专利名称：：土壤处理方法土壤处理方法本发明涉及一种土壤处理方法。特别地，本发明涉及一种用于处理某一地点受污染的土壤以使该地点变为无污染的方法。该方法特别地用于处理被挥发性有机化合物(VOCs)污染的土壤，例如，碳氢化合物。处理被不合需要的物质(例如，挥发性有机化合物(VOCs)、重金属或杀虫剂)污染的土壤是开发建筑、景观美化或其它土地工程设计的地点的基本预备步骤。通常，采用所谓的"深挖和倾倒(diganddump)"的方法对付这种污染，但是这些工序成本很高，因为必须填入材料替换挖掘出的土壤。此外，目前一般认为深挖和倾倒的方法是不环保的。还提出了向被污染的土壤中加入粘合剂与污染物反应的土壤稳定和凝固方法。但是，这些方法仅用于固化或包起污染物以降低其移动性，而实际上并没有从土壤中除去污染物，也没有把污染物变成更环保的物质。其它的处理土壤以除去不合需要的污染物的常规方法包括生物除污，其中，通过使用有机营养素或生物试剂处理污染物。这种方法经常与加热、堆料或喷射技术联合使用，这些技术均被认为能够促进有机营养素或生物试剂的作用。尽管生物除污技术在某种程度上是有效的，该方法总是相当缓慢，一般的过程需要许多周或几个月才能完成。生物除污方法在分解土壤颗粒的能力方面也存在局限性，在处理粘性土壤(例如，粘土)含量高的地点时这个问题特别突出。此外，用于除去污染物的有机过程会在处理位置进一步留下良性的有机残留物。存在这些有机残留物意味着处理后的土壤仍然是地工技术上不健康的。因此，虽然生物除污在准备景观化或者开发的地点上是适用的技术，但是其自身不能用于准备建筑的地点。本发明的目的在于通过提供一种快速、环保的方法从一个地点的土壤中除去不需要的污染物，生成地工技术上健康的物质，从而使该地点能够适于建筑来解决上述问题。因此，本发明的一个方面提供了一种处理被有机污染物污染的地点的土壤的方法，该方法包括如下步骤(a)确定所述地点的特征，该特征包括附近的水道、住宅和物理约束，并从所述地点取一定体积的土壤样品；(b)分析所述土壤样品确定土壤特征，该特征包括颗粒尺寸分布和含水量，并且鉴定和量化其中含有的污染物；(c)选择适合于步骤(a)和(b)中确定的所述污染物的特性和量，以及所述土壤和地点特征的处理组合物；(d)计算出处理单位体积所述地点土壤中的所述污染物的有效量的所述处理组合物，所述有效量的处理组合物取决于步骤(a)和(b)中确定的所述污染物的特性和量、土壤和地点特征，以及步骤(c)中选择的处理组合物的特性，相对于被处理的土壤的重量，该有效量为2-12重量％;(e)从所述地点挖掘一定体积的被污染的土壤；(f)将所述选择的处理组合物与挖掘的土壤按照所述计算出的有效量的比例混(g)将挖掘的土壤与土壤处理组合物机械混合；以及(h)通过使其穿过筛分机对所述处理后的土壤充气；并且可选择地(i)通过与水和/或粘合剂组合物混合调整所述处理后的土壤；然后进行如下步骤中的至少一个(j)用所述处理后的土壤回填挖掘地点；(k)将所述处理后的土壤储存以备将来使用；(1)在填埋场处理所述处理后的土壤；和/或(m)将所述处理后的土壤运输到其它地点使用。此处使用的术语"土壤"应该广义地理解为包括基本上全部的颗粒或聚集的矿物材料。本发明的方法用于处理被有机污染物污染的土壤，例如，挥发性有机化合物(VOCs)，更尤其用于处理被碳氢化合物污染的土壤。该方法还用于处理被其它污染物污染的土壤，例如，重金属或杀虫剂。与现有技术(例如生物除污)相比，本发明的方法特别适用于处理粘性土壤含量高的被污染的土壤，例如，粘土。在本发明的方法的步骤(a)中确定的地点特征包括附近的水道和住宅，污染物和所述处理组合物均可以影响该特征。还需要考虑该地点的物理约束，关于可以使用的机械，以及对在被污染的、部分处理的或去除污染的地点挖掘出的土壤储存的能力。在本发明的方法的步骤(b)包括分析该土壤以确定颗粒尺寸分布和含水量。