JPH11207101A - 液体―蒸気混合流において揮発性化合物を気化するチャンバ及びシステム、並びに揮発性汚染物質を除去する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 土壌から得られた汚染された液体および気体
をより効率良く前処理するためのプロセスおよび装置を
提供する。さらに、流出混合物の気相における揮発性汚
染物質の濃度を高め、これにより液相における汚染物質
の濃度を減少させるためのプロセスおよび装置を提供す
る。 【解決手段】 液体―蒸気混合流において揮発性化合物
を気化するチャンバが、流体収集装置１１０と、混合流
２４を溜めて沈殿させるための流体収集装置への入口１
１４と、流体収集装置１１０の内部に一方の端が位置さ
れた流体輸送管１１２と、流体輸送管１１２と連通し、
入口１１４を介して、流体収集装置１１０の中に混合流
２４を引き込み、液体部分に含まれる揮発性化合物の少
なくとも一部を気化し、よって蒸気部分に含まれる揮発
性化合物の蒸気体積を増加する真空と、流体収集装置１
１０に付随して設けられ、流体収集装置１１０からの液
体部分の流れを制御するドレン１１８と、流体輸送管１
１２に付随して設けられ、流体収集装置１１０からの蒸
気部分の排出量を制御する排気管１２０とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に液体から残
留汚染物質を除去するためのプロセスおよび装置に関
し、特に２相（液相・気相）の流れにおいて揮発性有機
汚染物質を流れとして液体部分から蒸気（ベーパ）部分
に移送するために真空を適用することに関する。流出流
の各相は、その後で分離され、分離された各相はさらな
る汚染物質除去処理を施される。

【０００２】

【従来の技術】「２−PHASE （２相）」（“２−PHASE
”はゼロックス社（Xerox Corporation）の商標）抽
出プロセスは、地面の汚染された領域から化学物質およ
びその他の望ましくない物質を除去するための方法およ
び装置を提供するものである。一般的には、抽出管また
はこれに類似の装置が（汚染物質の）影響を受けた地域
に配置され、真空が土壌蒸気および地下水を井戸の中に
引き込むために適用される（もたらされる）。土壌蒸気
に真空を適用することによって、井戸の底部に高速の蒸
気（ベーパ）流が開始され、この蒸気流は、汚染された
地下水および土壌ガスを飛沫同伴する。その後、これら
（液・蒸気）両方の相は、単一の２相流として地表面に
上げられる。そして、液体および蒸気は分離され、各相
は汚染物質を除去するために処理される。このようなプ
ロセスは、米国特許、第５，４６４，３０９号、第５，
４４１，３６５号、第５，３５８，３５７号、第５，１
９７，５４１号、第５，１７２，７６４号、および第
５，０５０，６７６号に開示されている（なお、これら
の米国特許は全て、コネチカット州スタンフォード（Ｓ
ｔａｍｆｏｒｄ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ）のゼロック
ス社に譲渡されている）。

【０００３】汚染物質は、液相または蒸気相（本明細書
においては、以下、vapor-phase を蒸気相と称すること
にする）で、地表近くの土壌および地下水中で発見され
る可能性がある。これらは、別個の物質として存在する
場合もあれば、地下水および土壌蒸気と混合している場
合もあり、及び／又は地下水および土壌蒸気中に溶解し
ていることもある。このような汚染物質は、通気帯（地
表面と地下水帯との間に位置する不飽和層）、通気帯と
地下水帯との間の界面、および地下水帯の下にある飽和
帯で発見される可能性がある。

【０００４】多くの産業施設と商業施設、およびゴミ処
理廃棄用地は、土壌および地下水の汚染を抱えている。
汚染物質を除去し、影響を受けた媒体を改良するため
に、種々の技術が使用されてきた。一般的な技術の一つ
は、土壌を掘り取って敷地から離れた所で処理するもの
である。また、別の技術は、汚染された土壌をその場所
で水で飽和させ、汚染物質を水によって土壌からゆっく
りと浸出させることを伴う。汚染された水は、その後で
除去される。

【０００５】化学物質を地面の汚染された領域から除去
する上で非常に効果的な技術の一つは、「２−PHASE
（２相）」抽出プロセス（以下、２相抽出プロセスと称
する）を用いて土壌汚染物質を除去するものである。こ
のプロセスは、一般的に、汚染された領域にボアホール
（ボーリング穴）を設け、ボアホール内部に抽出井戸を
配置し、蒸気および液体を土壌から引き出すことができ
るように井戸に真空を適用することを含む。液体および
蒸気は、２相流（two-phase stream ）として同時に地
表面に運ばれる。液体−蒸気の流れは、地表面に到達し
た後、２つの別々の流れに分離される。それから、各流
れは、汚染物質の除去のために処理される。

