专利名称：污染土壤的就地治理的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污染土壤的就地治理方法。一方面，本发明涉及一种新颖的将电动力学法与污染物的植物治理法相结合的处理方法。另一方面，本发明涉及一种新颖的就地治理被有毒有机物和/或离子态污染物污染的土壤的方法。
通常，可以采用生物处理法或物理化学法，将有毒的有机物降解成无毒产物，如CO2和水，只要在严格控制的环境中进行处理，还要对关键运行参数如温度、压力、混合比、反应物或营养物的添加量等进行优化。这些工艺的例子包括焚烧及其变形、超临界水氧化、UV/H2O2/臭氧/催化氧化、还原脱卤以及在优化生物反应器中的生物降解。然而，这些工艺治理污染土壤的费用高，首先必须先挖掘土壤，然后再处理成适于所用特定反应器的形式。由于加热法需要极端的条件，生物法又需要很长的停留时间，使得在这些方法中，反应器占了总造价的很大部分。为了解决这些问题，需要对污染物就地进行分解，从而避免挖掘和运输带来的费用和麻烦，并且该方法必须能耗低，使设备投资和运行费用最小。
业已提出了许多就地治理被有毒有机物污染土壤的方法。这些方法的例子包括水力致裂(也称作水压破碎)和电渗透。然而，这些工艺在使用时通常受到某些限制，使得它们在商业上不能切实可行。
水力致裂是一种常在油田上用来增加油井或天然气井生产率的技术，它最近才被环境保护署(EPA)降低风险工程实验室(RiskReduction Engineering Laboratory)用作治理下层土壤的方法。见EPA地下水流(Groundwater Currents)，固体废物处和应急技术革新处(Office of Solid Waste and Emergency Response TechnologyInnovation Office)，1992年9月。虽然该技术本身极少用作治理工艺，但它有一种增强其它治理方法如蒸汽提取、汽提、土壤冲洗，尤其是生物治理效率的潜力。然而，使用水力致裂法的主要问题出现在使用被污染的细粒土壤如粘土或粉土质土壤时。这些土壤的渗透性很差，以致于通过水力手段不能均匀地穿过土壤泵送液体。因此，在这些土壤中的污染物很难去除。
已经建议将电动力学法，尤其是电渗透法用于就地治理被非离子态、可溶性有机化合物污染的土壤。电渗透法包括在插入土壤中的两电极之间施加电位，当土壤被充以负电时(如粘土土壤中的情形)，土壤中的水会从阳极流到阴极。然而，当土壤被充以正电时，水流到的方向将从阴极流到阳极。自从19世纪30年代以来，这项技术就被用于从粘土、粉土和细砂中除去水。对于困难介质，如粘土和粉质砂土，电渗透法作为一种就地治理方法的主要优点是，它能使水均匀地流过粘土和粉质砂土的固有的能力，其流动速度比水力方法得到的流动速度快100-1000倍，并且能耗很低。在通常实际使用中，电渗透法有两个主要的局限性，这使得它在实际土地治理中缺乏实用性。首先，电渗透引起的液体流动速度非常慢，例如，对粘性土壤大约每天1英寸，在大规模运行中，这会带来麻烦并使运行时间太长。其次，一些实验室研究表明在大约运行1个月之后，在电渗透作用下部分土壤床变得干燥了，结果使水流减小，该过程最终停止(见Bruell，C.J.等人的“从粘土中除去汽油烃和TCE的电渗透法过程”，《环境工程》期刊，第118卷，第1期，p68-83，1992年1月/2月，以及Segall，B.A.等人的“除去污染物的电渗透过程”，《环境工程》期刊，第118卷，第1期，p84-100，1992年1月/2月)。另一项实验室研究(见Shapiro，A.P.等人“用电渗透法从饱和粘土中除去污染物”，《环境科学技术》，第27卷，第2期，p283-91，1993年)表明在阳极生成的酸会穿过土壤床向阴极方向流动，结果减小了电渗透水流，使该过程最终停止。
