TW201511856A - 用於蒸發去吸附流程的控制流程 - Google Patents

Abstract

本案為一種主動或是閉迴路控制，可用於改進熱去吸附處理之操作。可監測熱去吸附處理之特性，並且可用於預測熱去吸附處理之結束點。亦可調整輸入以及廢水處理儀器，以進一步優化處理時間以及品質(完整度)，並避開任何不良與過度處理相關聯的效果。

Description

用於蒸發去吸附流程的控制流程

本案為一種控制流程，特別是有關於一種用於蒸發去吸附流程的控制流程。

石油碳氫化合物使用作為燃料源係在目前社會中到處存在。因此，石油碳氫化合物產品係大量地儲存與處理。石油碳氫化合物之儲存與處理之相關聯的風險在於處理期間溢出的可能性或是在儲存期間泄漏的可能性。由於石油碳氫化合物之溢出以及泄漏對環境有負面影響，在地方政府、州政府以及聯邦政府位準已經建立規則。這些規則首先聚焦於避免發生石油碳氫化合物釋放到環境中。這些規則亦有條款規定要求責任方去除釋放此環境的石油碳氫化合物。

在從土壤去除石油碳氫化合物之領域中，有兩個基本方法：一是在原地的土壤上使用處理技術(同步進行)；或是對挖掘的土壤使用處理技術(事後分析)。每一方法有優點以及缺點，而根據每一種石油碳氫化合物釋放之特定位置的情況來選擇適合的方法。

事後分析的熱去吸附技術可包含在加熱處理期間對土壤做 機械攪動，其包含機械攪動以及在連續處理的操作中土壤係連續地引進此處理中，並透過此處理裝置機械性地移動土壤直到處理完成，然後連續地釋放到容器以進一步處理或再使用。

或者，此土壤可為在靜態狀態下處理，給定數量的土壤係引進熱去吸附室。土壤狀態可包含堆積配置以及容器配置。

幾乎所有的先前技術處理都使用化石燃料燃燒作為加熱源。此會形成產品不完全燃燒的不良結果，會產生副產品如氮氧化物以及其他温室氣體。如果沒有維持燃燒流程之嚴格控制，燃燒亦可能造成處理排出氣體中增加未燃燒的碳氫化合物。

在流程處理中，事後分析靜態處理將面對更多勞力、時間以及能量，以及環保問題。

熱去吸附處理可用於在靜態配置下處理受汙染的土壤，其係安全的，例如，不須打開火焰加熱。在蒸發去吸附處理中，輸入氣體例如空氣，可加熱並引導進受汙染土壤之容器中。土壤內的汙染物係蒸發，而處理廢水係引導至各種收集與銷毀系統。

在一些實施例中，提供系統以及方法用於控制輸入至熱去吸附室，例如控制輸入氣體之流率或是溫度，以改進處理流程之效率，例如縮短處理時間，最小化電力消耗，或是避免過度負載情況例如超過廢水處理設備之操作溫度。

在一些實施例中，提供熱去吸附處理之自動操作。可藉由分析這些儀器的輸出數據決定此處理之適合度或是完整度，以及在最佳時間自動地停止處理以保存能量並限制成本。

在一些實施例中，提供熱去吸附處理之主動或是閉迴路控制。可監測熱去吸附處理之特性，然後可用於預測熱去吸附處理之結束點。亦可調整輸入以及廢水處理儀器，以進一步優化處理時間以及品質(完整度)，並避開任何不欲得的與過度處理相關的效果。

在一些實施例中，提供熱去吸附處理之前授(feed forward)流程最佳化。從前一批或是連續批處理數據可用於規劃或是開發自動調整或是學習演算法，其可用於調整輸入或是廢水以進一步使用統計流程控制計算來優化後續處理參數。此數據可和預先處理取樣結果相結合，以產生預測流程最佳化。此外，不需成匹處理數據，而可使用預先處理取樣結果以取得相似預測流程最佳化。

在一些實施例中，低濕度氣體可用於蒸發去吸附處理中。低濕度氣體可改進從受汙染土壤吸收更多液體蒸汽以縮短淨化受汙染土壤之處理時間。低濕度氣體可低於20%濕度，例如低於10%濕度或是5%濕度。

在一些實施例中，輸入熱去吸附室的氣體可有兩階段特性。一開始，輸入氣體為高溫且低流率。高溫可加速受汙染土壤加熱。低流率可改進從輸入氣體傳輸熱能到受汙染土壤之效率。在加熱土壤之後，例如當排出氣體之溫度到達特定溫度，例如華氏150度(F)以及250F之間(或是200F以及220F之間，或是212F)則可降低輸入氣體之溫度以及提高流率。高流率可縮短處理時間，例如，從土壤快速運輸蒸發汙染物至排氣管。由於受汙染土壤中的受汙染的碳氫化合物會產生的熱能量，所以使用低溫可減少熱去吸附處理的電力消耗，而且不影響或是最低限度地影響熱去吸附處理之速度。