这将影响在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量，以及步骤(g)中所需要的混合量。例如，在步骤(h)中充气之前，粘性土壤的量更多则需要更大量的处理组合物以降解土壤的结构。另一方面，粉质的和粒状的土壤不需要任何这种降解以提高充气过程。此处，该处理组合物仅用于使污染物挥发，因此需要的组合物的量较少。此处使用的术语"粒状的"是指颗粒尺寸大于0.05mm的土壤；此处使用的术语"粉土(silt)"或"粉质的"是指颗粒尺寸为0.002-0.05mm的土壤；此处使用的术语"粘性的"或"粘土"是指颗粒尺寸小于0.002mm的土壤。步骤(b)中鉴定的污染物的特性会不可避免地影响将在步骤(c)和(d)中确定的处理组合物的补给量和有效量，以及随后的步骤(f)中将需要的混合量。如下面将更详细描述的，被汽油污染的土壤将需要较少量的处理混合物和混合量；可是被柴油污染的土壤将需要较大量的处理组合物和较大的混合量；而被油污染的土壤将需要更大量的处理组合物和混合量。此处使用的术语"汽油"是指每个分子具有4-10个碳原子的碳氢化合物；此处使用的术语"柴油"是指每个分子具有10-18个碳原子的碳氢化合物；此处使用的术语"油"是指每个分子具有18-26个碳原子的碳氢化合物。此外，土壤中存在其它污染物，例如重金属或杀虫剂，一般需要在步骤(i)中加入额外的粘合剂，如下面将详细描述的。本发明的方法的步骤(c)中选择的处理组合物优选包括选自f丐的碳酸盐、氧化物和氢氧化物中的一种或多种成分。特别地，该组合物包括氧化钙，(还被称作石灰或生石灰)。更优选地，该处理组合物主要由氧化钙组成。尽管本发明的范围不受任何理论的限制，但是据信，氧化钙(生石灰)对碳氢化合物污染物的作用可以按照如下解释首先，生石灰与被污染的土壤物质反应，降解土壤结构，从而增大表面积。这使得挖掘出的土壤在组合物中变为更小的粒状，有助于其适于穿过筛分机，该筛分机用于给土壤充气并进一步降解土壤结构。其次，当生石灰与被污染的土壤物质接触时，会发生放热反应，产生的热量用于使碳氢化合物污染物挥发和蒸发。可以相信，使用本发明的方法，可以在数天之内使一般的建筑地点的污染程度降低到环境可接受水平，而不是常规方法一般需要的几周或几个月。在本发明的方法的步骤(d)中，优选地将处理组合物的有效量计算为相对于被处理的土壤的重量百分比。更优选地，相对于被处理的土壤的重量，处理组合物的有效量为2-12重量％。处理组合物的有效量的计算受两个主要因素的影响污染物的特性和土壤的特性。污染物的特性对有效量的计算的影响如下_对于汽油，相对于被处理的土壤的重量，处理组合物的有效量为2-6重量％;-对于柴油，该量为3_8重量％;以及-对于油，该量为6_12重量％。同样，土壤的特性对有效量的计算的影响如下-对于粒状土壤，相对于被处理的土壤的重量，处理组合物的有效量为2-6重-对于粉土，该量为3-9重量％;以及-对于粘土，该量为4_12重量％。可以理解的是，对于污染物和土壤的不同组合，上述处理组合物的有效量范围优选以下范围-对于被汽油污染的粒状土壤，相对于被处理的土壤的重量，处理组合物的有效量为2-6重量％;-对于被汽油污染的粉土，所述有效量为3-6重量％;-对于被汽油污染的粘土，所述有效量为4-6重量％;-对于被柴油污染的粒状土壤，所述有效量为3-6重量％;-对于被柴油污染的粉土，所述有效量为3-8重量％;-对于被柴油污染的粘土，所述有效量为4-8重量％;-对于被油污染的粒状土壤，所述有效量基本为6重量％;-对于被油污染的粉土，所述有效量为6-9重量％;以及-对于被油污染的粘土，所述有效量为6-12重量％。应该理解的是，当样品中存在多于一种类型的污染物和/或多于一种类型的土壤时，将导致上述概括的优选范围发生变化。