KR100925130B1

KR100925130B1 - 수은 오염된 토양의 복원

Info

Publication number: KR100925130B1
Application number: KR1020047006093A
Authority: KR
Inventors: 비니거해럴드제이; 스테게메이어조지레오
Original assignee: 쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이.
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2009-11-05
Also published as: ATE342138T1; DE60215378D1; AU2002365145B2; US20040120771A1; MXPA04003716A; WO2003053603A2; AU2002365145C1; EP1446239B1; KR20040048991A; JP2005512791A; JP4344803B2; EP1446239A2; US6962466B2; BR0213512A; DE60215378T2; CA2463053A1; BR0213512B1; CA2463053C; AU2002365145A1; DK1446239T3

Abstract

토양 내의 수은 오염물의 수준을 제거 또는 저감하는데 인시튜 토양 복원 시스템이 사용될 수 있다. 토양 복원 시스템은 토양 내의 다른 오염물의 수준을 또한 제거 또는 저감할 수 있다. 수은은 가열 시스템에 의해 토양 내에서 기화될 수 있다. 기화 수은은 진공 시스템에 의해 토양으로부터 제거될 수 있다. 기화 수은은 기화 수은을 상승시키는 가열된 상승기를 통과할 수 있다. 가열된 상승기로부터 기화 수은이 통과한 후에, 기화 수은은 냉각 및 응축되어 처리 시설로 하향 유동할 수 있다. 토양으로부터 수은을 증기로서 제거하는 것은 수은 오염된 토양을 복원하기 위해 경제적이고, 안전하고, 효율적인 방법을 제공할 수 있다.

Description

수은 오염된 토양의 복원{REMEDIATION OF MERCURY CONTAMINATED SOIL}

본 발명은 일반적으로 오염된 토양의 처리에 관한 것이다. 본 발명의 실시형태는 수은 오염된 토양의 인시튜 열 탈착 토양 복원(in situ thermal desorption soil remediation)에 관한 것이다.

토양의 오염은 여러 장소에서 중요한 문제가 되어가고 있다. 용어 "토양"은 지면에 통합된 물질 및 통합되지 않은 물질을 의미한다. 토양은 먼지, 모래, 및 바위와 같은 천연 구성 물질 뿐만 아니라 충전 물질과 같은 다른 물질을 포함할 수 있다. 토양은 화학 오염물, 생물 오염물, 및/또는 방사성 오염물로 오염될 수 있다. 토양의 오염은 물질 유출, 저장 용기로부터의 누출, 및 매립지 누출과 같은 다양한 방식으로 발생할 수 있다. 오염물이 대수층 또는 공기중으로 이동하게 되면, 추가적인 공중 건강 문제가 발생한다. 토양 오염물은 먹이 사슬의 다양한 종에서의 생체내축적을 통해 음식 공급물로 또한 이동할 수 있다.

오염된 토양을 복원하기 위한 다양한 방법이 존재한다. 용어 "토양의 복원"은 토양 오염물을 제거하거나 또는 토양내의 오염물을 저감하도록(예를 들어, 수용가능한 수준으로) 토양을 처리하는 것을 의미한다. 오염된 지역을 복원하는 방법은, 토양을 굴착하고 토양을 개별 처리 시설내에서 처리하여 토양내의 오염물을 제거하거나 또는 오염물 수준을 저감하는 것이다. 이 방법과 관련된 많은 문제점은 그 용도 및 유효성을 제한할 수 있다. 예를 들어, 굴착에 수반되는 먼지 발생으로 인해 주위 환경 및 작업자가 토양 오염물에 노출될 수 있다. 또한, 작은 오염 지역이라도 효과적으로 처리하기 위해서는 많은 양의 토양이 굴착될 필요가 있다. 다른 토양 복원 방법과 비교하여 장비비, 노동비, 수송비, 및 처리비 면에 있어서 이러한 방법은 엄청나게 비싸지게 된다.

토양을 복원하는데 생물학적 처리 방법 및 인시튜 화학적 처리 방법이 또한 사용될 수 있다. 생물학적 및/또는 화학적 처리 방법은 물질을 토양속으로 주입하여, 물질이 토양내의 오염물과 반응하고 그리고/또는 오염물을 이동시키는 방법이다. 생물학적 또는 화학적 처리중에 주입된 물질은, 오염되지 않는 반응 생성물을 생성하기 위해 토양 오염물과 반응하도록 형성된 반응물일 수 있다. 반응 생성물중 일부는 휘발성일 수 있다. 이들 반응 생성물은 토양으로부터 제거될 수 있다.

화학적 처리중에 주입된 물질은, 토양으로부터 오염물을 제거하는 추출 웰(extraction well)쪽으로 오염물을 이동시키도록 형성된 구동 유체(drive fluid)일 수 있다. 구동 유체는 증기, 이산화탄소, 또는 다른 유체일 수 있다. 그러나, 토양 불균질성(soil heterogeneity) 및 다른 인자로 인해, 생물학적 처리 방법 및/또는 화학적 처리 방법을 사용하여 토양내의 오염물 수준의 균일한 저감이 억제될 수 있다. 또한, 유체 주입으로 인해 오염물이 인접 토양으로 이동할 수 있다.

