MX2010005413A - Metodo y celdas de tratamiento para rehabilitar y valorar un suelo. - Google Patents

Abstract

La presente invención en general se refiere a celdas de tratamiento, sistemas y métodos para rehabilitar y valorar un suelo. Más específicamente, la presente invención se refiere a métodos para remover compuestos volátiles de suelos contaminados. Los métodos y el sistema en general hacen uso de un cierre rígido que se puede abrir y cerrar capaz de recibir y tratar muchas toneladas de suelos. De acuerdo con la invención, se hace circular aire caliente a través del suelo para permitir la volatilización de los contaminantes que después pueden ser capturados y separados del aire en circulación antes de que el aire se vuelva a calentar y vuelva a circular a través del suelo.

Description

M E TODO Y CELDAS DE TRATAMIENTO PARA REHABILITAR Y VALORAR UN SUELO SOLICITUD RELACIONADA La presente solicitud se refiere a la solicitud patente provisional de los Estados Unidos US 60/998,126 presentad-a el 15 Noviembre, 2007, cuyo contenido se incorpora aquí por refere; ncia en su totalidad.

CAMPO DE LA INVENCION La presente invención generalmente se refiere a la valoración, rehabilitación y descontaminación de suelos. Más específicarn nte, la presente invención se refiere a celdas de tratamiento, sistemas y métodos para remover uno o más compuestos volátiles no deseados tales como agua o contaminante de hidrocarburos que pueden estar presentes en los suelos.

ANTECEDENTES DE LA HMVENCtON El uso de hidrocarburos como combustible para vehículos u operaciones de planta (por ejemplo, para sistemas de calentamiento, hornos, quemadores y similares) involucra ta extracción!, refinación, transporte almacenamiento de gas, diesel y otros hidrocarburos tiende a ser un procedimiento muy largo, que requiere generalmente entre tres (3) y nueve (9) métodos para lograr un contenido de hidrocarburo ambientaimente aceptable, y está asociado con producción microbiana de cantidades significantes del dióxido de carbono de gas invernadero (CO2). Los procedimientos de lavado .generalmente involucran lutilizar una solución de agente ensoactivo químico para lixiviar o layar los contaminantes en la matriz acuosa del suelo, recolectar la matriz acusa contaminada y tratar la misma. La fracción líquida contaminada se .recolecta y se envía para los pasos de tratamiento y descontaminación. Además de requerir la cantidad substancial de químicos costosos, los procedimientos de lavado requieren equip especializado tal como sistemas de tratamiento de agua d!ej i anques sellados. Los procedimientos de lavado también tienden a ser de eficacia limitada, parecer inútiles, en donde el suelo que se va a tratar incluye partículas finas (por ejemplo, con arcillas y sjuélos de limo). Además, los suelos- descontaminados de acuerdo con estos procedi ientos tienden a saturarse icón agua y por lo tanto se vuelven un uso limitado como material de construcción, especialmente cuando están presentes partículas finas, tal como partículas finas que generalmente requieren pasos de descontaminación adic onaíes.

Finalmente, debido a q^e generalmente no es posible ¡prevenir la i evaporación del uso de solventes para lixiviar ios contaminantes del suelo, la recuperación e incineración de los mismos frecuentemente es necesaria, lo que también resulta en la producción de Cantidades significantes de C02- Los tratamientos térmicos de suelos contaminados pueden disminuir algunas de las desventaias asociadas con bio-tratamientos y iprocedimíeiiitos de lavado ya que tienden a ser adecuados ¡para la mayoría de los tipos de suelos y generalmente permiten la descontaminación completa de los suelos tratados. Los tratamientos térmicos incluyen pirólisis, incineración y desorción térmica. La incineración requiere calentar grandes cantidades de suelo a temperaturas muy alias, es decir, desde 400°C hasta 1000°p, para descomponer cantidades incluso muy pequeñas de contaminantes. Como tal, la incineración tiende a ser energéticamente ineficaz y consecuentemente costoso. La pirólisis también es un procedimiento mediante el cual los suelos contaminados también están expuestos a temperatura muy alta, con la excepción que, el procedimiento se lleva a cabo en ía ausencia de oxígeno. Simüarmente a la incineración, ía pir lisis Involucra consumo de energía alto y tiende a ser costoso. Sin j embargo, ambas tecnologías están asociadas con la producción de CO2, y no permiten el reciclado de los suelos tratados como materiales de construcción, lo que causa que sean j menos interesantes desde un punto de vista ambiental. La desorción térmica involucra calentar el suelo contaminado bajo concentración de oxigeno y tiempo de residencia para permitir la volatilización y la separación de los contaminantes desde el suelo mientras evita su degradación térmica. Un número de tecnologías de contaminación in situ se ha reportado en la técnica. Las tecnologías de desorción in siíu típicamente involucran perforar una pluralidad de pozos ¡u orificios en el sitio contaminado, inducir un flujo de aire calentado en ios pozos perforados para forzar la voiatiiización de ios contaminantes y recolectar los contaminantes volatilizados en ta superficie del suelo para tratamiento adicional de ios mismos. Las tecnologías de desorción in siíu conocidas en la técnica tienden a ser costosas, la mayoría de ineficacia en tiempo y requieren una cantidad de tiempo substancial (es decir desde 6 hasta 18 meses) para lograr el nivel de descontaminación aceptable. Además, debidc a la dificultad de recolectar eficientemente los contarnlinantes volatilizados, las tecnologías in -situ pueden resultar en que el contaminante escape de los sistemas de recolección y permanezca en la atmósfera. Para disminuir as desventajas asociadas con las tecnologías in situ, algunas tienen tecnologías de desorción térmica propuestas separadas del sitio de contaminación, también conocidoj como desorción térmica ex situ. Las tecnologías de desorción éx situ típicamente Involucran excavación y transporte del suelo contaminado a una instalación de tratamiento. Una vez en ia instalación de tratamiento, el suelo contaminado se coloca en una reserva de tratamiento en donde se hace circular un flujo de aire caliente a través del suelo icó ta minado para volatilizar el contaminante. El contaminante volatilizado se recolecta y se trata adicionalmértté. Ejemplos de tales tecnologías ex situ se describen en la atente de E.U.A. Nos. 5,067,452 para Plunkett (la Patente '852), 5,836,718 para Price (la Patente "718) y 5,213,445 para ikenberry (la Patente '445). Ambas Patentes '852 y '445 describen métodos y sistemas para remover contaminantes de un suelo por volatilización. Los sistemas enseñados en éstas patentes hacen uso de las disposiciones de tubería embebidas en una reserva, cuya reserva además se cubre con membranas impermeables al aire flexibles o forros. Las Patentes '852 y '445 hacen uso de vacío para alentar la volatilización mientras la patente '718.hace ;uso de tuberías cali ntes. De acuerdo con aígunos, se probó que estas tecnologías son ineficaces para realizar la descontaminación debido a las bajas temperaturas utilizadas para llevar a cabo el procedimiento sin dañar los miembros de sellado. Debido a que las disposiciones de tubería y/o membranas tienen que desensamblarse o removerse entre lotes de suelo que se van a tratar, aquellos sistemas no son convenientes. Otro ejemplo de tecnologías e situ se describen en ía¡ Patente de E.U.A. Nos. 5,253,597 para Swansirom y otros (la Patente '597) y No. 6,000,882 para Bova y Richter (la Patente '882). Estas dos patentes describen métodos y sistemas para causar la volatilización de contaminantes desde un suelo, en donde se requiere temperatura muy alta y/o presión negativa (es decir vacío) para llevar a cabo los métodos. Como tai, el equipo debe adaptarse para sostener las i condiciones operativas rigurosas y los sistemas tienden a no ser económicos. Un ejemplo adicional de tecnologías ex situ se c escribe en la patente de E.U.A. No. 6,381,009 para Stegemeir, este sistema utiliza elementos de calentador de resistencia eléctrica para calentar el suelo que se va a tratar. Además, las tecnologías descritas en las Patentes '852, '718, '445, "597 y '882, tienden a ser imprácticas o no convenientes para tratar grandes cantidades de suelos contaminados, ya sea¡ deb do a ta configuración de los vasos que recibe en el suelo que va a tratar no permite recibir un gran volumen de suelo o debido a que reutilizar el sistema requiere desensamblar las disposiciones de tubería. Por lo tanto, sería ventajoso proporcionar un sistema energéticamente eficiente mejorado para tratar ios, j suelos contaminados ex stu. Más preferiblemente, ta! sistema per itiría el tratamiento secuencia i de grandes volúmenes de suelos contárñinados sin ta necesidad de desmantelar tos componentes substanciales de ios mismos.

