JP2005512791A - 水銀汚染の土壌矯正 - Google Patents

Abstract

現地での土壌矯正システムを用いて、土壌内の水銀汚染のレベルを除去もしくは減少させることができる。土壌矯正システムは更に、土壌内の他の汚染物のレベルをも除去もしくは減少させることができる。水銀は加熱システムにより土壌内で気化することができる。気化した水銀は土壌から減圧システムにより除去することができる。気化した水銀は加熱ライザを通過して、気化水銀を高めることができる。気化水銀が加熱ライザから移動した後、気化水銀を冷却させ、凝縮させ、更に処理施設まで下方向に流動させることができる。蒸気としての土壌からの水銀除去は、水銀汚染土壌を矯正するための経済的、安全かつ効率的な方法を与えることができる。

Description

本発明は一般に汚染土壌の処理に関するものである。本発明の具体例は、水銀汚染土壌の現場における熱脱着土壌矯正に関するものである。

土壌の汚染は、多くの箇所にて問題になっている。「土壌」とは、土地における未固化および固化材料を意味する。土壌は、たとえば汚土、砂および岩石のような天然構成材料、並びにたとえば充填材のような他の材料を包含する。土壌は化学的、生物学的および／または放射性の各汚染物で汚染されることがある。土壌の汚染は、たとえば材料飛散、貯蔵容器からからの漏れ、および埋立て地の漏水のような各種の方法で生じうる。汚染物が滞水層または空気中へ移動すれば、更に大衆健康問題が生ずる。更に土壌汚染は、食物連鎖にて各種類に生物蓄積することにより食品供給物に移行することもある。

汚染土壌を矯正するには多くの方法がある。「土壌矯正」とは、土壌を処理して土壌汚染物を除去し或いは土壌内の汚染物を（たとえば許容しうるレベルまで）減少させることを意味する。汚染部位の矯正方法は、土壌を掘ると共に別の処理施設で土壌を処理して土壌内の汚染レベルを排除もしくは減少させることである。この方法に伴う多くの問題がその使用および効果を制限する。たとえば、掘り出しに伴う粉塵発生は、周囲環境および作業員を土壌汚染に露呈させる。更に小汚染部位でさえ効果的に処理するには、何トンもの土壌を掘り出す必要がある。装置、労働力、輸送および処理の各コストは、他の土壌矯正法に比べこの方法を著しく高価にする。

生物学的処理および現場での化学処理も土壌を矯正すべく使用することができる。生物学的および／または化学的処理は材料を、この材料が反応しおよび／または土壌内に汚染を移動させるよう、土壌中に物質を注入することを含みうる。生物学的もしくは化学的処理に際し注入される材料は、土壌汚染物と反応して汚染されない反応生成物をもたらすよう形成された反応体でない反応生成物を生成することができる。反応生成物の幾分かは揮発性でありうる。これら反応生成物を土壌から除去することができる。

化学処理に際し注入される材料は、汚染物を土壌から除去する抽出ウェルの方向に汚染を進行させるような形成されたドライブ流体とすることができる。ドライブ流体は水蒸気、二酸化炭素もしくは他の流体とすることができる。しかしながら土壌の不均質性および他の因子は、生物学的処理および／または化学処理を用いる土壌にて汚染物レベルの均一な低下を阻止することがある。更に流体注入は隣接土壌への汚染物の移動をもたらしうる。

土壌蒸気抽出（ＳＶＥ）は、表面下土壌から汚染物を除去すべく使用しうるプロセスである。ＳＶＥに際し、或る程度の減圧を加えて空気を表面下土壌を介して抜き取る。減圧は土壌／空気界面にて或いは土壌内に設置された減圧ウェルを介して加えることができ、空気は揮発性汚染物を減圧源の方向へ同伴かつ搬送することができる。減圧により土壌から除去されたオフガスは、土壌内に存在した汚染物を含みうる。オフガスは処理施設まで輸送することができる。土壌から除去されたオフガスを処理施設で処理して、オフガス内の汚染物を排除または減少させることができる。ＳＶＥは、土壌を移動させ或いは土壌を顕著に混乱させる必要なしに土壌から汚染物を除去することを可能にする。たとえばＳＶＥは道路、基礎および他の固定構造の下で行うことができる。

表面下土壌の浸透性はＳＶＥの効果を制限する。空気および蒸気は、主として土壌の高浸透性領域を介し表面下土壌を流過することができる。空気および蒸気は土壌の低浸透性領域を迂回して、比較的多量の汚染物を土壌中に残留させることができる。高いおよび低い浸透性の領域はたとえば水分、相乗化土壌層、並びに土壌内の亀裂および材料不均質性を特徴とする。

水が土壌内に存在することもある。或る種の土壌における所定レベルにて、土壌内の気孔空間は水で飽和されるようになる。このレベルを飽和帯域と称する。飽和帯域より上方の通気帯域にて、土壌内の気孔空間は水およびガスで満たされる。通気帯域と飽和帯域との間の界面はウォーターテーブルと称される。ウォーターテーブルの深さは飽和帯域の深さを意味する。飽和帯域は、アクイタード（ａｑｕｉｔａｒｄ）により制限される。アクイタードは水の移動を阻止する土壌の低浸透性である。

水停滞に基づく減少した空気浸透性は、ＳＶＥ土壌矯正に際し土壌における流動空気と汚染物との接触を阻止する。土壌の脱水は水停滞の問題を部分的に解決しうる。土壌は、ウォーターテーブルを低下させおよび／または減圧脱水技術を用いて脱水することができる。これら方法は、土壌の気孔を開口させて空気流入を可能にする効果的方法でない。毛細管力は、ウォーターテーブルが低下した際に土壌からの水の除去を妨げうる。ウォーターテーブルの下降は湿った土壌をもたらし、これは空気伝導率を制限しうる。

減圧脱水技術は実際的な制限を有しうる。減圧脱水技術に際し発生する減圧は、脱水ウェルからの距離と共に急速に減少する。減圧脱水の使用は、土壌における水保持を顕著には減少させない。更に、この方法は脱水ウェルに隣接位置する空気伝導率のための優先的通路の形成をもたらす。

多くの土壌の種類は、高いおよび低い浸透性の交互の層を有する水平層を特徴とする。層化した種類の土壌の一般例は湖底沈降物であって、交互のシルト質粘土および砂質層の薄い各床を特徴とする。この種の層にてＳＶＥを行う試みは、実質的に砂質層で生ずると共にシルト質層を迂回する空気流をもたらす。

不均質性が土壌に存在する。空気および蒸気は所定領域またはたとえば砂利床のような不均質土壌の層を優先的に流過する。空気および蒸気は、たとえば粘土床のような不均質土壌の他の領域または層を流過しないよう阻止されうる。更に、たとえば空気および蒸気は弱く圧縮された充填材におけるボイドを優先的に流過する傾向がある。空気および蒸気は過度に圧縮された充填材を流過しないよう阻止することができる。充填材における埋設された残骸は更に土壌を介する空気の流動を阻止しうる。

土壌汚染の或る種の成分は毒性である。この種の土壌汚染物は水銀、水銀含有化合物（たとえばジメチル水銀）、放射性材料（たとえばプルトニウム）、揮発性有害化合物およびその組合わせ物を包含する。ウェルの設置または土壌汚染の位置および程度を確認する浸食性試験手順の使用は、包囲環境および作業員が汚染蒸気、粉塵または装備およびウェルもしくは試験手順の使用に際し他の汚染の形態物に露呈されないよう確保する特殊な手段を必要とする。この種の手段は限定はしないが、エンクロージャ内に粉塵もしくは蒸気生成操作を設けて環境への汚染物の放出を防止すること、この種のエンクロジャ内で空気を処理して空気を環境に放出する前に汚染を除去もしくは減少させること、適する保護着衣を作業員に着せること、および／または作業員に適する呼吸フィルタ或いは別途の空気供給源を装備させることを包含する。

或る種の場合、汚染土壌からの汚染物の除去は非実際的であるが、他の汚染物の除去が望ましいこともある。たとえば放射性物質で汚染された土壌は、たとえば水銀、水銀含有化合物、炭化水素および／または塩素化炭化水素のような他の汚染物で汚染されることもある。放射性物質の除去は不可能または非実際的であるが、土壌内の他の汚染物を除去もしくは減少させてこの種の汚染物が土壌を介し他の領域に移動するのを阻止することが望ましい。

土地中における水の存在はしばしば構築プロジェクトにつき問題となる。この水存在および／または水リチャージの問題は、或る種の構築プロジェクトにつき克服せねばならない。選択領域への水移行に対するバリヤを、選択領域を包囲するフリーズ壁部の形成により確立することができる。作業部位に隣接した土壌を安定化させると共に作業部位への水移行を阻止するためのフリーズ壁部の使用は、トンネルおよびシャフトの構築に際しおよび穴掘り作業に際し実施されている。作業部位におけるフリーズウェルの典型的用途にて、フリーズウェルは土壌および凍結水の壁部に挿入されて土壌が選択領域の周囲に形成される。選択領域内の土壌は、かくして穴を形成すべく掘られる。支持体が壁部を保護して、フリーズ穴を落ち込ませないようにすることができる。フリーズ壁部は、充分な支持体が装備されて壁部の崩壊を防止する際、解凍させることができる。代案として、土壌の除去により形成された穴の内部の作業は水および土壌の凍結壁部に依存して完了され、穴が崩壊しなうよう防止される。水および土壌の凍結壁部はウェル内の作業が完了した後に解凍させることができる。

参考のためここに充分示すような引例として引用するリャングストロームに係る米国特許第２，７７７，６７９号は、炭化水素生産にかけるべき帯域の周辺を規定する凍結バリヤの形成を記載している。帯域内の材料は、加熱前線を材料を介し対流的に前進させて熱分解生成物を生成ウェルの方向へ進めることにより、熱分解される。ここに充分示されるような引例として引用するクリーグ等に係る米国特許第４，８６０，５４４号は、土地の表面領域、すなわち拘束部位の下がら下方向に延びる所定容積の周囲に、閉鎖極低温バリヤ密閉システムを確立することを記載している。

土壌における水銀汚染は重大な長期間の被害をもたらす。水銀汚染から生ずる広範な健康問題の例が世界中の多くの国々で記載されている。或る種の水銀汚染は工業供給源からの飛散に基づいている。たとえば、クロル−アルカリプラントにおける各電極として使用された容器からの水銀飛散は、水銀汚染の公知の供給源である。水銀汚染および水銀化合物汚染は採掘および採鉱部位、バッテリー製造施設にて生ずることがあり、更にバロメータ、マノメータ、サーモメータ、水銀スイッチ並びに他の水銀含有装置および容器の飛散、漏れおよび／または破損に基づくこともある。許容しえないレベルの水銀または水銀化合物が工業および／または都市スラッジに存在することもある。

水銀元素は、水銀の圧力ヘッドが土壌の毛細管入口圧力を越えれば土壌中へ流入することもある。水銀は土壌中を、小気孔寸法が水銀の流入を防止する高い毛細管圧力をもたらす低い透過層に遭遇するまで、下方向に移動し続ける。水銀は典型的には約１００ミリダルシー（ｍｉｌｌｉｄａｒｃｙ）より大の気孔度を有する土壌中へ移動する。突入しえないバリヤに水銀が到達すると水銀は低い場所におけるバリヤに沿って横方向に流動して低い場所に集まる。土壌を流過する水銀飛散物の１部は土壌の気孔内に残留しうる。土壌の気孔内に保持される水銀の量は気孔形状および水銀飽和に依存する。典型的には、綺麗な砂質射出土壌における気孔空間は５〜２０容量％の残留水銀を土壌の気孔容積当たりに保持する。

水銀の物理的性質は、水銀を土壌から除去するのを困難にする。水銀の密度（１３．５ｇ／ｃｃ、２０℃）は、土壌から水銀をポンピングするのを困難にする。土壌気孔空間における水銀の１部の滞留は土壌からの水銀の除去を困難にして、土壌がもはや水銀により汚染されると考えられないようにする。水銀の低い蒸気圧（たとえば０．００１２ｍｍＨｇ、２０℃および０．２７２９ｍｍＨｇ、１００℃）は、土壌蒸気抽出プロセスによる水銀の除去を低い或いは僅かに高められた温度にて水銀汚染土壌を容易に矯正するのに要する時間がかかり過ぎるようにする。