토양 증기 추출법(SVE)은 지하로부터 오염물을 제거하는데 사용될 수 있는 방법이다. SVE중에, 지하 토양을 통해 공기를 흡입하기 위해 진공이 가해진다. 진공은 토양/공기 경계면에 가해질 수 있거나 또는 토양내에 위치된 진공 웰(vacuum well)을 통해 가해질 수 있다. 공기는 휘발성 오염물을 진공원쪽으로 반출(entrain)할 수 있고 또한 운반할 수 있다. 진공에 의해 토양으로부터 제거된 오프 가스(off-gas)는 토양내에서 존재했던 오염물을 포함할 수 있다. 오프 가스는 처리 시설로 운반될 수 있다. 토양으로부터 제거된 오프 가스는 오프 가스 내의 오염물을 제거하거나 또는 저감하기 위해 처리 시설에서 처리될 수 있다. SVE에 의해, 토양을 이동시키거나 또는 상당히 방해할 필요없이 오염물이 토양으로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, SVE는 길, 기초물, 또는 다른 고정 구조물 아래에서 실시될 수 있다.

지하 토양의 투과율(permeability)은 SVE의 효율을 제한할 수 있다. 공기 및 증기는 지하 토양을 통해 유동할 수 있고, 주로 토양의 높은 투과율 영역을 통해 유동할 수 있다. 공기 및 증기는 토양의 낮은 투과율 영역을 우회할 수 있으며, 이에 의해 비교적 많은 양의 오염물이 토양에 잔류하게 된다. 높은 투과율 및 낮은 투과율의 영역은, 예를 들어 토양내의 수분, 층화 토양층, 및 틈과 물질 불균질성을 특징으로 할 수 있다.

토양내에는 물이 존재할 수 있다. 일부 토양내에서의 일정한 수준에서, 토양내의 빈 공간은 물로 포화된다. 이 수준을 포화대(saturation zone)라고 부른다. 포화대의 위인 불포화대에서, 토양내의 빈 공간은 물과 가스로 채워진다. 불포화대와 포화대 사이의 경계면은 지하 수면(water table)으로 불린다. 지하 수면의 깊이는 포화대의 깊이로 불린다. 포화대는 준대수층(aquitard)에 의해 제한될 수 있다. 준대수층은 물의 이동을 억제하는 토양의 낮은 투과층이다.

물 보유로 인해 감소된 공기 투과율은 SVE 토양 복원중에 공기 유동과 토양내의 오염물과의 접촉을 억제할 수 있다. 토양으로부터 탈수하는 방법은 물 보유의 문제를 부분적으로 해결할 수 있다. 토양은 지하 수면을 낮추고 그리고/또는 진공 탈수 기술을 사용함으로써 탈수될 수 있다. 이들 방법은 공기 유동을 유입시키기 위해 토양의 구멍을 개방시키는 효과적인 방법이 될 수 없다. 모세관력은 지하 수면이 낮아질 때 토양으로부터의 물의 제거를 억제할 수 있다. 지하 수면을 낮춤으로써 토양에 수분이 형성되고, 이에 의해 공기 전도성이 제한될 수 있다.

진공 탈수 기술은 실제적인 제한을 가질 수 있다. 진공 탈수 기술중에 발생된 진공은 탈수 웰로부터 이격되어 급속하게 축소될 수 있다. 진공 탈수를 사용함으로써 토양내의 물 보유가 상당히 감소할 수 없다. 이 방법을 사용함으로써 결과적으로, 탈수 웰에 인접하여 위치된 공기 전도성을 위한 우선 통로가 또한 형성될 수 있다.

많은 종류의 토양은 높은 투과층 및 낮은 투과층이 교대로 형성된 수평층을 특징으로 한다. 토양의 층 종류의 일반적인 예는 미사층과 모래층이 교대로 되 어 있는 얇은 베드를 특징으로 하는 호수 침전물이다. 이러한 층에서 SVE를 수행하려는 시도에 의해, 모래층내에서 실질적으로 발생하며 미사층을 우회하는 공기 유동이 형성된다.

토양내에는 불균질성이 존재할 수 있다. 공기 및 증기는 자갈층과 같은 특정한 영역 또는 불균질 토양층을 통해 우선적으로 유동할 수 있다. 공기 및 증기는 점토층과 같은 다른 영역 또는 불균질 토양층을 통해 잘 유동하지 못한다. 또한, 예를 들어, 공기 및 증기는 불량하게 압축된 충전 물질내의 공간을 통해 우선적으로 유동하려는 경향이 있다. 공기 및 증기는 과도하게 압축된 충전 물질을 통해 잘 유동하지 못한다. 충전 물질내의 매립된 부스러기는 또한 토양을 통한 공기의 유동을 방해할 수 있다.

