(57)【要約】【課題】  同汚染物質を効果的に且つ効率よく破壊するための方法およびシステムを提供する。【解決手段】汚染された土壌を処理するための装置およびプロセスは、土壌を加熱する導管（１４）を土壌内に含んでいる。加熱は、圧力を増大させ且つ導管を通しての流出を誘起する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染された土壌の土壌改良セルと、
前記汚染された土壌内に配置される複数の多機能導管であって、各々が反応ハウジングを画定する、複数の多機能導管と、
を備える、汚染された土壌の改良のためのシステムであって、
前記多機能導管は、（ａ）汚染された土壌内にある汚染物質を揮発させ、機械的に駆動された強制空気を利用することなく汚染された蒸気を生成するように、汚染された土壌に熱を導入する加熱要素と、（ｂ）前記土壌改良セル内から前記汚染された蒸気を除去するように多機能導管を通って延びるフローチャネルと、（ｃ）前記汚染物質の少なくとも約８０重量％が破壊されている実質的な非汚染蒸気を生成するように、前記汚染された蒸気における汚染物質の実質的な部分が破壊される前記反応ハウジングと、を含む、システム。
【請求項２】
前記各多機能導管は、複数の穿孔を備える穿孔部分と非穿孔部分とをそれぞれ備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記非穿孔部分は、前記反応ハウジングを画定する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
非汚染蒸気は、実質的にいかなる窒素酸化物も含まない、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
非汚染蒸気は、前記土壌改良セルを取り囲む雰囲気内に直接的に導入されることが可能な、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記汚染物質を破壊するためにいかなる付加的な回復設備をも含まない、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記実質的な非汚染蒸気の焼却を含んでいない、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
非汚染蒸気は、約０．０１％より多くの窒素酸化物を含んでいない、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
少なくとも約８５重量％の前記汚染物質が破壊されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
少なくとも約９０重量％の前記汚染物質が破壊されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
少なくとも約９５重量％の前記汚染物質が破壊されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
汚染された蒸気は、穿孔部分内に且つ穿孔部分を通して、非穿孔部分内に流入する、請求項２に記載のシステム。
【請求項１３】
前記穿孔部分は、前記非穿孔部分の外側面に連結され、前記穿孔部分から前記非穿孔部分への前記汚染された蒸気の流れを容易にするように、穿孔部分と非穿孔部分の間に開口が画定されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記多機能導管の中心部分に前記開口が配置されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
汚染された蒸気は、汚染された土壌内に導入される熱、および土壌の内部で生成される熱によって作られる圧力差によって、穿孔部分の中に且つ穿孔部分を通って移動するとともに、非穿孔部分の中に移動する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記穿孔部分は、穿孔されたチューブを備え、且つ前記非穿孔部分は、非穿孔チューブを備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記多機能導管は、その一端に近接して位置される拡張部分を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
