[发明专利]用于处理被污染的介质的化学氧化和生物衰减方法

说明书

对相关专利申请的交叉引用

本申请是名称为“用于处理被污染的介质的化学氧化和生物衰减方法(ChemicalOxidationandBiologicalAttenuationProcessfortheTreatmentofContaminatedMedia)”并且由相同的发明人在2013年5月10日提交的共同未决的美国专利申请序列号13/891,934的部分继续申请，在此要求该美国专利申请序列号13/891,934的优先权。

技术领域

本发明涉及土壤、污泥、地下水、工艺水以及废水中的有机化合物的原位氧化和异位氧化。更确切地说，本发明涉及使用三价金属活化的过硫酸盐、过碳酸盐以及过氧化物在使用诸如赤铁矿和磁铁矿处的铁氧化物的情况下使土壤和地下水中的挥发性有机化合物和半挥发性有机化合物、农药和除草剂、以及其它难降解有机化合物进行氧化和生物衰减。

背景技术

当前使用活化过硫酸盐的氧化技术特定地与用于处理土壤和地下水中的有机污染物的应用相关并且限于使用二价铁、UV、热、碳酸盐、以及液体过氧化物(过氧化氢)的活化技术。螯合的二价金属络合物的使用阻止了生物介导的修复过程中的第二和关键的步骤。这些技术有效用于饱和带内整个范围的有机物；然而，每一种活化工艺均靶向特定范围的有机污染物。与其它过硫酸盐活化工艺相比，在修复过程中并入生物组分使得单一处理成为可能，所述其它过硫酸盐活化工艺需要另外的氧化事件来完全处理所靶向的化合物的吸附相。

氯化溶剂和石油烃(包括聚芳烃)是特征在于它们在较高的浓度下对生物体的毒性的化合物并且广泛分布在被油污染的土壤和地下水中。

包括氯化脂族烃(CAH)在内的卤化挥发性有机化合物(VOC)是美国的超级基金污染场地(Superfundsite)和其它危险废物场地的土壤和地下水中最常出现的污染物类型。美国环境保护局(EnvironmentalProtectionAgency，EPA)估计这些场地的清理在未来的几十年间将花费超过450亿美元(1996年)。

CAH是人造有机化合物。它们通常是由天然存在的烃成分(甲烷、乙烷、以及乙烯)和氯经由各种方法制成的，这些方法用氯原子取代一个或多个氢原子或使氯化化合物选择性地脱氯成更少氯化的状态。CAH被用于多种应用中，包括用作溶剂和脱脂剂以及用于制造原料。CAH包括诸如四氯乙烯(PCE)、三氯乙烯(TCE)、四氯化碳(CT)、氯仿(CF)以及二氯甲烷(MC)之类的溶剂。在历史上对含有CAH的废物的管理已经对土壤和地下水造成污染，CAH存在于美国的许多被污染的地下水场地处。TCE是那些污染物中最普遍的。此外，CAH和它们的降解产物，包括二氯乙烷(DCA)、二氯乙烯(DCE)和氯乙烯(VC)倾向于存留在地下，从而对公众健康和环境造成危害。

苯、甲苯、乙苯以及二甲苯(BTEX)的特征在于它们在较高的浓度下对生物体的毒性，并且由于与石油的其它组分相比相对高的水溶性而广泛分布在被油污染的土壤、地下水、以及沉积物中。据美国环境保护局(美国EPA)估计，35％的美国汽油和柴油燃料地下储罐(UST)正在泄露，并且这些泄漏的UST中的约40％可能引起BTEX对土壤和地下水的污染。BTEX是占汽油的水溶性馏分的50％的挥发性和水溶性成分。地下水中BTEX的存在可能对公众健康和环境造成危害。

BTEX在有氧地表水和土壤系统中是容易降解的；然而，在地下环境中，有机化合物的污染常常导致有效氧被固有微生物完全消耗以及产生无氧条件。在不存在氧气的情况下，BTEX的降解仅可以通过使用替代性电子受体，如硝酸盐、硫酸盐或三价铁而发生，或以发酵方式连同产甲烷作用一起发生。

多氯联苯(PCB)是有机氯化合物，这些化合物是被称为同系物的最多209种单个氯化化合物的混合物。氯联苯(基础化学品)的这些同系物混合物由不同的鉴定系统所提及。

PCB从大约1929年起已经被商业生产并且作为纯油或以等同形式出售。它们是非常稳定的化合物，具有优异的电绝缘和传热特性。这些特征已经使得它们广泛用于多种工业、商业以及国内应用中。

PCB可以由危险废物场地；对工业废物和消费品的非法或不正确的处置；从含有PCB的旧的电力变压器的泄漏；以及焚化一些废物而释放到环境中。它们主要的缺点在于它们不容易在环境中分解并且因此可能在非常长的时间内残留在那里。它们可以在空气中传播长距离并且沉积在远离释放它们处的区域中。