Система обработки загрязненного грунта и соответствующий способ
В заявке описана система обработки загрязненного грунта. Система содержит: грунтоприемник, первый конвейер, сообщающийся с грунтоприемником, и второй конвейер, сообщающийся с первым конвейером. Второй конвейер установлен ниже первого конвейера, так что загрязненный грунт падает сверху, когда он поступает на второй конвейер с первого конвейера. Система содержит также одну или несколько разбрызгивающих головок предварительной обработки, которые расположены по существу в месте схождения первого конвейера и второго конвейера и опрыскивают загрязненный грунт, когда он поступает на второй конвейер с первого конвейера. Система содержит также одну или несколько разбрызгивающих головок, расположенных на втором конвейере, так что они могут опрыскивать транспортируемый загрязненный грунт. Система содержит также измельчающее устройство у выгружающего конца второго конвейера, где загрязненный грунт дополнительно измельчается, когда он падает с выгружающего конца второго конвейера и взаимодействует с измельчающим устройством. Система содержит также одну или несколько дополнительных (необязательных) конечных разбрызгивающих головок, установленных на втором конвейере таким образом, что они могут опрыскивать загрязненный грунт, когда он падает с выгружающего конца и взаимодействует с измельчающим устройством. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.
ПРИОРИТЕТ
В настоящей заявке испрашивается конвенционный приоритет по заявке US 62/059096 "Система очистки загрязненного грунта и соответствующий способ", поданной 2 октября 2014 г., полное содержание которой приводится здесь посредством отсылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При бурении скважины на нефть обычной практикой является сброс выбуренной породы, отработанного бурового раствора и других сточных жидкостей в отстойник, который в общем случае представляет собой большой котлован, поверхность которого облицована пластмассовой пленкой или другим водонепроницаемым материалом для предотвращения проникновения жидкостей из котлована в окружающий грунт. Обычно после испарения воды из отходов, сброшенных в отстойник, и высыхания оставшейся массы ее можно захоронить на месте.
Однако отстойники часто содержат значительные количества загрязняющих веществ, таких как нефтяные углеводороды, органика дизельных фракций, органика бензиновых фракций, бензол и другие вредные вещества, которые со временем могут просачиваться в окружающий грунт в результате нарушения облицовки, даже в случае использования надлежащих технологий высушивания и засыпки котлована. Эти вредные вещества могут загрязнять источники воды и сказываться самым неблагоприятным образом на жизни людей и дикой природы. В этой связи многие буровые компании и правительственные агентства в настоящее время ведут активные поиски способов рекультивации земель путем очистки от загрязнений почвы, прилегающей к отстойнику.
Перекись водорода (H2O2) - это известное средство для разрушения и переработки загрязняющих веществ, включающих (без ограничения) хлорированные растворители, пестициды, нефтяные остатки, антисептики и т.п. Существующие способы использования перекиси водорода в связи с отстойниками неэкономичны и неэффективны. В частности в настоящее время наиболее широко используются следующие способы: 1) загрязненный грунт извлекают и перемешивают с перекисью водорода в смесительной установке, в отвалах для выщелачивания и т.п. с последующим перезахоронением (переработка на другой территории); или, альтернативно, 2) грунт обрабатывают на месте с использованием разбрызгивающих аппаратов или спринклерных систем (обработка на месте). Оба этих способа в их современном исполнении имеют существенные недостатки и ограничения. Например, очистка (обработка) на другой территории требует большого количества грузовиков и другого тяжелого оборудования для выполнения погрузочно-разгрузочных работ и перевозки грунта. Это влечет за собой значительные расходы и наносит ущерб окружающей среде, поскольку тяжелые грузовики и оборудование потребляют большие количества топлива и в процессе своей работы загрязняют воздух. Кроме того, использование в таком способе рекультивации очень большого количества грузовиков повышает вероятность дорожно-транспортных происшествий. Способ обработки грунта на месте также не очень эффективен, поскольку в нем не обеспечивается достаточное проникновение перекиси водорода в грунт для его пропитывания. Соответственно, в этом случае очистка грунта может быть неполной, или же она требует гораздо больше времени и расходов в связи с тем, что часто обработку приходится повторять.
Недавно были разработаны почвенные грохоты, которые в сочетании с ленточными конвейерами улучшают возможности химической обработки загрязненного грунта. Однако эти решения имеют существенные недостатки. Например, хотя при этом улучшается проникновение в грунт обрабатывающих химикатов и пропитывание ими грунта, однако все-таки большое количество грунта остается без воздействия на него химикатов, и потому этот грунт не будет обработан, в результате чего возникает необходимость в повторении процесса, что влечет за собой потери времени и дополнительные расходы. Эти известные решения не обеспечивают гибкости применения, в частности не обеспечивается регулирование концентраций обрабатывающих химикатов. Существующие почвенные грохоты часто выходят из строя, и в случае поломки затруднен доступ к основным компонентам для их ремонта.