在一些實施例中，可監測熱去吸附處理之特性，例如流出氣體的溫度、氧氣濃度、壓力、氣體成分、濕度以及易燃性，然後用於優 化熱去吸附處理。

120‧‧‧土壤箱

110‧‧‧熱去吸附室

127‧‧‧出口路徑

130‧‧‧處理氣體

140‧‧‧排氣孔

150‧‧‧回收組件

160‧‧‧流

170‧‧‧排出

220‧‧‧土壤箱

210‧‧‧熱去吸附室

230‧‧‧處理氣體

225‧‧‧土壤

280‧‧‧流

240‧‧‧排氣管

290‧‧‧加熱器/風扇組件

295‧‧‧乾燥單元

270‧‧‧氣體出口路徑

250‧‧‧熱電耦

255‧‧‧回授

298‧‧‧控制器

291‧‧‧風扇組件

520‧‧‧高溫

510‧‧‧低流率

524‧‧‧較低溫度

514‧‧‧更高流率

522‧‧‧溫度

512‧‧‧流率

810‧‧‧溫度

820‧‧‧氧氣濃度

812‧‧‧溫度

822‧‧‧氧氣濃度

824‧‧‧氧氣濃度

814‧‧‧溫度

816‧‧‧溫度

910‧‧‧溫度

920‧‧‧氧氣濃度

912‧‧‧溫度

922‧‧‧氧氣濃度

1010‧‧‧溫度

1020‧‧‧氧氣濃度

1012‧‧‧溫度

1014‧‧‧溫度

1022‧‧‧氧氣濃度

本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知，其中：第1圖為本案較佳實施例之蒸發去吸附系統之示意圖；第2圖為本案較佳實施例之熱去吸附室之示意圖；第3A圖至第3C圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之流程圖；第4圖為本案較佳實施例之熱去吸附室之示意圖；第5圖為本案較佳實施例之一熱去吸附流程之輸入氣體之兩階特性；第6A圖至第6C圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之流程圖；第7A圖至第7C圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之流程圖；第8圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之排氣溫度以及氧氣濃度；第9圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之排氣溫度以及氧氣濃度；第10圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之排氣溫度以及氧氣濃度；第11A圖至第11B圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之流程圖；第12A圖至第12B圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之流程圖。

於此使用，詞彙“與/或”包含一或多個相關條列項目之任何或所有組合。當“至少其一”之敘述前綴於一儀器清單前時，係修飾整個清單儀器而非修飾清單中之個別儀器。

在本發明之一些實施例中，係有關於將揮發性汙染物從受 汙染的土地非燃燒熱去吸附的流程以及裝置。此土地可包含柏油砂、油砂、油頁岩、瀝青、池沉澱物以及水槽底部沉澱物。汙染物之濃度可為低濃度，例如約低於3%，例如約低於土壤中總石油碳氫化合物(TPH)之50,000mg/kg：或是高濃度，例如約大於3%，例如約大於土壤中TPH之50,000mg/kg。此流程係提供汙染物分解，及/或回收可凝結的汙染物，然後使其氧化以及處理不可凝結的回收廢水，其可回收使用作為熱去吸附處理氣體。

從低濃度受汙染的土地中以非燃燒熱去吸附揮發性汙染物係在美國專利6,829,844(Brady et al)中描述。熱去吸附會從多孔性媒介除去有機汙染物，例如土壤、岩石、泥土或是其他具有低有機汙染物(低於3%有機汙染物)的多孔性媒介，乾式電性加熱的空氣係作為主要處理氣體。在花費更久處理時間以及更大量的下游空氣處理以及處理設備時，高有機汙染物(大於3%)可使用惰性的或是低氧(小於9體積%氧氣)的處理氣體以避免或防止爆炸。

在一些實施例中，所揭露的是用於實際上所有程度之有機汙染的大量處理受汙染土壤的系統以及方法，其使用具有任何程度之氧氣內容的處理氣體。例如，在高氧氣內容處理氣體中，可實現熱去吸附室以及下游處理設備之間的處理蒸汽之安全運輸，以減少爆炸危險。

在一些實施例中，所揭露的是能改良操作熱去吸附系統之性能的系統以及方法，例如更高的處理量，例如更少的處理時間、低電力消耗以及高可靠性。例如，揭露用於一熱去吸附處理的各種自動操作，其可提高熱去吸附處理之性能。低濕度輸入氣體可使用在熱去吸附處理，其可導致較少的處理時間，例如，更快的從受汙染的土壤除去汙染物。例如，使用低於10%濕度輸入氣體可比20%濕度輸入氣體更為改善。而且，5%濕度輸入氣體可進一步顯示顯著地改善。例如，在加熱之前或之後，可用乾 燥劑達成低濕度輸入氣體。