토양 오염물의 몇몇 성분은 유독성일 수 있다. 그러한 토양 오염물은 수은, 디메틸 수은과 같은 수은 함유 화합물, 플루토늄과 같은 방사성 물질, 휘발성 위험 화합물, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 토양 오염물의 위치 및 크기를 확인하기 위해 웰을 위치시키거나 또는 침략적인 시험 과정을 사용하는 것은, 웰 또는 시험 과정의 설치 및 사용중에 주위 환경 및 작업자가 오염된 증기, 먼지, 또는 다른 형태의 오염물에 노출되지 않는다는 것을 보장하기 위해 특별한 측정법을 필요로 할 수 있다. 그러한 측정법은, 오염물이 대기에 방출되는 것을 방지하기 위해 먼지 또는 증기 생성 작업을 엔클로저내에 위치시키는 단계, 공기를 대기에 방출하기 전에 오염물을 제거 또는 저감하기 위해 그러한 엔클로저내에서 공기를 처리하는 단계, 작업자에게 적절한 보호 의류를 착용하도록 하는 단계, 및/또 는 작업자에게 적절한 호흡 여과기 또는 개별 공기 공급원을 장비하도록 하는 단계를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

몇몇 경우에 있어서, 오염된 토양으로부터 몇몇 오염물을 제거하는 것이 비실제적일 수 있지만, 다른 오염물을 제거하는 것은 바람직할 수 있다. 예를 들어, 방사성 물질로 오염된 토양은 수은, 수은 함유 화합물, 탄화수소, 및/또는 염화 탄화수소와 같은 다른 오염물로 또한 오염될 수 있다. 방사성 물질의 제거는 불가능하거나 또는 비실제적일 수 있지만, 그러한 오염물이 토양을 통해 다른 영역으로 이동하는 것을 억제하기 위해 토양내의 다른 오염물을 제거하거나 또는 저감하는 것은 바람직할 수 있다.

지면내의 물의 존재는 구조 과제에 대해 자주 문제가 된다. 물의 존재 및/또는 물의 재충전의 문제는 몇몇 구조 과제에 대해 극복되어야 한다. 선택된 영역을 둘러싸는 결빙벽(freeze wall)을 형성함으로써 선택된 영역속으로의 물의 이동에 대한 배리어(barrier)가 확립될 수 있다. 작업 지역에 인접하는 토양을 안정시키고 또한 작업 지역으로의 물의 이동을 억제하기 위해 결빙벽을 사용하는 것은, 터널 및 통로의 건설중에 또한 굴착 작업중에 실시되었다. 작업 지역에서의 결빙 웰의 일반적인 적용에 있어서, 결빙 웰은 토양속으로 삽입되고, 결빙수의 벽 및 토양은 선택된 영역 주위에 형성된다. 그리고 나서 선택된 영역내의 토양은 구멍을 형성하기 위해 굴착된다. 지지물은 구멍을 형성하는 벽이 움푹 들어가는 것을 억제할 수 있다. 벽의 붕괴를 방지하기 위해 충분한 지지물이 설치되는 때에 결빙벽은 녹을 수 있다. 대안적으로, 토양의 제거에 의해 형성된 구멍내에서의 작업은 구멍이 붕괴되는 것을 방지하기 위해 물의 결빙벽 및 토양에 따라 완료될 수 있다. 물의 결빙벽 및 토양은 웰내의 작업이 완료된 후에 녹을 수 있다.

전체가 본원에 참고로 하고 있고 Ljungstrom에게 허여된 미국특허 제 2,777,679 호에는, 탄화수소가 생성되는 구역의 경계를 형성하기 위해 결빙 배리어를 형성하는 방법이 개시되어 있다. 구역내의 물질은 열분해 생성물을 생성 웰쪽으로 이동시키기 위해 물질을 통해 가열 전방을 대류적으로 진행시킴으로써 열분해된다. 전체가 본원에 참고로 하고 있고 Krieg 등에게 허여된 미국특허 제 4,860,544 호에는, 지구의 표면 영역, 즉 봉쇄 지역으로부터 또는 봉쇄 지역 바로 밑에 하향 연장하는 소정의 체적 주위에 폐쇄된 극저온 배리어 감금 시스템을 확립하는 방법이 개시되어 있다.

토양내의 수은 오염은 심각한 장기간의 위험을 초래한다. 수은 오염으로부터 발생하는 광범위한 건강 문제의 예가 세계 여러 나라에서 증명되었다. 몇몇 수은 오염은 산업 자원으로부터의 누출에 기인한다. 예를 들어, 클로로/알칼리 플랜트에서 전극으로서 사용되었던 용기로부터의 수은 누출은 수은 오염의 원인으로서 알려져 있다. 수은 오염 및 수은 화합물 오염은 채광 처리 지역 및 배터리 제조 시설에서 발생하였고, 또한 기압계, 압력계, 온도계, 수은 스위치, 및 다른 수은 함유 기구와 용기의 누출, 누설, 및/또는 파괴로 인해 발생할 수 있다. 수용불가능한 수준의 수은 또는 수은 화합물이 또한 산업 폐기물 및/또는 도시 폐기물내에 존재할 수 있다.