Ei EVE DESC CiPCIOM DE LA INVENCION Con et fin de atender tas ventajas anteriores y otras, y de acuerdo con la presente invención, existen sistemas, métodos y celdas de tratamiento descritas para remoyer compuestoís) volátil no deseado del suelo y con ello valorar y rehabilitar tal suelo. El compuesto volátil por ejemplo puede ser agua o un contaminante de hidrocarburo, que incluye pero no se limita a gasolina; ji diesel, tuf.bosina, combustible de calentamiento, gas de petróleo! ¡icuado, aceites, derivados de petróleo y mezclas de ios mismos. De acuerdo co un aspecto, ta invención se refiere a unía celda En una modalidad preferida, ía celda de tratamiento es substancia! mente hermética al aire y es integral a un sistema de bucle cerrado que comprende una bomba de vacío. Tal sistema de bucle cerrado puede comprender una bomba de vacio y medios de calentamiento ambos operativamente conectados a ia entrada de aire de la celda para introducir aire caliente en el cierre. El sistema de bucle cerrado además puede comprender una unidad de tratamiento operativa mente conectada at escape de aire de ta celda para re mover compuestos volatilizados del montón de suelo. De acuerdo con una modalidad particular, la ce da de tratamiento de la invención comprende un cierre rígido substanctalmente hermético at. aire, qu e se puede abrir y cerrar, formado y ajustado para recibir ene al menos 200 toneladas dé sueio (200,000 kg). La celda de cierre está adaptada para montarse fijamente a este (i) una entrada de aire para inyectar aire caliente en el cierre y (t i) u n escape de aire para recolectar ai re que ia sido inyectado por la entrada de aire y que hace circular a ire a través del montón de suelo. La in ención también se refiere a un método para remover uno o más compuestos volátiles no deseados de un. montón de suelo, el método que comprende ios pasos de : colocar el montón de suelo dentro de un cierre rígjido que se puede abrir y cerrar, y substanciaimente hermético al aire; y crear una presión: n egativa dentro del cierre rígido y hacer circular aire caliente a través del montón de suelo pa ra aumentar gradualmente la temperatura del suelo a una temperatura que j ermite la volatilización fuera del suelo de al menos u na porción j de los compuestos volátiles. El método de la invención además puede comprender los pasos de recolectar aire que ha circulado a través de dicho montón de suelo y remover del m is mo dicho com puesto volatilizado . Además , el método puede comprender los pasos de recalentar el aire recolectado y volver a hacer circular aire recalentado a través del montón de suelo . En una modalidad, el aire calentado se introduce en el cierre a una temperatu ra; de aproximadam ente 150°C h asta aproximada mente 200°C. En otra modalidad, el método para remover uno lo má s compuestos volátiles no deseados de un montón de suelo conjiprende los pasos de : (a) colocar ef montón de suelo en una celda: de tratamiento como se describe aquí; (b) hacer circular un volumen de aire caliente a través del montón de suelo para aumentar gradualmente la tem peratura del mismo para alcanzar una temperatura suficiente para permitir ia volatilización fuera del suelo de al menos una porción del compuesto volátil; (c) recolecta r ai re calentado del, paso (b) qu e com pren de un compuesto volátil all í volatilizado; (d) separar al menos una porción del compuesto voiatilizjádo del aire recolectado; (e> recalentar el aire de! paso (d); y •(f) introducir el aire recalentado de! paso (e) en la celda de tratamiento para fa recircuiación a través dei montón de suelo. Los pasos (b) a (f) del método pueden repetirse hasta que los compuestos volátiles se removieron substancialmente de forma completa dei montón de suelo. De acuerdo con otra modalidad, los pasos (b) a (f) pueden repetirse hasta que fa humedad en e! suelo es de aproximadamente 0.1% hasta aproximadamente 5%, preferiblemente aproximadamente 1% a 3%. La invención también se refiere a un sistema de bucle cerrado para remoyer uno o más compuestos yoJátiies no deseados de un montón de suelo. En una modalidad, e sistema de bucle cerrado comprende: un cierre que se puede abrir y cerrar, y substancialmente hermético al aire formado y ajustado para recibir e! montón de isuelo; una entrada de aire operativamente conectada al cierre para inyectar air caliente en ef montón de suelo y un escape: de aire operativamente conectado al cierre para recolectar aire caliej te que ha circulado a través -de! montón de suelo, la entrada de ajre y el escape de aire ambos están fijamente montados ai cierre; una bomba de vacío operativamente conectada a la entrada de aire y el escape de aire para hacer circular aire caliente a írayés del sistema de fcucle cerrado y para crear una presión negativa dentro del cierre rígido; medios de calentamiento operativamente conectados a fá bomba técnica ai leer ios detalles de la invención más complejamente i ndicados a continuación .