在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量还受到所述地点环境因素的影响，例如，风、雨水、空气湿度、空气温度、土壤温度和土壤含量水，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量不可避免地因地点的不同和处理方法的不同而不同。在寒冷和潮湿的条件下需要更大量的处理组合物以产生需要的热量。在这种条件下，也可能需要延长VOCs挥发所需要的时间长度。步骤(g)优选地包括将挖掘的土壤粉碎以增大其表面积。步骤(g)还可以包括使7用撒布机和旋轴式松土拌和机将所述土壤处理组合物与挖掘的土壤混合，有时可以包括向挖掘的土壤中加入水以提高处理组合物的迁移率。步骤(f)可以包括在加入所述土壤处理组合物前将挖掘的土壤预筛分的子步骤，从而除去大石块、石头和砖块。一般只有粒状土壤需要预筛分，而粘土、粉土或饱和土是不需要预筛分的。步骤(h)的筛分过程优选地包括将混合后的土壤和处理组合物升高、传送和/或排出以促进其充气。对混合的粉碎物质(此时实际上是粒状且易碎的)实施这些物理过程，帮助挥发的碳氢化合物分散到空气中。可以反复进行步骤(f)至(h)直到被处理的土壤中污染物的含量降为理想的水平。当重复这些步骤时，可以随着步骤(f)的每次重复分几份将有效量的处理组合物加入到土壤中。这种方法特别优选地适用于粉土和粘性土壤。对于粘性土壤，还优选地是，在步骤(h)之后在重复步骤(f)之前使处理后的土壤熟化。这里的"熟化"是指使氧化钙有足够的时间与土壤中存在的粘性物质反应，以使其变得易碎的从而易于降解。可以通过标准的实验室测试技术确定上面提到的污染物的含量，或者可以通过光离子检测器(PID)现场确定。这种方法特别适用于挥发性碳氢化合物污染，例如，汽油。优选地在进行步骤(f)至(h)中的步骤之前和/或之后，以及在进行步骤(f)至(h)的每个步骤之前和/或之后对污染物含量进行评定。当步骤(b)中确定存在其它污染物(例如，重金属或杀虫剂)时，特别需要进行步骤(i)。适用于所述粘合剂组合物的物质可以选自水泥、高炉矿渣(GGBS)、粉煤灰(PFA)和膨润土。尽管开发的本发明的土壤处理方法为一种"独立的"方法，但是，可以展望的是，该方法可以与其它土壤处理方法(例如，土壤固定和固化法)联合使用。本发明的范围还延及包括根据上文描述的方法处理的土壤或其它聚集材料。还应该理解的是，本发明的方法可以用于处理从远处挖掘并运输到处理地点的材料，以及对本地挖掘材料进行现场处理。为了更清楚地理解本发明，将结合下面的附图详细描述一种优选的实施方式，但这仅仅是作为举例的方式，其中图1为本发明方法的初级步骤的示意图；以及图2为本发明方法的材料处理步骤的流程图。首先参照图1，该改图表示了分析待处理的土壤、选择适合于该土壤性质的处理组合物并计算所述处理组合物的有效量的初级步骤。该初级步骤首先从地点取样(a)—定体积的土壤。然后分析(b)该样品以鉴定和量化污染物的类型和污染物存在程度，并且确定土壤特征，即颗粒尺寸分布和含水量。一般将污染物确定为汽油、柴油或油，将土壤确定为粒状的、粉土或粘土。然后，如上所述，根据步骤(b)中确定的污染物和土壤的特征选择(c)要使用的处理组合物并计算(d)所需要的量。图l表示了简化的初级过程，其中，已知该土壤样品含有碳氢化合物污染物，因此步骤(c)已经有效地确定了，选择石灰(氧化钙)作为该土壤处理组合物的主要活性成分。然后按比例计算(d)需要石灰的量，并考虑步骤(b)确定的如下各个变量污染物的类型挥发性较大的碳氢化合物污染物(例如，汽油)在方法的主要部分需要使用的石灰较少，在该方法中需要的充气也较少；挥发性较小的污染物(例如，柴油或重油组分)则需要较大量的石灰和较多的充气。对于被每分子具有27个或以上碳原子的最重的碳氢化合物油组分污染的土壤，本发明的方法不适用，而是需要用常规的方法处理。