汚染された土壌は、華氏約２１２度よりも高い平均温度に加熱される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記改良セル内から前記汚染された蒸気を除去した後に、汚染された土壌は、約５重量％以下の平均水分レベルを有している、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
多機能導管から反応ハウジングへ流れる汚染された蒸気の量は、前記汚染された土壌内に導入される前記熱の量によって制御される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記熱は、電流によって生起される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
汚染された蒸気は、前記改良セルの領域内で破壊される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記汚染された蒸気は、前記土壌改良セルに再循環されない、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
システム内に可動機械的部品を有する実質的な設備が存在しないために、実質的に低減された改良セルのエリア内における騒音レベルおよび塵埃レベルを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
実質的に固定された熱導入率または実質的に固定された加熱温度によって、実質的な一定レベルの土壌改良が、システム内に維持される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記改良セルは、多層化され且つ汚染された土壌の複数の隣接する層から形成され、複数の多機能導管は、汚染された土壌の隣接する層の間に設置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
多機能導管は、前記改良セルの水平軸に対する実質的に水平な平面内に配設される、請求項１に記載のシステム。
【請求項２８】
高温度カバリングをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記改良セル土壌および前記複数の多機能導管は、構造的エンクロージャ内に設置されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３０】
前記構造的エンクロージャは、非汚染土壌の除去を容易にするように開いた底部を画定している、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記構造的エンクロージャは、土壌除去の間、構造的エンクロージャの完全状態を維持する支持部材を含む、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記構造的エンクロージャは、トレーラを備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記多機能導管は、前記構造的エンクロージャに結合されている、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３４】
前記土壌改良セルの上方に蒸気空間が設けられている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記蒸気空間は、前記汚染された土壌の改良の間、この空間内に多機能導管内に移動させる蒸気のための通路を提供するスチーム蒸気空間を備えている、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
実質的な量の汚染された蒸気は、多機能導管に入るのに先立って低圧力脱水された土壌内で破壊される、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
前記構造的エンクロージャは、絶縁されている、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３８】
前記構造的エンクロージャは、他の構造的エンクロージャ上に積み重ね可能である、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３９】
汚染された土壌の土壌改良セル、および前記汚染された土壌内に配置される複数の多機能導管であって、各々が反応ハウジングを画定する、複数の多機能導管を形成することと、
前記多機能導管から汚染された土壌内に実質的な熱を導入し、且つ汚染された土壌内にある汚染物質を、機械的に駆動された強制空気を利用することなく揮発させ、それによって汚染された蒸気を生成することと、