水銀汚染土壌は、土壌掘削およびその後の土壌の処理による水銀の除去によって処理することができる。掘削された土壌は、この土壌から水銀をリーチングさせ、および／または土壌を加熱して水銀を除去することにより処理することができる。水銀含有土壌の除去、処理および輸送は大汚染部位につき実用的でない。他の種類の土壌汚染物、たとえば有機および／または放射性汚染物が水銀汚染土壌に存在することもある。水銀および他の種類の汚染物の存在に基づく安全性の考慮は、水銀汚染土壌の掘削およびその後の処置の使用に対し土壌を処置する矯正法として重要である。
米国特許第２，７７７，６７９号 米国特許第４，８６０，５４４号 米国特許第５，２２１，８５７号 米国特許第４，９８４，５９４号 米国特許第５，３１８，１１６号 米国特許出願第０９／５４９，９０２号 米国特許第０９／８３６，４４７号 米国特許出願第０９／８４１，４３２号 米国特許出願第１０／１３１，１２３号 米国特許出願第０９／７１６，３６６号

現場での熱脱着土壌（ＩＳＴＤ）矯正システムを用いて水銀汚染土壌を処理することができる。土壌矯正システムを用いて水銀、水銀化合物および水銀汚染土壌内の他の除去しうる汚染物を許容レベルまで排除または減少させることができる。水銀は開放箇所に存在することがあり、或いは水銀汚染はビルディングのコンクリートスラブのような構造体の下に存在することもある。汚染が構造物の下に位置すれば、この構造物を移動させ、除去し或いは変化させて土壌矯正システムのヒータおよび抽出ウェルが構造体の下の汚染土壌と接触するようにする。

水銀汚染の箇所、程度および濃度は、許容レベルまで土壌内の汚染物を除去もしくは減少させる土壌矯正システムを装着する前に決定することができる。非浸入性試験を用いて土壌内の水銀の位置を確認することができる。レーダ調査、重力調査および／または電磁調査の使用は土壌内の水銀の存在を決定することができる。水銀の金属特性は土壌内の多量の水銀をレーダを用いて検出可能にする。土壌内の水の存在は水銀位置決め試験としてのレーダの効果を制限する。土壌内の水銀の存在は土壌の平均密度を増大させる。重力の測定可能な増加は、水銀で汚染された土壌より上方で示すことができる。重力調査は、土壌における密度異常を検出すべく使用することができる。検出された異常性は水銀の存在を示し、或いは検出された異常性は他の種類の土壌における密度異常の存在を示しうる。土壌の平均密度を増大させる他に、水銀は土壌の電気抵抗を低下させると共に誘発極性化をもたらす。レーダ指標、密度異常性、土壌抵抗の減少および／または誘発極性化の存在は、土壌の領域における水銀汚染の存在を示す。

非浸入性試験または実質的に非浸入性試験（たとえばレーダ、重力調査もしくは電磁調査）は土壌の領域内における水銀の存在を示す。この種の試験は水銀汚染の領域を示しうるが、これら試験は汚染の正確な濃度および深さの情報を示さない。土壌内に水銀汚染が見出された後、水銀汚染の程度、深さおよび濃度を非浸入性試験により決定することができる。試験ウェルを土壌内に設置することができる。試験ウェルからのコアの試験および試験ウェルを介し土壌から除去された流体の試験を用いて、土壌汚染の深さおよび濃度情報を決定することができる。検層具を用いて現場で水銀濃度を決定することもできる。検層具は、土壌を矯正する前の水銀汚染の箇所、程度および濃度を決定するのに重要である。更に検層具は、土壌矯正の際の土壌矯正プロセスの経過および効果を評価するにも重要である。土壌矯正システムの具体例において、中性子検層具を用いて水銀濃度の現場測定を行うことができる。

水銀汚染土壌を処理すべく使用される土壌矯正システムはＩＳＴＤ土壌矯正システムとすることができる。熱ブランケットおよび／またはヒータウェルにより熱を土壌に加えることができる。土壌ヒータの種類は、土壌内の汚染物の深さに基づき決定することができる。ヒータブランケットは、汚染が地表に近い場合に使用することができる。ヒータウェルは、汚染が土壌中に一層深い場合に使用することができる。土壌に加える熱は、土壌温度を処理領域にわたり水銀の沸点より高く上昇させる。ヒータ−抽出ウェルのリングは、処理領域にて他の矯正ウェルを包囲することができる。ヒータ−抽出ウェルは、土壌矯正に際し処理領域からの汚染の移動を阻止することができる。

処理領域内の水銀の含有および処理領域にわたる空気流の減少は、グランドカバーによりおよび処理領域の周辺に沿ったバリヤにより向上させることができる。バリヤは隣接領域への土壌汚染の移動を阻止することができる。更にバリヤは、隣接領域からの処理領域への流体導入を阻止することもできる。バリヤは処理領域の周辺に沿って土壌中へ圧入される鋼板もしくは他の種類の材料の各セクションで形成することができる。高温ゴムシールまたは他の種類のシールのグラウチングを用いて、個々のセクションを互いに連結することができる。代案として、バリヤは処理領域の周辺に沿って配置されたフリーズウェルにより形成される凍結バリヤとすることもできる。

土壌矯正システムのグランドカバーは、蒸気が処理領域から空気中へ放出されるのを防止することができる。グランドカバーは更に地表から土壌中へ流体が抜き取られるのを阻止することもできる。１具体例において、グランドカバーは土地の表面に設置された第１鋼材シートと、第１鋼板の頂部における絶縁層と、絶縁上の蒸気バリヤとを含むことができる。土壌中へ延びるウェルの部分は第１鋼材シートを通過することができる。各ウェルをバリヤに溶接し或いは封止することができる。蒸気バリヤは、第１鋼材シートから逸脱する材料の放出を阻止することができ、更に空気および／または水が表面から土壌中へ引込まれるのを阻止することもできる。蒸気バリヤは鋼材バリヤおよび／またはポリマーバリヤとすることができる。ポリマーバリヤは限定はしないがポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーンゴムもしくはその組み合わせとすることができる。蒸気バリヤを傾斜させて、流出雨水を所望箇所まで指向させることができる。蒸気バリヤの内側側部に形成された凝集物を集めて、土壌矯正システムの処理システム中に導入し、凝集物における任意の汚染物が適正に処理されるよう確保することができる。支持構造体を第１鋼材シートの頂部に設置することができる。支持構造体はウェル、ライザ、ワイヤリング、収集パイプおよび他の構造体（これらは処理領域内の土地に或いは地面から移動することができる）を支持することができる。

土壌矯正システムは、処理領域を包囲または部分包囲する周辺バリヤを含むこともできる。周辺バリヤはフリーズ壁部、グラウト壁部および／または土地中へ所望深さまで挿入して互いに封止させた多数のシートとすることもできる。シールはグランドカバーの１部と周辺バリヤとの間に形成することができる。限定はしないがシールは溶接；接着剤；および／またはガスケット、並びにクランプ、ネジ、ボルトもしくは他の種類のファスナーにより与えられたクランプ力とすることができる。周辺バリヤは更に、処理領域に隣接した領域から処理領域への流体の流入を阻止することもできる。

処理土壌から除去されたオフガスは、ウェルにおける加熱ライザ内に蒸気状態に維持することができる。ライザから下流にて、水銀は凝縮すると共に表面導管を介し処理施設まで下方向に流動する。代案として、表面導管を加熱して蒸気状態における汚染物を処理施設へのルートに維持することができる。導管がヒータでない具体例において導管はガス（たとえば空気）とすることができ、冷却された液体とすることもできる処理施設は、液体水銀または凝縮液を除去する分離器を備えることができる。残留蒸気を処理施設に通過させることもできる。処理施設は凝縮器、炭素床、炭素−硫黄床、熱オキシダイザおよび熱交換器を備えることができる。

添付図面を参照した以下の詳細の説明から本発明の利点は明らかとなるであろう。
図１は現場での熱脱着（ＩＳＴＤ）土壌矯正システムの１実施例の略図を示し、
図２は土壌矯正システムの１部の断面図を示し、
図３はヒータ部材を備える抽出ウェルの断面図を示し、
図４はその幾つかがヒータ部材を備えない抽出ウェルとフリーズウェルの二重リングとを有する土壌矯正システムのウェルパターンの平面図を示し、
図５は汚染処理施設の略図を示し、
図６は土壌の大汚染領域を処理すべく使用しうるフリーズウェルおよび土壌矯正ウェルのためのウェルパターンの平面図を示す。

本発明は各種の改変および代案形態を受けうるが、その特定実施例を例として図面に示すと共にここに詳細に説明する。図面は正確な尺度でない。しかしながら、図面およびその詳細な説明は本発明を開示特定形態に制限することを意図せず、逆に本発明は全ゆる改変、均等物および本発明の思想および範囲内にある代案物を網羅することが了解されよう。

現場での熱脱着（ＩＳＴＤ）法システムを用いて汚染土壌を矯正することができる。ＩＳＴＤ土壌矯正法は、土壌の温度を上昇させると同時に減圧によりオフガスを除去するための土壌の現場加熱を含む。土壌の加熱は、多数のメカニズムによる汚染物の除去をもたらす。この種のメカニズムは限定はしないが土壌からの汚染物の気化および汚染物の蒸気輸送；空気もしくは水蒸気流における汚染物の蒸発もしくは同伴および除去；および／または土壌内での熱分解、酸化もしくは他の化学反応による非汚染化合物への汚染物の熱分解もしくは変換（たとえば炭化水素および／または塩素化炭化水素汚染物のような水銀以外の汚染物）を包含する。

ＩＳＴＤ土壌矯正法は、土壌蒸気抽出（ＳＶＥ）プロセス並びにドライブ流体、化学反応体および／または生物学的反応体を土壌中へ抽出する抽出に基づくプロセスと比較して顕著な利点を与える。平均的土壌の流体流動伝達性は、土壌種類（砂利、砂、粘土）における相違点に基づき或いは土壌の不均一性および土壌内の水に基づき、土壌にわたり１０⁸のファクターで変化する。ここで使用する「流体」とは液体もしくは気体状態にある物質を意味する。土壌を介する流体の大量輸送は、ＳＶＥプロセスまたは土壌の化学的および／または生物学的処理を用いる処理部位の矯正における制限因子となりうる。土壌の流体流動浸透性における極めて大きい変動に対比し、平均土壌の熱伝導性は土壌全体で僅か約２の因子だけ変化しうる。土壌中への熱注入は、顕著に同じ土壌中への流体の注入よりも一層効果的である。更に、土壌中への熱の注入は緻密（低浸透性）土壌の浸透性における優先的増大をもたらしうる。熱注入は土壌を乾燥させる。土壌が乾燥するにつれ、土壌の顕微鏡的および巨視的浸透性も増大しうる。加熱土壌の浸透性における増大はＩＳＴＤ土壌矯正法が汚染物を処理領域全体にわたり許容レベルまで除去または一層均一に減少させることを可能にする。土壌浸透性における増大は、標準的土壌蒸気抽出プロセスには推奨しえない低浸透性粘土およびシルト質土壌の現場矯正を可能にする。

土壌矯正の具体例において、脱汚染の方法は、汚染物が気化および／または熱分解により除去される温度まで汚染土壌を加熱することを含む。現場の水は気化すると共に汚染物を蒸発させ或いは水蒸気蒸留して、抽出ウェルを介する土壌からの除去を可能にする。

土壌は各種の方法により加熱することができる。土壌の加熱方法は限定はしないが熱源からの熱放射もしくは誘導による加熱、高周波加熱による加熱または電気土壌抵抗加熱による加熱を包含する。「放射加熱」とは、熱源から低温表面への放射性熱移動を意味する。「誘導加熱」とは、媒体の物理接触による熱移動を意味する。熱はウェルにおける高温ヒータから土壌表面まで実質的に放射により移動する。熱は主として加熱土壌表面から隣接土壌への誘導により移行し、これにより土壌温度を熱源から或る距離にて上昇させる。放射性および／または誘導加熱は、この種の加熱により得られる温度が土壌中に存在する水の量により制限されないので有利である。実質的に水の沸点より高い土壌温度は、熱放射および／または誘導加熱により得ることができる。約１００℃、１２５℃、１５０℃、２００℃、４００℃、５００℃もしくはそれ以上の土壌温度は、熱放射および／または誘導加熱を用いて得ることができる。放射および／または誘導加熱の熱源は限定はしないが、ウェルボアに設置された電気抵抗ヒータ、ウェルボアを介し循環される熱移動流体またはウェルボア内の燃焼とすることができる。