或者，結合低濕度輸入，可使用二個或更多步驟流程以改進熱去吸附處理之效果。在第一步驟中，可使用高溫以及選擇性使用低流輸入氣體。此輸入氣體之溫度可為一最高溫度，例如，可藉由對加熱系統施加最高電力以加熱此輸入氣體。相比於低溫輸入氣體，此高溫輸入氣體可快速加熱受汙染的土壤，其可縮短處理時間。

可使用選擇性的低流輸入氣體。低流可讓輸入氣體傳輸熱至受汙染的土壤，如此可改善熱去吸附處理，例如減少熱去吸附處理的電力消耗。但是，低流輸入氣體對於流程處理量上有負面效果，例如相比於較高流輸入氣體，其加熱較慢。如此，可對輸入氣體之流比率作最佳化，可根據所需的熱去吸附處理效能選擇輸入氣體流比率，例如更高的處理量(例如高流率)或是較低電力消耗(例如較低流率)。

在第二步驟，可使用較低溫度以及選擇較高流的輸入氣體。可降低此輸入氣體之溫度而不影響此熱去吸附處理之效能，例如，可利用在受汙染的土壤中的石油碳氫化合物汙染物之氧化所產生額外的熱。如此，針對高濃度之石油碳氫化合物汙染物，可關閉加熱此輸入氣體的電力，而由此土壤中的汙染物提供所需熱能量。針對低濃度之石油碳氫化合物汙染物，可減少加熱此輸入氣體的電力，例如10%至80%，取決於汙染物產生的熱。

可使用選擇性的更高流的輸入氣體。透過與汙染物有高反應率，此高流量可提供較佳的流程處理量。在一些實施例中，可由提供輸入流的風扇或是從熱去吸附室排出處理之容量來決定此輸入流量之最高值。尤其對於高濃度受汙染的土壤，高流量輸入氣體是有優勢的。關閉加熱器，此高流輸入氣體可消耗最小的電力，並可顯著地改進此熱去吸附之處理 量。

在本案一些實施例中，係揭露熱去吸附處理之主動或是閉迴路控制。例如，可藉由分析熱去吸附處理之輸出來決定此受汙染土壤處理之適合度或是完整度，並在最佳時間自動地停止處理以保存能量以及限制成本。可監測此熱去吸附處理之不同特性，例如溫度、氧氣濃度、壓力、氣體成分、濕度、流出氣體(例如排出氣體)之易燃性。監測特性可用於優化熱去吸附處理，例如預測熱去吸附處理之結束點。可回應於監測特性而調整熱去吸附處理中的輸入物以及流出處理成分，以進一步優化處理時間以及品質(完整度)。

除了從目前流程取得數據之外，在一些實施例中，可從前一批或是連續批取得處理數據。例如，從先前流程取得的數據可用於規劃或是開發自動調整演算法或是學習演算法，例如使用執行中的平均值代替目前測量數據，或是除了目前測量數據再使用執行中的平均值。此數據可用於調整輸入物或廢水，以進一步使用統計流程控制計算來優化後續的處理參數。在一些實施例中，可收集並使用前處理取樣值的數據。

在本案之一些實施例中，蒸發去吸附及/或回收流程可有效地建構成任何量級，並且可超過間接旋轉爐的每小時10噸的生產率。本方法可使用在熱去吸附室中的非燃燒加熱，以及由熱空氣透過多孔性媒介之靜態體積中移動。針對處理所需的多孔性媒介，本方法可不需要混合機械並能提供土壤/多孔性媒介中的均勻加熱。此流程可提供高效率的熱傳輸至土壤/多孔性媒介，並且可透過發生在土壤/多孔性媒介中的氧化反應以提供輔助熱以加熱土壤/多孔性媒介，例如，在天然油汙染土壤中的碳氫化合物發生分解。此外，此流程可再利用加熱處理氣體供給，以最小化處理需要的能量。

在本發明之一些實施例中，係有關於使用乾的非燃燒加熱的新的處理氣體，例如空氣，對土壤與石塊之混合物中的汙染物進行熱去吸附的流程以及裝置，以處理已挖掘並先放置在熱導電性處理容器中然後放置在隔熱熱去吸附室的土壤以及石塊。此新的、熱的、乾的空氣係引出穿過土壤處理容器、冷卻以及釋放；或是視需要在釋放至大氣之前先釋出到一處理系統。

在一些實施例中，係提供使用一容器配置應用於受汙染土壤之靜態狀態的熱去吸附技術。透過蒸發去吸附處理移除土壤內的汙染物，此熱去吸附技術可恢復土壤成未受汙染的情況。為了提供高效率的補救流程，不同溫度設定可用於處理不同的汙染土壤，如此可測試受汙染土壤之取樣物以判斷適當處理情況。