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Al haber descrito de esa forma generalmente la naturaleza de la invención, ahora se hará referencia a los dibujos anexos, que muestra una ¡manera de ilustración una modalidad ilustrativa de la misma, y en donde: la Figura 1 es una vista frontal parcialmente seccionada en perspectiva superior de una celda de tratamiento, lleno con grandes cantidades de suelo, de acuerdo con una modalidad de la presente in ención. La Figura 2 es una vista frontal en perspectiva superior de u na celda de tratamiento vacío de acuerdo con la Figura 1 , con la puerta en la cubierta removidas para mostrar las tuberías y los rieles al fondo de la celda. La Figura 3 es una vista frontal en perspectiva superior de la celda de tratamiento mostrada en la Figura 2, que muestra las tuberías y los rieles parcialmente cubiertos con un lecho| de un material inerte. La Figura 4 es una vista frontal parcial mente seccionada en perspectiva superior, de una cubierta removible de acuerdo con una modalidad una celda de tratamiento de la presente invención. La Figura 5 es una vista en sección transversa! de la delda de 1 d modalidades particulares de principios y aspectos de la présente invención. Estos ejemplos se proporcionan, para el propósito de explicación y no de limitación, de aquellos principios de la invención . En la descripción que sigue, se marcan partes sim ilares a tra vés de la especificación y los dibujos con los mismos números de referencia respectivos. La presente invención se basa en principios fundamentales de termodinámica y generalmente consiste en calentar un suelo contaminado con uno o más compuestos volátiles no deseados al proporcionar contin uamente u na corriente de aire caliente a través del suelo, con lo cual se hace circular aire caliente que permite el cajemtamienio y el secado de la matriz del suelo. Tal calentamiento aumentará gradualmente la temperatura del suelo a una temperatura que permite fa volatilización y ta remoción de al menos u na porción de , y eventualmente todos Fos compuestos de h umedad y contaminantes volátiles fuera de! suelo. El contaminante volátil puede consistir, por ejemplo de contaminantes de hidrocarburo tal como gasolina , diesel , turbosina , combustibles de cale ntamiento, aceites, gas de petróleo licuado otros derivados del petróleo . Se entiende que el término "compuesto volátil no deseado" como se I pretende aquí abarca partículas de agua, contaminantes de hidrocarburo y mezclas de fo s mis mos. Un experto en fa técnica i apreciará que la invención puede encontrar uso como m uchos otros compuestos susceptibles de volatilización bajo condiciones operativas adecuadas- Debido 3 que e! agua es un compuesto volátil , Ea invención también puede utilizarse para reducir e! contenido de humedad de un suelo, ya sea contaminado o no, para además facilitar el filtrado de los varios componentes del mismo . En otras palabras, debido a que el agua es un compuesto volátil, la invención puede utilizarse para secar un suelo hasta que se alcanza una sequedad deseada del mismo. Por ejemplo, un suelo parcial o completamente seco de acuerdo con los procedimientos y métodos de la i nvención pu ede ser más adecuado para someterse a pasos de filtrado pa ra separar grava., arena y partículas finas. En este ejemplo, la grava y la arena pueden re cicl rse en componentes de construcción, tal como para construcción de caminos o preparación de concreto . Debido a, que las partículas finas tienden a acumular más contaminantes que otros componentes de suelo (por ejemplo, arena y grava) muy frecuentemente sólo pueden emplearse pasos de descontaminación adicionales para tales partículas fi na s u na vez que se llevó ai cabo el filtrado del suelo . Ejemplos de contaminantes que pueden encontrarse en tales partículas finas incluyen, por ejemplo, metales pesados, hidrocarburos pesados , PCBs, y asbesto. Por lo tanto, el secado del suelo con f a invención puede facilitar el filtrado del mismo, con lo cual reduce considerablemente el volume n del m aterial de suelo requerido para someterse a pasos de desconlamj jnación adicionales y minimizar los costos asociados con la remoción de tales conta m i na ntes. De acuerdo con la invención , ios compuestos voiátiiles no paredes 112, 113, 115 definen una estructura mtegral. La base 117 y las paredes 112, 113, 115 son lo suficientemente fuertes para soportar y contener toneladas de suelo. Por consiguiente, preferiblemente están hechas de concreto reforzado y preferiblemente tienen un grosor de a! menos 20 cm. Se apreciará por un experto en la técnica que la toase 17 y las paredes 112, 113, 115 puedan fundirse directamente en el sitio de tratamiento (es decir, en el sitio). Alternativamente, estos componentes pueden fundirse fuera de sitio y transportarse de forma separada al sitio de tratamiento o transportarse como un ensamble individual, integral. Un experto en ia técnica además apreciará que pueden utilizarse varios materiales para el propósito de construir ta base 117 y las paredes 112, 113, 114 tai como, por ejemplo, paneles metálicos y que tales paneles metálicos pueden montarse a otro en el sitio En una modalidad, el cierre 110 tiene un volumen interno de aproximadamente 140 m3. Más específicamente, la celda 100 tiene un ancho interno de 6.7 rn, una profundidad interna de 7.6 m y una altura interna de 3.0 m.. Tai cierre es zpsz de Irecibir aproximadamente 180 hasta aproximadamente 250 toneladas de suelo (180,000 hasta aproximadamente 250,000 kg) Como se muestra en la Figura 2, fa celda de tratamiento 100 además comprende una entrada de aire 210 para inyectar aire caliente en la celda de tratamiento 100. La entrada de aire 2' 0 está conectada al ensamble de tubería de aire caliente 150 y está configurada y colocada para maximizar la circulación: de aire caliente para ajustarse herméticamente a ia parte superior del cierre 1 1 0. Aunque no se muestra, la porción de borde superior de las paredes 1 12 , 1 1 3, 1 14 puede proporcionarse con huecos o moscas para asentar la cubierta allí. Alternativamente, puede montarse un soporte en las paredes 1 12, 1 13, 1 14 dentro del cierre 1 10. Un experto en la técnica reconocerá que la cubierta 1 16 puede montarse en un número de diferentes formas sobre o dentro de las paredes 1 12, 1 1 3 , 1 14 de la celda 100. La cubierta 1 16 además puede comprender en sus bordes exteriores medios senadores (por ejemplo, espuma , goma , etc. ) para proporcionar hermetismo al aire a la celda de tratamiento 100. Aquellos expertos en la técnica apreciarán que la rigidez de la cubierta 1 16 se proporciona mediante e! panel rígido 430 y las tuberías de escape 420, 422 montadas fijamente a éstas. Como tal , se apreciará que el diámetro, grosor, longitud, material medios para ensamblar las tuberías 420, 422 se adaptan para propo cionar suficiente rigidez o dureza a la cubierta 116. La tubería de escape principal 420 y las tuberías de recolección 422 preferiblemente están hechas de un material resistente al calor, rígido (por ejemplo, acero inoxidable, metal). En ¡una modalidad, la tubería de escape principal 420 es una tubería metálica que tiene un diámetro que varía , desde aproximadamente 10 cm hasta aproximadamente 40 cm, y una longitud que generalmente corresponde a la distancia que separa la pared frontal 1 14 y la pared trasera 1 13. El diámetro de las tuberías de recolección 422 es menor que el diámetro de ia tubería de escape preferiblemente comprende una abertura para permitir el transporte del suelo hacia adentro y hacia afuera de la celda de tratamiento 100. Tal abertura preferiblemente se ajusta y coloca en la pared i frontal 1 14 para permitir que el equipo pesado tal como cargadores i frontales, camiones pesados y similares circulen dentro y fuera de la celda de tratamiento 100 cuando llenan el mismo con el suelo no tratado y cuando recolectan solo tratado con el término del procedimiento de volatilización o descontaminación. Por ejemplo , una abertura adecuada puede ser rectangular y de aproximadamente 43.3 m de ancho y aproximadamente 2.4 m de altura. De acuerdo con una modalidad particular, el cierre 1 1 0 además comprende una puerta removióle 1 15. Haciendo referencia ahola más particularmente a la modalidad ilustrada a las Figuras 6A y 6B, la puerta está adaptada para deslizarse hacia abajo en las ra nuras con forma de C 610 que se tienen vertical mente en las secciones laterales izquierdas y derechas de la pared frontal 1 14. La puerta j 1 1 5 comprende un panel rígido 615 y un par de anillos 616 monta d o s en el borde superior 614 de la puerta 1 15 para unir cadenas, cjuerdas y si milares. Por consiguiente, es posible utilizar equipo de levantamiento tal como un cargador frontal o una excavadora para deslizar la puerta 1 15 dentro y fuera de la pared frontal 1 14. Aunque no se muestra, una barra metálica con forma de C puede montarse dentro de cada ranura 610 para prevenir el contacto directo de la puerta 1 15 con el material de concreto de la pared frontal 1 14,1 con lo cual minimiza ei desgaste de la pared frontal 1 14 que I puede muestra en la Figura 8 al utilizar el número de referencia 800. En tal modalidad, la celda de tratamiento 800 comprende una pared lateral cil indrica 802 que se extiende verticalmente y hacia arriba desde una pared inferior circular 804. Preferiblemente, la pared lateral cil indrica 802 y la pared inferior 804 definen una estructura rígida integral. Un experto en la técnica apreciará que tal estructu ra integral forma un cierre cilindrico de extremo abierto adaptado para recibir en él el suelo. La celda de tratamiento 800 además comprende una cubierta circular 810 adaptada para asentarse removiblemente sobre la pared lateral cilindrica 802. Se apreciará que la remoción de la cubierta 810 permite que uno proporcione selectivamente la celda de tratamiento 800 con suelo en él y remueve el suelo de la misma. La celda de tratamiento 800 además se proporciona con una entrada de aire 806 para inyectar aire caliente en la celda de tratamiento 800, la entrada de aire 806 comprende una tubería de entrada 808 que se extiende a través de la pared inferior 804 hacia la celda 100 desde un ensamble cíe aire caliente similar al descrito aquí anteriormente. La tubería de entrada se proporciona con una pluralidad de perforaciones 814 para inyectar radialmente aire caliente a través del suelo proporcionado en la celda de tratamiento 800. Las celdas de tratamiento 800 además comprenden un ensamble de escape de aire 81 5 que comprende una tubería de escape principal 816 de donde se extiende perpendicularmente una pluralidad de tuberías de recolección secundarias 818 conectadas a la pared lateral 802 de la celda 800.