ヒータを土壌中または土壌中に設置して、土壌を加熱することができる。土壌表面の約１ｍｍ以内にある土壌汚染については、土壌の頂部に設置される熱ブランケットおよび／またはグランドヒータを用いて、誘導熱を土壌に加えることができる。減圧システムは、熱ブランケットを通過する減圧ポートを介し土壌に減圧を及ぼす。ヒータは約８７０℃にて操作することができる。ここに充分示す引例により引用されるマルスデン等に係る米国特許第５，２２１，８５７号は、熱ブランケット土壌矯正システムを記載している。ここに充分示すような引例に引用されるビネガー等に係る米国特許第４，９８４，５９４号は、減圧を不浸透性可撓性シートより下から土壌に減圧を加えて表面および近表面土壌から汚染物を除去し、次いでシートより下の土壌表面に位置する電氣表面ヒータで土壌を加熱することにより表面および近表面土壌から汚染物を除去する現場方法を記載している。

より深い汚染については、ヒータウェルを用いて熱を土壌に供給することができる。ビネガー等に係る米国特許第５，３１８，１１６号および米国特許出願第０９／５４９，９０２号、並びにビネガー等に係る米国特許出願第０９／８３６，４４７号（これらのそれぞれをここに参考のため充分引用する）は、汚染された裏面土壌を熱放射性もしくは誘導加熱で処理するＩＳＴＤ土壌矯正法を記載している。ウェリントン等に係る米国特許出願第０９／８４１，４３２号、ウェリントン等に係る米国特許出願第１０／１３１，１２３号、並びに「バリヤを用いる炭化水素含有構成からの現場回収」と題するウェリントンに係る２００２年１０月２４日付け出願の米国特許出願第 号はヒータおよび各種の装置を記載している。これら出願のそれぞれを参考のためここに充分引用する。

或る種のヒータウェルは有孔ケーシングを備え、これは流体を土壌から除去することを可能にする。有孔ケーシングを有するヒータウェルは更に流体を土壌から抜き取り或いは注入することを可能にする。減圧を土壌に加えて土壌から流体を抜き取ることができる。表面または土壌内に設置された抽出ウェルを介し減圧を加えることができる。

「ウェル」と言う用語はヒータウェル、抽出ウェル、注入ウェルおよび試験ウェルを意味する。土壌温度はヒータウェルを用いて上昇させることができる。土壌からの流体は抽出ウェルを介し土壌から抜き取ることができる。或る種の抽出ウェルはヒータ部材を含むことができる。「ヒータ−抽出ウェル」とも称するこの種の抽出ウェルは、土壌温度を上昇させると共に土壌から流体を除去することができる。ヒータ−抽出ウェルに隣接した領域にて、熱流動は流体流動に対し向流とすることができる。ヒータ−抽出ウェルから抜き取られた流体はヒータ−抽出ウェル内の充分高い温度に露出されて、流体内の汚染物の幾分かの破壊をもたらしうる。注入ウェルは流体を土壌中へ導入することを可能にする。土壌からの土壌もしくは流体の試料採取もしくは検層は、土壌矯正システムのウェルパターンにおける所望箇所に位置せしめる試験ウェルを用いて行うことができる。

現場での土壌矯正システムは複数のヒータウェルと少なくとも１個の蒸気抽出ウェルとを備える。蒸気抽出ウェルは更に１個もしくはそれ以上のヒータ部材を含みうる。ヒータ−蒸気抽出ウェルヒータ部材は、蒸気抽出ウェルの近傍にて初期浸透性を確立するための熱を加えることができる。追加の熱は水蒸気および汚染物のウェルにおける凝縮を防止することができる。或る種の抽出ウェルの具体例において、抽出ウェルはヒータ部材を備えない。蒸気抽出ウェルにおけるヒータ部材の不存在は蒸気抽出ウェルボアの設計を単純化させることができ、或る種の用途に好適である。

各ウェルは土壌内に列およびカラムのパターンで配置することができる。ウェルの列をスタッガーさせて、各ウェルを三角形パターンにすることもできる。代案として、各ウェルを矩形模様、五角形模様、六角形模様またはそれ以上の多角形パターンで整列させることもできる。隣接ウェル間の間隔は実質的に一定間隔とすることができ、多角形ウェルパターンを三角形もしくは四角形の正規列で構成することができる。パターンの隣接ウェル間における間隔距離は約１ｍ〜約１２ｍもしくはそれ以上の範囲とすることができる。典型的な間隔距離は約２ｍ〜４ｍである。或る種のウェルを正規パターンから外して、パターン内の障害を回避することができる。

ＩＳＴＤ土壌矯正法はＳＶＥシステムに比べ幾つかの利点を有する。汚染土壌に加えられる熱は土壌の温度を土壌内の汚染物の気化温度よりも高く上昇させる。土壌温度が土壌汚染物の気化温度を越えれば、汚染物は気化することができる。土壌に加えられる減圧は気化汚染物を土壌から抜き取ることができる。汚染物の気化温度より低い温度への土壌の加熱でさえ有利な作用を有する。土壌温度の上昇は、土壌における汚染物の蒸気圧力を増大させることができ、更に空気もしくは水蒸気の流れが低土壌温度にて可能であるよりも多量の汚染物を土壌から除去することを可能にする。加熱に基づく土壌の浸透性増大は、土壌処理領域にわたる汚染物の除去を可能にする。

「熱促進土壌脱汚染法」と題するステグマイヤー等に係る２００２年１０月２４日付け出願の米国特許出願第 号；「土壌の誘導熱処理に先立つ凍結バリヤでの土壌の分離」と題するビネガー等に係る２００２年１０月２４日付け出願；並びに「湾曲障害物に関し位置せしめる土壌矯正ウェル」と題するステグマイヤー等に係る２００２年１０月２４日付け出願の米国特許出願第 号はＩＳＴＤ土壌矯正法を記載している。これら引例のそれぞれをここに充分引例により引用する。

多くの土壌構成は、汚染物と比較して多量の水を含む。水の気化温度まで土壌の温度を上昇させれば、水を気化させることができる。水蒸気は気化を助け（水蒸気蒸留による）および／または土壌内に汚染物を同伴する。土壌に加えられる減圧は気化および／または同伴された汚染物を土壌から除去することができる。汚染物の気化および同伴は土壌からの媒体および高沸点汚染物の除去をもたらしうる。

土壌からの一層多量の汚染物の除去を可能にする他、土壌の熱増大は現場での汚染物の破壊をもたらしうる（たとえば炭化水素および／または塩素化炭化水素汚染物のような水銀以外の汚染物）。たとえば空気または水蒸気のようなオキシダイザの存在は、高温土壌を通過する汚染物の酸化をもたらしうる。オキシダイザの不存在下に、土壌内の汚染物は熱分解により変化することができ、土壌に加える減圧は反応生成物を土壌から除去することができる。

加熱および蒸気抽出システムはヒータウェル、抽出ウェル、ヒータ−抽出ウェル、注入ウェルおよび／または試験ウェルを含みうる。ヒータウェルは熱エネルギーを土壌に加えて、土壌温度を上昇させる。加熱および蒸気抽出システムの抽出ウェルは有孔ケーシングを備え、これはオフガスを土壌から除去することを可能にする。ケーシングまたはその１部は化学分解および／または熱分解に対し耐性である金属で作成することができる。ウェルケーシングにおける孔は、ケーシングを地中へ挿入する前に、除去可能な材料で埋められる。地中へのケーシングの挿入後、孔におけるプラグを除去することができる。ここに充分示す引例により引用される米国特許出願第０９／７１６，３６６号は、ウェルケーシングの孔に入った除去可能なプラグを有するウェルを記載している。ウェルケーシングにおける孔は限定はしないが穴および／またはスロットとすることもできる。孔はスクリーンとすることができる。ケーシングは、このケーシングの長さに沿って種々異なる位置に幾つかの有孔帯域を有することができる。ケーシングを土壌中へ挿入すれば、有孔帯域に土壌の汚染層に隣接位置することができる。ケーシングの有孔セクションに隣接した領域は砂利もしくは砂で埋められる。ケーシングを非生成土壌層に隣接した土壌に封止して、非汚染土壌への汚染物の移動を阻止することができる。

矯正すべき土壌の周囲にバリヤを形成することができる。バリヤは天然周辺バリヤおよび／または装着周辺バリヤを包含する。天然周辺バリヤは、たとえば過負荷および／または低負荷のような流体流動に対し実質的に不浸透性である土壌層とすることができる。装着周辺バリヤは土地に形成されたバリヤとすることができる。装着バリヤは限定はしないが土地における相互接続シート、グラウト壁部および凍結ウェルより形成されたフリーズバリヤを包含する。

他の種類のバリヤと組合わせて或いはその代わりにフリーズウェルを使用して、処理領域からの汚染物の移動を阻止することができる。処理領域からの汚染物の移動を阻止する他に、フリーズウェルにより形成される凍結バリヤは処理領域中への水の移動をも阻止することができる。フリーズウェルは処理領域に隣接した土壌の温度上昇もしくは滅菌を阻止することができる。フリーズウェルは更に、隣接土壌から処理領域へ抜き取られる空気の量を制限することもできる。

元素水銀は地下土壌を汚染することがある。水銀化合物、有機化合物および他の種類の汚染も水銀汚染土壌内に存在することがある。汚染は開口領域に位置することがあり、或いは汚染はたとえばコンクリートビルディングスラブのような構造体の下に位置することもある。水銀汚染の位置決めおよび程度の決定は、水銀汚染土壌の矯正方法における第１ステップである。幾つかの水銀の性質は水銀汚染の位置決定およびその程度の規定を容易化させる。水銀汚染の初期位置決定は、非浸食性であるか或いは土壌中への最小の浸食を必要とする地球物理学技術を用いて行うことができる。土壌の領域内における水銀汚染の初期位置決定はレーダ調査、重力調査および／または電磁調査を用いて行うことができる。

土壌内の多量の元素水銀は大きいレーダ信号を与えることができる。土壌内の水銀汚染を見出すレーダの使用は、土壌における水の存在によりおよび／または土壌内の金属構造体の存在により制限される。金属構造体は限定はしないが金属シート、金属タンクおよびリバールネットワークを包含する。

増大した土壌密度のため土壌内に（ｐｕｌｌ）重力プルを高水銀濃度より高く増大させることができる。Ｄのバックグランドに対する密度差を有する厚さｔのスラブの重力吸引は次のように現すことができる：
Ｇ＝０．０１２７Ｄｔ（ミリガル）

Ｄ＝１ｇ／ｃｍ³および土壌の４フィート厚さにつき、重力プルは約０．０５ミリガルである。この種の密度差は３５％多孔質土壌の２０％水銀飽和に相当する。この種の重力プルはラコステ・アンド・ロンベルグ（オースチン、テキサス州）から入手しうるモデルＤ型グラビメータにより検出することができる。グラビメータは約０．００５ミリガルの精度を有する。

重力調査は重力輪郭マップを発生させる。重力輪郭マップは、領域内の密度異常の領域分布を強調する。密度異常は、土壌内の水銀汚染の結果であってはならない。更に重力調査は土壌内の汚染の深さを示さない。

電磁調査を用いて土壌内の水銀汚染を検出することができる。電磁調査は、水銀の存在を確認すると共に汚染深さの支持を与えるべく重力調査および／またはレーダ調査と組合わせて使用することができる。電磁調査は抵抗調査および誘発極性化（ＩＰ）調査を包含する。一般に、著量の水銀を含有する土壌は抵抗が低く、水銀なしの土壌よりも大きいＩＰ応答を有する。

電極を土壌中へ約０．３ｍの深さまで圧入することができる。各電極を電源に接続し、得られる電圧を抵抗調査に際し測定することができる。抵抗調査は４−電極ウェナー列（Ｉ−Ｖ−Ｖ−Ｉ）を使用することがでる。各電極間の間隔を増大させて土壌中への深さを検査することができる。ほぼ電極間隔に等しい深さまで情報が得られる。約１．２ｍ〜約１．５ｍの初期間隔を使用することができる。複数の処置間隔による反復測定を用いて、追加深さ情報を与えることができる。同じウェナー列をＩＰ調査につき使用することができる。電流をプライン／金属界面に強制通過させる際に誘発極性化が生じ、電気誘導メカニズムがイオン性から電子性誘導まで変化する。金属および粘土の両者はＩＰ応答を有するが、金属ＩＰ応答は程度が一層大きく、ブライン／金属界面にて行われる反応のため電流密度を有して非線状である。