【０００６】さまざまなタイプの汚染物質を、２相抽出
（プロセス）のようなプロセスを用いて地中から除去で
きる可能性がある。流出流としては、有機物および無機
物が含まれ、可溶性を有する物質でも、不溶性、揮発
性、不揮発性の物質でもよい。さまざまな部類の汚染物
質は、それらが存在する蒸気または液体からそれらを除
去すべく抽出後(post-extraction) 処理を受ける。汚染
物質を除去する上で適当な抽出後処理プロセスは、一般
的には、濾過、吸着、エア・ストリッピング(airstripp
ing) 、沈降、綿状沈殿、沈殿、洗浄その他を含むが、
必ずしもこれらに限定されない。

【０００７】２相流が地中から抽出される際、真空を適
用することにより液体揮発性有機汚染物質の多くは蒸気
相汚染物質に変えられるが、無視できない量の汚染物質
が液相に残る場合がある。流れの蒸気部分を処理してこ
れに残存する汚染物質を除去する上で有効な方法は、既
に開発されている。しかし、流出流の液体部分から汚染
物質を除去するためにこれまでに開発された処理（方
法）は、あまり費用効果が高くなかった。したがって、
抽出後処理の前に、これらの揮発性有機汚染物質を液相
から蒸気相に変えるための設備を設けることが望まし
い。これによって、もっとも効率的な方法で流出流を処
理できるようになり、比較的低いコストで最大限の汚染
物質除去が行うことができる。

【０００８】以下の開示は、本発明のさまざまな特徴に
関連している可能性がある。

【０００９】米国特許第５，４４１，３６５号（Duffne
y 他，１９９５年８月１５日発行）は、蒸気−液体結合
流から汚染物質を抽出するための装置およびプロセスを
開示する。結合流の気体（状の）構成要素は、数回、冷
却および加熱され、これにより揮発性有機化合物が凝縮
され、除去される。気体構成要素は、その後、排出物の
残りと合流し、さらなる処理を受けてから大気環境中に
放出される。

【００１０】米国特許第５，３５８，３５７号（Mancin
i 他，１９９４年１０月２５日発行）は、通気帯および
地下水帯を有する土壌の汚染された領域から汚染物質を
除去するプロセスを開示している。このプロセスは、汚
染された領域内に地下水帯より下の深さに達するボアホ
ールを設けることと、地下水帯より下まで延びる、孔を
有する立ち上がり管をボアホール内に配置すること（こ
の立ち上がり管の内部には、真空抽出管が、その底の開
放部が立ち上がり管内にあるように配置される。真空抽
出管内には、真空がもたらされる以前に既に地下水が入
っている。真空抽出管は、その内部の地下水面より下方
に位置する少なくとも一つの気体導入口を有する）と、
気体を立ち上がり管に導入することと、真空を真空抽出
管にもたらし、気体および液体を土壌から（孔を有す
る）立ち上がり管に、次いで立ち上がり管から真空抽出
管に引き込み、気体および液体の両方を一つの２相流と
して地表面に移送することと、真空抽出管内の地下水面
レベルより下のレベルで真空抽出管内に気体を導入し、
真空抽出管内に２相流を開始することと、上記の一つの
２相流から、主に液体から成る流れと主に気体から成る
流れとを形成し、これらの分離された液体流および気体
流を別々に処理することを含む。

【００１１】米国特許第５，１４３，６０７号（Bernha
rdt ，１９９２年9 月1 日発行）は、空気または別の気
体を使用して地下水から揮発性不純物を追い出すための
構成を開示する。地下水地帯域まで延びるように構成さ
れたシャフトは、水が浸透可能な壁（別の壁として形成
される）を少なくとも局所的に有し、この水浸透性を有
する壁は、外部空気と連通する空気受入れチャンバを少
なくとも部分的に制限する。ベンチレータが、負の圧力
をもたらし、空気を地下水帯レベルより上に位置するシ
ャフト部分から吸引するためにシャフトと連通する。１
本の管が、地下水帯レベルより下の領域までシャフト内
を延びて空気受入れチャンバを形成し、外部空気への連
通がもたらされる。管には、ノズル開口部で囲まれた内
側端領域があり、スクリーニング・スリーブが、管に対
して同心円状に、且つ前記ノズル開口部が具備される前
記管の端領域を少なくとも部分的に覆うように配置され
る。スクリーニング・スリーブは、管に対して位置を変
えることができるように支えられると共に、管および管
と結合された浮動本体に関してシールされる。

【００１２】米国特許第５，１２２，１６５号（Wang
他，１９９２年６月１６日発行）は、揮発性有毒有機化
合物（ＶＯＣｓ）、揮発性無機化合物（ＶＩＣｓ）およ
び界面活性剤を、汚染された液体の流れ（特に地下水）
から、ｐＨ調整、化学反応、紫外線反応、ガス・ストリ
ッピング、洗浄、吸着、および再生（regeneration）を
組み合わせて除去するプロセス・システムおよび装置を
開示する。このプロセス・システムは、液体の汲出し、
密閉分散型ガスストリッピング・チャンバ内での液体処
理、気泡収集装置や湿式洗浄機および自己生成気相粒状
活性炭素(self-generative gas-phase granular acti
vated carbon) （ＧＡＣ）接触装置による気体浄化、お
よび分散型ガス・ストリッピングによるさらなる液体処
理のための上記のＧＡＣで浄化されたガスのリサイクル
を含む。このプロセス・システムは、ＶＯＣｓ、ＶＩＣ
ｓ、および界面活性剤を除去する上できわめて費用効果
が高く、従来のエア・ストリッピング・タワーによって
引き起こされる二次気体汚染という問題もなくなる。