수은의 압력 헤드가 토양의 모세관 유입 압력을 초과하는 경우, 원소 수은(elemental mercury)은 토양속으로 유입될 수 있다. 수은의 유입을 방지하는 높은 모세관 압력을 발생시키는 작은 구멍 크기로 인해 수은이 낮은 투과층에 마주칠 때까지 수은은 토양을 통해 계속해서 아래로 이동할 수 있다. 수은은 일반적으로 약 100 밀리다시(millidarcy) 이상의 다공성을 갖는 토양을 통과한다. 수은이 통과할 수 없는 배리어에 도달하는 경우, 수은은 배리어를 따라 옆으로 유동하여 낮은 위치에서 고일 수 있다. 토양을 통과하는 수은 누설물의 일부는 토양의 기공내에 잔류할 수 있다. 토양의 기공내에 보유된 수은의 양은 기공의 형상 및 수은 포화에 의존할 수 있다. 일반적으로, 깨끗한 모래 토양내의 기공 공간은 토양의 기공 체적당 5% 내지 20%의 잔류 수은 체적을 보유할 것이다.

수은의 물리적 특성으로 인해 토양으로부터 수은을 제거하기가 어려울 수 있다. 수은의 밀도(20℃에서 13.5 g/cc)로 인해 토양으로부터 수은을 추출하기가 어려울 수 있다. 토양내의 수은의 일부를 보유함으로써, 토양으로부터 수은을 제거하기가 어려우므로, 토양은 수은에 의해 더 이상 오염되지 않는다. 수은의 낮은 증기 압력(예를 들어, 20℃에서 0.0012 mmHg 및 100℃에서 0.2729 mmHg)으로 인해, 낮거나 약간 상승된 온도에서 토양 증기 추출법에 의해 수은을 제거하는 것은 너무 시간 소비적이어서 수은 오염된 토양을 실행가능하게 복원할 수 없다.

수은 오염된 토양은 수은을 제거하기 위해 토양 굴착 및 토양의 후속 처리에 의해 처리될 수 있다. 굴착된 토양은 토양으로부터 수은을 여과하고 그리고/또는 토양을 가열하여 수은을 제거함으로써 처리될 수 있다. 수은을 함유하는 토 양의 제거, 처리, 및 운반은 넓은 오염 지역에 대해서는 실용적이지 않다. 유기 오염물 및/또는 방사성 오염물과 같은 다른 종류의 토양 오염물이 수은 오염된 토양내에 제공될 수 있다. 수은 및 다른 종류의 오염물로 인한 안전성 고려는, 굴착 사용 및 수은 오염된 토양의 처리에 대항하여 토양을 처리하기 위한 복원 방법으로서 중요할 수 있다.

수은 오염된 토양을 처리하는데 인시튜 열 탈착 토양(ISTD) 복원 시스템이 사용될 수 있다. 상기 토양 복원 시스템은 수은 오염된 토양내의 수은, 수은 화합물, 및 다른 제거가능한 오염물을 수용가능한 수준으로 제거하거나 또는 저감하는데 사용될 수 있다. 수은은 개방 위치에 위치될 수 있고, 또는 수은 오염물은 건물의 콘크리트 슬래브와 같은 구조물의 바로 밑에 위치될 수 있다. 오염물이 구조물의 바로 밑에 위치되면, 토양 복원 시스템의 가열기 및 추출 웰이 구조물의 바로 밑의 오염된 토양과 접촉하도록 이 구조물은 이동되거나, 제거되거나, 또는 변경될 수 있다.

수은 오염물의 위치, 범위, 및 농도는, 토양내의 오염물을 수용가능한 수준으로 제거하거나 또는 저감하는 토양 복원 시스템을 설치하기 전에 결정될 수 있다. 토양내의 수은의 위치를 결정하는데 비파괴 검사(non-intrusive test)가 사용될 수 있다. 전파 탐지법(radar), 중량 측정법, 및/또는 전자기 측정법을 사용함으로써 토양내의 수은의 존재가 결정될 수 있다. 수은의 금속적 특징으로 인해, 전파 탐지법을 사용하여 토양내의 수은의 양이 많이 검출될 수 있다. 토양내의 물의 존재로 인해 수은 위치 검사법으로서의 전파 탐지법의 효과가 제한될 수 있다. 토양내의 수은의 존재는 토양의 평균 밀도를 증가시킬 수 있다. 중력이 측정가능하게 증가한다는 것은 토양이 수은으로 오염되어 있다는 것을 나타낼 수 있다. 토양내의 밀도 변이를 검출하는데 중력 측정법이 사용될 수 있다. 검출된 변이는 수은의 존재를 나타낼 수 있고, 또는 검출된 변이는 토양내의 다른 종류의 밀도 변이의 존재를 나타낼 수 있다. 토양의 평균 밀도를 증가시키는 것 이외에, 수은은 토양의 전기 저항을 감소시켜 유도 분극(induced polarization)을 발생시킬 수 있다. 전파 표시, 밀도 변이, 토양 저항의 감소, 및/또는 유도 분극의 존재는 토양 영역내에 수은 오염물이 존재한다는 것을 나타낼 수 있다.