挖掘土壤中熱去吸附碳氫化合物汙染物的處理流程係藉由在一隔離熱去吸附室中的熱導電性土壤箱中處理土壤，以提供高效率的汙染物除去。此土壤係以乾熱空氣處理來除去汙染物，而沒有汙染的土壤可歸回土地。

在一些實施例中，係提供系統以及方法以供給挖掘土壤中碳氫化合物汙染物進行熱去吸附，例如柏油砂、油砂、油頁岩、瀝青、池沉澱物以及水槽底部沉澱物。此系統可藉由在隔離熱去吸附室內的熱導電性土壤箱處理土壤，以提供高效率的汙染物除去。此土壤係在具有熱乾處理氣體的腔室內處理。可從土壤箱回收汙染物。此汙染物之一部分，例如不可凝結的碳氫化合物汙染物，可用於調節廢水，例如以在此土壤箱中維持所需的處理氣體溫度。

已經挖掘的受汙染泥土(土壤以及石塊或是其他土質材料)係放置在熱導電性土壤箱中，然後在放置在隔熱熱去吸附室中，加熱處理 氣體可引進土壤箱中並流過土壤箱以及受汙染的泥土。熱空氣，例如，含有汙染物的處理氣體可從熱去吸附室抽出。重複繼續此流程直到汙染物完全從土壤移除，例如，低於欲得的汙染位準。

在一些實施例中，可從熱交換器抽出熱氣以冷卻以及區分可凝結的汙染物，藉此回收汙染物。剩餘的抽出熱氣可在燃燒或是電性加熱的熱氧化器中處理，例如除去不可凝結的汙染物。從熱氧化器之輸出物可部分地回收至熱去吸附室作為處理氣體或是用以維持熱去吸附室之溫度。

土壤箱可具有複數側邊以容置此受汙染土壤。例如，此土壤箱可為一開放頂部的矩形立方體、角柱或是圓筒。此土壤箱亦可在受汙染土壤內具有氣體出口路徑，使得受汙染土壤內的氣體流向此氣體出口路徑。

熱去吸附室可具有一開口以置入或移除土壤箱；一氣體入口以接收熱乾氣體，其可導向土壤箱；以及一氣體出口，其設置與土壤箱之氣體出口路徑相配對，致使受汙染土壤中的氣體離開此熱去吸附室。

可設置加熱器以及烘乾機組件，使進入熱去吸附室的處理氣體係乾燥以及加熱。可設置風扇組件將熱氣從土壤箱抽出並導向離開此熱去吸附室。

乾熱的輸入處理氣體可提供至土壤箱，例如，提供至土壤箱之開口及/或土壤箱之側邊，以傳輸熱到受汙染土壤，引導汙染物經過土壤移動到氣體出口路徑。加熱處理氣體係流通此受汙染土壤，在進入氣體出口路徑以及離開此腔室之前直接加熱土壤，並帶走汙染物。

第1圖為本案較佳實施例之蒸發去吸附系統之示意圖。一個或更多土壤箱120可放置在一熱去吸附室110。此熱去吸附室可隔離以防 止熱損耗。土壤箱可從頂部打開，並包含一氣體出口路徑127。在填充受汙染土壤之後，此土壤箱可安裝在熱去吸附室110中以處理汙染物，並可在汙染物處理完成之後移除。土壤箱可提供用於受汙染土壤以及乾淨土壤的成批處理流程。熱乾的處理氣體130可引進熱去吸附室110。此處理氣體可在土壤箱中通過受汙染土壤到耦接熱去吸附室排氣孔140的氣體出口路徑127，然後流出熱去吸附室110。

排出的處理氣體可包含碳氫化合物汙染物，其為可回收。回收組件150可耦接熱去吸附室排氣孔140，以回收所排出的處理氣體中所有或一部分碳氫化合物。回收組件150可包含至少一熱交換器以及一氣體抽出扇，其將來自熱去吸附室110的處理氣體流向熱交換器。此汙染物可凝縮並從熱交換器流向一分相器以回收此凝縮物。重度有機物、輕度有機物以及水可在此分相器分隔，並透過流160向集合槽。剩餘的殘留物可排出170到排氣筒。

在一些實施例中，所揭露的是改進熱去吸附的處理條件。例如，低濕度氣體可用於縮短熱去吸附的處理時間。低濕度氣體可低於20%濕度，例如低於10%濕度或是低於5%濕度。例如，在加熱之前或之後，低濕度輸入氣體可用乾燥劑達成。

在熱去吸附處理，可藉由複數個輸出提供至控制裝置、電腦或PLC等等的儀器來監測此環境區域。同樣地，亦可監測處理的廢水流以及此廢水處理系統。複數個儀器包含各種機械式以及電子式偵測器，用以測量溫度、壓力、氣體成分、濕度或易燃性等等。