Поэтому желательно обеспечить систему и способ обработки (очистки) грунта, чтобы: 1) обеспечивалось максимально возможная степень контакта грунта с обрабатывающим химикатом, таким как, например, перекись водорода; 2) обеспечивалось повышенное пропитывание грунта обрабатывающим химикатом с одновременным уменьшением количества используемого раствора (таким образом, повышается эффективность процесса, и снижаются затраты); 3) обеспечивалась возможность мгновенного и точного регулирования концентраций обрабатывающих химикатов в соответствии с результатами испытаний обработанного и необработанного грунтов; и 4) основные компоненты системы были легко доступными для ремонта или замены в случае необходимости.
Настоящее изобретение в его разных вариантах направлено на решение вышеуказанных задач, а также других задач, описанных ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении предлагается система для обработки (очистки) загрязненного грунта. В некоторых вариантах система содержит: грунтоприемник; первый конвейер, сообщающийся с грунтоприемником; и второй конвейер, сообщающийся с первым конвейером. Загрязненный грунт поступает из грунтоприемника на первый конвейер. Грунт транспортируется первым конвейером, пока он не выгружается на второй конвейер. Второй конвейер установлен ниже первого конвейера, так что загрязненный грунт падает сверху, когда он поступает на второй конвейер с первого конвейера. Система содержит также одну или несколько разбрызгивающих головок предварительной обработки, которые расположены по существу в месте схождения первого конвейера и второго конвейера. Эти разбрызгивающие головки опрыскивают загрязненный грунт смесью перекиси водорода и воды, когда грунт поступает на второй конвейер с первого конвейера. Система содержит также одну или несколько разбрызгивающих головок, расположенных на втором конвейере, так что они могут опрыскивать транспортируемый загрязненный грунт. Как и в предыдущем случае, они опрыскивают загрязненный грунт смесью перекиси водорода и воды. Система содержит также измельчающее устройство, расположенное у выгружающего конца второго конвейера. Загрязненный грунт дополнительно измельчается, когда он падает с выгружающего конца и взаимодействует с измельчающим устройством, в результате чего улучшается обработка грунта. Система содержит также одну или несколько дополнительных (необязательных) конечных разбрызгивающих головок, установленных на втором конвейере таким образом, что они могут опрыскивать загрязненный грунт, когда он падает с выгружающего конца и взаимодействует с измельчающим устройством.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1 - общий вид экскаватора, системы обработки и местной смесительной станции, соединенной с системой обработки, по первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фигура 2 - вид, иллюстрирующий подачу грунта из ковша экскаватора в грунтоприемник по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
фигура 3 - вид станции предварительной обработки по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
фигура 4 - вид сбоку в перспективе системы обработки по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
фигура 5 - вид снизу в перспективе системы обработки с измельчающим устройством по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
фигура 6 - вид сбоку системы обработки по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором используются два конвейера;
фигура 7 - вид спереди в перспективе распределительного трубопровода по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
фигура 8 - блок-схема смесительной станции по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
фигура 9 - вид рамы навеса конвейера по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
фигура 10 - вид навеса конвейера по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для обеспечения лучшего понимания принципов изобретения ниже описываются иллюстративные варианты его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, и в описании будет использоваться специальная терминология. Следует понимать, что рассмотренные ниже варианты не должны рассматриваться как ограничения объема изобретения. Любые изменения и дополнительные модификации нижеописанных вариантов осуществления изобретения, а также любые другие применения принципов изобретения, которые будут очевидными специалистам в данной области техники после ознакомления с настоящей заявкой, должны считаться находящимися в рамках объема изобретения.
Настоящее изобретение в его различных вариантах относится к местной системе, которая обеспечивает возможность рекультивации на месте грунта, загрязненного побочными продуктами и отходами, возникающими при бурении скважин. На фигуре 1 приведен общий вид экскаватора 100, системы 200 обработки и местной смесительной станции 300, соединенной с системой обработки.
На фигурах 1 и 2 иллюстрируется работа системы, когда на площадке необходимо провести рекультивацию грунта, и экскаватор 10 установлен на краю отстойника. Экскаватор вынимает ковшом 102 грунт из отстойника и загружает его в грунтоприемник 204 системы 200 обработки, который в данном варианте представляет собой бункер-накопитель с разгрузкой через дно. Экскаватор 100 в данном варианте представляет собой механизм обратной лопаты, однако может использоваться и другое оборудование, включая (без ограничения) канатно-ковшовые экскаваторы, всасывающие экскаваторы, экскаваторы с большим вылетом стрелы, гусеничные экскаваторы, компактные экскаваторы, экскаваторы типа прямой лопаты и фронтальные погрузчики. Выемка загрязненного грунта из отстойника продолжается, пока не будет достигнут чистый грунт. Точная граница, с которой начинается чистый грунт, обычно определяется визуально.