전파 탐지법, 중량 측정법, 또는 전자기 측정법과 같은 비파괴 검사, 또는 실질적으로 비파괴 검사는 토양 영역내의 수은의 존재를 나타낼 수 있다. 이러한 시험은 수은 오염 영역을 나타낼 수 있지만, 오염물의 정확한 농도 및 깊이에 관한 정보를 제공할 수는 없다. 토양내에서 수은 오염물이 발견된 후에, 수은 오염물의 범위, 깊이, 및 농도는 파괴 검사에 의해 결정될 수 있다. 토양내에는 시험 웰이 위치될 수 있다. 시험 웰로부터의 코어의 시험 및 시험 웰을 통해 토양으로부터 제거된 유체의 시험은 토양 오염물의 깊이 및 농도 정보를 결정하는데 또한 사용될 수 있다. 인시튜에서 수은 농도를 결정하는데 검층 도구(logging tool)가 또한 사용될 수 있다. 검층 도구는 토양을 복원하기에 앞서 수은 오염의 위치, 범위, 및 농도를 결정하는데 중요할 수 있다. 검층 도구는 또한 토양 복원중에 토양 복원 공정의 진행 및 효과를 평가하는데 중요할 수 있다. 토양 복원 시스템의 실시형태에 있어서, 수은 농도의 인시튜 측정을 제공하는데 중성자 검층 도구(neutron logging tool)가 사용될 수 있다.

수은 오염된 토양을 처리하는데 사용된 토양 복원 시스템은 ISTD 토양 복원 시스템일 수 있다. 열 블랭킷 및/또는 가열기 웰에 의해 토양에 열이 가해질 수 있다. 토양 가열기의 종류는 토양내 오염물의 깊이에 따라 결정될 수 있다. 가열기 블랭킷은 오염물이 지표면에 가까이 존재할 때 사용될 수 있다. 가열기 웰은 오염물이 토양내에 더 깊게 존재할 때 사용될 수 있다. 토양에 가해진 열은 처리 영역 전체에 걸쳐 수은의 비등점 이상의 온도로 토양을 가열할 수 있다. 가열기 추출 웰의 링이 처리 영역내의 다른 복원 웰을 둘러쌀 수 있다. 가열기 추출 웰은 토양 복원중에 오염물이 처리 영역으로부터 이동하는 것을 억제할 수 있다.

처리 영역내의 수은의 봉쇄 및 처리 영역 전체에 걸친 공기 유동의 저감은 지면 커버 및 처리 영역 주위의 배리어에 의해 강화될 수 있다. 배리어는 인접 영역으로의 토양 오염물의 이동을 억제할 수 있다. 배리어는 또한 인접 영역으로부터 처리 영역으로의 유체 유동을 억제할 수 있다. 배리어는 처리 영역 주위의 토양으로 이동되는 강판 섹션 또는 다른 종류의 재료로 형성될 수 있다. 그라우트(grouting), 고온 고무 밀봉물, 또는 다른 종류의 밀봉물이 개개의 섹션을 함께 결합시키는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 배리어는 처리 영역 주위에 위치된 결빙 웰에 의해 형성되는 결빙 배리어일 수 있다.

토양 복원 시스템용 지면 커버는 처리 영역으로부터 공기중으로의 증기의 방 출을 억제할 수 있다. 지면 커버는 또한 지표면으로부터 토양속으로 유체가 유입되는 것을 억제할 수 있다. 일 실시형태에서, 지면 커버는 지표면상에 위치된 제 1 강 시트, 제 1 강 시트 상부의 단열층, 및 단열층 위의 증기 배리어를 포함할 수 있다. 토양속으로 연장하는 웰의 일부는 제 1 강 시트를 통과할 수 있다. 웰은 배리어에 용접되거나 또는 밀봉될 수 있다. 증기 배리어는 제 1 강 시트를 빠져 나온 물질이 방출되는 것을 억제할 수 있고, 또한 지표면으로부터 토양속으로 공기 및/또는 물이 유입되는 것을 억제할 수 있다. 증기 배리어는 강 배리어 및/또는 폴리머 배리어일 수 있다. 폴리머 배리어는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 실리콘 고무, 또는 이들의 조합일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 증기 배리어는 원하는 위치로 빗물이 향하도록 경사질 수 있다. 증기 배리어의 내측에 형성된 응축물은 축적되어 토양 복원 시스템의 처리 시스템속으로 도입될 수 있고, 이에 의해 응축물내의 오염물이 적절하게 처리된다. 제 1 강 시트의 상부에는 지지 구조물이 위치될 수 있다. 지지 구조물은 처리 영역내의 지면속으로 통과하거나 또는 지면으로부터 통과하는 웰, 상승기(riser), 배선(wiring), 수집 파이프 및 다른 구조물을 지지할 수 있다.

