(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下の汚染物質領域から汚染物質を除去するための方法であって、汚染物質領域にせん孔を設け、せん孔に穴あきライザパイプを配置し、前記穴あきライザパイプの内側には先端にオープニングを有する真空抽出パイプが配置され、シールとして機能するパッキンが真空抽出パイプと穴あきライザパイプとの間の環状空間の真空抽出パイプのオープニングより上にある一部に配置され、真空抽出パイプのオープニングから真空を加えて地下からガス及び液体をパッキンより下の穴あきライザパイプに誘導し、ライザパイプから真空抽出パイプに誘導してガス及び液体を共通ストリームとして地表に移送し、共通ストリームから主に液体であるストリームと主にガスであるストリームを形成し、液体ストリームとガスストリームの少なくとも一方から汚染物質を除去する、汚染物質除去方法。
【請求項２】
地下の汚染物質領域から汚染物質を除去する装置であって、地表から下方に延出する穴あきライザパイプを有し、穴あきライザパイプ内に配置された先端にオープニングを有する真空抽出パイプを有し、真空抽出パイプと穴あきライザパイプとの間の環状空間の真空抽出パイプのオープニングより上にある一部に配置され、シールとして機能するパッキンを有し、真空抽出パイプと流体連通の関係にあり真空抽出パイプのオープニングから真空を与えることによってパッキンより下のライザパイプの周りの地下に減圧ゾーンを形成する真空形成装置を有し、前記真空形成装置によってガス及び液体は地下からパッキンより下のライザパイプへ誘導されライザパイプから真空抽出パイプに誘導されて共通ストリームとして地表に移送され、真空形成装置及び真空抽出パイプと流体連通の関係にある気体／液体セパレータを有し、前記気体／液体セパレータは共通ストリームをガスストリームと液体ストリームに分離し、汚染物質除去システムを有し、前記汚染物質除去システムは液体ストリームとガスストリームの少なくとも一方から汚染物質を除去するために配置される、汚染物質除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は土壌液体及びガスから汚染物質を抽出する処理及び装置に向けられている。更に詳細には、本発明は高真空技術によって単一ウェル（井戸）を有する地下の垂直方向に孤立した領域から汚染物質を抽出するプロセスに向けられる。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第５、１７２、７６４号は通気（循環：vadose) ゾーン及び地下水面を有する土地の汚染領域から汚染物質を除去する装置及びプロセスを開示しており、汚染領域にせん孔（ボーリング孔）を設け、せん孔に穴あきライザパイプを配置し、そのライザパイプの内側は、穴あきライザパイプ内の地下水面付近、地下水面又は地下水面より下の任意のポイントに配置されるオープニングを有する真空抽出パイプが配置されており、ライザパイプにガスを誘導しつつ真空抽出パイプに真空を加えて土壌から穴あきライザパイプに、及びライザパイプから真空抽出パイプにガス及び液体が誘導されてガス及び液体を共通ストリームとして地表に運搬し、共通ストリームから主に液体であるストリーム及び主にガスであるストリームを形成し、分離した液体及びガスストリームを別個に処理することを含む。
【０００３】
公知の装置及び処理はそこで意図された目的には適切であるが、空気の浸透性が変化し、間隙率が変化する土壌からの汚染物質の抽出を可能にする、岩床、地下水及び土壌から汚染物質を除去する処理及び装置の必要性が残る。更に抽出ウェルの配置の柔軟性を増加させる岩床、地下水及び土壌から汚染物質を除去する処理及び装置の必要性がある。既存の真空抽出システムを変更することによって実行されうる、岩床、地下水及び土壌から汚染物質を除去する処理及び装置の必要性もある。
【０００４】
更に、いくつかの例においては地下水から汚染物質を、及び土地から土壌ガスを除去することが望ましく、土地はシルト、粘土、砂とシルトと粘土との混合物、塊状粘土又はそれらの類似物のような、比較的非浸透性の土壌又は積層砂岩、けつ岩、泥岩、塊状火成岩及び変成岩又はそれらの類似物のような比較的非浸透性の岩石を含む土壌である。
【０００５】
更に地下の領域内の一つ以上の優先フロー経路から選択的に汚染物質を除去することが望ましく、比較的低い浸透性の領域は比較的高い浸透性の領域に囲まれている。この例では単一のせん孔孔又はウェルを介して一つ以上の優先フロー経路から選択的に汚染物質を抽出することが出来ることも望ましい。単一のせん孔を介して複数の優先フロー経路から汚染物質を抽出することによって設置コストが減少し、装置が減少及びより簡略化され、汚染物質領域における事業の崩壊が減少する。更に、一つ以上の優先フロー経路に真空抽出を適用し、それと同時に一つ以上の隣接する優先フロー経路にフルイド（流体）（ガス及び／又は液体を含む）を導くことも望まれる。更に複数の優先フロー経路に同時に又は所望の間隔で真空抽出を適用することも望ましい。
【０００６】
更に、より高い浸透性ゾーンを介した優先フローを減少又は除去して抽出ウェルを取り囲む層への真空運搬の探深操作を可能にすることも所望される。抽出ウェルへの土壌ガスの優先フロー経路はこれらの優先フローゾーンからしか汚染物質を蒸発及び除去せず、隣接する低浸透性領域は殆ど又は全くガス及び／又は地下水の移動を行わない。輸送路の路床に使用されるような高浸透性物質及び建設用充填材料は真空運搬及び土壌ガス及び／又は地下水抽出が所望される汚染物質ゾーンを介した土壌ガスのフローを "短絡”する。より低い浸透性ゾーンへの真空の運搬を可能にし、より高い浸透性ゾーンを取り囲まないことが所望される。抽出ウェルを取り囲む土壌に優先フロー経路を確立しないようにすることも所望される。抽出ウェルの垂直方向長及び影響半径内の選択的領域を介する土壌ガス及び液体の除去が更に所望される。そうでない場合は優先フローによって汚染される領域からの汚染物質の除去が必要となる。更に、抽出せん孔における "ガス抜き”を減少又はなくすことが所望される。大気は、土壌を介してライザパイプ内の穴のレベルへ誘導されてからそのレベルでせん孔内へ誘導されるよりもむしろ、地表付近の高浸透性表土を介して直接せん孔内へ誘導されてせん孔を下ってライザパイプ内へ誘導される。単一の真空システムと流体連通の関係にある抽出ウェルの数を増やすことが所望され、その理由は真空システムは通過するガスの立方フィート／分によって制限され、各ウェルから誘導される立方フィート／分を減らすことによってより多くのウェルが単一の真空システムで使用されることができるためである。更に、抽出ウェルに運搬される真空を増加させて除去量及び圧力勾配を増加させより広い真空影響ゾーンを得ることが所望される。第１ウェルに正圧を加えて第２ウェルから汚染物質を抽出する必要性、ガスが第１ウェルと第２ウェルとの間のゾーンを出入りする領域及び深度を正確に制御する能力も所望される。更に、比較的高い結合ポテンシャルを有し汚染物質を含んだ一つ以上の選択された層を介して液体及びガスを抽出してこれらの層を介した液体及びガスのフローを最大にすることが所望される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の利点によって岩床、地下水及び土壌から汚染物質を除去する処理及び装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明（又は本発明の特定の実施の形態）のこれらの及び他の目的は地下の汚染物質領域から汚染物質を除去するプロセスを提供することで達成され、そのプロセスは、その内側に穴あきライザパイプ内に配置されたオープニングを有する真空抽出パイプが配置される穴あきライザパイプをせん孔に配置し、穴あきライザパイプにおいてパッキンが真空抽出パイプと穴あきライザパイプとの間の環状空間の一部に配置され、真空抽出パイプに真空を加えて地下からパッキンの下の穴あきライザパイプにガス及び液体を誘導し、更にライザパイプから真空抽出パイプへ誘導してガスと液体を共通ストリームとして地表に運搬し、共通ストリームから主に液体であるストリームと主にガスであるストリームを形成し、液体ストリームとガスストリームの少なくとも一方から汚染物質を除去する。