(57)【要約】汚染水性組成物を地下水抽出井戸（６）から汲み上げ、その地下水を揚水処理システム（５、９）で処理して汚染物質を除去する。水性組成物の処理を地下水抽出井戸（６）から遠く離れた場所から監視し、かかる監視に基づいて汚染物質の除去処理を調整する。汚染水性組成物を処理するためのシステム（５、９）は、汚染水性組成物を取水する取水帯と、取水帯から汚染水性組成物を受け入れて処理する地上の揚水処理システムとを含んでいる。かかるシステムは、さらに、汚染水性組成物中の汚染物質を検知するセンサー、及びセンサーから汚染物質に関する情報を受信し、それに従って揚水処理システムを制御して汚染水性組成物を処理する監視装置（５５）も含んでいる。監視装置（５５）は揚水処理システム（５、９）から遠く離れた場所に位置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染された水性組成物を処理するための方法であって、
汚染された水性組成物を揚水処理システム（９）の地下水抽出井戸（６）から汲み上げ、
水性組成物を処理して汚染物質を除去し、
地下水抽出井戸（６）から遠く離れた場所から水性組成物の処理を監視し、
水性組成物の監視に基づいて汚染物質の除去処理を調整する
ことを含んでなる方法。
【請求項２】
さらに、
汚染された水性組成物中に非反応性ガスを吹き込んで揮発性汚染物質を分離し、
水性組成物からの揮発性汚染物質を監視する
ことを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
さらに、
汚染された水性組成物を膜を通して拡散させて組成物から汚染物質を分離し、
分離された汚染物質を監視する
ことを含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
水性組成物が地下水からなり、当該方法がさらに、
地下取水帯で地下水を取水し、地下水を取水帯から地上に汲み上げ、地上の浄化ユニットで汚染物質を除去することで地下水を処理する
ことを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
さらに、処理済み地下水を地中に再注入、処理済み地下水を地上水中に放流、或いは処理済み地下水を都市下水処理プラントの集水場に放流することを含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
監視が水性組成物のサンプリングことを含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
サンプリングが、スパージングで水性組成物から揮発性有機化合物を追い出し、揮発性有機化合物を検知することを含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
サンプリングが、
流体通路を画成する相互に連結した管部材のネットワークと、通路内に配設されたスパージャー（２２５）とを用意し、
スパージャー（２２５）の近傍に水性組成物を流し、
スパージャー（２２５）からのガスを水性組成物中に流して揮発性有機化合物を追い出すと共に、形成されたヘッドスペースに揮発性有機化合物を運び、
ヘッドスペース内の揮発性有機化合物を検知して汚染された水性組成物の揮発性有機化合物含有量を決定する
ことを含む、請求項７記載の方法。
【請求項１０】
監視が井戸内の水性組成物の汚染物質特性を監視することからなり、井戸がプローブ及びセンサー（１２）を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
監視が、汚染物質を監視し、汚染物質に関する信号を井戸モジュールからデータコレクタ（２０）に伝送することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
データコレクタ（２０）が信号を収集し、信号から導かれた汚染物質に関する情報を伝送する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
コレクタ（２０）が情報を遠隔監視装置（５０）に伝送する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
情報が、ウェブ接続、電話モデム接続、ラジオ接続、ネットワーク接続、無線接続、セルラー接続、衛星接続、インターネット接続又はこれらの組合せを通して伝送される、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
さらに、遠隔監視装置（５０）から汚染物質レポートを出力することを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
複数の地下水抽出井戸（６）で水性組成物の処理を監視することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