电动力学法尤其是电迁移法，包括在插入土壤的两个电极之间施加一个电位，使溶解物如金属离子穿过溶液沿着施加的电压梯度迁移，也就是电迁移运动。土壤中的金属带电形式向极性相反的电极迁移，并收集在该电极处。电迁移法作为通常的使用方法有几个局限性，使得在实际的土地治理中不实用。首先，由于水在电极上的电解，靠近阳极的溶液的pH值趋于强碱性，使得大多数金属沉积在土壤中难于去除，并且堵塞了水穿过被污染的土壤区域的流动通道。其次，电动力学法本来就是不很稳定的方法，因为浓度的积累、pH值和两电极之间土壤中的渗透梯度都对处理过程都有不利的影响。此外，土壤本身也随时间变化，例如土壤会干燥并出现裂缝。
在美国专利5,398,756中公开了一种就地治理污染土壤的方法，该方法结合了电动力学法与污染物的区域处理法，该专利引用在此作为参考。美国专利5,398,756用电动力学法解决了上述问题。
植物治理法，也就是用植物治理土壤，已经显示出可局部有效地从土壤和水中吸收金属。但它对有机污染物的作用却很小，尤其对那些水中溶解度很低，并与土壤有很强粘附力(高log Kow)的难对付的有机化合物，即多氯化联苯(PCBs)、芳烃聚合物(PAHs)和二噁英。对保留难对付污染物的主要影响因素是只有很少的微生物能够降解这些污染物。生物法治理这种污染物的难题是如何促进可有效降解这些污染物的原生微生物群落中少数微生物的生长和活性。一种解决方式是从植物的根提供共代谢物，有效地促进原生微生物的生长和活性。然而，植物治理有许多问题，如共代谢物产生的季节性，以及共代谢物作用的局部性，即只能有效地降解根附近的污染物。
因此非常需要一种商业上切实可行而又经济的、并能解决植物治理存在的上述问题的、用于单一或混合污染物治理的就地治理方法。已经发现，将电动力学法和植物治理法结合起来的方法能降解污染物，尤其是难对付的有机污染物，以解决上述植物治理法存在的问题。
发明概述本发明的目的是提供一种就地治理被污染土壤的方法。本发明的另一个目的是提供一种商业上切实可行而又经济的就地治理被污染土壤的方法。本发明的再一个目的是提供一种就地治理被污染土壤，尤其适用于粘性土壤或粉质土壤的方法。本发明的再一个目的是提供一种就地治理被污染土壤，尤其是治理含有难对付有机污染物的土壤的方法，该方法不会有植物治理通常存在的问题。
根据本发明，提供了一种就地治理被污染土壤的方法，该方法包括在被污染的土壤区域至少引入一种共代谢物，以处理被污染土壤区域中的污染物，其中至少一种共代谢物源至少一个位于被污染土壤区域内的根区，其中每一个根区都合有多种能释放出至少一种共代谢物的植物的根系，穿过在电荷极性相反的第一电极和第二电极之间的被污染土壤区传导直流电流，其中第一电极位于被污染土壤的第一端，第二电极位于与之相对的被污染土壤区域的另一端，(1)使电渗透水流从第二电极流到第一电极，(2)使离子态污染物向电荷极性相反的电极电迁移，或者(3)使电渗透水流从第二电极流到第一电极，并使离子态的污染物向电荷极性相反的电极电迁移。
在一种实施方案中，周期性地转换电极的极性，以便转换污染物穿过被污染土壤区域和/或根区的移动方向。在另一种实施方案中，沿从第一电极到第二电极的方向，循环来自电渗透水流的水。在又一种实施方式中，周期性地转换电极的极性，以便转换污染物穿过被污染土壤区域和/或根区的移动方向，并且沿从第一电极到第二电极的方向，循环来自电渗透水流的水。在另一种实施方式中，将含有水的第一液体供应到被污染的土壤区域，其中通过电渗透，直流电流使第一液体沿从第二电极到第一电极的方向流动。在该实施方式中，将第一液体输送到被污染的土壤区域，可转换电极的极性，或者循环电渗透水流，或者将两者相结合。