污染物的程度轻度污染需要较少量的石灰；中度污染需要较大量的石灰来处理；重度污染仍然不适于用本发明的方法处理。颗粒尺寸分布粒状的土壤需要较少量的石灰；粉质土壤需要用较多的石灰处理；含有粘土的土壤需要更大量的石灰。含水量如所预计的那样，干燥的土壤需要较少量的石灰；潮湿的土壤需要的量较大；湿润的土壤需要更大量的石灰。以上四个因素的结合决定了处理特定土壤样品所需要的石灰的确切量。参照图2，该图表示了本发明的土壤处理方法的主要部分。在上面结合图1描述的初级步骤之后，挖掘(e)—定体积的土壤以备处理。挖掘出的材料可以现场处理，也可以运输到其它地点进行处理。如图2所示，挖掘出的一定体积的土壤含有超尺寸的物体，例如，石块和石头，该方法还可以选择性包括在进行初始处理步骤之前将该材料筛分的中间步骤，在所述初始步骤中将该材料与由上述结合图l描述的初级步骤中确定的处理组合物组合(f)和机械混合(g)。如果挖掘出的材料含有粘性的或粘土基土壤，该方法还可以选择性地包括在进行步骤(h)之前使材料熟化的步骤，在所述步骤(h)中通过使处理后的土壤穿过筛分机对其充气。然后，通过标准的实验室测试技术评价残余的污染物水平，或者如果污染物为挥发性的碳氢化合物(例如，汽油)用光离子检测器(PID)检测。如果污染物的水平仍然高于预定的目标水平，可以重复该过程或该过程的部分步骤。根据超过目标水平的程度和土壤的特征，该材料可以返回到初始处理阶段与额外的石灰组合(f)和机械混合(g);或者可以简单地返回以进行再次充气(h)。对于粉土或粘土基土壤一般适于再次加入石灰。当污染物水平降至可接受的水平时，如果需要，通过与水和/或粘合剂组合物混合，检测并调整(i)该材料。当该材料还含有其它污染物(例如，重金属或杀虫剂)时，特别需要该步骤。最后，该处理后的材料可以被回填(j)到其挖掘地点，被储存(k)在合适的地方以备将来使用，在填埋场被安全地处理(I)，或者被运输到其它地点使用。实施例下面将结合实验性观察和数据进一步地说明本发明。实施例I按照本发明方法的步骤(a)，从位于英国达拉谟的测试地点取多份土壤样品。然后按照本发明方法的步骤(b)分析该土壤样品以确定土壤和污染物的特征。发现该土壤是粒状且干燥的，并确定含有汽油和柴油污染物，所述污染物的每个分子含有4-16个碳原子。考虑这些因素，按照本发明方法的步骤(c)选择生石灰处理组合物，并且按照本发明方法的步骤(d)计算出，相对于待处理的土壤的重量，所述处理组合物的有效量9为3重量％。测定并记录每份土壤样品中污染物的浓度，然后对每份样品进行如上面结合图2所描述的本发明方法的材料处理步骤(f)至(h)。再次测量并记录每份样品中污染物的浓度。实施例II下表列出了实施例1中在用本发明方法处理前后的几个样品的污染物浓度<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注释"TPH"二总石油碳氢化合物"PAH"二多环芳香烃"目标浓度"=由UK环境机构设定的污染物最大容许水平可以看出，在该测试中达到的结果远远超过區环境机构设定的水平，其中，每份样品的污染物浓度均达到了低于10mg/kg的水平。权利要求一种处理被有机污染物污染的地点的土壤的方法，该方法包括如下步骤(a)确定所述地点的特征，该特征包括附近的水道、住宅和物理约束，并从所述地点取一定体积的土壤样品；(b)分析所述土壤样品以确定土壤特征，该特征包括颗粒尺寸分布和含水量，并且以鉴定和量化其中含有的污染物；(c)选择适合于步骤(a)和(b)中确定的所述污染物的特性和量，以及所述土壤和地点的特征的处理组合物；(d)计算出处理单位体积所述地点土壤中的所述污染物的有效量的所述处理组合物，所述有效量的处理组合物取决于步骤(a)和(b)中确定的所述污染物的特性和量、土壤和地点特征，以及步骤(c)中选择的处理组合物的特性，相对于被处理的土壤