,более предпочтительно по меньшей мере около 90 вес.% и наиболее предпочтительно по меньшей мере около 95 вес.% загрязняющих веществ в загрязненных испарениях разрушаются с помощью системы согласно настоящему изобретению. За счет разности давлений, создаваемой высокотемпературными испарениями в загрязненной почве, для системы в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно не требуются подвижные компоненты для перемещения воздуха, поскольку испарения не находятся в воздухе, перемещающемся через почву, содержащую испаряемые загрязняющие вещества. Вместо этого испарения формируются теплопередающим нагреванием почвы. Испарения не перемещаются через почву кверху в ячейки почвы,а в проходы и вдоль нагревательных элементов и в выпускную камеру. Количество загрязненных испарений, проходящих из многофункциональных перфорированных проходов в реакционный объем, предпочтительно регулируется количеством тепла, вводимым в загрязненную почву. Система согласно настоящему изобретению обычно выполнена таким образом, что обработанные испарения проходят через многослойную систему восстановления почвы без рециркуляции испарений в-3 007213 систему. То есть система согласно настоящему изобретению предпочтительно выполнена для работы по принципу восстановления за один прогон. С помощью предлагаемой системы незагрязненные испарения можно непосредственно ввести в атмосферу вокруг ячейки восстановления почвы. Система в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно не содержит дополнительного выполняющего восстановление оборудования для разрушения загрязнителей, и/или для нее не требуется сжигание загрязнителей в, по существу, незагрязненных испарениях. Незагрязненные испарения предпочтительно не содержат более 0,01% оксидов азота. Более предпочтительно незагрязненные испарения не содержат оксидов азота. При удалении испарений из многослойной ячейки восстановления почвы уровень влаги, по существу, снижается в загрязненной почве предпочтительно до приблизительного среднего уровня влажности менее 5 вес.%; более предпочтительно до приблизительного среднего уровня влаги менее 2 вес.% и наиболее предпочтительно до приблизительного среднего уровня влаги менее 1 вес.%. Тепло для разрушения загрязнителей в загрязненной почве обычно генерируется электротоком. Обычно это тепло является инфракрасным. Загрязненные испарения предпочтительно не рециркулируют в ячейку восстановления почвы. Помимо этого, система имеет уровень шума и уровень запыленности на месте ячейки восстановления, по существу, меньшие по причине отсутствия существенного оборудования в системе, которое имело бы движущиеся механические элементы. Система в соответствии с настоящим изобретением также предпочтительно обеспечивает, по существу, постоянный уровень восстановления почвы либо за счет, по существу, постоянного темпа введения тепла, либо за счет, по существу, фиксированной температуры нагревания. Система в соответствии с настоящим изобретением также содержит рассчитанный на работу при высоких температурах покрывающий кожух. Ячейка восстановления почвы и упомянутое множество многофункциональных проходов также предпочтительно размещены внутри корпусного кожуха. Корпусной кожух предпочтительно имеет открытый низ для облегчения удаления незагрязненной почвы. Корпусной кожух также предпочтительно содержит опорные элементы для обеспечения целостности корпусного кожуха во время удаления почвы. Корпусной кожух может быть автомобильным прицепом или контейнером. Контейнер предпочтительно имеет открытое дно для выведения из него незагрязненной почвы. Многофункциональные проходы предпочтительно соединены с корпусным кожухом. Обычно над ячейкой восстановления почвы предусмотрено пространство для испарений. Пространство для испарений может иметь пространство для водяного пара, которое во время восстановления загрязненной почвы обеспечивает для испарений в этом пространстве путь для перемещения в многофункциональные проходы. Корпусной кожух предпочтительно изолирован и выполнен с возможностью его установки на другом корпусном кожухе. Также предложен способ восстановления загрязненной почвы. Согласно этому способу формируют ячейку восстановления загрязненной почвы и множество многофункциональных проходов, расположенных в упомянутой