另外，根据本发明，提供了一种就地治理土壤的方法，该方法包括穿过在电荷极性相反的第一电极和第二电极之间的被污染土壤区传导直流电流，其中第一电极位于被污染土壤的第一端，第二电极位于与之相对的被污染土壤区域的另一端，(1)使电渗透水流从第二电极流到第一电极，(2)使离子态的污染物向电荷极性相反的电极电迁移，或者(3)使电渗透水流从第二电极流到第一电极，并使离子态的污染物向电荷极性相反的电极电迁移，其中，被污染的土壤区域包括至少一个合有微生物和共代谢物的根区，其中每一个根区都含有多种植物的根系，该植物能释放出多种可处理上述被污染土壤区域中污染物的共代谢物；以及周期性地转换第一和第二电极的极性，以便转换污染物穿过被污染土壤区域的移动方向。在另一种实施方式中，沿与电渗透水流相反的方向循环电渗透水流。
发明详述本发明的第一实施方案涉及一种就地治理被污染土壤的方法，该方法包括(a)在被污染的土壤区域至少引入一种共代谢物，以处理被污染土壤区域中的污染物，其中至少一种共代谢物源至少是一个位于被污染土壤区域内的根区，其中每一个根区都含有多种能释放出至少一种共代谢物的植物的根系，以及(b)穿过电荷极性相反的第一电极和第二电极之间的被污染土壤区传递直流电流，其中第一电极位于被污染土壤的第一端，第二电极位于与之相对的被污染土壤区域的另一端，(1)使电渗透水流从第二电极流到第一电极，(2)使离子态的污染物向电荷极性相反的电极电迁移，或者(3)使电渗透水流从第二电极流到第一电极，并使离子态的污染物向电荷极性相反的电极电迁移。
本发明的第二实施方案涉及一种就地治理土壤的方法，该方法包括(a)穿过在电荷极性相反的第一电极和第二电极之间的被污染土壤区传导直流电流，其中第一电极位于被污染土壤的第一端，第二电极位于与之相对的被污染土壤区域的另一端，(1)使电渗透水流从第二电极流到第一电极，(2)使离子态的污染物向电荷极性相反的电极电迁移，或者(3)使电渗透水流从第二电极流到第一电极，并使离子态的污染物向电荷极性相反的电极电迁移，其中，被污染的土壤区域包括至少一个含有微生物和共代谢物的根区，其中每一个根区都含有多种植物的根系，该植物能释放出多种可处理上述被污染土壤区域中污染物的共代谢物；以及(b)周期性地转换第一和第二电极的极性，以便转换污染物穿过被污染土壤区域的移动方向。
这里，术语“被污染的土壤区域”指的是含有有机化合物和/或离子态污染物，如金属和/或放射性核素的土壤区域，该区域的渗透性很低，以致于采用水力手段不能均匀地泵入液体。这种低渗透性土壤的例子包括(但不限于此)粘性土壤和粉质土壤。然而，被污染的土壤区域可能会包含具有高渗透性的土壤区域，如砂层。
这里，术语“电动力学”既包括电渗透，也包括电迁移。污染土壤区域中污染物的类型，和被污染土壤区域的物理和化学特性，例如pH值等等，将确定在电荷极性相反的两电极之间传递直流电流是否会引起电渗透水流，致使非离子态的、可溶的有机污染物迁移，和/或共代谢物和/或微生物的迁移，离子态污染物的电迁移，或者导致两者都发生。与电渗透相比，电迁移的相关特性是电迁移的离子态污染物的迁移速度比电渗透的迁移速度快大约3-10倍。在既有电渗透又有电迁移的情况下，有可能利用这一差别，通过在处理区域内运用的方式和速率，改进处理有机和离子态污染物的效率。