토양 복원 시스템은 처리 영역을 둘러싸거나 또는 부분적으로 둘러싸는 경계 배리어를 포함할 수 있다. 경계 배리어는 결빙벽, 그라우트벽, 및/또는 원하는 깊이로 지면속으로 삽입되어 함께 밀봉된 다수의 시트일 수 있다. 지면 커버의 일부와 경계 배리어 사이에는 밀봉물이 형성될 수 있다. 밀봉물은 용접물; 접착제; 및/또는 클램프, 나사, 볼트, 또는 다른 종류의 고정구에 의해 제공된 개스 킷 및 조임력일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 경계 배리어는 처리 영역으로부터의 오염물의 이동을 억제할 수 있다. 경계 배리어는 또한 처리 영역에 인접하는 영역으로부터 처리 영역속으로의 유체의 유입을 억제할 수 있다.

처리된 토양으로부터 제거된 오프 가스는 웰내의 가열된 상승기내에서 증기 상태로 유지될 수 있다. 상승기의 하류에서, 수은은 응축되어 표면관을 통해 처리 시설로 하향 유동할 수 있다. 대안적으로, 표면관은 오염물을 증기 상태로 유지하여 처리 시설로 진행하도록 가열될 수 있다. 표면관이 가열기가 아닌 실시형태에서, 표면관은 가스(예를 들어, 공기) 또는 액체를 냉각시킬 수 있다. 처리 시설은 액체 수은 및 다른 응축 액체를 제거하기 위해 분리기를 포함할 수 있다. 잔류 증기는 처리 시설을 통과할 수 있다. 처리 시설은 응축기, 탄소 베드, 탄소-황 베드, 열 산화기, 및 열 교환기를 포함할 수 있다.

본 발명의 장점은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참고로 하여 명백하게 될 것이다.

도 1은 인시튜 열 탈착(ISTD) 토양 복원 시스템의 실시형태의 개략도를 도시한다.

도 2는 토양 복원 시스템의 일부의 단면도이다.

도 3은 가열기 요소를 포함하는 추출 웰의 단면도이다.

도 4는 추출 웰을 갖는 토양 복원 시스템용 웰 패턴의 평면도로서, 그 일부가 가열기 요소 및 결빙 웰의 이중 링을 포함하지 않는 평면도이다.

도 5는 오염물 처리 시설의 개략도이다.

도 6은 토양의 넓은 오염 영역을 처리하는데 사용될 수 있는 결빙 웰 및 토양 복원 웰용 웰 패턴의 평면도이다.

본 발명이 다양한 변형예 및 대안적인 형태를 가질 수 있지만, 그 특정한 실시형태는 도면을 참고로 하여 이하에서 더 자세히 설명되어 있다. 도면은 비례하지 않을 수 있다. 그러나, 도면 및 상세한 설명이 특정한 형태의 본 발명을 제한하려는 것은 아니고, 이와는 대조적으로 본 발명은 첨부된 청구항에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 요지 및 범위내에서 모든 변형예, 등가, 및 대안예를 포함한다.

인시튜 열 탈착(ISTD) 공정 시스템은 오염된 토양을 복원하는데 사용될 수 있다. ISTD 토양 복원 공정은 토양의 온도를 상승시키기 위해 토양을 인시튜 가열하는 단계 및 동시에 진공에 의해 오프 가스를 제거하는 단계를 포함한다. 토양을 가열함으로써 다수의 메커니즘에 의해 오염물이 제거될 수 있다. 이러한 메커니즘은: 토양으로부터 오염물의 기화 및 증기 운반; 공기 또는 수증기중의 오염물의 증발 또는 반출 및 제거; 토양내에서의 열분해, 산화 작용, 또는 다른 화학 반응에 의한 비오염 화합물로의 오염물의 열 분해 또는 전환(예를 들어, 탄화수소 및/또는 염화 탄화수소 오염물과 같은 수은 이외의 오염물)을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

ISTD 토양 복원 공정은, 토양속으로의 구동 유체, 화학 반응물, 및/또는 생물학 반응물의 주입에 따른 토양 증기 추출(SVE) 공정을 통해 상당한 장점을 제공할 수 있다. 평균 토양의 유체 유동 전도율은, 토양 종류의 차이(자갈, 모래, 점토) 또는 토양 불균질 및 토양내의 물로 인해 토양 전체에 걸쳐 10⁸의 인자로 변할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "유체"는 액체 또는 기체 상태의 물질을 의미한다. 토양을 통한 유체의 대량 운반은 토양의 SVE 공정 또는 화학 처리 및/또는 생물학 처리를 사용하여 처리 지역을 복원하는데 있어서 제한 인자일 수 있다. 토양의 유체 유동 투과율에 있어서 매우 큰 편차와는 대조적으로, 평균 토양의 열 전도율은 토양 전체에 걸쳐 오직 2의 인자로 변할 수 있다. 토양속으로의 열의 주입은 동일한 토양을 통한 유체의 주입보다 상당히 더 효과적일 수 있다. 또한, 토양속으로 열을 주입함으로써, 결과적으로 조밀한(낮은 투과율) 토양의 투과율이 우선적으로 증가하게 된다. 주입된 열은 토양을 건조시킬 수 있다. 토양이 건조되면, 토양의 미시적 투과율 및 거시적 투과율이 증가할 수 있다. 가열된 토양의 투과율이 증가함에 따라, ISTD 토양 복원 공정은 오염물을 처리 영역 전체에 걸쳐 수용가능한 수준으로 제거하거나 또는 더 균일하게 저감시킬 수 있다. 토양 투과율의 증가에 의해, 표준 토양 증기 추출 공정에서 수정불가능한 낮은 투과율의 점토 및 미사의 인시튜 복원이 가능하다.

