Landfill Biofiltration System and Us20080044889

8/13/2019 Landfill Biofiltration System and Us20080044889

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P a t e n t A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n F e b . 2 1 , 2008 S h e e t 1 0 f 3 US 2 0 0 8 / 0 0 4 4 8 8 9 A 1LO

1 5

F I G

a


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P a t e n t A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n F e b . 2 1 , 2008 S h e e t 2 0 f 3 US 2 0 0 8 / 0 0 4 4 8 8 9 A 1

LOLO

4 5 >

u m n m m n1 0 7 7F I G

1 5\ F

6 0


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P a t e n t A p p l i c a t i o n P u b l i c a t i o n F e b . 2 1 , 2008 S h e e t 3 0 f 3 US 2 0 0 8 / 0 0 4 4 8 8 9 A l

O(D5 0

F I G

4 0

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US 2008/0044889 A 1

LANDFILL BIOFILTRATION SYSTEM ANDMETHODS FOR REMOVAL OF GAS-PHASE

POLLUTANTS AND CONTAMINANTS

FIELD OF THE INVENTION[ 0 0 0 1 ] The ? e l d o f t h e i n v e n t i o n i s t h e u s e o f W a s t e i nl a n d ? l l s , and s i m i l a r l a r g e t o n n a g e W a s t e masses s u c h a sl a r g e W a s t e p i l e s i n d u m p s , i n c o m b i n a t i o n W i t h a p p r o p r i a t el a n d ? l l o r W a s t e dump management e c h n i q u e s , f o r r e m o v a lo f u n d e s i r a b l e b i o d e g r a d a b l e n o x i o u s g a s e s from e m i t t e dgas s t r e a m s .

BACKGROUND OF THE INVENTION[ 0 0 0 2 ] The c r e a t i o n a n d e m i s s i o n o f v a p o r - p h a s e g a sp o l l u t a n t s can be due t o many human a c t i v i t i e s . Fore x a m p l e , s u c h p o l l u t a n t s c a n r e s u l t from u e l c o m b u s t i o n f o re n e r g y , i n c l u d i n g f o s s i l f u e l s , l a n d ? l l g a s e s a n d Wood g a si ? e r p r o d u c t g a s . C o m b u s t i o n i s a l s o u s e d f o r d i s p o s a l o fW a s t e p r o d u c t s Which can be b u r n e d . Such W a s t e p r o d u c t si n c l u d e g a s from s o l i d W a s t e l a n d ? l l s l a n d ? l l g a s ) , W a s t eg a s from o i l r e ? n e r i e s , a n d s o l i d W a s t e d i s p o s e d o f i ni n c i n e r a t i o n p r o c e s se s . Air streams or process e x i t gas cana l s o commonly b e c o n t a m i n a t e d W i t h v o l a t i l e o r g a n i c comp o u n d s V O C s ) , eg y c o o k i n g , ? r e s , e m i s s i o n s o f a e r os o l s o r t h e i r p r o p e l l a n t s , o r p u t r e s c i n g W a s t es .[ 0 0 0 3 ] The c o m b u s t i o n o f f u e l s f o r e n e r g y , o r b u r n i n g o fm a t e r i a l s f o r d i s p o s a l r e s u l t s i n c o n t a m i n a n t s i n p r o d u c t g a st h a t i n c l u d e o x i d e s o f n i t r o g e n , c a r b o n m o n o x i d e , v o l a t i l eo r g a n i c c o m p o u n d s , a n d s u l f u r o x i d e s . Among o n t a m i n a n t sof e g u l a t o r y c o n c e r n a r e most o f t e n t h e t h r e e major x i d e so f n i t r o g e n : n i t r o u s o x i d e N 0 ) , n i t r i c o x i d e N O ) a n dn i t r o g e n d i o x i d e N 0 2 ) a n d , a s W e l l , c a r b o n m o n o x i d e . Aso n e e x a m p l e , US. e m i s s i o n l i m i t s t a n d a r d s commonlya p p l i e d t o n a t u r a l g a s ? r i n g a r e 0 . 0 6 pounds f NOx e r onem i l l i o n B t u s a n d 0 . 2 p o u n d s o f CO c a r b o n m o n o x i d e ) p e rm i l l i o n B t u s .[ 0 0 0 4 ] I n t e r n a l c o m b u s t i o n I C , o r p i s t o n ) e n g i n e s h a v e anumber o f a t t r a c t i o n s , i n c l u d i n g t h e i r a b i l i t y t o u s e manyf u e l s , s u c h a s l a n d ? l l g a s , and r e a d y m a i n t e n a n c e . B u t ,d e s p i t e t h e i r n u m e r o u s a d v a n t a g e s , s u c h e n g i n e s e mi t n i t r ogen x i d e s i n amounts t h a t a r e a b o u t ? v e - f o l d t h o s e of t h e rc o m b u s t i o n - b a s e d m e c h an i c a l a n d e l e c t r i c a l poWer p t i o n s .Depending on u e l s and p e r a t i o n s , IC n g i n e s c a n a l s o e m i tCO a n d u n b u r n e d h i g h e r C 2 + [ t W o - c a r b o n ] a n d u p ) h y d r oc a r b o n s . Unbumed i g h e r h y d r o c a r b o n s a r e t h e n e m i t t e d a sVOCs, W h i c h a r e r e g u l a t e d l o c a l a i r p o l l u t a n t s . I n a d d i t i o n ,t h e c o m b u s t i o n o f f u e l s c o n t a i n i n g s u l f u r c a n g i v e r i s e tos u l f u r o x i d e s S O X ) . Even a s n e e d s f o r v a r i o u s combustionp r o c e s s e s i n c r e a s e i n t h e US a n d W o r l d W i d e , r e g u l a t i o n a n dr e s t r i c t i o n o f e m i s s i o n s , p a r t i c u l a r l y N O X , a n d C O , i sbecoming s o s t r i n g e n t a s t o l i m i t t h e u s e of h e s e p r o c e s s e st o f a r l e s s t h a n t h e i r f u l l p o t e n t i a l .[ 0 0 0 5 ] I f t h e s e c o n t a m i n a n t e m i s s i o n s c o u l d b e r e d u c e d tomeet r e g u l a t o r y s t a n d a r d s g e n e r a l l y s t a t e o r d i s t r i c t - s p ec i ? c ) , o r even b e t t e r , e l i m i n a t e d , t h e n t h e use of somecombustion p r o c e s s e s Would be f e a s i b l e both from e c on o m i c , e n v i r o n m e n t al a n d r e g u l a t o r y s t a n d p o i n t s . F o re x a m p l e , s o l i d W a s t e l a n d ? l l s g e n e r a t e c o m b u s t i b l e g a s ,Which s u n d e s i r a b l e i f r e l e a s e d i n t o t h e a t m o s p h e r e b e c a u s eo f t h e p r e s e n c e o f methane and h i g h e r h y d r o c a r b o n c o nt a m i n a n t s . HoWever, i f ?ue o r e x h a u s t g a s e s r e s u l t i n g froml a n d ? l l g a s c o m b u s t i o n c a n b e a p p r o p r i a t e l y c l e a n e d , t h e

F e b . 2 1 , 2 0 0 8

l a n d ? l l gas can be more r e a d i l y used a s a reneWable f u e lt h r o u g h i t s c o m b u s t i o n i n e n e r g y g e n e r a t i n g p l a n t s . T h i s u s en o t o n l y a b a t e s p o l l u t a n t s b u t c a n a l s o r e d u c e a t m o s p h e r i ce m i s s i o n s of l a n d ? l l methane, a g a s Whose e m i s s i o n s a r ec o n s i d e r e d i n t h e a g g r e g a t e t o h a v e m a j o r a d v e r s e c l i m a t ee l f e c t s . Such a n d ? l l gas f u e l use can conserve other f u e l s a sW e l l a s r e d u c e e m i s s i o n o f f o s s i l CO2 from l e s s e n i n g u s e o ff o s s i l energy s o u r c e s . For h i s r e a s o n , l a n d ? l l gas energy useo r abatement has s u b s t a n t i a l c l i m a t e b e n e ? t s . Bene?ts a s s oc i a t e d With energy use a r e such h a t t h e US. EPA ncouragesl a n d ? l l g a s u s e i n i t s v e r y a c t i v e L a n d ? l l Methane OutreachP r o g r a m L M O P )[ 0 0 0 6 ] Using l a n d ? l l g a s e s o r o t h e r e n e r g y s o u r c e s f o re l e c t r i c i t y g e n e r a t i o n a t m u l t i p l e s m a l l e r - s c a l e s i t e s n e a rp o p u l a t i o n c e n t e r s , h a s b e c o m e i n c r e a s i n g l y d e s i r a b l e ,b e c a u s e i t s u b s t a n t i a l l y l e s s e n s c o n g e s t i o n a n d r e s u l t a n tr e s i s t a n c e l o s s e s o f e l e c t r i c p o W e r , e s p e c i a l l y i n l o n g e rd i s t a n c e e l e c t r i c a l t r a n s m i s s i o n l i n e s . Such l e c t r i c i t y f u e li n g o v e r m u l t i p l e W i d e s p r e a d f a c i l i t i e s i s t e r m e d d i s t r i b u t e dg e n e r a t i o n . As n o t e d , l a n d ? l l g a s c o m b u s t i o n , W h e t h e r f o rpoWering i n t e r n a l combustion e n g i n e s o r f o r u s e i n o t h e rf u e l c o m b u s t o r s , c a n i n c r e a s e a i r p o l l u t a n t e m i s s i o n s , p a rt i c u l a r l y n i t r o g e n o x i d e s a n d c a r b o n m o n o x i d e . C u r r e n te m i s s i o n s s t an d a r d s s e v e r e l y c o n s t r a i n u s e o f l a n d ? l l g a s , i nf u e l i n g s u c h d i s t r i b u t e d g e n e r a t i o n . T h u s m e t h o d s f o r r e d u ct i o n o r a v o i d a n c e o f e m i s s i o n s W i l l b e o f h i g h v a l u e .[ 0 0 0 7 ] S i m u l t a n e o u s l y , even s l a n d ? l l g a s e n e r g y u s e andd i s t r i b u t e d g e n e r a t i o n i s e m i s s i o n c o n s t r a i n e d , l a n d ? l l mana g e m e n t t e c h n o l o g y s a d v a n c i n g c o n c e p t s s h o W i n g s u p e r i o re n v i r o n m e n t a l b e n e ? t s a n d p o t e n t i a l s i i n c l u d i n g r e a l i Z at i o n o f m u c h - i n c r e a s e d l a n d ? l l g a s e n e r g y , i f e n e r g y - r e l a t e de m i s s i o n s Were n o t b a r r i e r s P a c e y e t a l . 1 9 9 9 ) The B i o r ea c t o r Land?lliAn n n o v a t i o n i n S o l i d W a s t e Management.S o l i d W a s t e A s s o c i a t i o n o f N o r t h A m e r i c a , S i l v e r Sp r i n g ,M d . )[ 0 0 0 8 ] The p r e s e n t F e d e r a l s u b t i t l e D a n d ? ll r e g u l a t i o n se v o l v e d W i t h t h e g o a l o f k e e p i n g W a s te l a n d ? l l s d r y . T h i sh a s , i n t h e p a s t d e c a d e , become knoWn s t h e Dry Entombm e n t a p p r o a c h ) . A l t e r n a t i v e s t r a t e g i e s h a v e b e e n r e c o gn i Z e d f o r some t i m e and a r e noW b e i n g r a p i d l y d e v e l o p e d .I t i s b e i n g shoWn t h a t W a s t e d e c o m p o s i t i o n a n d m e t h a n eg e n e r a t i o n c a n b e a c c e l e r a t e d a n d b e b e t t e r c o n t r o l l e d byi m p r o v i n g b a c t e r i a l r e ac t i o n c o n d i t i o n s i n b i o r e a c t o r l a n d? l l s s e e , f o r e x a m p l e , A u g e n s t e i n e t a l . 1 9 7 6 ) ; F u e l G a sR e c o v e r y f r o m C o n t r o l l e d L a n d ? l l i n g o f S o l i d W a s t e s ,R e s o u r c e s a n d C o n s e r v a t i o n , 1 , 1 0 3 - 1 1 7 ; B a r l a Z e t a l .1 9 9 0 ) ; M e t h a n e P r o d u c t i o n f r o m M u n i c i p a l RefuseiA