【００１３】米国特許第５，１１６，５１５号（Selesn
ick ，１９９２年５月２６日発行）は、通気（vadose）
土壌領域から揮発性有機汚染物質を除去するためのプロ
セスおよび装置を開示する。このプロセスは、土壌中に
配置された回収プローブ（recovery probes）を介して
空気を引き出すことを含む。それから、ブロワが間欠的
に起動され、地下水帯レベルより上の土壌から気化した
蒸気を引き出す。気体は、水分離器タンク内に収集さ
れ、偶発的に混入した液体からこのタンク内で分離され
る。気体は、その後、濾過装置を通されてクリーニング
される。

【００１４】米国特許第５，０５０，６７６号（Hess
他，１９９１年９月２４日発行）は、土壌からの汚染物
質を２相真空抽出するためのプロセスを開示しており、
このプロセスは、１つの共通の流れとして液相と気相を
真空回収することと、液相と気相の分離、および分離さ
れた液体と気体を処理して清浄な流出流を作り出すこと
を含む。２相真空抽出は、単一の真空生成装置を利用
し、単一の井戸ケーシングを介して液体流と土壌ガスの
両方の汚染物質を除去する。

【００１５】米国特許第４，９６６，６５４号（Carber
ry，１９９０年１０月３０日発行）は、水分を含んだ(m
oisture-ladened)空気および水の両方から揮発性炭化水
素系汚染物質を除去するためのシステムを開示してい
る。詳細に言えば、この発明は、大気圧より低い圧力下
で汚染された水をスチームと混合し、再使用できる清浄
な水と汚染されたスチーム（気化した炭化水素系汚染物
質を含む）とをもたらすストリッピング・システム、好
ましくはスチームストリッピング・システムを備える。
第１の復水器は、汚染されたスチームおよび気化された
炭化水素系汚染物質を受け入れ、大気圧より低い圧力下
で、気化された汚染物質の一部および汚染されたスチー
ムの一部を汚染物質を含んだ水に凝縮する。第２の復水
器が、その後、さらにスチームおよび炭化水素蒸気を凝
縮する。その後、重力分離器が、第１の復水器および第
２の復水器から汚染された水を受け取ると共に、第２の
復水器から凝縮されていないスチームと炭化水素系汚染
物質を受け入れ、重力分離器からは、リサイクル用に分
離された汚染された水、再処理用に凝縮された炭化水素
系汚染物質が排出され、凝縮されていない炭化水素系汚
染物質を活性炭吸収装置に送る。汚染された水分を含ん
だ気体は、第３の復水器を通され、第３の復水器からは
汚染された水が排出されて、スチームストリッピング・
システムにリサイクルされる。一方、残りの凝縮されな
かった炭化水素は活性炭吸収装置を通される。

【００１６】米国特許第4 ，９４３，３０５号（Bernha
rdt ，１９９０年７月２４日発行）は、地下水、特に過
圧を受けている地下水から不純物を排除するための曝気
装置または通気装置を開示しており、同装置において
は、浄化すべき地下水の付近の曝気シャフト内に部分的
な真空をもたらし、曝気シャフト内の地下水レベルより
低い部分に新鮮な空気を供給することによって不純物が
排除される。このとき、曝気シャフトの上端は、加圧さ
れた受入れチャンバで閉じられる。地下水圧に釣り合っ
た空気圧において、加圧された受入れチャンバには新鮮
な空気が導入される。さらに、部分的な真空を作り出す
真空生成装置が、加圧された受入れチャンバ内に配置さ
れる。

【００１７】本文中に引用される参考文献のすべては、
その教示に関して言及することにより、その内容が本明
細書に開示されたものとする。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、土壌から得られた汚染された液体および気体をより
効率良く前処理するためのプロセスおよび装置を提供す
ることである。さらに、流出混合物の気相における揮発
性汚染物質の濃度を高め、これにより液相における汚染
物質の濃度を減少させるためのプロセスおよび装置を提
供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、実質的
に液体から成る液体部分と実質的に蒸気（ベーパ）から
成る蒸気部分とを含む液体―蒸気混合流において揮発性
化合物を気化するチャンバが提供される。このチャンバ
は、流体収集装置と、前記混合流を溜めて沈殿させるた
めの前記流体収集装置への入口と、前記流体収集装置の
内部に一方の端が位置された流体輸送管と、前記流体輸
送管と連通し、前記入口を介して、前記流体収集装置の
中に混合流を引き込み、前記液体部分に含まれる揮発性
化合物の少なくとも一部を気化し、よって前記蒸気部分
に含まれる揮発性化合物の蒸気体積を増加する真空と、
前記流体収集装置に付随して設けられ、前記流体収集装
置からの前記液体部分の流れを制御するドレンと、前記
流体輸送管に付随して設けられ、前記流体収集装置から
の前記蒸気部分の排出量を制御する排気管と、を含む。

