JPH08505806A

JPH08505806A - 地下水からの揮発性有機化合物の除去

Info

Publication number: JPH08505806A
Application number: JP6515228A
Authority: JP
Inventors: スティーヴンエムゴレリック; ハイムグヴィルツマン
Original assignee: Leland Stanford Junior University
Current assignee: Leland Stanford Junior University
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1996-06-25
Also published as: EP0674602A4; AU5848294A; CA2152057A1; WO1994014707A1; AU679482B2; EP0674602A1; US5389267A

Abstract

(57)【要約】地下水から揮発性有機化合物を取り除くための方法及び装置。圧縮機１８からのガスは、ウェル１０に注入され、このウェルにより、地下水をウェルの中を流上させる。ウェル内の上昇するガスの泡から分離されたＶＯＣ蒸気は排出され、処理され、或いは、破壊される。地下水は、ウェルから不飽和帯域２４を通って飽和帯域１５に戻る。

Description

【発明の詳細な説明】地下水からの揮発性有機化合物の除去発明の背景本発明は、一般的には、汚染された地下水を浄化するための手順に関し、さらに詳しくは、地下水から揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）を取り除くための現場手順（in-situp rocedures）に関する。この１０年間、米国では、１２００以上の危険廃棄物現場が、補修調査および浄化のためにＥＲＡのナショナルプライオリティーズリスト（ERA National Priorities List）に載せられた。しかしながら、現行の除去方法は、しばしば大変費用がかかり、別の概念および技術が必要とされている。本発明は特に、地下水供給に著しい脅威を与え、通常地下水に導かれるＶＯＣｓに関する。最も普通の等級のＶＯＣ汚染物は、ガソリンやジェット燃料のような石油製品である。米国ＥＲＡは、米国には２００万以上の地下タンクがあり、それらのうち２０％が漏れを起こし、地下水を汚染していると試算している。かかるタンクは、ベンゼン、トルエンおよび地下水に溶けるそれらの誘導体を漏洩させている。もう１つの重要なＶＯＣ汚染物の群は、塩素化炭化水素、著名にはＴＣＥ（トリクロロエチレン、ＣＨＣｌ＝ＣＣｌ₂）およびその劣化生成物である。水文学者および環境技術者にとっての１つの課題は、簡単で、安価な、かつ効率的な仕方で溶けた有機汚染物を取り除くための現場除去方法を開発することである。多くの汚染された現場では、有機汚染物の大部分が分離した液相として存在するのが普通である。一部分は地下水中に溶け、或いは、不飽和領域では気相中に蒸発することがある。一旦地下水中に入ると、溶けた有機汚染物は柱（plum e）として輸送される。帯水層除去中、有機汚染物の主要な塊は、スキミング或いはポンピングおよびそれに続く地上処理によって通常地下水から取り除かれる。毛管力により保持された液相の一部分は、ゆっくりと溶け続けることがある。除去作用にはさらに、毒性物質の気相を取り除く不飽和領域を通じての強制真空抽出があるうる。あいにく、溶けた部分は、除去技術がポンプおよび処理（すなわち、地上）方法に限定されるので、現場で処理されない。新しく開発された生物学的回復方法は、いくつかの特定の場合について代替案を提供することができる。この方法の目的は、天然微生物の導入又は剌激および栄養分および酸素の注入により有機化合物の生分解を高めることである。最近、制御された剌激の後還元状態の下でＴＣＥを共代謝することができるメタン発生微生物が自然界で発見された。技術開発の初期段階にはあるが、これらの方法は実用的かつ有効になりうる。しかしながら、これらの方法は、非常に特定の条件に限定される。例えば、ＴＣＥ含有水の現場除去は、より高い濃度は毒性があると思われるので、約１００ｐｐｍ以下のＴＣＥを含有する流体に限定されると思われる。別の方法として、加圧蒸発器浮動装置を用いた現場除去技術が導入された。地下水からＶＯＣｓを取り除くため気泡を発生させる手段として空気上昇法を使用した現場帯水層除去方法は文献には言及されていないように思われる。関連した研究によって、種々の水文学的、地質学的、および工学的方法に対する気泡の効果が調べられてきた。地下水中での気泡の一般的な振る舞いが、その減少する水の導電性に対する作用、その土壌水分ヒテリシスに対する作用、およびその地下水層変動に対する作用に関連して生物学の文献で言及されている。気泡は、その特別な界面特性のために、多孔質媒体にある粘土鉱物のような浮遊粒子の担体として役立つかもしないことが示唆されてきた。石油工学の文献では、気泡の振る舞いが、油溜まりに対する気泡の作用に関連して研究者によって言及されている。自由な液相中での気泡による輸送が、泡が有機物の海面への重要な担体として言及されている海洋学および種々の分野において、又、鉱石を処理する浮動技術において関心を集めてきた。空気−液体物質交換が２つの異なる工程に応用されている。第１は、地上の大型の塔を用いた工業廃水の「ガスストリッピング」である。第２は、微量揮発性化学物質の濃度を分析するための「パージおよびトラップ」実験技術である。この水−気相物質移動は大変効果的である。ガスストリッピングの場合、水性相中の濃度を、しばしば検出限界にある水質基準まで低減させることが可能である。地下水を家庭での使用のために供給する前に汚染された現場でポンプで汲み出された地下水から揮発性化学物質を取り除くための標準的な方法として今日ガスストリッピングが使用されていることに注目することは興味深いことである。実験質でのパージおよびトラップ法もまた、多くの化学物質の効果的な除去技術である。本発明は、飽和帯域から、溶けたＶＯＣｓを現場で除去するための新しい概念に関する。この新しい概念は、標準的な「ポンプおよび処理」方法を回避する。この新しい概念は、気体上昇技術と現場蒸気ストリッピング方法との組み合わせである。この着想は、気体を井戸に注入し、これによって、井戸の中で汚染された水を上昇させることである。この工程中、ＶＯＣｓは水から気泡に移される。注入される気体は、空気、或いは、窒素、二酸化炭素のような任意の特定の気体、或いは、その他の気体の任意の組み合わせであってよい。注入される気体は、周囲温度にあってよく、或いは、温かくても、冷たくてもよい。次いで、ＶＯＣｓは、蒸気抽出によって井戸の頂部に集められる。本発明の目的は、溶けた汚染物を除去するための簡単な、費用の安い、効率的な方法を提供すること、すなわち、地下水からＶＯＣｓを除去するために気体リフトポンピングおよび現場蒸気ストリッピング方法を使用することである。本発明の追加の目的おおび利点は以下の説明に示され、また、一部はその説明から明らかになり、或いは、本発明を実施することによってわかるであろう。本発明の目的および利点は、特許請求の範囲に示された手段および組み合わせによって実現することができ、また、得ることができる。発明の概要本発明は、地下水からＶＯＣｓを除去するための装置に関する。この装置は、地下水の流れを井戸に強制的に向け、井戸の中でＶＯＣｓを地下水から上昇する気泡に移すため、井戸に気体を注入する手段を含む。この装置は、気泡に含まれたＶＯＣの蒸気を収集する手段をさらに含む。この装置は、井戸の中に汚染された地下水を導入するために汚染帯域に向かって延びる飽和帯域に実質的に水平な抽出部材をさらに含んでもよい。