загрязненной почве. Каждый многофункциональный проход определяет собой реакционный объем. Существенное количество тепла из многофункциональных проходов вводится в загрязненную почву, при этом осуществляя испарение загрязняющих веществ в загрязненной почве. Этот этап выполняют без использования воздуха, принудительно перемещаемого механическими средствами. При этом создаются загрязненные испарения. Затем загрязненные испарения удаляют из загрязненной почвы по проточным каналам в упомянутых многофункциональных проходах. После этого загрязненные испарения вводят в упомянутый реакционный объем. Наконец, существенную часть загрязняющих веществ в упомянутых загрязненных испарениях разрушают в реакционном объеме с получением, по существу,незагрязненных испарений, в которых разрушено по меньшей мере около 80 вес.% загрязняющих веществ. Как указано выше, каждый упомянутый многофункциональный проход имеет перфорированную часть, содержащую множество перфораций, формирующих проточные каналы для удаления загрязненных испарений, и неперфорированную часть, которая определяет реакционный объем. Сущность изобретения поясняется на чертежах, где фиг. 1 - схематическое изображение боковой проекции предпочтительной системы в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 2 - схематическое изображение вида с торца системы, показываемой на чертеже фиг. 1, выполненное по линии 2-2; фиг. 3 - схематическое изображение боковой проекции предпочтительной системы 1 а согласно настоящему изобретению; фиг. 4 - схематическое изображение вида с торца системы 1 а; фиг. 5 - увеличенное схематическое изображение в сечении многофункционального прохода согласно настоящему изобретению. На фиг. 1-4 изображены системы 1 и 1 а для восстановления загрязненной почвы, которую удаляют из участка восстановления загрязненной почвы или которую оставляют на этом участке. На фиг.1 и 2 изображена система 1 согласно настоящему изобретению, которая может содержать многослойную ячейку восстановления загрязненной почвы, сформированную из множества прилегаю-4 007213 щих слоев загрязненной почвы 12 а-12 е, имеющую множество многофункциональных проходов 14a-14d,расположенных между прилегающими слоями загрязненной почвы и находящихся в корпусном кожухе 10, который в данном случае является транспортируемым автомобильным прицепом. Многофункциональные проходы 14a-14d опираются на опоры 32 проходов. Опоры 32 проходов также выполняют функцию пути прохождения испарений из многофункциональных проходов 14a-14d в выпускной патрубок 24. Для подготовки к работе этой ячейки восстановления расчищают и разравнивают рабочий участок размером 20 х 40 футов. Этот рабочий участок может быть бетонированным, грунтовым или асфальтированным или может иметь другую поверхность, выдерживающую вес системы 1 вместе с обрабатываемой загрязненной почвой. Систему 1 устанавливают на месте и снимают покрывающий чехол 16. Покрывающий чехол 16 выполнен для работы в высокотемпературных условиях и обычно выполнен из кевлара или стали. После снятия покрывающего чехла 16 загрязненную почву помещают внутрь кожуха 10, оставляя при этом пространство между верхней поверхностью загрязненной почвы и верхней поверхностью корпусного кожуха 10. Размер этого пространства обычно составляет около 6 дюймов сверху корпусного кожуха 10. За счет этого обеспечивается наличие пространства 46 (см. фиг. 4) над загрязненной почвой. Для пространства 46 испарений предусмотрен путь 48 испарений, и это пространство сообщается с многофункциональными проходами 14a-14d. После заполнения корпусного кожуха 10 загрязненной почвой покрывающий чехол 16 устанавливают снова и уплотняют. Высокотемпературный прокладочный материал 18 по периметру покрывающего чехла 16 образует барьер для испарений для исключения утечки испарений,образуемых при осуществлении испарения загрязняющих веществ в загрязненной почве. Электропитание 30 поступает в щит 20 управления электропитанием на одном конце установки восстановления загрязненной почвы. Как показано на фиг. 5, нагревательные элементы 22 соединены с щитом 20 управления электропитанием на одном конце установки восстановления загрязненной почвы. Эти соединения 50 рассчитаны на работу в условиях высокой температуры и перемещения почвы. Щит 20 управления электропитанием