電磁調査は、深さ情報を与えることにより重力調査を補うことができる。更に電磁調査は低濃度の水銀の存在につき重力調査よりも情報を与えることができる。水銀汚染の領域が規定された後、浸食試験を低および高濃度の領域で行って土壌、土壌汚染物および土壌汚染物の濃度に関し詳細な情報を得ることができる。浸入試験は限定はしないがコア試料を得ると共に分析すること、土壌から流体を得る共に分析すること、および中性子検層を行うことを包含する。

非汚染土壌コア試料を土壌から採取して、土壌の物理的性質を評価することができる。各試料を用いて、土壌内の土壌層における多孔性、水平浸透性、垂直透過性、水銀毛細管圧力および残留水銀飽和を決定することができる。汚染された土壌コアを用いて、処理領域内および処理領域を包囲する特定箇所にて汚染濃度を決定することができる。汚染された土壌コアを実験室評価のため採取して、提案土壌矯正法をシミュレートすることができ、および／または土壌矯正の完了後に採取されたコア試料と比較することもできる。

中性子検層を行って土壌内の水銀汚染につき正確な現場測定値を得ることができる。中性子検層を用いて、土壌矯正過程の前、その際および／またはその後に水銀濃度を決定することができる。パルス化された中性子検層具を用いて水銀濃度を測定する少なくとも２つの独立した方法が存在する：すなわち（１）中性子断面の測定、および（２）特性捕獲（ｃａｐｔｕｒｅ）スペクトルの測定、水銀は異常に高い熱中性子捕獲断面（シグマ）を有する。シグマは天然に生ずる土壌物質のそれよりも何倍も大きい。水銀シグマは、１５，０００捕獲単位（ｃｕ）よりも大であると計算される。比較により、典型的な砂石は１０ｃｕのシグマを有し、新鮮水は２２ｃｕのシグマを有する。水飽和砂石（約３０％の多孔度を有する砂石）は約１３．６ｃｕのシグマを有する。５％残留水銀飽和の導入は砂石のシグマを約２６５ｃｕまで高める。±１ｃｕのシグマ精度を有する中性子検層具は、±２２ｐｐｍの水銀濃度における変化を監視することができる。

水銀は高感度捕獲スペクトルピークを有し、これは約±１２０ｐｐｍの統計的不確定性で同定および定量することができる。水銀は硫黄およびカリウムの両者とスペクトル上相関する。試験されつつある土壌が僅かまたは全く硫黄もしくはカリウムを持たない場合、不確定性は約±７０ｐｐｍまで減少する。

中性子検層具を用いて熱中性子および捕獲スペクトル測定の両者を行い、水銀濃度を決定することができる。中性子検層具のプローブを密封もしくは開放ボアホール内に懸垂させることができる。プローブは有利には鋼材ケースボアホール内に設置することができ、中性子検層具の精度に顕著に影響を与えない。鋼材ケーシングされたボアホールは、作業員および環境に対する汚染物の露出を土壌矯正前およびその際に阻止することができる。ケーシングおよび／またはプローブはオーガーホール内に設置することができ、或いはケーシングおよび／またはプローブを地中に挿入装置（たとえばコーンペテネトロメータを有するジオプローブトラック）により地中へ挿入することができる。中性子検層具のプローブを土壌内の所望深さまで下降もしくは上昇させることができる。土壌内の幾つかの異なる深さにて測定を行った後、プローブを土壌から除去することができ、更に中性子検層具を移動させて異なる位置における測定を行うべく使用することができる。中性子検層具は選択ウェル内で土壌矯正法の際に使用して土壌矯正の経過を監視することができる。汚染土壌内の水銀汚染の程度、深さおよび濃度を決定する際に使用される土地のウェルボアを抽出ウェル、ヒータウェル、注入ウェルもしくは試験ウェルのためのウェルボアとして土壌矯正に際し使用することができる。

シュルムベルガーＲＳＴ（レザボア・サチュレーション・ツール）およびシュルムベルガーＡＰＳ（フクセラレータ・ポロシティ・ゾンデ）を中性子検層具として使用し、土壌内の水銀汚染を測定することができる。これら両用具はシグマおよび捕獲スペクトルの両者を測定する。ＲＳＴは４．３ｃｍの外径を有する。ＲＳＴは約０．３ｍの垂直解像力および約２２ｃｍの検査の深さを有する。測定値をボアホール深さの約１ｍ以内まで採取することができる。ＡＰＳは９．２ｃｍの外径を有する。

中性子検層具の使用は、水銀を位置決定すると共に矯正効率を評価するため幾つかの利点を与える。これら利点の幾つかは次のことを含有する：コア試料を採取し、保持しかつ分析する必要性を最少化させ；極めて低い水銀濃度を測定する能力を与え；土壌における種々の深さにて土壌矯正の前、その際およびその後に測定を行う能力を与え：統計的変動を減少させる大きい試料容積を平均化する能力を与える。検層具はケーシングされたウェルに設置されて、処理されつつある土壌内の汚染物に対する作業員の露呈を最少化もしくは排除することができる。代案として、検層具を有孔ケーシングに或いはケーシングなしのウェルボアに設置することもできる。

土壌汚染の領域を決定した後、多くのシミュレーションを利用して、汚染を除去または減少させるための土壌矯正システムをモデル化することができる。一般目的のシミュレータ（たとえばコンピュータ・モデリング・グループ・リミテッド社（アルベルタ、カナダ国）から入手しうる水蒸気、熱および高度プロセス リザボア シミュレータ（ＳＴＡＲＳ）を多くのシミュレーション作業に使用することができる。更に、フリーズウェルのためのシミュレータ（たとえばジオスロープ社（カルガリ・アルベルタ）から入手しうるＴＥＭＰ Ｗを、ウェルがバリヤを形成すべく用いられる場合は、フリーズウェルをモデル化する多くのシミュレーションにつき使用することができる。

土壌矯正システムは、汚染土壌を矯正すべく装備することができる。土壌矯正システムの或る種の具体例において、汚染土壌は全体的に土壌矯正システムのウェルパターン内に包封することができる。汚染が構造体の下に位置すれば、この構造体を移動させ、除去し或いは変化させて土壌矯正システムの装着を可能にする。たとえば水銀汚染がコンクリートスラブの下に位置すれば、コンクリートスラブを土壌矯正システムのウェルの装着前に除去することができる。代案として、穴部を穿設し或いはウェルが土壌中に位置する箇所にてスラブをパンチすることもできる。

図１は現場での脱着システム３０の実施例を示し、これを用いて破線３４により示された周辺内に包封された水銀汚染土壌３２を処理することができる。非汚染土壌３６が汚染土壌３２に隣接している。土壌矯正システム３０はバリヤ３８と、グランドカバー４０と、複数のウェルと、蒸気収集システム４２と、処理施設４４と制御システムとを備える。バリヤ３８は処理領域４６の周辺を規定する。

水銀土壌矯正システム３０のためのバリヤ３８は限定はしないが、地中に挿入される複数のシート、グラウト壁部、フリーズ壁部またはその組合わせとすることができる。バリヤ３８は、高温度および土壌内の化学品に基づくブリーチングに対し耐性とすべきである。１実施例において、地中に挿入されるシートは鋼材シートであつて、処理領域の周辺で地中に圧入される。代案実施例において、地中に挿入される各シートは、処理領域の周辺に沿った溝に設置される相互接続シートである。溝は、たとえば砂もしくは砂利のような土壌もしくは充填材で埋め戻すことができる。バリヤを形成するシートは高温封止材、高温グラウト、溶接または他の種類の接続によりシートの端部にて相互接続することができる。グラウト壁部は、グラウトを処理領域の周辺に沿った溝内に注入して形成させることができる。複数のフリーズウェル４８（図２に示したフリーズウェル）を用いて、処理領域の周辺に沿って凍結バリヤを形成することができる。フリーズウェル４８は、土壌内の水の凍結点より低い温度まで土壌を冷却するウェルとすることができる。流体流動に対し不浸透性である凍結バリヤは隣接フリーズウェル４８の間に形成することができる。

バリヤ３８は処理領域４６中への流体（気体および液体）の流入を阻止することができる。バリヤ３８は更に、処理領域からの流体の望ましくない流出をも阻止することができる。実施例において、バリヤ３８は土壌汚染の深さより低い深さまで土壌中に拡張することができる。或る種のＩＳＴＤ土壌矯正システムはバリヤを含まない。他の土壌矯正システムは、処理領域の周辺の１部に沿ってのみバリヤを含む。

図２は、ウェルに隣接したグランドカバー４０の１部を示す。グランドカバー４０は、処理領域の上に設置される。グランドカバー４０は、処理領域の周辺まで或いはそれを越えて拡張することができる。グランドカバー４０は蒸気が処理領域から大気中へ逃げるのを阻止することができる。グランドカバー４０は更に流体（液体および蒸気）が処理領域中へ地表を介し抜き取られるのを阻止することもできる。グランドカバー４０の１部を処理領域の周辺に沿った周辺バリヤ５５に封止することができるグランドカバー４０は金属シート層５０、絶縁体５２、不浸透層５４および骨格５６を含む。金属シート層５０は充填材５８（たとえば砂もしくは砂利）の頂部に設置することができ、これを用いて処理領域の土地をベリングする。金属シート層５０に浸透する全てのウェルおよび構造体は、金属シート層がウェルもしくは構造体により以外は土壌に対し流入もしくは流出するのを阻止するよう、金属シート層に溶着または封止することができる。

金属シート層５０は多数の別々のセクションから形成することができ、これらを溶着、高温封止材で封止、または互いに連結して処理領域から流体が流出したり或いは流体が処理領域中へ流入するのを阻止する層を形成させる。金属シート層５０は溶接し、高温封止材により封止し或いは互いに連結させて処理領域から流体が流出したり或いは流体が処理領域に流入するのを防止する層を形成することができる。金属シート層５０は溶接、高温封止材または他の封止材により処理領域を包囲する周辺バリヤ５５および処理領域内のウェルに封止することができる。実施例において、周辺バリヤ５５はアクワタードまで押し下げるシートパイルとすることができ、金属シート層５０をシートパイルに封止する。フリーズ壁部３８をバリヤとして使用する場合は、金属シート層のリップ５１をフリーズ壁部の形成に際しバリヤに凍結させることができる。金属シート層へのバリヤの封止は、流体が処理領域中へ処理領域に隣接した領域から抜かられるのを阻止する。流体流動の阻止は、処理システムの減圧システムが矯正に際し処理領域内の土壌に高減圧を及ぼすことを可能にする。高減圧は多量の水銀および他の土壌汚染を土壌矯正に際し汚染土壌から除去することを可能にする。

高温度、水銀および／または他の汚染物に露呈されうる土壌矯正システムの金属シート層５０および他の部品はアマルガム形成に対し耐性であると共に、化学薬品および／または熱分解に対し耐性である材料により作成することができる。実施例において金属シート層は炭素鋼である。

グランドカバー４０は絶縁体５２を備え、これは金属シート層５０の頂部もしくはその下に設置される。金属シート層５０より上方の絶縁体５２の設置は有利には絶縁体の汚染を阻止する。絶縁体５２は土壌矯正に際し大気への熱損失を阻止する。絶縁体は任意の種類の高温絶縁体とすることができる。限定はしないが絶縁体は鉱物絶縁、ガラス繊維絶縁またはバーミキュライト絶縁とすることができる。１実施例において、絶縁体はバーミキュライト絶縁であって、骨格５６の周囲に吹き付けられる。

土壌矯正システム３０のグランドカバー４０は不浸透層５４を含む。不浸透層５４は金属シート層５０のためのバックアップ層として、大気への蒸気放出を阻止することができる。不浸透層５４はバリヤ３８、バリヤ５５および／または金属シート層５０に封止することができる。不浸透層５４は更に雨水または他の流体が絶縁体５２、金属シート層５０および／または処理領域に設置されたウェルおよびヒータの部分に接触するのを阻止するための水バリヤとしても作用しうる。不浸透層５４は限定はしないが金属、キャンバス、ポリマーまたはその組合わせとすることができる。不浸透層５４を傾斜させて、不浸透層の頂部における水の蓄積を阻止することもできる。不浸透層５４の内表面に形成する凝縮物は凝縮トラップに指向させることができる。凝縮トラップが著量の凝縮物を収集した際、凝縮物を汚染につき試験することができる。凝縮物が汚染物を含有する場合は、凝縮物を土壌矯正システムの処理施設に導入し或いは現場外の処理施設まで輸送することもできる。

土壌矯正システムの具体例において、処理施設または別途の減圧システムが金属シート層５０と不浸透層５４との間に僅かな減圧を及ぼすこともできる。金属シート層５０と不浸透層５４との間に及ぼされた減圧は大減圧とする必要はない。減圧が別の減圧システムにより及ぼされる場合、減圧からの放出部を処理システム４４に接続することができる。