この装置は、井戸の中の地下水を濾過し、井戸からＶＯＣｓを除去するために地下水面よりも上の帯域に濾過部材をさらに含んでもよい。本発明の現場除去手順は、気体上昇ポンピングの技術と蒸気ストリッピングの方式との組み合わせを用いて、気体を井戸に注入することによって達成される。気体を井戸に注入すると、気体は水を上昇させ、地下水の流れを井戸に強制的に向けさせ、再循環浄化帯域を作りだす。この工程中、ＶＯＣｓは、井戸の中で、汚染された水から上昇する気泡に移される。ＶＯＣの蒸気を含んだ気体は、井戸の頂部に集められる。この装置では、水は地面まで上昇される必要はない。それどころか、水は、根元帯域の下にある一連の排水管を通して不飽和帯域に強制的に入れられる。次いで、ＶＯＣｓの一部を含まない水は、しみ込んで帯水層に戻る。水は循環し続け、ＶＯＣの濃度は次第に低減される。本発明の実行可能性は、水から気泡へのＶＯＣｓの物質移動の概念に従って分析された。計算によって、この装置は、汚染された液体と気泡の間の平衡分配が急速に確立されるので有望であることがわかる。図面の簡単な説明明細書に含まれ、また明細書の一部をなす添付の図面は、本発明の好ましい実施例を概略的に示す。また、これら図面は、上記の一般的な説明及び下記の実施例の詳細な説明と共に、本発明の思想を説明する役割を果たす。図１は、ウエルの概略図であり、該ウエルは、空気管と、排水浸透装置とを備え、帯水層改善（remediation）に役立つ。〔改善循環セルは、水（黒矢印）がウエル内で揚げられ、飽和していない帯域へと強制的に流され、地下水面に浸透し、ウエルに流れ戻る間に定常状態に達する。空気（白矢印）がウエルに噴射され、泡が上昇し、ＶＯＣｓで飽和し、ウエルの上方で回収される。〕図２は、空気が帯水層に入るのを、溝穴とバッフルを有する排除管を使用して防止するウエルの設計を示す。水流は黒矢印で示され、また、空気流は白矢印で示されている。図示するように、ウエルが地下水面より上で覆われるとき、排水管とウエルケーシングとの間の環状空間は、換気装置に連結される。これで、地下水面より上にある帯域から、蒸気を排気することができる。図３は、図２の線３−３に沿った平面図である。図４ａ及び図４ｂは、垂直方向の管の水−空気混合物のフローパターンを示し、それぞれ、空気容積比が６７％である「泡のフローパターン」と、空気−容積比が７０％である「スラグフローパターン（slug flow pattern）」（弾丸形状の泡を含む）を示す。図５は、異なる必要な合計揚水値について、単位噴射空気当たりの送出水の容積比を浸水率に対して示す。このグラフは、「標準の」直径のケーシング及び空気管路の使用を前提とし、ある種の地面の場合に有用な案内として役立つ。図６は、管内を流れる水−気泡混合物を示し、液体境界層（その厚さを「ｈ」で示す）にわたるＶＯＣ物質移動モデルを示す。図７は、ＴＣＥ及びＰＣＥの泡のフローパターン（Ｇ＝2.0）について、必要な循環工程数を減縮率に対して示したグラフである。図８は、ＴＣＥ及びＰＣＥの減縮率が0.01の場合について、必要な循環工程数を空気／水容積比に対して示したグラフである。図９ａ及び図９ｂは、ウエルからそれぞれ５ｍ及び１５ｍで再含浸を有する、半径方向流装置用の水頭分布と流路を示す断面図である。図１０は、空気−噴射ウエルから５ｍ及び１５ｍの距離で再浸透を有する半径方向流装置の、地下水面の下0.25ｍで放出した１００粒の移動時間を示す。図１１は、本発明の他の実施例の概略図である。図１２は、水平方向の抽出部材を有する本発明の実施例を示す。図１３は、抽出及び浸透部材を有する本発明の実施例の概略図である。図１４は、図１３の変形例を示す。好ましい実施例の説明本発明を、いくつかの実施例に関連して説明する。実施例は、地下水からＶＯＣｓを除去するための現場除去方法を有する。図１に示すように、これは、空気揚水ポンプと蒸気ストリッピングの形態とを組み合わせた技術を使用して、空気をウエル１０に噴射することによって達成される。空気がウエルに噴射されるとき揚水が生じ、地下水をウエルに向かって強制的に流し、再循環浄化帯域を作る。この工程中、ＶＯＣｓは、汚染水からウエル内の上昇気泡に移される。ＶＯＣ蒸気はウエルの上方で回収される。この装置では、水は地面へ揚がることが許容されない。また、水は地面の上に汲み上げられてもよい。いずれの場合でも、水は、次いで、ルート帯域（root-zone）の下に設けられた一連の排水管を通して、不飽和帯域に強制的に流される。水は、次いで、ＶＯＣｓの一部が取り除かれて、地下水面に浸透して戻る。水が循環し続けるにつれて、ＶＯＣの濃度は徐々に低下する。提案された方法の実現性は、水から気泡へのＶＯＣｓの物質移動の概念に従って解析された。演算は、汚染された液体と気泡との間の平衡分配（equilibriump artitioning）が急速に確立されるので、本方法が約束されていることを示している。すなわち、「泡の流れパターン」でウエル内を３ｍ流れた後、平衡が起こる。現場蒸気ストリッピング方法は、種々の技術の組合せと係わる。図１に示すように、ウエル１０は、飽和帯域１５のウエルスクリーンケーシング１２によって、完全に、又は、部分的に覆われ、汚染水をウエルに流れさせる。ウエルは、他の部分では、中実ケーシング１４によって取り囲まれている。ウエルケーシングの内部には、中に空気が、圧縮機１８によって噴射される空気管路１６が、導入されている。上述のように、空気以外の適当な気体を使用してもよい。バルブ１７は、管路１６内の空気流を制御する。空気の噴射率は、ウエルに向かう著しい地下水の循環が生じるように、また、ＶＯＣｓの現場揮発率を制御するように調節することができる。物質交換率は、液体相と気体相との間のＶＯＣ移動率で概算される。空気管路内１６の空気は、地下水面１９の下で放出され、上昇する泡が生じる。ウエルの外の水柱とウエル内の水−泡混合物柱２０との間の密度の差により、揚水が生じる。すなわち、水はウエルを上昇し、帯水層内の水はウエルに向かって流れる。水及び気泡の混合物２０は、空気管路のまわりの環状空間２１内を上方に流れる。この装置では、水は地面２２に揚がることは許容されず、それによって、費用を削減し、かつ、ルート帯域（root zone）の上の生体環境を保護する。むしろ、水は、不飽和帯域の地面２２の下に設けられた、符号２５で示す一連の排水管を通って、不飽和帯域２４に強制的に流される。それらの排水管は、ウエルから水平方向に出る。その目的は、空気−揚水を水を不飽和帯域２４（図３参照）を通って浸透させることにより、帯水層に戻すことである。このように、水循環セルがウエルの近辺に作られる。排水管は、下記でより詳細に説明するように、一連の埋葬された管３２を備える。同時に、空気ストリッピング「チャンバ」が、ウエルケーシング内に作られる。気泡がウエル内の水を流れる間、ＶＯＣｓは水から気体相に移送される。蒸気ストリッピングの効果は、濃度勾配、物質交換に利用できる時間、及び気泡の境界面面積に基づく。ＶＯＣ蒸気は、ウエルの上方で蒸気抽出技術を使用して回収される。ウエル内でのＶＯＣ蒸気の回収を可能にするために、空気は、水から分離されていなければならない。これは、放出されるべき泡がＶＯＣｓを含有する蒸気を、蒸気抽出管路３３を通して回収することを可能にする、簡単な偏向プレート３０（図１）を使用して達成することができる。図示されているように、蒸気抽出管路は、蒸気回収円筒体２７（図２及び図３を更に参照）へと延びている。蒸気回収円筒体は、ＶＯＣ蒸気が不飽和帯域２４に放出されるのを防止するために形成される。図示するように、蒸気回収円筒体は、排出管３２が出るウエル１０よりもより大きな直径のケースに取り囲まれたウエルであってもよい。これらの排出管は、空気−揚水が不飽和帯域２４へ戻るための蒸気回収円筒体に、流出口を形成する。蒸気回収円筒体は、管路１６及び３３用の開口部を除いて、上部が密封されている。上述したように、ＶＯＣ蒸気は管路３３を介して取り出される。