前記汚染された蒸気を、前記汚染された土壌内から前記多機能導管内のフローチャネルを通して除去することと、
前記汚染された蒸気を、前記反応ハウジング内に導入することと、
前記汚染物質の少なくとも約８０重量％が破壊されている実質的な非汚染蒸気を生起させるように、反応ハウジング内の前記汚染された蒸気における汚染物質の実質的な部分を破壊することと、
を備える、汚染された土壌を改良する方法。
【請求項４０】
前記多機能導管は、前記汚染された蒸気を除去するためのフローチャネルを形成する複数の穿孔を備える穿孔部分と、前記反応ハウジングを画定する非穿孔部分とを有する、請求項３９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染された土壌を改良するための方法およびシステムに関し、より詳細には、土壌における汚染物質を揮発させ、それによって、同汚染物質を効果的に且つ効率よく破壊するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌堆積を通して流体を導くためのシステムが知られている。米国特許第４，１３９，３２１号は、岩石で満たされたチャネル内に設けられた導管（ｃｏｎｄｕｉｔ）結合を有するロックチャネル蓄熱法を記載している。導管は、熱エネルギを吸収させるかまたは分散させるかのいずれかのために、積層岩石を通して流体を送るために用いられている。旧ソビエト連邦特許第８３７，９９７号明細書は、盛り土された土壌の熱処理のための方法を記載している。主保持体３は、加熱された燃焼されたガスを受け入れ且つそれを、バルブ８を通して吐出されるらせん状の孔５の中に導く。米国特許第４，０３６，２８５号明細書は、部材と、地下に熱伝導流体を送る導管部材を含むその環境との間の熱流を制御する構成を記載している。土壌堆積を通して流体を送るための装置を示す他の特許は、米国特許第１２３，３８４号明細書、米国特許第２，３３２，２２７号明細書、米国特許第２，３３２，２２７号明細書、米国特許第３，１０５，１３４号明細書、米国特許第３，５６４，８６２号明細書、米国特許第３，９３５，９００号明細書、米国特許第５，４４９，１１３号明細書、旧ソビエト連邦特許第６００，２６２号明細書、旧ソビエト連邦特許第９９６，６６２号明細書、ドイツ連邦共和国特許第２，７０６，７４０号明細書を含む。
【０００３】
土地から汚染物質を除去するシステムも知られている。例えば、米国特許第４，９８２，７８８号明細書は、２つの実質的に並列なウェルの間で空気を循環させることにより、および、凝縮器およびデミスタの少なくとも一方を用いて循環された空気から有機化合物の蒸気を除去することによって、土地から汚染物質を除去している。米国特許第５，０１１，３２９号明細書は、汚染された土壌エリア内に形成されるボアホール内に高温ガスを注入することによって、元の場所で汚染除去することに関連している。注入ウェル内へのスチームの注入と、大気中よりも低い圧力下でウェルからの液体および蒸気の引き抜きとによって汚染された、地表下のエリアの元の場所での汚染除去の方法についても、米国特許第５，０１８，５７６号明細書に提供されている。
【０００４】
土壌積層または土壌堆積からの汚染物質を除去するためのシステムについても知られている。米国特許第４，９７３，８１１号明細書は、概して無線周波数誘導加熱を用いて土壌の元の場所での汚染除去に関連している。米国特許第５，０３５，５３７号明細書においては、土壌、多孔質岩石、および類似の汚染された物質が、集積され、水平面上に均一に分散され、乳化剤によって処理される。
【０００５】
米国特許第５，０６７，８５２号明細書は、第１の蒸気密封ライナ上に堆積されている汚染された土壌から揮発性汚染物質を除去するための方法および装置に関連している。土壌堆積内に配置される空気分配パイプの第１のセットの各々は、開口された端部、閉じられた端部およびパイプの本体内に位置された複数の穿孔を有している。空気流は、分配パイプの開口端部内に導入され、穿孔を通って且つ分配パイプから汚染された土壌堆積内へと出る。空気は、分配パイプから、汚染された土壌を通って流れ、汚染された土壌内で汚染物質を揮発させる。分配パイプからの気流は、分配パイプにおける穿孔が詰まるのを防止するために砂利フィルタ媒質を使用する。誘起された気流の結果として作られる揮発された蒸気は、土壌を通る気流によって搬送され、土壌から排出される。土壌堆積を出た揮発された蒸気は、外部蒸気処理システムを通して処理される。第２の蒸気密封ライナは、典型的にはポリエチレンフィルムから形成される、それぞれ第１および第２のライナの間に不浸透性のエンクロージャを作るべく土壌堆積を覆って配置される。第１および／または第２のライナの溶融を回避するために、土壌堆積の温度は、それぞれのライナの溶融温度よりも低く維持されなければならないであろう。