第2圖為本案較佳實施例之熱去吸附室之示意圖。土壤箱220係為可移除，有時被稱為滾裝箱，漏斗可修改包含此氣體出口路徑。開放式頂部的土壤箱220可藉由滾軸或是鋼軌(圖中未顯示)支承於底部上。 熱去吸附室210可接收熱乾的處理氣體230，例如乾的空氣。此處理氣體可進入土壤225，流280向氣體出口路徑，將土壤內的汙染物帶離開到排氣管240。熱去吸附室210可隔熱。土壤箱220包含位於靠近土壤箱底部的氣體出口路徑。氣體出口路徑可穿孔讓處理氣體從環繞土壤流到此路徑中。此土壤箱220可安裝在土壤箱支架台上，其提供土壤箱到氣體出口路徑的流動路徑，讓處理氣體以及汙染物能從熱去吸附室之排氣管240離開腔室。

加熱器/風扇組件290可配置以提供乾熱的處理氣體230到熱去吸附室210。乾燥單元295可用於降低輸入到加熱器/風扇單元的氣體之濕度。或者，乾燥單元295可位於加熱器/風扇單元290之後。藉由將輸入氣體之濕度降低到低於10%或是5%濕度位準，可顯著地更快去吸附汙染物。

第3A圖至第3C圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之流程圖。在第3A圖中，操作300提供熱去吸附室，例如填充受汙染土壤的容器。熱去吸附室可接收加熱的輸入氣體用以從土壤去吸附汙染物。在操作310中，控制輸入氣體之濕度程度以達成改善熱去吸附處理的效能。此輸入氣體之濕度程度可控制低於10%或是低於5%。

在第3B圖中，操作330係提供熱去吸附室。在操作340中，乾燥輸入至熱去吸附室的氣體以改善熱去吸附處理之效能。輸入氣體亦可在乾燥之前或之後加熱。輸入氣體可乾燥低於10%或是低於5%濕度。

在第3C圖中，操作360係提供熱去吸附室。在操作370中，乾燥且加熱輸入至熱去吸附室的氣體，以改善熱去吸附處理之效能。輸入氣體可乾燥低於10%或是低於5%濕度。輸入氣體可加熱至低於1200F或是低於1000F的溫度。

在一些實施例中，係提供用於熱去吸附處理的回授控制， 以保存能量、限制成本以及達成高處理量。例如，可監測排出氣體之溫度，以及可用於調節輸入氣體之流率以及溫度。或者可使用前授流程最佳化，或是額外使用前授流程最佳化。前批的排氣溫度曲線可用於協助目前測量排氣溫度，以提供較佳效能。

在一些實施例中，係提供系統以及方法以調節輸入至熱去吸附室的氣體，例如溫度以及流率。此調節可根據時間、先前流程的數據、或是熱去吸附室之排出氣體之測量溫度。溫度測量裝置，例如熱電耦，可放置或是靠近熱去吸附室之排氣管以量測離開腔室的處理氣體之溫度。測量溫度可用於控制輸入至熱去吸附室的熱能量，例如，調節加熱輸入氣體的加熱器，或是調節控制輸入氣體流量的風扇。汙染物可包含不同類型之碳氫化合物，如此在250F以及150F之間的溫度，例如212F，可用於改變輸入氣體之流率或是溫度。

第4圖為本案較佳實施例之熱去吸附室之示意圖。土壤箱220係為可移除，有時被稱為滾裝箱，漏斗可修改包含氣體出口路徑270。開放式頂部的土壤箱220可藉由滾軸或是鋼軌(圖中未顯示)支承於底部上。熱去吸附室210可接收熱乾的處理氣體230，例如乾的空氣。此處理氣體可進入土壤225，流280向氣體出口路徑270，將土壤內的汙染物帶離開到排氣管240。熱去吸附室210可隔熱。土壤箱220包含位於靠近土壤箱底部的氣體出口路徑270。氣體出口路徑可穿孔讓處理氣體從環繞土壤流到此路徑中。此土壤箱220可安裝在土壤箱支架台上，其提供土壤箱到氣體出口路徑270的流動路徑，讓處理氣體以及汙染物能從熱去吸附室的排氣管240離開腔室。

熱電耦250可放置在排氣管240中，例如在熱去吸附室210之出口或是靠近熱去吸附室210之出口。回授255可提供至控制器298，其 可用以控制或是調節風扇組件291及/或加熱器組件290。可選擇地使用乾燥組件295以降低輸入氣體230之濕度。風扇組件291可用以提供輸入氣體230到熱去吸附室210之所需流率。加熱器組件290可用以加熱輸入氣體，以提供乾熱的處理氣體230到熱去吸附室210。