R e v i e W o f E n h a n c e m e n t T e c h n i q u e s a n d M i c r o b i a l Dynami c s , C r i t i c a l R e v i e W s i n E n v i r o n m e n t a l C o n t r o l , 1 9 6 ) : 5 5 75 8 4 ; S t e s s e l e t a l . 1 9 9 4 ) D e s i g n I m p l i c a t i o n s o f t h e i nG r o u n d D i g e s t e r , P r o c e e d i n g s , A i r a n d W a s t e M a n a g e m e n tA s s o c i a t i o n M e e t i n g C i n c i n n a t i , J u n e 1 9 - 2 4 ; A u g e n s t e i n e ta l . 2 0 0 0 ) Y o l o C o u n t y C o n t r o l l e d L a n d ? l l P r o j e c t J u n e ,P r o c e e d i n g s , S e c o n d I n t e r n a t i o n a l M e t h a n e M i t i g a t i o n Conf e r e n c e , A k a d e m g o r o d o k , N o v o s i b i r s k , S i b e r i a , R u s s i a . P r oc e e d i n g s a v a i l a b l e f r o m US E P A . The b i o r e a c t o r a p p r o a c hh a s a number of e n e ? t s a s s e e n by l a n d ? l l o W n e r / o p e r a t o r sa n d a l s o r e g u l a t o r s s e e P a c e y e t a l . 1 9 9 9 ) , s u p r a . )[ 0 0 0 9 ] Y e t o t h e r p r o c e s s e s of numerous t y p e s a r e l i m i t e dby e m i s s i o n s o f p o l l u t a n t o r o d o r o u s compounds o r b o t h .There a r e a h o s t of h e s e p r o c e s s e s , eg a n i m a l h u s b a n d r y ,


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c o n ? n e d a n i m a l o p e r a t i o n s , a e r o b i c c o m p o s t i n g , f o r c i n g a i rt h r o u g h l a n d ? l l s f o r c o m p o s t i n g o r h e at i n g p u r p o s e s, a n dt h e l i k e .[ 0 0 1 0 ] T h e p r e s e n t i n v e n t i o n p r o v i d e s m e t h o d s t h a tr e d u c e u n d e s i r a b l e c o n t a m i n a t i n g g a s e s from combustion rl a n d ? l l g a s f u e l e d g e n e r a t i o n , o r p o l l u t e d / o d o r o u s g a s e sfrom t h e r s o u r c e s . u b s t an t i a l s o u r c e of eneWable energycan be f r e e d f o r economical s e , and o l l u t e d e x h a u s t g a s o ro t h e r gas s t r e a m s can be cleaned a t a r e l a t i v e l y loW c o s t .R e l e v a n t L i t e r a t u r e[ 0 0 1 1 ] P a t e n t s r e l a t i n g t o b i o r e m e d i a t i o n o f g a s e o u s p o ll u t a n t s i n c l u d e US. P a t . N o . 5 , 5 0 3 , 7 3 8 A p r . 2 , 1 9 9 6 ) ,Which d e s c r i b e s a p r o c e s s f o r r e m e d i a t i n g v a p o r o u s p o l l u ta n t s by p a s s a g e t h r o u g h a b i o r e a ct o r c o n t a i n i n g m i c r o o rg a n i s m s c a p a b l e o f r e m e d i a t i n g t h e p o l l u t a n t s . US. a t . N o .5 , 7 9 5 , 7 5 1 A u g . 1 8 , 1 9 9 8 ) d i s c l o s e s a b i o ? l t e r f o r r e d u c i n gc o n c e n t r a t i o n s o f g a s e o u s n i t r o g e n o x i d e s i n a p o l l u t e d g a st h r o u g h a n o r g a n i c ? l t e r b e d W i t h d e n i t r i f y i n g b a c t e r i a . US.P a t . N o . 6 , 0 1 3 , 5 1 2 J a n . 1 1 , 2 0 0 0 ) p r o v i d e s a n a p p a r a t u s f o rs c r u b b i n g g a s e o u s e m i s s i o n s W i t h s i m u l t a n e o u s l i q u i ds c r u b b i n g a n d b i o c h e m i c a l d e c o m p o s i t i o n o f NOx r VOCo r a combination t h e r e o f u s i n g an aqueous s u s p e n s i o n h e l di n a b i o m a s s c h a m b e r . US. P a t . N o . 6 , 1 1 7 , 6 7 2 S e p . 1 2 ,2 0 0 0 ) p r o v i d e s a s y s t e m c o m b i n i n g b i o m as s ? l t r a t i o n ,a n a e r o b i c d i g e s t i o n , s t e a m a b s o r p t i o n r e f r i g e r a t i o n a n d h e a te x c h a n g e r s W h e r e i n m o i s t W a s t e consumes t h e n i t r o g e n o u so x i d e s i n g a s e s from a f u e l c o m b u s t o r .[ 0 0 1 2 ] O t h e r r e l e v a n t Work h a s b e e n s p o n s o r e d , f o re x a m p l e b y t h e C a l i f o r n i a A i r R e s o u r c e s B o a r d , i n H u d ep o h l . N . 1 . , D a v i d o v a , Y . d u P l e s s i s . C . S c h r o e d e r , E . D . , a n dC h a n g , D . P . Y . 1 9 9 9 B i o ? l l e r T e c h n o l o g y f o r NOx o n t r o l .D e p a r t m e n t o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g , U n iv e r s i t y o f C a l i f o r n i a , D a v i s ) . T h i s u s e s a column e a c t o r andn i t r i f y i n g o r g a n i s m s to c o n v e r t NO o NO2, t h e n c e n i t r a t e .[ 0 0 1 3 ] P a t e n t s r e l a t i n g t o a e r o b i c l a n d ? l l s i n c l u d e US.P a t . N o . 5 , 5 4 6 , 8 6 2 , r e l a t i n g t o a method o f l a n d ? l l m i n i n g .US. a t . N o . 5 , 8 8 8 , 0 2 2 i s d i r e c t e d to methods f i m p r o v i n ga e r o b i c d e g r a d a t i o n o f t h e s o l i d W a s t e s emplaced i n al a n d ? l l . US. P a t . N o . 6 , 0 2 4 , 5 1 3 d i s c l o s e s i m p r o v e d metho d s o f d e c o m p o s i n g m u n i c i p a l s o l i d W a s t e s p l a c e d i n al a n d ? l l .

SUMMARY OF THE INVENTION[ 0 0 1 4 ] B i o c h e m i c a l d e c o m p o s i t i o n o f u n d e s i r a b l e c o nt a m i n a n t s o f g a s e s , i n c l u d i n g n i t r o g e n o x i d e s , VOCs, c a rbon monoxide a n d s u l f u r o x i d e s , i s a c h i e v e d by p a s s i n g ag a s s t r e a m t h r o u g h a managed l a n d ? l l p r o v i d i n g m i c r o b i ol o g i c a l a c t i v i t y c a p a b l e o f d e g r a d i n g t h e c o n t a m i n a n t s .Gases s u i t a b l e f o r t r e a t m e n t i n c l u d e e x h a u s t g a s es , l a n d ? l lg a s , o d o r o u s g a s e s from p u t r e f a c t i o n , and t h e l i k e . I n onep r e f e r r e d e m b o d i m e n t , t h e l a n d ? l l i s a b i o r e a c t o r t y p e ,Where i q u i d i s a d d e d to a c h i e v e i n c r e a s ed m i c r o b i a l a c t i o n ,a n d h e n c e g r e a t e r m i c r o b i a l a c t i v i t y i n d e g r a d i n g b o t h s o l i dW a s t e a n d g a s c o n t a m i n a n t s . By e r m e a t i n g t h e p o l l u t e d g a st h r o u g h t h e l a n d ? l l , t h e r e i s a c o n s u m p t i o n o f p o l l u t i n gg a s e s o r v a p o r s by m i c r o o r g a n i s m s p r e s e n t i n t h e l a n d ? l l .The r o c e s s e n a b l e s i n c r e a s ed combustion o f f u e l s , s u c h a sl a n d ? l l g a s , t h a t a r e c u r r e n t l y Wasted due t o c o n s t r a i n t s ont h e p o l l u t a n t e m i s s i o n s a s s o c i a t e d W i t h t h e i r u s e , o t h e r W i s eb e n e ? c i a l l y , a s f u e l s f o r energy s e s . I n a d d i t i o n , t h e e x c e s soxygen n o r m a l l y p r e s e n t i n e x h a u s t o r ?ue g a s can advan

F e b . 2 1 , 2 0 0 8

t a g e o u s l y r e s u l t i n a d d i t i o n a l o x i d a t i v e W a st e c o n s u m p t i o nb y m i c r o o r g a n i s m s , y i e l d i n g a d d i t i o n a l a i r s p a c e t h a t i s a ne c o n o m i c b o n u s i n e x t e n d i n g l a n d ? l l l i f e a n d / o r l e s s e n i n gland?ll u s e .

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS[ 0 0 1 5 ] F I G . 1 i s a s c h e m a t i c d e p i c t i n g t h e How o f g a s e si n t o a l a n d ? l l b i o ? l t r a ti o n s y s t e m .[ 0 01 6 ] F I G . 2 i s a s c h e m a t i c of a l a n d ? l l b i o ? l t r a t i o ns y s t e m u t i l i Z i n g v e r t i c a l W e l l s f o r i n j e c t i o n a n d W i t h d r a W a l .[ 0 0 1 7 ] F I G . 3 i s a s c h e m a t i c of a l a n d ? l l b i o ? l t r a t i o ns y s t e m u t i l i Z i n g t h e l a n d ? l l b a s e l a y e r f o r i n t r o d u c t i o n o fp o l l u t e d g a s e s , a n d , i f d e s i r e d , s u r ? c i a l l a y e r s f o r g a sW i t h d r a W a l .