汚染された水性組成物を処理するためのシステム（１）であって、
汚染された水性組成物を取水する取水帯、
取水帯から汚染された水性組成物を受け入れて処理する地上の揚水処理システム（９）、
汚染された水性組成物中の汚染物質を検知するセンサー（１２）、及び
センサー（１２）から汚染物質に関する情報を受信し、それに従って揚水処理システム（９）を制御して汚染された水性組成物を処理する監視装置（５０）
を含んでなり、監視装置（５０）が揚水処理システム（９）から遠く離れた場所に位置する、システム（１）。
【請求項１８】
さらに、汚染された水性組成物中に非反応性ガスを吹き込むスパージャー（２２５）を含む、請求項１７記載のシステム（１）。
【請求項１９】
さらに、汚染された水性組成物を膜を通して拡散させて揮発性汚染物質を分離する拡散装置を含み、揮発性汚染物質はセンサー（１２）で検知される、請求項１８記載のシステム（１）。
【請求項２０】
さらに、センサー（１２）に付随して汚染物質に関する信号を伝送する伝送器（２４）を含む、請求項１７記載のシステム（１）。
【請求項２１】
さらに、伝送器（２４）から信号を受信するコレクタ（２０）を含む、請求項２０記載のシステム（１）。
【請求項２２】
コレクタ（２０）が汚染物質に関する信号を監視装置（５０）に伝送し得る、請求項２１記載のシステム（１）。
【請求項２３】
さらに、データコレクタ（２０）及び監視装置（５０）を相互接続する通信リンク（３０）を含み、通信リンク（３０）は監視装置（５０）の場にあるユーザーが汚染物質に関する情報を得ることができるように信号を伝送することができる、請求項２２記載のシステム（１）。
【請求項２４】
通信リンク（３０）がウェブ接続からなる、請求項２３記載のシステム（１）。
【請求項２５】
通信リンク（３０）がネットワークからなる、請求項２３記載のシステム（１）。
【請求項２６】
通信リンク（３０）が、電話モデム接続、ラジオ通信接続、ネットワーク通信接続、無線通信システム接続、セルラー通信接続、衛星通信接続、ウェブ接続、インターネット接続又はこれらの組合せからなる、請求項２３記載のシステム（１）。
【請求項２７】
さらに、プローブの選択、活性化、不活性化、修正、微調整、操作又は再設定を可能にするため、コレクタ（２０）とセンサー（１２）との間の双方向通信（３０）を含む、請求項２３記載のシステム（１）。
【請求項２８】
さらに、監視装置（５０）からの信号に従って揚水処理システム（９）を制御するため、監視装置（５０）と揚水処理システム（９）との間の通信装置（２６）を含む、請求項２３記載のシステム（１）。
【請求項２９】
コレクタ（２０）が制御装置（２２）を含む、請求項２１記載のシステム（１）。
【請求項３０】
制御装置（２２）がコンピューターからなる、請求項２９記載のシステム（１）。
【請求項３１】
コレクタ（２０）がトランシーバー（２４）を含む、請求項２１記載のシステム（１）。
【請求項３２】
トランシーバー（２４）が統合アンテナ（２３）又は個別アンテナ（２３）を含む、請求項３１記載のシステム（１）。
【請求項３３】
センサー（１２）が現場センサー、蒸気センサー、化学センサー、光ファイバーセンサー、固体センサー、金属酸化物センサー、電気化学センサー又はこれらの組合せからなる、請求項１７記載のシステム（１）。
【請求項３４】
汚染物質を検知するために複数のセンサー（１２）を含む、請求項１７記載のシステム（１）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術的背景】
本発明は、地下水の遠隔監視方法及びシステムに関する。具体的には、本発明は浄化現場での揚水処理方法の遠隔監視に関する。
【０００２】
汚染源からの汚染物質は、地下水の帯水層に接触して地下水汚染物質のプリュームを形成することがある。プリュームは、地下水の流れ方向に移動することがある。プリュームを含む帯水層の浄化を行うため揚水処理法を使用できる。揚水処理は、取水帯で地下水を取水し、地下水を取水帯から地上に汲み上げ、地上浄化ユニットで汚染物質を除去し、次いで処理済みの水を地中に再注入するか或いは地上水又は都市下水処理プラントに放流することで実施される。地下水を地上に汲み上げれば、確立された浄化技術又は確立された技術の組合せを用いて汚染物質を非常に低レベルまで除去できる。常用される地上浄化技術の例には、エアストリッピング、炭素吸着、油水分離、化学酸化、膜濾過、金属沈殿／吸着及びイオン交換がある。
【０００３】