在电渗透中，电渗透水流使非离子态的、可溶性的有机污染物流到植物的根区，进行生物降解。此外，电渗透水流还能使共代谢物从植物的根区流到被污染土壤的其他区域。共代谢物的迁移对处理即生物降解不溶于水的有机化合物，以及在被污染的土壤区域内，扩大可生物降解区域是非常有用的。在电迁移中，利用离子态污染物即金属或放射性核素的电迁移，使离子态污染物移动到根区，在此被植物的根吸收。
在本发明的一些实施方案中，利用单独沿与电渗透水流相反的方向的循环水，或者与转换电极极性工艺相结合，该水可用本专业技术领域公知的任何方法循环。这种方法的例子包括(但不限于此)用泵抽，即利用两极性相反的电极之间的连接管或管道，以及在采用靠近表面的垂直电极的情况下，用水浸渍两电极之间的表面。通常优选的方法是用两极性相反的电极之间的连接管或管道循环液体，使极性相反的两电极之间存在水压差，使水沿着与电渗透水流相反的方向流动，尤其是当与转换电极极性的方法结合起来时，无需使用重复设备。
本发明一般优选的实施方案都是利用转换电极极性的方法，以消除持续运行电动力学法带来的问题。
在本发明的另一实施方案中，按间歇方式运行本发明的方法。本文中间歇运行的含义是(a)附加的共代谢物(或多种共代谢物)从根区(或多个根区)释放出来，或者(b)为电动力学提供动力的直流电流交替进行开/关运行，以便在更多的污染物迁移到根区之前，为在根区待降解即生物降解的这些污染物提供停留时间。
某些植物能产生一些化合物，也就是共代谢物，这些共代谢物能够促进可降解有机污染物的微生物例如细菌、真菌等的生长和活性。尤其是难对付的有机污染物，如多氯化联苯(PCBs)、芳烃聚合物(PAHs)和二噁英。PAHs包括多环芳香烃化合物，如萘、蒽、菲及其取代的衍生物。在植物治理过程中，由植物的根产生/释放的共代谢物只能在根周围的称之为根域的局部区域起作用。根际对被污染的土壤区域内的总土壤容积的影响是有限的，由于需要很长的时间来治理被污染的土壤区域，因此单独使用植物治理法在商业上是不可行的。
根据待降解的有机污染物的种类，可选择某种在其根系能产生共代谢物(或多种共代谢物)的植物，这些共代谢物要能够促进可降解有机污染物的特殊微生物的生长。根据待降解的有机污染物的种类，以及可促进有机污染物降解的微生物(或多种)所需的特定共代谢物(或多种)的种类，本专业普通技术人员很清楚如何选择植物。例如，当有机污染物是PCB时，就知道可用的植物种类的数量。见Fletcher，J.S.等人的“用植物根释放的化合物对PCB降解细菌进行生物刺激”，《难对付的有机物的生物治理》(Bioremediation ofRecalcitrant Organics)，Battelle Press，Columbus，OH，第131-136页(1995年)。用于降解PCbs的优选植物是苹果树、桑橙树和桑树。见Fletcher，J.S.等人的“多年生植物根释放的酚类化合物以及它们在生物治理中的潜在重要性”，《臭氧层》(Chemosphere)，313009，以及Hegde，R.S.等人的“植物生长阶段和季节对植物治理技术中桑树根释放的酚类化合物的影响”，《臭氧层》(Chemosphere)，322471。在使用桑树的情况下，根的代谢(每年的生长和死亡)将释放出共代谢物，如可促进PCB降解微生物生长的香豆素。
在本发明方法中可用的微生物取决于待生物治理的被污染土壤区域中有机污染物的种类。微生物可以是被污染土壤区域/根区原生的微生物，或者将微生物加到被污染的土壤区域。可在好氧、厌氧或者好氧和厌氧相结合的条件下进行生物降解。根据被污染土壤区域中有机污染物的种类和数量，确定需要单一种类的微生物还是多种不同种类微生物的混合物。本专业普通技术人员熟知处理每种有机污染物，包括难对付的有机污染物所需的微生物。