Ковш 102 экскаватора 100 может быть стандартным ковшом, однако в некоторых вариантах ковш 102 представляет собой виброковш или просеивающий/измельчающий ковш, как это показано на фигуре 2. Использование просеивающего/измельчающего ковша выгодно, так как в этом случае обеспечивается первый уровень просеивания и измельчения. В частности, просеивающий/измельчающий ковш отсеивает крупные куски породы и другие обломки, которые не загрязнены, однако они занимают место и потенциально будут мешать осуществлению обработки грунта на следующих этапах. Просеивающий/измельчающий ковш также измельчает грунт, обеспечивая максимальную поверхность, доступную для воздействия, в результате чего повышается эффективность действия химикатов. Для целей настоящего изобретения может использоваться просеивающий/измельчающий ковш SMH 4-17 компании ALLU Group Inc. (г. Тетерборо, штат Нью-Джерси). Однако следует отметить, что в других вариантах, такое просеивание и измельчение может не быть необходимым или целесообразным. В рассматриваемом варианте грунтоприемник 204 может быть также снабжен одним или несколькими просеивающими устройствами 206, которые обеспечивают удаление больших обломков породы и других объектов, которые не нуждаются в очистке от загрязняющих веществ. Такие объекты могут быть отброшены или просто собраны в отвал, как это показано на фигуре 2.
После загрузки грунта в грунтоприемник 204 он поступает из проема 205 на конвейер 208. В рассматриваемом варианте грунт из грунтоприемника 204 поступает на конвейер 208 по отдельному конвейеру 209 (фигура 6), который в рассматриваемом варианте представляет собой ленточный транспортер. Использование двух конвейеров может быть предпочтительным вариантом, так как в этом случае повышается разрыхление грунта и, соответственно, улучшается проникновение химикатов в загрязненный грунт. В частности, первый конвейер 209 расположен немного выше второго конвейера 208. В этом случае грунт будет ссыпаться на второй конвейер 208. В результате грунт будет разрыхлен и измельчен в большей степени, когда он достигнет разбрызгивающих головок 222, в результате чего эффективность обработки грунта будет повышаться. Однако одна или несколько разбрызгивающих головок 207 может быть расположена возле проема 205 грунтоприемника.
Как это лучше показано на фигурах 3 и 4, разбрызгивающие головки 207 в рассматриваемом варианте представляют собой ряд форсунок, подсоединенных к распределительному трубопроводу 212, который показан прикрепленным к грунтоприемнику 204. Распределительный трубопровод 212 сообщается с источниками воды и перекиси водорода по одному или нескольким шлангам 210. В рассматриваемом варианте шланги содержит один или несколько запорных клапанов 218, 220. Следует отметить, что размещение разбрызгивающих головок 207 над грунтом на стадии предварительной обработки в некоторых ситуациях может быть осуществлено без распределительного трубопровода, в частности, если не используется множество разбрызгивающих головок 207. Расположение распределительного трубопровода 212 также может определяться необходимостью и местными условиями. Например, в некоторых вариантах распределительный трубопровод 112 непосредственно прикрепляют к конвейеру 208. В других вариантах это может быть свободно стоящее устройство, расположенное над проемом 205.
Количество разбрызгивающих головок 207 может быть разным, и они могут быть установлены под разными углами. Например, в рассматриваемом варианте обеспечивается максимальная зона разбрызгивания химикатов и их максимальное проникновение с использованием двух разбрызгивающих головок 207, расположенных под углом примерно 90 градусов, причем средняя головка 207 направлена под тупым углом. В других вариантах может понадобиться корректировка этих углов. В некоторых вариантах может понадобиться использовать больше или меньше разбрызгивающих головок 207.
Кроме улучшения проникновения химикатов и пропитывания ими грунта целесообразность предварительной обработки связана с тем, что на ранней стадии обработки предотвращается высвобождение летучих органических соединений. В этом случае система может быть открытой, то есть, нет необходимости в использовании кожуха (закрытого навеса) основного конвейера 208. Такой вариант обеспечивает легкий доступ к компонентам системы для ремонта и технического обслуживания. В этом случае в конструкции системы используется меньше материалов. Кроме того, открытые системы более безопасны. В частности, некоторые химические соединения, которые высвобождаются из грунта в качестве побочных газообразных продуктов обработки, могут быть взрывоопасными, особенно в больших концентрациях. В закрытых системах, которые используются в настоящее время, такие газы могут накапливаться. Если в процессе работы возникнет искра, газы могут воспламеняться с возможными разрушительными последствиями для системы обработки.
В то время как вышеописанные разбрызгивающие головки 207 предварительной обработки особенно полезны благодаря обеспечиваемому ими улучшению проникновения химикатов и пропитывания ими грунта, в других вариантах могут использоваться другие устройства увлажнения на предварительной стадии обработки. Например, над конвейером 208 может быть установлена линия капельного орошения таким образом, что на грунт, подлежащий обработке, будет поступать смесь воды и перекиси водорода. В других вариантах линия может проходить над конвейером 208 по существу по всей его длине, обеспечивая возможность последовательной подачи смеси на грунт. В других вариантах могут использоваться распылители.