토양 복원 실시형태에서, 오염 제거 방법은 오염된 토양을 기화 및/또는 열 파괴에 의해 오염물이 제거되는 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 인시튜에서의 물은 오염물을 기화시키거나 증발시켜서 추출 웰을 통해 토양으로부터 오염물을 제거할 수 있다.

토양은 다양한 방법에 의해 가열될 수 있다. 토양의 가열 방법은, 열 복사 또는 열 전도에 의한 열원으로부터의 가열 방법, 무선 주파수 열에 의한 가열 방법, 또는 전기 토양 저항열에 의한 가열 방법을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. "복사 가열 방법"은 열원으로부터 차가운 표면으로의 복사열 전달을 의미한다. "전도 가열 방법"은 매체의 물리적 접촉에 의한 열 전달을 의미한다. 열은 복사에 의해 웰내의 고온 가열기로부터 토양 표면으로 실질적으로 전달된다. 열은 주로 전도에 의해 가열된 토양 표면으로부터 인접 토양으로 전달되고, 이에 의해 열원으로부터 일정한 거리에서 토양 온도가 상승한다. 이러한 가열 방법에 의해 얻어질 수 있는 온도가 토양내에 존재하는 물의 양에 의해 제한되지 않기 때문에, 복사 및/또는 전도 가열 방법은 유리할 수 있다. 열 복사 및/또는 전도 가열 방법을 사용함으로써 실질적으로 물의 비등점 이상의 토양 온도가 얻어질 수 있다. 열 복사 및/또는 전도 가열 방법을 사용하여 약 100℃, 125℃, 150℃, 200℃, 400℃, 500℃ 또는 그 이상의 토양 온도가 얻어질 수 있다. 복사 및/또는 전도 가열 방법의 열원은 웰보어내에 위치된 전기 저항 가열기, 웰보어를 통해 순환된 열전달 유체, 또는 웰보어내에서의 연소일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

가열기는 토양을 가열하기 위해 토양내 또는 토양상에 위치될 수 있다. 토양 표면의 약 1m 이내의 토양 오염물을 위해, 토양의 상부에 위치되는 열 블랭킷 및/또는 지면 가열기가 토양에 전도열을 가할 수 있다. 진공 시스템은 열 블랭킷을 통과하는 진공 포트를 통해 토양에 진공을 형성할 수 있다. 가열기는 약 870℃에서 작동할 수 있다. 전체가 본원에 참고로 하고 있고 Marsden 등에게 허여된 미국특허 제 5,221,827 호에는 열 블랭킷 토양 복원 시스템이 개시되어 있다. 전체가 본원에 참고로 하고 있고 Vinegar 등에게 허여된 미국특허 제 4,984,594 호에는, 불투과 가요성 시트 바로 밑의 토양에 진공을 가하여 그 후에 시트 아래의 토양 표면상에 위치된 전기 표면 가열기로 토양을 가열함으로써 표면 또는 표면 부근 토양으로부터 오염물을 제거하기 위한 인시튜 제거 방법이 개시되어 있다.

더 깊은 오염물을 위해, 토양에 열을 공급하는데 가열기 웰이 사용될 수 있다. 전체가 본원에 참고로 하고 있고 Vinegar 등에게 허여된 미국특허 제 5,318,116 호, 미국특허출원 제 09/549,902 호, 및 미국특허출원 제 09/836,447 호에는, 오염된 지하 토양을 열 복사 또는 전도 가열 방법에 의해 처리하기 위한 ISTD 토양 복원 방법이 개시되어 있다. Wellington 등이 출원한 미국특허출원 제 09/841,432 호; 미국특허출원 제 10/131,123 호; 및 "배리어를 사용하여 탄화수소 함유 조성물로부터의 인시튜 복원 방법"의 명칭을 가지며 2002년 10월 24일에 출원된 미국특허출원 제 10/279,291 호에도 또한 가열기 및 다양한 장비가 개시되어 있다. 이들 각각의 출원은 전체가 본원에 참고로 하고 있다.

몇몇 가열기 웰은 토양으로부터 유체를 제거하게 하는 다공성 케이싱을 포함할 수 있다. 다공성 케이싱을 갖는 가열기 웰은 또한 토양으로부터 유체를 흡입할 수 있거나 또는 토양속으로 유체를 주입할 수 있다. 토양으로부터 유체를 흡입하기 위해 토양에 진공이 가해질 수 있다. 진공은 표면에 가해질 수 있거나 또는 토양내에 위치된 추출 웰을 통해 가해질 수 있다.