用于本发明方法的共代谢物取决于待处理的被污染土壤区域中污染物的种类以及所用的微生物。共代谢物是微生物例如产甲烷菌(methanotrophic bacteria)可用作碳源和能源的化合物，在该过程中，可降解被污染土壤区域中出现的其他污染物，这些污染物仅仅通过微生物本身不能有效地被降解。共代谢物尤其适用于降解氯化有机化合物。由植物产生的合适的共代谢物包括酚类化合物，其中包括香豆素类、炎黄酮类以及类似物。合适的共代谢物的例子包括(但不限于此)酚、香豆素类、儿茶素类、肉桂酸类、羟基苯酮类、它们的取代衍生物及其混合物。植物产生的共代谢物的例子包括香豆素、7-羟基-6-甲氧基香豆素、5，7，4’-三羟基黄酮、儿茶素、4’，5，7-三羟黄烷酮、根皮苷、4-羟基肉桂酸和2，3’4，4’，6-戊羟基苯酮(桑橙素)。在污染物是PCbs的情况下，优选的共代谢物是5，7，4’-三羟基黄酮、儿茶素、香豆素、4’，5，7-三羟黄烷酮、桑橙素和根皮苷。见Donnelly，P.K.等人的“来自光合植物的化合物对PCB降解细菌生长的影响”，《臭氧层》(Chemosphere)，28981。本专业普通技术人员熟知所需共代谢物的类型，这取决于污染物的种类以及所用微生物的种类。
可采用任何本专业普通技术人员公知的传统方法进行电动力学处理，例如电渗透和电迁移，下述文献公开了这些方法，如Bruell，C.J.等人的“从粘土中除去汽油烃和TCE的电渗透过程”，《环境工程》期刊，第118卷，第1期，p68-83，1992年1月/2月，Segall，B.A.等人的“除去污染物的电渗透过程”，《环境工程》期刊，第118卷，第1期，p84-100，1992年1月/2月，以及Acar，Y.B.等人的“用电动力学方法从高岭石中除去酚”，《土力学工程)》，第118卷，第11期，第1835-1852页，1992年11月。
当在被污染土壤区域内的电极上施加一个恒定的很小的直流电流时，则会发生电渗透现象，也就是土壤基体中的水从阴极流到阳极，以及电迁移现象，也就是土壤基体中的离子态污染物朝电荷极性相反的电极移动。通常，第一电极位于被污染土壤区域的第一端，第二电极位于被污染土壤区域的与之相对的另一端，从而使电渗透水流从一个电极流到另一个电极。这里，术语“第一电极”和“第二电极”可以是横跨被污染土壤区域的单个电极或多个电极，根据被处理区域的土壤表面的垂直、水平或倾斜情况，这些电极在被污染土壤区域中呈大约相同的水平、垂直或倾斜状态。对每一种特定的情况，可以改变电线接头、电极尺寸以及材料。本专业普通技术人员都知道电极的选择。当被污染土壤区域中的污染物是有机化合物时，由于碳或石墨在整个电动力学过程中能够帮助缓冲pH值，所以通常优先选用含有碳或石墨颗粒的电极。通常还优先选用那些允许液体流入或流出的多孔电极，多孔电极其本身不一定非是有孔的或打有孔的，但是它要位于打有孔容器内，或者直接位于渗液区或区段的后面。此外，该电极还可以有处理区段的功能，例如吸附区的功能，在该区中，碳或石墨可用作吸附剂。
当电极水平设置时，第一电极可以位于地面上或者靠近地面，第二电极可以位于第一电极的下面，最好位于被污染土壤区域的底部或者下面。当第一电极位于地面上时，它可以是一种简单的放在地面上的金属网。例如，第二电极还可以是由水压致裂、气压致裂等等形成的断口，该断口含有例如石墨颗粒或石墨颗粒与砂子混合物的导电材料，该断口是在足够的速度和足够的压力下，穿过第二钻孔注入含有砂子和石墨的压裂液体而形成的。
当电极垂直设置时，第一电极可以位于被污染土壤区域的一端，而第二电极可以位于与之相对的被污染土壤区域的另一端。例如合适的垂直电极可以是导电棒、管或者位于土壤孔中的导电颗粒介质，例如石墨或石墨与砂子的混合物，例如上述孔为沟槽结构和板桩。