DETAILED DESCRIPTION OF THEEMBODIMENTS

[ 0 0 1 8 ] The p r e s en t i n v e n t i o n i s draWn t o methods a n da p p a r a t u s f o r r e m o v i n g p o l l u t i n g g a s e s , i n c l u d i n g n i t r o g e no x i d e s N O X ) , c a r b o n m o n o x i d e , s u l f u r o x i d e s S O X ) a n dv o l a t i l e o r g a n i c compounds VOCs f r o m a g a s s t r e a m , b yp a s s i n g t h e g a s s t r e a m t h r o u g h a l a n d ? l l b i o ? l t r a t i o n s y s t e m .B i o l o g i c a l l y m e d i a te d d e c o m p o s i t i o n o f t h e s e b i o d e g r a da b l e g a s e s t a k e s p l a c e i n t h e l a n d ? l l , t h e r e b y p e r m i t t i n g t h es u b s e q u e n t r e l e a s e o f t h e c l e a n s e d g a s e s .[0019] The use of an e n t i r e l a n d ? l l o r s e c t o r s t h e r e o f f o ra g a s p o l l u t a n t b i o ? l t r a t i o n s y s t e m i s a d v a n t ag e o u s o v e rp r e s e n t l y u s e d b i o ? l t e r s f o r r e m e d i a t i n g o r c o n s u m i n g g a se o u s p o l l u t a n t s . P r e s e n t l y u s e d t e c h n o l o g i e s r e q u i r e a s u bs t a n t i a l i n c r e a s e d i n c r e m e n ta l i n v e s t m e n t i n e q u i p m e n t a n dmanagement t h a t i s n o t o t h e r W i s e r e q u i r e d . T h e r e a r e s i gn i ? c a n t c o s t s a s s o c i a t e d W i t h emplacement a n d f a b r i c a t i o no f equipment f o r p u r p o s e s o f b i o ? l t r a t i o n . T h e r e a r e a d d it i o n a l c o s t s a s s o c i a t e d W i t h t h e maintenance and management of h e b i o ? l t e r c o n s t r u c t e d o r f a b r i c a t e d s o l e l y f o r t h ep u r p o s e o f g a s c l e a n u p , i n c l u d i n g a d d i t i o n o f l i q u i d , n u t r ie n t s a n d p o s s i b l y c l e a n i n g o f t h a t m a t e r i a l t h a t s u p p o r t s t h eb a c t e r i a s u p p o r t ) . The a r e a r e q u i r e m e n t f o o t p r i n t ) a n dvolume r e q u i r e m e n t c a n a l s o b e i n c o n v e n i e n t l y l a r g e . Thep r e s en t i n v e n t i o n p r o v i d e s a s o l u t i o n t o t h e s e p r o b l e m s b yu t i l i Z i n g a r e s o u r c e t h a t i s r e a d i l y a v a i l a b l e , n e c e s s a r y i n anye v e n t , and can be adapted s o a s t o s e r v e important f u n c t i o n sa s a b i o ? l t e r , i n a d d i t i o n t o i t s normal Waste d i s p o s a l r o l e .[ 0 0 2 0 ] The l a n d ? l l o r W a s t e dump h a s t h e a d v a n t a g e o fenormous s i Z e r e l a t i v e t o any equipment h a t must r d i n a r i l ybe c o n s t r u c t e d . T h i s s i Z e p r o v i d e s a l a r g e s u r f a c e a r e a uponWhich t h e b i o l o g i c a l r e m e d i a t i o n r e a c t i o n s c a n t a k e p l a c e ,a n d v e r y l o n g r e s i d e n c e t i m e s compared o t h o s e a v a i l a b l ei n o t h e r b i o r e m e d i a t i o n e q u i p m e n t .[ 0 0 2 1 ] B e f o r e t h e p r e s e n t d e v i c e a n d method o r r e m o v a lo f g a s e o u s c o n t a m i n a n t s from p o l l u t e d g a s e s a r e d i s c l o s e dand e s c r i b e d , i t i s to b e u n d e r s t o o d t h a t t h i s i n v e n t i o n i s n o tl i m i t e d t o t h e p a r t i c u l a r p r o c e s s s t e p s a n d m a t e r i a l s d i sc l o s e d h e r e i n a s s u c h p r o c e s s s t e p s and m a t e r i a l s may a r ys o m e W h a t . I t i s a l s o t o b e u n d e r s t o o d t h a t t h e t e r m i n o l o g yu s e d h e r e i n i s u s e d f o r t h e p u r p o s e o f d e s c r i b i n g p a r t i c u l a rembodiments o n l y a n d i s n o t i n t e n d e d to b e l i m i t i n g s i n c et h e s c o p e o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n W i l l b e l i m i t e d o n l y b y t h ea p p e n d e d c l a i m s a n d f u n c t i o n a l e q u i v a l e n t s t h e r e o f .[ 0 0 2 2 ] I t must be n o t e d t h a t a s used h e r e i n and i n t h ea p p e n d e d c l a i m s , t h e s i n g u l a r f o r m s a , a n , a n d t h e


7/12

US 2008/0044889 A 1

i n c l u d e p l u r a l r e f e r e n t s u n l e s s t h e c o n t e x t c l e a r l y d i c t a t e so t h e r w i s e . T h u s , f o r e x a m p l e , r e f e r e n c e t o a g a s i n c l u d e sa p l u r a l i t y o f s u c h g a s e s and r e f e r e n c e t o t h e l a n d ? l l i n c l u d e s r e f e r e n c e t o one o r more l a n d ? l l s and e q u i v a l e n t st h e r e o f knoWn t o t h o s e s k i l l e d i n t h e a r t , and s o f o r t h .[ 0 0 2 3 ] U n l e s s d e ? n e d o t h e r W i s e , a l l t e c h n i c a l a n d s c i e nt i ? c t e r m s used e r e i n have h e same meaning a s commonlyunderstood t o one of r d i n a r y s k i l l i n t h e a r t t o Which t h i si n v e n t i o n b e l o n g s . A l t h o u g h a n y m e t h o d s , d e v i c e s a n dm a t e r i a l s s i m i l a r o r e q u i v a l e n t t o t h o s e d e s c r i b e d h e r e i n canb e u s e d i n t h e p r a c t i c e o r t e s t i n g o f t h e i n v e n t i o n , t h ep r e f e r r e d m e t h o d s , d e v i c e s and a t e r i a l s a r e noW e s c r i b e d .[ 0 0 2 4 ] A l l p u b l i c a t i o n s m e n t i o n e d h e r e i n a r e i n c o r p o r a t e dh e r e i n by r e f e r e n c e f o r t h e p u r p o s e o f d e s c r i b i n g a n d d i sc l o s i n g , f o r e x a m p l e , t h e d e v i c e s a n d m e t h o d o l o g i e s t h a t a r ed e s c r i b e d i n t h e p u b l i c a t i o n s Which m i g h t b e u s ed i n c o nn e c t i o n W i t h t h e p r e s e n t l y d e s c r i b e d i n v e n t i o n . The p u b l ic a t i o n s d i s c u s s e d a b o v e and h r o u g h o u t t h e t e x t a r e p r o v i d e ds o l e l y f o r t h e i r d i s c l o s u r e p r i o r t o t h e ? l i n g d a t e o f t h ep r e s e n t a p p l i c a t i o n . Nothing h e r e i n i s to b e c o n s t r u e d a s anadmission h a t t h e i n v e n t o r s a r e n o t e n t i t l e d t o a n t e d a t e suchd i s c l o s u r e b y v i r t u e o f p r i o r i n v e n t i o n .[ 0 0 2 5 ] B i o ? l t r a t i o n . As u s e d h e r e i n r e f e r s t o t h e v e n t i n gand p e r m e a t i o n o f c o n t a m i n a t e d a i r , v a p o r s , o r g a s e st h r o u g h a b i o l o g i c a l l y a c t i v e m a t e r i a l c o m p r i s i n g m i c r o o rg a n i s m s c a p a b l e o f m e t a b o l i Z i n g one o r more o f t h e p o l l u ti n g g a s e s . A b i o ? l t e r i s a d e v i c e c o n t a i n i n g a b i o l o g i c a l l ya c t i v e m a t e r i a l o r component t h r o u g h Which c o n t a m i n a t e dg a s e s , v a p o r s , o r a i r a r e vented f o r reducing amounts o rconcentrations of one or more contaminants or p o l l u t a n t sfrom t h e g a s e s , v a p o r s , o r a i r . The b i o ? l t e r of t h e p r e s e n ti n v e n t i o n i s a managed l a n d ? l l , o r a l t e r n a t e l y , W a s t e dumpof i Z e comparable to a l a n d ? l l . Such l a n d ? l l s a r e t y p i c a l l yl a r g e m a s s e s , u s u a l l y a t l e a s t a b o u t 1 t o n i n l a n d ? l l m a s s ,more s u a l l y a t l e a s t a b o u t 100 t o n s of a s s , and may be a tl e a s t about 1 0 0 0 tons or more n mass.[ 0 0 2 6 ] As s e d h e r e i n , r e m o v i n g , r e m o v a l , a n d s i m i l a rt e r m s mean c o m p l e t e l y o r p a r t i a l l y e l i m i n a t i n g . F o re x a m p l e , r e m o v i n g n i t r o g e n o x i d e s c o m p r i s e s p a r t i a l o rc o m p l e t e b i o l o g i c a l r e d u c t i o n o f t h e n i t r o g e n i n NOx a s e sto m o l e c u l a r N2 o r o t h e r i n n o c u o u s l y bound n i t r o g e n a sm i g h t b e ? x e d i n p r o t e i n o r o t h e r c o m p o u n d s , t h e r e b y e i t h e rr e d u c i n g o r e l i m i n a t i n g NOX, c o n c e n t r a t i o n s . Gas meansg a s , v a p o r , or a i r .[ 0 0 2 7 ] P o l l u t e d g a s e s . F o r t h e p u r p o s e s o f t h e i n v e n t i o n ,p o l l u t e d or contaminated gases contain one or more of t h ef o l l o W i n g b i o d e g r a d a b l e p o l l u t i n g g a s e s : n i t r o g e n o x i d e s ,W h i c h i n c l u d e n i t r o u s o x i d e N 2 0 ) , n i t r i c o x i d e (NO) a n dn i t r o g e n d i o x i d e N 0 2 ) , g e n e r i c a l l y r e f e r r e d t o a s NOX;c a r b o n monoxide C O ) ; s u l f u r o x i d e s , W h i c h i n c l u d e s u l f u rd i o x i d e S 0 2 ) a n d s u l f u r t r i o x i d e S 0 3 ) , g e n e r i c a l l y r e f e r r e dt o a s S O X ; v o l a t i l e o r g a n i c c o m p o u n d s V C s ) a n d b i o d eg r a d a b l e n o x i o u s s m e l l i n g c o m p o u n d s s u c h a s f r o m p u t r e s ci n g m a t e r i a l , o r o t h e r u n d e s i r e d g a s e o u s , b i o d e g r a d a b l ec o m p o n e n t s . A d v e r s e e f f e c t s o f many s u c h compounds i ss u c h t h a t e m i s s i o n s t a n d a r d s a r e o f t e n s e t , e s p e c i a l l y i n moreprosperous a r e a s of h e W o r l d . A s s t a t e d above s t an d a r d s o rl i m i t s f o r t h e s e c o m p o u n d s e m i s s i o n s may b e s p e c i ? c t osuch f a c t o r s a s p r o c e s s e s , and l o c a t i o n s such a s US S t a t e s ,d i s t r i c t s , o r t o c o u n t r i e s e l s e W h e r e .[ 0 0 2 8 ] N i t r o g e n o x i d e s a r e a g r o u p o f common a i r p o ll u t a n t s , o c c u r r i n g i n t h e a t m o s p h e r e a s a r e s u l t o f b o t h