【０００６】
米国特許第５，２１３，４４５号明細書および米国特許第５，３４０，２３６号明細書は、それらが汚染物質状態を破壊して、加熱され汚染除去された空気を空気分配パイプに戻す再循環システムを提供することを除いて、米国特許’８５２号明細書と類似したプロセスに向けられている。土壌堆積の外部に配置された、空気加熱ユニットは、空気を華氏２７５度から３００度の間の温度に加熱する。
【０００７】
参照してここに組み込まれている、上述された方法およびシステムは、いくつかの欠点を有している。それらは、汚染物質が燃焼されまたは除去された後に、加熱された空気の実質的な部分を再循環させるクローズドループシステムである。ヒータを通しての空気の再循環は、空気流における酸素を低減しそれによって揮発の有効レベルを低下させる。これらの米国特許’８５２号明細書、米国特許’４４５号明細書および米国特許’２３６号明細書のシステムは、汚染物質が蒸気状態を達成するのを促進するのに真空を使用しており、それは、改良に影響を及ぼすための効果のないアプローチであることがわかっている。先に述べたように、揮発空気の温度は、その構造的完全性を維持するためにシール部材の溶融温度より低く維持されなければならない。上述の従来技術のシステムは、土壌堆積を通して可撓性シール部材によって囲まれた上方の空間内へ、蒸発された汚染物質を移動させるべく設計されている。したがって、土壌は、改良プロセスの効率に逆の影響を及ぼすことなしに、土壌堆積の構造的完全性を維持すべく押し固められることができない。
【０００８】
米国特許第６，０００，８８２号明細書においては、土壌現場から除去された汚染された土壌の改良のためのシステムおよび方法が提供される。この米国特許第６，０００，８８２号明細書は、参照してここに組み込まれる。汚染された土壌は、改良セルを形成する穿孔された加熱パイプのいくつかの層の上に配置され、土壌セルからの蒸気の漏出を防止すべく、亜鉛メッキされたかまぼこ形のスチールの建物によって、セル全体が覆われている。穿孔された加熱パイプ内に導入される加熱空気は、加熱されたパイプのまわりの差圧エリアを作成する汚染された土壌を熱伝導的に加熱する。このことは、パイプ壁の穿孔を通しての、そして加熱されたスチールパイプ内のより低い圧力エリアへの揮発された汚染物質および水分の移動を結果として生じ、土壌からオフガス処理システム内へ汚染物質を強制的に送り込む。米国特許第６，０００，８２２号明細書に記載された強制空気システムは、かなりの量の加熱された空気を生成し、それは、主題の汚染除去システムの容量および実施可能性における負担となる。
【０００９】
米国特許第６，２９６，８１５号明細書は、汚染された物質からの汚染物質の熱脱着のために開示された装置に関連しており、装置は、複数の第１の絶縁された箱であって、各絶縁された箱は、汚染された物質を保持するために有効な容積を画定しており、且つ各絶縁された箱は、絶縁された箱の頂部に開口を画定している絶縁された箱と、絶縁された箱の頂部において開口にぴったり嵌合させるのに有効な少なくとも１つの蓋体であって、各蓋体はヒータ開口部のパターンを画定する蓋体と、複数のヒータであって、ヒータは、汚染された物質を保持するための容積内に、蓋体によって画定されたヒータ開口部を通して、挿入可能であるヒータと、汚染された物質を保持するための容積内から蒸気を除去するために有効な蒸気抽出システムとを含んでいる。
【００１０】
国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０２／１６３９５号は、２００３年１１月２０日付けで米国における国内出願に移行された。参照してここに組み込まれているこの米国出願は、汚染された土壌の改良のためのシステムおよび方法に向けられている。システムは、汚染された土壌の土壌改良セルと、汚染された土壌内に配置された複数の多機能穿孔パイプとを備えている。多機能穿孔パイプは、（ａ）機械的に駆動される強制空気を使用することなく、汚染された土壌内に配置される汚染物質を揮発させるために汚染された土壌内に熱を導入し、それによって汚染された蒸気を生成するための加熱要素と、（ｂ）土壌改良セル内から汚染された蒸気を除去するためのフローチャネルとして動作する。土壌改良セルのまわりに配置される高温度カバリングは、土壌改良セルを覆ってチェンバを形成し、チェンバは、多機能穿孔パイプから放出される汚染された蒸気をチェンバ内に受け入れ且つ収集する。格納チェンバ内に収集された汚染された蒸気における汚染物質を収集しおよび／または破壊するための手段は、土壌改良セルに関連して採用され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述された欠点は、本発明のシステムおよび方法によって対処される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