骨格５６はグランドカバー４０の１部とすることができる。骨格５６は、金属シート層５０に設置された絶縁体５２の圧縮および／または破壊を阻止することができる。骨格５６は、処理領域内に設置されたウェルおよび他の構造体（たとえばライザ）を支持することができる。骨格５６は、処理領域内のヒータウェル、抽出ウェル、試験ウェルおよび土地ヒータへの通路を与える歩行路を支持することもできる。不浸透層５４は骨格５６の部分に支持することができる。

グランドカバーは、或る種の土壌矯正システムの具体例では必要とされない。グランドカバーは、汚染土壌が極めて深くかつ／または表面と汚染物との間に介在不浸透層が存在して土壌の加熱および土壌からのオフガスの除去が土壌表面にて無視しうる作用しか持たない場合は必要とされない。

図１に示したように、複数のウェルを処理領域４６内に設置することができる。土壌矯正システムのウェルは抽出ウェル６０、ヒータウェル６２、ヒータ−抽出ウェルの組合わせ６３、注入ウェル、フリーズウェルおよび／または試験ウェル６４とすることができる。ウェルは、土壌中へ種々異なる多数の方法にて挿入することができる。土壌中に開口部を穿設し、ウェルを土壌中へ設置することができる。ウェルを押圧し或いは土壌中へ振動させる。土壌中へのウェルの圧入および／または振動は、幾つかの利点を有する。土壌中へのウェルの圧入および／または振動は土壌に開口部を穿孔するような切除部の形成をもたらさない。穿孔の際に形成される切除部は、土壌が有害物質を含む場合は、有害物質と考えることができる。切除部は特殊な取り扱いおよび処分過程を必要とする。土壌中へのウェルの圧入および／または振動は殆ど粉塵をもたらさず、ウェルのための開口部を穿設する場合と比較して蒸気発生をもたらさない。より少ない粉塵および蒸気の発生は装置を小型化しうると共に、汚染土壌へのウェル装着に際し作業員への粉塵および蒸気露呈を防止するのに伴う経費を最少化させる。

或る種のフリーズウェルの実施例および土壌矯正ウェルの実施例はウェルケーシングを備える。。ウェルケーシングは標準パイプから形成することができ、これにネジを設け或いは互いに溶接して穿孔リグを用いてウェルボアに位置せしめる。ウェルケーシングは典型的には直径約５ｃｍ〜約１５ｃｍの範囲である。より大きい或いはより小さいウェルケーシングを使用して特殊の部位要件に合致させることもできる。

実施例において、ウェルケーイングはコイル配管装備により装着することができる。コイル配管装備は、ケーシングの長さにおける溶接および／または螺着接続部の個数を減少させることができる。コイル配管における溶接および／または螺着接続部は一体性につき予備試験することができる。コイル配管はクオリティ・チュービング・インコーポレーション（ヒューストン、テキサス州）および他の製造業者から入手することができる。コイル配管は多くの寸法および異なる材料にて入手することができる。コイル配管の寸法は約２．５ｃｍ〜約１５ｃｍの範囲とすることができる。コイル配管は各種の異なる金属（炭素鋼を含む）にて入手することができる。コイル配管は大直径リールにスプールすることができる。リールはコイル配管ユニットに保持することができる。適するコイル配管ユニットはフリート・セメンタース・インコーポレーション（シスコ、テキサス州）およびハリバートン・カンパニー（ダンカン・オクラホマ州）から入手することができる。ケーシングを封止ケーシングとすべき場合は、コイル配管に末端キャップをネジ付けおよび／または溶着することができる。コイル配管をリールから巻き戻してストレートに通過させると共にウェルボアに挿入する。挿入の後、コイル配管をリール上のコイル配管から切断することができる。

或る種のウェルの具体例は、ケーシング内に位置する部材（たとえば入口導管）を備える。各部材は、ケーシングをリール上に巻き付ける前にケーシング内に位置せしめることができる。コイル配管がケーシング内に位置する部材を含めば、単一の装着手順を用いてウェルを土壌中へ設置することができる。代案として、ケーシングはコイル配管装備を用いて装着することができ、更に各部材はその後にコイル配管装着または異なる挿入手順を用いてケーシング内に装着することができる。或る種の具体例において、ケーシングはコイル配管装着以外の方法により挿入することができ、更にケーシングに位置する部材はコイル配管装着を用いて装備することもできる。

たとえばフリーズウェルケーシングのような、土地に装着される或る種のウェルケーシングの直径は、低温帯域の形成を可能にすべく必要とされる最小直径と比較して、過大寸法とすることができる。たとえば土壌とフリーズウェルとの間に充分な熱移動領域を与えるべく１０．２ｃｍのパイプが必要とされることを設計計算が示せば、１５．２ｃｍのパイプを土壌に設置することができる。過大寸法のケーシングは、フリーズウェルケーシングに漏れが発生すればケーシング中にスリーブまたは他の種類のシールを設置することを可能にする。

或る種のＩＳＴＤ土壌矯正システムの具体例はウェルを含まない。この種のシステムのためのヒータを土壌の頂部に設置すると共に、不浸透性かつ絶縁性グランドカバーで覆うことができる。代案として、ヒータをグランドカバーの金属シートの上に戴置することもできる。処理システムはグランドカバーの下の減圧を抜いて、土壌からオフガスを除去することができる。他のＩＳＴＤ土壌矯正システムの具体例においては、ヒータを処理領域内の溝に設置することができ、各ヒータを土壌および／または充填材で覆うことができる。処理システムはグランドカバーの下の減圧を抜き取ってオフガスを除去し、これをヒータにより移動させる。

ウェルは土壌内に実質的に垂直に設置することができ、或いは任意所望の角度で土壌内に直接位置せしめることもできる。ウェルは隣接ウェルに対し実質的に平行とすることができる。１実施例において、ウェルは土壌に形成された溝内に設置される。ウェルを溝に設置した後、これら溝を土壌または充填材料で埋めることができる。他の土壌矯正システムの具体例においては、各ウェルを垂直に挿入しおよび／または土壌中へ指向挿入することもできる。

抽出ウェル６０を蒸気収集システム４２により処理施設４４に取り付けることかできる。図１に示したように、処理施設４４により発生した減圧はオフガスを抽出ウェル６０から抜き取ることができる。抽出ウェルは定常パターンにて処理領域に設置することにより、均一なオフガス除去を処理領域にわたり促進することができる。或る種の土壌矯正システムの具体例においては、幾つかの処理ウェルを非定常位置に設置して、処理領域内の障害物を回避することができる。抽出ウェルは三角形、四角形、五角形、六角形またはそれ以上の多角形パターンで設置することができる。抽出ウェル間の間隔は特定部位のパラメータにより決定することができる。抽出ウェル間の間隔は約０．６１ｍ〜９．１ｍのもしくはそれ以上の範囲とすることができる。図１に示した土壌矯正システムの実施例においては、抽出ウェル６０を６個の包囲ヒータウェル６２の中心に三角形パターンで設置する。この実施例において抽出ウェル６０間の間隔は約４．９ｍである。より小さいもしくはより大きい間隔および／または異なるウェルパターンも他の土壌矯正実施例で用いることができる。

図３は抽出ウェル６０の１実施例の１部の断面図を示す。ケーシング６６は汚染土壌３２に隣接して開口部６８を備える。開口部６８は流体がケーシングに隣接した土壌からケーシング６６中へ流入するのを可能にする。代案実施例においては、汚染土壌に隣接した抽出ウェルの１部を開口ウェルボアとすることができ、スクリーンとすることもでき、或いは流体をケーシング中へ流入させうる他の種類の特性を有することもできる。非汚染の実質上不浸透性の土壌層に隣接した抽出ウェルの部分は孔付きでなくても良い。パッキング、セメントまたは他の種類の封止材により形成されたシールを、汚染土壌と非汚染土壌との間の界面に或いはそれに隣接して設置することができる。シールは、汚染が非汚染土壌中へケーシングに沿って移動するのを阻止する。

抽出ウェル６０のためのケーシング６６は、ヒータ部材７２を包封する導管７０を備える。導管７０はヒータ部材７２の腐蝕保護を与える。導管７０にはヘリウムのような流体を満たして、ヒータ部材７２と導管との間の熱移動を促進させる。スペーサ７４は導管７０がケーシング６６と接触するのを阻止する。スペーサ７４は更にヒータ部材７２が導管７０と接触するのも阻止する。ヒータ部材７２は放射加熱導管７０とすることができ、これはケーシング６６を放射加熱する。ケーシング６６は熱を隣接土壌まで伝達する。土壌に伝達された熱は主として誘導によりウェルから離脱することができる。

図２は、たとえば金属ストリップまたは鉱物絶縁ケーブルのような電力熱源を有する抽出ウェル６０を示す。電気ワイヤ７６は抽出ウェル６０からウェルにおけるサイドポート７８を介し出ることができる。ワイヤ７６を動力供給部８０に連結することができる（図１に示す）。土壌矯正システムの１具体例において、動力供給部は一連のトランスフォーマとすることができ、これらを電氣グリッドに連結する。熱源を用いて抽出ウェルに隣接した土壌を加熱し、或いは抽出ウェルを通過する流体の温度を水銀、水蒸気および／または空気混合物の単一相温度より高く維持することができる。抽出ウェルに隣接した土壌を加熱する熱源を持った抽出ウェルはヒータ−抽出ウェルである。電力熱源以外の熱源を抽出ウェルと共に使用することができる。

或る種の土壌矯正システムにおいて或る種の抽出ウェルは抽出ウェルにより土壌を加熱しうる熱源を含まなくてもよい。熱源のない抽出ウェルは製造および装着がより安価である。熱源のない抽出ウェルは、蒸気凝集を抽出ウェル内で阻止する熱トレーシングを含む。土壌矯正システムの実施例において熱源のない抽出ウェルは包囲ヒータウェルのパターンの近くまたは中心（ｃｅｎｔｒｏｉｄ）に設置される。たとえば抽出ウェルは正三角形パターンである３つのヒータウェルの実質的に中心に位置せしめることができる。図４は、抽出ウェル６０が土壌を加熱する熱源を含まないウェルパターンを示す。抽出ウェルを正三角形のパターンで配置された３個のヒータウェル６２の中心に位置せしめる。図４に示した実施例において、ヒータウェル６２および抽出ウェル６０はフリーズウェルの二重リングにより包囲されて処理領域の周囲にバリヤを形成する。

或る種の土壌矯正実施例においては、ヒータ−抽出ウェルのリングを処理領域における他の矯正ウェルを包囲することができる。ヒータ−抽出ウェルは、土壌矯正に際し処理領域からの汚染物の移動を阻止することができる。

図４に示したウェルパターンは二重列のフリーズウェル４８を備えてバリヤ３８を形成する。循環熱移動流体はフリーズウェル４８を流過してバリヤ３８を形成すると共に維持する。熱移動流体は閉鎖ループで入口ライン８２からフリーズウェル４８まで、フリーズウェルから出口ライン８４まで（図２に示す）、出口ラインから凍結ユニット８６まで、および凍結ユニットから入口ラインまで流動することができる。他の実施例においてフリーズウェルはバッチ操作ユニットとすることができ、ここで極低温流体（たとえば液体窒素）をフリーズウェルに入れると共に土壌からの熱が極低温流体まで移動する。極低温流体は必要に応じ補充することができる。

ヒータウェル６２（図１に示す）は熱を土壌に加えることができる。熱は土壌に加えられるが、熱放射および／または誘導により、高周波加熱により、および熱抵抗加熱により土壌に加えることに限定されない。放射熱および／または誘導熱を土壌に加える熱源は電熱部材とすることができる。加熱部材は土壌に詰められた金属ストリップ、ウェルボアに懸垂された金属ストリップもしくはパイプ、鉱物絶縁ケーブルまたは他の種類の電熱部材とすることができる。代案実施例において、放射熱および／または誘導熱を土壌に加える熱源は加熱流体とすることができ、これをヒータウェルに循環させ或いは燃焼もしくは他の種類のウェルボアにて生ずる発熱反応とすることもできる。水銀汚染が地表に近接位置すれば（すなわち地表の約１ｍ以内）、地面ヒータを用いて土壌中に置かれたヒータウェルの代わりに土壌を加熱することができる。汚染がグランドヒータを用いて汚染除去を非実用的にするような深さであれば、ヒータウェルを土壌における溝に或いは土壌におけるウェルボアに設置することができる。