запитывается, и нагревательные элементы 22 начинают вводить инфракрасную теплоту в загрязненную почву. При нагревании загрязненной почвы 12 а-12 е прилагаемое тепло создает градиент температуры, направленный от многофункциональных проходов 14a-14d; при этом загрязненная почва, ближайшая к многофункциональным проходам 14a-14d, будет иметь самую высокую температуру. Когда температура загрязненной почвы достигнет 212F, влага и загрязняющие вещества в загрязненной почве, непосредственно прилегающей к многофункциональным проходам 14a-14d, перейдут из жидкой в газообразную фазу. Эти испарения будут иметь повышенное давление и будут поступать в многофункциональные проходы 14a-14d, в местоположении которых давление в загрязненной почве пониженное. В результате этого загрязненная почва, непосредственно прилегающая к многофункциональным проходам 14a-14d, обезвоживается. Обезвоженная почва, по существу, окружает многофункциональные проходы 14a-14d. При продолжении поступления тепла в загрязненную почву она достигает 212F вокруг многофункциональных проходов 14a-14d, и вода и загрязняющие вещества в почве испаряются, создавая при этом зоны повышенного давления испарений. Разность давлений между соответствующими областями повышенного и пониженного давлений принуждает загрязняющие испарения, указанные стрелками, перемещаться через обезвоженную почву и в многофункциональные проходы 14a-14d. На фиг. 5 показано, что загрязняющие испарения поступают в перфорированную часть 36 многофункциональных проходов 14. Перфорированная часть 36 соединена с внешней поверхностью неперфорированной части 38. Отверстие 40 расположено между перфорированной частью 36 и неперфорированной частью 38 для обеспечения истечения загрязняющих испарений из перфорированной части 36 в неперфорированную часть 38. Для многофункциональных проходов предусмотрено расширение 42, так как проходы увеличиваются при их нагревании в ходе процесса восстановления. Обезвоженная почва действует как путь для имеющих повышенное давление испарений. Влажная почва, окружающая многофункциональные проходы 14a-14d, обезвоженная почва и почва, содержащая имеющие повышенное давление испарения, действуют как барьер для испарений. При этом существенная часть загрязняющих веществ разрушается в имеющей пониженное давление обезвоженной почве до поступления во многофункциональные проходы 14a-14d. Оказавшись во многофункциональных проходах 14a-14d, существенное количество загрязняющих веществ, присутствующих в загрязняющих испарениях, разрушается теплом, выделяемым высокотемпературными нагревательными элементами 22. Остальные загрязняющие испарения затем поступают через опоры 22 проходов (фиг. 1-4) и в выпускную камеру 24, откуда они уходят в атмосферу. Гибкий стальной шланг 52 соединяет опоры 32 с выпускной камерой 24. Подразумевается, что количество, размер и взаимная конфигурация и др. многофункциональных проходов 14a-14d и загрязненных слоев 12 а-12 е почвы могут изменяться в зависимости от обстоятельств конкретного восстановления. Инфракрасные нагревательные элементы 22 внутри многофункциональных проходов 14a-14d обеспечивают инфракрасное тепло для осуществления испарения загрязняющих веществ и воды в загрязнен-5 007213 ной почве. Нагревательные элементы 22, которые, например, можно использовать в системах 1 и 1 а, генерируют приблизительную мощность 6000 Вт. Многофункциональные проходы 14a-14d обычно изготовлены из нержавеющей стали (приблизительная толщина стенки - 1/4 дюйма) для предотвращения повреждения от тяжелого оборудования и/или падения обломков (во время загрузки). Все стороны корпусного кожуха 10 выполнены с изоляцией 34 для сведения к минимуму потери тепла при проведении восстановления почвы. Эта изоляция обычно является керамической изоляцией с покрытием из тефлона. Обычно эта система предназначена для обработки загрязненной почвы партиями от 1 до 75 т. Если необходимо обрабатывать более крупные количества, то можно модифицировать оборудование. По завершении обработки (обычно после 24-48 ч) электропитание выключают и почву выгружают из установки гидравлическим подъемником 26. На фиг. 3 и 4 изображена система 1 а согласно настоящему изобретению, которая может содержать многослойную ячейку восстановления почвы, выполненную из