回授255可用來調節，例如，增加或是降低提供以熱能量加熱輸入的處理氣體230。例如，在處理周期開始，在熱電耦250的排氣溫度可能是低的，而可開啟在加熱器/風扇組件290的加熱器以加熱處理氣體230。當排氣溫度超過設定點時，可減少或是關閉加熱器電力。設定點溫度可在處理之前預先決定，例如，透過樣品測試評估受汙染物的特性。此設定點溫度可從先前測試來決定，例如，藉由在前批連續地收集受汙染物的特性。一般而言，可使用100F以及300F之間、或是150F以及250F之間、或是220F以及230F之間的的的設定點溫度。

在一些實施例中，可根據處理時間、排出氣體之溫度、先前流程的數據、或是目前流程的數據，調節輸入到熱去吸附室的氣體之特性。調節後的輸入氣體特性可包含溫度以及流率。例如，輸入氣體之溫度可藉由控制用於加熱輸入氣體的加熱器組件之電力來調節。可藉由用於提供輸入氣體之風扇組件之電力或是速度來調節輸入氣體之流率

第5圖為本案較佳實施例之一熱去吸附流程之輸入氣體之兩階特性。在階段I，輸入氣體為高溫520且低流率510。在土壤加熱之後，在階段III，此輸入氣體可有較低溫度524以及更高流率514。在階段II，溫度522以及流率512可從高轉為低(溫度)或是從低轉為高(流率)。溫度之變動可藉由加熱器組件之電力改變來達成。

在一些實施例中，溫度(或是加熱器電力)可在階段I為最高。在階段III，可藉由關閉加熱器電力或是減少加熱器電力來降低溫度， 例如可減少電力至最高加熱器電力的80%以及20%之間。在階段III此流率可為最高，其受限於風扇能力或是廢水處理能力。在階段I，流率可為較低，例如在最高流率的80%以及20%之間。在階段II，線性轉換可用於溫度以及流率。可使用其他配置，例如，可在所有階段固定流率在最高值。亦可使用多個階段，例如對溫度及/或流率有更多調節或控制，以優化熱去吸附處理之效能。

第6A圖至第6C圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之流程圖。在第6A圖中，操作600提供熱去吸附室，例如填充受汙染土壤的容器。熱去吸附室可接收輸入氣體以從土壤去吸附汙染物。在操作610，供應至熱去吸附室的輸入氣體具有第一流率以及第一溫度。第一流率可藉由具有電力或是風速的風扇組件來提供。第一溫度可藉由具有加熱能力的加熱器組件來提供。在一些實施例中，此第一溫度可為針對熱去吸附處理的最佳溫度。例如，第一溫度可加熱器組件能提供的最高溫度，例如，約1000F至1500F。在一些實施例中，此第一流率可為針對熱去吸附處理的最佳流量。例如，第一流率可低於風扇組件之最高流率，或是低於廢水處理的流量能力。此第一流率亦可為風扇組件之最高流率，或是廢水處理的最高流量能力。

在操作620，在一處理時間之後或是根據一輸入，可增加輸入氣體之第一流率，及/或可降低輸入氣體之第一溫度。在一些實施例中，輸入氣體之溫度係表示輸入氣體進入熱去吸附室之前的溫度。輸入氣體可在熱去吸附室加熱，例如，藉由受汙染土壤中的碳氫化合物汙染物之氧化反應。

在一些實施例中，輸入氣體之溫度，或是用於加熱器組件的加熱電力可降低或是關閉，例如關閉加熱器電力而輸入氣體具有與進入 加熱器組件之前相同的溫度。例如，加熱器電力可降低到先前電力的20以及80%之間。可根據受汙染土壤中碳氫化合物汙染物氧化釋放的熱能量來減少電力。

在一些實施例中，可增加輸入氣體之流率至針對熱去吸附處理的最佳流率，例如風扇的最高流率，或是可處理的下游廢水處理的最高流率。

在第6B圖中，操作630提供熱去吸附室，例如填充受汙染土壤的容器。在操作640，可根據目前熱去吸附處理的輸入數據或是先前流程之累積數據來控制輸入氣體特性，例如輸入氣體之流率及/或溫度。或者，可控制輸入氣體之流率及/或加熱器組件之加熱電力。

在第6C圖中，操作660係提供熱去吸附室，例如填充受汙染土壤的容器。在操作670，可在二個或更多步驟中調整輸入氣體特性。例如，可根據目前熱去吸附處理之輸入數據或是先前流程之累積數據來調整輸入氣體之流率及/或溫度、或是輸入氣體之流率、及/或加熱器組件之加熱電力。