本発明の別の実施の形態は地下の汚染物質領域から汚染物質を除去する装置に関し、その装置は、地表から下方に延びる穴あきライザパイプを有し、ライザパイプの内側に配置され穴あきライザパイプ内に配置されるオープニングを有する真空抽出パイプを有し、真空抽出パイプと穴あきライザパイプとの間の環状空間の一部に配置されるパッキンを有し、真空抽出パイプと流体連通の関係にありパッキンの下のライザパイプの周りの地下に減圧ゾーンを形成するために用いられる真空形成装置を有し、ガス及び液体は地下からパッキンの下のライザパイプへ誘導され、更にライザパイプから真空抽出パイプへ誘導されて共通ストリームを形成して地表に運搬され、更に真空形成装置及び真空抽出パイプと流体連通の関係にあり共通ストリームをガスストリームと液体ストリームに分離する気体／液体セパレータを有し、液体ストリームとガスストリームの少なくとも一つから汚染物質を除去するために配置される汚染物質除去システムを有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は岩床、地下水及び土壌から汚染物質を除去するための処理及び装置に向けられている。 "地下”という用語は本明細書中では表土、岩床及びそれらの間に含まれるあらゆる土壌又は土地のことを言う。汚染物質は通気ゾーン及び／又は地下水面の下にある。そのプロセスは汚染物質領域にせん孔を設けるステップ、オープニングを有する真空抽出パイプが内設された穴あきライザパイプをせん孔に配置するステップ、真空抽出パイプを介してライザパイプに真空を加えて土壌ガス及び含有液体をライザパイプへ誘導しガス及び液体を真空抽出パイプを介して地表へ運搬するステップ、液体とガスを分離するステップ、及び分離した液体とガスに適切な処理を施すステップを含む。処理された水は土壌に戻されるか又は従来の方法で処理される。真空抽出パイプはライザパイプ（上昇管）に取り囲まれている。ライザパイプはパーフォレーション（ふるい）を伴って形成され、このパーフォレーションは地下水面の下、不飽和（通気）ゾーン又は飽和及び不飽和ゾーンの両方及び岩床内に配置される。本発明の一つの実施の形態では、ライザパイプは地下水面の上下の両方に複数の穴を有する。本発明の別の実施の形態では、ライザパイプは地下水面下のみに延出する穴（ふるい）で構成されている。また別の実施の形態では、ライザパイプは地下水面上のみに延出する穴で構成されている。不飽和ゾーンは自然地下水面の上にある自然通気ゾーンであるか、抽出ウェルを介した地下水の除去によって地下水面が局部的に低下するときに形成される "人工の" 通気ゾーンである。ふるいが地下水面下及び通気ゾーンの両方に延出するようにふるいを配置することによって、気相の汚染物質を含む土壌ガスが真空抽出パイプに接続する真空ジェネレータの影響下でライザパイプへ誘導されることを可能にする。ガスは液相を含むため両方の相は真空抽出パイプを介して共通の流れで共に地表に搬送される。地表では２つの相はサイクロンセパレータ、ノックアウト（突き出し）ポット又は他の適切な構成要素のような気体／液体引き離し導管で分離され、分離の後、相は更なる処理ステップによる汚染物質除去のためにシステムに個々に送られる。汚染物質除去の適切な処理は、濾過、吸着、エアストリップ、沈降、凝集、析出、スクラビング（洗浄）及びそれらの類似物を含む。
【００１０】
別法として、水の除去が地下水面の局部的な沈降をもたらす状態であってもふるいが常に地下水面の下であるようにライザパイプが配置されてもよい。そのような配置では、ライザパイプから地表へ搬送された流体は優先的に液相であるが、真空装置の吸い込み側でのタービュランス（乱流）及び圧力減少の結果として起こる相変移を処理するために、地表に気体／液体分離及び個々の相の処理を提供する必要がある。
【００１１】
図１及び２（一定の縮尺で描かれていない）は本発明に従った真空抽出及び処理のための、一般的には参照番号１０で示されるシステムを概略的に例示している。図１に見られるのは揮発性汚染物質のソース１１であり、このソースは通気（不飽和）ゾーンの土壌１５に吸着、溶解又は懸濁されない相及び気相汚染物質のプルーム１３を形成する。プルーム１３を形成する汚染物質は自然地下水面１７に向かって下方に侵出又は浸透する傾向がある。地下水は矢印１９の方向に移動する。水よりも軽く溶解されない成分２１は地下水面上に浮かぶ傾向がある。溶解汚染物質は地下水面１７の下のプルーム２３に下方に侵出し、水より重い自由相成分２５はアクイタード２７まで下方に移動する。図２に見られるのは、汚染物質ゾーン１２であり、中央ゾーン１４の汚染物質は取り囲むゾーン１２より高く土壌に濃縮されている。汚染物質は吸着、溶解又は懸濁されない相及び土壌における気相の汚染物質である。図２に示されるように、点線１６は典型的に下部土壌２０よりも浸透性が高い上部土壌１８の境界面を示している。例えば、上部土壌１８はおよそ１×１０-7センチメートル／秒の典型的な浸透性を有する風化粘土であり、下部土壌２０はおよそ１×１０-8センチメートル／秒の典型的な浸透性を有する風化していない粘土である。しかしながら本発明の目的のために汚染物質ゾーン１２は二つ以上の異なる土壌浸透性の領域に延出することは要求されていないため、汚染物質ゾーン１２及び１４、優先フロー経路２２、２４、２６及び抽出ウェル（井戸）２８は全て単一な浸透性の土壌内に配置される。汚染ゾーン１２と接触する土壌内には優先フロー経路２２、２４及び２６があり、その土壌は上部土壌１８と下部土壌２０のどちらかよりも明らかに浸透性が高い。優先フロー経路内の土壌の浸透性は、優先フロー経路を囲む土壌の浸透性よりも少なくとも１オーダー（位数）高い。例えば取り囲んでいる土壌がおよそ１×１０-4センチメートル／秒以下の浸透性を有すると優先フローの経路はおよそ１×１０-3センチメートル／秒かそれ以上である。しかしながら、フローは抵抗の少ない流れを好むため、優先フロー経路は浸透性が僅かに異なる領域間に確立されることができる。これらの優先フロー経路は自然にできたか汚染物質領域に人工的に形成されかたのどちらかである。例えば、人工優先フロー経路はフラクチャリング（裂け目を作る）処理によって形成され、比較的浸透性の高いフロー領域は比較的浸透性の低い土壌内に形成される。例えば、ハイドロフラク（水圧破砕）はケーシング及びランスチップ駆動を含み、前記ケーシング及びランスチップはスチール又はその類似物のようなあらゆる適切な原料からなり、地表に最も近接したフラクチャー（裂け目）の所望の深さまで土壌に埋め込まれる。その後延長ロッドがケーシングの中に駆動されてケーシングのターミナルエンド（終端）より下の深さまで土壌中にランスチップを駆動する。延長ロッド及びランスチップはその後ケーシングから除去され、ケーシングのターミナルエンドの下の露出土壌のウェル（井戸）を伴う土地に空のケーシングを残す。そしてノッチがケーシングのターミナルエンドより下の土壌にカット噴流によってカットされ、ノ��チは水平方向で且つ垂直ケーシングに直交するように延出する。その後砂が充填されたスラリーがケーシングへ圧力を加えて射出され、ケーシングは、ケーシングのターミナルエンドの下のノッチ内の露出土壌を除く全ての領域におけるスラリーの拡散を防ぎ、圧力によって水平ハイドロフラク（水圧裂け目）はノッチエッジから延出する。このように形成されたフラクチャーは、フラクチャーの将来的な崩壊を防ぐことを助成する砂を含み、ガス及び液体がフラクチャーを介して比較的非浸透性の取り囲む土壌において可能なよりも著しく高い割合で流れることを可能にする。その後、より長いケーシング及びランスチップを土壌の元の穴に挿入しそれらを所望の深さまで駆動させることによって、追加のフラクチャーが順次より低いレベルで形成され、次に新しいフラクチャーを形成するためにより低いレベルで新しいノッチをカットしスラリーを射出する。フラクチャーはあらゆる所望の間隔で形成されることができ、典型的には少なくとも６インチ（１５cm）離間されるが、フラクチャー同士間の距離は望まれればより短くてもよい。好適な実施の形態ではフラクチャーに注入されたスラリーは砂、水及び架橋グアーゴム（guar gum) の混合物を含み、その混合物は粘性が高い。混合物はグアーゴムの交差結合を腐食させる酵素のような化学剤も含むため、一定期間、典型的にはおよそ１〜２日を過ぎるとグアーゴムの交差結合は崩壊し、それによってスラリーの粘性は低下する。従って水がスラリーから流出しフラクチャーに留まった砂を残す。この目的のための砂／水スラリーへの商業的に入手可能な適切な添加剤の一つの例は、レベルト（REVERT、商標名）の穿孔流体添加剤であり、ミネソタ州、セント．ポール（St. Paul, MN）のジョンソン濾過システム社（Jhonson Filtration Systems, Inc.）から入手可能である。この物質はグアーゴムを含み、スラリーの粘性を初期に向上させ、グアーゴムが崩壊し結果的に数日内にスラリーの粘性が減少する。
【００１２】
