[发明专利]一种土壤回收系统和方法

说明书

致专利和商标委员：

Ronald R.Day，美国公民，邮局地址为犹他州84790，圣乔治，3号公寓，352东环河路(352East Riverside Drive,Suite 3,St.George,Utah 84790)，其请求作为以下说明书中阐述的“一种土壤回收系统和方法”的发明人被授予专利证书。

优先权

本申请要求于2014年10月2日提交的、发明名称为“一种土壤回收系统和方法”的第62/059,096号美国临时专利申请的优先权，该专利申请通过引用其支撑教导而并入本文。

背景技术

在钻探石油时，通常将钻屑、废泥和排出的废物(runoff)沉积到泥浆储备池(reserve pit)中，所述泥浆储备池通常是在地里的大孔，其用塑料或一些其他不透水的材料作内衬，以防止液体浸入到周围土壤中。在典型的泥浆储备池工艺中，允许水蒸发，然后一旦干燥，固体通常可以被就地掩埋。

但是，泥浆储备池通常含有大量的污染物，诸如石油烃类、柴油类有机物(diesel range organics)、汽油类有机物(gasoline range organics)、苯和其他有害物质，随着时间的推移，由于内衬失效(即使已经采用适当的干燥和回填技术时)，这些污染物可浸出到周围土壤中。这些污染物会污染水源，对人类和野生动植物具有毁灭性的生态影响。由于这些原因，许多钻井公司和政府机构现在正在积极寻求通过清理泥浆储备池土壤来回收(reclaim)原有的采矿点。

过氧化氢(H₂O₂)是用于分解和处理各种污染物的已知方法，所述污染物包括但不限于氯化溶剂；军火(munition)；杀虫剂；石油残渣；木材防腐剂等。与泥浆储备池相关的过氧化氢的当前用途是不经济的和低效的。尤其地，当前最重要的方法是：1)提取污染土壤并在表面搅拌机、沥滤法回收矿物堆(leach pile)等中将其与过氧化氢混合，然后再沉积(非原位处理)；或者替代地，2)用喷枪、喷洒器或喷嘴注射器就地处理土壤(原位处理)。目前实践的这些方法都具有显著的低效率和局限性。例如，非原位处理需要大量卡车和其他重型机械来装载和拖运工地外(off-site)的材料。这增加了相当大的开支并且具有对环境的负面影响，因为这些卡车和机器在运行过程中通常需要大量燃料而导致空气污染。此外，这样的回收实践投入在道路上的大量卡车增加了仅仅作为概率的问题的事故的可能性。原位处理也不太有效，因为它不允许用过氧化氢充分渗透(penetration)和饱和(saturation)土壤。因此，该处理工艺不能完全净化土壤；或者，它需要相当长的时间并且花费更多，因为经常需要重复处理。

最近开发了与带系统组合的土壤粉碎机，以提高污染土壤对化学处理的暴露。然而，这些解决方案有很大的限制。例如，虽然它们通过处理化学品改善土壤渗透和饱和度，但大部分土壤仍然未受影响，因此未经处理——意味着该过程需要重复，需要更多的额外的时间和费用。这些现有技术的解决方案在调节处理化学品浓度方面也不允许很大的灵活性。当前的土壤粉碎机系统也容易损坏，并且当它们损坏时，关键特征难以使用和修理。

因此，具有如下的土壤处理系统和方法是有优势的，所述土壤处理系统和方法：1)最大化使土壤暴露于处理化学品，例如过氧化氢溶液；2)允许通过处理化学品使土壤更大程度地饱和，同时需要更少的该溶液(并且因此在其操作中实质上更有效且更便宜)；在响应处理和预处理土壤的现场试验中允许对处理化学品浓度的即时和精确调整；和4)具有易于使用的关键部件，以便可以根据需要容易地修理或更换它们。

本发明在各种实施方案中解决了所有前述问题以及如下所述的其他问题。

发明概述