【００２０】本発明の別の特徴によれば、地下水帯と地
下水帯の上の通気帯を有する土壌の汚染された領域から
揮発性汚染物質を除去するための装置が提供され、この
装置が、地表面から地下水帯の下のレベルまで下方に延
びる、孔を有する立ち上がり管と、この孔を有する立ち
上がり管に付随して設けられた真空抽出管と、この真空
抽出管と連通している真空源（これにより蒸気および液
体は、地面から立ち上がり管に、そして立ち上がり管か
ら真空抽出管に引き込まれ、実質的に液体から成る液体
部分と実質的に蒸気から成る蒸気部分とを含む液体−蒸
気混合流として地表面に運ばれる）と、真空抽出管と真
空源の間に位置し、液体−蒸気混合流を受け入れると共
に、前記液体部分に含まれる揮発性化合物の少なくとも
一部を気化させ、それにより前記蒸気部分に含まれる揮
発性化合物の蒸気体積を増加する気化システムと、残り
の蒸気と残りの液体を受け入れ、それらを別々の蒸気流
と液体流とに分離する気体−液体分離器とを含む。

【００２１】本発明のもう一つ別の特徴によれば、土壌
の汚染された領域（この場合、汚染された領域は、地表
下の地下水帯および地下水帯の上に位置する通気帯を有
し、汚染物質は通気帯および地下水帯の下に存在する）
から汚染物質を２相除去（two phase removal ）によ
って除去する方法が提供される。この方法は、汚染され
た領域の選択された部分にボアホールを設けるステップ
と、孔を有する立ち上がり管（立ち上がり管の穿孔の少
なくとも幾つかは地下水帯よりも下に位置される）をボ
アホール内に配置するステップと、立ち上がり管に真空
を適用し、土壌ガスおよび飛沫同伴された液体を立ち上
がり管内に引き込んで、気体と液体の両方を１つの共通
の流れとして地表面に運ぶステップと、共通した流れの
蒸気部分の揮発性化合物の濃度を増加させるステップ
と、共通した流れからおもに液体である流れとおもに気
体である流れを形成するステップとを含む。

【００２２】本発明は、汚染された流出流を処理する現
行の方法に優る重要な利点を有する。第１に、本発明
は、流出流の液体構成要素（部分）から蒸気構成要素
（部分）に汚染物質を移動するための手段を提供する。
これにより、相処理後の汚染物質分離処理を主に流出流
の蒸気構成要素に限定できるようになり、それによって
汚染物質抽出プロセスの効率が上がる。

【００２３】また、本発明は、土壌から得られた汚染さ
れた液体および蒸気を、より少ないエネルギー消費量で
前処理するプロセスおよび装置も提供する。これは、流
出流中の汚染物質の大部分を、エネルギー消費が最も少
なくてすむ相において処理することによって達成され
る。

【００２４】さらに、本発明は、土壌から得られた汚染
された液体および蒸気を前処理するためのプロセスおよ
び装置であって、比較的コンパクトかつ省スペースの装
置を用いた装置およびプロセスを開発する必要を満たす
ものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明は、汚染物質、及び／又は
汚染物質を含む蒸気（ベーパ）と液体を２相流出流（tw
o-phase effluent stream ）として土壌から除去する
ための真空抽出プロセスを目的とする。さらに具体的に
は、本発明は、（液・蒸気）両相が除去またはそれ以降
の処理のために分離される前に、液相から蒸気相に変え
られる汚染物質の量を増加するための方法および装置を
目的とする。

【００２６】本明細書における図面は、本発明の実施例
を説明するためのものであり、本発明はこれらの図面に
よって制限されない。図１は、汚染物質を含む土壌液体
および土壌蒸気を処理する既知の方法を行うための装置
を概略的に示す。真空誘導装置１２は、管１４、押出し
ポット（またはこれに類似の装置）等の蒸気相−液相分
離器１６（以下、相分離機１６と称する）、および管付
属品２２を含む管１８を介して一本または複数本の抽出
井戸２０に連通する。

【００２７】一般的な２相汚染物質抽出プロセスにおい
て、真空誘導装置１２を起動すると、液体−蒸気の混合
流２４が土壌中から引き出されると共に、抽出井戸２０
を介して除去される。２相流出流２４は、それから管１
８を通して相分離器１６の中に引き込まれる。流出流
は、その後、液体部分と蒸気部分に分離され、その両方
が管２６および２８を介して相分離器１６から除去さ
れ、廃棄されるか、またはそれ以降の濾過その他の処理
がなされる。