I ncluso otra modalidad para una celda de tratamiento , referenciado al utilizar el número 900, se muestra en las Figuras 9A y 9B. Tal celda de tratamiento 900 comprende un cierre cil indrico 902 colocado substancialmente de forma horizontal , el cierre cil indrico 902 está adaptado para recibir en el suelo a través de u n embudo 930. El cierre cilindrico 902 comprende una cara frontal circular 904, una cara trasera circular 906 y una pared lateral cil indrica 908 que se extiende entre ellas. El cierre cil indrico 902 está tangencialmente montado en los grupos de ensambles de rodillo paralelos izquierdos y derechos 910 y 912, los grupos izquierdos y derechos de ensambles de rodillo 910 y 912 estando alineados a lo largo de un eje paralelo al eje 950 del cierre cil indrico 902 en un ensamble de tipo cojinete. Más específicamente, el grupo izquierdo de ensambles de rodillo 910 comprende una pluralidad de ensambles de rodillo 914. Cada ensamble de rodillo comprende un rodi lo 916 montado giratoriamente a una ménsula de rodillo 918. Ya' que el grupo derecho de ensambles de rodillo 912 es similar a l grupo izquierdo de ensambles de rodillo 91 0, no es necesaria la descripción adicional del grupo derecho de ensambles de rodil o 912. La cara frontal 904 se proporciona con un eje 920 operativamente montado a ésta, el eje se extiende hacia afuera y paralelo al eje 950 del cierre cil indrico 902. Uno apreciará que cuando se acople el eje 920 a los medios de rotación (por ejemplo, accionador eléctrico, un accionador hidráulico, un accionador neumático, o similares) , Tal configuración permite la rotación suave del cierre ci l indrico 902 alrededor de su eje 950, mientras previene la traslación late'ral del mismo. La celda de tratamiento 900 además comprende una tubéría de entrada 922 conectada a la cara frontal 904 del cierre cilindrico 902 y que se extiende hacia afuera y perpendicularmente del mismo. La tubería de entrada 922 además está conectada a los medios de calentamiento (no mostrados) para inyectar aire cal iente que se origina del mismo en el cierre cilindrico 902. Similarmente, la celda de tratamiento 900 además comprende una tubería de salida 924 conectada a la cara trasera 906 del cierre cil indrico 902 y que se extiende hacia afuera y perpendicularmente del mismo. La tubería de salida 924 además está conectada a un ensamble de tratamiento (no mostrado) para capturar compuestos o contaminantes volatilizados. Los expertos en la técnica apreciarán que la rotación del cierre cil indrico 902 contribuye ventajosamente a la distribución substancialmente uniforme de aire caliente a través del cierre cil indrico, el aire caliente que se difunde desde una tubería de i I entrada 922 a la tubería de salida 924. Además, la rotación del cierre cil indrico 902 expulsa la mezcla de suelo all í proporcionada , lo que contribuye a la distribución substancialmente uniforme de compuestos volátiles. Tal configuración de esa forma puede tener velocidad aumentada del procedimiento de tratamiento. Tal configuración además puede adaptarse para ser parte de una un idad de tratamiento móvil. Por consiguiente, la presente invención abarca tales aplicaciones de celdas de tratamiento, especialmente para unidades de tratamiento móvil (por ejemplo en una camioneta o u n tren) . Como ahora se describirá, la invención además se refiere al uso de una o más celdas de tratamiento como se describe aqu í en un sistema de bucle cerrado para remover compuestos volátiles no deseados del suelo. El sistema preferiblemente comprendé una pluralidad de celdas de tratamiento conectadas en serie a un ensamble de tratamiento 700. En la modalidad ilustrada en la Fig u ra 7, el ensamble de tratamiento 700 está operativamente conect ado al ensamble de tubería de aire caliente 1 50 que está en comunicación abierta con una o más celdas de tratamientos. El ensamble de tratamiento 700 comprende una tubería de entrada principal 71 0 q ue exporta aire caliente desde el ensamble hacia la celda 1 00 y u na tubería de salida 720 que importa en el aire de ensamble de tratamiento con compuestos volátiles recuperados de la celda 00. Para retirar los compuestos volatilizados del aire que ! entra desde la tubería de salida 720, el ensamble de tratamiento 700 comprende una unidad de tratamiento 725. En una modalidad , la unidad de tratamiento 725 comprende un condensador 730 y un separador de aire/líquido 732 operativamente conectados entre s í y a la tubería de salida 720. El condensador 730 y el separador de aire/l íquido 732 están operativamente conectados para proporcionar medios efectivos para enfriar y condensar en líquido el vapor que está contenido en el aire entrante. Tal condensación removerá las partículas de agua y los contaminantes volátiles del aire entrante .