множества прилегающих слоев загрязненной почвы 12 а-12 е, имеющую множество многофункциональных проходов 14a-14d, расположенных между прилегающими слоями загрязненной почвы и установленных в смонтированном болтовыми соединениями контейнере 28, обычно выполненном из такого металла, как конструкционная сталь. Эта система 1 а конструкционно и функционально аналогична описываемой выше системе 1, за тем исключением, что по завершении обработки почвы контейнер 28 поднимают и содержащуюся в нем почву можно высыпать из открытого дна корпусного кожуха. Внутренние опорные элементы 44 используются для обеспечения конструкционной целостности контейнера 28 во время его подъема. Эти контейнеры 28 можно ставить друг на друга для работы или для их транспортирования. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Система для восстановления загрязненной почвы, содержащая выполняющую восстановление почвы ячейку, вмещающую загрязненную почву; и множество многофункциональных проходов, расположенных в загрязненной почве, причем каждый многофункциональный проход определяет реакционный объем; при этом многофункциональные проходы содержат: а) нагревательные элементы для введения тепла в загрязненную почву для осуществления испарения загрязняющих веществ в загрязненной почве, без применения принудительного механического перемещения воздуха, в результате чего создаются загрязненные испарения; б) проточные каналы, проходящие через проходы и удаляющие загрязненные испарения из ячейки восстановления почвы; и с) упомянутый реакционный объем,в которой существенная часть загрязняющих веществ в загрязненных испарениях разрушена с получением, по существу, незагрязненных испарений, в которых по меньшей мере около 80 вес.% упомянутых загрязняющих веществ разрушено. 2. Система по п.1, в которой каждый многофункциональный проход имеет перфорированную часть,имеющую множество перфораций, и неперфорированную часть соответственно. 3. Система по п.2, в которой неперфорированная часть определяет реакционный объем. 4. Система по п.1, в которой незагрязненные испарения, по существу, не содержат оксидов азота. 5. Система по п.1, в которой незагрязненные испарения поступают непосредственно в атмосферу вокруг ячейки восстановления почвы. 6. Система по п.1, которая выполнена без какого-либо дополнительного восстанавливающего оборудования для разрушения загрязняющих веществ. 7. Система по п.1, которая выполнена без сжигания, по существу, незагрязненных испарений. 8. Система по п.1, в которой приблизительное содержание оксидов азота в незагрязненных испарениях не превышает 0,01%. 9. Система по п.1, в которой по меньшей мере около 85 вес.% загрязняющих веществ разрушено. 10. Система по п.1, в которой по меньшей мере около 90 вес.% загрязняющих веществ разрушено. 11. Система по п.1, в которой по меньшей мере около 95 вес.% загрязняющих веществ разрушено. 12. Система по п.2, в которой загрязненные испарения поступают в перфорированную часть и через нее и в неперфорированную часть. 13. Система по п.2, в которой перфорированная часть соединена с внешней поверхностью неперфорированной части, причем между перфорированной частью и неперфорированной частью выполнено отверстие для прохождения загрязненных испарений из перфорированной части в неперфорированную часть. 14. Система по п.13, в которой отверстие расположено в центральной части многофункциональных проходов. 15. Система по п.1, в которой загрязненные испарения перемещаются в перфорированную часть и через нее и в неперфорированную часть из-за разности давлений, создаваемой поступающим в загрязненную почву теплом и выделяемым в ней.-6 007213 16. Система по п.2, в которой перфорированная часть представляет собой перфорированную трубку, а неперфорированная часть представляет собой неперфорированную трубку. 17. Система по п.1, в которой многофункциональные проходы имеют расширенную часть, расположенную вблизи одного их конца. 18. Система по п.1, в которой загрязненную почву нагревают до средней температуры приблизительно свыше 212F. 19. Система по п.1, в которой загрязненная почва после удаления загрязненных испарений из загрязненной почвы имеет приблизительную среднюю влажность не более 5 вес.%. 