Аналогичным образом, хотя система, содержащая два конвейера 208, 209, является предпочтительной, однако в некоторых ситуациях может быть необходимо направлять грунт из грунтоприемника 204 на конвейер 208 без использования промежуточного конвейера 209. Например, в некоторых вариантах грунт под действием силы тяжести может поступать из нижнего проема грунтоприемника 204 непосредственно на основной конвейер 208. Соответствующие разбрызгивающие головки предварительной обработки могут быть установлены для обеспечения максимальной зоны покрытия при падении грунта из грунтоприемника 204.
На фигуре 6 грунтоприемник 204 и первый конвейер 209 показаны в качестве компонентов системы. Однако в некоторых вариантах первый конвейер 209 может быть совершенно отдельной частью оборудования, расположенной под грунтоприемником 204 или возле него.
На фигуре 4 показано более подробно устройство конвейера 208. В рассматриваемом варианте в качестве конвейера 208 используется мобильный конвейер Anaconda Conveyor компании Anaconda USA Inc. (г. Беллингем, штат Массачусетс) Однако могут быть использованы и другие конвейеры других производителей. Предпочтительно использовать конвейерную систему с поднимающимся выгружающим концом, так как в этом случае обеспечивается возможность формирования отвалов грунта большей высоты по сравнению с горизонтальным конвейером. Предпочтительными является транспортировочный механизм с бесконечной лентой 230, поскольку он обеспечивает поверхность, на которой грунт может быть уложен сравнительно тонким слоем, и его количество может регулироваться для обеспечения оптимальной обработки. Это обеспечивает возможность максимального проникновения с помощью разбрызгивающих головок 222 и максимального воздействия на грунт смеси воды и перекиси водорода с минимумом отходов.
После того как грунт загружается на ленту 230 из грунтоприемника 204, он транспортируется под одной или несколькими разбрызгивающими станциями. Затем обработанный грунт падает с верхнего конца конвейера 208 и формирует отвал. После чего лента 230 возвращается назад для загрузки следующей порции грунта, и процесс повторяется. Таким образом, в процессе работы системы конвейер 208 обеспечивает по существу непрерывный поток грунта, подлежащего обработке, в результате чего повышается эффективность системы. Использование ленточного конвейера 208 также предпочтительно, поскольку намоченный грунт не будет сваливаться с ленты 230.
Разбрызгивающие станции содержат одну или несколько разбрызгивающих головок 222, которые в рассматриваемом варианте представляют собой форсунки, однако могут использоваться также и другие вышеописанные механизмы увлажнения. Разбрызгивающие головки 222 прикреплены к раме 224, которая, в свою очередь, прикреплена к конвейеру 208. Разбрызгивающие головки 222 сообщаются со средствами подачи воды/перекиси водорода. В рассматриваемом варианте для такого сообщения может использоваться один или несколько шлангов 226. Хотя шланги являются предпочтительными в связи с их гибкостью и легкостью развертывания, следует отметить, что в некоторых ситуациях приходится заменять любые из шлангов, используемых в настоящем изобретении, другими трубопроводами, такими пластмассовые, медные, стальные и гибкие трубы.
Хотя рамы 224, используемые в описываемых разбрызгивающих станциях, показаны имеющими по существу прямоугольную форму, они могут иметь и другие формы, такие как по существу круглая, по существу треугольная, многоугольная или их комбинации. Рама 224, показанная на прилагаемых чертежах, выполнена из металла, однако она и другие описываемые рамы разбрызгивающих станций могут быть выполнены из других материалов, таких как пластмасса, дерево, резина, жесткие текстильные материалы и их комбинации. Разбрызгивающие головки 222 могут быть расположены над лентой 230 в различных конфигурациях и под разными углами. Следует также отметить, что рама 224 показана постоянно соединенной с конвейером 108. Однако в некоторых вариантах рама 224, а также и другие рамы описываемых разбрызгивающих станций, могут быть свободно стоящими конструкциями, не связанными с конвейером 208. В других вариантах соединение рамы 224 с конвейером 208 может быть не постоянным, а временным, с возможностью съема рамы 224. Аналогичные варианты соединения могут использоваться и в других рамах описываемых разбрызгивающих станций.
После того как разбрызгивающие станции обеспечат насыщение грунта смесью воды и перекиси водорода, грунт падает с конца конвейера 208 с формированием под ним отвала. В рассматриваемом варианте конвейер 208 снабжен на конце скребком 238. Скребок способствует удалению обработанного грунта с ленты 230 конвейера. В рассматриваемом варианте также используется измельчающее устройство 232, которое дополнительно измельчает грунт, когда он падает вниз с формированием отвала на нижележащей поверхности. В этом варианте измельчающее устройство 232 представляет собой колесо с лопастями. Может использоваться также дополнительная конечная разбрызгивающая головка 240 для направления смеси воды и перекиси водорода на измельчаемый грунт, когда он падает вниз с конвейера. В этом варианте разбрызгивающую головку 240 предпочтительно прикрепляют к нижней части конвейера 208, поскольку в этом положении разбрызгивающая головка 240 не будет создавать препятствий для измельчающего устройства 232 или механизма конвейера.