揚水処理は一般に認められた浄化技術であるが、多大な設備費及び労務費を要する。揚水処理を改良する試みは、取水帯への移動時又は取水帯での現場段階と地上に揚水した後の浄化段階という二つの別個の段階での制御に焦点が当てられてきた。これら二つの段階では考慮すべき事項が異なる。揚水処理システムを綿密に監視してプロセスの有効性及び法令遵守を担保できれば有益であろう。さらに、有効な監視による経費節減が監視自体のコストで霧散しないような監視法を提供できれば有益であろう。従前、有効な揚水処理システムの監視は最初の現場段階の制御に限定されていた。例えば、米国特許第５６３９３８０号（Ｍｉｓｑｕｉｔｔａ）には、地下水の流体力学を制御する目的で抽出井戸を監視することが開示されている。Ｍｉｓｑｕｉｔｔａの方法では、第一の流量で井戸から地下水を抽出し、周辺領域の流体力学を監視し、流体力学的情報をコンピューター制御装置に伝送し、コンピューター制御装置は、所望の取水帯を維持するための新たな第二の流量を計算し、第二の流量にポンプを自動的に調整する。同様に、米国特許第５３１６０８５号（Ｄａｗｓｏｎ）には、井戸の内部に液位検知手段を設けることが開示されている。ポンプは検知手段に応答して液位を調節する。米国特許第６０９８４４８号（Ｌｏｗｒｙ他）には、透過性（すなわち、土壌を通しての流体の流れの伝わり易さ）を測定することが開示されている。
【０００４】
これらの監視に関する特許は、流量を調整するため井戸近傍での水圧又は流体力学を検知することに限られている。これは揚水処理システムを制御する上で重要な考慮事項であるが、それに勝るとも劣らない重要な考慮事項が地上処理段階の制御に関するものである。地上処理段階の制御は、取水帯からの供給地下水及び処理施設で得られる生成水中の汚染物質の性状及び程度によって左右される。汚染物質の性状及び程度の検出は、代表的試料を適当な時機に試験すること及びサンプリングシステムで問題とされる汚染物質を代表的試料として取水できるか否かによって左右される。
【０００５】
従来の浄化現場監視・診断・報告は、費用のかかる労働集約的な作業である。浄化現場監視・診断・報告に関する年間経費は、往々にして井戸１基当たり２０００ドルを超える。従来の浄化現場監視・診断・報告方法及びシステムでは、浄化現場に井戸又はその他の地下水接近手段が設けられる。人間が浄化現場を訪れ、井戸の位置を突き止め、井戸に接近する。井戸の中の地下水は、特に限定されないが、水質パラメーター、地下水位、並びに地下水中のベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン（ＢＴＥＸ）、芳香族炭化水素、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）やテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）のような塩素化溶剤及びそれらの分解生成物であるジクロロエチレンや塩化ビニルなどの汚染物質などの特性（以下、「地下水特性」という。）を調べるためにサンプリングされる。地下水試料は浄化現場から遠く離れた試験所に輸送されることが多い。試料はそこで特性に関して適当な方法で分析される。各段階には費用が伴い、コストは試験所と井戸との相対的位置関係に応じて高くなることが多い。正確な費用は浄化現場に応じて異なり、実行すべき分析の複雑さが反映される。地下水のリアルタイムデータが望ましい。試料を井戸から試験所に輸送するのは時間がかかる。さらに、地下水試料の分析には時間的遅れが伴う。
【０００６】
第一に揚水処理の処理域に出入りする水の性質の監視、診断及び報告を行うこと、第二に揚水処理プロセス及びシステムの流出水の正確なサンプリングのための装置及び方法に対するニーズが存在する。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、地下水の揚水処理システムを監視し、監視によって得られた情報を用いて該システムを制御するための方法及びシステムを提供する。当該方法では、汚染された水性組成物を地下水抽出井戸から汲み上げ、地下水を揚水処理システムで処理して汚染物質を除去する。水性組成物の処理を地下水抽出井戸から遠く離れた場所から監視し、監視に基づいて汚染物質の除去処理を調整する。
【０００８】
別の実施形態では、本発明は汚染された水性組成物を処理するためのシステムに関する。当該システムは、汚染された水性組成物を取水する取水帯と、取水帯から汚染された水性組成物を受け入れて処理する地上の揚水処理システムとを含む。当該システムは、さらに、汚染された水性組成物中の汚染物質を検知するセンサー、及びセンサーから汚染物質に関する情報を受信し、それに応じて揚水処理システムを制御して汚染された水性組成物を処理する監視装置を含む。監視装置は揚水処理システムから遠く離れた場所に位置する。
【０００９】
図面の簡単な説明
図１は遠隔監視される揚水処理システムの略図であり、
図２は監視システムの略図であり、
図３は米国全土の浄化現場からの収集システムの図であり、
図４は例示的なオンラインスパージングサンプリング・監視システムの概略部分断面図であり、