水からガスを分離するために使用される手段は、例えば、色々な設計の偏向プレート、積み重ね多孔性プレート、あるいは砂礫パックを使用することによって形成される。有機物の多い蒸気は、除去のために活性炭３４を通過させ、またベンチレータ３６を管路３３を横切って連結して蒸気抽出を行う。ＶＯＣ蒸気の除去は、吸着、生物学的処理、化学的処理、焼却、あるいは大気換気及び希釈を含むいろいろな処理によって行われる。空気抜き‘チャンバ’は、非飽和領域２４に形成され、一方水は浸透して地下水面に戻る。この段階において、ＶＯＣは土壌の中に放出され続ける。土壌のガス抜きはＶＯＣを非飽和領域から除去するために使用される。吸い上げられた水は地下水面に連続的に排出されるので、非飽和領域は天然の“蒸気回収塔”として使用される。この工程が連続すると、水は滞水層からウエルに循環し、その後地下水面に戻る。ＶＯＣの濃度は減少し、充分な回数の循環サイクルが行われた後、それらは許容される標準濃度に到達する。空気噴射が滞水層に泡を発生させることがある場合には、図２に示すような変形した設計が可能である。排出管４０が、空気管路１６とウエルケーシング１２の間に取り付けられ、ウエル内ウエル（ａｗｅｌｌ−ｗｉｔｈｉｎ−ａ−ｗｅｌｌ）を形成する。次に、空気管路に噴射された空気は、この内部ウエル内に含まれる。水と空気は排出管内の地面２２の方向に上昇し、追加の水を滞水層から排出管に強制的に流す。さらに、排出管は、スロット・バッフル４２によって示されるように、その下端部においてスロットとバッフルが設けられ、ガスの泡が水平方向に逃げることを防ぐ。この変形によれば、泡が排出管内に充分に含まれるので、空気の泡が滞水層に入ることは殆ど不可能である。さらに、ウエルケーシング１２は、地下水面より上にある領域２４内において、図示されるように覆われ、あるいは部分的に覆われる。ウエルケーシングと搬出管の間の環状空間４４は、ウエルガス抜き管４６によってガス抜きされる。これは、蒸気を地下水面より上にある領域の中のＶＯＣに含ませて、地下水から除去されたＶＯＣを処理するために使用されるものと同一の蒸気処理装置によって抽出され処理される。特に言及すれば、蒸気処理装置は、吸収、生物的処理、化学的処理、あるいは焼却を行う。この装置の平面図が図３に示される。ガス液体混合体の垂直流れパターンは、パイプ内の空気の速度と水の速度の両者の関数である。連続的に増加する空気速度において発生する二つの流れパターン、泡及びスラグは、本発明の方法に関連し、図４ａ及び図４ｂに示される。遅い空気速度において、ガスは、粒子集合によってサイズが大きくなったもののいくつかが不連続な泡として分散させられる。泡が連続的に発生させられると、疑似平衡条件が達成され、サイズ、形、単位容積当たりの数量が比較的安定し、もはや粒子集合によって影響されなくなる。これが図４ａに示す泡パターンの流れである。ガス流れの増加に伴って、いくつかの泡が集合してほぼ管の差し渡しより大きなキャップ形の泡を形成する。これは、図４ｂの“スラッグパターン”流れの始まりを示す。泡（図４ａ）からスラッグ流れパターン（図４ｂ）への転移は、通常、ガス相の容積部分が0.25−0.70の間の時に発生し、両相の速度に依存する。空気の速度がより上昇すると、これらの泡は、より大きくなってそれぞれが銃弾形となる。スラッグ流れパターンは、小さな泡を含む水のスラッグと入れ代わった薄い水環体によって囲まれた銃弾形泡によって特徴付けられる。ここにおける関連の域を超えるが、空気速度がさらに増加すると、連続的な空気相を形成する。泡の存続期間における半径の変化は、上昇しながら静水圧を絶えず減少させることによって増加する傾向と、水の中の空気の溶解によって減少する傾向との間の競合によって制御される。小さな泡に関し、泡の直径の変化は液体の中へのガスの溶解によって制御され、その後それらは分解し、消滅する。これに対し、大きな泡は成長する傾向がある。これらの二つの相反する可能性を分離する境界の泡の半径は、水の深さの関数である。それは、１０メーターの深さに対し約１００ミクロンメーターであり、１００メーターの深さに対し約３００ミクロンメーターである。単一の泡が淀んだ流体内のオリフィスから放出されると、数個の泡の半径だけの距離が一定の速度に到達することが必要である。浮力が粘性力をによって釣り合わされると、終端速度が現れる。自由な静止液相内の単一の泡の上昇速度は、泡の半径と水の粘性の関数であり、３０センチメーター／秒を超えることはない。明らかなように、隣接する泡は互いに影響を及ぼす。ある最小分離距離以下においては、振動、螺旋及びランダム運動が衝突、固着あるいは集合を引き起こす。さらに、上昇する泡によって発生させられる渦巻き外乱が、あとひき泡の上昇を遅くさせる。実際、滞留する液体の中で連続的な群れをなす泡の速度は、単一の泡のそれよりもはるかに小さい。群れをなす泡が垂直なあるいは傾斜した水の流れと一緒に上昇する時、二つの流れ相の互いの影響が考慮されなければならない。管内の液体−ガス混合体の垂直な流れの中に、“滑り”効果としても知られている“滞留”効果が存在する。すなわち、ガスが液体の速度よりも速い平均速度で流れる傾向がある。上昇する水の中の泡の絶対上昇速度は、滞留する液体の中の泡の速度と、流れる流体の局所的絶対速度との単なるベクトルの合計であるということがわかった。上述したベクトル合計の概念を流れる液体の中の泡の平均絶対上昇速度を決定するために適用することには、幾つかの困難性があり、その理由は速度が均一でなく、泡濃度がいろいろであり、また流体速度が管を横切って分布するからである。この目的のために、水と空気の速度を計算することの困難性は、流体−ガス混合体の不安定な流れパターンと、環状空間内部の複合相の形状寸法から発生する。従って、空気と水の上昇速度は経験的な関係に基づいて予測されなければならない。ウエルの中に空気を噴射することによって地下水を揚水する技術は、ウエル開坑の一般に受け入れられた方法である。それは、石油採收のための方法としても使用されている。その方法は、水ウエルの開坑及び石油回収の目的で理論及び実践においてよく理解されているが、本発明におけるようにそのままでＶＯＣを除去するための組み合わされた揚水及び蒸気除去の方法としては使用されていない。当初の静止した水位が決まると、空気を噴射するために使用されるコンプレッサ１８は、空気管路１６（図１）の没水深さによって決定される初期水ヘッドを超えなければならない。このヘッドは、開始没水度と呼ばれる。空気の噴射が開始する時、水支柱が部分的に空気に曝され、ウエルの中の水を上昇させ、続いてウエルの中への流れによる滞水層の中のドロウダウン（drawdawn）となる。充分な時間が経つと、一定の流れ速度と安定したドロウダウンによって安定した状況となる。これは、最後の揚水の没水深さ及び全揚水の揚力を決める。実際的な目的のために、一定量の水を液送（或いはエアリフト）するのに必要な空気容積を決定するための経験則が、確立された。空気容積は全持ち上げ量、空気管路の地下水面より下の沈下量及び環状領域に依存する。空気の噴射が知られているなら（図５参照）、百分の一の沈下に対する水の排出を計算することができる。例えば、安定流れ状態の下で水を地下水面より10m上に持ち上げ、さらに液送の沈下深さが5m、即ち15mの33％であることが望まれるとき、噴射した空気のリットル毎に、0.33リットルの水を液送することになる（図５）。水−気泡系の複雑さのために、ＶＯＣ質量交換率だけを概算することができる。実際の見積もりは、現実に得られるのよりずっと簡単な幾何形状に基づくが、汚染液体と気泡との間の平衡の区分化が急速に確立されるので、計算はこの方法が保証したことを指示する。溶解ＶＯＣが液相と気相との間を遷移する仕組みは、濃度勾配の存在下で質量フラックスによって説明される。２つの可能性、平衡状態と非平衡状態とは区別されなければならない。