空気吸い込み口プローブ２９が一つ以上の優先フロー経路２２、２４、及び２６に任意に提供される。空気吸い込み口プローブによって空気又は他の流体（液体及び／又はガス）がウェルから離間された位置で優先フロー（流れ）に誘導され、前記流体はウェルボア（井戸穴）を介して抽出される。大気と抽出ウェル間のコミュニケーション（通気）が不十分であるか又は土壌が十分な空気フローを得ることができない場合にこの配置は利点を有する。手短に詳細が記述される抽出ウェル２８は汚染物質ゾーン１２の領域にある。図１に概略的に例示されるように、抽出ウェル２８はプルーム１３の領域にあり、通気ゾーン１５を介して自然地下水面１７下に延出する。図２に概略的に例示されるように、抽出ウェル２８は汚染物質ゾーン１２にあり、上部土壌１８を介して下部土壌２０に延出する。抽出ウェル２８と関連しているのは真空抽出システム３２であり、典型的におよそ７乃至２９水銀柱インチの高真空状態を形成するように設計されることが好ましい。真空抽出システム３２によって除去されたガスは、受容できる環境の範囲内なら、大気３４へ排気され、あるいは焼却されるかコンデンサ（濃縮装置）、活性炭フィルター、又はそのような他の構成要素３６を通過することによって更に処理される。構成要素３６は抽出されたガスから汚染物質を除去するのに役立つ。その処理によって抽出された水は金属除去、揮発性有機化合物除去又は他の浄化のステップのための従来のシステムを通過することによって処理される。処理され浄化された水は、この段階で十分な純度を有するなら適切な放出ポイント３８へ戻される。汚染物質は最終的な崩壊又は更なる処理のためにドラム４０に蓄えられる。
【００１３】
図３及び４（一定の縮尺で描かれていない）は抽出ウェル２８の実施の形態を更に詳細に例示している。図３及び４に概略的に例示されているように、本発明の例示されている形態での抽出ウェル２８は細長いせん孔（ボーリング孔）４２を含み、その中にはパーフォレーション（穴あけ）されたライザパイプ４４が底部をキャップされて配置されている。ライザパイプ４４は地下水面の上か下か又は地下水面の上下両方で穴あけされている。例示されている実施の形態では、ライザパイプは穴あけされていない上部部分４６及び穴あけされた（スクリーン（ふるい）が設けられた）下部分４８を含む。ライザパイプ４４は塩化ビニル樹脂、ステンレススチール、亜鉛メッキ鋼等の金属、テフロン（Teflon、商標名）又はその類似物を含むプラスチックのような、あらゆる適切な物質から形成される。スクリーン（ふるい）又は穴あけされた部分はあらゆる所望の又は適切な形状及び寸法の穴あけを有し、例えば、ある実施の形態では穴あけ部分は０．０１０インチのスロットを備える。ライザパイプ４４の内側に配置されているのは真空抽出パイプ３０である。真空抽出パイプ３０は塩化ビニル樹脂、ステンレススチール、亜鉛メッキ鋼又はそれらの類似物のような金属、テフロン（商標名）又はその類似物を含むプラスチックのようなあらゆる適切な物質から成る。ライザパイプ４４の上部エンドはここではコンクリート床又はデッキと関連して示され、適切な管継ぎ手５２が設けられ、ライザパイプ４４及び真空抽出パイプ３０が真空抽出システム３２（図３及び４には図示されず）の残りに連結されることを可能にし、真空抽出パイプ３０は真空抽出システムと流体連通の関係にある。真空抽出パイプ３０は、地下水面より下、地下水面、又は地下水面より上のライザパイプ４４内に底部オープニングを有する。必要ではないが、真空抽出パイプ３０の底部は水平面に平行である以外のあらゆる角度で終わることが好ましく、パイプをある角度で終わらせることによってオープニングの地表領域が広くなり、ウェルの始動が容易になる。真空抽出パイプ３０の底部オープニングの好ましい角度は、水平面に対しておよそ１０°乃至８０°であり、水平面に対しておよそ４５°がより好ましいが、この角度付けはこの範囲外にもなりうる。
【００１４】
図４に概略的に例示されるように、優先フロー経路２２、２４及び２６は比較的非浸透性の土壌（又は岩）の層によって互いに分離されており、せん孔内では、ライザパイプ４４の非浸透性部分４６を取り囲む実質的に非浸透性シールによって分離される。例えば、図４に例示されるように、優先フロー経路２２はせん孔４２内で分離されており、ライザパイプ４４はグラウト層５４ａ及び５４ｂ且つベントナイトセメント層５６ａ及び５６ｂによって分離されている。優先フロー経路２４はせん孔４２内で優先フロー経路２２及び２６から分離されており、ライザパイプ４４はグラウト層５４ｂ及び５４ｃ且つベントナイトセメント層５６ｂ及び５６ｃによって分離されている。せん孔４２内に配置される砂４９はせん孔４２内のベントナイトセメント及びグラウト層及びライザパイプ４４を支持する。優先フロー経路を互いに分離させるために用いられる他の適切な又は所望される材料は、例えば、他のグラウト、ベントナイト粘土、無収縮エポキシ材料、水硬性セメント、プラスチック、樹脂材料、又はこれらの類似物である。
【００１５】
本発明のある実施の形態においては、地表の近く又は抽出ウェル２８の端に配置されているのはライザパイプ４４と関連する一つ以上の任意の空気吸い込み口３１であり、前記任意の吸い込み口３１は空気流量計（図示せず）を装備することが好ましく、該流量計によって減圧、大気圧又は増加か強制圧力を含むあらゆる所望の圧力で空気をライザパイプ４４へ誘導することが可能になる。大気圧よりも大きい圧力で空気を追加することが望まれるなら、空気圧は追加のポンプ（図示せず）によって又は真空抽出パイプ３０と接続する真空ポンプの排気口又は排出口を空気吸い込み口３１又はその類似物と接続させることによって提供される。空気吸い込み口３１を介した空気フロー率はほぼ０から真空抽出パイプ３０と接続する真空ポンプのＣＦＭ（立方フィート／分）定格容量より小さい任意の値をとりうる。ある空気フローがシステムの始動時に所望されるが、処理が一定期間作動された後、いくつかの例では空気フローはゼロに減少されてもよく、空気吸い込み口３１を介してウェルに誘導される空気は無く、最大真空が地下土壌及び水に加えられる。更に空気吸い込み口３１を介して誘導された空気は所望されればいくつかの汚染物質の抽出を向上させるために加熱されてもよい。更に空気吸い込み口３１は他の物質又は化合物をライザパイプ及び抽出ストリームへ導入するための入口として使用される理由は、そのように導入された化合物又は物質は吸い込み空気と共にライザパイプを介して底部へ送られ、真空抽出パイプ３０を介して水と空気の混合物と共に戻され、水と空気の混合物と化学的に又はその他に相互作用する。例えば、酸化剤、界面活性剤又は他の化合物は真空抽出パイプによって除去された水及び蒸気によりもたらされる汚染物質の処理のために導入される。更に、本発明の装置及び処理が生分解処理と連結して用いられる状態では、土壌汚染物質はバクテリアとの相互作用又は他の生物学的な方法によって無害の物質に生物学的に変化され、ガス吸い込み口はセルロース又はその類似物のような生分解のための養分、嫌気的過程を向上させるための窒素又は好気的過程を向上させるための酸素を真空抽出パイプへ誘導するために使用される。
【００１６】
真空抽出パイプ３０を介して引き上げられた液体は、必ずしも必要ではないが２相形態つまり、スラグフローと対照的に液滴、霧、及び／又は液体に含まれる蒸気であることが好ましい。本システムによる空気フローは以下の一つ以上の空気によって提供される。即ち、その空気は不飽和（通気）ゾーンからの空気、脱水飽和ゾーンからの空気、減圧、大気圧又は強制圧力での一つ以上の任意の空気吸い込み口メカニズム３１からの空気、大気圧又は強制圧力での任意のガス吸い込み口４１からの空気、一つの優先フロー経路を介して導入され、別の優先フロー経路から抽出される空気である。従って、空気は抽出ウェルの付近の土地から抽出される必要は無い。一般的には、高蒸気／空気流速度がシステム中で維持されている。真空抽出パイプ内の空気流速度は、空気中の様々なサイズの液滴等の蒸気相の水を運搬又は搬送するのに十分であるべきである。およそ１フィート／秒から２００フィート／秒以上の範囲の気流速度値で十分である。
【００１７】
真空抽出パイプ３０は少なくとも一つのガス吸い込み口４１を任意に備える。図３及び４に示されるように、真空抽出パイプ３０は単一の任意ガス取り入れ口（入口）４１を備える。更に詳細には図３及び４に示されるように、任意のガス取り入れ口４１は真空抽出パイプ３０の底部オープニングから真空抽出パイプ３０へ入る。あるいは（図示せず）、ガス取り入れ口４１は真空抽出パイプ３０の側面のオープニングを介して真空抽出パイプ３０に入ることもできる。ガス取り入れ口４１は大気か他の所望のガスであるガスサプライ（供給部）及び任意のエアコンプレッサ４３と流体連通の関係である。圧縮空気を含んだタンクもガスサプライの働きをする。ガス取り入れ口４１へのガス供給はバルブ４５によって制御されており、ガス取り入れ口４１の圧力は所望されれば任意の圧力ゲージ４７によって監視される。更に所望されれば、バルブ４５をオン及びオフにし、及び／又は継続時間及び／又はガス取り入れ口４１から真空抽出パイプ３０に加えられるガスの圧力を制御するための自動コントローラがガス取り入れ口４１の構成に追加される。