たとえば図１に示したシステムのような或る種の土壌矯正システムの具体例において、土壌矯正ウェルおよびグランドヒータの両者は土壌を矯正すべく使用することができる。グランドヒータ８８はグランドカバー４０の上での蒸気の凝縮を阻止することができる。グランドヒータ８８は処理領域４６内の選択箇所に位置せしめることができる。グランドヒータ８８は地カバー４０の金属シート層５０より上方または下方に設置することができる。グランドヒータ８８は、地表を通過するオフガスがグランドカバー４０にて凝縮すると共に土壌中へ復帰流動するのを阻止する。処理施設４４により発生した減圧の１部をグランドカバー４０の下の選択領域にて加え、地表を介し処理施設まで土壌から流出するオフガスを抜取ることができる。

ヒータウェルは土壌を加熱して、処理領域内の温度を土壌内の水銀の気化温度より高くすることができる。１気圧における水銀の気化温度は約６８０°Ｆ（３６０℃）である。蒸気処理施設により土壌に及ぼされた減圧は、土壌内の水銀の気化温度を低下させる。水状態または空気の存在は水銀の気化を容易化させる。土壌が水銀の気化温度よりも高い気化温度を有する追加の除去自在な汚染物で汚染されたいる場合は、ヒータウェルが土壌を汚染物の気化温度より高い温度まで加熱することができる。

処理領域のための加熱システムを付勢すれば、処理領域内の土壌温度が上昇する。さらに上昇温度は水銀の分圧を増大させると共に一層多量の水銀を蒸気状態にする。土壌における或る程度の水銀が土壌に存在する他の蒸気（たとえば水蒸気）により同伴されることもある。水銀の気化温度よりも高い土壌加熱は水銀を土壌内で気化させることを可能にする。水銀蒸気は、液体水銀よりも土壌から除去するのが容易である。水銀蒸気は液体水銀よりも顕著に低い密度であって、水銀蒸気の除去を液体水銀の除去よりも顕著に容易にする。更に、土壌の加熱は土壌の浸透性を顕著に増大させると共に、抽出ウェルの方向および抽出ウェル中への水銀蒸気の減圧誘発移動を容易化させる。ヒータウェルおよび／またはヒータ−抽出ウェルは処理領域にわたる土壌温度を、土壌内の圧力条件下で水銀の気化温度よりも高く上昇させる。

ヒータウェルは、数個のヒータウェルからの熱を重ねうるパターンにて比較的近接離間させることができる。ヒータウェルを処理領域にわたりほぼ均一パターンで設置して、このパターンにわたり均一加熱を促進することができる。或る種の抽出ウェルは、パターンの外側に設置して土壌における障害物を回避することができる。幾つかのウェルからの熱の重なりは、土壌を急速かつ効率的に土壌内の汚染の矯正に好適な温度まで加熱することを可能にする。処理領域内のヒータウェルおよび／または他のウェルは任意所望のパターンで設置することができる。ヒータウェルは三角パターン、四角パターン、五角パターン、六角パターンまたはそれ以上の多角パターンにて設置することができる。ヒータウェル間の間隔は処理領域を所望温度まで加熱するのに必要な時間の程度を測定する因子である。近接離間はより短い矯正時間を必要とするが、多くのウェルコスト、ウェル装備コストおよびシステム操作コストが近接離間を著しく高価にする。ヒータウェル間の間隔は約０．６〜約９．１ｍもしくはそれ以上の範囲とすることができる。１実施例において、六角パターンで位置せしめると共に各六角形の中心に位置するヒータ−抽出ウェルを有するヒータウェルの間の間隔は約２．４ｍである。より大もしくはより小の間隔および／または異なるパターンを使用して、特定部位の性質および条件を吸収することもできる。

ヒータウェル、熱ブランケットおよび／またはヒータ−抽出ウェルは、約５４０〜約８７０℃の範囲の温度で操作することができる。ヒータウェル、熱ブランケットおよび／またはヒータ−抽出ウェルは、より高いもしくはより低い温度で操作して矯正部位の特定作業必要性に合致させることもできる。土壌から除去されたオフガスはヒータに隣接して移動することができる。或る種の土壌矯正部位にて土壌中には極めて毒性のジメチル水銀が存在することもあり、或いは土壌温度が熱および土壌中の炭化水素の存在に基づき上昇し始める際に矯正に際し形成されることもできる。オフガスは、このオフガスが土壌から除去される際にヒータに隣接して移動することができる。ヒータはオフガスの温度をジメチル水銀の分解温度よりも高く上昇させる。ジメチル水銀の分解温度よりも高い温度におけるオフガスの滞留時間は、土壌から除去されるジメチル水銀の全部またはほぼ全部の熱分解を可能にする。オフガス内の水銀は元素水銀として凝縮し、土壌からのオフガスの除去後にジメチル水銀または他の水銀化合物の形成を回避する。

注入ウェルは、流体を土壌中へ導入すべく使用することができる。注入ウェルはケーシングを備える。ケーシングの１部はパーホレーション、スクリーンまたは他の種類の開口部を備えて、流体を注入ウェルから土壌中へ移動させることができる。注入ウェルのウェルボアの１部は、ケーシングなしの開口ウェルボアとすることもできる。選択される抽出ウェルは、減圧源からウェルを接続解除すると共にこれらウェルを流体定量システムに連結させることにより注入ウェルに変換させて、駆動流体を土壌中へ導入することができる。

注入ウェルを介し土壌中へ導入される流体はドライブ流体および／または反応体とすることができる。ドライブ流体は限定はしないが水、水蒸気、空気、炭素、窒素、二酸化炭素またはその組合わせ物とすることができる。反応体は土壌中で汚染物（たとえば炭化水素汚染物）と反応して、非汚染物または揮発性生成物を生成することができる。限定はしないが反応体は酸素、空気および／または過酸化水素とすることができる。

流体は、土壌中へポンプにより注入ウェルを介して導入することができる。他の土壌矯正システムの具体例において、処理施設により土壌に加えられた減圧は注入ウェルに設置された流体を土壌中へ引込むこともできる。土壌矯正システムの具体例において、バリヤに隣接した抽出ウェルは土壌矯正プロセスの終了近くで注入ウェルとして使用される。ドライブ流体は、注入ウェルとして使用すべき抽出ウェルに対し注入または抜取ることができる。ドライブ流体は、土壌中に残留する汚染を抽出ウェルまで移動させることができる。このプロセスは、抽出ウェルの次の内側リングを用いてドライブ流体が処理領域における抽出ウェルの最内部リングを包囲するウェルに導入するまで、反復することができる。代案土壌矯正システムにおいては、ドライブ流体を注入ウェルに変換される抽出ウェルの最内部リング中へ導入してドライブ流体を残留抽出ウェルから生成させる。このプロセスを、ドライブ流体がバリヤに接触する抽出ウェルに隣接した抽出ウェルのリングから土壌中へ導入されるまで、反復することができる。或る種の土壌矯正システムにおいては、注入ウェルを使用しなくてもよい。

図１に示した試験ウェル６４は、土場の性質を測定すべく使用することができる。温度センサを試験ウェルに設置することができる。温度センサは限定はしないが熱電対または抵抗温度検出器（ＲＴＤ）とすることができる。ＲＴＤは、水銀の気化温度近くの温度を含め広範な温度範囲にわたり精度および安定性を付与することができる。試験ウェル３４は２個以上の温度センサを含みうる。試験ウェルにおける温度センサの位置は、深さの関数とし土場内の温度を測定するよう調節することができる。

試料を土壌矯正に際し土場から採取して、土壌矯正過程を監視することができる。中性子検層具９０（図１に試験ウェル６４として示す）を試験ウェル６４内に設置して、矯正に際し土壌矯正過程を監視することができる。中性子検層具９０を種々の試験ウェルまで移動させて、処理領域内またはそれに隣接した異なる箇所にて土壌矯正を監視することができる。

蒸気収集システム４２（図２にも示す）は、土壌から除去されたオフガスを処理施設４４まで輸送することができる。蒸気収集システム４２の実施例はライザ９２、導管９４およびマニホールド９６を備えることができる。

図２に示したように、ライザ９２をヒータ−中性子検層具６３および導管９４に連結することができる。ライザ９２は、ライザ内の温度を水銀の沸騰温度よりも高く維持するよう内部ヒータおよび／または外部ヒータで加熱することができる。ライザ９２は熱絶縁されて、熱ロスを減少させることができる。蒸気収集システム導管９４内の温度は水銀の沸騰温度よりも低く低下させることができる。ライザ９２により与えられる高さおよび導管９４とマニホールドとの傾斜は、導管９４およびマニホールド内で凝集する水銀が導管およびマニホールドを介し処理施設まで重力により流動することを可能にする。ライザ９２は地表よりも１ｍもしくはそれ以上延在させることができる。

或る種の実施例において、ライザをグランドカバーにおける開口部の周囲でグランドカバーに封止して、減圧を地表にて抜取ることができる。抽出ウェルを備えない土壌矯正システムのための蒸気収集システムは、グランドカバーにおける開口部に封止されるライザを備えることができる。土壌から除去されたオフガスはライザ、導管およびマニホールドを介し処理施設まで輸送することができる。

ライザ９２は金属パイプとすることができる。導管９４は金属パイプ、可撓性ホースおよび／またはプラスチックパイプの組合わせとすることができる。導管９４の特定部分で使用する材料は、使用に際し導管の特定部分が到達する温度に基づき決定することができる。導管９４のライザ９２に近い部分は、金属または高温可撓性ホースで作成することができる。ライザから離間した距離に位置する導管９４の１部は、導管をプラスチックパイプで形成することを可能にするよう充分低い温度とすることができる。或る種の蒸気収集システムの具体例において、或る種のライザからの導管は液体冷却もしくは空気冷却の熱交換器を備えることができ、オフガスの急速冷却および水銀の急速凝縮を促進することができる。蒸気収集システムのマニホールドは、金属またはプラスチックパイプで形成することができる。

幾つかの抽出ウェルを単一ライザに連結することができる。このライザは更にグランドカバーを介し開口部に封止して、減圧がグランドカバーより下の土壌に形成されるようにする。この種の幾つかの抽出ウェルおよびライザの組合わせを処理領域内に位置せしめることができる。抽出ウェルからライザに導通する導管を加熱して、導管内でのオフガスの凝縮を阻止することができる。

図１に示したように、土壌矯正システムは処理施設４４を備えることができる。処理施設４４は減圧システム９８および汚染物処理システム１００を備えることができる。減圧システムは９８は蒸気収集システム４２に連結することができる。減圧システム９８により与えられる減圧はオフガスを土壌から抜き取ることができる。

図５は、処理施設の実施例の略図を示す。処理施設は、土壌から除去されたオフガスにおける汚染物の量を排除もしくは減少させることができる。土壌から除去されたオフガスは蒸気収集システムを通過して分離ユニット１０２に至る。分離ユニット１０２はオフガスを蒸気流１０４と液体流とに分離する。液体流は更に水銀流１０６と非水性流１０８と水性流１１０とに分離することができる。水銀流１０６は水銀清浄器１１２まで輸送することができる。水銀清浄器１１２は矯正部位に位置せしめることができ、或いは水銀清浄器はオフガス部位の施設とすることもできる。

非水性流１０８は油および他の非水性物質を包含する。非水性流１０８は、水性流１１０と比べ極めて少量である。非水性流１０８は、処理ユニット１１４まで移相することができる。処理ユニット１１４は、非水性流をたとえば廃棄バレルのような貯蔵容器に入れることができる。容器は廃棄するためオフサイトに輸送することができる。代案として、処理ユニット１１４はオキシダイザまたは実質的に有機非水性流１０８を分解する他の種類の反応器システムとすることもできる。

水性流１１０はポンプ１１６により処理ユニット１１８まで移動させることができる。処理ユニットは、活性炭床または水性流内の汚染を除去または減少させる他の種類のシステムとすることもできる。残留水性流は廃棄することができる。たとえば、水性流を活性炭床に通過させた後、水性流を衛生下水路に輸送することができる。

蒸気流１０４は硫黄被覆された炭素床１２０、熱オキシダイザ１２２および／または活性炭床１２４を通過することができる。硫黄被覆された炭素床１２４は水銀蒸気および或る種の汚染物と化学反応して固体化合物を形成することができる。固体化合物は濾過または他の分離技術により蒸気流から除去することができる。熱オキシダイザ１２２は著量（９９．９９９９％より大）の蒸気流１０４における残留汚染物を破壊することができる。熱オキシダイザ１２２からの出口流は熱交換器１２６、活性炭床１２４および減圧システム９８を通過することができる。熱交換器１２６は熱オキシダイザから出る流れの温度を、流れが減圧システム９８に流入する前に、低下させることができる。活性炭床１２４は蒸気流内の残留炭化水素を許容しうるレベルまで除去することができる。減圧システム９８は残留する流れを大気まで排気することができる。