F e b . 2 1 , 2 0 0 8

n a t u r a l p r o c e s s e s and p r o c e s s e s a s s o c i a t e d W i t h humana c t i v i t i e s . A l t h o u g h t h e r e a r e e i g h t r e c o g n i Z e d n i t r o g e no x i d e s , t h r e e main g a s e s , N02, NZO and NO r e o f mostc o n c e r n . TWo, NO nd NO2 r e a i r p o l l u t a n t s c o n t r i b u t i n g t ot h e f o r m a t i o n o f o Z o n e a n d p h o t o c h e m i c a l r e a c t i o n p r o du c t s , f o r Which one common term s smog. N i t r o u s o x i d e ,a l t h o u g h n o t r e g a r d e d b y r e g u l a t o r s a s a l o c a l a i r p o l l u t a n tp e r s e , i s n o n e t h e l e s s an e x t r e m e l y p o t e n t c l i m a t e - a c t i v e g r e e n h o u s e g a s o f s u b s t a n t i a l c o n c e r n a s i t s a t m o s p h e r i cc o n c e n t r a ti o n s c o n t i n u e r i s i n g W o r l d W i d e .[ 0 0 2 9 ] S u l f u r o x i d e s a r e a l s o q u i t e common. S u l f u r d i o xi d e S 0 2 ) i s t h e m o s t a b u n d a n t . S u l f u r o x i d e s p r i m a r i l yr e s u l t from c o m b u s t i o n o f c o a l a n d p e t r o l e u m , W i t h t h ec o n c e n t r a t i o n o f s u l f u r o x i d e s i n c o m b u s t o r p r o d u c t g a s e sd e p e n d i n g on h e i n i t i a l s u l f u r c o n t e n t . L i k e n i t r o g e n o x i d e s ,t h e y can have d i r e c t harmful e f f e c t once n t h e a t m o s p h e r e ,a s t h e y a r e t o x i c t o b i o t a and r e s p i r a t o r y i r r i t a n t t o humans.S u l f u r o x i d e s can a l s o have a s e c o n d a r y , o r i n d i r e c t harmfule f f e c t , by u n d e r g o i n g a common e a c t i o n W i t h W a t e r i n t h eform o f r a i n o r f o g to form d i l u t e s u l f u r i c a c i d , H2SO4,W h i c h a l o n g W i t h o t h e r a c i d i c c o m p o u n d s o f t e n i n r a i n W a t e r ,c o m p r i s e s W h a t i s t e r m e d a c i d r a i n .[ 0 0 3 0 ] A a r i e t y o f g a s e s a r e f o u n d to be c o n t a m i n a t e dW i t h t h e s e p o l l u t a n t s a n d a r e s u i t a b l e f o r c l e a n s i n g by t h emethods of t h e i n v e n t i o n . Such contaminated g a s e s canr e s u l t from c o m b u s t i o n p r o c e s s e s , eg e x h a u s t from o i l ,c o a l , n a t u r a l g a s , e t c . c o m b u s t i o n ; Where t h e c o m b u s t i o nmay t a k e p l a c e a t a f a c t o r y s i t e , e l e c t r i c a l g e n e r a t i n g s i t e ,and t h e l i k e . Contaminated a s e s can a l s o r e s u l t from n i t i a ll a n d ? l l b i o d e g r a d a t i o n p r o c e s s e s , Where c o n t a m i n a t e d l a n d? l l g a s o r a er a t i o n a i r i s e m i t t e d , and a l s o s o l i d Wastec o m p o s t i n g p r o c e s s e s Which have g i v e n r i s e t o numerouso d o r c o m p l a i n t s a c r o s s t h e US a s r e p o r t e d i n t h e t r a d el i t e r a t u r e .[ 0 0 3 1 ] E n e r g i e s a v a i l a b l e f r o m p o l l u t a n t c o n s u m p t i o n a r ef a v o r a b l e f o r t h e b a c t e r i a Which c a r r y o u t p o l l u t a n t cons u m p t i o n . T h e p o l l u t a n t c o n s u m i n g r e a c t i o n s c a n t a k e p l a c ei n a v a r i e t y o f r e a c t o r s , p r o v i d e d t h e r e i s s u f f i c i e n t a q u e o u sp h a s e c o n t a i n i n g n u t r i e n t s , W h e t h e r n u t r i e n t s a r e s i m p l e o rc o m p l e x . R e a c t i o n s b y W h i c h t h e d e s i r e d b i o r e m e d i a t i o nW i l l t a k e p l a c e a r e knoWn n m i c r o b i o l o g y and h e a r t . U s i n gg l u c o s e a s t h e s u r r o g a t e f o r t h e monomer of t h e c e l l u l o s eW i d e l y p r e s e n t i n W a s t e s , some e x a m p l e s o f t h e i m p o r t a n tr e a c t i o n s and r e a c t i o n e n e r g e t i c s a r e a s f o l l o W s :

N i t r o u s o x i d e , N20 l2N2O + C6H1206 > 6CO2 + 6H2O + 12N2AGo = 8 1 k c a l / m o l O2 consumed12NO + C6H1206 > 6CO2 + 6H2O + 6N2AGo = 77 k c a l / m o l O2 consumed6NO2 + C6H1206 > 6C02 + 6H20 + 4N2AGo = 6 2 . 4 k c a l / m o l O2 consumedAGo = 3 5 . 3 k c a l / m o l O2 consumedAGo = 6 1 . 5 k c a l / m o l O2 consumed

O x i d i Z i n g g a s e o u s p r o p a n e C3H8 + 502 > 3CO2 + 4 H 2 Or e p r e s e n t i n g a h y d r o c a r b o n A G o = 4 7 . 6 k c a l / m o l O2 consumedp o l l u t a n t )

N i t r i c o x i d e , NON i t r o g e n d i o x i d e , NO2a m m o n i a , NH3c a r b o n m o n o x i d e , CO

[ 0 0 3 2 ] I n g e n e r a l , t h e G i b b s f r e e e n e r g y y i e l d AGO f t h e s er e a c t i o n s i s q u i t e h i g h , r a n g i n g from 5 t o o v e r 8 0 k i l o c a l or i e s p e r gram-atom f oxygen e d u c t i v e l y consumed h i s i sW h e t h e r i n r e d u c i n g o x y g e n c h e m i c a l l y bound i n NOx o r


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u s e d i n m o l e c u l a r g a s e o u s O 2 ) f o r m i n o x i d i z i n g c a r b o nm o n o x i d e , ammonia r h y d r o c a r b o n s . High r e e e n e r g y i s ad i s t i n c t m e t a b o l i c a d v a n t a g e f o r t h e b a c t e r i a i n c a r r y i n g o u tt h e i r m i c r o b i o l o g i c a l p o l l u t a n t d e g r a d a t i o n .[ 0 0 3 3 ] D e g r a d a t i o n o f s u l f u r d i o x i d e may o c c u r t h r o u g ht h e r e a c t i o n s e q u e n c e W h e r e s t a n d a r d c h e m i c a l nomenclat u r e h o l d s and M s a one c a t i o n e q u i v a l e n t such a s sodium)

[ 0 0 3 4 ] P e r t i n e n t l y , t h e l a s t s u l ? t e o x i d a t i o n r e a c t i o n o x i d i Z e s s u l f u r d i o x i d e and a b s o r b s oxygen W i t h s u f ? c i e n tr a p i d i t y t h a t s u l ? t e s o l u t i o n s oxygen u p t a k e i s u s e d t os i m u l a t e t h e o x y g e n u p t a k e o f m i c r o b i a l s y s t e m s A u g e ns t e i n , D . 1 9 6 7 O x y g e n T r a n s f e r i n F e r m e n l o r s a t HighPower I n p u t s . M. S . T h e s i s , B i o c h e m i c a l E n g i n e e r i n g ,C o u r s e XX, M a s s a c h u s e t t s I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y Camb r i d g e M a s s . ) . The s u l f a t e c a n a l s o u n d e r g o f u r t h e r r e a ct i o n s , b u t i n t h e e n d t h e s e e f f e c t i v e l y r e s u l t i n s e q u e s t r a t i o no f t h e s u l f u r a n d p r e v e n t i n g e m i s s i o n s o f e i t h e r h y d r o g e ns u l ? d e o r s u l f u r o x i d e s p e c i e s .[ 0 0 3 5 ] Where h e i n p u t c o n t a m i n a t e d g a s i s e x h a u s t g a s , i tmay e q u i r e c o o l i n g p r i o r t o i t s i n t r o d u c t i o n i n t o t h e l an d ? l ls e r v i n g a s b i o ? l t e r . I t W i l l b e e v i d e n t t h a t i n t h e s p e c i ? ci n s t a n c e o f f u e l c o m b u s t o r p r o d u c t g a s , g a s may e x i t p r oc e s s e s at high t e m p e r a t u r e s , f o r some e x h a u s t s W e l l o v e r10000 . Such e m p e r a t u r e s a r e f a r i n e x c e s s of h e t o l e r a n c eo f t h e m i c r o o r g a n i s m s l i k e l y t o b e a c t i v e i n c o n s u m i n gp o l l u t a n t s . T h u s , f o r m o s t c o m b u s t o r p r o d u c t g a s , p r e c o o li n g W i l l b e r e q u i r e d t o s u i t a b l y c o o l t e m p e r a t u r e s b e f o r ei n t r o d u c t i o n i n t o a n y b i o ? l t e r . A a r i e t y o f W e l l - d o c u m e n t e dc o o l i n g a p p r o a c h e s c a n r e d u c e t h e t e m p e r a t u r e s o f t h e f u e lc o m b u s t o r g a s e s a s n e c e s s a r y . F o r example h e a t e x c h a n g e r so r t h e d u c t i n g o f f u e l combustor g a s e s t h r o u g h a s p r a y o fW a t e r W i l l W o r k . Most c o n v e n i e n t l y , h i g h e s t f r a c t i o n a lenergy use of h e f u e l combustor gas removes much o mosto f i t s s e n s i b l e h e a t . As a n e x a m p l e , t h e C a t e r p i l l a r C o . s e l l sc o m b i n e d h e a t e d poWer (CHP) e n g i n e - g e n e r a t o r s e t s Whichr e a l i Z e added s e n s i b l e h e a t from h e e x h a u s t g a s f o r a v a r i e t yo f p u r p o s e s s u c h as d r y i n g and o t h e r p r o c e s s h e a t C a t e rp i l l a r C o . )[ 0 0 3 6 ] L a n d ? l l b i o ? l t r a t i o n s e c t i o n s . L a n d ? l l s f o r b i o ? lt r a t i o n may b e o f c o n v e n t i o n a l d e s i g n W i t h minor modi?c a t i o n s . A l t e r n a t e l y , b i o r e a c t o r l a n d ? l l s may e p r e f e r r e d . I nan n a e r o b i c l a n d ? l l b i o r e a c t o r , W a s t e m o i s t u r e i s i n c r e a s e d ,W i t h i n c o n s t r a i n t s of e x t a n t f e d e r a l o r o t h e r r e g u l a t i o n s , t os p e e d c o m p l e t i o n o f m e t h a n e g e n e r a t i o n a n d m e t h a n e r e c o ve r y t o maximum p o t e n t i a l . The s u p p l e m e n t a t i o n may b ecombined W i t h r e c i r c u l a t i o n o f t h e e x i t l i q u i d to a c h i e v eb e t t e r d i s t r i b u t i o n and c o n t a c t i n g . The r e l e v a n c e o f a n a e r ob i c o p e r a t i o n i s t h a t r e d u c i n g r e a c t i o n c o n d i t i o n s t h a t f a c i l it a t e methane g e n e r a t i o n W i l l a l s o f a c i l i t a t e b a c t e r i a l r e d u ct i o n o f N O X , c o n s u m i n g i t s o x y g e n a n d l e a v i n g o n l yh a r m l e s s m o l e c u l a r n i t r o g e n , n i t r o g e n c o n t a i n i n g p r o t e i n aceous m a t e r i a l , e t c .[ 0 0 3 7 ] I n an e r o b i c l a n d ? l l b i o r e a c t o r , a i r a s W e l l a s Watera r e i n t r o d u c e d i n t o Wet W a s t e . One g o a l of an a e r o b i cb i o r e a c t o r i s to consume o r g a n i c W a s t e s o l i d s by o x i d a t i o nt o CO2 a n d H 2 0 . I n p r a c t i c e t h i s g e n e r a l l y o c c u r s i n p a r a l l e lW i t h some a n a e r o b i c a c t i v i t y , ie d e c o m p o s i t i o n o f some o f