水力致裂是一种为治理土壤而进入地下土壤的方法。可以在足够的速度和压力下，穿过钻孔注入或用泵打入压裂用的流体，而使地下地层断裂形成断面，也就是在被污染的土壤区域。通常用一种凝胶例如水溶性天然或合成聚合物，使断裂流体变粘。水溶性聚合物的例子包括瓜耳胶、羟丙基瓜耳胶、羧甲基羟丙基瓜耳胶、甲基纤维素和羟基纤维素，但不限于此。
可以采用任何本专业普通技术人员公知的传统方法进行水力致裂，在美国专利4,964,466、4,378,845和4,067,389中曾公开过这种方法。例如，用水喷射在井的底部开小孔，然后在足够的压力下加入瓜耳胶与颗粒物质(优选砂子)的混合物，其中砂子悬浮在瓜耳胶中，直到生成了扁平状的断口。可以加入一种酶，以分解掉瓜耳胶混合物，随后将其抽出，只留下砂子渗透层。这些断面可重叠密集到20cm(8英寸)。通常颗粒物质被看作是支撑剂，在水溶性聚合物被分解并去除之后，需要用它使断面分开。
气压致裂是一种为治理土壤而进入地下土壤的方法。可以在足够的速度和压力下，穿过钻孔注入压缩气体例如空气，而使地下地层断裂形成断面，也就是在被污染的土壤区域。该方法包括通过一个喷射器从钻孔往下引入高压气体。加压介质从注入点产生一个空气流动通道，并形成从钻孔处起影响半径高达40英尺的断面。
冲击致裂是另一种为治理土壤而进入地下土壤的方法。借助于一个水力冲击机(HID)所产生的水的冲力来使地下地层断裂。HID是一种高压水力增压器，它能在十分之几秒内排放0.5升的液柱。穿过一个喷嘴排放流体，能够将流体引入钻孔中，并射入周围的地层中。在12毫秒内将喷射压力急剧增加到8500psi(58MPa)，然后在接下来的275毫秒内降低到大气压力。冲击前沿的流体速度是150-450m/s。将砂子引入流体相中，从而将砂子带入冲击所产生的断面中。通常单独采用冲击产生的变形包括柱形孔和平行于孔轴线或垂直于孔轴线的断面。附加冲击能够加大断面。
冲击致裂既可以用于超固结土壤，也可以用于一般固结土壤，而水力致裂能较好地用于超固结土壤(在正常固结土壤中产生的断面通常垂直扩展，并与地表面相交)。此外，冲击致裂能够在靠近地下设施和结构物附近产生，它可能受与水力致裂相关的表面变形的有害影响。
打板桩法包括将一定长度的可连接的板桩部件，如钢打入土壤里。可以采用任何传统的方式将板桩部件连成一定的长度，如开槽连接、球和球窝型连接或联锁接合。如果在处理过程中，板桩部件保留在土壤中，优选的联接方式是联锁接合，将它插入一个打桩后内部填充有密封剂的空腔中，以防止穿过接合点泄漏。在缺少砾石的松散地层中，可以将板桩打到100英尺(30m)深或更深的深度。
可以采用打桩锤将板桩部件打入地层，打桩锤的类型包括落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油桩锤、振动锤以及液压锤。上述每一种锤都是通过一个落块提供打桩能量，该块体敲击桩的顶部。可以将桩打在需要的深度，例如，低于被污染土壤区域的某一点，留在土层上面的部分可任意地被切断。
沟槽法是将土壤挖到足够的深度，该深度至少是被污染的土壤区域的深度。通常将沟槽在横向上延伸挖，使得沟槽足以包罗所有被污染的土壤区域。如果采用多沟槽，每一个沟都要横向延伸包罗整个被污染的土壤区域，或者这些沟也可以相交，只要被污染土壤区域的整个宽度构成足够的处理区以处理污染物。然后向挖好的沟槽中填充含有导电物质的填充材料，在被污染的土壤区域中该填充材料用作电极。