主題の発明は、米国特許第５，２１３，４４５号明細書および米国特許第５，０６７，８３２号明細書において指摘されたクローズドループシステムではない。本発明のシステムおよび方法は、汚染物質が蒸気状態を達成するのを促進すべく真空を使用してもいない。本願におけるシステムおよび方法は、揮発性および半揮発性汚染物質の両方、ならびに幅広い種類の土壌タイプ（凍った、非常に湿った、高い粘度含有量などの）を処理すべく設計されている。そして、従来技術のシステムおよび方法とは異なり、本発明のプロセスおよび方法においては、土壌は、システムの効率を低下させることなしに押し固められ得る。
【００１３】
本発明のシステムおよび方法は、また、米国特許第６，０００，８２２号明細書に記載されているように、汚染された土壌に熱を移送し且つ汚染された土壌から汚染された蒸気を移動させるための、媒体として加熱強制空気の使用の欠点にも対処している。本発明のシステムおよび方法は、加熱された強制空気を採用していない。
【００１４】
より詳細には、汚染された土壌の改良のためのシステムが提供される。システムは、汚染された土壌の土壌改良セルと、上記汚染された土壌内に配置される複数の多機能導管とを備えている。各上記多機能導管は、反応ハウジングを画定している。
【００１５】
好ましくは、各上記多機能導管は、複数の穿孔を備える穿孔部分と、非穿孔部分とをそれぞれ有している。この非穿孔部分は反応ハウジングを画定している。汚染された蒸気は、好ましくは、穿孔部分内へ且つ穿孔部分を通って、非穿孔部分内へ流れる。穿孔部分は、非穿孔部分の外側面に連結され得る。
【００１６】
好ましくは、穿孔部分から非穿孔部分への汚染された蒸気の流れを促進すべく、開口は、穿孔部分と非穿孔部分との間に画定される。この開口は、好ましくは多機能導管の中心部分に配置される。本発明の好ましい形態においては、汚染された蒸気は、汚染された土壌内へ導入され、且つ土壌内で生成される熱によって作られる圧力差によって、穿孔部分内へ且つ穿孔部分を通って、非穿孔部分内へ移動する。穿孔部分は、好ましくは穿孔されたチューブを備え、且つ非穿孔部分は、穿孔されていないチューブを備えている。多機能導管は、好ましくは、その一端の近傍に位置される拡張部分を備えている。
【００１７】
多機能導管は、機械的に駆動される強制空気を利用することなしに、汚染された土壌内に位置される汚染物質を揮発させるために汚染された土壌内に熱を導入し、それによって汚染された蒸気を生成するための、加熱要素を含んでいる。
【００１８】
熱は、多機能導管内に配置された加熱要素を通し、導管の壁部を通して汚染された土壌内に導入される。したがって、多機能導管は、以下に述べられるように、好ましくは、汚染された土壌の温度を華氏２１２度より高く上げるであろう温度まで加熱される。極端に高い温度も、採用され得る多機能導管およびいずれかのカバリングの温度制限に依存して採用され得る。したがって、極端に高い温度、すなわち華氏２０００度から３０００度、に耐え得る多機能導管およびカバリングが使用される場合には、対応する極端に高い温度の熱が採用され得る。
【００１９】
多機能導管は、いくつかの方法で動作する。導管の１つの機能において、熱は、汚染された土壌に伝達され、汚染された土壌内に配置される汚染物質を揮発させ、それによって加圧され汚染された蒸気を生起させ得る。このことは、典型的には、汚染された土壌が、少なくとも華氏約２１２度の平均温度、好ましくは、少なくとも華氏約２５０度の平均温度、さらに好ましくは、少なくとも華氏約５００度の平均温度、最も好ましくは、少なくとも華氏約１０００度の平均温度、に加熱されるようにさせるであろう。
【００２０】
多機能導管のさらなる機能は、多層土壌改良ユニット内から多機能導管を通って、汚染された蒸気を除去するための通路を提供することである。改良セルは、典型的には多層化され、且つ汚染された土壌の複数の隣接する層から形成され、複数の多機能導管は、汚染された土壌の隣接する層の間に配置される。多機能導管は、好ましくは、上記改良セルの水平軸に対して実質的に水平の平面内に配置される。実質的な量の汚染された蒸気は、典型的には、多機能導管へ入るのに先立って低圧脱水土壌内で破壊される。
【００２１】