【００１８】
作動においては、真空抽出パイプ３０内で２相フローを開始させるために真空が真空抽出パイプに加えられる前、その最中、又はその後にガスは真空抽出パイプ３０へ導入される。図３及び４に例示されるように、真空抽出パイプ３０が単一のガス取り入れ口４１を備える実施の形態においては、真空が真空抽出パイプ３０に加えられると、真空抽出パイプ３０内に２相フローが確立され、その点でガス取り入れ口４１を介したガスのフローが停止するまでガスはガス取り入れ口４１を介して連続的に加えられる。ガス取り入れ口４１を介したガスの実施の実際の継続時間はウェルの深さ、ガス取り入れ口４１のウェル内の深さ、真空抽出パイプ３０内に含まれる地下水の深さ、ウェル、真空抽出パイプ３０及びガス取り入れ口４１の寸法、ガス取り入れ口４１を介して加えられるガスの圧力等のような因子（ファクタ）に依存して変化する。直径４インチのウェルで、その中で１平方インチ当たりおよそ２０乃至６０ポンドの圧力でガスが導入される典型的な継続時間は、地下水レベルが１５フィートより少ない深さのときはおよそ１５から２０秒であり、地下水レベルがおよそ１８から２５フィートの深さのときはおよそ４５秒である。いくつかの例では、ガス取り入れ口４１を介してガスを加える継続時間は５分以上でもよい。
【００１９】
真空抽出パイプ３０が多数のガス取り入れ口を備える本発明の実施の形態においては、真空が真空抽出パイプ３０に加えられると、真空抽出パイプ３０内に最上のガス取り入れ口の深さから２相フローが確立されるまでガスは典型的には最初に最上のガス取り入れ口を介して連続的に加えられる。この点で、次の深さの取り入れ口を介したガスのフローが開始され、真空抽出パイプ３０内でこのガス取り入れ口の深さから２相フローが確立するまで維持される。次に、次の深さの取り入れ口を介したガスのフローが開始され、真空抽出パイプ３０内でこの次のガス取り入れ口の深さから２相フローが確立されるまで維持される。各取り入れ口を介したガスのフローは一度２相フローがその深さから確立されてしまうと終了するが、２相フローが真空抽出パイプでどんな時にも停止しないことを確実にするために、一つの取り入れ口を介したガスのフローと次の深さの取り入れ口を介したガスのフローの間の少なくともいくらかのオーバーラップを維持することが好ましい。例えば、特定のウェルでは、ガスは最初に最上部のガス取り入れ口に約１０秒間導入され、その後最上部のガス取り入れ口の深さから真空抽出チューブ内に２相フローが確立され、引き続いて最上部のガス取り入れ口を介したガスのフローが維持されると共に次の深さのガス取り入れ口を介した約５秒間のガスのフローが行われ、次の深さのガス取り入れ口を介してガスが１５秒間フローされ続けながら最上部のガス取り入れ口を介したガスのフローが終了し、その後この次のガス取り入れ口及び任意の追加の取り入れ口の深さから真空抽出チューブ内で２相フローが確立される。各取り入れ口を介したフローの継続時間及び２つ以上の取り入れ口からのフローのオーバーラップ（重なり）の継続時間は各ウェルによって変化する。しかしながら、一つの取り入れ口を介したフローと別の取り入れ口を介したフローの間にオーバーラップ無しで連続的に各取り入れ口を介したフローを開始させるか、深さを増加することによって連続的にフローさせる以外のある順序で複数の取り入れ口のフローを開始させることも可能である。更に多数のガス取り入れ口を介したフローは同時に開始されうる。もし所望されれば各ガス取り入れ口を介したフローの継続時間は各ガス取り入れ口をタイマー制御システムを介して稼動させることによって自動的に制御されうる。
【００２０】
一般的にガス取り入れ口（単数又は複数）を介したフローは２相真空抽出処理がうまく開始されると停止する。しかしながら、抽出処理における様々な時点に真空抽出パイプ３０を介したフローは所望の２相フローからスラグフローのようなある他のフローの形態に変化することもある。この時、ガスもガス取り入れ口４１を介して導入され、真空抽出パイプ３０のフローを所望の２相形態へ変換させる。
【００２１】
ガス取り入れ口（単数又は複数）はあらゆる適切な構造でありうる。概略的に図３及び４に示されるように、ガス取り入れ口４１は真空抽出パイプ３０の側面のオープニングを介して真空抽出パイプ３０の底部オープニングに入る。必ずしも必要ではないが、真空抽出パイプ３０内のガス及び液体の２相フローを開始させるためにガス取り入れ口４１を介して真空抽出パイプ３０に空気が導入されるときの摩擦力を最小化するために、ガス取り入れ口４１のオープニングは真空抽出パイプ３０の内壁に比較的近接して配置されるのが好ましい。ガス取り入れ口の更なる適切な構造は、例えば、米国特許第５、３５８、３５７号に開示されており、この開示物は参照によって本明細書中に援用される。
【００２２】
任意のガス取り入れ口（単数又は複数）４１はフレキシブル又は剛性のどちらでもよく、塩化ビニル樹脂、テフロン（商標名）、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はそれらの類似物を含むポリマー及びプラスチック、ステンレススチール、亜鉛メッキ鋼、銅、黄銅、又はそれらの類似物のような金属、又はあらゆる適切な物質から成る。真空抽出パイプを介した所望の流量効率を可能にするために、ガス取り入れ口４１はあらゆる所望の又は適切な寸法から成り、真空抽出パイプの寸法、ウェルの深さ、ウェルの周りのパッキンの性質、及びそれらの類似物に依存して典型的に変化する。
【００２３】
ガス取り入れ口（単数又は複数）４１を介して真空抽出パイプ３０に導入されるガスのためにあらゆる所望の圧力が使用される。典型的な圧力はウェルの外側の大気圧（この場合エアコンプレッサは必要無い）からおよそ１００ポンド／平方インチまでの範囲で、およそ２０乃至６０ポンド／平方インチが好ましい圧力で、およそ３０乃至５０ポンド／平方インチがより好ましいが、圧力はこれらの範囲の外でもありうる。圧力が大きくなるほど真空抽出パイプ内の２相フローをより早く開始させ、水の相対的な深さ（この場合相対的な深さはガス取り入れ口と真空抽出パイプ内の地下水レベルの深さの差を意味する）が大きくなるとより望ましい。
【００２４】
あらゆる所望のガスが任意のガス取り入れ口（単数又は複数）を介して真空抽出パイプへ導入されうる。周囲空気は最も安価なガスとして選択されうる。更にガス取り入れ口４１を介して誘導される空気は幾つかの汚染物質の抽出を向上させるために所望されれば加熱される。またガス取り入れ口４１は他の物質又は化学物質をライザパイプ及び抽出ストリームに導入し、水と空気の混合物と化学的に又はその他の方法で相互作用させるために使用されうる。例えば、酸化剤、界面活性剤又は他の化合物は真空抽出パイプによって除去される水又は蒸気をもたらす汚染物質の処理のために導入されうる。更に本発明の装置及び処理が生分解処理と連結して用いられる場合、土壌汚染物質はバクテリアとの相互作用又は他の生物学的方法によって無害の物質に生物学的に変換され、ガス取り入れ口はセルロース又はその類似物のような生分解のための養分、嫌気的過程を向上させるための窒素又は好気的過程を向上させるための酸素を真空抽出パイプへ誘導するために用いられる。
【００２５】
図３及び４に戻ると、ライザパイプ４４の上部分４６はシールによって囲まれている。例示されている実施の形態では、シールは浸透性の低いグラウト、例えばベントナイトセメント（図３では５４、図４では５４ａ）を含み、グラウトの下はベントナイトシール（図３では５６、図４では５６ａ）である。図４に示されるように、任意の追加層シール（任意の追加のグラウト層５４ｂ及び任意の追加のベントナイトセメント層５６ｂ）は優先フロー経路２４から優先フロー経路２２を分離し、任意の追加シール（任意の追加のグラウト層５４ｃ及び任意の追加のベントナイトセメント層５６ｃ）は優先フロー経路２６から優先フロー経路２４を分離する。せん孔内のシール層を支持するために比較的浸透性の低い砂４９がシール層間のせん孔４２内に配置される。優先フロー経路がフラクチャとして故意に形成される場合は、砂４９は、フラクチャの崩壊を防ぐためにフラクチャ２２、２４、及び２６内にも含まれることが好ましい。周囲を取り囲む土壌からライザパイプ４４へのガス及び液体のフローを容易にするために、ライザパイプ４４のスロット形成された下部分４８及びスロット形成された下部分４８より上の部分４６の部分を囲むせん孔４２内の領域は細かく微細にふるいわけされた砂でパックされる。
【００２６】