В рассматриваемом варианте измельчающее устройство 232 прикреплено к раме 236, которая, в свою очередь, прикреплена к конвейеру 208. Как уже указывалось в связи с рамами разбрызгивающих станций, рама 236 измельчающего устройства может быть постоянно прикреплена к конвейеру 208, может быть прикреплена с возможностью ее съема или может быть свободно стоящей конструкцией. В рассматриваемом варианте измельчающее устройство 232 вращается на оси 234, которая присоединена с возможностью вращения к концам держателя 237 оси на раме 236.
Следует отметить, что измельчающее устройство 232, показанное на фигурах, имеет пять прочных лопастей. Однако, следует иметь в виду, что измельчающее устройство 232 может иметь большее или меньшее количество лопастей. В некоторых вариантах лопасти измельчающего устройства 232 могут быть нежесткими. Например, в некоторых вариантах каждая лопасть может представлять собой группу лопастей меньших размеров, установленных в ряд на некотором расстоянии друг от друга. В некоторых вариантах разные лопасти могут быть установлены в шахматном порядке.
В некоторых вариантах колесо измельчающего устройства 232 вращается свободно под действием веса обработанного грунта, падающего на его лопасти. В других вариантах может быть предпочтительно, чтобы колесо измельчающего устройства 232 вращалось электродвигателем или другим приводным устройством.
Конечная разбрызгивающая головка 240 или разбрызгивающая станция прикреплена к конвейеру 208 с помощью рамы 242. Как и предыдущих случаях рама 242 может быть постоянно прикреплена к конвейеру 208, может быть прикреплена с возможностью ее съема или может быть свободно стоящей конструкцией. В рассматриваемом варианте рама 242 также содержит вспомогательный скребок 244. Этот скребок 244 может использоваться для сведения к минимуму остатков грунта на ленте конвейера 208 (поскольку они могут со временем накапливаться и налипать на ленту конвейера 208). В некоторых вариантах (в соответствии с необходимостью, в случае грунта, сильно насыщенного химикатами и потому очень клейкого) может быть придется использовать дополнительные скребки на нижней части конвейера 208.
Следует также отметить, что в одном из вариантов разбрызгивающая головка 240 подсоединена последовательно к линии подачи смеси воды и перекиси водорода, которая используется на стадии предварительной обработки. Иначе говоря, шланг 216, по которому смесь подается в распылительную головку 240, отходит назад к месту предварительной обработки, где загрязненный грунт подается из бункера-накопителя 204. Однако в других вариантах разбрызгивающие головки 207 стадии предварительной обработки, разбрызгивающие головки 222 конвейера и конечная разбрызгивающая головка 240 могут запитываться из общего источника смеси воды и перекиси водорода или из разных источников. Их шланги могут проходить последовательно или раздельно.
Кроме вышеописанных достоинств настоящее изобретение в различных его вариантах также в меньшей степени подвержено повреждениям от обломков породы или от других больших твердых объектов, случайно попадающих в систему. Их трудно обнаружить, когда загрузка ведется большими порциями загрязненного грунта из отстойника. В известных системах используются почвенные грохоты, в которых происходит заклинивание, когда в систему поступает необнаруженный большой объект. В отличие от этого в системе по настоящему изобретению обеспечивается прохождение таких материалов без повреждения системы. Предлагаемая система может работать в тяжелых условиях и содержит мало повреждаемых частей, которые могут быть легко отремонтированы, и обеспечивает возможность эксплуатации в широком диапазоне условий и в самых разных местах.
Кроме того, поскольку система по настоящему изобретению может иметь модульную структуру, в ней могут использоваться самые разные конвейеры 208, имеющие разные размеры и длины. В частности, в известных комплексных системах используются укороченные ленточные конвейерные системы. В этом случае повышается мобильность системы, однако не обеспечивается достаточная гибкость в части длины. Конвейер 208 увеличенной длины означает, что очень сильно загрязненный грунт может быть более полно обработан за один проход, в то время как в случае более короткого конвейера, возможно, придется использовать несколько таких проходов. Конвейер 208 увеличенных размеров обеспечивает возможность формирования больших отвалов грунта, то есть, увеличенные объемы грунта могут быть обработаны без необходимости перемещения системы или удаления отвала. Это является достоинством, поскольку резервные отстойники могут иметь самые разные размеры, формы и глубины.
И последнее, предлагаемая система благодаря ее простоте обеспечивает возможность быстрой обработки загрязненного грунта. Известные закрытые системы со шнековым транспортером имеют различные недостатки, одним из которых является сравнительно низкая скорость продвижения загрязненного грунта. В таких системах низкая скорость необходима ввиду более затрудненного пропитывания грунта химикатами. Однако при этом снижается эффективность работы системы, а также требуются более высокие концентрации используемой перекиси водорода. Также следует отметить, что системы со шнековым транспортером плохо подходят для каменистых грунтов, поскольку в этом случае может заклиниваться шнек. Они также не очень подходят для буровой грязи, и в них может залипать грунт.