的重量，所述有效量为2-12重量％；(e)从所述地点挖掘一定体积的被污染的土壤；(f)将所述选择的处理组合物与挖掘的土壤按照所述计算出的有效量的比例混合；(g)将挖掘的土壤与土壤处理组合物机械混合；以及(h)通过使其穿过筛分机对所述处理后的土壤充气；并且可选择地(i)通过与水和/或粘合剂组合物混合调整所述处理后的土壤；然后进行如下步骤中的至少一个(j)用所述处理后的土壤回填挖掘地点；(k)将所述处理后的土壤储存以备将来使用；(l)在填埋场处理所述处理后的土壤；(m)将所述处理后的土壤运输到其它地点使用。2.根据权利要求l所述的土壤处理方法，其中，步骤(c)中选择的处理组合物包括选自钙的碳酸盐、氧化物和氢氧化物中的一种或多种成分。3.根据权利要求1或2所述的土壤处理方法，其中，步骤(c)中选择的处理组合物包括氧化*丐(生石灰)。4.根据前述权利要求中任意一项所述的土壤处理方法，其中，步骤(c)中选择的处理组合物主要由氧化钙(生石灰)组成。5.根据前述权利要求中任意一项所述的土壤处理方法，其中，该方法用于处理被挥发性有机化合物(VOCs)污染的土壤。6.根据前述权利要求中任意一项所述的土壤处理方法，其中，该方法用于处理被碳氢化合物污染的土壤。7.根据权利要求6所述的土壤处理方法，其中，在步骤(b)中，按照每个分子的碳原子数，确定所鉴定的碳氢化合物污染物为汽油、柴油或油，和/或按照颗粒的尺寸，确定被分析的土壤为粒状的、粉土或粘土。8.根据权利要求7所述的土壤处理方法，其中，所述碳氢化合物污染物被确定为汽油，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为2-6重9.根据权利要求7所述的土壤处理方法，其中，所述碳氢化合物污染物被确定为柴油，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为3-8重10.根据权利要求7所述的土壤处理方法，其中，所述碳氢化合物污染物被确定为油，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为6-12重11.根据权利要求7-10中任意一项所述的土壤处理方法，其中，所述土壤被确定为粒状的，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为2-6重量％。12.根据权利要求7-10中任意一项所述的土壤处理方法，其中，所述土壤被确定为粉土，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为3-9重量％。13.根据权利要求7-10中任意一项所述的土壤处理方法，其中，所述土壤被确定为粘土，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为4-12重量％。14.根据权利要求7所述的土壤处理方法，其中，所述碳氢化合物污染物被确定为汽油，所述土壤被确定为粒状的，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为2-6重量％。15.根据权利要求7所述的土壤处理方法，其中，所述碳氢化合物污染物被确定为汽油，所述土壤被确定为粉土，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为3-6重量％。16.根据权利要求7所述的土壤处理方法，其中，所述碳氢化合物污染物被确定为汽油，所述土壤被确定为粘土，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为4-6重量％。17.根据权利要求7所述的土壤处理方法，其中，所述碳氢化合物污染物被确定为柴油，所述土壤被确定为粒状的，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为3-6重量％。