パッキン６１は真空抽出パイプ３０とライザパイプ４４との間に配置され、真空抽出パイプ３０の外径とライザパイプ４４の内径との間の環状空間の一部を埋め、パッキン６１より下の領域とパッキン６１より上の領域の真空抽出パイプ３０とライザパイプ４４との間の空間を分離することが可能である。（環状スペースの一部ということは、パッキンはウェルの垂直深さ全体には及ばないがウェルのある垂直部分をウェルの別の垂直部分から分離させることを意味する。）パッキン６１は任意の適切なパッキン、ガスケット、又はシールであり、真空抽出パイプ３０から加えられた真空がパッキンより上でライザパイプと真空抽出パイプとの間の領域から分離される。一つ以上のパッキン６１がライザパイプ４４内にありうる。適切な構造の例は、膨張式ブラダー、固体ゴム、プラスチック、又は金属部材、一つ以上のＯリング、又は他の円筒形リング、油圧機器で用いられるようなダイナミックパッキン、ピストンパッキン、ロッド又はシャフトパッキン、プランジャパッキン、スプリングロードパッキン、フランジパッキン、ネストＶリング、同心リング、ソフトパッキン、ジャムパッキン、プラスチックパッキン、自動パッキン、オイルシール、ニューマチック又は膨張パッキン又はこれらの類似物を含む。ある実施の形態では、パッキン６１が作動して該パッキンが真空抽出パイプとライザパイプとの間のシールの作動の前にライザパイプ４４内及び／又は真空抽出パイプ３０の周りを容易に移動する。作動は任意の所望の方法によって行われ、その方法は例えば、ブラダーへの流体の充填（液体、ガス、ゲル、又はこれらの類似物でありうる）、固体膨張物質の膨張又はその類似物によって行われる。パッキン６１は真空抽出パイプ３０、ライザパイプ４４のどちらか又は両方に永久に又は取り外し可能に装着され、ライザパイプ内の深さに対して静的であるか又は位置的に可変的である。ある好適な実施の形態では、一つ以上のパッキン６１が真空抽出パイプ３０に装着され、ライザパイプ４４内のパッキン６１の深さはライザパイプ４４内の真空抽出パイプ３０のオープニングの深さを調節することによって調節可能である。別の好適実施の形態では、一つ以上のパッキン６１は真空抽出パイプ３０又はライザパイプ４４のいずれかに永久に固定されず、真空抽出パイプ３０の周りのライザパイプ４４内に支持され、ライザパイプ４４内の深さに対して個々に調節可能である。しかしながら、他の構造も適切であり、例えば、一つ以上のパッキン６１が真空抽出パイプ３０が通過するライザパイプ４４に装着され、ライザパイプ４４内の真空抽出パイプ３０の深さを調節する。もし所望されれば（及び図３及び４に概略的に例示されるように）任意のガス取り入れ口４１がパッキン６１を通過し、パッキン６１より下の深さで空気取り入れ口３１を介して真空抽出パイプ３０へ空気を誘導することが可能になる。同様に、もし所望されれば（及び図３及び４に概略的に例示されるように）任意の空気取り入れ口３１がパッキン６１を通過し、空気取り入れ口３１を介してパッキン６１より下の深さで真空抽出パイプ３０とライザパイプ４４との間の領域に空気を誘導することが可能になる。
【００２７】
図３に概略的に例示されるように優先フロー経路が全く確立されていない場合の土壌において、真空抽出パイプ３０のオープニング及びパッキン（単数又は複数）６１の深さは優先フロー経路の形成を防ぐために周期的に調節される。図３に概略的に例示されるように、所望されればライザパイプ４４の部分は任意の追加シール（例示される実施の形態では任意の追加の低浸透性グラウト層５４ｄ、５４ｅ、及び５４ｆ及び／又は任意の追加のベントナイトシール５６ｄ、５６ｅ及び５６ｆ）で更に分離されることもできる。この追加シールには任意の適切な非浸透性物質が用いられうる。任意の追加シールは一つの分離ゾーンから別の分離ゾーンへの気体フローを防ぐために所望の又は有効な厚みであり、典型的には約１インチ乃至数インチの厚みで、好ましくは約２インチ乃至数フィートである（ウェルの全深さより小さい）。これらの追加分離層はライザパイプ４４内に分離ゾーンを形成し、せん孔４２の垂直限度全体に渡って所望の間隔を置いて配置される。分離ユニットはせん孔内の砂を分離し、パッキン６１より上に配置されたライザパイプ４４内の任意のゾーンへの真空の運搬を減少又は除去する。従って、圧力勾配がせん孔の外側からライザパイプ４４内のパッキン６１より下の領域に形成される。更に、所望されれば、任意の真空プローブ６３が分離層間に配置されて分離層より下の真空の測定が可能になり、パッキン６１より上のゾーンが真空から分離される程度を確定するか又は定量化する。
【００２８】
図５（一定の縮尺で描かれていない）は真空抽出システム３２及び抽出物質を処理するためのステップ及び装置の一つの例をより詳細に概略的に例示している。電気モータ８０によって駆動される真空ポンプ７８はパイプ８２、ノックアウト（突き出し）ポット８４及びパイプ８６を介して抽出ウェル２８のパイプ継手５２と流体連通の関係である。ノックアウトポット８４は当該技術者には公知の従来通りのデザインである。
【００２９】
ノックアウトポット８４は抽出ウェル２８から現れる２相を分離し、それらの相に適切な更なる処理を施す役割を果たす。この場合、濾過及びストリッピングステップで液相の流出を誘導するためにパイプ８８はノックアウトポット８４に関連して設けられる。例示される実施の形態では、濾過は並列フィルター９０及び９２によって行われ、これらのフィルターは従来の方法で選択的に又は同時に使用される。簡略化のために図面では省略されたカットオフ弁によってフィルター９０又は９２のいずれかが分離され、各フィルターは除去、クリーニング、又は交換される。適切な圧力ゲージ（図示せず）がフィルター９０及び９２の吸い込み及び放出側に配置されてフィルター負荷を示す。他の分離技術及び装置も使用されうる。
【００３０】
耐浸食性のために好ましくは単一ステージの進行形キャビティタイプのポンプ９４はノックアウトポット８４の流出液相を引き出す役目を果たす。ここでも他の適切な装置も使用されうる。
【００３１】
例示される実施の形態では、液相はポンプ９４からフィルター９０及び／又は９２を介してパイプ９６へ送られ、任意のエアストリッパアセンブリ９８に誘導され、このアセンブリの機能は放出揮発性有機化合物を除去することである。任意のエアストリッパ９８と関連する任意のブロワ１００はエアストリッパアセンブリ９８のハウジングを介して温風のフローを運搬し、揮発性有機化合物をベント１０２を介して大気又は更なる処理（図示せず）へ送る。パイプ１０６に放出する任意の移送ポンプ１０４は更なる処理のためにエアストリッパアセンブリ９８のサンプから液体を移送する。移送ポンプ１０４はエアストリッパアセンブリ９８に関連する低レベルスイッチ１０８に応答してオフになる。エアストリッパアセンブリ９８に関連する高レベルスイッチ１１０はエアストリッパアセンブリ９８の高水位レベルに応答してポンプ９４を制御する。エアストリッパアセンブリ９８は当該技術者には公知の従来の "市販品”ユニットでありうる。
【００３２】
任意のエアストリッパアセンブリ９８は所望されれば省略され、パイプ９６の流出液はパイプ１２０の流出液と合流する。抽出中に（地下水が真空下の空気流で抽出される時）空気と水が混合することによって溶液から揮発性化合物が生成されると仮定すると、後のエアストリッピングの必要性がなくなる。
【００３３】
エアストリッパアセンブリ９８の必要性がなくなることによって、揮発性有機化合物を保持する空気流の全体量が減少する。空気エミッションが制御されなければならない場合は、これは非常に利点となる。追加のエアストリッピングなしで実施される２相気体抽出プロセスの別の利点は、気体／液体混合及び分離が低圧力で行われるため、従来のエアストリッピングよりも水の酸化が低下しないことである。より低い溶解酸素レベルによって装置の下流の構成要素の腐食及び汚損が少なくなることが予想される。
【００３４】
上記に述べられるように、真空ポンプ７８の影響下で抽出ウェル２８から流出した２相から分離された気体は真空ポンプ７８に誘導される。本発明に例示される実施の形態では真空ポンプ７８は液体リングタイプであり、ドメスティックサプライによって供給される補給水ライン１１２に設けられる。補給水ライン１１２にはエアストリッパアセンブリ９８の高水位レベルスイッチ１１０に応答するソレノイド作動弁１１４が設けられる。
【００３５】
ポンプ７８は気体／液体セパレータ１１６に排出し、排出気体は大気へ誘導されるか又は適切であればパイプ１１８を介して更なる処理へ送られる。気体／液体セパレータ１１６から流出した液体はパイプ１２０を通過してサンプ１２２へ送られ、ここでエアストリッパアセンブリ９８の液体出力であるパイプ１０６の出力と合流する。気体／液体セパレータ１１６の流出液体の一部又は全部はライン１２４を介して誘導され、液封ポンプ７８に接続する補給水ライン１１２の流れと合流する。