【００２８】汚染された蒸気を処理する既知の方法は、
液体を処理するために利用可能な方法よりはるかに効率
的、かつ費用効果が高い。この理由から、液相汚染物質
を蒸気相に変えることが、このような変換が可能である
場合には、最良である。真空を適用すると、流出流２４
が地中から抽出される際に液体粒子の一部が気化するの
で、そうした相変換はある程度自然に起こる。流出流の
液体構成要素内に残る揮発性汚染物質の濃度が、液体構
成要素が相分離器１６から除去される時点で液体のさら
なる処理が必要とされない程度まで削減されるのが理想
である。

【００２９】今度は図２を参照すると、流出流が地表面
に運ばれるにつれ、適用された真空のために揮発性化合
物の一部が自然に気化するという事実を利用しているこ
とが分かる。図示されるように、本発明の１つの実施例
は、気化チャンバ１００を含み、気化チャンバ１００
は、液体収集装置１１０を含む。液体収集装置１１０は
（導）入口１１４を有し、この入口１１４を介して、土
壌から除去された２相流出流２４が気化チャンバ１００
に入る。

【００３０】本発明は、本実施例において２相真空抽出
プロセスに関連して説明されるが、本発明を他の装置と
共に使用してもよく、本発明が２相抽出プロセスとの使
用に限定されないことに注意されたい。例えば、当業者
であれば、気化チャンバ１００を、地下水を回収するた
めのプロセスに取り付けてよいこと、蒸気部分を作り出
すことによって汚染された液体の量を減らすために使用
してよいことが認識されるだろう。同様に、気化チャン
バ１００を、土壌蒸気抽出プロセス、空気噴霧(airspar
ging) プロセス、またはバイオスラーピング（bioslurp
ing ）プロセスに対応させてもよい。これらのプロセス
を使用して除去される汚染物質がおもに蒸気相に存在す
るのは事実であるが、抽出された蒸気相が、少なくとも
若干量の液体粒子を含むことがよくある。本発明の場
合、こうしたわずかに残存する液体粒子を減少または完
全に排除し、よって抽出された蒸気が乾いていることが
保証されるように（システムを）構成することが容易で
ある。

【００３１】続けて図２を参照すると、気化チャンバ１
００は、流体輸送管１１２も含む。図示されるように、
流体輸送管１１２の一方の端は流体収集装置１１０の内
側に位置され、他方の端は排気管１２０を介して真空誘
導装置１２と連通している。作動中、真空を適用するこ
とによって、流出流２４が、入口１１４を介して気化チ
ャンバ内に引き込まれる。真空を連続して適用すると、
流出流２４は、流体収集装置１１０から流体輸送管１１
２の中に引き込まれ、気化チャンバ１００から引き出さ
れる。流出流２４を気化チャンバ１００を介して移送す
る前に既に存在していた汚染物質に関しては、気化チャ
ンバ１００を通過した後、気化した状態で存在する割合
がさらに大きくなる。土壌粒子またはカルシウム堆積物
のようなさまざまな物質の沈殿が、流体収集装置１１０
の底部に蓄積する可能性がある。これらの物質は、ドレ
ン１１８を開放することによって流体収集装置から外に
排出して除去し、廃棄または処理してよい。同様に、気
化された流出流２４は、排気管１２０を介して流体輸送
管１１２から除去され、相分離およびそれ以降の処理、
および一方または両方の相のリサイクルが行われる。排
気管１２０またはドレン１１８（あるいはその両方）
を、流体輸送管１１２および流体収集装置１１０を通る
蒸気の流れを阻害すべく、必要に応じて用いてもよい。

【００３２】抽出井戸２０にもたらされる真空は、一般
に、抽出井戸２０および配管１８を介して発生する摩擦
による損失のため、気化チャンバ１００に適用される真
空より低くなる。この真空損失は、おもに地表下の諸条
件に応じて変動する。例えば、本発明の一つの実施の形
態において、真空の差異（vacuum differentials ）
は、水銀柱レベルで約７５．９ｃｍから約４５．７ｃｍ
の範囲になる可能性がある。他方、こうした損失は、一
般に気化チャンバ１００では発生しないので、さまざま
な気化チャンバ内での真空レベルは、通常、一定に保た
れる。所望であれば、どの真空チャンバ１００内の真空
レベルも、弁１２０を調整することによって操作するこ
とができる。本発明は、本実施の形態において単一の真
空誘導装置１２が気化チャンバ１００と抽出井戸２０の
両方と連通する状態で説明されているが、本発明はこの
実施の形態に制限されない。チャンバ１００および抽出
井戸２０に適用される真空が別個のソース（源）から来
るように本発明を構成することも可能である。また、こ
こでは、蒸気中の水分量を検出するガスクロマトグラフ
等の測定装置１２４を、排気管１２０内に配置し、流出
流２４の蒸気濃度を、流出流２４が気化チャンバ１００
を出るときに測定してよいことにも注意されたい。この
ような装置は、汚染物質をさらに除去すべく、抽出後の
液体処理を流出流２４に施さねばならないかどうかを判
断するために使用してよい。