図５はオンラインスパージングサンプリング・検知システムのブロック図である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、地下水浄化のための揚水処理作業を監視して制御する方法及びシステムを提供する。当該システムの具体的構成要素は、溶存相塩素化溶剤、炭化水素、金属、ＬＮＡＰＬ及びＤＮＡＰＬのような地下水中の汚染物質を検出するためのセンサーを含んでいてもよい。また、センサーを保持して地下水に暴露するための流水式セル、（モデム、ラジオ又は衛星を介して）センサーからのデータ信号をデータ収集ステーションのようなコレクタに送信するためのトランシーバー、データ伝送システム、並びにデータ処理・レポート書式設定サイトを含む制御装置を設けてもよい。
【００１１】
本発明の方法及びシステムはリアルタイムの監視を提供することができ、現場作業員が揚水井戸の運転を微調整したり、作業員を介さずに揚水井戸を自動的に調整したり、現場で運転井戸を選択したり、揚水した地下水を所定の処理に供することができる。現在、揚水処理システムは入手可能な現場データに基づいて設計され、おそらくは年間に４回監視されている。本発明の方法及びシステムは汚染物質濃度について頻繁にデータを提供することができ、かかるデータに基づいて処理を効率化するため地下水の抽出を最適化できる。初期の浄化調査段階でのデータ収集が改善されることで、揚水処理システムの適切な規模決定が担保できる。
【００１２】
汚染物質濃度データは、汚染地下水を適切な処理へと導くのに利用できる。例えば、地下水中の石油系炭化水素の濃度が油水分離器で処理できない点にまで減少していれば、本発明を用いて減少を検知し、地下水を直接炭素層に送ることができる。同様に、地上に揚水された地下水の汚染物質が許容レベルであれば、処理を省いて直接放流することができる。本発明は、現場作業員を不必要にすることができ、地下水試料を分析試験所に直接送付するのに使用することもできるし、或いは分析試験所への送付も不必要にすることもできる。
【００１３】
本発明はデータ密度を増加させることができ、現場モデルの傾向分析が容易となる。本発明はデータの品質を高めることもできる。降水量（例えば、降雨量）及び地下水位に関する監視装置を揚水処理の監視と結合すれば、さらに利益が得られる。本発明は、地下水位の変化に応じた抽出速度の自動的変更を可能にする。
【００１４】
遠隔監視方法及びシステムはリアルタイムデータを提供できる。リアルタイムデータを浄化現場で分析すれば、水性組成物の特定の特性に対処すべく迅速な措置を講ずることができる。本明細書中で「水性組成物」という用語は、水環境、特に帯水層（特に地下水やその他の地下環境）のような天然水環境を包含する。本発明は、水性組成物から汚染物質を除去するための揚水処理システムの遠隔制御に関する。揚水処理は、取水帯で地下水を取水し、地下水を取水帯から地上に汲み上げ、地上浄化ユニットで汚染物質を除去し、次いで処理済みの水を地中に再注入或いは地上水又は都市下水処理プラントに放流することで実施される。遠隔とは、揚水処理法の制御を行うデータセンターとの通常の離間距離よりも大きい空間距離だけ離れていることを意味する。遠隔は、現場から離れていて、監視する井戸間の距離よりも少なくとも大きい距離だけ離れていることを意味する。
【００１５】
上記その他の特徴は、本発明の好ましい実施形態を非限定的な例示として示す図面及び以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【００１６】
図１は本発明のシステム及び方法全体を示し、図２〜５を参照してさらに詳しく説明する。図１は浄化現場監視システム１を示し、システム１にはプローブ及び検知モジュール１０を備えた監視井戸１５が含まれる。汚染された地下水は集水井戸６からポンプ５で汲み上げられ、集水井戸６は監視井戸１５とは別のものとして示してある。ただし、別の実施形態では、集水井戸は監視モジュール１０を設置した監視井戸１５の１又はそれ以上であってもよい。
【００１７】
汚染地下水は処理装置９に運ばれるが（７）、処理装置９は二重吸着装置として示してある。ポンプ５、井戸６及び処理装置９の組合せは、井戸から汚染水を汲み上げて水を処理するためのあらゆる方法及び装置を含み得る。例えば、エアストリッピング塔で汚染物質を蒸発させたり、或いは粒状活性炭（ＧＡＣ）に気相汚染物質を吸着させることができる。地下水は装置９で処理され、管路８を通して放流される。
【００１８】
コレクタ２０は、モジュール１０からライン２６を通して地下水汚染物質情報を受信するデータ収集センターであり、以下に述べる通りモジュール１０から伝送される信号を代表し得る。さらに、コレクタ２０は、装置９での処理の程度に関するデータを、適当な検知ユニット１８から結線１４を通して受信することができる。通信リンク３０は、コレクタ２０に収集されたデータを遠隔制御装置５５に伝送する。遠隔制御装置５５はデータを分析し、それに応じてポンプ５及び処理装置９の一方又は双方の動作を制御することができる。