より詳細には、フローチャネルが、土壌改良セル内から汚染された蒸気を除去するために多機能導管を通って延びて設けられる。好ましくは、この機能は、汚染された土壌を高温の熱によって伝導的に加熱し、それによって汚染された土壌内にある汚染物質を揮発させ、加圧された汚染された蒸気を生起することによって達成される。好ましくは、多機能導管に設けられる穿孔は、汚染された蒸気が、穿孔を通して、汚染された土壌から、多機能導管内へそして導管を通して移動することを可能とするフローチャネルとして作用する。汚染された蒸気は、典型的には、蒸気が高圧下にある、汚染された土壌から、例えば多機能マニホールドにおける穿孔を通って、低圧に維持されている多機能導管内に移動する。汚染された蒸気の移動は、それゆえ好ましくは、高圧土壌と低圧導管との間の圧力差による。土壌改良セル内から多機能導管を通して汚染された蒸気を除去することによって、汚染物質は、汚染された土壌から取り除かれる。
【００２２】
多機能導管の他の機能は、それらが蒸気圧力によって土壌から多機能導管内へ移動されたときに、汚染された蒸気の破壊に備えている。多機能導管の内側において、汚染された蒸気は、実質的に非汚染蒸気を生起するように、汚染された蒸気における汚染物質の実質的な部分が破壊される反応ハウジング内を通過しなければならない。好ましくは、汚染された蒸気は、改良セルの範囲内で破壊される。
【００２３】
本発明のシステムは、汚染された蒸気における汚染物質の少なくとも約８０重量％を破壊することができる。汚染された蒸気における汚染物質の、好ましくは、少なくとも約８５重量％、より好ましくは、少なくとも約９０重量％、最も好ましくは、少なくとも約９５重量％が、主題のシステムの使用によって破壊される。
【００２４】
汚染された土壌内の高温蒸気によって作られる圧力差によって、好ましくは本発明のシステムは、蒸気が、汚染物質が揮発される土壌を通って移動する空気内に存在しないために、空気を移動させるのにいかなる可動部品をも必要としない。その代わりとして、蒸気は、土壌の伝導的加熱によって形成される。蒸気は、土壌セルの頂部まで土壌を通って移動しないが、むしろ導管内に且つ加熱要素に沿って、排出チェンバ内に移動する。多機能穿孔導管から反応ハウジング内へ流れる汚染された蒸気の量は、汚染された土壌内に導入される熱の量によって制御されることが好ましい。
【００２５】
本発明のシステムは、典型的には、処理された蒸気が、蒸気をシステムに再循環させることなしに、多層土壌改良システムを通過するように、設計される。換言すれば、主題のシステムは、単一パス改良動作のために構成されることが好ましい。
【００２６】
主題のシステムを採用することによって、非汚染蒸気は、土壌改良セルを取り囲む雰囲気内に直接的に導入され得る。好ましくは、本発明のシステムは、汚染物質を破壊するためにいかなる付加的な回復設備をも含まず、および／または実質的に非汚染蒸気における汚染物質の焼却を必要としない。
【００２７】
好ましくは、非汚染蒸気は、約０．０１％を超える窒素酸化物を含まない。さらに好ましくは、非汚染蒸気は、実質的にいかなる窒素酸化物も含まない。
【００２８】
蒸気が、多層土壌改良ユニット内から除去されるとき、水分レベルは、汚染された土壌内において、好ましくは、約５重量％未満の平均水分レベルに、さらに好ましくは、約２重量％未満の平均水分レベルに、最も好ましくは、約１重量％未満の平均水分レベルに、実質的に低減される。
【００２９】
汚染された土壌における汚染物質を破壊するための熱は、典型的には、電流によって生起される。典型的には、この熱は赤外線の熱である。
【００３０】
汚染された蒸気は、好ましくは、土壌改良セルに再循環されない。さらにまた、システムは、システム内に可動機械的部品を有する実質的な設備が存在しないために、実質的に低減された改良セルのエリア内における騒音レベルおよび塵埃レベルを有する。本発明のシステムは、また、好ましくは、実質的に固定された熱導入率または実質的に固定された加熱温度のいずれによっても、実質的な一定レベルの土壌改良を維持する。
【００３１】
本発明のシステムは、高温度カバリングをさらに含んでいる。改良セル土壌および上記複数の多機能導管も、好ましくは構造的エンクロージャ内に設置されている。構造的エンクロージャは、好ましくは、非汚染土壌の除去を容易にすべく開いた底部を画定している。構造的エンクロージャは、また、好ましくは、土壌除去の間、構造的エンクロージャの完全状態を維持するための支持部材をも含んでいる。構造的エンクロージャは、トレーラまたはコンテナを備えることができる。コンテナは、好ましくは、非汚染土壌のそこからの排除を容易にすべく開いた底部を有している。好ましくは、多機能導管は、構造的エンクロージャに結合されている。典型的には、土壌改良セルの上方に、蒸気空間が設けられる。蒸気空間は、汚染された土壌の改良の間に、この空間における蒸気が多機能導管内へ移動するための通路を提供する、スチーム蒸気空間（ｓｔｅａｍ  ｖａｐｏｒ  ｓｐａｃｅ）を備えることができる。好ましい構造的エンクロージャは、絶縁され、他の構造的エンクロージャ上に積み重ね可能である。