第7A圖至第7C圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之流程圖。在第7A圖中，操作700提供熱去吸附室，例如填充受汙染土壤的容器。在操作710，監測熱去吸附處理之特性，例如排出氣體之溫度、排出氣體之氧氣濃度、排出氣體之壓力、排出氣體之氣體成分、排出氣體之濕度、或是排出氣體之易燃性。在操作720，在以所監測之特性所決定的時間點關閉熱去吸附處理。例如，排出氣體溫度之改變比率可表示出此處理可完成的時間，例如熱去吸附處理之結束點，如此排出氣體溫度之監測可識別出此流程之完成時間。了解到可調節此流程之結束點、此流程的各種輸入數據(例如輸入氣體之流率或是加熱器組件之加熱電力，其有關於輸入氣體 之溫度)，藉此以最小的電力消耗及/或最快處理量完成平滑轉換到流程之結束。

在第7B圖中，提供用於熱去吸附處理的回授操作。在操作740，監測熱去吸附室之特性，例如排出氣體之溫度、排出氣體之氧氣濃度、排出氣體之壓力、排出氣體之氣體成分、排出氣體之濕度、或是排出氣體之易燃性。在操作750，可根據所監測到的特性調整或是調節輸入至熱去吸附處理的數據。例如，當排出氣體之溫度到達一特定溫度，例如200F以及220F之間，可減少或是關閉加熱電力以減少輸入氣體之溫度。同樣地，可增加輸入氣體之流率以增加反應率，以提供更快的處理流程。

在第7C圖中，提供用於熱去吸附處理的前授操作。在操作770，收集熱去吸附室之特性，例如，先前熱去吸附處理的數據。此特性可為排氣溫度之執行平均，或是排氣溫度之改變率。可收集其他特性，例如排出氣體之氧氣濃度、排出氣體之壓力、排出氣體之氣體成分、排出氣體之濕度、或排出氣體之易燃性。在操作780，可根據所收集到的特性，例如執行平均數據，調整或是調節輸入至熱去吸附處理的數據。

在一些實施例中，熱去吸附處理之反應可用於優化熱去吸附處理之效能。例如，不同受汙染的土壤在熱去吸附處理可有不同的反應。例如，高濃度受汙染土壤可呈現氧化燃燒的特性，其可在熱去吸附處理產生大量熱能量。

第8圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程所排出之溫度以及氧氣濃度。針對高濃度受汙染土壤，熱去吸附處理係使用固定的輸入氣體流率且具有固定的溫度。一般而言，高濃度受汙染土壤可具有TPH濃度大於約50,000mg/kg。可看見四個明顯的區域。在區域1，溫度810略增加，例如從室溫至約200F。在此區域，土壤係加熱。結束此區域後，例如約在 200F，可製造看得見的油氣。由於受汙染土壤中的碳氫化合物汙染物氧化，所以氧氣濃度820從21%(空氣作為輸入氣體)降低至約15%。

在區域2，由於汙染物之氧化，溫度812可顯著地增加。在此區域中，油氣有大幅增加。溫度曲線812之斜率可有關於汙染物濃度，例如，更高濃度土壤係對應更高的斜率(更快的溫度上升)。氧氣濃度822係進一步減少。因為溫度上升率與汙染物濃度有關，所以監測其變化率可判斷熱去吸附處理之結束點。在此區域中，可不須加熱輸入(或是最小程度的加熱輸入)，因為一部分碳氫化合物汙染物會氧化，而產生額外的熱以汽化以及斷裂碳氫化合物汙染物。而且，在此區域中汙染物之反應可藉由輸入氣體流量驅動，如此更高的輸入氣體流量可增加反應率，導致熱去吸附處理更快完成。當區域2結束，可明顯看到峰值溫度815。峰值溫度815可從此區域中的溫度之變化率計算。

在區域3，當氧氣濃度824增加時可降低溫度814。在區域4，反應已完成，而溫度816到達輸入氣體之溫度，而氧氣濃度亦到達輸入氣體之數值。溫度以及氧氣濃度之反應可用於調節以及優化熱去吸附處理，例如，改進反應率以達成更快的處理量及/或減少電力消耗。

第9圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程所排出之溫度以及氧氣濃度。針對不飽和粒狀土壤，熱去吸附處理係使用固定的輸入氣體流率且具有固定的溫度。可看見兩個明顯的區域。在區域1，溫度910略增加，例如從室溫至約200F或是212F。在此區域，此土壤係以特定速率加熱至約200F或是212F。氧氣濃度920係略為降低。在此區域中，輕度碳氫化合物汙染物，例如汽油係在212F之前被移除。在區域2中，溫度912之變化率係顯著地改變。在此區域中，根據碳氫化合物鏈中的碳原子數量，重度碳氫化合物係在後續移除。氧氣濃度922僅略改變。更高輸入氣體流量 可增加反應率，可導致熱去吸附處理更快完成。