【００１９】
監視システム１の概略を図２に示す。監視システム１は井戸モジュール（モジュール）１０を含む。モジュール１０は、プローブ１１と、プローブ１１上に配設された１以上のセンサー１２とを含む。図２には、かかるセンサー１２を３つ備えたものが示してある。モジュール１０に含まれるセンサー１２の数は幾つでもよく、所望の地下水特性を容易に測定できればよい。
【００２０】
モジュール１０は、浄化現場１００の地下水井戸１５内に配設される。地下水井戸１５には、私設の飲料水用井戸、公設の飲料水用井戸、汚染防除用井戸及び埋立地監視井戸が包含される。井戸１５は、浄化現場１００全域に分布していてもよいし、さらに広い又は狭い地域に分布していてもよく、例えば地下水の流れ特性を決定するため様々な高さに配設してもよい。モジュール１０によって、水質、地下水位、並びに汚染物質及び不純物含有量のような様々な地下水特性を検知できる。モジュール１０は、１以上の地下水特性に対応した信号（データ）を発生できる。モジュール１０は、電子的に結合してデータ収集センター２０のようなコレクタにデータを伝送し得る通信ユニット１９を含んでいる。通信ユニット１９は、モジュール１０からの信号をデータ収集センター２０に伝達するための井戸トランシーバー１７を含んでいる。信号は井戸トランシーバー１７から、電気導線１６のような有線通信接続、ラジオ信号のような無線通信接続、衛星通信、又は無線接続と有線接続との組合せによって伝達できる。通信ユニット１９は、トランシーバー１７に接続したアンテナ１８を含んでいてもよい。トランシーバー１７は、データを表す信号２５の形態の情報を通信ユニット１９からデータ収集センター２０に伝送する。
【００２１】
データ収集センター２０は、トランシーバー１６からの信号２５を受信できるセンター通信ユニット２１を含む。センター通信ユニット２１は、通信ユニット１９と類似のもので、アンテナ２３とトランシーバー２４から構成し得る。浄化現場１００に２以上の井戸が存在する場合、センター通信ユニット２１は複数の井戸１５からの信号２５を受信できる。データ収集センター２０は、信号２５を分析して通例は地下水特性に関する情報を生成する制御装置２２も含んでいる。データ収集センター２０の制御装置２２は、「ユーザーフレンドリー」なデータ収集ソフトウェアパッケージを含んでいてもよい。制御装置２２内のソフトウェアパッケージは、読取りの容易な実在又は仮想の書式に、或いは図１に示す処理装置９を制御するためのコマンドに情報を変換する。
【００２２】
データ収集センター２０に伝送される情報は、地下水特性を表すデータを含んでいる。情報は、データ収集センター２０に収集され記憶される。ユーザーは、データ収集センター２０に居ようが遠隔地に居ようが、情報にアクセスできる。情報の書式構造はユーザーによってカスタマイズでき、ユーザーは情報の所期の用途に応じてレポート中の所望の情報構造を書式設定する。情報は、地下水特性を解釈し、分類し、定量化し、類別するために書式設定される。例えば、情報レポートは地下水特性に関するリアルタイム情報を提供できる。また、情報レポートは個々の井戸１５及び浄化現場１００の地下水特性に関する履歴要約を与えるように書式設定することもできる。
【００２３】
データ収集センター２０は井戸１５に近接していてもよい。例えば、データ収集センター２０は通信ユニット１９の到達範囲内で浄化現場１００に設置できる。別法として、データ収集センター２０は１以上の浄化現場に近接していてもよい。別法では、データ収集センター２０は可動式であり、データ受信のため通信ユニット１９の到達範囲内で移動できる。データ収集センター２０の設置場所は、通信ユニット１９の到達範囲内の位置であればよい。
【００２４】
制御装置２２は、例えばコンピューターなどの適当な半導体デバイスであればどんなものでもよい。制御センター２２は、データ収集ソフトウェアのようなデータ収集能力を有していてもよい。制御装置２２は、総合的なシステムレベルの制御のための中央処理装置と、中央処理装置セクションの制御下で様々な特定の組合せ機能その他のプロセスを実行するための別個のセクションとからなるものでもよい。制御装置２２は、様々な個別の専用プログラマブル集積回路及びその他の電子回路又はデバイスを用いて実現できる。これらのデバイスには、離散素子回路及びプログラマブル論理デバイスを始めとするハードワイヤード電子論理回路が含まれる。プログラマブル論理デバイスには、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、プログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）などがある。制御装置は、コントロールプロセッシングユニット（ＣＰＵ）又はマイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）のようなマイクロプロセッサー、マイクロコントロール又はその他のプロセッサーデバイスなどの適当にプログラムされた汎用コンピューターを１以上の周辺データ及び信号処理デバイスと共に用いて実現することもできる。フローチャートを実現し得る有限状態マシンを制御装置として使用することもできる。