Отвал грунта, полученный после обработки под концом конвейера 208, может быть просто оставлен для продолжения обработки в течение продолжительного времени. Поскольку система по настоящему изобретению обеспечивает исключительно высокое рассредоточение смеси воды и перекиси водорода в массе грунта, то химикат будет продолжать действовать, и грунт будет обрабатываться. После достаточной обработки грунт может быть перемещен в резервный отстойник с использованием фронтального погрузчика или другой соответствующей тяжелой техники. Таким образом, большие количества грунта могут быть тщательного обработаны на месте с минимальными работами по транспортировке грунта.
Концентрация перекиси водорода в смеси, используемой в целях настоящего изобретения, может варьироваться в зависимости от уровня загрязняющих веществ в грунте. Обычно концентрация перекиси водорода находится в диапазоне от примерно 6% до примерно 28%, причем наиболее широко используется перекись водорода в концентрации 8%. Однако в некоторых ситуациях и в зависимости от степени загрязнения грунта концентрация перекиси водорода может быть меньше 1% для малозагрязненного грунта и до 100% в случае очень сильного загрязнения. В системе по настоящему изобретению обеспечивается существенно более эффективное использование перекиси водорода, поскольку в этой системе обеспечивается максимальное воздействие на грунт обрабатывающих химикатов.
Подходящая концентрация перекиси водорода может быть определена по результатам испытаний на месте. Например, после начального прогона системы образцы обработанного грунта могут быть отправлены в лабораторию для измерения уровней загрязняющих веществ. Если уровень загрязняющих веществ будет слишком высок, то концентрация перекиси водорода будет увеличена. Если же уровень загрязняющих веществ будет достаточно низок или близок к нулю, то концентрация перекиси водорода может быть оставлена неизменной или снижена, чтобы избежать ненужных отходов.
На фигуре 8 приведена блок-схема смесительной станции 300 по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. На фигуре 8 показано, что резервуары 301 с перекисью водорода и резервуары 303 с водой соединяются с панелью 305 управления. В процессе работы оператор указывает с помощью панели 305 управления необходимую концентрацию перекиси водорода. Как уже указывалось, эта концентрация может быть определена на основе полевых испытаний и других показателей уровней загрязнения грунта. Затем дозированные количества воды и перекиси водорода направляются в смесительную трубу 308 через ряд клапанов 302, которые в данном варианте являются шаровыми клапанами, с помощью насосов 304, которые представляют собой центробежные насосы. Направление потока показано стрелками 307. После смешивания обрабатывающий раствор направляется в систему 200 обработки для подачи на загрязненный грунт, как это уже было описано, через различные разбрызгивающие головки 207, 222, 240. Излишки перекиси водорода могут быть направлены обратно в резервуар 301 по обратной линии 316.
Для регулирования потока воды может использоваться автоматизированный клапан 306, который обеспечивает возможность изменения концентрации перекиси водорода. Панель 305 управления в рассматриваемом варианте представляет собой систему SCADA (система диспетчерского контроля и сбора данных) с сенсорным экраном, установленным в кожухе панели в промышленном исполнении. Однако в рамках объема настоящего изобретения могут использоваться и другие панели управления, очевидные для специалиста в данной области техники.
Массовый расходомер 312, такой как расходомер Кориолиса или плотномер, обеспечивает возможность оператору контролировать объем обрабатывающего раствора, подаваемого в систему 200 обработки. Однако в рамках объема настоящего изобретения могут использоваться и другие расходомеры, очевидные для специалиста в данной области техники.
В систему может быть включен цифровой датчик 314 давления для предотвращения возникновения избыточного давления, которое может привести к разрыву трубопровода в каком-то месте системы. Перекрученный шланг, забитая разбрызгивающая головка или неожиданно закрывшийся клапан могут приводить к быстрому повышению давления до опасного уровня, и цифровой датчик давления предотвращает возможность разрыва линий подачи смеси путем выключения насосов при заданном высоком уровне давления, который может регулироваться.
Следует отметить, что в то время как на фигуре 8 приведена архитектура смесительной станции, в различных вариантах осуществления настоящего изобретения могут использоваться другие смесительные системы и способы по отдельности или в различных комбинациях. Одно из основных достоинств предлагаемой системы заключается в том, что она обеспечивает возможность быстрого регулирования на месте концентрации перекиси водорода. Соответственно, предлагаемая система позволяет достичь максимальной эффективности и снизить расходы. Достоинством портативной смесительной станции является то, что она обеспечивает возможность выполнения всего процесса обработки загрязненного грунта на месте и в течение более продолжительного времени без необходимости пополнения запасов воды и перекиси водорода. После исчерпания всей перекиси водорода и всей воды в резервуарах 301, 303, соответственно, вода может быть залита в резервуар 303 из местного источника, такого как автоцистерна, а перекись водорода может быть подана в резервуар 301 из запасных баллонов через впускные клапаны или с использование других технических средств заправки резервуаров. Достоинством предлагаемой системы является также то, что на одной площадке может быть использовано несколько смесительных станций.