【００３３】次に図３を参照すると、本発明の別の（第
２の）実施の形態が示されている。この第２の実施の形
態は、揮発性化合物を気化するためのシステム２００を
含み、同システムにおいては、２つまたは３つ以上の気
化チャンバ１００が互いに接続されると共に、汚染物質
抽出システムの出口に１つのチャンバ１００が取り付け
られる。単一の気化チャンバ１００でなく気化システム
２００を使用して、以降の処理のために相を分離する前
に液体汚染物質を気化する場合、一般に、流出流の液体
部分を、１つのチャンバだけ使用する場合よりも多く
（大きな体積で）蒸気に変えることができる。

【００３４】図示されるように、真空誘導装置１２は、
管１８を介して流出流２４と連通している。本実施例に
おいて、管１８には、その全長において複数の開口部が
分散して設けられ、流体が管に出入りできるようになっ
ている。具体的には、各排気管１２０が、管１８内の開
口部に取り付けられ、これにより、気化された流出流
が、気化チャンバ１００を出るときに流体輸送管１１２
を介して管１８に入るようになっている。さらに、複数
の気化チャンバ１００の各入口１１４が、接続管２０４
を介して管１８内の開口部に接続される。ゲート２０２
が、管１８内の開口部と対応する入口１１４の間の各管
２０４内に配置され、必要に応じて各気化チャンバ１０
０内への流出流の流れを阻害する。さらに、すべてのゲ
ートは、必要なときに、気化システム２００にバイパス
をもたらすために使用されてよい。流れ方向設定器２０
６ａ、２０６ｂ、および２０６ｃが、管１８内に配置さ
れ、必要に応じて流体の通過を妨げる。

【００３５】このシステムの作動中、複数の気化チャン
バ１００の（各）入口１１４および（各）排気管１２０
が管１８内の開口部に接続される上記の構成の場合、元
々の汚染された流出流２４の揮発性化合物の大部分また
はすべてを気化することができ、液体（状の）汚染物質
を除去し又は処理する必要が実質的になくなる。

【００３６】もう一度図３を参照すると、真空誘導装置
１２から真空を適用することによって、汚染された流出
流２４は、地中および抽出井戸２０から管１８の中に流
れ込む。繰り返すが、抽出井戸２０、および一個または
複数の気化チャンバ１００と連通する単一の真空誘導装
置１２を単独で使用することは、本発明を好適に実施す
る上で必要ではない。異なった真空源が抽出井戸２０お
よび一個または複数の気化チャンバ１００と連通するよ
うに本発明を構成してもよい。第１の流れ方向設定器２
０６ａは、流体を抽出井戸２０から気化チャンバ１００
に、またはチャンバを越えて管１８の中に流すように配
置される。

【００３７】流れ方向設定器２０６ａが閉じられると、
汚染された流出流２４は、管２０４および入口１１４を
介して第１の気化チャンバ１００の中に流れ込み、流出
流が流体輸送管１１２を通って移動するにつれて、揮発
性化合物の大部分が気化される。また、残りの流出流
は、ドレン１１８を介して流体収集装置１１０から除去
することができる。排気管１２０が開いている限り、流
出流２４は、管１８の中に入り、Ａ点（図３参照）まで
移動する。

【００３８】１つまたは複数の気化チャンバ１００を迂
回する場合の明らかな理由とは、気化チャンバ１００が
誤動作しているときにその使用を避けることである。こ
のチャンバ迂回は、一部または全てのチャンバの日々の
保守点検のためにも必要であろう。さらに、液体流から
の揮発性物質の気化を所望のレベルで達成するために、
運転される気化チャンバ１００の数を調節してもよい。
設置時には、適切なレベルで汚染物質を気化するため
に、単一のシステム２００内で複数のチャンバを接続す
ることが必要に思われるかもしれないが、以降の土壌状
態によって、後日必ずしも全てのチャンバを運転しなく
てもよい可能性がある。これらの状況を考えれば、（シ
ステムに）弁２０２および２０６が含まれていること
は、これらを用いて運転中適切な数のチャンバ１００を
即時に運転または停止でき、あるいは運転・停止の両方
を行えるので、明らかに有利だろう。例えば、複数のチ
ャンバ１００を備えるシステム２００を、年の一定の時
期に大量の地下水を含み、他の時期でははるかに少ない
（水）量を含む場所に設置することが考えられる。設置
時、また土壌が飽和している季節にはその時期を通して
全てのチャンバが使用されるが、それらの内の一個また
は複数を、土壌が乾いてきたときにはバイパス（迂回）
することができる。そして土壌が飽和状態に戻り、揮発
性化合物のさらなる気化が必要となったときには、バイ
パスされたチャンバ１００を再び使用してよいのは、明
らかであろう。