En una modalidad, el condensador 730 tiene una capacidad que varía entre aproximadamente 80 ms/minuto de aire hasta aproximadamente 300 m3/minuto de aire. El condensador 730 preferiblemente es un dispositivo que utiliza agua fría como agente enfriador. El agua suministrada al condensador 730 puede originarse de la fuente regular (por ejemplo, acueducto de ciudad) o puede incluir agua de lluvia almacenada en una vasija en el suelo (ver aqu í posteriormente) o agua recuperada del procedimiento de tratamiento y desechada al drenaje 741 . Preferiblemente, el condensador 730 está operativamente conectado a un enfriador 742 con el fin de proporcionar una circulación continua y un suministro de agua fría 743. El separador de aire/líquido 732 puede consistir de un separador de eje vertical con una entrada de eje tangencial capaz de tratar un volumen de aire de aproximadamente 225 m3/minuto. El separador de aire/líquido 732 puede comprender un indicallor de nivel analógico (no mostrado) que permite la activación de una bomba de drenaje 733 para transportar el agua condensada con contaminantes hacia los recipientes de decantación 734. El separador de aire/l íquido 732 además está operativamente conectado a una o más unidades de tratamiento de agua (por ejemplo, recipientes de decantación 734, un separador de agua aceitosa (OWS) 736 conectado a un depósito de aceite (738, y/o una unidad de filtración de agua 740) que, dependiendo de un usuario necesita ser facultativa, pero ayudará a asegurar que el agua condensada está substancialmente libres de contaminantes antes de di rigi rse al drenaje 741 . Por ejemplo, los recipientes de decantación 734 pueden permitir un primer paso de separación física capaz de separar los contaminantes de densidad inferior (por ejemplo, d isel , que tiene una densidad de 0.85 kg/litros) del agua. En la modalidad ilustrada , el ensamble de tratamiento 700 incluye dos recipientes 734 adaptados para permitir un periodo de establecimiento que varía entre 130 minutos y 400 minutos. El separador de agua aceitosa (OWS) 736 puede ser útil para remover del agua los contami nantes de hidrocarburo restantes hacia abajo desde los recipientes 734. En una modalidad preferida, el OWS 736 incluye placas coalescentes y tiene una capacidad de 200 litros/minuto. El depósito de aceite 738 puede ser útil al recibir los hidrocarburos recolectados por el OWS 736. Aquellos hidrocarburos además pueden tratarse y reintroducirse en la cadena, o como se indica aquí después de reciclarse como carburante para los medios de calentamiento 760, con lo cual se reduce los costos de operación del sistema de bucle cerrado . Finalmente, la unidad de filtración de agua 740 (por ejemplo, un purificador de agua de carbono activado) puede ser útil a remover partículas finas y los contaminantes restantes. El ensamble de tratamiento 700 además comprende medios de calentamiento 760 (por ejemplo un quemador de combustible o propano, un calentador eléctrico, etc.) operativamente conectados al separador de aire/líquido 732 y la celda de tratamiento 1 00. El medio de calentamiento 760 tiene una función principal, principalmente para que el sistema de bucle cerrado opere en un modo de vacío (por ejemplo entre aproximadamente 500 y aproximadamente 700; mm de Hg), tal vacío minimiza las fugas de aire y los contaminantes I '! en el ambiente. En una modalidad, la bomba de vacío retira un volumen de aire de aproximadamente 23 m3/minuto por celda de tratamiento 100 y posee una energía de movimiento superior a las pérdidas de presión de carga engendradas en la red y la masa sólida de (s u e l o s que se va a tratar. Para hacer las operaciones del ensamble de tratamiento 700 más económicas, el termointercambiador 1 82 puede conectarse a un recipiente de agua de lluvia ajustada en profundidad en el piso. De acuerdo con tal modalidad, el recipiente de agua de lluvia se beneficiará de las condiciones de temperatura del piso para enfriar naturalmente y mantener el agua de lluvia a una temperatu ra promedio que varía entre 1 0°C y 20°C. Tal agua de lluvia puede ser útil para alimentar el condensador 730, con lo cual se reducen los costos de operación del sistema asociado con el uso de un eJfriador 742. El recipiente de agua de lluvia también puede conectarse al j l drenaje 741 para recibir el agua que sale de la unidad de filtración de agua 740. Similarmente, para operaciones bajo condiciones de vacío, es preferible que los componentes del sistema se configuren para evitar fugas de aire para mejorar la eficiencia del sistema de bucle cerrado .