20. Система по п.1, в которой количество загрязненных испарений, проходящих из многофункциональных проходов в реакционный объем, регулируется количеством тепла, вводимого в загрязненную почву. 21. Система по п.1, в которой тепло создается электрическим током. 22. Система по п.1, в которой загрязненные испарения разрушены в пределах ячейки восстановления. 23. Система по п.1, в которой ячейка восстановления выполнена без рециркуляции загрязненных испарений. 24. Система по п.1, в которой уровень шума и запыленности в области ячейки восстановления, по существу, пониженный по причине отсутствия в системе оборудования, имеющего подвижные механические элементы. 25. Система по п.1, в которой в системе обеспечен, по существу, постоянный уровень восстановления почвы по причине либо, по существу, фиксированного темпа введения тепла, либо по причине, по существу, фиксированной температуры тепла. 26. Система по п.1, в которой ячейка восстановления является многослойной и выполнена из множества прилегающих слоев загрязненной почвы, причем множество многофункциональных проходов расположено между соседними слоями загрязненной почвы. 27. Система по п.1, в которой многофункциональные проходы расположены, по существу, в горизонтальной плоскости по отношению к горизонтальной плоскости ячейки восстановления. 28. Система по п.1, которая дополнительно содержит рассчитанный на высокую температуру покрывающий чехол. 29. Система по п.1, в которой ячейка восстановления почвы и упомянутое множество многофункциональных проходов расположены в корпусном кожухе. 30. Система по п.29, в которой корпусной кожух ограничивает открытое дно для удаления незагрязненной почвы. 31. Система по п.30, в которой корпусной кожух имеет опорные элементы для обеспечения целостности корпусного кожуха во время удаления почвы. 32. Система по п.1, в которой корпусной кожух является автомобильным прицепом. 33. Система по п.30, в которой многофункциональные проходы соединены с корпусным кожухом. 34. Система по п.1, в которой над ячейкой восстановления почвы обеспечено пространство для испарений. 35. Система по п.34, в которой пространство для испарений содержит пространство для водяного пара, которое во время восстановления упомянутой загрязненной почвы обеспечивает для испарений в этом пространстве путь в многофункциональные проходы. 36. Система по п.35, в которой существенное количество загрязненных испарений разрушено в имеющей пониженное давление обезвоженной почве перед их поступлением в многофункциональные проходы. 37. Система по п.30, в которой корпусной кожух выполнен изолированным. 38. Система по п.30, в которой корпусной кожух выполнен с возможностью его размещения на другом структурном кожухе. 39. Способ восстановления загрязненной почвы, при котором формируют выполняющую восстановление почвы ячейку, вмещающую загрязненную почву; и множество многофункциональных проходов, находящихся в загрязненной почве, при этом каждый многофункциональный проход определяет реакционный объем; вводят существенное количество тепла из многофункциональных проходов в загрязненную почву и осуществляют испарение загрязняющих веществ в загрязненной почве, без применения принудительного механического перемещения воздуха, в результате чего создаются загрязненные испарения; удаляют загрязненные испарения из загрязненной почвы через проточные каналы в многофункциональных проходах; вводят загрязненные испарения в реакционный объем; и разрушают существенную часть загрязняющих веществ в загрязненных испарениях в реакционном объеме с получением, по существу, незагрязненных испарений, в которых, по меньшей мере, приблизительно 80 вес.% загрязняющих веществ разрушено.-7 007213 40. Способ по п.39, в котором многофункциональный проход имеет перфорированную часть, содержащую множество перфораций, образующих проточные каналы для удаления загрязненных испарений, и неперфорированную часть, определяющую реакционный объем.
МПК / Метки
МПК: B09C 1/06
Метки: восстановления, система, загрязненной, способ, почвы
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-7213-sposob-i-sistema-dlya-vosstanovleniya-zagryaznennojj-pochvy.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и система для восстановления загрязненной почвы</a>
Предыдущий патент: Жалюзийные ворота
Следующий патент: Продувочный элемент и соответствующее продувочное устройство