【００３６】
低レベルカットオフスイッチ１２８によって制御される任意のポンプ１２６は任意のサンプ１２２から液体を引出しその液体を更なる処理のためにパイプ１３０を介して進める。例示される実施の形態では、液体は活性炭を含む吸収缶１３２及び１３４を介した２段階で通過する。他の汚染物質除去ステップ又は技術も使用されうる。処理された水はパイプ１３６を介して現れ、更なる処理なしで任意の適切な放出ポイントに戻ることが可能なほど十分に純度が高い。
【００３７】
図６、７、８及び９（一定の縮尺で描かれていない）は汚染物質を含む土壌液体及びガスを処理するためのステップ及び別の方法のための装置を概略的に例示している。電気モータ２０３によって駆動される真空誘導デバイス２０１はパイプ２０５、気体／液体セパレータ、例えばノックアウトポット２０７及びパイプ２０９を介して一つ以上の抽出ウェル２１３のパイプ継手２１１と流体連通の関係である。ノックアウトポット２０７は当該技術者には公知の従来通りのデザインでよく、例えば、バーゲスマニング（Burgess Manning)、アンダーソンセパレータ（ Anderson Separator ）によって製造され供給されるような物、又はその類似物である。真空誘導デバイス２０１は任意の従来のデザインでよく、例えば、遠心ブロワ、羽根形ブロワ、回転ブロワ、液封真空ポンプ又はそれらの類似物である。
【００３８】
ノックアウトポット２０７は抽出ウェル２１３から現れる２相を機械的に分離し、それらの相に適切な更なる処理を施す。この場合、パイプ２１５はノックアウトポット２０７に関連して提供され、液相の流出液をポンプ２２１に誘導し、所望されれば任意の濾過を介してストリッピングステップを施す。図７、８及び９に例示される実施の形態では、任意の濾過は並列フィルター２１７及び２１９によって行われ、これらのフィルターは従来の方法で選択的に又は同時に使用される。簡略化のために図面では省略されたカットオフ弁によってフィルター２１７又は２１９のいずれかが分離され、各フィルターは取り外され、クリーニングされ、又は交換されることができる。フィルターローディングを開始するために適切な圧力ゲージ（図示せず）がフィルター２１７及び２１９の取り入れ及び放出側に配置される。適切なフィルター２１７及び２１９の例は、クノ社（Cuno, Incorporated) 、ローズデール社（Rosedale Products, Incorporated)、３Ｍ濾過プロダクト（3M Filtration Products) 、ロニンゲン−ペターフィルター（Ronningen-Petter Filters）で入手できるカートリッジ又はバッグタイプフィルター又はその類似物を含む。他の分離技術及び装置も使用されうる。
【００３９】
移送ポンプ２２１はノックアウトポット２０７からの液相出力を処理のために運搬する。適切な移送ポンプの例は、ロビンスメイヤーズ社（Robbins Mayers, Incorporated) 、プライスポンプ社（Price Pump Company) 、クレーン−デミングポンプ（Crane-Deming Pumps) 、ゴールズポンプ社（Goulds Pumps Company) 、ボーンマン社（Bornemann, Inc.)、モイノ社（ Moyno, Inc.）から入手できる進行形キャビティポンプ又は遠心ポンプ又はこれらの類似物を含む。他の類似した装置も使用されうる。
【００４０】
任意のフィルター２１７及び２１９から液体ストリームは図６、７及び８では一般的に２４８で表される更なる処理に誘導される。液相にある汚染物質を除去するための適切な処理の例は、カーボン吸着、高水準酸化、生物学的処理、樹脂吸着又はこれらの類似物を含む。図９に例示される実施の形態では、液体はカーブトロル社（Carbtrol Corporation）、エンビロトロル（Envirotrol）から入手可能な活性炭を含む吸収缶２４７及び２４９を介した２段階を通過する。他の汚染物質除去ステップ又は技術も使用されうる。最終液相流出液はパイプ２５１を介して適切な放出ポイントへ運搬される。
【００４１】
上記に示されたように、真空誘導デバイス２０１の影響によって抽出ウェル２１３からの２相流出液から分離された気体は真空誘導デバイス２０１に誘導される。図７及び９に例示される本発明の実施の形態では、真空誘導デバイス２０１は液封真空ポンプである。市販されている液封真空ポンプの適切な例は、シヒポンプ（Sihi Pumps）、ナッシュエンジニアリング（Nash Engineering）、トリビニポンプＵＳＡ（ミシガン市、インディアナ州）（Trivini Pupms USA( Michigan City, Indiana)）から入手可能なポンプ又はその類似物を含む。液封ポンプはシール液体を使用し、このシール液体は真空のシールとして作用し、又ポンプの再循環冷却剤としても作用する。本発明では水が適切なシール液体であり、比較的低蒸気圧液体が好ましいシール液体である。好ましいシール液体の例は、ミネラルオイル、タービンオイル及びその類似物を含む。好ましいシール液体はＳＡＥ１０オイルであり、これはモービルオイル（Mobil Oil)、クエーカーステート（ Quaker State ）から入手可能な製品及びその類似物を含む。好ましいシールオイルの別の例は、ヒドロ処理され、非常に良く精製された脱蝋パラフィンオイルである。シール液体はポンプの最大動作温度で殆ど又は全く揮発性を表さないことが好ましい。シール液体はポンプの最大動作温度で約２５ｍｍＨｇより少ない気圧であることが好ましい。選択されたシール液体は、シール液体と土地から再生することが予想される特定の有機汚染物質（特定の汚染物質はシール液体に対してあまり可溶性を表さない方が好ましい）との相溶性、ポンプが動作する温度範囲（好ましくは、シール液体は典型的には約５０乃至約４００°Ｆ、更に典型的には約１４０乃至約２５０°Ｆ、好ましくは約１６０乃至約１８５°Ｆのポンプ動作温度で揮発又は分解しないことが好ましい）、射出動作温度及び開始温度の両方でのシール液体の粘性及びその類似物のような問題に依存する。
【００４２】
図７及び９に例示されるように、液封真空ポンプが用いられるとポンプはエアシール液体セパレータ２５７に排出し、排出した気体はパイプ２５９を介して更なる処理へ誘導される。エアシール液体セパレータ２５７から流出したシール液体はライン２６１を介して誘導されてシール液体ラインの流れと合流して液封ポンプに供給する。エアシール液体セパレータ２５７はシール液霧及びガスストリームの合流のための任意の適切な又は従来通りのデザインでよい。霧要素の合流に適した例はテクノラブ（Technolab)、オスモニックス（Osmonics) 、メカエクイップ（MechanEquip)から入手可能な物、又はその類似物を含む。シール液体はエアシール液体セパレータ２５７を出てパイプ２６１を通ってシール液体循環ポンプ２８３へ誘導される。循環ポンプ２８３は任意の適切な又は従来通りのデザインであってよく、例えば、プライスポンプ社（Price Pump Company）、ゴールドポンプ社（Goulds Pumps Company）、バークスポンプ（Burks Pumps ）から入手可能な遠心ポンプ又はその類似物である。熱はヒーター２７７によってシール液体ストリームから気体ストリームへ移動する。次にシール液体は液封真空ポンプに戻される。
【００４３】
ポンプ（及び図７及び９のエアシール液体セパレータ）を通過した後、気体ストリームはパイプ２５９を通って図６では２６２で示される冷却システムに誘導される。ガスストリームを冷却するために任意の所望の方法が用いられる。例えば、図７に例示されるように、気体ストリームは最初に後方冷却機２６４を通過し、この後方冷却機は例示される実施の形態では空気熱交換器である。図７に示されるように、気体ストリームは後方冷却機２６４からコンデンサ２６３を通過して空気液体熱交換機に入り、これは例示される実施の形態では液相処理プロセスからの水のジャケット２６５によって冷却され、この水はライン２６７を介してジャケット２６５に入りライン２６９を介してジャケット２６５を出る。適切な空気及び空気液体熱交換器の例は、エアテック（Airtek）、サーマルトランスファー社（Thermal Transfer Products,Ltd.）リーベルト社（Liebert Corporation)、ベルアンドゴセット（ Bell and Gossett ）によって供給される物又はその類似物を含む。要求はされないが、図７に例示された実施の形態では水はフィルター２１７及び２１９を通過した後にジャケット２６５に入り、ジャケットの汚染物質の付着を最小化することが好ましい。しかしながら、もし所望されればコンデンサジャケット２６５の冷却は別のソース、例えば外部水供給、再循環冷却システム又はその類似物から供給されることもできる。図８に示されるように別の実施の形態では、気体ストリームはパイプ２５９から空気熱交換器２６４に入り、ここで気体ストリームは冷却され凝縮セパレータ２７１に移送される。図９に示されるように別の実施の形態では、気体ストリームはエアシール液体セパレータ２５７を出てパイプ２５９から直接コンデンサ２６３に入り、例示される実施の形態では水供給からの水のジャケット２６５によって冷却され、その水はライン２６７によってジャケット２６５に入りライン２６９によってジャケット２６５から出る。冷却システム２６２は他の適切な冷却方法を含み、空気熱交換機又は空気液体熱交換機に制限されない。