F e b . 2 1 , 2 0 0 8

t h e W a s t e mass to methane and CO2. I n t h e d e v e l o p i n ga e r o b i c l a n d ? l l t e c h n o l o g y , t h e c o n s u m p t i o n b y o x i d a t i o n o fW a s t e p r o c e e d s r e a d i l y W i t h t h e ad d i t i o n o f W a t e r a n d a i r f o re x a m p l e s e e B a k e r a n d J o h n s o n 1 9 9 9 ) O p e r a t i o n a l C h a ra c t e r i s t i c s a n d Enhanced B i o r e d u c t i o n o f M u n i c i p a l W a s t eL a n d ? l l Mass by C o n t r o l l e d A e r o b i c P r o c e s s . P r o c e e d i n g s ,4 t h Annual L a n d ? l l Symposium, S o l i d W a s t e A s s o c i a t i o n o fN o r t h A m e r i c a , S i l v e r S p r i n g , M d . ) . A e p r e s e n t a t i v e r e a ct i o n f o r g l u c o s e f r o m W a s t e c e l l u l o s e i s C6H12O6+6O2a6CO2+6H2O, AGO=675.6 c a l o r 5 6 k c a l / g r a m - a t o m o x y g e nu s e d . I n c o n t r a s t , t h e m a j o r r e a c t i o n t o p r o d u c e l a n d ? l l g a s ,i n W a s t e s y i e l d s much l e s s e n e r g y : C6HIZO6QCH4+C O 2 A G O z 3 3 k c a l / m o l CH4 r o d u c e d .[ 0 0 3 8 ] E v e n W h e r e t h e e n e r g y y i e l d i s l o W , f o r e x a m p l e i nt h e g e n e r a t i o n o f m e t h an e , i t i s W e l l e s t a b l i s h e d t o o c c u r i nv i r t u a l l y e v e r y s o l i d W a s t e l a n d ? l l t e s t e d . Observed l a n d ? l lg a s p r o d u c t i o n c l e a r l y i n d i c a t e s p r e s e n c e o f c o n d i t i o n sp e r m i t t i n g b i o l o g i c a l r e a c t i o n s W i t h i n n e a r l y a l l t h o s e l a n d? l l s W h e r e i n l a n d ? l l g a s i s f o u n d a n d p r o d u c e d . F u r t h e rm o r e , t h e r e a c t i o n s m e d i a t i n g t h i s d e c o m p o s i t i o n o f W a s t e ,a n d o x i d a t i v e b i o l o g i c a l r e a c t i o n s i n g e n e r a l , c a n b e a c c e le r a t e d W i t h i n t h e l a n d ? l l by a f a c t o r o f a t l e a s t t e n byi n ? l t r a t i n g a n d c o n t r o l l i n g m o i s t u r e a n d o p e r a t i n g t h e l a n d? l l a s a b i o r e a c t o r s e e A u g e n s t e i n e t a l . 1 9 9 8 , andA u g e n s t e i n e t a l . 2 0 0 0 , s u p r a . )

Methods o f L a n d ? l l B i o ? l t r a t i o n[ 0 0 3 9 ] L a n d ? l l s p o t e n t i a l l y p r o v i d e e n o r m o u s r e a c t i o nvolume f o r t h e d e s i r e d b i o ? l t r a t i o n o f e x h a u s t g a s and t h e rn o x i o u s o r u n d e s i r a b l e c o m p o n e n t s . L a n d ? l l s a l s o , by a t u r eo f t y p i c a l m u n i c i p a l s o l i d W a s t e s , p r o v i d e g r e a t a r e a u p o nt h e s u r f a c e of h e Waste p e r u n i t volume of h e l a n d ? l l . Fore x a m p l e , t h e s u r f a c e - t o - e x t e m a l volume r a t i o o f a 1 0 0micron d i a m e t e r p a p e r ? b e r , o r l i g n a c e o u s r e m n a n t s o fWood p u l p s u c h a s n e W s p r i n t , r e p r e s e n t i n g e x a m p l e s o fW a s t e , a n d a s s u m i n g 25-50 o i d s i n s i t u , W i l l b e t h e o r d e rof b o u t 200-400 cm2/cm3 The s u r f a c e of Waste d i s p o s e d i na t y p i c a l l a n d ? l l can f u n c t i o n a s a s u p p o r t f o r t h e b a c t e r i at h a t m e d i a t e d e s i r a b l e p o l l u t a n t - c o n s u m i n g a n d c o n t a m in a n t - c o n s u m i n g r e a c t i o n s . F u r t h e r , l a n d ? l l s a l r e a d y e x i s t ,and t h e r e f o r e t h e c o s t of e t t i n g up a b i o r e a c t o r need o t bei n c u r r e d .[ 0 0 4 0 ] L a n d ? l l s t h e r e f o r e h a v e a l a r g e c a p a c i t y f o r b i o? l t r a t i o n . F o r e x a m p l e , d e p e n d i n g on c a r b u r e t i o n f u e l / a i rr a t i o a n d o t h e r f a c t o r s , a r o u g h l y 1 4 0 , 0 0 0 f t 3 / h r volume o fe x h a u s t g a s may b e g e n e r a t e d f r o m 1 MWe f e l e c t r i c i t yg e n e r a t i o n , W h i c h , u s i n g t e r m s o f t e n a p p l i e d t o W a t e r ) i sl e s s t h a n 4 a c r e - f e e t o f g a s . A 0 - a c r e l a n d ? l l , 6 0 f e e td e e p , a n d f o r e x a m p l e ) 2 5 o i d s , c o u l d make v a i l a b l e a smuch a s 40 hours d e t e n t i o n time f o r t h e e x h a u s t g a s from al M e g a W a t t e l e c t r i c (MWe) e n g i n e . And e n e r a l l y , t h e r e i seven more l a n d ? l l volume t h a n t h i s r e a d i l y a v a i l a b l e a tenergy use s i t e s .[ 0 0 4 1 ] The t e c h n o l o g y o f b i o r e a c t o r s d e m o n s t r a t e s a t t a i na b i l i t y W i t h i n l a n d ? l l s o f c i r c u m s t a n c e s needed t o c a r r y o u tt h e p o l l u t a n t b i o d e g r a d a t i o n r e a c t i o n s a b o v e . A a n d ? l l W i t hp r o p e r management f l i q u i d i n t r o d u c t i o n a n d g a s How i l lq u i c k l y d e v e l o p h i g h m i c r o b i a l a c t i v i t y n e c e s s a r y f o r t h ea e r o b i c d e g r a d a t i o n o f W a s t e . Oxygen s n o r m a l l y p r e s e n t i nt h e f u e l combustor x h a u s t g a s a t l e v e l s W e l l i n e x c e s s of h em i c r o b e s r e q u i r e m e n t f o r o x i d i Z i n g c a r b o n m o n o x i d e a n dVOCs. t W i l l b e r e c o g n i Z e d t h a t t h e o x i d i Z i n g l a n d ? l l W a s t e