Por consiguiente, el ensamble de tubería 1 50, las tuberías de entrada 710 y de salida 720, las bombas, sensores, válvulas, [celdas de tratamiento de 100 y otros dispositivos, así como las co nexi o n es entre ellos preferiblemente se adaptan para ser substancialmente herméticos al aire. Sin embargo, se entiende que no se requiere el hermeticismo al aire absoluto ya que, bajo presión negativa , las fugas de aire causarán que el aire fresco ingrese al sistema mientras aún previenen que los contaminantes volatilizados salgan del mismo . En una modalidad alterna, uno puede elegir crear una presión positiva para hacer circular el ai re a través del sistema, y bajo tales circunstancias, puede requerirse un hermeticismo al aire mayor ya que cualquier fuga de aire puede resultar en que el contaminante volatilizado escape del sistema a la atmósfera. También se apreciará que el número, tamaño, capacidad d e los numerosos elementos que comprenden el sistema (por ejem plo , condensador, separador de aire/líquido, calentador, recipientes, bombas, purificador, etc.) se seleccionen de acuerdo con la necesidad del usuario y variarán de acuerdo con diferentes factores , que incluyen , pero no se limitan a, el volumen, la dens dad y humedad del suelo que se va a tratar, el número y el volumen de la celda de tratamiento conectada al sistema, el volumen de aire que se va a tratar y el contenido de humedad del mismo. Como se indica aqu í anteriormente, la presente invención se refiere a un método para remover un compuesto volátil no deseado de un montón de suelo. Al hacer referencia a la Figura 10 que se resume en la modalidad de un método de acuerdo con la invención , el método incluye los pasos de alimentar un montón de suelo en una celda de tratamiento rígida y substancialmente hermética al aire (1 010) que hace circular una corriente de aire caliente a través del montón de suelo para aumentar la temperatura del suelo lo suficiente para permitir la volatilización de dicho compuesto (paso 1 020) , recolectar el aire y el compuesto volatilizado (paso 1030) , separar el compuesto volatilizado del aire recolectado (paso 1 040) , calentar o recalentar el aire substancialmente exento del compuesto voláti l (paso 1 050) y volver hacer circular el aire caliente a través del montón de suelo (paso 1060). Un uso típico de los métodos, tratamientos y sistemas de celdas de acuerdo con la invención se ejemplifica en los detalles aquí posteriormente. Se remueve una cantidad de suelo de un sitio contaminado al utilizar una excavadora y además cargado con un camión de cargos similares que se va a transportada en el sitio de tratamiento. Un experto en la técnica apreciará que la cantidad de suelo removido de tal sitio contaminado variará de vez en cuando y depende de la escala de contaminación (es decir, tamaño del sitio contaminado, nivel de contaminación , etc.). Lo contaminado se transporta a un sitio de tratamiento que comprende instalaciones industriales adecuadas para descontaminar los suelos de acuerdo con la invención y se descargan en un área de almacenamiento designada para recibir tal material contaminado y prevenir cualquier contaminación del aire circundante. En el sitio de tratamiento, se utiliza equipo pesado, tal como cargador frontal, para transportar el sitio contaminado del área de almacenamiento, en la ce da de tratamiento 100 (paso 1010). Un experto en la técnica apreciará que los suelos contaminados pueden transportarse desde e sitio contaminado directamente a la celda de tratamiento 100 en el lugar de almacenarse en el área de almacenamiento. Para alimentar la celda 100 con el suelo contaminado, la (puerta 1 1 5 se eleva sin utilizar un cargador frontal o que permite el acceso al interior de la celda 100 para el equipo pesado. El equipo pesado parcialmente ingresa a la celda 1 00 y descarga el material contaminado sobre las tuberías 220, 222 embebidas en un lecho de grava 30. Para facilitar la carga de la celda 100 con suelo contaminado, la cubierta 1 16 de la celda 100 también puede removerse al utilizar una excavadora, en donde sea apropiado . La celda 100 se llena con suelo contaminado hasta que se logra u n montón o capa suficiente de suelo. Un espacio de ai re de aproximadamente 15 cm entre la parte superior del montón de suelo contaminado y la disposición de tubería de escape! 41 0 preferiblemente se deja para permiti r una circulación apropiada de aire y contaminantes volatilizados en la celda 100 y para evitar la acumulación de las perforaciones de las tuberías secundarias j422 de la disposición de tubería de escape 410. Una vez que se cargó una cantidad apropiada de suelo contaminado en la celda 100, la puerta 1 15 se desliza de nuevo a la pared frontal 1 14 y los medios de sellado 610 se instalan apropiadamente. En donde se removió la cubierta 1 16, se coloca de nuevo las paredes 1 12 , 1 13, 1 14 para cerrar la celda 1 00 en una forma substancialmente hermética al aire. Substancialmente hermético al aire pretende aqu í significar q ue la celda 100 (u otro celdas de tratamiento que puede utilizarse) no requiera hermetismo absoluto al aire ya que la operación del sistema substancialmente previene la liberación no deseada de los contaminantes volatilizados en la atmósfera tal como al operar bajo presión negativa ligera (es decir la presión de aire en el sistema es inferior a la presión fuera del sistema). En tal caso, la presión negativa en el sistema causará que el aire fresco ingrese en lugar de que salga del sistema. Cuando el sistema opera bajo presión positiva (es decir, la presión de aire dentro del sistema es mayor que la presión fuera del sistema), los contaminantes volatilizados son más susceptibles de escapar del mismo y varios componentes del sistema pueden requerir hermetismo de aire mejorado. El arranque de la bomba de vacío 750 causa que él ai re calentado circule a través del sistema y a través del montón de suelo (paso 1 020). Se entenderá que antes de ingresar a la celda de í tratamiento 100, el aire caliente tiene que calentarse por el medio de calentamiento 760 que, en la modalidad ilustrada en la Figura 7 , se localizan entre la bomba de vacío 750 y la tubería de entrada principal 71 0. El medio de calentamiento preferiblemente calienta el aire a una temperatura que varía desde aproximadamente 1 50°C hasta aproximadamente 200°C. Sin embargo, se reconocerá que la temperatura del aire caliente puede ajustarse a cualquier temperatura capaz de proporcionar resultados de forma satisfactoria .