水銀汚染土壌のための幾つかの土壌矯正システムにおいては、硫黄被覆された炭素床および／または熱オキシダイザが必要とされない。分離器１０２における凝縮によるオフガスに存在する水銀の除去は、たとえば硫黄被覆された炭素床のような水銀反応システムを不必要にする。フリーズウェルを循環凍結剤と共に使用する土壌矯正システムの具体例において、凍結剤ユニットの出力の１部を熱交換器で使用して、オフガス流の温度を顕著に減少させ、流れ内のほぼ全部の水銀を流れから凝縮させることができる。活性炭床１２４は蒸気流内の汚染物を許容レベルまで除去して、熱オキシダイザを不必要とするのに充分とすべきである。熱オキシダイザの使用を排除すれば、熱オキシダイザに伴う大きい投資コスト、運転費、輸送費および労働費を排除することにより土壌矯正の経済性を向上させることができる。

土壌に設置されたウェルを用いるＩＳＴＤ土壌矯正システム、たとえば図１に示したシステムの具体例を準備するため、たとえば砂および／または砂利のような充填材料５８（図２および３に示す）を処理領域４６に設置すると共に、これをレベリング処置する。グランドカバー４０の金属層５０を、互いに金属シートの結合により処理領域４６にわたって形成させる。バリヤ３８を処理領域４６の周囲に形成させる。バリヤ３８をグランドカバー４０の金属層５０に封止することができる。１実施例において、バリヤ３８はフリーズウェルにより形成されたフリーズ壁部である。フリーズ壁部の形成は、土壌を加熱して土壌が加熱される際にバリヤが充分形成される前に開始することができる。他の種類のバリヤも使用することができる。この種のバリヤは限定はしないが相互接続された金属シートまたはグラウト壁部とすることができる。

金属シート５０における開口部をウェルにつきおよび／またはライザ９２につき形成させて、地表で減圧を抜取ることを可能にする。ウェルを土壌中へ振動挿入することができる。各ウェルはヒータウェル６２、抽出ウェル６０および／またはヒータ−抽出ウェル６３とすることができる。試験ウェル６４を土壌内に位置せしめることもできる。歩行路システムを形成して選択試験ウェル６４に到達させることにより、試料を試験ウェルから採取し或いは検層具を矯正に際し試験ウェル内に設置しうるようにする。土壌矯正システムの各ウェルは金属層５０に封止することもできる。ライザ９２を抽出ウェル６０および／またはヒータ−抽出ウェル６３に連結することもできる。ライザ９２をグランドカバーにおける開口部に封止して、減圧を矯正に際し土壌表面に形成させることもできる。導管９４はライザ９２をマニホールド９６に接続する。マニルド９６を処理施設４４に連結することができる。ライザ９２は内部ヒータおよび／または外部ヒータを備えて、水銀が凝集する温度よりも高くライザを流過する流体を維持することを可能にする。ライザ９２を絶縁して熱ロスを阻止することができる。地面ヒータ８８を、各ウェル間の選択位置にて金属層５０の上に設置することができる。

ヒータウェル６２、ヒータ−抽出ウェル６０、６２、グランドヒータ８８および／またはライザ９２をエネルギー源に連接することができる。エネルギー源は、電気グリッドに連結されるトランスフォーマとすることができる。図２および３に示したように、絶縁体５２をグランドカバー４０の金属層５０の頂部に位置せしめることができる。不浸透性グランドカバー層５４を絶縁５２にわたり設置することができる。不浸透性グランドカバー層５４は、ライザ９５およびバリヤ３８に封止することができる。図２に示した不浸透層５４を傾斜させて流出を促進させることができる。ヒータウェル６２、抽出ウェル６０、試験ウェル６４、ライザ９２の熱トレーシングおよび処理施設４４（図１に示す）を制御システムに電氣接続することができる。処理施設４４の減圧システム９８を係合させて、流体を土壌から抜取ることができる。各ヒータを付勢させて土壌を加熱する。

加熱の初期期間に際し、土壌から抜き取られたオフガスは殆ど水蒸気、空気および低沸点炭化水素を含有する。更にオフガスは蒸気に同伴された或る程度の水銀をも含む。土壌内の水の気化温度よりも高く土壌温度が上昇する際、オフガスにおける水蒸気の量は減少し始めると共に、オフガス内の水銀の量は増大し始める。土壌温度が土壌内の水銀の気化温度よりも高く上昇し始めると、オフガス内の水銀の量は、土壌における多量の水銀が既に気化して抽出ウェル中に土壌を残すので減少し始める。土壌は、土壌内の水銀の気化温度よりも高い温度に加熱または維持することができ、土壌内の水銀を所望濃度まで減少させることができる。土壌内の水銀濃度は、矯正に際し試験ウェルから採取された試料を試験することにより或いは中性子検層具を用いて決定することができる。

大領域の土壌汚染は、各セクションで処理することができる。図６は、長ストリップの汚染土壌を処理すべく使用しうるフリーズウェル４８および土壌矯正ウェル１２８の平面図である。フリーズウェル４８は、第１帯域１３０を規定する汚染土壌ストリップの長さの１部の第１端部および側部に沿って形成することができる。フリーズウェル４８は、汚染土壌に隣接した非汚染または実質上非汚染土壌に設置することができ、土壌矯正ウェル１２８を第１帯域１３０に挿入することができる。フリーズウェル４８および土壌矯正ウェル１２８のパターンを、第１帯域１３０に接触する第２帯域１３２まで拡張することができる。土壌矯正ウェル１２８は処理施設に連結することができる。グランドカバー４０を第１帯域１３０にわたり装着することができる。更にグランドカバーも第２帯域１３２にわたり装着することもできる。

１具体例において、フリーズウェル４８′を第１帯域１３０と第２帯域１３２との間に設置して、フリーズウェルが第１帯域と第２帯域との間に凍結分離バリヤを形成するようにする。土壌矯正ウェル１２８の間の間隔および分離バリヤを形成するフリーズウェル４８′の間隔は分離バリヤを形成するフリーズウェルの全部または幾つかが土壌矯正ウェルのパターンに合致する土壌矯正ウェルまで変換されうるよう、便利な構造にすることができ、或いは調節することができる。分離バリヤを形成するフリーズウェル４８′のウェルボアは、処理帯域を規定する汚染土壌の長さに沿って選択間隔にて土壌に形成することができ、汚染土壌の全長の矯正を可能にする。

代案実施例において、金属シートバリヤを挿入することができ、或いはグラウト壁部を第１帯域と第２帯域との間の土壌に形成させることもできる。分離バリヤは有利には第１帯域と第２帯域との間の流体輸送を阻止または実質的に阻止することができると共に、バリヤまでの土壌の全部を矯正することを可能にする。分離バリヤに近い第１帯域に加えられた熱の１部はバリヤを越えて第２帯域まで移動することができる。分離バリヤを形成させて、バリヤがフリーズウェルおよび／または土壌矯正ウェルのパターンを阻害しないようにする。金属バリヤを挿入し、或いはグラウト壁部を処理領域を規定する汚染土壌の長さに沿って選択間隔で形成させ、汚染土壌の全長の矯正を可能にする。或る種の具体例においては、汚染土壌の周囲のバリヤを、フリーズウェルの代わりに挿入金属バリヤもしくはグラウト壁部とすることもできる。

第１帯域１３０におけるフリーズウェル４８を付勢して、第１帯域の周囲に凍結バリヤを形成させることができる。第１帯域１３０内の土壌は、凍結バリヤの形成後に土壌矯正ウェル１２８を用いて矯正することができる。第１帯域１３０の矯正が完了に近づけば、第２帯域１３２のフリーズウェルを付勢させて、汚染土壌の長さに沿って凍結バリヤを延在させることができる。第１帯域１３０の矯正が完了した後、分離バリヤを形成するフリーズウェル４８′を含むフリーズウェルの幾つかを滅勢させることができる。第１帯域１３０のセクション１３４におけるフリーズウェル４８の幾つかおよび土壌矯正ウェル１２８の幾つかを付勢させ続けることもできる。延在凍結バリヤの形成後、第２処理帯域１３２における土壌矯正ウェル１２８を付勢することができる。第１帯域１３０と第２帯域１３２との間の分離バリヤが凍結バリヤであれば、第１帯域のための付勢土壌矯正ウェル１２８および第２帯域の土壌矯正ウェル１２８は分離凍結バリヤを破壊することができる。分離バリヤを形成した凍結ウェル４８′の幾つか或いは全部を、フリーズウェルの滅勢後に土壌矯正ウェルまで変換することができる。セクション１３４における付勢土壌矯正ウェル１２８およびフリーズウェル４８は、付勢ウェルを越える流体の移動を阻止する。追加帯域を、汚染土壌の全部が処理されるまで、汚染土壌の長さに沿ってウェルのパターンを拡張することにより処理することもできる。

土壌矯正システムの利点は、このシステムが中性子検層具を使用しうる点である。中性子検層具は、土壌矯正の前、その際およびその後に水銀濃度を現場測定すべく使用することができる。中性子検層具の使用は有利にはコア試料を採取し、保存しかつ分析する必要性を最小化させると共に、極めて低い水銀濃度を測定する能力を与え、土壌の種々の深さにおける土壌矯正の前、その際およびその後に測定値を得る能力を与え、大試料容積を平均化して統計変動を減少化させる能力を与え、更に処理されつつある土壌内の汚染物に対する作業員の露呈を最小化または排除する助けとなる。

水銀汚染土壌を処理するためのＩＳＴＤ土壌矯正システムの利点は、このシステムが土壌を加熱すると共に処理領域にわたり土壌の浸透性を実質上均一に増大させる点である。土壌浸透性の増大は、処理領域全体にわたる土壌汚染の除去を可能にする。土壌加熱によりもたらされる土壌浸透性の増大は、土壌矯正システムの各ウェルを抽出ウェルとすることなしに、処理領域を矯正することを可能にする。

水銀汚染土壌を処置するためのＩＳＴＤ土壌矯正システムの利点は、このシステムの抽出ウェルが土壌から水銀を蒸気として除去する点にある。水銀蒸気は、水銀化合物の顕著な形成なしに、土壌から除去された後に元素水銀として凝縮されうる。蒸気としての水銀の除去は、土壌における水銀の極めて低い残留レベルまでの低下を可能にする。ＩＳＴＤ土壌矯正システムは土壌内の水銀汚染を１０ｐｐｍ以下の濃度まで減少させることができる。

水銀汚染土壌を処理するためのＩＳＴＤ土壌矯正システムの利点は、土壌矯正システムが土壌中に存在する他の汚染物および水銀を除去または減少させうる点にある。水銀汚染土壌を処理するＩＳＴＤ土壌矯正システムを使用する更なる利点は、このシステムが安全、経済的、頑丈、耐久性、簡単、効率的かつ信頼性である点にあり、しかもシステムを組立、装着および使用を容易にする点である。

本発明の各種の面による他の改変および代案実施例は、この説明に鑑み当業者に明らかであろう。従ってこの説明は単に例示に過ぎず、本発明を実施する一般的な方法を当業者に教示する目的を有する。本発明の実施および形態は好適実施例と見るべきであることが了解されよう。ここに例示および説明したものにつき部材および材料を代替することができ、部品およびプロセスを逆転させることもでき、更に本発明の或る種の特徴を独立して用いうることも当業者には本発明の記載から明らかであろう。従って本発明の思想および範囲を逸脱することなく幾つかの部材の改変も可能である。

現場での熱脱着（ＩＳＴＤ）土壌矯正システムの１実施例の略図、 土壌矯正システムの１部の断面図、 ヒータ部材を備える抽出ウェルの断面図、 その幾つかがヒータ部材を備えない抽出ウェルと凍結ウェルの二重リングとを有する土壌矯正システムのウェルパターンの平面図、 汚染処理施設の略図、 土壌の大汚染領域を処理すべく使用しうる凍結ウェルおよび土壌矯正ウェルのためのウェルパターンの平面図。

符号の説明

３０ 脱着システム
３２ 水銀汚染土壌
３４ 破線
３６ 非汚染土壌
３８ バリヤ
４０ グランドカバー
４２ 蒸気収集システム
４４ 処理施設
４６ 処理領域

Claims (79)