ここに提起される疑問は、どの程度急速に上昇する気泡がＶＯＣ蒸気と飽和するのか、である。空気と水との間の揮発性化合物の分布はしばしば、液相と気相における揮発性化合物の平衡濃度の線形関係であるヘンリーの法則によって表現される。平衡状態の系に対するヘンリーの法則は、理想気体の法則に基づけば以下のようである。ここに、Ｈはヘンリーの無次元化係数、Ｃ_air及びＣ_waterそれぞれ、空気及び水におけるＶＯＣの質量濃度（g/m³）、Ｐ_vは純液体有機相より上で測定された蒸気圧（mmHg）、Ｍは、溶質の分子量（g/mole）、Ｔは、温度（゜K）、Ｓは、水中の溶質の平衡溶解度（g/m³）である。力駆動の質量移行は、平衡からの逸脱に比例する一次形式を採用することができる。比例定数は幾何形状の寄与及び相間の界面の複雑な構造を反映した全質量移行係数である。一次質量交換概念を気液相のＶＯＣの濃度変化速度に適用すれば、以下の式が与えられる。ここに、Ｖ_air及びＶ_waterは、多孔媒質における空気及び水の容積率、Ｋ_pは気液区分化に対する全質量移行係数（l/sec）、ｔは時間（sec）である。本発明の除去工程におけるＶＯＣ除去の有効性は、化学エンジニアリング分析によっておおまかに見積もることができる。例えば、水及び気泡を含むパイプが鉛直方向に流れて、溶解したＶＯＣが水−気体の界面で遷移することを考える。かかる系を図６に示す。揮発性物質にとって、液相から気相への質量移行は、液相制御である。その結果、水の薄膜（境界層）が想定されて、空気−水の界面の隣に存在し、それを横切ってＶＯＣの濃度勾配が生じる。水−気体界面の前後の局所的化学平衡を仮定すれば、界面の液体側のＶＯＣ濃度は以下のようである。ここに、Ｃ_airは、気泡（十分に攪拌していると仮定）のＶＯＣ濃度である。パイプを流れ間、気泡におけるＶＯＣ濃度、Ｃ_airは増大する。一次質量移行率の関係に基づけば、パイプの長さに沿う流れの間、気泡中の蒸気の濃度変化は以下のようである。ここに、Ｃ_waterは、界面における水中のＶＯＣの質量濃度（g/m³）、Ｋ_Lは、液体質量移行係数（m/sec）、ａ_bは、混合容積当たりの気泡表面積（m²m³）、Ａは、パイプの横断面積（m²）、Ｑ_airは、気体の容積流速（m³/sec）、Ｘは、長さ（m）、Ｕ_d＝Ｑ_air/Aは、空気の表面速度（m/sec）である。式（３）は、溶解ＶＯＣの質量移行が十分に小さく、Ｑ_airが略一定であることを仮定するが、これは正当である。Ｋ_Lは気泡の径によって影響を受けることに留意すべきである。パイプ（図６）の底に流入する空気は、ＶＯＣがなく、Ｃ_air（X=0）=0、かくして式（３）に対する解は以下のようになる。この解は、寿命中、井戸の上部において達成したＶＯＣの一定濃度、Ｃ_water _{を含む水と気泡が接触することを仮定する。この近似は質量交換率の控えめな見} _{積りを生じる。} _{主な疑問は、蒸気の飽和（即ち、平衡状態）を達成するのに必要な走行距離Ｘ} _sat とはなにか、である。蒸気平衡率を制御する重要な未知パラメータは、Ｋ_L、質量移行係数であることが式（４）からわかる。化学エンジニアリングで採用される準経験的アプローチを用いて概算することができる。質量移行係数は、無次元のシャーウッド数（Sherwood number）に以下のように取り込まれる。ここで、ｄ_bは泡の平均直径（ｍ）であり、Ｄ_Lは水に溶解されたＶＯＣの拡散率（ｍ²／秒）である。流れ条件の寄与率（contributions）及び分子拡散を考慮することによってシャーウッド数（Sherwood number）を計算することができる。シャーウッド数は、化学及び生化学工学の異なるシステムのため開発された。泡が群れで作られる工業用空気散布式反応器が本装置に最も関連している。大きな泡が上昇中その形状を変化させる空気上昇作用に関して、以下の相関関係が実証されている。 Sh=0.5Gr^1/3Sc^l/21 (6) ここで、Ｇｒは無次元のグラショフ（Grashof）数であり、Ｓcは無次元のシュミット（Schmidt）数あり、これらは夫々以下の流れ条件及び分子拡散を示す。無次元の特性値（characteristic dimentionless value）であり、この特性値は、密度差（浮力）が流体運動の大部分の駆動力を提供する状況に関する（レイノズル数と同様な）流れ条件を説明する。方程式（6）及び（7）は、この現場蒸気抜き装置（現場蒸気ストリップ装置）のＫ_Lを計算するのに使用された。水及び空気の泡が上昇中ウェルで生ずる蒸気飽和の変化が種々の流れ条件に関して計算された。第４ａ図及び第４ｂ図に対応する泡及びスラッグの流れパターンの２つのケースを考察する。第１のケースは、0.64cmの泡の平均寸法をもたらす。第２のケースは、共存する２つの異なるタイプの泡をもたらす。このスースに関しては、蒸気飽和の計算は、水のスラッグの小泡と細長い弾丸形状の泡とに関して分離して行われた。計算は、ＴＣＥを含有する水に関して、蒸気が、両方のケースに関して数メートルだけ浮上させた後に飽和されたことを以下のように示す。多くのケースでは、ウェルケーシングが１０メートルよりも長い汚染現場を処理するとき、上昇する空気泡を、ＴＣＥ蒸気で化学的に飽和されたとして考察することができるということを、方程式（4 ）、（6）及び（以下の）表１の値を使用して推断することができる。蒸気飽和が急速に達成されないケースでは、泡の上昇を人工的に遅くさせることができる。これは、排出管に一連の障害物を作り、ウェル及び排出管の取付けを可能な限り傾斜させることによって行われる。本発明の現場蒸気抜き法の効率を決定するためには、地下水中の特定のＶＯＣの最大許容濃度（ＭＰＣ）に達するのに必要とされる時間長さを計算することが必要である。液−蒸気移行がウェル内部でだけ生ずると仮定することによって始め、次いで、水のＶＯＣ濃度をＭＰＣまで下げるため循環させなければならない孔体積の数（number of pore volumes）を決定する。除去法の単一工程は、これが、「流入帯域」（influence zone）内の或る飽和孔体積の全てをウェルに進入させるのに要する時間として定義される。この流入帯域をウェルから半径方向に２０ｍたやすく広げることができる。この時間中、汚染水はウェル内の空気泡と平衡する。最初、汚染物は吸着しないと仮定された（この仮定は後に衰退することになる）。定常状態の流れ条件の下では、ウェル内部の水空気比は一定である。ｎ−ｔｈ工程中の水空気間のＶＯＣ質量バランスは、ここで、Ｃは濃度であり、Ｕはウェル内の体積である。ウェルに注入された空比率が一定であると仮定すると、G=U_air/U_water'であり、次いで、一定の化学平衡、すなわち、ヘンリー法を使用することができる。次いで、ｐ−ｔｈ工程の終わりの地下水のＶＯＣ濃度は、回帰級数（recursive series ）に基づいた地下水の当初のＶＯＣ濃度の関数として定義することができる。ここで、ｐは始めの循環（initiation of circulation）後の工程の回数である。以下のように減少比としてＲを定義する。次いで、当初の濃度を所望の濃度まで減ずるのに必要とされる工程の回数は、方程式（11）の両側のログを取り、再配列することによって得られる、すなわち、以下の例は、本発明の現場蒸気抜き法の可能な有効性を示す。地下水温度がが２０℃であり、ＴＣＥ（Ｈ＝0.4）とＰＣＥ（Ｈ＝0.9）の濃度を１００ｐｐｍから１ｐｐｍ（Ｒ＝0.01）まで減じなければならないケースを考察する。ここで、ＶＯＣ濃度をウェルの内側でだけ減ずると仮定する。第７図及び第８図は、結果を概括する。ウェル内の空気／水体積比、2.0のＧに関して、地下水に溶けたＴＣＥ及びＰＣＥの濃度を減ずるのに必要とされる循環工程の回数は、第７図に示される。これは、浄化の速度を示す。この比率は、「泡流れパターン」（第４ａ図及び表１）の指示である。