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e n g i n e may e s t a r t e d a t p a r t l o a d . As x i t g a s a n a l y s e s b e g i nt o show d e s i r a b l e f r a c t i o n a l r e m o v a l s o f p o l l u t a n t s , t h em a g n i t u d e o f e n g i n e o u t p u t , o r o t h e r p o l l u t a n t p r o d u c i n gp r o c e s s may be i n c r e a s e d . I t i s Worth n o t i n g t h a t W i t h at y p i c a l m i c r o b i a l d o u b l i n g t i m e o f 4 h o u r s , a d e s i r e di n c r e a s e i n o r g a n i s m s o f , e . g . 1 0 6 f o l d Would a k e o n l y a b o u t80 o u r s . Once h e W a s t e m i c r o b i a l c u l t u r e h a s d e v e l o p e d tot h e p o i n t e n a b l i n g p o l l u t a n t r e m o v a l , t h e e x p e r i e n c e W i t ha e r o b i c l a n d ? l l s s u g g e s t s i n t e r m i t t e n t s t a r t - s t o p o p e r a t i o ns h o u l d b e s t r a i g h t f o r w a r d .[ 0 0 4 8 ] The d e g r e e o f p o l l u t a n t a b a t e m e n t W i l l b e o f c o nc e r n i n many a s e s , b o t h to r e g u l a t o r s and t h e r s . I f t h e s o l ei n p u t o f g a s t o t h e l a n d ? l l i s a n a i r - f u e l combustor e x h a u s t ,t h e d e g r e e o f a b a t em e n t c a n b e a s s e s s e d by m e a s u r i n g t h en o r m a l i Z e d c o n c e n t r a t i o n o f t h e p o l l u t a n t o f c o n c e r n a g a i n s ta t m o s p h e r i c n i t r o g e n i n c o m b u s t o r e x h a u s t u s i n g s t an d a r dmeans f o r g a s a n a l y s i s e . g . , g a s c h r o m a t o g r a p h y , a n d t h el i k e ) . I f b o t h c o m b u s t o r e x h a u s t , a n d a i r t o f a c i l i t a t e o x i d at i v e p r o c e s s e s a r e i n t r o d u c e d i n t o t h e W a s t e , a m a t e r i a lbalance can be a t t a i n e d and contaminant r e d u c t i o n can beassessed r e l a t i v e t o a loW-cost loW-level t r a c e r such a shelium o r s u l f u r h e x a ? u o r i d e c a r e f u l l y metered i n t o t h ecombustor e x h a u s t . An i n t e g r a t e d s u r f a c e s c a n c a n g i v emuch o f t h e n e e d e d d a t a ; hoWever maximum a c c u r a c y i nd e t e r m i n a t i o n o f f r a c t i o n a l c o n t a m i n a n t a b a t e m e n t from x i tg a s c o m p o s i t i o n i s a t t a i n e d b y c o l l e c ti n g o r c o m b i n i n g m o s to r a l l e x i t g a s i n a s i n g l e s t r e a m .[ 0 0 4 9 ] Methods o r t h e t r a n s p o r t o f g a s e s i n t o a l a n d ? l l a r eknoWn n t h e a r t , a n d a r e r e a d i l y a d a p t e d f r o m t h e p r i o r a r tt r a n s p o r t o f oxygen o r a i r , to t h e t r a n s p o r t o f c o n t a m i n a t e dg a s e s a s t a u g h t by t h e p r e s e n t i n v e n t i o n . The c o n t a m i n a t e dg a s e s , a s p r e v i o u s l y d e s c r i b e d , may b e t h e p r o d u c t o fc o m b u s t i o n , e . g . e x h a u s t from f a c t o r i e s and e n e r g y g e n e r at i o n , o r noxious o r odorous g a s e s a s evolved d u r i n g c e r t a i np h a s e s o f W a s t e c o m p o s t i n g .[ 0 0 5 0 ] I n g e n e r a l , modes o f g a s i n t r o d u c t i o n a n d W i t hd r a W a l shoWn f f e c t i v e f o r a e r o b i c l a n d ? l l i n g , as i t i s knoWnto t h o s e s k i l l e d i n t h e a r t , W i l l a l s o s e r v e f o r t h e o x i d a t i v ep o l l u t a n t c o n s u m p t i o n r e a c t i o n s o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n .F o r most e f f e c t i v e p o l l u t a n t r e m o v a l , a p l u g ?oW r e s idence t i m e d i s t r i b u t i o n i n Which g a s e l e m e n t s t a k e a sc l o s e - t o - e q u a l amounts o f t i m e as p o s s i b l e t o p a s s t h r o u g habove Waste Zones W i l l be t h e most e f f e c t i v e . The e s i d e n c et i m e o r r e s i d en c e t i m e d i s t r i b u t i o n t h e t i m e r a n g e o f f a s t e s tt o s l o W e s t p a s s a g e o f g a s t h r o u g h t h e l a n d ? l l ) p r e f e r a b l y l i e sW i t h i n l i m i t s s u c h t h a t t h e p o l l u t a n ts a r e b i o l o g i c a l l y a b a t e dt o t h e d e s i r e d d e g r e e W i t h a s i n g l e p a ss . The l a n d ? l l d e s i g nmust be such a s t o d u c t g a s With t h e d e si r e d r e s i d e n c e timed i s t r i b u t i o n t h r o u g h t h e W a s t e . T h i s W i l l n o t o n l y r e q u i r e g a si n p u t s a n d o u t p u t s a s i n d i c a t e d , f o r e x a m p l e , i n F I G S . 1 - 3b u t a l s o t h e d e g r e e o f c o n t a i n m e n t o f t h e W a s t e m a r g i n s t o p ,bottom and s i d e s ) t o con?ne a s ?oWs t o p r e v e n t e x i t o f t o omuch f u g i t i v e u n t r e a te d g a s o r s h o r t c i r c u i t i n g . I fporous s o l i d Waste base o r cover l a y e r s can alloW s h o r tc i r c u i t s , t h e s e c a n b e o f h i g h a r e a / v o l u m e s u p p o r t m a t e r i a la l r e a d y commonly s e d t o c o n s t r u c t s u c h l a y e r s i n l a n d ? l l s ,e . g . s a n d , p e a g r a v e l , e t c . , Which c a n ac c o m p l i s h b i o ? l t r at i o n .[ 0 0 5 1 ] T h e s p e c i ? c d e s i g n o f t h e a p p a r a t u s f o r t h e i n j e ct i o n o f a i r and a t e r i n t o t h e l a n d ? l l to promote t h e ae r o b i cc o m p o s t i n g r e a c t i o n W i l l v a r y W i t h t h e s p e c i ? c r e q u i r e m e n t so f t h e l a n d ? l l . The e n e r a l d e s i g n c a n i n c l u d e t h e v e n t i n g o f

F e b . 2 1 , 2 0 0 8

d e p l e t e d a i r and a te r v a p o r a t t h e t o p o f t h e l a n d ? l l and h ev e n t i n g o f d e p l e t e d a i r , W a te r v a p o r a n d l e a c h a t e a t t h eb o t t o m , eg w i t h a s e r i e s o f p e r f o r a t e d p i p e s i n r o u g h l yp l a n a r a n d n e a r - l e v e l f o r m c o n f o r m i n g t o t h e t o p a n d b o t t o mo f t h e l a n d ? l l . The i p e s a r e s p a c e d d e p e n d i n g on t h e massand v o i d volume of t h e Waste s e c t i o n to be u t i l i Z e d f o rb i o ? l t r a t i o n . The p i p i n g s y s t e m may be v a l v e d s o t h a td i f f e r e n t p a r t s of h e c e l l can be r e a t e d W i t h g r e a t e r o r l e s s e r?oWs i n o r d e r t o accommodate a r i a t i o n s i n b i o r e m e d i a t i o na b i l i t i e s o f t h o s e d i f f e r e n t p a r t s o f t h e c e l l s . The Howprogramming o f t h e i n j e c t i o n i n t o t h e l a n d ? l l c a n b e b a s edon t h e measurement o f t e m p e r a t u r e i n t h e c e l l , and on t h eo x y g e n / a r b o n d i o x i d e and a n y r e m n a n t p o l l u t a n t c o n t e n t o ft h e o f f g a s from t h e c e l l .[ 0 0 5 2 ] A r i d o f g a s i n j e c t i o n W e l l s may b e e s t a b l i s h e dt h r o u g h o u t t h e l a n d ? l l . The l a n d ? l l s g a s i n j e c t i o n s y s t e mcan comprise gas stream bloWers or pumps t h a t a r e conn e c t e d t o an e x i s t i n g l e a c h a t e c o l l e c t i o n s y s t e m c l e a n o u tp o r t s , Which a r e t y p i c a l l y l o c a t e d a l o n g t h e s i d e s o f al a n d ? l l . Areas t h a t can ? l t e r and e c e i v e more contaminatedg a s a s t h e s y s t e m o p e r a t e s a r e augmented by a d d i t i o n a lc o n t a m i n a t e d g a s s u p p l y th r o u g h t h e v e r t i c a l g a s i n j e c t i o n .The g a s h e a d e r o r d u c t p i p i n g may b e c o r r u g a t e d p l a s t i ca g r i c u l t u r a l d r a i n a g e p i p e i f h i g h ? e x i b i l i t y a n d l o a d r e s i st a n c e a r e n e e d e d . V e r t i c a l g a s W e l l s may be made of l a s t i cP o l y v i n y l c h l o r i d e P V C ) b e i n g o f t e n u s e d ) , o r m e t a l p i p es e t a t a p p r o p r i a t e i n t e r v a l s t h r o u g h o u t t h e W a s t e . O r , W e l l smay s i m p l y b e How c h a n n e l s o f h i g h l y p o r o u s m a t e r i a ls u c h a s g r a v e l o r s h r e d t i r e s ) o f h i g h p e r m e a b i l i t y r e l a t i v e

t o Waste a s d e s c r i b e d i n Augenstein t . a l . 1 9 9 8 ) , s u p r a . A sp o l l u t e d g a s i s f o r c e d i n t o i n l e t p o r t s o r i n t r o d u c t i o n s u rf a c e s , o r t h e l e a c h a t e c o l l e c t i o n s y s t e m , and i n t o t h e W a s t e ,t h e g a s d i s t r i b u t i o n s y s t e m i s p r e s s u r i z e d a n d managed s ot h a t t h e g a s t r a v e l s o u t W a r d l y t hr o u g h t h e p i p i n g s l o t t i n g o rs c r e e n e d c a s i n g ) a n d upWard t h r o u g h t h e W a s t e mass W i t hmaximum o s s i b l e u n i f o r m i t y , t h a t i s , a l l e l e m e n t s o f i n t r oduced a s spend t i m e s Within t h e Waste h a t a r e a s s i m i l a r a sp o s s i b l e . A l t e r n a t i v e l y , v e r t i c a l W e l l s c o n s i s t i n g o f s t a n d a r dW e l l component m a t e r i a l s , a n d Which may h a v e e x t e r n a lc a s i n g , o r s c r e e n s , a r e i n s t a l l e d v e r t i c a l l y i n t o t h e Wastemass and connected t o g e t h e r v i a a common header systemp i p i n g ) . U s i n g t h e W e l l s , p o l l u t a n t - c o n t a m i n a t e d g a s mayb e e i t h e r i n t r o d u c e d i n t o t h e W a s t e o r p u l l e d t h r o u g h t h eW a s t e f r o m t h e g a s s i n t r o d u c t i o n p o i n t s e l s e W h e r e . B l o W e r sc o n n e c t to p r o v i d e g a s t o t h e h e a d e r s y s t e m and to t h ev e r t i c a l W e l l s , o r vacuum from i d e n t i c a l b l o W e r s may p u l lg a s from t h e W a s t e When t i s i n t r o d u c e d e l s e W h e r e i n t o t h eh e a d e r s y s t e m and t h e n c e t o e x h a u s t . The i m p o r t a n t f e a t u r eo f a n y o f t h e p o s s i b l e a r r a n g e m e n t s f o r p o l l u t a n t - c o n t a m in a t e d g a s i n t r o d u c t i o n and WithdraWal i s t h a t i t a s s u r e a tminimum a g a s r e s i d e n c e and Waste c o n t a c t time t h a t i sa d e q u a t e f o r r e q u i r e d p o l l u t a n t b i o r e m e d i a t i o n .[ 0 0 5 3 ] An d d i t i o n a l f e a t u r e o f t h e i n v e n t i o n i s t h a t h e a t sg e n e r a t e d by r e a c t i o n s n e e d t o b e d e a l t W i t h s o t h a t h i g h l ye x o t h er m i c e n e r g y y i e l d i n g r e a c t i o n s , a s d e s c r i b e d a b o v e ,do not cause t h e bioremediation t o cook t o a s t o p ore v a p o r a t e W a t e r i n t h e W a s t e t o t h e p o i n t Where W a s t e i s d r i e d t o i n a c t i v i t y . C a l c u l a t i o n s shoW t h a t c o n d u c t i o n o fh e a t aWay from t h e Waste mass W i l l i n most c a s e s beu n a c c e p t a b l y s l o W . P r a c t i c al and n e c e s s a r y h e a t l o s s r a t e sa r e a s s u r e d by p r e s e n c e o r a d d i t i o n , and s u b s e q u e n t e v a p or a t i o n i n t o t h e g a s s t r e a m of s u f f i c i e n t m o i s t u r e s o t h a t t h el i q u i d s o r a q u e o u s amendments a t e n t h e a t o f e v a p o r a t i o nc a r r i e s aWay t h e h e a t g e n e r a t e d by o x i d a t i v e b i o l o g i c a l o r