在电渗透过程中，处理材料如微生物和/或共代谢物会从根区迁移到被污染土壤区域的其他区域，使得在整个被污染土壤区域以及根区，发生污染物的降解。
在不将水加到被污染的土壤区域的本发明的方法中，用于电渗透的水可以是地下水或雨水，也就是说从待处理的污染土壤区域外部的地下水源上的水，或者地下水源中的水向被污染的土壤区域供水。如果单独使用地下水不够的话，可以向被污染的土壤区域中加入表面活性剂，以便从土壤中吸附或溶解污染物质。因本发明的方法周期性地变换电极极性，以变换电渗透液体的流动方向和离子态污染物的电迁移运动、循环电渗透水流或者利用位于待处理的被污染土壤区域外部的地下水，所以无需使用外部水。已经发现周期性地变换水力方向，能够将持续运行电渗透产生的土壤干燥现象减小到最低程度。水的这种简单的来回流动也使得液体具有穿过被污染土壤区域的多个通道，每次都能从土壤中除去附加污染物，并将它们输送到处理区。还发现电渗透水流再循环，也能将持续运行电渗透带来的土壤干燥现象减小到最低程度。
当本发明的方法采用将外部液体包括水加到被污染土壤区域时，可以穿过位于被污染土壤区域内的开孔电极或其他位置加入液体。开孔电极是一种可允许液体也即水流过的电极。开孔电极本身可以是有孔的或经打孔的，如导电棒、管或允许液体流入或流出的颗粒介质；开孔电极本身还可以不是打孔的，但它要位于一个经打孔的容器中。外部液体可以含有表面活性剂，从土壤中吸附污染物。可以将本文描述的变换水流流动方向或循环电渗透水流技术用于本发明的方法中，其中向被污染的土壤区域提供液体。
定期在被污染的土壤区域采样，例如采取岩心样品，并对土壤进行分析，以确定是否污染物浓度已降到可接受的水平。当样品分析显示污染物浓度已落入或低于可接受浓度时，停止进行本发明的处理过程。
权利要求
1.一种就地治理被污染土壤的方法，该方法包括(a)在被污染的土壤区域引入至少一种共代谢物，以处理上述被污染土壤区域中的污染物，其中该至少一种共代谢物源至少是一个位于所述被污染土壤区域内的根区，其中每一个上述根区都含有多种能释放出上述至少一种共代谢物的植物的根系，以及(b)穿过在电荷极性相反的第一电极和第二电极之间的被污染土壤区传导直流电流，其中第一电极位于被污染土壤的第一端，第二电极位于与之相对的被污染土壤区域的另一端，(1)使电渗透水流从第二电极流到第一电极，(2)使离子态污染物向电荷极性相反的电极电迁移，或者(3)使电渗透水流从第二电极流到第一电极，并使离子态的污染物向电荷极性相反的电极电迁移。
2.如权利要求1所述的方法，其中上述(b)的直流电流使电渗透水流从上述第二电极流到上述第一电极。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括(c)周期性地转换上述第一电极和第二电极的极性，以转换上述污染物穿过被污染土壤区域的移动方向。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括(c)沿从上述第一电极到上述第二电极的方向，循环来自电渗透水流的水。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括(c)周期性地转换上述第一电极和第二电极的极性，以转换上述污染物穿过被污染土壤区域的移动方向，并且沿从上述第一电极到上述第二电极的方向，循环来自上述电渗透水流的水。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括(c)将含有水的第一液体供应到上述被污染的土壤区域，其中上述直流电流通过电渗透，使上述第一液体沿从上述第二电极到上述第一电极的方向流动。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括(d)(1)周期性地转换上述第一电极和第二电极的极性，以转换上述污染物穿过被污染土壤区域的移动方向，(2)从上述第一电极向上述第二电极，循环来自上述电渗透水流的水，或者(3)周期性地转换上述第一电极和第二电极的极性，以转换上述污染物穿过被污染土壤区域的移动方向，并且沿与上述电渗透水流相反的方向，循环来自上述电渗透水流的水。