【００３２】
汚染された土壌を改良するための方法も提供される。方法は、汚染された土壌の土壌改良セル、および上記汚染された土壌内に配置される複数の多機能導管を形成することを備える。各多機能導管は反応ハウジングを画定する。多機能導管から実質的な熱が汚染された土壌内に導入され、汚染された土壌内に位置された汚染物質を揮発させる。このことは、機械的に駆動された強制空気を利用することなく達成される。汚染された蒸気が生起される。次に、汚染された蒸気が、汚染された土壌内から上記多機能導管内のフローチャネルを通して除去される。それから、汚染された蒸気が、上記反応ハウジング内に導入される。最後に、汚染物質の少なくとも約８０重量％が破壊された実質的な非汚染蒸気を生起させるように、反応ハウジング内の上記汚染された蒸気における汚染物質の実質的な部分が破壊される。上述されたように、上記各多機能導管は、汚染された蒸気を除去するためのフローチャネルを形成する複数の穿孔を備える穿孔部分と、反応ハウジングを画定する非穿孔部分とを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の好ましいシステム１の概略的側面図である。
【図２】線２−２に沿って捉えた、図１のシステム１の概略的端面図である。
【図３】本発明の好ましいシステム１ａの概略的側面図である。
【図４】システム１ａの概略的端面図である。
【図５】本発明の多機能導管の拡大断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１から図４を参照すると、システム１および１ａは、汚染された土壌の改良現場から除去されまたは改良現場に蓄積される、汚染された土壌の改良のために提供される。
【００３５】
図１および図２を参照すると、本発明のシステム１は、汚染された土壌の隣接する層の間に配置された、複数の多機能導管１４ａから１４ｄを有する、汚染された土壌の複数の隣接する層１２ａから１２ｅによって形成される、多層の汚染された土壌改良セルを備えることができ、全体が、この場合、移動可能なトレーラを備える構造的エンクロージャ１０内に収容されている。多機能導管１４ａから１４ｄは、導管支持体３２によって支持されている。導管支持体３２は、多機能導管１４ａないし１４ｄから排出マニホールド２４への蒸気通路としても機能している。
【００３６】
これらの改良セルの１つの使用に備えるために、２０ｆｔ×４０ｆｔの作業エリアが清掃され且つ平らにならされる。この作業エリアは、処理されるであろう汚染された土壌を含むシステム１の重量を支持し得る、コンクリート、土、アスファルト、または他の何らかの面を備えることができる。
【００３７】
システム１は、しかるべき場所に設定され且つカバー１６が除去される。カバー１６は、高温度条件のために作られており、且つ典型的にはケブラーまたはスチールから製造される。一旦カバー１６が除去されると、汚染された土壌の頂面とエンクロージャ１０の頂面との間に空間を残して、汚染された土壌が、エンクロージャ１０内に導入される。典型的には、これは、エンクロージャ１０の頂部の６インチの範囲内であり得る。このことは、汚染された土壌の上方に蒸気空間４６（図４を参照）を見込んでいる。蒸気通路４８は、多機能導管１４ａから１４ｄに連通して蒸気空間４６に設けられている。一旦、エンクロージャ１０が、汚染された土壌で満たされると、カバー１６が適正位置に配置され且つシールされる。カバー１６の外辺部における高温ガスケット物質１８は、汚染土壌内に汚染物質の揮発の間に生起される蒸気の漏出を制限するための蒸気バリアを形成する。電源３０は、汚染された土壌の改良ユニットの一端部に配置されるパワーコントロールパネル２０に供給される。図５に示されるように、加熱要素２２は、汚染された土壌改良ユニットの一端においてパワーコントロールパネル２０に接続されている。これらの接続５０は、高温動作および土壌流の影響に耐えるべく設計されている。パワーコントロールパネル２０に電圧が与えられ、且つ加熱要素２２が汚染された土壌内に赤外線熱を導入し始める。
【００３８】