18.根据权利要求7所述的土壤处理方法，其中，所述碳氢化合物污染物被确定为柴油，所述土壤被确定为粉土，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为3-8重量％。19.根据权利要求7所述的土壤处理方法，其中，所述碳氢化合物污染物被确定为柴油，所述土壤被确定为粘土，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为4-8重量％。20.根据权利要求7所述的土壤处理方法，其中，所述碳氢化合物污染物被确定为油，所述土壤被确定为粒状的，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量基本为6重量％。21.根据权利要求7所述的土壤处理方法，其中，所述碳氢化合物污染物被确定为油，所述土壤被确定为粉土，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为6-9重量％。22.根据权利要求7所述的土壤处理方法，其中，所述碳氢化合物污染物被确定为油，所述土壤被确定为粘土，其中，相对于被处理的土壤的重量，在步骤(d)中计算出的处理组合物的有效量为6-12重量％。23.根据前述权利要求中任意一项所述的土壤处理方法，其中，反复进行该方法的步骤(f)至(h)直到被处理的土壤中污染物的含量降为理想的水平。24.根据权利要求23所述的土壤处理方法，其中，在步骤(h)之后在重复步骤(f)之前使处理后的土壤熟化。25.根据权利要求23或24所述的土壤处理方法，其中，使用光离子检测器(PID)确定污染物的含量。26.根据前述权利要求中任意一项所述的土壤处理方法，其中，步骤(g)包括将挖掘的土壤粉碎。27.根据前述权利要求中任意一项所述的土壤处理方法，其中，步骤(g)包括使用撒布机和旋轴式松土拌和机将所述土壤处理组合物与挖掘的土壤混合。28.根据前述权利要求中任意一项所述的土壤处理方法，其中，步骤(g)包括向挖掘的土壤中加入水。29.根据前述权利要求中任意一项所述的土壤处理方法，其中，步骤(f)包括在加入所述土壤处理组合物前将挖掘的土壤预筛分。30.根据前述权利要求中任意一项所述的土壤处理方法，其中，步骤(h)包括将混合后的土壤和处理组合物升高、传送和/或排出以促进充气。31.根据前述权利要求中任意一项所述的土壤处理方法，其中，在进行步骤(f)至(h)的每个步骤之前和/或之后测定土壤中污染物的含量。32.根据权利要求23-25中任意一项所述的土壤处理方法，其中，在每次重复进行步骤(f)至(h)之前和/或之后测定土壤中污染物的含量。全文摘要本发明提供一种处理被有机污染物污染的地点的土壤的方法，该方法包括如下步骤(a)确定地点特征，取一定体积的土壤样品；(b)确定土壤特征，并且鉴定和量化污染物；(c)选择适合于所述污染物和所述土壤和地点特征的处理组合物；(d)计算出适合于所述污染物和土壤和地点特征的所述处理组合物的有效量，相对于被处理的土壤的重量，所述有效量为2-12重量％；(e)从所述地点挖掘一定体积的被污染的土壤；(f)将有效量的处理组合物与挖掘的土壤混合；(g)将挖掘的土壤与土壤处理组合物机械混合；以及(h)对所述处理后的土壤充气；并且可选择地(i)调整所述处理后的土壤；然后进行如下步骤中的至少一个(j)将处理后的土壤回填；(k)将处理后的土壤储存；(l)处理所述处理后的土壤；和/或(m)将所述处理后的土壤运输到其它地点使用。文档编号B09C1/00GK101720258SQ200880020919公开日2010年6月2日申请日期2008年6月20日优先权日2007年6月20日发明者安德鲁·威廉·阿姆斯特朗申请人:阿克萨控股有限公司