【００４４】
冷却システム２６２からの気体及び濃縮液体は凝縮セパレータ２７１に入り、濃縮液体はパイプ２７３を通って凝縮セパレータを出てノックアウトポット２０７の水処理システムに誘導される。適切な凝縮セパレータはバーゲスマニング社（Burgess Manning, Incorporated)、アンダーソンセパレータ（ Anderson Separator ）から入手可能な物、又はその類似物を含む。任意でもし所望されれば凝縮セパレータ２７１には多数の出口が備えられ水と水より高い又は低い特定の重量を有する液体汚染物質の分離を容易にする。凝縮セパレータ２７１の底部に配置された出口によって水よりも高い重量の液体汚染物質の放出が可能になり、凝縮セパレータ２７１内の液体レベル又は該レベルの付近に配置された出口によって水よりも低い重量の液体汚染物質の放出が可能になるが、各々の場合において水の放出の前に凝縮セパレータ２７１からの液体汚染物質の除去が可能になる。
【００４５】
典型的には図６乃至９に例示されるように、冷却システム（図９では２６２、図７では２６３及び２６４、図９では２６２、図８では２６４）を通過する気体ストリームは約１００乃至約４００°Ｆの範囲の初期温度から約４０乃至１００°Ｆの最終温度に冷却され、この最終温度は、より典型的には液体ストリームからの水が図７に例示されるように冷却剤として用いられる場合は約６０乃至約８０°Ｆで他の冷却方法が用いられる場合は約４０乃至約６０°Ｆであるが、温度は所望されるように変化してもよい。
【００４６】
凝縮セパレータ２７１を出た気体ストリームは次にヒーター２７５で加熱される。ヒーター２７５は真空誘導デバイス２０１によって生成した機械的及び圧縮熱を使用し、（非液封ポンプの）放出ガスを使用した直接加熱又は（液封ポンプの）循環シール液体からの熱回収のいずれかであり、真空誘導デバイス２０１から導管２７９を通ってヒーター２７５に移送され、真空誘導デバイス２０１に戻るか又は導管２８１を介して処置される。例えば、図７及び９に例示されるように、ヒーター２７５はシール液体システムを再循環する液封ポンプからのシール液体のジャケット２７７を介して熱を提供する。シール液体はポンプのメインシール液体循環システムからのシール液体を移送するライン２７９を通ってジャケット２７７に入り、ポンプのメインシール液体循環システムにシール液体を戻すライン２８１を通ってジャケット２７７を出る。再循環ストリームのシール液体はシール液体循環ポンプ２８３によって循環し、もし必要なら再びポンプ２０１に入る前にエアシール液体熱交換機２８５を通過してシール液体が冷却されてもよい。エアシール液体熱交換機２８５は、シール液体を冷却するための任意の適切な又は所望の装置であってよく、例えば空気熱交換機、空気液体熱交換機又は任意の他の適切な冷却装置であってよい。図８に例示されるように、回転ブロワのような非液体シールポンプが用いられる場合は熱は導管２７９を介したポンプからの少なくとも幾らかの排出蒸気を誘導することによってヒーター２７５に供給される。加熱されたガスはライン２８１を通ってジャケット２７７から出てポンプ２０１に直接戻されるか又は大気中に排出される。ヒーター２７７に適切な装置の例は、例えば、サーマルトランスファープロダクト（Thermal Transfer Products)、リーベル社（ Liebert Corporation）、ベルアンドゴセット（Bell and Gossett）から入手可能な熱移動デバイス又はその類似物を含む。他の熱移動技術及び装置も使用されうる。
【００４７】
気体ストリームはヒーター２７５での更なる処理のために所望の温度に加熱され、典型的にはこの温度は最終気体処理プロセスの最大効率を得るための最適温度範囲内である。例えば、気体ストリームが次にカーボンフィルターで処理される場合はヒーター２７５は気体ストリームを約４０乃至約１４０°Ｆ、より典型的には約５０乃至約１１０°Ｆ、好ましくは約６０乃至約７０°Ｆの温度に加熱するが、この温度はこれらの範囲外でもありうる。気体ストリームは連続する処理システム２８７に入り、ここで更なる気相汚染物質が除去され、出口２８９で大気に放出される。処理システム２８７はガスストリームから汚染物質を除去するための所望の方法でよく、例えば、カーボン濾過システム又は他のカーボン吸着デバイス、熱酸化システム、触媒酸化システム、生物学的処理システム、樹脂吸着システム又は問題の汚染物質に適切な他の最終処理システムである。図９に例示されるように、処理方法はカーブトロル社（Carbtrol Corporation）、エンビロトロル（Envirotrol）から入手可能な活性炭を使用したカーボン吸着によるものである。
【００４８】
図１０及び図１１（一定の縮尺で描かれていない）はオプショナルな空気取り入れ口の概略的な例を示している。図１０は図１に示されたシステムに適した空気取り入れ口５７を概略的に例示しており、図１１は図２に示されたシステムに適した空気プローブ２９を概略的に例示している。空気取り入れ口プローブ２７はパイプ６０を受けるせん孔（ボーリング孔）５８を含む。ある機能的な実施例ではパイプ６０は底部がキャップされた直径４インチのＰＶＣパイプを備え、該パイプは０．０１０インチのスロットのスクリーンを有する。パイプ６０はセメントカラー（えり部）又はベントナイトシール６２によって上部分が囲まれており、土壌地表６４に延出している。空気取り入れ口を所望に開閉するために空気取り入れ口と関連してあらゆる適切なバルブ６８が提供されうる。せん孔５８内のパイプ６０の中間部分７０を取り囲むのは、パイプ６０とせん孔５８の間にガスタイトシールを提供する気密スラリー７２である。パイプ６０のスロット形成された下部分７４はガス透過性のあるパックされた砂７６に取り囲まれている。明らかなように、パイプ６０はプルーム１４（図１に示される）を取り囲むゾーンへ又は優先フロー経路（図２に示される）（図１１では優先フロー経路２２）への空気の射出を容易にする。
【００４９】
図１２及び１３（一定の縮尺で描かれていない）に概略的に例示されているのは膨張ブラダーを有するパッキン６１が用いられた本発明のある特定の実施の形態である。更に詳細にはパッキン６１は例えば嵌め合わせによって永久に真空抽出パイプ３０に装着される。任意のガス取り入れ口４１及び任意の空気取り入れ口３１はパッキン６１を通過し、真空抽出パイプ３０の底部オープニング及びライザパイプ４４の底部分離部分へのガスの運搬が可能になる。任意の真空プローブ６３によってシール５４ｄ及び５６ｄ、５４ｅ及び５６ｅ且つ５４ｆ及び５６ｆによって画定された分離ゾーン内の真空の測定が可能になり、パッキン６１より下のウェルの内側に形成された真空の測定も可能になる。膨張ライン６５はガスソース（図示せず）、例えばエアコンプレッサ又はその類似物に接続し、膜６７と真空抽出パイプ３０との間のブラダー領域へのガスの導入が可能になり、ブラダーを膨張させて真空抽出パイプ３０とライザパイプ４４との間にシールを形成する。もし所望されれば膨張ライン６５は単に大気に対して開いてもよく、大気がパッキン６１より下のライザパイプ内の真空動作によってブラダー領域に誘導される。
【００５０】
図１４及び１５（一定の縮尺で描かれていない）に概略的に例示されるのは、別の特定のパッキンが用いられた本発明の別の実施の形態である。パッキンはフレーム構造３７０を有し、このフレーム構造は第１フレキシブル部材３８１を支持してパッキン６１とライザパイプ４４との間及びパッキン６１と抽出管３０との間にシールを設ける。フレーム構造３７０は空気が抜かれた状態の第１部材３８１によってウェル内を下へ移動する。フレーム構造３７０はエンドカラー３７２及び３７４を有し、これらはスペーサ３７６によって離間されている。これらのスペーサ３７６は、フレキシブル部材３８１及び３８３が例えば膨張ライン３８４及び３８６まで膨張した場合エンドカラー３７２及び３７４が互いに向かって移動すること防ぐ。このデバイスはケーブル装置３９０又は他の公知の機械的移動デバイスによって下に移動する。パッキン６１が所望のレベルにある場合、フレキシブル部材３８１及び３８３が作動する。