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US 2008/0044889 A 1

o t h e r e x o t h e r m i c r e a c t i o n s o c c u r r i n g i n t h e W a s t e . The e l l sf o r i n t r o d u c i n g p o l l u t e d - g a s o r m u l t i p l e p u r p o s e g a s a d d it i o n / e x t r a c t i o n W e l l s a r e i n s t a l l e d i n t o Waste and o p e r a t e d ,a n d m o i s t u r e a s s u r e d a d d e d , v i a a p p r o a c h e s a s Well-knoWni n t h e a r t . Examples of s u c h m o i s t u r e a d d i t i o n methods a r ed e s c r i b e d A u g e n s t e i n e t a l . 1 9 9 8 ) , s u p r a . ; P a c e y e t a l .1 9 9 9 ) , s u p r a . ) N o r m a l , n a t u r a l p r e c i p i t a t i o n may l s o com

p r i s e a p a r t o f t h e W a te r c o m p o n e n t . Aq ueous amendmentss e r v e t o p r o v i d e t h e n e c e s s a r y s u p p l e m e n t al m o i s t u r e toe v a p o r a t i v e l y d i s s i p a t e h e a t g e n e r a t e d b y o x i d a t i v e r e a ct i o n s i n t h e l a n d ? l l . O t h e r d e s c r i b e d m o i s t u r e a d d i t i o nm e t h o d s W i l l Work p r o v i d i n g d i s t r i b u t i o n i s a c h i e v e d .[ 0 0 5 4 ] The a s ?oW ate a n d l i q u i d ?oW ates a r e a d j u s t e db y e i t h e r a d j u st i n g o r t h r o t t l i n g g a s a n d l i q u i d W e l l s , s e l e ct i v e l y i s o l a t i n g g a s o r l i q u i d W e l l s t h r o u g h v a l v i n g , t h e r e b ys h u t t i n g o f f o r i n c r e a s i n g g a s o r l i q u i d t o s e l e c t e d a r e a s a sn e e d e d . One v e r y u s e f u l o p t i o n i s t o f o l l o W , a d j u s t a n da s s u r e m o i s t u r e d i s t r i b u t i o n through u s e of n - W a s t e moist u r e a n d t e m p e r a t u r e s e n s o r s A u g e n s t e i n e t a l . , 1 9 9 8 ) ,s u p r a . ) The m o i s t u r e s e n s o r s have been d e m o n s t r a t e d t oshoW c l e a r l y t h e k e y m o i s t u r e p r o ? l e i n t h e W a s t e . Temp e r a t u r e s e n s o r s p r o v i d e an i n d i c a t i o n of t h e r e a c t i o n r a t e sa n d e x o t h e r m i n v i c i n i t y o f t h e s e n s o r s . T e m p e r a t u r e - h um i d i t y r e a d i n g s o f g a s s l i g h t l y b e n e a t h o r a t t h e s u r f a c e o ft h e W a s t e W i l l a l s o i n d i c a t e l e v e l s o f d e s i r e d b i o l o g i c a la c t i v i t y i n t h e Waste e l e m e n t s b e n e a t h t h e Zone Wherer e a d i n g s a r e t a k e n . A n o t h e r o p e r a t i o n a l o p t i o n , W h e r e g a sa n d p a r t i c u l a r l y oxygen r a n s f e r may e a r a t e - l i m i t i n g s t e p ,i s a d j u s t m e n t l e n g t h e n i n g ) o f p o l l u t e d g a s r e s i d e n c e t i m e t oa l l o W s u f ? c i e n t oxygen c o n s u m p t i o n , t h e n c e h e a t g e n e r at i o n , a n d t h e n c e W a t e r v a p o r p a r t i a l p r e s s u r e a n d e v a p o r a t i o ns o t h a t a l l oxygen i s consumed and a n a e r o b i o s i s , Wheren e c e s s a r y , i s a c h i e v e d . F i n a l l y , t r a c e r s may e used s an a i di n d e t e r m i n i n g r e a c t i o n p r o g r e s s and m a t e r i a l b a l a n c e a sd i s c u s s e d l a t e r .[ 0 0 5 5 ] F I G . 1 shoWs s c h e m a t i c a l l y o n e embodiment f t h ei n v e n t i o n . The u e l i n F I G . 1 i s l a n d ? l l g a s e x t r a c t e d froman a p p r o p r i a t e l y a c t i v e g a s - g e n e r a t i n g s e c t i o n o f a l a n d ? l l .The l a n d ? l l i s comprised o f a W a s t e s e c t o r 3 0 , and mayf u r t h e r comprise one o r more s e c t o r s of degraded Waste 2 5 .The a n a e r o b i c s e c t i o n o f t h e l a n d ? l l i s shoWn o be s h a d e d ,and t h e a e r o b i c s e c t i o n i s u n s h a d e d . The l a n d ? l l may bes i t u a t e d a b o v e a p o r o u s b a s e l a y e r 3 5 , and b e c o v e r e d W i t hs u i t a b l e Waste cover l a y e r s 1 0 , Which may n c l u d e a memb r a n e c o v e r 1 5 . A e r m e a b l e g a s e x t r a c t i o n l a y e r 20 maya l s o b e p r e s e n t . The f u e l c o m b u s t o r i s a n e n g i n e 1 o p e r a t e don a n d ? l l g a s 2 e x t r a c t e d from s e c t o r of h e l a n d ? l l Whichi s s t i l l a c t i v e l y p r o d u c i n g m e t h an e . T h e e n g i n e e x h a u s t g a si s d u c t e d t h r o u g h a c o o l i n g s e c t i o n 3 Where a s i s c o o l e d bymeans Well-knoWn t o t h e a r t , eg Water s p r a y , h e a te x c h a n g e , e t c . t o c o o l t h e g a s , r e a l i Z e b e n e ? t s o f a d d i t i o n a le x h a u s t h e a t , and t h e l i k e . The g a s i s c o o l e d to below 3 0 0 0F . , p r e f e r a b l y doWn o i t s deW o i n t t o m i n i m i z e i n t h e c a s eo f t h e n o r m a l e x c e s s- o x y g e n c o m b u s to r s ) a n y d a n g e r o f ? r eo r p y r o l y t i c p r o d u c t f o r m a t i o n . Added i n t r o d u c e d a i r Howmay e n e e d e d t o e v a p o r a t i v e l y d i s s i p a t e h e a t , o r a l l o W f u l lo x i d a t i o n and b i o r e m e d i a t i o n o f p o l l u t a n t s o r b o t h . I n s u c hc a s e s a i r i s added o p r o v i d e a t l e a s t t h a t n e c e s s a r y e x c e s s ofs a i d o x y g e n - c o n t a i n i n g g a s t o a l l o W o x i d a t i o n o f t h e CO,VOCs a n d 8 0 x i n t h e l a n d ? l l . A l t e r n a t e l y , t h e n e c e s s a r yc r i t e r i o n may be h a t t h e a i r a d d i t i o n i s s u f ? c i e n t t o a l l o W t h en e c e s s ar y e v a p o r a t i o n t o d i s s i p a t e t h e h e a t s o f r e a c t i o n .

F e b . 2 1 , 2 0 0 8

[ 0 0 5 6 ] F I G . 2 shoWs o n e a r r a n g e m e n t o f W e l l s demons t r a t e d a s W o r k a b l e f o r g a s o x y g e n f r o m a t m o s p h e r i c a i r )t r a n s f e r . V e r t i c a l W e l l s 4 and 5 a r e used f o r i n t r o d u c t i o n ofc o n t a m i n a t e d g a s 4 0 and e x t r a c t i o n o f c l e a n g a s 4 5 , r e s p e ct i v e l y . Any m o i s t u r e e s s e n t i a l t o p e r m i t r e a c t i o n i s a d d e dt h r o u g h i n l e t s ) r e p r e s e n t e d b y 6 . The e r t i c a l W e l l s h a v e ap e r f o r a t e d Z o n e 7 0 f o r How o f g a s . Although o n l y o n e g a si n t r o d u c t i o n W e l l 4 and one g a s WithdraWal W e l l 5 i s shoWni n F I G . 2 , t h e r e may e a m u l t i p l i c i t y o f g a s i n t r o d u c t i o n andW i t h d r a W a l W e l l s o p e r a t i n g i n tandem s o a s t o accomplisht h e n e c e s s a r y g a s c o n t a m i n a n t b i o r e m e d i a t i o n . The a e r o b i cZone of h e l a n d ? l l 25 s d e p i c t e d a s unshaded 6 0 , W h i l e t h er e d u c i n g Z o n e O 2 a b s e n t ) i s d e p i c t e d as s h a d e d 5 5 . The a s el a y e r s 3 5 , W h i c h may b e g a s - c o n d u c t i n g , a n d g a s - c o n d u c ti n g c o v e r may a l s o be of s u b s t r a t e s such a s sand o r g r a v e lupon Which i o r e m e d i a t i o n can a k e p l a c e . The Whole f t h el a n d ? l l a r e a Wherein bioremediation occurs may l s o havel o W - p e r m e a b i l i t y c o v e r , Which may be t h e common loWp e r m e a b i l i t y c l a y s , o r , f o r e x a m p l e , geomembrane a b o v e ap o r o u s s u r f a c e l a y e r . L i q u i d i s a d d e d a s a p p r o p r i a t e a tl o c a t i o n s a t t h e s u r f a c e (shoWn by i n F I G . 2 ) o r W i t h i n t h eWaste.[ 0 0 5 7 ] F I G . 3 shoWs a n a l t e r n a t i v e a r r a n g e m e n t , i n Whicht h e f u e l combustor r o t h e r c o n t a m i n a t e d p r o d u c t g a s p a s s e sv e r t i c a l l y u p W a r d t h r o u g h t h e W a s t e u s i n g a p e r m e a b l e b a s el a y e r a s a Zone of a s i n t r o d u c t i o n . A s i n FIGS. 1 and , t h er e d u c i n g Z o n e s 5 5 and 6 0 a r e shoWn by s h a d i n g . I n t h i se m b o d i m e n t , t h e i n p u t g a s 4 0 i s i n p u t t h r o u g h a g a s i n l e t l i n e7 a n d t h e c l e a n , b i o ? l t e r e d g a s 4 5 i s t h e n r e l e a s e d t o t h ea t m o s p h e r e v i a a p e r m e a b l e g a s e x t r a c t i o n l a y e r 2 0 . W e l l s50 Would o r m a l l y be p r e s e n t i n a d e g r a d e d l a n d ? l l b u t a r en o t r e q u i r e d f o r t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , and a r e shoWn f o rc o m p l e t e n e s s o n l y .[ 0 0 5 8 ] As g a s i s d u c t e d (pumped) o r draWn i n t o t h ea e r o b i c and t h e n c e a n a er o b i c Zones of h e l a n d ? l l i t can bee x p e c t e d , a t t h e ? r s t s t a r t u p , t h a t n e c e s s a r y o r g a n i s m s mayneed t o be alloWed time t o groW t o n e c e s s a r y l e v e l s . I n t h ea e r o b i c Z o n e , t h e g a s from h e a er o b i c Zone f t h e b i o r e a c t o rW i l l n e c e s s a r i l y b e s l o W l y d e p l e t e d o f some amount o f i t so x y g e n O 2 ) , b y r e a c t i o n W i t h t h e p o l l u t a n t m a t e r i a l sV C s , C O , a n d t h e l i k e ) a n d a l s o b y r e a c t i o n o f O2 W i t h