最も重要な結果は、２つの大きさの程度（2orders of magnitu de）（Ｒ＝0.01）による濃度の減少が、ＴＣＥに関しては約１０回の流れサイクル、ＰＣＥに関しては約５回の流れサイクルで生ずることである。第８図は、ウェル内の種々の空気と水の体積比率の下での２つの大きさの程度（Ｒ＝0.01）によってこれらの配合物の濃度を減ずるのに必要とされる循環工程の回数を示す。平衡状態では、大きなＧ値が小さなＧ値を行うよりも大きな塊のＶＯＣ_sの除去に対応する。この事実は、大きなＧ値に対応して循環工程の回数が減じられたことを示す。非常に低い空気注入速度（Ｇ＝１）に関してでさえ、循環工程の回数は、ＴＣＥに関して１５回以下であり、ＰＣＥに関して１０回以下であることがわかる。上述のように、概念的な還流システムは、浸透ギャラリに囲まれた中央ウエル１０を備えている。このギャラリは、排水浸透システム２５と称され（第１図ないし第３図）、ウエルからマニホールド３５に延びる直列の埋め込みパイプ３２を備えている。図示されているように、偏向プレート板３０などの適当なブロック部材が、ウエル内の地下水を流れをパイプ３２に向かわせる。各パイプの端部において、水は浸透して、狭い浸透帯域を介し、地下水面１９に戻るようになっている。この空気揚水・再浸透システムにより作り出されるであろう地下水の循環パターンを評価するため、ある簡単なシミュレーションおよび粒子移動時間解析をおこなった。浸透ギャラリは、ウエルのまわりのドーナッツ状のリングによって近似した。すなわち、浸透ギャラリは、スロットが形成された多数の円形リング３７内に導かれる埋め込みパイプを備えている。ある場合には、ウエルから延びるパイプを埋め込む必要がない。水はウエルを昇り、埋め込みパイプ内を流れ去り、ウエルを囲む１メートル幅のリング内に再浸透する（第１図ないし第３図参照）。中央ウエルから浸透帯域までの距離は、還流パターン上の浸透位置の影響を観察することができるように、あるシミュレーションでは、4.9メートルに、別のシミュレーションでは、14.9メートルに固定された。シミュレーションは、等方性均質透水層用の半径方向流条件の仮定の下に実施した。このシステムのシミュレーションは、定常状態条件に対する半径方向流方程式に基づいている。ここに、ｈは水頭ｈ（ｒ、ｚ）（ｍ）、ｋは透水率（ｍ／秒）、ｒはウエルからの半径方向の距離（ｍ）、ｚは鉛直座標（ｍ）、Ｑ_WATERはポンプ速度（ｍ／秒）であり、πは3.1416である。式（13）は、有限差分モデルＭＯＤＦＬＯＷを用いて解かれ、粒子速度は、追跡ルーチンを用いて決定された。シミュレーションモデルに対する適切なパラメータは、透水率が１０^-5ｍ／秒、有効多孔度が0.2、ポンプ速度が0.375リットル／秒であり、ウエルの半径が0.1ｍである。ウエルから２つの異なった距離における再浸透が与えられる半径方向流システムに対する断面内の水頭分布が第９図に示されている。また、各再浸透システムに対応する流路が示されている。いずれの場合においても、流れのほとんどは、ウエルの２０メートルの範囲内で循環する。定常状態条件下においては、不飽和帯域２４の輸送時間は、不飽和帯域の厚さおよびウエルからの水の流束に、直接的に関係するであろう。排水浸透システムの下方の不飽和帯域の厚さが１０メートルであり、ポンプ速度が0.375リットル／秒であると仮定すると、水が地下水面に浸透するのに、約10.5および30.0日を要し、ウエルからの浸透距離は５および１５メートルとなろう。移動時間は、地下水面の下方0.25メートル及びウエルからの距離が4.9ないし5 .9メートルで放出された１００の粒子（第９ａ図）ならびにウエルからの距離が 14.9ないし15.9メートルで放出された1００の粒子（第９ｂ図）に対して算出された。移動時間は、粒子が移流のみによりウエルに戻るのに要する時間として定義される。２つの放出距離に対して移動時間をプロットしたものが、第１０図に示されている。いずれの浸透距離に対しても、粒子の９５％が７日以内にウエルに戻り、ほとんどの粒子は１あるいは２日の移動時間を有している。単一の還流は、中央ウエルのまわりに４０メートルの径を有するリング押し流すであろう。水流路を含むウエルのまわりの円筒状スペースは、改善（remadiation）プロセス中におけるウエルの「影響帯域」として定義される。上記演算は、吸収の影響を無視している。しかしながら、この影響は、平衡液 −固分配の仮定の下に、近似することができる。ハロゲン化炭化水素は、通常、多孔性媒体の組成および特定の組成物にしたがって、２ないし９の範囲の係数によって遅延される。ＰＣＥの遅延係数の値として３を用いるとすると、第１０図に示された個々の粒子の移動時間は、３倍されなければならない。そのような場合には、飽和帯域内において、単一の還流に約２１日を要するであろう。浸透システムは、種々に配置することができる。たとえば、再浸透帯域は、ウエルの一方の側のみに設けることができる。さらに、ここで解析される単一のウエルシステムは、複雑な再浸透ネットワークに接続された多数のウエルを備えた大きなシステムの一つの要素であってもよい。ウエル内で生ずる物質移動に加えて、浸透中に、ポンプにより加圧された水が地下水面に戻される間に、ＶＯＣｓも不飽和帯域を通って放出されるであろう。ここで、放出されるＶＯＣｓは、土のガス抜きをすることによって取り除くことができる。ウエル内の物質移動および地下水面より上にある帯域のガス抜きによって、このシステムを用いたＶＯＣ除去のトータルの速度が求められる。要するに、地下水に溶解したＶＯＣｓの除去を目的とする方法が開示されている。このアイデアは、現場ガスストリッピングの形のガス揚水ポンプ輸送を用いて、ガスをウエル内に噴射することにより、ＶＯＣｓを、溶解相からガス相へ移そうというものである。ＶＯＣｓ部分のない揚水は、地下水面より上にある帯域を通って、浸透して、地下水面に戻される。水が、現場処理システム内を循環するにしたがって、ＶＯＣの濃度は徐々に低下する。ウエルおよび地下水面より上にある帯域内のガス相内に放出されたＶＯＣは、ウエルの頂部で、強制空気抜きによって、除去される。この方法は、非常に簡単であり、ポンプ処理修復（rest oration）を防止することができるであろう。それは、地上処理を少なくすることができるであろう。このシステムを用いると、汚染された水を、地表面に移動させる必要がなくなる。この方法が実施可能であることは、物質移動演算および流れのシミュレーションによって示された。物質移動演算は、平衡および非平衡の影響を考慮したものである。演算は、空気の泡がウエルの頂部に達したとき、その中で、蒸気の飽和が生ずることを示している。流れのシミュレーションは、水源およびシンク（たとえば、補足されたＮＡＰＬガングリア（gangliａ）および平衡されていない土の吸着）がなく、均質で等方性の媒体を前提としている。現場の場合には、より複雑なファクタを考慮しなければならない。提案したシステムを修正することによって、その効果を向上させることができる。たとえば、ＶＯＣｓを除去した後に、ガスを再循環させることによって、酸化、化学的沈澱、生物的堆積の問題を解決することができる。さらに、現場における蒸気ストリッピング法は、溶解したＶＯＣｓを除去する時あるいは分離相中に、浮遊物質あるいは沈んだ物質として、有機液体が生じた時にも適用することができる。通常、汚染された透水層は、単一のウエルの影響帯域よりもはるかに大きい。実際には、いくつかのウエルが必要である。ウエルフィールドの最適な設計および最適な操作方法は、改善（remediation）場所に対し、その特性に応じて、別個に決定されなければならない。このような設計に対する適切なパラメータは、透水層の特性（飽和および不飽和帯域の厚さ、地域流の状況および水平および鉛直方向の透過性）、改善（remediation）要求（最終的に許容されるＶＯＣ濃度、掃除に要求される時間フレーム）およびウエルの特性（スクリーン間隔、空気噴射速度）である。