第10圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程所排出之溫度以及氧氣濃度。針對泥土土壤，例如水面下的飽和土壤，熱去吸附處理係使用固定的輸入氣體流率且具有固定的溫度。可看見三個明顯的區域。在區域1，溫度1010略增加，例如從室溫至約200F。在此區域，此土壤係以特定速率加熱至約200F或是212F。氧氣濃度1020係略為降低。在區域2中，溫度1012係實質上維持固定。在區域3中，溫度1014之變化率係顯著地改變。在約250F，氯化的碳氫化合物可完全地移除。氧氣濃度1022僅略改變。更高輸入氣體流量可增加反應率，可導致熱去吸附處理更快完成。

第11A圖至第11B圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之流程圖。在第11A圖，係提供高濃度土壤的處理流量，在最初加熱之後排出氣體達到約200-220F，此加熱可由土壤中的汙染物供應，而可關閉輸入電力。進一步，此反應可高度依據流率而決定，如此可增加輸入氣體之流率以改進熱去吸附之處理量。操作1100係提供熱去吸附室，例如填充受汙染土壤的容器，在操作1110，關閉輸入加熱器以加熱輸入至熱去吸附室的氣體的電力。在操作1120，增加輸入氣體之流率至最高值，此最高值係取決於輸入氣體之流量能力或是熱去吸附設備之處理能力。

在第11B圖，針對高濃度土壤的流程流量可提供以防止排出氣體之溫度高於廢水處理之安全溫度。操作1140，監視從熱去吸附室排氣之溫度改變。操作1150，根據溫度之改變預測排出氣體之峰值溫度。操作1160，係調整輸入氣體之流率或是溫度以達成所需的峰值溫度。例如，減少流率可降低峰值溫度。

第12A圖至第12B圖為本案較佳實施例之熱去吸附流程之流程圖。在第12A圖，提供針對受汙染土壤的流程流量，例如，高濃度或 是低濃度，泥土土壤或是不飽和粒狀土壤。操作1200，監視從熱去吸附室排氣之溫度改變。操作1220，根據溫度之改變預測排出氣體之結束點。操作1230，根據預測的結束點來調整輸入氣體之流率或是溫度以最小化電力消耗。例如，可關閉加熱輸入氣體的加熱電力或是在熱去吸附處理之結束點之前的特定時間降低。

在第12B圖，操作1240係監控從熱去吸附室排氣的溫度改變。操作1250，根據預測的結束點來調整輸入氣體之流率或是溫度以最小化處理時間。例如，輸入氣體之高流率或是高溫可用於改進處理量。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。

220‧‧‧土壤箱

210‧‧‧熱去吸附室

230‧‧‧處理氣體

225‧‧‧土壤

280‧‧‧流

240‧‧‧排氣管

290‧‧‧加熱器/風扇組件

295‧‧‧乾燥單元

Claims (20)

1. 一種方法，包含：提供一熱去吸附室，其中熱去吸附室之配置係用以接收一輸入氣體；監測該熱去吸附室之一排氣孔之一溫度改變；根據該溫度改變預測該熱去吸附處理之一結束點；以及調整該輸入氣體之一流率或是一溫度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該輸入氣體之該流率或是該溫度係根據該預測的結束點來調整，以最小化一電力消耗。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該輸入氣體之該流率係在該預測的結束點之前減少，以最小化電力消耗。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該流率係之減少係介於20%到80%之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該輸入氣體之該流率係在該預測的結束點之前關閉，以最小化電力消耗。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該預測的結束點之前減少該輸入氣體之加熱，可最小化電力消耗。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該輸入氣體之該溫度之減少係在20%及80%之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該預測的結束點之前關閉該輸入氣體之加熱，以最小化電力消耗。
9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該輸入氣體之該流率或是該溫度之調整，係用以最小化該熱去吸附處理之一處理時間。
10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該輸入氣體之該流率或是該溫度之增加，可減少該熱去吸附處理之一處理時間。
11. 一種方法，包含： 提供一熱去吸附室，其中熱去吸附室之配置係用以接收一輸入氣體；監測該熱去吸附室之一排氣孔之一溫度改變；根據該溫度改變預測該排氣孔的一峰值溫度；調整該輸入氣體之一流率或一溫度，以限制該峰值溫度在一特定位準。
12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該輸入氣體之該流率之減少，可降低該峰值溫度。
13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該流率之減少係介於20%及80%之間。
14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該輸入氣體之該流率關閉時，可降低該峰值溫度。
15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該輸入氣體之該溫度之減少，可降低該峰值溫度。
16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該溫度之減少係介於20%及80%之間。
17. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該輸入氣體之該溫度調整包含：減少或是關閉加熱該輸入氣體之一加熱器的電力。
18. 一種方法，包含：提供一熱去吸附室；使用一電力位準加熱一輸入氣體；供應該輸入氣體流入該熱去吸附室；減少該電力位準；增加該輸入氣體之流量。
19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中減少該電力位準包含關閉該電力。
20. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該流量增加至一最高程度，係由該輸入氣體之一能力或該熱去吸附室之一處理能力所決定。