r e m n a n t l a n d ? l l e d W a s t e o r g a n i c s . Once o x i d i Z a b l e p o l l u ta n t s and oxygen a r e removed, normal p r o g r e s s of t h e g a ss t r e a m W i l l be t o an a n a e r o b i c Z o n e , i n Which r e d u c i n go r g a n i c s s u c h a s l i g n i n r e m a i n . The o n d i t i o n s i n t h e a n a e r ob i c Z o n e e x p e c t e d t o b e t h e m a jo r i t y o f t h e l a n d ? l l ) f a v o r st h e c o n s u m p t i o n o f t h e n i t r o g e n o u s o x i d e s .[ 0 0 5 9 ] C h a n n e l i n g o r s h o r t c i r c u i t i n g may c c u r , s u c ha s t o l i m i t bioremediation of some f r a c t i o n of gaseousp o l l u t a n t s . I n t h i s p h e n o m e n o n , g a s m i g h t ?oW t h r o u g hp r e f e r r e d c h a n n e l s W i t h i n W a s t e , W i t h o u t n e c e s s a r y g a s - t oW a s t e c o n t a c t i n g to a c h i e v e d e s i r e d b i o r e m e d i a t i o n . Fors u c h c o n d i t i o n s , c h a n n e l i n g may e d e t e c t e d b y i n t r o d u c i n gW i t h t h e c o n t a m i n a t e d g a s , e a s i l y q u a n t i ? e d n o n - r e a c t i v eg a s e o u s t r a c e r s n o t o r d i n a r i l y p r e s e n t i n t h e i n t e r s t i t i a l g a sW i t h i n t h e W a s t e . One s u c h g a s i s h e l i u m , and n o t h e r , s u l f u rh e x a ? u o r i d e , hoWever many n o n r e a c t i v e g a s e s a v a i l a b l e ,p a r t i c u l a r l y n o b l e g a s e s , c a n s u f ? c e . The v a l u e o f t h e s et r a c e r s i s t h a t t i m i n g o r t h e i r emission and Z o n e s of t h e i re m i s s i o n may be e t e c t e d , a s W e l l a s d e g r e e s of e m e d i a t i o n .When problems a r e d e t e c t e d , g a s How can be s h u t o f f t oa r e a s W h e r e g a s c h a n n e l i n g i s o c c u r r i n g , W i t h c o n s e q u e n tr e d i r e c t i o n t h r o u g h a r e a s o f a c t i v e b i o r e m e d i a t i o n .


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US 2008/0044889 A 1

What s c l a i m e d i s :1 . A e t h o d f o r r e m o v i n g b i o d e g r a d a b l e g a s e o u s p o l l u t

a n t s from c o n t a m i n a t e d g a s e s , t h e method c o m p r i s i n g :permeating s a i d contaminated g a s e s i n t o a 1000 t o n o r

more tonnage a n d ? l l Waste mass, Wherein a i d gaseousp o l l u t a n t s c o m p r i s e n i t r o g e n o x i d e s , i n c l u d i n g o n e o rmore o f n i t r o u s o x i d e N 2 0 ) , n i t r i c o x i d e (NO) andn i t r o g e n d i o x i d e N 0 2 ) ; a n d

m a i n t a i n i n g s a i d W a s t e mass s u c h t h a t m i c r o o r g a n i s m sp r e s e n t i n s a i d W a s t e mass b i o d e g r a d e s a i d g a s e o u sp o l l u t a n t s t o s u b s t a n t i a l l y r e d u c e s a i d n i t r o g e n o x i d e st o N 2 ;

Wherein t h e contaminated g a s e s a r e e x h a u s t g a s e s fromcombustion o f l a n d ? l l g a s .

2 . The method a c c o r d i n g t o c l a i m 1 , W h e r e i n s a i d g a s e o u sp o l l u t a n t s f u r t h er comprise one o r more o f : carbon monoxi d e C O ) ; s u l f u r o x i d e s ; a n d v o l a t i l e o r g a n i c c o m p o u n d sV O C ) .3 . The method a c c o r d i n g t o c l a i m 2 , W h e r e i n s a i d s u l f u r

o x i d e s comprise one o r more of s u l f u r d i o x i d e S 0 2 ) ands u l f u r t r i o x i d e S 0 3 ) .4 . The method a c c o r d i n g t o c l a i m 1 , W h e r e i n s a i d e x h a u s tg a s e s a r e cooled t o a temperature of e s s than about 150 0 C .

5 . The method of c l a i m 1 , Wherein s a i d Waste massc o m p r i s e s b o t h a e r o b i c a n d a n a e r o b i c s e c t o r s .

6 . The method a c c o r d i n g t o c l a i m 1 f u r t h e r c o m p r i s i n g? l t e r i n g s a i d c o n t a m i n a t e d g a s e s t h r o u g h a b i o ? l t e r on n e r ts u p p o r t s t o c a r r y o u t a p r o c e s s of x i d a t i v e b i o ? l t r a t i o n .

7 . The method a c c o r d i n g t o c l a i m 6 , W h e r e i n s a i d i n e r ts u p p o r t s c o m p r i s e o r g a n i c a n d i n o r g a n i c s i Z e - r e d u c e d c o ns t r u c t i o n and d e m o l i t i o n W a s t e s .

8 . The method of claim 1 , i n Which one r more of Wastec o v e r , b a s e m a t e r i a l s , and f o r m e r l a n d ? l l g a s W e l l s a r e ? l l e dWith non-Waste m a t e r i a l t o s e r v e f o r b i o ? l t r a t i o n .

9 . The method o f c l a i m 1 , i n Which Z o n e s , r a t e s andp e r c e n t a g e s o f c o n t a mi n a n t r e d u c t i o n by i o r e m e d i a t i o n a r ea s s e s s e d and t h e n c e c o n t r o l l e d by means r e l y i n g on l o c a li Z a t i o n , a t p o i n t s i n o r above t h e W a s t e , o f g a s c o n t a m i n a n tc o n c e n t r a t i o n s r e l a ti v e t o knoWn n e r t g a s o r i n e r t g a s t r a c e ri n p u t s .

1 0 . The method f c l a i m 1 i n Which t h e o v e r a l l d e g r e e o fb i o ? l t r a t i o n i s a s s e s s e d by c o n t a m i n a n t r e d u c t i o n measurement e l a t i v e t o knoWn n e r t g a s o r i n e r t g a s t r a c e r i n p u t s a ta s i n g l e g a s o u t l e t l o c a t i o n Where l l g a s e x i t i n g t h e b i o ? lt r a t i o n i s commingled a n d W e l l m i x e d .

1 1 . The method f c l a i m 1 i n Which t h e o v e r a l l d e g r e e o fc o n t a m i n a n t e m i s s i o n i n g a s e x i t i n g t h e p r o c e s s i s a s s e s s e dfrom o n t a m i n a n t c o n c e n t r a t i o n s a n d How f g a s e x i t i n g t h eWaste mass.

F e b . 2 1 , 2 0 0 8

1 2 . The method a c c o r d i n g t o c l a i m 1 , f u r t h e r c o m p r i s i n g :m e a s u r i n g oxygen c o n s u m p t i o n i n t h e W a s t e m a s s ; a n dadding an aqueous amendment t o t h e Waste mass i n an

amount based on t h e oxygen consumed i n t h e Wastemass.1 3 . The method a c c o r d i n g t o c l a i m 1 2 W h e r e i n t h e a q u e

ous amendment s added a t a volume of from 50 t o 120 mlW a t e r p e r g r a m - a t o m i c W e i g h t o f oxygen consumed i n t h eWaste mass.

1 4 . The method a c c o r d i n g t o c l a i m 1 , f u r t h e r c o m p r i s i n g :m e a s u r i n g t e m p e r a t u r e i n t h e W a s t e m a s s ; a n dadding an aqueous amendment t o t h e Waste mass i n an

amount based on t h e temperature i n t h e Waste mass.1 5 . The method a c c o r d i n g t o c l a i m 2 , W h e r e i n s a i d

g a s e o u s p o l l u t a n t s c o m p r i s e c a r b o n m o n o x i d e ,Wherein t h e microorganisms i n s a i d Waste mass b i o d e

g r a d e s a i d g a s e o u s p o l l u t a n t s t o s u b s t a n t i a l l y c o n v e r ts a i d c a r b o n monoxide t o carbon d i o x i d e .1 6 . The method of c l a i m 1 Wherein an aqueous amend

ment s provided t o s a i d l a n d ? l l Waste mass t o maintain anaqueous l e v e l a t a volume of from 50 t o 120 ml Water pergram a t o m i c W e i g h t o f oxygen consumed i n a b i o d e g r a d at i o n r e a c t i o n .1 7 . A e t h o d f o r r e m o v i n g b i o d e g r a d a b l e g a se o u s p o ll u t a n t s from c o n t a m i n a t e d g a s e s , t h e method c o m p r i s i n g :

p e r m e a t i n g s a i d c o n t a m i n a t e d g a s e s i n t o a l a n d ? l l of tl e a s t 1000 t o n s i n l a n d ? l l mass;

m e a s u r i n g o x y g e n c o n s u m p t i o n i n s a i d l a n d ? l l ;providing an aqueous amendment t o s a i d l a n d ? l l at a

volume o f from 50 t o 120 ml W a t e r p e r gram a t o m i cW e i g h t o f o x y g e n consumed i n t h e l a n d ? l l ; a n d

m a i n t a i n i n g s a i d l a n d ? l l s u c h t h a t m i c r o o r g a n i s m sp r e s e n t i n s a i d l a n d ? l l s u b s t a n t i a l l y r e d u c e s a i d g a s e o u sc o n t a m i n a n t s ;

Wherein t h e contaminated g a s e s a r e e x h a u s t g a s e s fromcombustion o f l a n d ? l l g a s .

1 8 . The method f c l a i m 1 7 , W h e r e i n s a i d a q u e o u s amendment c o m p r i s e s b u l f e r s and u t r i e n t s .1 9 . The method o f c l a i m 1 7 i n Which s a i d aqueous

amendment s a WasteWater.2 0 . The method a c c o r d i n g t o c l a i m 1 7 , W h e r e i n s a i d

l a n d ? l l c o m p r i s e s a t l e a s t 40 h o u r s d e t e n t i o n t i m e f o r s a i dc o n t a m i n a t e d g a s e s .

2 1 . The method a c c o r d i n g t o c l a i m 1 7 , W h e r e i n s a i dg a s e o u s p o l l u t a n t s a r e r e d u c e d t o l e s s t h a n 0 . 0 6 pounds o fNO p e r one m i l l i o n Btus and 0 . 2 pounds of carbon mono x i d e p e r m i l l i o n B t u s .

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Landfill Biofiltration System and Us20080044889