【００２５】
制御装置２２は、レポートのハードコピーを印刷でき、コンピューター読取り可能な電子出力を与えることができ、地下水特性を監視するユーザー１３０は電子出力にアクセスできる。ユーザー１２０が浄化現場１００から遠く離れた中心ハブ監視サイト５０（以下、「監視サイト」という）に居る場合、ユーザーは通信リンクを通して浄化現場１００に関する電子情報にアクセスできる。図２の実線１２１で示す通り、ユーザー１２０は監視サイト５０を介してデータ収集センター２０と連絡できる。別法として、破線１２２で示す通り、ユーザー１２０はデータ収集センター２０と直接連絡することもできる。さらに別法として、点線１２３で示す通り、ユーザー１２０は通信リンク１３０を通してデータ収集センター２０と連絡することもできる。さらに、複数のユーザーが各通信リンク１３０を通して監視サイト５０と連絡して、データ収集センター２０からデータを得ることもできる。
【００２６】
監視サイトのユーザー１２０は、複数の浄化現場から電子情報を受信できる。監視サイト５０は、通信リンク３０を通して各データ収集センター２０と通信する。監視サイト５０は、複数のデータ収集センター２０と通信できる。通信リンク２０は、電話モデム、ネットワーク接続、通信、ラジオ通信やその他の無線通信システム、セルラー通信、衛星通信、ウェブアクセス通信やインターネットアクセス通信又はこれらの組合せとし得る。通信リンク３０の具体的構成は、データ収集センター２０で浄化現場１００又は監視サイト５０のユーザーにアクセスし得る通信リンクのタイプに依存する。ユーザーは、通信リンク３０を通して任意の場所からの地下水特性にアクセスして容易に判定することができる。
【００２７】
監視サイト５０は中央に位置していてもよいし、ユーザーが通信リンク３０にアクセスし得る場所であればどんな場所に位置していてもよい。例えば、ユーザーはネットワーク接続を通してアクセスできる。監視サイト５０は、制御装置２２と同様の制御装置５５を含んでいてもよい。制御装置５５は、「ユーザーフレンドリー」なデータ収集ソフトウェアパッケージを含み得る。ソフトウェアパッケージは、情報を所定書式のレポートに変換し得る。レポートは、プロット、グラフ、表、スプレッドシートなどを含み得る。レポートは、ユーザーが電子的に入手でき、ハードコピーとして印刷できる。ユーザーはレポートの書式を指定し、通信リンク３０を通してデータ収集センター２０から所定書式のレポートを遠隔的に得ることができる。
【００２８】
監視サイト５０は、全国の浄化現場から情報を収集できる。監視サイト５０は、データ収集センター２０から比較的短距離（例えば、約１０メートル未満）にに位置していてもよいし、通信ユニット１９の到達範囲に応じてセンター２０から長距離離れた場所に位置していてもよい。図３は、米国全土の浄化現場１００から情報を収集するための通信ネットワークシステム２の図である。衛星７５が米国上空の静止軌道に位置することもある。図３には単一の衛星７５が示してあるが、複数の衛星を用いてもよい。信号を衛星から反射させたり、同様に信号を捕集して再送信したり、或いはネットワーク型接続でアクセス可能なその他の方法によって、監視サイト５０に情報を送ればよい。
【００２９】
監視システム１は、ユーザーがアクセス可能な履歴情報及びリアルタイム情報の両方を提供し得る。レポートはユーザーが選択した書式で提供し得るので、ユーザーは具体的プログラム、ルーチン又はソフトウェアに関する知識を必要としない。通信ユニット１９のソフトウェア、データ収集センター２０のソフトウェア、通信ユニット２１のソフトウェア、通信リンク３０、監視サイトの制御装置５０、ユーザーのアクセスソフトウェアの間のコネクティビティは、リンキングプラットフォームで提供し得る。レポートは使用可能、理解可能かつ操作可能な状態で提供できる。レポートの書式は、地下水及び地下水特性に関するリアルタイム情報及び履歴傾向データを提供し得る。リアルタイム情報は、汚染物質の増加のような不都合な地下水条件に対する迅速な対応を可能にする。
【００３０】
センサー１２は、問題とされる地下水汚染物質又は問題とされる汚染物質レベルを検出し得る。センサー１２は、特定の汚染物質に関するプローブ１１に設けることができる。適当なセンサー１２には、化学センサー、光ファイバーセンサー、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）のような固体センサー、電気化学センサー、及びかかるセンサーの組合せがある。