Следует отметить, что в некоторых вариантах можно смешивать воду и перекись водорода непосредственно перед разбрызгивающими головками 207, 222, 240. Однако использование смесительной станции 300 обеспечивает возможность более высокой степени контроля и точности при осуществлении процесса смешивания.
На фигуре 7 показан пример распределительного трубопровода 318 по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Распределительный трубопровод 318 имеет впускное отверстие 320 и множество выпускных отверстий 322. Линия от смесительной станции 300 (см. фигуру 1), по которой подается смесь воды и перекиси водорода, может быть присоединена к впускному отверстию 320. Шланги, такие как шланги 216, 226, могут быть прикреплены к выходным отверстиям 322. Таким образом, распределительный трубопровод 318 обеспечивает возможность подачи смеси воды и перекиси водорода через множество трубопроводов к множеству мест расположения разбрызгивающих головок. Например, некоторые шланги могут быть подсоединены к разбрызгивающей головке 207 предварительной обработки и к конечной разбрызгивающей головке 240, а другие шланги могут быть подсоединены к разбрызгивающим головкам 222, установленным вдоль ленты конвейера. Показанный распределительный трубопровод также может содержать арматуру для подсоединения шлангов.
В некоторых ситуациях может использоваться устройство противоветровой защиты конвейера 208. В частности, при высоких концентрациях перекиси водорода смесь может иметь щелочной характер, и поэтому может быть необходимо закрывать разбрызгивающие головки от ветра. В некоторых вариантах над конвейером 208 может быть установлен брезентовый навес. Это навес может быть установлен лишь над распылительными станциями, или он может быть непрерывным по всей длине конвейера 208. Навес может быть изготовлен из других, самых разных материалов, которые будут очевидны специалисту в данной области техники, используемых по отдельности или в различных комбинациях. В некоторых ситуациях предпочтительно использовать гибкий навес. В других случаях предпочтительно использовать жесткое покрытие. В некоторых случаях целесообразно использовать и жесткие, и гибкие покрытия.
На фигуре 9 показана конструкция рамы 146 навеса по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения с несущими элементами 148, охватывающими дугами верхнюю часть конвейера 208 и соединяющимися с ним на противоположных сторонах. Несущие элементы 148 показаны в данном варианте прикрепленными к конвейеру 208. Это может быть осуществлено с использованием различных крепежных средств, известных специалистам в данной области техники, например, с использованием защелок, винтов, соединительных "липучек" и клеевых материалов. Несущие элементы 148 могут быть изготовлены из различных материалов, включающих (без ограничения) пластмассу, дерево, металл и их комбинации.
На фигуре 10 показана конструкция кожуха 150 по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения с продольными несущими элементами 152, которые вместе с несущими арками 148 формируют несущий каркас кожуха. Кожух 150 может также содержать отверстие 154, через которое может проходить шланг или другой трубопровод смеси воды и перекиси водорода.
1. Система обработки загрязненного грунта, содержащая:
a) грунтоприемник;
b) первый конвейер, сообщающийся с грунтоприемником;
c) второй конвейер, сообщающийся с первым конвейером, причем второй конвейер установлен ниже первого конвейера, так что загрязненный грунт падает непосредственно на второй конвейер с первого конвейера;
d) первую разбрызгивающую головку предварительной обработки и вторую разбрызгивающую головку предварительной обработки, расположенные в месте схождения первого конвейера и второго конвейера, причем первая разбрызгивающая головка предварительной обработки опрыскивает загрязненный грунт, когда загрязненный грунт поступает на второй конвейер с первого конвейера и вторая разбрызгивающая головка предварительной обработки одновременно опрыскивает загрязненный грунт на втором конвейере;
e) одну или несколько разбрызгивающих головок, расположенных на втором конвейере, причем одна или несколько разбрызгивающих головок опрыскивают транспортируемый загрязненный грунт;
f) измельчающее устройство у выгружающего конца второго конвейера, где загрязненный грунт дополнительно измельчается, когда загрязненный грунт падает с выгружающего конца второго конвейера и взаимодействует с измельчающим устройством; и
g) одну или несколько конечных разбрызгивающих головок, установленных на втором конвейере причем одна или несколько разбрызгивающих головок опрыскивают загрязненный грунт, когда загрязненный грунт падает с выгружающего конца и взаимодействует с измельчающим устройством.
2. Система по п. 1, в которой грунтоприемник представляет собой бункер-накопитель.
3. Система по п. 1, в которой первая разбрызгивающая головка предварительной обработки и вторая разбрызгивающая головка предварительной обработки присоединены к грунтоприемнику.