第１１図は、内側ウエル５２および外側ウエル５４を備えたウエル５０を含むＶＯＣ蒸気抽出の実施例を示している。内側ウエル５２は、地表面２２から地下水面１９の下方に（おそらくは、透水層の底部に）延びている。内側ウエル５２は、上下あるいはＶＯＣｓを含む汚染された帯域あるいは領域５５に直接（図示のように）延びていてもよい。内側ウエル５２は、飽和帯域１５内のウエル・スクリーン・ケーシング５６によって、ＶＯＣｓを含む汚染された水が内側ウエル内に流入可能なように、部分的に覆われている。内側ウエルは、中実なケーシング５７により、他の部分が覆われていてもよい。上述のように、ガス噴射管路１６が、地表面２２から、内側ウエルを通って、飽和帯域内に延びている。ガス噴射速度は、矢印Ａで示されるように内側ウエルに向かい、上方へ向かう実質的に汚染された地下水の循環流が生成されるように調整可能である。現場におけるＶＯＣｓの蒸発速度は、ガス噴射速度を調整することによって、制御される。水と空気の泡との混合物２０は、管路１６と内側ウエル５２の壁によって形成された環状空間２１内を、上方に向かって流れる。図示されているように、外側ウエル５４は、内側ウエルよりも大きな径を有しており、地表面２２から地下水面１９の上方位置に延びている。外側ウエルは、地下水面より上にある帯域２４のみを通るように延びていてもよい。外側ウエル５４を形成するケーシングの壁は、内側ウエル５２の壁から同心状に離間し、外部および内側ウエルの壁の間に、環状空間５８を画定している。図示のように、内側ウエル５２の上端部５４ａは、外側ウエル５４内で終端している。外側ウエルは、ガス噴射管路１６および蒸気抽出管路３３のために設けられた開口部を除いて、外気に対して、シールされるように構成されていてもよい。外側ウエルの下端部５４ｂは、空気揚水された地下水が飽和帯域に再浸透可能なように、開口している。あるいは、外側ウエルの下端部５４ｂが、ウエルスクリーンによって覆われ、再浸透を可能とする孔あるいは通路が形成するようにしてもよい。外側ウエルからの地下水の流れは、全体として、実線の矢印Ｂで示されている。ブロック部材６０が、地下水面１９と地表面２２の間の内側ウエル内に設けられている。内側ウエル５２のウエルケーシングの一部は、ブロック部材６０の下方に位置するウエルの部分に沿って、スクリーンケーシング５９によって覆われている。スクリーンケーシング５９により、ＶＯＣ蒸気および汚染された地下水が、ブロック部材６０にぶつかった後に、内側ウエルから流出することが可能になる。ブロック部材は、地下水およびガス泡の流れに対する不透過性バリアである。それは、たとえば、ウエルプラグ、シール、分離プレート、偏向プレートあるいは砂利のパックによって構成することができる。ＶＯＣ蒸気の流れに対して透過性のバリア６２が環状空間５８内に形成されている。透過性バリア６２は、たとえば、分離プレートあるいは偏向プレートである。不透過性バリア６０および透過性バリア６２は、特定のウエル設計に適するように、一つまたは二つのブロック部材によって構成することができる。外側ウエルは、ＶＯＣ蒸気が不飽和帯域２４内に放出されることを防止し、内側ウエルから放出されたＶＯＣ蒸気が、ウエル５０から抽出管路３３を介して、回収され、抽出され得るように、蒸気回収シリンダを効率的に形成する。ブロック部材６０の上方のある距離の部分で、外側ウエル５４の壁は、不飽和帯域内のＶＯＣ蒸気が、外側ウエル内に取り出され、除去されるように、領域６４内で、覆われている。覆われていない内部および外側ウエルの壁は、図示のように、中実なケーシングによって覆われていてもよい。上述のように、加圧下のガスは、内側ウエル内に噴射され、地下水の流れを内側ウエルに強制的に向かわせ、内側ウエル内で、水が揚水されるようにして、再循環クリーンアップ帯域を生成する。このプロセスの間に、ＶＯＣｓは、汚染された地下水から、内側ウエルの内部の上昇する泡２０に移される。換言すれば、水と泡は、内側ウエルを上昇し、透水層の内部の水は、内側ウエルに向かって流れる。内側ウエル内の水を通って、泡が流れる間に、ＶＯＣｓは、汚染された地下水から、内側ウエルの内部の上昇する泡２０に移送される。ＶＯＣｓを含む汚染された地下水およびガスの泡は、ブロック部材６０とぶつかるまで、内側ウエル内を上昇する。ブロック部材６０にぶつかると、地下水は、たとえば、スクリーンケーシング５９により、内側ウエルの壁に設けられた通路を介して、強制的に、内側ウエルから流出させられる。内側ウエルから流出した後、矢印Ｂで示されるように、地下水は、内部および外側ウエルの間の環状空間から流出する。上述のように、そこから、ＶＯＣｓの部分がない地下水は、浸透して、飽和帯域に戻り、ウエル５０の近傍に、水循環セルが作られる。偏向部材６０にぶつかると、ＶＯＣ蒸気を含むガスの泡は、「ひょいと動いて（popされて）」、ＶＯＣ蒸気がガスの泡から放出される。ＶＯＣ蒸気は、内側ウエルから、スクリーンケーシング５９により形成された開口部を通って、流出する。その後、ベンチレータ３６により、矢印Ｃで示されるように、ＶＯＣ蒸気は、透過性部材６２を通って、内部および外側ウエルの間に形成された環状空間５８内に抽出される。この空間から、ＶＯＣ蒸気は、上述したように、適当な蒸気抽出手法を用いて、回収される。第１２図には、汚染された帯域または領域に向かって延びるウエル抽出部材を有する本発明の実施例が示されている。図示され、また、上述のように、ウエル５０は地表面２２から地下水面１９の下方に（おそらくは、透水層の底部に）延びる鉛直部分を有している。飽和帯域１５内のある深さの部分（汚染域の深さ）に、ウエルは、汚染された帯域あるいは領域５５に向かって延びる抽出部材、成分あるいはチャネル７０を備えている。抽出部材は、上下あるいは（図示のように）汚染された帯域に直接延びていてもよい。図示のように、抽出部材は、汚染された帯域内に延びる実質的に水平のチャネルにより構成されていてもよい。抽出部材はまた、水平から傾けられ、表面に向かい、あるいは、表面から離れるように、汚染された帯域に延びていてもよい。飽和帯域内で、抽出部材７０は、汚染された帯域５５で、あるいは、その近くで、ウエルスクリーンケーシング７２により覆われている。ガス噴射管路１６は、抽出部材７０内に延びていてもよい。上述のように、ガスは加圧下で噴射され、泡を生成する。泡および水柱２０は、透水層の水よりも軽いため、ウエル内に、水の上方への流れ（矢印Ａ）が生成される。飽和帯域内の汚染された地下水は、（矢印Ｄで示されるように）覆われた区間７２内の抽出部材７０内に流入する。この水は、抽出部材に沿って、次いで、ウエルの鉛直部分を上に（矢印Ａ）、移動する。上述のように、汚染された地下水および泡は、ブロック部材６０にぶつかるまで、内側ウエル内を上昇する。第１３図には、本発明の別の実施例が示されている。この実施例においては、ウエル５１ａの鉛直部分５１ｂから不飽和帯域２４内に突出する浸透部材７４が設けられている。浸透部材は、ウエルスクリーンケーシング７５ａによって覆われ、水が、（矢印Ｅで示されるように）浸透して、地下水面に戻ることが可能なようになっている。浸透部材７４は、ウエル５１ａから、実質的に水平に延びていてもよい。この部材７４はまた、ＶＯＣリッチの蒸気のひょいと動かされた泡が、（矢印Ｆで示されるように）スクリーンケーシング７５ｂを介して、不飽和帯域内に漏れ出すことを可能としている。水平の浸透部材７４の上方の不飽和帯域内には、ブロック部材を形成するパッカー、シールあるいは偏向プレート７６が設けられている。パッカーは、単に、膨張可能なウエルシールであればよく、シールは、不透過性プレートによって作ることができる。ブロック部材７６の上方のある距離のところで、ウエルは、不飽和帯域内のスクリーンケーシング７８によって覆われ、循環する地下水（ひょいと動かされた泡）から流出したＶＯＣ蒸気を回収し、処理する（矢印Ｃ）ことができるようになっている。