【００３１】
図４は、図２の監視システム１中のモジュール１０として機能し得る好ましいオンラインサンプリング・検知システム２１０の図である。図４では、オンラインサンプリング・検知システム２１０は監視のために放流水を輸送する相互連結した管部材のネットワークを含んでいる。オンラインサンプリング・検知システム２１０は、スパージャー管部材２１１、下部コネクター管部材２１２、側方管部材２１３、Ｐトラップ管部材２１４及び通気・放流管部材２１５を含む。オンラインサンプリング・検知システム２１０中の管部材及び連結部は、沈殿や粒状物による汚損や閉塞を低減又は防止するのに十分な寸法で構成できる。
【００３２】
スパージャー管部材２１１は、一端に端蓋２２７を有し、他端に連結管部材２１２を有する。端蓋２２７は、オンラインスパージングサンプリング・検知システムの構成部品用の複数のポートを有する。端蓋排気ポート２７１は、大気中に逃がすか、排気処理システムに連結するか、或いは凝縮システムに連結すればよい。図４では、端蓋２２７はスパージャー管部材２１１内の圧力を大気中に逃がすための端蓋排気ポート２７１を有する。端蓋２２７は、オンラインスパージングサンプリング・検知システム２１０のヘッドスペースのガスクロマトグラフィーが行えるようにガスクロマトグラフィーポート２７２も有する。例えば、スパージャー管部材２１１はマイクロガスクロマトグラフ（マイクロｇｃ）を含んでいてもよい。さらに端蓋２２７は、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）センサーのようなセンサー２７５から延びて分析装置に接続できるセンサーリード線２７６を含むセンサーポート２７３も有する。
【００３３】
また、スパージャー管部材２１１は流入水を供給するための入口２２０を含んでいる。入口２２０は管部材のネットワーク中に配設され、端蓋２２７とスパージャー管部材２１１から下部コネクター管部材２１２への連結部との間に配置されている。入口２２０は監視すべきプロセスに廃水・副生物通路を提供し得るか、或いは廃水及び副生物の代表試料を汲み上げるための流体連結部によって入口２２０を廃水・副生物通路に連結することができる。流入する放流水によって放流水位３１１が決定される。放流水位３１１の上方にはヘッドスペース３１２が画成される。スパージングで分離された物質（例えば、ＶＯＣ）はヘッドスペース３１２内で監視できる。後述のように、放流水位３１１によってスパージングのための放流水部分３１３が決定される。
【００３４】
さらにスパージャー管部材２１１は、入口２２０の上方で入口２２０と端蓋２２７との間に配設されたガス入口２２２を含んでいる。ガス入口２２２は、周囲空気のような不活性ガスをスパージャ管部材２１１内に流入させることができる。こうして、オンラインスパージングサンプリング・検知システム２１０は流れの進行中にも背圧又は減圧を生じることなく均等な圧力をもつようになる。不活性ガス入口２２２は、放流水位３１１より上方に配設できる。この配置は、ヘッドスペース３１２からのＶＯＣの除去を容易にする。また、スパージャー管部材２１１は下部コネクター管部材２１２との連結部近くに配設されたスパージャー２２５も含んでいる。スパージャー２２５は、不活性で非反応性のガスを放流水部分３１３中に連続的に流すことができる。スパージャー２２５中に導入されるガスは、放流水中のＶＯＣ又は他の物質との反応を避けるため不活性である。スパージャー２２５によってオンラインスパージングサンプリング・検知システム２１０内に導入し得るガスの例には、空気及び窒素がある。
【００３５】
オンラインスパージングサンプリング・検知システム２１０の管部材は、放流水による劣化、腐食その他の悪影響を受けない限り、流体を流すのに適した材料で構成し得る。例えば、管材料はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）その他の非反応性で不活性の材料（例えば、目視検査を可能にする厚肉ガラス又はアクリル樹脂その他の透明な耐薬品性ポリマー樹脂）からなるものでよい。
【００３６】
オンラインスパージングサンプリング・検知システム２１０内の放流水位は、Ｐトラップ管部材２１４及び通気・放流管部材２１５で一定レベルに調節できる。通気・放流管部材２１５は、放流水流路の上方のオンラインスパージングサンプリング・検知システム２１０に沿った点に設けられた大気中へのベント（全体を符号２３０で示す）を有する。ベント２３２は、オンラインスパージングサンプリング・検知システム２１０内の圧力を大気圧に対して加減できるようにする。
【００３７】