La eficiencia del procedimiento que confía, al menos parcial mente , en el hecho de que la saturación de agua del aire caliente es muy superior a la saturación de agua del aire ambiental. En operación, la bomba de vacío 750 proporciona una presión negativa, que preferiblemente varía desde 500 mm de Hg hasta 700 mm de Hg medido en la tubería de escape principal 720, que a su vez crea una presión negativa dentro de la celda 100 con Ib cual causa que el aire calentado de la tubería de entrada principal 71 0 ingrese a la tubería de entrada principal 21 0 de la celda 1 00 , entonces las tuberías de distribución más pequeñas 222 y fin 'a Il'mente a la celda 100 a través de las perforaciones 224. El aire calentado de esa forma ingresa al fondo del cierre 1 10, y migra hacia la parte superior del mismo, a través del suelo contaminado 20. A medida que el aire calentado se percola 50 a través del suelo contaminado 20 , causa la volatilización de agua y contaminantes allí contenidos para emigrar hacia el espacio de aire entre la parte superior del montón 20 y la cubierta 1 16 de la celda 1 00. Una vez en el espacio de aire , el aire cargado con contaminantes volatilizados y vapor de agjua (es decir, el aire contaminado) se captura por la disposición de tubería de escape 410 que se va a mover hacia la unidad de tratamiento 725 del ensamble de tratamiento 700 a través de la tubería de escape 720 (paso 1030). Más específicamente, la bomba de vacío fuerza a que el aire contaminado ingrese a las tuberías de recolección 422 a través de las perforaciones 424, para mover en la tubería de l sal ida principal 420 y circular a través del ensamble de tubería de aire medio de calentamiento 760 para además calentarse (paso 1 050) antes de reingresar a la celda de tratamiento 100 (paso 1060) , en donde la remoción de agua del aire (es decir, la reducción de contenido de humedad) facilita el calentamiento del mismo y contribuye a reducir los costos asociados con la operación del ensamble de tratamiento 700. U na vez que substancialmente toda el agua contenida en el suelo se volatilizó y recolectó, la temperatura del suelo tiende a aumentar sobre 100°C, con lo cual indica el término del procedimiento. Típicamente, el procedimiento está completo cuando el aire recolectado sobre el suelo tiene una temperatura de aproximadamente 70°C-80°C. La humedad relativa del aire recolectado sobre el suelo también puede proporcionar u na indicación del término del procedimiento. Típicamente, el procedimiento de tratamiento se contemplará cuando se mide una humedad relativa inferior al 30% (a una temperatura de 60°C o j, superior) en el aire recolectado. También es posible muéstrear directamente el suelo para revisar su humedad. En tal caso, uno concluirá que el procedimiento está generalmente completo cuando humedad en el suelo es de aproximadamente hasta aproximadamente 3%. En una modalidad , el procedimiento tiene una duración que varía entre 1 y 20 días, y preferiblemente entre 3 y 15 días y más preferiblemente entre 5 y 10 días. Un experto en la técnica sin embargo entenderá que la duración del procedimiento variará de acuerdo con varios factores tal como el contenido de humedad, la naturaleza, la densidad y la cantidad de suelo que; se va a tratar. Al terminar el procedimiento, se remueve la puerta 1 1 5 de la celda 100 y se remueve el suelo descontaminado del cierre dJ celda 1 1 0 utilizando un cargador frontal . El suelo descontaminado entonces puede someterse a pasos de filtrado y además a pasos de descontaminación para remover los contaminantes no eliminados por el procedimiento de la invención. Una vez que la celda 1 00 está vacía, puede alimentarse en ella un nuevo lote de suelo contaminado. De esa forma es evidente q ue los sistemas, métodos y tratamientos de celda de acuerdo; pon la invención pueden utilizarse de forma repetitiva sin la necesidad de desensamblar las tuberías que componen la entrada de aire 21 0 y el escape de aire 410 ya que la celda 100 comprende una estructu ra rígida o permanente. Aunque la descripción anterior y los dibujos anexos se refieren a modalidades preferidas específicas de la presente invención como se contempla actualmente por el inventor, se entenderá que pueden hacerse varios cambios, modificaciones y adaptaciones sin apartarse del alcance de la invención.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1 . - Una celda de tratamiento para remover un compuesto volátil no deseado de un montón de suelo que comprende: un cierre rígido que se puede abrir y cerrar adaptado para recibi r dicho montón de suelo; y una entrada de aire y un escape de aire operativamente conectados al cierre, la entrada de aire y el escape de ai re estando configurados y colocados para hacer circular aire caliente a través de dicho montón de suelo; en donde dicha celda de tratamiento es substancia mente hermética al aire con el fin de crear en ella una presión negativa cuando está conectada operativamente a una bomba de vacío.