8.如权利要求1所述的方法，其中上述污染物是难对付的有机化合物。
9.如权利要求8所述的方法，其中通过利用上述共代谢物的微生物生物降解上述难对付的有机化合物。
10.如权利要求9所述的方法，其中上述微生物是上述被污染土壤区域中原生的。
11.如权利要求8所述的方法，其中上述难对付的有机化合物选自多氯化联苯化合物、芳烃聚合物和二噁英化合物。
12.如权利要求1所述的方法，其中上述第一电极位于被污染土壤区域的表面，上述第二电极的深度在上述被污染土壤区域下面。
13.如权利要求12所述的方法，其中上述第二电极包括含有石墨或石墨与支撑剂混合物的断口，该断口是在足够的速度和足够的压力下，穿过第二钻孔注入含有石墨和支撑剂混合物或者石墨的压裂液体而形成的。
14.如权利要求1所述的方法，其中上述土壤是粘性或粉质土壤。
15.如权利要求1所述的方法，其中间歇运行上述方法。
16.如权利要求15所述的方法，其中间歇传导上述直流电流。
17.一种就地治理土壤的方法，该方法(a)穿过在电荷极性相反的第一电极和第二电极之间的上述被污染土壤区传导直流电流，其中上述第一电极位于上述被污染土壤的第一端，上述第二电极位于与之相对的上述被污染土壤区域的另一端，(1)使电渗透水流从上述第二电极流到上述第一电极，(2)使离子态的污染物向电荷极性相反的电极电迁移，或者(3)使电渗透水流从上述第二电极流到上述第一电极，并使离子态的污染物向电荷极性相反的电极电迁移，其中，上述被污染的土壤区域包括至少一个含有微生物和共代谢物的根区，其中上述每一个根区都含有多种植物的根系，该植物能释放出多种处理上述被污染土壤区域中污染物的共代谢物；以及(b)周期性地转换上述第一和第二电极的极性，以转换上述污染物穿过上述被污染土壤区域的移动方向。
18.如权利要求17所述的方法，进一步包括(c)沿从上述第一电极到上述第二电极的方向，循环来自电渗透水流的水。
19.如权利要求17所述的方法，其中上述污染物是难对付的有机化合物。
20.如权利要求19所述的方法，其中通过利用上述共代谢物的微生物生物降解上述难对付的有机化合物。
21.如权利要求20所述的方法，其中上述微生物是上述被污染土壤区域中原生的。
22.如权利要求19所述的方法，其中上述难对付的有机化合物选自多氯化联苯化合物、芳烃聚合物和二噁英化合物。
23.如权利要求17所述的方法，其中间歇运行上述方法。
24.如权利要求23所述的方法，其中间歇传导上述直流电流。
全文摘要
本发明涉及一种就地治理被污染土壤的方法,该方法包括:在被污染的土壤区域引入至少一种共代谢物,以处理被污染土壤区域中的污染物,其中至少一种共代谢物源至少是一个位于被污染土壤区域内的根区,其中每一个根区都含有多种能释放出至少一种共代谢物的植物的根系,以及穿过在电荷极性相反的第一电极和第二电极之间的被污染土壤区传导直流电流,其中第一电极位于被污染土壤的第一端,第二电极位于与之相对的被污染土壤区域的另一端。
文档编号B09C1/00GK1245452SQ97181743
公开日2000年2月23日 申请日期1997年12月5日 优先权日1996年12月16日
发明者S·范霍 申请人:孟山都公司