1. 処理領域内で土壌を加熱して土壌内の水銀を気化させ；
   気化した水銀およびオフガスを土壌から除去し；
   気化した水銀およびオフガスをライザにて上昇させ；さらに
   気化した水銀およびオフガスを導管を介し処理施設まで輸送する
   ことを特徴とする水銀汚染土壌の矯正方法。
2. 気化水銀の１部を導管内で凝縮させると共に、重力により処理施設まで流動させる請求項１に記載の方法。
3. 処理施設内でオフガスから水銀を分離することを更に含む請求項１に記載の方法。
4. オフガスを処理してオフガス内の汚染を減少させることを更に含む請求項３に記載の方法。
5. 導管を介しライザから処理施設まで移動する際に気化水銀を蒸気状態に維持する請求項１に記載の方法。
6. 土壌の加熱が、ヒータウェルを土壌中に挿入すると共にヒータウェルを加熱することからなる請求項１に記載の方法。
7. 土壌の加熱がグランド（ｇｒｏｕｎｄ）ヒータを用いて土壌を加熱することからなる請求項７に記載の方法。
8. 土壌からの気化水銀の除去が、ライザに連結された抽出ウェルまで土壌から水銀蒸気を抜き取ることからなる請求項１に記載の方法。
9. 抽出ウェルが、この抽出ウェルに隣接した土壌を加熱するよう形成されたヒータ部材を備える請求項８に記載の方法。
10. 土壌からの気化水銀の除去が、地表にてライザを介し減圧を加えることからなる請求項１に記載の方法。
11. 矯正に際し土壌内の水銀濃度を中性子検層具を用いて監視することを更に含む請求項１に記載の方法。
12. 処理領域内の土壌にドライブ流体を注入すると共に、流体の１部を土壌から生成させることを更に含む請求項１に記載の方法。
13. 処理領域の周辺の１部に沿ってバリヤを形成し、このバリヤを第２処理領域を包囲するよう拡張させ、第２処理領域内の土壌を加熱し、更に第２処理領域における土壌から気化水銀とオフガスとを除去することを更に含む請求項１に記載の方法。
14. バリヤの１部が凍結バリヤからなる請求項１３に記載の方法。
15. バリヤの１部がグラウト（ｇｒｏｕｔ）壁部からなる請求項１３に記載の方法。
16. バリヤの１部がシートパイルからなる請求項１３に記載の方法。
17. 第２処理領域内の土壌を加熱する際に第２処理領域に隣接した処理領域の土壌のほぼ全部を加熱すると共に、第２処理領域の隣接した処理領域の部分からオフガスを除去すると同時に気化水銀とオフガスとを第２処理領域にて土壌から除去することを更に含む請求項１３に記載の方法。
18. 汚染土壌の周辺の１部に沿ってバリヤを確立させ；
    処理領域にわたりカバーを設置し；
    処理領域内の土壌を加熱し；
    オフガスを土壌から抽出ウェルを介して除去し；
    オフガスを抽出ウェルから導管を介し処理施設まで輸送し、ここでオフガス内の水銀の１部を導管内で凝縮させると共に重力により処理施設まで流動させる
    ことを特徴とする水銀汚染土壌の矯正方法。
19. 地表にて減圧を生ぜしめることを更に含む請求項１８に記載の方法。
20. 土壌内の水銀濃度を、土壌からのオフガスの除去に際し中性子検層具用いて監視することを更に含む請求項１８に記載の方法。
21. 抽出ウェルのリングを注入ウェルに変換させ、ドライブ流体を土壌中へ注入ウェルを介して挿入し、更に注入ウェルのリングを抽出ウェルまで復帰変換させることを更に含む請求項１８に記載の方法。
22. バリヤの確立が、凍結ウェルを土地中へ挿入すると共に凍結ウェルを始動させて土壌を冷却することにより土壌内の水を凍結させると共に、凍結バリヤを形成させる請求項１８に記載の方法。
23. バリヤの確立が、金属シートをその部分の周囲の地中に挿入することからなる請求項１８に記載の方法。
24. バリヤの確立が、グラウト壁部をその部分の周囲の土地に形成させることからなる請求項１８に記載の方法。
25. カバーが金属シート層からなる請求項１８に記載の方法。
26. カバーが金属シート層および絶縁からなる請求項１８に記載の方法。
27. カバーが金属シート層および不浸透層からなる請求項１８に記載の方法。
28. カバーが金属シート層および不浸透層からなり、減圧を金属シート層と不浸透層との間で形成させる請求項１８に記載の方法。
29. 第２処理領域を包囲すべくバリヤを拡張させ、第２処理領域内の土壌を加熱すると共に、第２処理領域にて土壌からオフガスを除去することを更に含む請求項１８に記載の方法。
30. 第２処理領域内の土壌を加熱する際に第２処理領域に隣接した処理領域の土壌のほぼ全部を加熱すると共に、第２処理領域に隣接した処理領域の１部からオフガスを除去すると同時にオフガスを第２処理領域にて土壌から除去することを更に含む請求項２９に記載の方法。
31. 導管の１部が可撓性配管からなる請求項１８に記載の方法。
32. 導管の１部がプラスチックパイプからなる請求項１８に記載の方法。
33. 処理施設が、水銀蒸気と反応するよう形成された炭素−硫黄床からなる請求項１８に記載の方法。
34. 処理施設が熱オキシダイザからなる請求項１８に記載の方法。
35. 処理領域における複数のヒータ、すなわち水銀の気化温度より高くまで土壌を加熱するよう形成されたヒータと；
    気化水銀をオフガス流の成分として気化水銀を除去するよう形成された減圧システムと；
    土壌から大気への蒸気の放出を阻止すべく形成されたグランドカバーと；
    減圧システムに連結されて土壌に対し作動関係にある複数のライザ、すなわちオフガス流を上昇させるよう形成されたライザおよびオフガスをオフガス流の凝縮温度よりも高くオフガス流を維持するよう形成されたライザと；
    ライザに連結された蒸気収集システムと
    からなり、蒸気収集システムはこの蒸気収集システム内で凝縮する水銀を重力により処理施設まで流動させることを特徴とする水銀汚染土壌の矯正システム。
36. ライザが、オフガス流を水銀の凝縮温度より高く維持するよう形成される請求項３５に記載のシステム。
37. グランドカバーの周辺に沿ってバリヤを更に含む請求項３５に記載のシステム。
38. 土壌中に挿入されるフリーズウェル、すなわち処理領域の少なくとも１部に沿って凍結バリヤを形成するよう構成されたフリーズウェルを更に含む請求項３５に記載のシステム。
39. グランドカバーの周辺の少なくとも１部に沿ってバリヤを更に含み、バリヤの少なくとも１部がグラウト壁部からなる請求項３５に記載のシステム。
40. グランドカバーの周辺の少なくとも１部に沿ってバリヤを更に含み、バリヤの少なくとも１部がシートパイルからなる請求項３５に記載のシステム。
41. グランドカバーが金属シート層からなる請求項３５に記載のシステム。
42. グランドカバーが金属シート層と不浸透層とからなる請求項３５に記載のシステム。
43. 土地が金属シート層と絶縁と不浸透層とからなる請求項３５に記載のシステム。
44. グランドカバーが金属シート層と不浸透層と支持構造体とからなる請求項３５に記載のシステム。
45. 試験ウェルを更に含み、ここで試験ウェルは土壌の性質を矯正に際し測定しうる請求項３５に記載のシステム。
46. 矯正に際し試験ウェルに設置すべく形成された中性子検層具を更に含む請求項３５に記載のシステム。
47. 処理施設が、液体水銀をオフガス流から除去するための分離器を含む請求項３５に記載のシステム。
48. 処理施設が熱オキシダイザを含む請求項３５に記載のシステム。
49. 処理施設が、水銀蒸気をオフガス流から除去すべく形成された炭素−硫黄床を含む請求項３５に記載のシステム。
50. ヒータが、土壌中に挿入されたヒータウェルからなる請求項３５に記載のシステム。
51. ヒータがグランドヒータからなる請求項３５に記載のシステム。
52. 土壌中に挿入されると共にライザに連結される抽出ウェルを更に含む請求項３５に記載のシステム。
53. 少なくとも１個の抽出ウェルが、この抽出ウェルに隣接した土壌を加熱すべく形成されたヒータ部材を備える請求項３５に記載のシステム。
54. 蒸気収集システムが金属パイプからなる請求項３５に記載のシステム。
55. 蒸気収集システムが可撓性パイプからなる請求項３５に記載のシステム。
56. 蒸気収集システムがプラスチックパイプからなる請求項３５に記載のシステム。
57. 水銀汚染土壌の程度を決定する方法において、土壌が水銀汚染を潜在的に含有する領域を位置決めし；
    中性子検層具を存在的に水銀汚染された土壌に設置し；
    中性子検層具を付勢して潜在的水銀汚染土壌内の選択深さにおける水銀の濃度を決定する
    ことを特徴とする水銀汚染土壌の程度の決定方法。
58. 領域の位置決めが、土壌のレーダ調査を行って水銀の存在に基づき強力に大きいシグナル応答を有力に有する領域を見出すことからなる請求項５７に記載の方法。
59. 領域の位置決めが、重力調査を行って潜在的に土壌内の水銀の存在に基づく密度異常を見出すことからなる請求項５７に記載の方法。
60. 重力調査の実施がグラビメータを使用することからなる請求項５９に記載の方法。
61. 領域の位置決めが、電磁調査を行って潜在的に土壌内の水銀の存在に基づく土壌抵抗異常を見出すことからなる請求項５７に記載の方法。
62. 領域の位置決めが、電磁調査を行って潜在的に土壌内の水銀の存在に基づく誘導極性異常を見出すことからなる請求項５７に記載の方法。
63. 土壌中への中性子検層具の設置が、この用具を土壌中へ振動させることからなる請求項５７に記載の方法。
64. 土壌中への中性子検層具の設置が、この工具をウェルボアに設置することからなる請求項５７に記載の方法。
65. 検層具を土壌から除去すると共に、土壌における開口部を用いてここに中性子検層具を土壌矯正ウェルのためのウェルボアとして設置することを更に含む請求項５７に記載の方法。
66. 水銀汚染土壌を処理するための土壌矯正システムの形成方法において：
    土壌ヒータを装備し、ここで土壌ヒータを処理領域内の土壌を水銀の気化温度より高い温度まで加熱するよう形成し；
    処理領域内に土壌から水銀を含有するオフガスを除去するプロジューサ（ｐｒｏｄｕｃｅｒ）を装備し；
    プロジューサにライザを取り付け、このライザをライザ内にオフガスを蒸気状態に維持するよう形成し；
    処理施設をライザに導管により取り付け、導管を傾斜させて導管内の液体水銀を重力により処理施設まで流動させる
    ことを特徴とする土壌矯正システムの形成方法。
67. ライザを、ライザ内に水銀を蒸気状態に維持するよう形成する請求項６６に記載の方法。
68. 土壌ヒータの装備が、ヒータウェルを穿孔ウェルボアに形成することからなる請求項６６に記載の方法。
69. 土壌ヒータの装備が、ヒータウェルを土壌中へ圧入することからなる請求項６６に記載の方法。
70. 土壌ヒータの装備が、ヒータウェルを土壌中へ振動挿入することからなる請求項６６に記載の方法。
71. 土壌ヒータの装備が、グランドヒータを土壌に対し作動関係で設置してグランドヒータが土壌を加熱するようにした請求項６６に記載の方法。
72. 土壌ヒータの装備が、土壌における土壌ヒータの埋設部分からなる請求項６６に記載の方法。
73. プロジューサの装備が、有孔ケースを土壌中に設置すると共に、このケースを減圧システムに接続することからなる請求項６６に記載の方法。
74. 土壌中への有孔ケースの設置が、このケースを穿孔ウェルボアを設置することからなる請求項７３に記載の方法。
75. 土壌中への有孔ケースの設置が土壌中へケースを圧入することからなる請求項７３に記載の方法。
76. 土壌中への有孔ケースの設置が、このケースを土壌中へ振動挿入することからなる請求項７３に記載の方法。
77. 処理領域にわたりグランドカバーを設置することを更に含む請求項６６に記載の方法。
78. バリヤをグランドカバーに連結することを更に含む請求項７７に記載の方法。
79. 処理領域に沿って凍結バリヤを形成させると共に、凍結バリヤをグランドカバーに連結することを更に含む請求項７７に記載の方法。
    
    

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