【００３９】入口２０２ａおよび２０２ｂが閉じられ、
流れ方向設定器２０６ａおよび２０６ｂが開いている場
合、気化された流出流２４は第２の気化チャンバ１００
を迂回し、Ｂ点（図３参照）まで移動する。このとき、
入口２０２ｃが閉じられ、流れ方向設定器２０６ｃが開
いていれば、流出流２４が第３の気化１００チャンバを
迂回し、相分離その他の必要な処理を受けるべく管１８
から出て行く。

【００４０】しかし、入口２０２ｂが開いており、流れ
方向設定器２０６ｂが閉じられているときに流出流２４
がＡ点に到達すると、流出流２４は、その入口１１４を
通って第２の気化チャンバ１００に入り、流出流２４内
にまだ残っている揮発性化合物は再び気化される。これ
によって、相分離に先立ち、さらに多くの量の揮発性混
合物が蒸気相に入る。流出流の一部は、第２の流出収集
装置１１０内に再び液相で残る可能性があり、これはド
レン１１８を介して除去することができる。第２の排気
管１２０ｂが開いていれば、流出流２４は管１８の中に
入り、Ｂ点まで移動する。

【００４１】同様に、入口２０２ｃが閉じられ、流れ方
向設定器２０６ｃが開いているなら、流出流２４は、第
３気化チャンバ１００を迂回し、管１８から出て液体構
成要素と蒸気構成要素とに分離されると共にその他の必
要な分離後処理が行われる。しかし、入口２０２ｃが開
いており、第３の流れ方向設定器２０６ｃが閉じられて
いるときは、流出流２４は第３の気化チャンバ１００に
入って、残っている揮発性化合物をもう一度気化ステッ
プで気化し、その後、流出流２４は管１８に戻され、分
離および分離後処理のために移送される。気化システム
２００は、本実施の形態では３つの気化チャンバと共に
説明されているが、任意の数の気化チャンバ１００を前
述のように接続することができ、本発明は３つのチャン
バの使用に制限されない。よって、気化された流出流２
４は、図に示されるように気化システム２００から出る
か、あるいは下流側の第４の入口２０２を介してもう一
つの気化チャンバ１００の中に流れ込む可能性がある。

【００４２】上述のように、測定装置１２４を、一部ま
たは全ての排気管１２０内に配置し、流出流２４の蒸気
の濃度を、流出流２４が気化チャンバ１００を出るとき
に測定してもよい。この測定装置１２４を含んだ構成に
おいて、測定装置１２４を、流出流２４の流れの方向を
制御するために使用してもよい。従って、測定装置１２
４からのデータに基づき、流出流２４を残りの流れ方向
設定器２０６を通過させてシステムの外に出しても、あ
るいは別の気化チャンバ１００の中に流して流出流２４
の蒸気体積をさらに増加させてもよい。流れ方向設定器
２０６によって決定される流れの方向は、これを手作業
で選択しても、あるいは自動フィードバックシステム
（同システムは、測定装置１２４からの測定データを流
れ方向設定器２０６に送信し、揮発性汚染物質の蒸気濃
度が十分に高いときには流れ方向設定器２０６が流出流
を気化システム２００から出し、一方、蒸気濃度が最も
効率的な「プロセス後」処理を行うには低すぎる場合に
は、流出流２４を別の気化チャンバ１００に送るように
制御する）によって自動制御してもよいことは、当業者
であれば自明であろう。

【００４３】次に図４を参照すると、本発明の第３の実
施例が示され、この実施例においては、１つの気化チャ
ンバ１００、または気化システム２００を形成する複数
のチャンバのいずれかを、抽出井戸２０または類似の装
置に接続し、地中の汚染された領域から液体汚染物質ま
たは蒸気汚染物質、あるいはその両方を除去する。１つ
のタイプの汚染物質抽出装置は、地表面から地下水帯３
０６より下のレベルまで下方に延びる、孔を有する立ち
上がり管３０２を含む。真空抽出管３０４が、孔を有す
る立ち上がり管３０２に付随して設けられる。真空誘導
装置１２がこの真空抽出管３０４と連通し、蒸気および
液体が地中から立ち上がり管の中に、そして立ち上がり
管から真空抽出管の中に引き込まれると共に、混合され
た１つの液体−蒸気流２４として地表面に運ばれる。

【００４４】本実施の形態では、１つまたは複数の気化
チャンバ１００を、真空抽出管３０４と真空誘導装置１
２の間の管１８の中に位置してよい。液体−蒸気混合流
２４は、入口１１４を介して運ばれ、流出流２４の液相
揮発性汚染物質の少なくとも一部が気化される。単一の
気化チャンバ１００を単独で用いる場合、気化された流
出流２４は、その後（図１に示されるような）蒸気−液
体分離器１６に運ばれ、蒸気−液体分離器１６は、残り
の蒸気および残りの液体を受け入れると共に、以降の処
理のためにそれらを蒸気流と液体流とに分離する。気化
システム２００が使用される場合は、液体−蒸気流２４
は、蒸気流が一個または複数の気化チャンバ１００を通
されるに従って、気化プロセスを複数回経験し、蒸気相
に存在する揮発性化合物の量が、流れがチャンバ１００
を通って移動するたびに増加する。