【００５１】
パッキン６１はライザパイプ４４に対するシールを形成する第１フレキシブル部材３８１及び抽出管３０のシールを形成する第２フレキシブル部材３８３を有する。フレキシブルシール部材３８１及び３８３はパッキンがウェル内の所望の位置にある場合に作動して垂直分離を行う。
【００５２】
図１６（一定の縮尺で描かれていない）を参照すると、別の実施の形態が例示されており、フレキシブル部材３８０及び３８２は普通ドーナツに似たほぼ円形チューブタイプの形状の膨張ブラダーである。フレキシブル部材３８０及び３８２はより小さな内部部材３８０と同心であり、この内部部材は抽出管３０とフレーム又は外部部材３８２との間にシールを設ける。より大きな外部部材３８２はライザパイプ４４とフレーム又は内部フレキシブル部材３８０との間にシールを設ける。フレキシブル部材３８０と３８２との間に管３１、６３及び他の導管を通して作動流体をパッキンによって設けられたシールを通過させることも可能である。
【００５３】
【実施例】
〔実施例Ｉ〕
四つのウェル及び真空ポンプを有する真空抽出システムが確立された。ウェルは穴あきライザパイプを含むせん孔を含み、各ライザパイプは４インチの直径及び１９．５フィートの深さであり、その内側には真空ポンプ（インディアナ州ミシガンシティのトリビニポンプユーエスエー（Trivini Pumps USA, Michigan City, Indiana)から入手した）に接続する直径１インチの真空抽出パイプが配置された。ライザパイプはステンレススチールからなり、穴あき部分に０．０１０インチのスロットが設けられた。地下水面は地表から約１５フィートの深さであり、ライザパイプのパーフォレーションは地表から１２フィート下の深さから２１フィートの深さに及んだ。四つのウェルのうちの一つがかなりのガス抜き、即ち "短絡”を生じ、これは路床によるものとされた。ガス抜きウェルのウェルヘッド（ウェルのトップに運搬された真空を測定するために真空抽出パイプのトップで測定した）は２１水銀柱インチであり、形成された真空圧力（ウェルの内側で測定された）は０水銀柱インチであった。図１２及び１３に例示されたようなパッキンは地表から６フィートの深さでガス抜きウェルに配置され、膨張して真空抽出パイプから与えられた真空からライザパイプと真空抽出パイプとの間の空間をシールした。パッキンはゴム膜を有するステンレススチールからなり、長さが２６インチ、直径が３インチだった（膨張前）。パッキンの作動に続いてガス抜きウェルのウェルヘッドは２３水銀柱インチと測定され形成された真空は２水銀柱インチと測定された。
【００５４】
〔実施例ＩＩ〕
六つのウェルと真空ポンプを含む真空抽出システムが確立された。ウェルは穴あきライザパイプを含むせん孔を含み、各ライザパイプは直径４インチでその内側には真空ポンプ（インディアナ州ミシガンシティのトリビニポンプユーエスエー（Trivini Pumps USA, Michigan City, Indiana)から入手した）に接続する直径１．５インチの真空抽出パイプが配置された。ライザパイプはステンレススチールからなり、穴あき部分に０．０１０インチのスロットが設けられた。地下水面は地表から約８フィートの深さであった。ウェル１は岩床内に配置され、ライザパイプは２９．７フィートの深さに及びパーフォレーションは地表から４．１フィートの深さから２９．１フィートの深さに及んだ。ウェル２は岩床より上の低浸透性土壌内に配置され、ライザパイプは深さ１２．１フィートに及びパーフォレーションは地表から４．３フィートの深さから１２．１フィートの深さに及んだ。ウェル３は低浸透性土壌に配置され、ライザパイプは１２フィートの深さまで延び、パーフォレーションは地表から３．９フィートの深さから１１．７フィートの深さに及んだ。
【００５５】
ウェル１及び２は最初にパッキンなしで同時に作動した。ウェル３はかなりの程度のガス抜きを生じ定位置のパッキンなしで作動することはできない。最初に同時に作動するウェル１及び２からのシステム気体フローは１分当たり１３９標準立方フィート（ＳＣＦＭ）であり、大量除去は１時間当たり０．５９ポンドであった。その後実施例Ｉに述べられたようなパッキンが地表から１２．０フィートの深さでウェル１に配置され、地表から１０．０フィートの深さでウェル２に配置されて同時に作動した。ウェル１及び２からのシステム気体フローは１２１ＳＣＦＭに降下し大量除去は１時間当たり１．１ポンドに増加した。実施例Ｉに述べられたパッキンは地表から８．５フィートの深さでウェル３に配置されて作動し、同時に作動するウェル１、２及び３からのシステム気体フローは１４８ＳＣＦＭであり除去は１時間当たり２．２４ポンドであった。
【００５６】
〔実施例ＩＩＩ〕
三つのウェル及び真空ポンプを有する真空抽出システムが確立された。ウェルは穴あきライザパイプを含むせん孔を含み、各ライザパイプは直径４インチでその内部には真空ポンプ（ニュージャージー州、ミドルセックスのナッシュエクイップメント社(Nash Equipment Co., Middlesex, NJ) から入手可能なナッシュポンプモデルＳＣ６（Nash Pump Model SC6)）に接続する直径１．５インチのライザパイプであった。ライザパイプは塩化ビニル樹脂からなり、穴あき部分に０．０１０インチのスロットが設けられていた。地下水面は地表から約４フィートの深さにあった。ウェル１は岩床より上の土壌に配置され、ライザパイプは１２フィートの深さにまで延び、パーフォレーションは地表から８フィート乃至１２フィートの深さに及んだ。
【００５７】
ウェル１は最初にパッキンなしで作動した。ウェル１からのシステム気体フローは最初１７２ＳＣＦＭであり大量除去は１時間当たり０．２９ポンドであった。システム動作真空は２０．５水銀柱インチと測定された。その後実施例Ｉで述べられたパッキンが地表から６．５フィート下の深さでウェル１に配置されて作動した。ウェル１からのシステム気体フローは１１３ＳＣＦＭに下降し、大量除去は１時間当たり０．３１ポンドに上昇した。パッキンの作動に続いてシステム動作真空（任意の所与の時間にシステムが生成した真空を真空ポンプで測定した）は２３．１水銀柱インチと測定された。
【図面の簡単な説明】
【図１】取り囲む土壌に優先フロー経路が存在しない場合の本発明に従った地下の汚染物質領域から汚染物質を真空抽出するための一般的な装置を例示した断面の側面図である。
【図２】取り囲む土壌に優先フロー経路が確立された場合の本発明に従った地下の汚染物質領域から汚染物質を真空抽出するための一般的な装置を例示した断面の側面図である。
【図３】取り囲む土壌に優先フローが確立されていない場合の本発明に適切な抽出ウェルの側面の断面図である。
【図４】取り囲む土壌に優先フロー経路が確立されている場合の本発明に適切な抽出ウェルの側面の断面図である。
【図５】本発明の真空抽出装置及びプロセスによって土地から除去された物質を取扱い処理するための装置の例の概略図である。
【図６】本発明の真空抽出装置及びプロセスによって土地から除去された物質を取扱い処理するための装置の別の例の概略図である。
【図７】本発明の真空抽出装置及びプロセスによって土地から除去された物質を取扱い処理するための装置のまた別の例の概略図である。
【図８】本発明の真空抽出装置及びプロセスによって土地から除去された物質を取扱い処理するための装置の更に別の例の概略図である。
【図９】本発明の真空抽出装置及びプロセスによって土地から除去された物質を取扱い処理するための装置の例の概略図である。
【図１０】本発明の使用に適した空気取り入れウェルの側面の断面図である。
【図１１】本発明の使用に適した空気取り入れウェルの側面の断面図である。
【図１２】本発明の装置及びプロセスの使用に適したパッキンの例である。
【図１３】本発明の装置及びプロセスの使用に適したパッキンの例である。
【図１４】本発明の装置及びプロセスの使用に適した別のパッキンの例である。
【図１５】本発明の装置及びプロセスの使用に適した別のパッキンの例である。
【図１６】本発明の装置及びプロセスの使用に適したまた別のパッキンの例である。
【符号の説明】
１２、１４    汚染物質ゾーン
２２、２４、２６    優先フロー経路
２８    抽出ウェル
３０    真空抽出パイプ
４２    せん孔
４４    穴あきライザパイプ
６１    パッキン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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