4. Система по п. 1, в которой первая разбрызгивающая головка предварительной обработки и вторая разбрызгивающая головка предварительной обработки присоединены к первому конвейеру.
5. Система по п. 1, в которой первая разбрызгивающая головка предварительной обработки и вторая разбрызгивающая головка предварительной обработки присоединены ко второму конвейеру.
6. Система по п. 1, в которой разбрызгивающие головки предварительной обработки присоединены к первому конвейеру с возможностью съема.
7. Система по п. 1, в которой первая разбрызгивающая головка предварительной обработки и вторая разбрызгивающая головка предварительной обработки присоединены ко второму конвейеру с возможностью съема.
8. Система по п. 1, в которой измельчающее устройство представляет собой колесо с лопастями.
9. Система обработки загрязненного грунта, содержащая:
a) грунтоприемник;
b) конвейер предварительной обработки, сообщающийся с грунтоприемником;
c) основной конвейер, сообщающийся с конвейером предварительной обработки принимающим концом основного конвейера, причем принимающий конец основного конвейера установлен ниже конвейера предварительной обработки, причем загрязненный грунт падает непосредственно с конвейера предварительной обработки на принимающий конец основного конвейера;
d) первую разбрызгивающую головку предварительной обработки и вторую разбрызгивающую головку предварительной обработки, установленных на принимающем конце основного конвейера, причем первая разбрызгивающая головка предварительной обработки опрыскивает загрязненный грунт, когда загрязненный грунт поступает на второй конвейер с первого конвейера и вторая разбрызгивающая головка предварительной обработки одновременно опрыскивает загрязненный грунт на втором конвейере;
e) одну или несколько разбрызгивающих головок, расположенных на основном конвейере, причем одна или несколько разбрызгивающих головок опрыскивают транспортируемый загрязненный грунт;
f) измельчающее устройство у выгружающего конца основного конвейера, где загрязненный грунт дополнительно измельчается, когда загрязненный грунт падает с выгружающего конца основного конвейера и взаимодействует с измельчающим устройством;
g) одну или несколько конечных разбрызгивающих головок, установленных на основном конвейере, причем одна или несколько конечных разбрызгивающих головок опрыскивают загрязненный грунт, когда загрязненный грунт падает с выгружающего конца и взаимодействует с измельчающим устройством.
10. Система по п. 9, в которой первая разбрызгивающая головка предварительной обработки и вторая разбрызгивающая головка предварительной обработки присоединены к основному конвейеру.
11. Система по п. 9, в которой первая разбрызгивающая головка предварительной обработки и вторая разбрызгивающая головка предварительной обработки присоединены к основному конвейеру с возможностью съема.
12. Система по п. 9, в которой измельчающее устройство представляет собой колесо с лопастями.
13. Система для обработки загрязненного грунта, содержащая:
a) грунтоприемник;
b) первый конвейер, сообщающийся с грунтоприемником;
c) второй конвейер, сообщающийся с первым конвейером, причем второй конвейер установлен ниже первого конвейера, причем загрязненный грунт падает непосредственно на второй конвейер с первого конвейера;
d) первую разбрызгивающую головку предварительной обработки и вторую разбрызгивающую головку предварительной обработки, расположенных в месте схождения первого конвейера и второго конвейера, причем первая разбрызгивающая головка предварительной обработки опрыскивает загрязненный грунт, когда загрязненный грунт поступает на второй конвейер с первого конвейера и вторая разбрызгивающая головка предварительной обработки одновременно опрыскивает загрязненный грунт на втором конвейере; и
е) одну или несколько разбрызгивающих головок, расположенных на втором конвейере, причем одна или несколько разбрызгивающих головок опрыскивают транспортируемый загрязненный грунт;
14. Система по п. 13, содержащая также измельчающее устройство у выгружающего конца второго конвейера, где загрязненный грунт дополнительно измельчается, когда загрязненный грунт падает с выгружающего конца второго конвейера и взаимодействует с измельчающим устройством.
15. Система по п. 14, содержащая также одну или несколько конечных разбрызгивающих головок, установленных на втором конвейере таким образом, что одна или несколько конечных разбрызгивающих головок опрыскивают загрязненный грунт, когда загрязненный грунт падает с выгружающего конца и взаимодействует с измельчающим устройством.
16. Система по п. 13, в которой первая разбрызгивающая головка предварительной обработки и вторая разбрызгивающая головка предварительной обработки присоединены ко второму конвейеру.
17. Система по п. 13, в которой первая разбрызгивающая головка предварительной обработки и вторая разбрызгивающая головка предварительной обработки присоединены ко второму конвейеру с возможностью съема.
18. Система по п. 13, в которой измельчающее устройство представляет собой колесо с лопастями.
19. Система по п. 13, в которой первая разбрызгивающая головка предварительной обработки и вторая разбрызгивающая головка предварительной обработки присоединены к грунтоприемнику.