【００４５】本実施例においても、測定装置１２４を排
気管１２０に付随して設け、出て行く 流出流の蒸気濃
度を測定してもよい。流出流２４の流れを最も効率的な
「プロセス後」処理ができるように方向付けるべく、流
れ方向設定器２０６を手動もしくは自動制御してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】地表面の下から土壌汚染物質を除去するために
使用できる汚染物質抽出プロセスおよび装置の概略図で
ある。

【図２】本発明の気化チャンバの具体例の詳細を示す図
である。

【図３】本発明の一連の気化チャンバを用いた液体汚染
物質を気化するためのシステムを示す図である。

【図４】本発明を汚染物質抽出プロセスに組み込む一つ
の例を示す図である。

【符号の説明】

１１０ 液体収集装置 １１２ 液体輸送管 １１４ 入口 １１８ ドレン １２０ 排気管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード エー．ウィリアムズ アメリカ合衆国 13146 ニューヨーク州 サヴァナ ドルリー ロード 4545 (72)発明者 ロナルド イー．ヘス アメリカ合衆国 14580 ニューヨーク州 ウェブスター ハイタワー ウェイ 750

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に液体から成る液体部分と実質的
   に蒸気から成る蒸気部分とを含む液体―蒸気混合流にお
   いて揮発性化合物を気化するチャンバにおいて、 ａ）流体収集装置と、 ｂ）前記混合流を溜めて沈殿させるための前記流体収集
   装置への入口と、 ｃ）前記流体収集装置の内部に一方の端が位置された流
   体輸送管と、 ｄ）前記流体輸送管と連通し、前記入口を介して、前記
   流体収集装置の中に混合流を引き込み、前記液体部分に
   含まれる揮発性化合物の少なくとも一部を気化し、よっ
   て前記蒸気部分に含まれる揮発性化合物の蒸気体積を増
   加する真空と、 ｅ）前記流体収集装置に付随して設けられ、前記流体収
   集装置からの前記液体部分の流れを制御するドレンと、 ｆ）前記流体輸送管に付随して設けられ、前記流体収集
   装置からの前記蒸気部分の排出量を制御する排気管と、
   を備えた液体―蒸気混合流において揮発性化合物を気化
   するチャンバ。
2. 【請求項２】 実質的に液体から成る液体部分と実質的
   に蒸気から成る蒸気部分とを含む液体―蒸気混合流にお
   いて揮発性化合物を気化するシステムにおいて、 ａ）真空源と、 ｂ）複数の入口と出口を有し、流体源を前記真空源に接
   続する導管と、 ｃ）複数の気化チャンバであって、各気化チャンバが１
   つの入口と１つの出口を有し、各気化チャンバ入口が導
   管出口に接続され、各気化チャンバ出口が導管入口に接
   続される複数の気化チャンバと、 ｄ）複数のゲートであって、各ゲートが導管出口と気化
   チャンバ入口との間に位置する複数のゲートと、 ｅ）前記導管全体に分散して設けられた複数の流れ方向
   設定器であって、各流れ方向設定器が、前記流体源から
   前記気化チャンバ入口へ向かう流体の方向と、前記気化
   チャンバ入口に向かわずにこれを通過する流体の方向と
   の間で方向を選択できるように、気化チャンバに対して
   位置された複数の流れ方向設定器と、を備えた液体―蒸
   気混合流において揮発性化合物を気化するシステム。
3. 【請求項３】 地下水帯と地下水帯の上の通気帯を有す
   る土壌の汚染された領域から揮発性汚染物質を除去する
   装置において、 ａ）地表面から地下水帯よりも下のレベルまで下方に延
   びる、孔を有する立ち上がり管と、 ｂ）前記孔を有する立ち上がり管に付随して設けられた
   真空抽出管と、 ｃ）前記真空抽出管と連通している真空源であって、こ
   れにより揮発性化合物を含んでいる蒸気および液体が地
   中から前記立ち上がり管に、そして前記立ち上がり管か
   ら前記真空抽出管に引き込まれ、一つの液体―蒸気混合
   流として前記地表面に運ばれ、前記液体―蒸気混合流
   が、実質的に液体から成る液体部分と実質的に蒸気から
   成る蒸気部分とを含む真空源と、 ｄ）前記真空抽出管と前記真空源との間に位置し、前記
   液体−蒸気混合流を受け入れると共に前記液体部分に含
   まれる揮発性化合物の少なくとも一部を気化し、よって
   前記蒸気部分に含まれる揮発性化合物の蒸気体積を増加
   する気化システムと、 ｅ）前記液体−蒸気混合流を受け入れ、それを蒸気流と
   液体流とに分離する蒸気−液体分離器と、を備えた地下
   水帯と地下水帯の上の通気帯を有する土壌の汚染された
   領域から揮発性汚染物質を除去する装置。