2. - La celda de tratamiento de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde la entrada de aire y el escape de aire están separados para maximizar la difusión de aire caliente desde la entrada de aire hasta el escape de aire a través de dicho montón de suelo. i

3. - La estructura de acuerdo con la reivindicación 1 ój 2 , en donde la entrada de aire está fijamente conectada a una porción inferior del cierre.

4. - La celda de tratamiento de acuerdo con cualquiera ¡de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la entrada de aire está fijamente ! conectada a una cubierta removiblemente montada en una porción superior del cierre. 5.- La celda de tratamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde dicha entrada de aire comprende una pluralidad de tuberías de distribución perforadas q ue se extienden sobre un área substancialmente grande de una , porción inferior del cierre. j 6.- La celda de tratamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el escape de aire comprende una pluralidad de tuberías de recolección perforadas que se extienden sobre un área substancialmente grande de una porción superior del cierre. 7.- La celda de tratamiento de acuerdo con cualquiera | de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dicha celda de tratamiento es integral a un sistema de bucle cerrado que comprende una bomba de vacío. 8. - La celda de tratamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que además comprende una bomba y medios de calentamiento operativamente conectados a la entrada de ai re para introducir aire caliente al cierre. 9. - La celda de tratamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que además comprende una unidad de tratamiento operativamente conectada al escape de aire para remover compuestos volatilizados del montón de suelo. 10. - La celda de tratamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde dicho cierre está dimensipriado y adaptado para recibir al menos 200,000 kg de suelo. 1 1 .- Una celda de tratamiento para remover un comjpuesto volátil no deseado de un montón de suelo, que comprende un cierre rígido que se puede abrir y cerrar, y substancialmente hermético a l aire formando y dimensionado para recibir en él al menos 200, 000 kg de suelo, dicho cierre está adaptado para montarse fijamente a este (i) una entrada de aire para inyectar aire caliente en el cierre y (t i) un escape de aire para recolectar ai re que se inyectó por la entrada de aire y que circuló a través de dicho montón de suelo. 12 - Un método para remover un compuesto volátil no deseado de un montón de suelo que comprende los pasos de: (a) colocar dicho montón de suelo dentro de un cierre||! ríg ido que se puede abrir, cerrar y substancialmente hermético al air ; y (b) crear una presión negativa dentro del cierre rígido y hacer circular aire caliente a través de dicho montón de suelo para aumentar gradualmente la temperatura del suelo a una temperatu ra que permite la volatilización fuera del suelo de al menos una porción de dicho compuesto volátil. 13.- El método de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el aire caliente se introduce en dicho cierre a una tem peratura de aproximadamente 150°C hasta aproximadamente 200°C. 14. - El método de acuerdo con la reivindicación 12 ó 1 3, en donde se mantiene la temperatura de suelo a una temperatura que varía desde aproximadamente 60°C hasta aproximadamente 130°C . 1

5. - El método de acuerdo con cualquiera cié las reivindicaciones 12 a 14, que además comprende los pasos de i recolectar aire que ha circulado a través de dicho montón de suelo y remover del mismo dicho compuesto volatilizado. 1

6. - El método de acuerdo con la reivindicación 1 5, que además comprende los pasos de recalentar aire recolectado y volver hacer circular dicho aire recalentado a través de d icho montón de suelo. 1

7. - El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, en donde el compuesto volátil es agua o un contaminante de hidrocarburo. 1

8. - El método de acuerdo con la reivindicación 1 7, en donde el contaminante de hidrocarburo se selecciona del grupo que consiste de gasolina, diesel, turbosina, combustible de calentamiento, gas de petróleo licuado, aceites, y derivados de petróleo. 1

9. - Un sistema de bucle cerrado para remover compuestos volátiles no deseados de un montón de suelo que comprende: un cierre rígido que sé puede abrir y cerrar, y substancialmente hermético al aire formado y dimensionado para recibir el montón de suelo; una entrada de aire operativamente conectada al cierre para inyectar aire caliente al montón de suelo y un escape de ai re operativamente conectado al cierre para recolectar ai re caliente que ha circulado a través del montón de suelo, la entrada de aire y el escape de aire ambos están montados fijamente a dicho cierre; una bomba de vacío operativamente conectada a la entrada de aire y al escape de aire para hacer circular aire caliente a través del una pluralidad de tuberías de distribución perforadas qüe se extienden sobre un área substancialmente grande en una porción inferior de la celda bajo el montón de suelo, y en donde el escape de i aire comprende una pluralidad de tuberías de recolección perf oradas que se extienden sobre un área substancialmente grande en una porción superior de la celda sobre el montón de suelo. 24.- El sistema de bucle cerrado de acuerdo con cualqu iera de las reivindicaciones 19 a 23, en donde el compuesto volátil es agua o un contaminante de hidrocarburo. 25.- El sistema de bucle cerrado de acuerdo Icón la reivindicación 24, en donde el contaminante de hidrocarbu ro se selecciona del grupo que consiste de gasolina, diesel , turbosina combustible de calentamiento, gas de petróleo licuado, aceites , derivados de petróleo y mezclas de los mismos. 26 - Un método para remover un compuesto volátil no deseado de un montón de suelo que comprende los pasos de: (a) colocar dicho montón de dicho suelo en una ce da de tratamiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 1 ; (b) hacer circular un volumen de aire caliente a través de dicho montón de suelo para aumentar gradualmente la temperatura del mismo para alcanzar una temperatura suficiente para permitir la volatilización fuera del suelo de al menos una porción del com puesto volátil ; (c) recolectar el aire caliente del paso (b) que comprende un compuesto volátil volatilizado en él;