覆われていないウエルの成分は、中実のケーシングによって覆われている。泡及び水柱は、浸透部材７４の真上の箇所に上昇する際に、閉塞部材７６に当たり、浸透部材内に差し向けられる。浸透部材において、水は、不飽和帯域２４内に差し向けられ（矢印Ｅ）、飽和帯域１５に浸透し、該帯域に戻る。浸透が生じる場所は、浸透部材７４におけるスクリーン間隔７５ａの場所によって制御される。再浸透される水の存在は、地下水のマウンドを形成し、地下水は、抽出部材７０のスクリーン部分７２に向かって（実線矢印Ｇ）、動水勾配、即ち、降下の円錐を流下させる。ガスの泡は、浸透部材７４の頂部に上昇すると、飛び出る。泡は、閉塞部材７４の上方のスクリーン付ケーシング７８を通して抽出される。ウェルの頂部は、密封され、蒸気ライン３３が、ＶＯＣ蒸気を抽出すべく、ウェル内に延びる。上述の実施例の如く、蒸気抽出ライン３３を横断するように換気装置３６を連結して、蒸気の抽出を可能にしても良い。このとき、適当な蒸気処理装置２９によってＶＯＣ蒸気を処理しても良い。図１４の実施例において、浸透部材７４は、水平又は傾斜したウェルの延長部分を備えていない。むしろ、浸透部材は、閉塞部材７６と地下水面レベル１９との間にスクリーンウェルケーシング８０を設けることによって、完成される。浸透部材７４の如く、スクリーン付ケーシング８０は、ＶＯＣ蒸気（矢印Ｆ）及び水（矢印Ｅ）を不飽和帯域内に逃がすための適切な通路又は開口を備えている。上述の実施例の如く、スクリーンケーシング８０を介してウェルを出る水は、飽和帯域１５内に浸透して該帯域に戻り、また、飛び出た泡からのＶＯＣ蒸気は、スクリーン付ケーシング７８によって形成された孔を介してウェルの上部分を通り、蒸気抽出設備を通して除去される。更に、この実施例は、界面活性剤、養分又は触媒などの物質を汚染帯域に注入するための注入ライン８２を備える。かかる物質は、直接的又は間接的に除去プロセスを助けるのに使用される。図示されたように、注入ライン８２は、ウェルに延入し、抽出部材７０よりも上の箇所で終端するのが良い。図示されているのは、唯一のウェル、抽出部材及び浸透部材である。汚染の領域の寸法により、例えば、装置は、１つ以上の抽出部材及び浸透部材を使用する複数のウェルを採用しても良い。第１２図〜第１４図の実施例は、以下に述べるような一定の利益を提供する。第１に、地表面から掘削して据え付ける必要のある浅い集水埋渠を設ける必要がない。第２に、飽和帯域のスクリーン間隔に近接した箇所に空気が注入されないので、空気注入時に空気を飽和帯域から排気するスロットおよびバフル装置を設ける必要がない。第３に、これらの実施例は、非常に大きな循環セルを発生させる。循環セルの寸法は、飽和帯域の抽出部材と、地下水が飽和帯域に再導入される箇所との間の距離によって調整される。短い循環路、すなわち再循環水がたどる極めて短い流路がない。第４に、再浸透する前に水が地下水面のかなり上方に上昇する必要がないので、エアリフト圧送コストは、あまり高くない。基底帯域のすぐ下の深さまで水を持っていく必要はない。揚程は、かなり小さくなる。第５に、抽出および浸透の間隔を慎重に定めることによって、汚染物を容易に取り除くことができる。これらの間隔の距離およびエアリフト圧送の程度によって、装置の寸法を容易に調整することができる。第６に、装置は、ウェルの浸透部分を自然地下水勾配の大きい側に配置し、水抽出部材を自然地下水勾配の小さい側に配置することによって、地下水の排水を高めるように設計することができる。その際、地下水の循環は、自然地下水勾配と、圧送による循環の両方の関数である。最後に、第１３図および第１４図の実施例では、ウェルの垂直部分は、遮断部材の上方と下方において均一な直径を有している。このことは、ウェルの全体コストを減少させる。上述の実施例においては、ＶＯＣ蒸気が現場で処理される場合は、蒸気抽出装置が不要であることが理解されよう。たとえば、不飽和帯域のＶＯＣ蒸気が、地下水の汚染物を蒸気として不飽和帯域に移送して分解するバイオベンティングを使用して、生物学的に処理される場合には、蒸気抽出段階を取り除くことができる。これは特に、石油および石油の副産物の除去について当てはまる。本発明の実施例を詳細に説明してきたが、本発明は、このような実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲に限定される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者グヴィルツマンハイムイスラエル 71935 ドーレヴモディイムモービルポスト（番地なし)

Claims

【特許請求の範囲】１．地下水をウエルの方にかつ上方に流れさせ、揮発性有機成分（ＶＯＣ_s）を地下水からウエルの中の上昇ガス泡に移動させるためにガスをウエルへ注入するための手段と、ウエルの中の上昇ガス泡からＶＯＣ蒸気を分離するための、ウエルの中に設けられた手段と、分離後ＶＯＣ蒸気を処理するための手段と、地下水をウエルから飽和帯域の方に差し向けるための手段とを有する、地下水から揮発性有機成分（ＶＯＣs）を取り除くための装置。２．飽和帯域においてウエルから、汚染された地下水をウエルの中へ導入するための、汚染された地下水の領域に向って延びる実質的に水平な抽出部材を更に有する、請求の範囲１に記載の装置。３．前記抽出部材は、該抽出部材に形成されていて、ウエルへの地下水の流れを可能にするための開口部有する、請求の範囲２に記載の装置。４．前記開口部は、前記抽出部材の一部分に沿ってウエルスクリーンによって形成されている、請求の範囲３に記載の装置。５．前記差し向ける手段は、不飽和帯域においてウエルから延びる実質的に水平な浸入部材と、前記浸入部材より上でウエル内に配置されていて、地下水及びガス泡の流れを前記浸入部材の中へ差し向けるための閉塞部材とを有する、請求の範囲１に記載の装置。６．前記差し向ける手段は、不飽和帯域においてウエルに設けられた浸入開口部と、前記開口部より上でウエルに設けられていて、ウエルの中の地下水及びガス泡の流れを浸入開口部を通して差し向けるための閉塞部材とを有する、請求の範囲１に記載の装置。７．地下水をウエルの方にかつ上方に流れさせ、揮発性有機成分（ＶＯＣｓ）を地下水からウエルの中の上昇ガス泡に移動させるためにガスをウエルへ注入するための手段と、ウエルの中の上昇ガス泡からＶＯＣ蒸気を分離するための、ウエルの中に設けられた手段と、分離後ＶＯＣ蒸気を収集するための、ウエルの頂部に設けられた抽出手段と、地下水をウエルから飽和帯域の方に向けるための手段とを有する、地下水から揮発性有機成分（ＶＯＣｓ）を取り除くための装置。８．ウエルへの地下水の流れを可能にするためのウエルスクリーンを飽和帯域におけるウエルの一部分に沿って備えている、請求の範囲７に記載の装置。９．ウエルスクリーンが循環帯域におけるウエルの部分に沿って延びている、請求の範囲８に記載の装置。 10．ＶＯＣ蒸気を排出し、処理し或いは破壊するための手段を更に有する、請求の範囲７に記載の装置。 11．前記ガス注入手段は、ウエルの中へ延びるガス管路と、ガスを前記ガス管路を経て前記ウエルの中へ注入するためのコンプレッサ手段とを有する、請求の範囲７に記載の装置。 12．ウエルは、飽和帯域の中へ延びる内側ウエルと、循環帯域の中へ延びる外側ウエルとを有し、前記外側ウエルは、外側ウエルと内側ウエルとの間に環状空間を構成するために、循環帯域を通して延びる外側ウエルの一部分に沿って前記内側ウエルから同軸的に間隔をへだてられている、請求の範囲７に記載の装置。 13．外側ウエルは蒸気収集シリンダを形成する請求の範囲１２に記載の装置。 14．前記内側ウエルは地下水及びガス泡を分離手段に差し向ける、請求の範囲１２に記載の装置。 15．