汚染された土壌１２ａから１２ｅが加熱されるにつれて、印加される熱は、多機能導管１４ａから１４ｄに最も近い汚染された土壌が最も高い温度を有して、多機能導管１４ａないし１４ｄから外方に延びる温度勾配を作る。汚染された土壌の温度が華氏２１２度に達するとき、多機能導管１４ａから１４ｄに間近に隣接する汚染された土壌における水分および汚染物質は、液体からガス状体に変換される。この蒸気は、高圧力にあり、汚染された土壌内における低圧点である多機能導管１４ａから１４ｄに流入する。その結果として、多機能導管１４ａから１４ｄに間近に隣接する汚染された土壌は、脱水される。脱水された土壌は、実質的に多機能導管１４ａから１４ｄを取り囲んでいる。汚染された土壌に熱が印加され続けるにつれて、多機能導管１４ａから１４ｄを取り囲む汚染された土壌が、華氏２１２度に達し、土壌における水および汚染物質が揮発して高圧力蒸気のゾーンを作る。それぞれ高圧エリアと低圧エリアの間の圧力における差異が、矢印で描かれている汚染された蒸気を、脱水された土壌を通って多機能導管１４ａから１４ｄ内へ移動させる。
【００３９】
図５を参照すると、汚染された蒸気は、多機能導管１４の穿孔部分３６に入る。穿孔部分３６は、非穿孔部分３８の外側面に連結されている。開口４０は、穿孔部分３６から非穿孔部分３８への汚染された蒸気の流れを容易にするために、穿孔部分３６と非穿孔部分３８との間に配置されている。拡張エリア４２は、多機能導管１４が、改良プロセスの間に加熱されたときに拡大するのに備えている。
【００４０】
脱水された土壌は、高圧蒸気の経路として作用する。多機能導管１４ａから１４ｄを取り囲む湿った土壌、脱水された土壌、および高圧蒸気を含有する土壌は、蒸気バリアとして作用する。また、汚染物質の実質的な量は、多機能導管１４ａから１４ｄに入るのに先立ち低圧脱水土壌内で破壊される。
【００４１】
一旦、多機能導管１４ａから１４ｄの内側において、汚染された蒸気内に存在する実質的な量の汚染物質は、高温加熱要素２２によって生成される熱によって破壊される。残りの汚染除去された蒸気は、それから導管支持体３２（図１から図４を参照）を通り、それが大気中に排出される排出チェンバ２４内に流れる。可撓性スチールホース５２は、導管支持体３２を排出チェンバ２４に結合する。
【００４２】
多機能導管１４ａから１４ｄならびに汚染された土壌層１２ａから１２ｅの、量、サイズおよび相対的配置等は、与えられた改良の状況に係る事情に依存して変化し得ることが理解される。
【００４３】
多機能導管１４ａから１４ｄの内側に配置された赤外線加熱要素２２は、汚染された土壌内に存在する汚染物質および水分を揮発させるために赤外線熱を供給する。例えば、システム１および１ａに採用され得る加熱要素２２は、ほぼ６０００ワットの電力を出力する。
【００４４】
多機能導管１４ａから１４ｄは、典型的には、重い設備および／または（載荷中の）破片落下からの損傷を防止するように、（ほぼ１／４インチ壁厚の）ステンレススチールから製造される。
【００４５】
エンクロージャ１０の全ての側面は、改良操作からの熱損失を最小にするためにそこに配置された絶縁３４を有する。この絶縁は、典型的には、テフロン（登録商標）カバーによって保護されたセラミック絶縁である。
【００４６】
典型的には、このシステムは、１トンバッチから７５トンバッチにおける汚染された土壌の処理を可能とすべく設計されている。設備は、もしも必要ならば、より多くの量を処理すべく変更され得る。
【００４７】
一旦処理が完了すると（典型的には２４時間から４８時間）、電源はオフにされ、且つ土壌は、液圧ホイスト２６の動作によってユニットから投棄される。
【００４８】
図３および図４を参照すると、本発明のシステム１ａが、典型的には構造スチールのような金属で製作されて、全てボルト結合の移送可能コンテナ２８内に収容された、汚染された土壌の隣接層の間に配置される複数の多機能導管１４ａから１４ｄを有する、汚染された土壌１２ａから１２ｅの複数の隣接層から形成される、多層土壌改良セルを備えることができる。このシステム１ａは、汚染された土壌処理が完了したときに、コンテナ２８が持ち上げられ、且つそれに含まれる土壌が構造的エンクロージャの開いた底部から流出することができることを除いて、構造的に且つ機能的に上述されたシステム１と類似している。内部支持部材４４は、それが持ち上げられたときにコンテナ２８の構造的完全性を維持するために採用される。これらのコンテナ２８は、操作または配送のために互いに頂上に積み重ねられ得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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