オンラインスパージングサンプリング・検知システム２１０に連結される分析装置３００及び３１０は、各種の利用可能なプロセス分析器から選択できる。例えば、ヘッドスペース３１２と分析装置３００及び３１０との間に接続されたＭＯＳセンサー２７５及びマイクロガスクロマトグラフは、ほぼリアルタイムの監視及び分析を可能にする。「リアルタイム」という用語は、必要とされる時間に遅れることなく、進行中のプロセスを制御してその出力を送出するか、或いはその入力を制御する処理システムを意味する。例えば、ＭＯＳセンサー２７５は約１秒の応答時間で総炭化水素濃度データを送出し得る。さらに、マイクロガスクロマトグラフィー装置は約６分の応答時間でＶＯＣデータを提供し得る。
【００３８】
オンラインスパージングサンプリング・検知システム２１０は、ユーザー又は遠隔制御装置に分析データを提供するため、通信リンクに接続できる。例えば、図５は通信リンク３０１を通して様々なユーザー３２０に接続されたオンラインスパージングサンプリング・検知システム２１０のブロック図である。ユーザー３２０は、図２の制御装置２２の関係者でもよいし、図１に示す処理装置９の自動遠隔制御の場合には実際には制御装置２２であってもよい。分析装置からの情報は、例えば通信リンク３０１’で、当事者に直接伝達することができる。別法として、分析装置３１０又は３００からの情報は、ネットワークロケーションのような共通のデータ収集ロケーション３０５に通じる通信リンク３０１で、当事者に直接伝達することもできる。通信リンク３０１は、電話モデム、ネットワーク通信、ラジオ通信や他の無線通信、セルラー通信、衛星通信、ウェブアクセス通信、インターネット通信又はこれらの組合せであり得る。
【００３９】
再び図２について説明すれば、通信ユニット１９及び２１のトランシーバー１７及び２４は各々電気信号の受信及び送信を行う適当な装置から構成し得る。（各トランシーバーがハードワイヤードでない場合に）アンテナ１８及び２３は各々、統合された受信及び送信アンテナから構成し得る。別法として、アンテナはトランシーバーとは別個の素子からなるものでもよい。各トランシーバーは、人間の介在をほとんど必要としない低電力消費量（数ボルト）のトランシーバーユニットでもよい。例えば、各トランシーバーはバッテリーパック、ソーラーパワー又はソーラーパワー蓄電池のような自給式電源を使用できる。トランシーバー１７はユーザーの介在なしに動作し得る。トランシーバー１７は、地下水井戸及び浄化現場の環境に耐える装置である。トランシーバー１７は、想定された地理的範囲をカバーするラジオ及びＲＦ装置からなるものでもよい。トランシーバー２４は、通信リンク３０を通してさらに長距離の通信を行うことがあるので、トランシーバー１７よりも高い出力を必要とする場合もある。
【００４０】
通信リンク３０は、（制御装置２２であり得る）ユーザー３２０とモジュール１０との間で双方向通信を行うことができる。双方向通信は、現場を訪れなくても、ユーザーによる遠隔監視システムの較正を可能にする。また、双方向通信は処理装置９の自動的な選択、活性化や不活性化、修正、微調整及び操作も可能にする。双方向通信は、ラジオ、衛星、ファクシミリ、有線通信、音声メール、アラーム、メール、インターネット伝送又はこれらの組合せのような任意適宜の通信モードで達成できる。
【００４１】
本発明の監視システム１は、井戸１５からのサンプリングに付随する労務費及び誤差を低減させることができる。監視システム１は、試料の処分及びそれに伴う危険物の放出を排除できると共に、分析用試料の輸送費及び汚染源に関する一連の管理問題を排除できる。さらに、監視システム１は外部の分析試験所サービスを実質的に排除し、浄化現場の交通に由来する汚染を低減させる。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、本発明は変更や修正が可能であり、従って実施例の厳密な細部に限定されるべきでない。本発明には、特許請求の範囲に属する様々な改変及び変更が包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
遠隔監視される揚水処理システムの略図である。
【図２】
監視システムの略図である。
【図３】
米国全土の浄化現場からの収集システムの図である。
【図４】
例示的なオンラインスパージングサンプリング・監視システムの概略部分断面図である。
【図５】
オンラインスパージングサンプリング・検知システムのブロック図である。
【符号の説明】
１  浄化現場監視システム
５  ポンプ
６  集水井戸
９  処理装置
１０  監視モジュール
１１  プローブ
１２  センサー
１５  監視井戸
１７  トランシーバー
１８  検知ユニット
２０  コレクタ
２２  制御装置
２４  伝送器
３０  通信リンク
５０  監視サイト
５５  監視装置
２２５  スパージャー
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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