地下水をウエルに流入させるための手段を飽和帯域における内側ウエルの部分に沿って有し、地下水を内側ウエルから流出させるための手段を循環帯域における内側ウエルの一部分に沿って有している、請求の範囲１４に記載の装置。 16．循環帯域における外側ウエルの一部分に沿ってウエルスクリーン手段を有する、請求の範囲１５に記載の装置。 17．ＶＯＣ蒸気を循環帯域から、外側ウエルと内側ウエルとの間の環状空間の中へ排出させるための手段を更に有する、請求の範囲１５に記載の装置。 18．地面から飽和帯域の中へ延びる第１のウエル手段と、地面から循環帯域の中へ延びる第２のウエル手段とを有し、第２のウエル手段は、循環帯域において前記第１のウエル手段の壁と第２のウエル手段の壁との間に環状空間を構成するために第２のウエル手段の長さに沿って前記第１のウエル手段から同軸的に間隔をへだてられ、地下水を第１のウエル手段の方にかつ上方に流れさせ、ＶＯＣｓを地下水から前記第１のウエル手段の中の上昇ガス泡内の蒸気に移動させるために、ガスを前記第１のウエル手段の中へ注入するための手段と、ＶＯＣ蒸気をガス泡から分離し、ＶＯＣ蒸気を前記第２のウエル手段に流入させ、地下水の流れを前記第１のウエル手段から飽和帯域に差し向けるための分離手段と、ＶＯＣ蒸気を前記第２のウエル手段から収集するための手段とを有する、地下水から揮発性有機成分（ＶＯＣｓ）を取り除くための装置。 19．地下水を前記内側ウエル手段に流入させる第１の孔手段を前記内側ウエルの一部分に沿って有し、地下水及びＶＯＣ蒸気を前記第１のウエル手段から流出させる第２の孔手段を前記内側ウエル手段の一部分に沿って有している、請求の範囲１８に記載の装置。 20．ＶＯＣ蒸気を前記外側ウエルに流入させる第３の孔手段を前記外側ウエル手段の一部分に沿って有している、請求の範囲１９に記載の装置。 21．前記分離手段は、循環帯域における前記第１のウエル手段の一部分に配置された閉塞部材を有し、前記閉塞部材は不浸透部分を有する、請求の範囲１９に記載の装置。 22．前記分離手段は、更に、ＶＯＣ蒸気を前記第１のウエル手段と第２のウエル部材との間の環状空間に流入させる通路を前記第２のウエル手段に有する、請求の範囲２１に記載の装置。 23．不飽和帯域を通して飽和帯域の中へ延びる実質的に垂直な部分を有する、ウエルと、飽和帯域におけるウエルの垂直部分から、汚染された地下水のウエルへの導入のための汚染された地下水の領域に向って延びる実質的に水平な抽出部材と、地下水を前記抽出部材へ流入させてウエルの上方に流れさせ、ＶＯＣｓを地下水からウエルの中の上昇ガス泡に移動させるために、ガスをウエルの中へ注入するための手段と、地下水を浸入させるために地下水の流れをウエルから不飽和帯域の中へ向け、ＶＯＣ蒸気をウエルから不飽和帯域の中へ解放するための手段と、不飽和帯域の中へ解放されたＶＯＣ蒸気を収集するための手段とを有する、汚染された地下水から揮発性有機成分（ＶＯＣｓ）を取り除くための装置。 24．前記差し向ける手段及び解放手段は、不飽和帯域におけるウエルの垂直部分から延びる実質的に水平な浸入部材と、前記浸入部材より上でウエル内に設けられていてウエルの中の地下水及びガス泡の流れを前記浸入部材の中へ差し向けるための閉塞部材とを有する請求の範囲２３に記載の装置。 25．前記差し向ける手段及び解放手段は、不飽和帯域においてウエルに設けられた浸入開口部と、前記浸入開口部より上で前記ウエルに設けられていて、ウエルの中の地下水及びガス泡の流れを前記浸入開口部を通して向けるための閉塞部材とを有する、請求の範囲２３に記載の装置。 26．前記収集手段は、閉塞部材より上でウエルに設けられていてＶＯＣ蒸気をウエルの中へ流入させるための通路と、ＶＯＣ蒸気をウエルから取り出すための蒸気抽出手段とを有する、請求の範囲２４又は２５に記載の装置。 27．地面から飽和帯域の中へ延びる第１のウエル手段と、地面から循環帯域の中へ延びる第２のウエル手段とを有し、第２のウエル手段は、循環帯域において前記第１のウエル手段の壁と第２のウエル手段の壁との間に環状空間を構成するために第２のウエル手段の長さに沿って前記第１のウエル手段から同軸的に間隔をへだてられ、飽和帯域において前記第１のウエル手段から、汚染された地下水の前記第１のウエル手段の中への導入のための、汚染された地下水の領域に向って延びる実質的に水平な抽出部材と、地下水を第１のウエル手段の方にかつ上方に流れさせ、ＶＯＣｓを地下水から前記第１のウエル手段の中の上昇ガス泡内の蒸気に移動させるために、ガスを前記第１のウエル手段の中へ注入するための手段と、ＶＯＣ蒸気をガス泡から分離し、ＶＯＣ蒸気を前記第２のウエル手段に流入させ、地下水の流れを前記第１のウエル手段から飽和帯域に差し向けるための分離手段と、ＶＯＣ蒸気を前記第２のウエル手段から収集するための手段とを有する、地下水から揮発性有機成分（ＶＯＣｓ）を取り除くための装置。 28．前記分離手段は、循環帯域における前記第１のウエル手段の一部分に配置された閉塞部材を有し、前記閉塞部材は不浸透部分を有する、請求の範囲２７に記載の装置。 29．ガスを飽和帯域の中へ延びるウエルの中へ注入して地下水の流れをウエルの方にかつ上方に差し向け、ＶＯＣ_sを地下水からウエルの中の上昇ガス泡に移動させ、ＶＯＣ蒸気を上昇ガス泡から分離し、ＶＯＣ蒸気を処理し、ウエル内の地下水の流れを飽和帯域の方に差し向けて地下水を飽和帯域に戻す、地下水から揮発性有機成分（ＶＯＣｓ）を取り除く方法。 30．a）ガスをウエルの中へ注入して地下水をウエルの方へ流れさせ、ＶＯＣｓを地下水からウエルの中の上昇ガス泡に移動させ、 b）ＶＯＣ蒸気を含むガス泡をウエルの中で上昇する地下水から分離し、 c）地下水との分離後、ＶＯＣ蒸気を処理し、排出し、又は破壊し、 d）地下水を不飽和帯域を差し向ける、地下水から揮発性有機成分（ＶＯＣｓ）を取り除く方法。 31．ガスを飽和帯域の中へ延びるウエルの中へ注入して地下水の流れをウエルの方にかつ上方に差し向け、ＶＯＣｓを地下水からウエルの中の上昇ガス泡に移動させ、ＶＯＣ蒸気を上昇ガス泡から分離し、ＶＯＣ蒸気を集め、ウエルの中の地下水の流れを飽和帯域の方に差し向けて地下水を飽和帯域に戻す、地下水から揮発性有機成分（ＶＯＣ_s）を取り除く方法。 32．a）ガスをウエルの中へ注入して地下水をウエルの方に流れさせ、ＶＯＣｓを地下水からウエルの中の上昇ガス泡に移動させ、 b）ＶＯＣ蒸気をウエルの中で上昇する地下水から分離し、 c）分離後、ＶＯＣ蒸気を収集してウエルから抽出し、 d）ウエルの中で上昇する地下水を循環帯域の中へ差し向ける、地下水から揮発性有機成分（ＶＯＣｓ）を取り除く方法。 33．（a）−（d）段階を繰返して循環サイクルを行い、地下水中のＶＯＣｓの濃度を減ずる、請求の範囲３２に記載の方法。 34．ＶＯＣ蒸気を循環帯域から排出する、請求の範囲３２に記載の方法。 35．a）ガスをウエルの中へ注入して地下水をウエルの方に流れさせ、ＶＯＣｓを地下水からウエルの中の上昇ガス泡に移動させ、 b）ＶＯＣ蒸気を含むガス泡をウエルの中で上昇する地下水から分離し、 c）地下水との分離後、ＶＯＣ蒸気を集め、 d）地下水を循環帯域の中へ差し向け、 e）ＶＯＣ蒸気を処理し、排出し、又は破壊する、地下水から揮発性有機成分（ＶＯＣｓ）を取り除く方法。 36．ウエルが不飽和帯域を通して飽和帯域の中へ延び、実質的に水平な抽出部材を、飽和帯域においてウエルから、汚染された地下水のウエルへの導入のための、汚染された地下水の領域に向って延ばし、ガスをウエルの中へ注入して地下水を前記抽出部材の中へ流入させかつウエルの上方に流れさせ、ＶＯＣｓを地下水からウエルの内側のガス泡に移動させ、ウエルの中の地下水の流れを不飽和帯域の中へ向けて地下水をウエルに戻し、ＶＯＣ蒸気をウエルから不飽和帯域に移動させる、地下水から揮発性有機成分（ＶＯＣｓ）を取り除く方法。 37．ＶＯＣ蒸気を不飽和帯域から集める、請求の範囲３６に記載の方法。