용어 "웰"은 가열기 웰, 추출 웰, 주입 웰, 및 시험 웰을 의미한다. 토양 온도는 가열기 웰을 사용하여 상승할 수 있다. 토양으로부터의 유체는 추출 웰을 통해 토양으로부터 회수될 수 있다. 몇몇 추출 웰은 가열기 요소를 포함할 수 있다. "가열기 추출 웰"로서 불리는 이러한 추출 웰은 토양 온도를 상승시킬 수 있을 뿐만 아니라 토양으로부터 유체를 제거할 수 있다. 가열기 추출 웰에 인접하는 영역에서, 열 유동은 유체 유동에 대해 역류할 수 있다. 가열기 추출 웰로부터 회수된 유체는, 유체내에서 오염물의 일부를 파괴시킬 정도로 가열기 추출 웰내에서 충분히 높은 온도에 노출될 수 있다. 주입 웰은 유체를 토양속으로 삽입시킬 수 있다. 토양 또는 토양으로부터의 유체의 표본 추출 또는 검층은 토양 복원 시스템의 웰 패턴내의 소정의 위치에 위치된 시험 웰을 사용하여 수행될 수 있다.

인시튜 복원 시스템은 다수의 가열기 웰 및 하나 이상의 증기 추출 웰을 포함할 수 있다. 증기 추출 웰은 또한 하나 이상의 가열기 요소를 포함할 수 있다. 가열기 증기 추출 웰 가열기 요소는 증기 추출 웰 부근에서 초기 투과율을 확립하기 위해 열을 제공할 수 있다. 추가적인 열은 웰내에서의 수증기 및 오염물의 응축을 또한 방지할 수 있다. 몇몇 추출 웰 실시형태에서, 추출 웰은 가열기 요소를 포함할 수 없다. 증기 추출 웰내에서의 가열기 요소의 부재로 인해, 증기 추출 웰보어의 디자인이 간단해질 수 있고, 또한 몇몇 적용에 있어서 바람직할 수 있다.

웰은 토양내에서 열 및 기둥 패턴으로 배치될 수 있다. 웰의 열은 웰이 삼각형 패턴이 되도록 흔들릴 수 있다. 대안적으로, 웰은 직사각형 패턴, 오각형 패턴, 육각형 패턴, 또는 더 높은 차수의 다각형 패턴으로 정렬될 수 있다. 인접하는 웰 사이의 거리는 다각형 웰 패턴이 삼각형 또는 정사각형의 규칙적인 배열로 될 수 있도록 실질적으로 고정된 거리일 수 있다. 패턴의 인접 웰 사이의 간격은 약 1 m 내지 약 12 mm 또는 그 이상일 수 있다. 일반적인 간격은 약 2 m 내지 4 m 일 수 있다. 몇몇 웰은 패턴내에서의 방해를 방지하기 위해 규칙적인 패턴으로부터 벗어나서 위치될 수 있다.

ISTD 토양 복원 방법은 SVE 시스템에 비해서 여러 장점을 가질 수 있다. 오염된 토양에 첨가된 열은 토양의 온도를 토양내의 오염물의 기화 온도 이상으로 상승시킬 수 있다. 토양 온도가 토양 오염물의 기화 온도를 넘어서면, 오염물은 기화할 수 있다. 토양에 가해진 진공은 기화 오염물을 토양으로부터 흡입할 수 있다. 오염물의 기화 온도 이하의 온도로 토양을 가열한다 하더라도, 유리한 효과가 발생할 수 있다. 토양 온도를 증가시킴으로써, 토양내의 오염물의 기화 압력이 증가할 수 있고, 공기 또는 수증기가 낮은 토양 온도에서보다 토양으로부터 오염물을 더 많이 제거할 수 있다. 가열로 인해 토양의 투과율이 증가함으로써, 토양 처리 영역 전체에 걸쳐 오염물이 제거될 수 있다.

2002년 10월 24일에 Stegemeier 등이 출원한 "열적으로 강화된 토양 오염물 제거 방법"이라는 명칭의 미국특허출원 제 10/279,771 호; 2002년 10월 24일에 Vinegar 등이 출원한 "토양의 전도성 열 처리에 앞서 결빙 배리어에 의한 토양의 분리"; 및 2002년 10월 24일에 Stegemeier 등이 출원한 "굴곡된 방해물과 관련된 토양 복원 웰의 위치결정"이라는 명칭의 미국특허출원 제 10/280,103 호에는, ISTD 토양 복원 방법이 개시되어 있다. 상기 각각의 특허출원은 전체가 본원에 참고로 하고 있다.

많은 토양 구성물은 오염물과 비교하여 다량의 물을 포함한다. 토양의 온도를 물의 기화 온도로 상승시킴으로써 물이 기화할 수 있다. 수증기는 토양내의 오염물을 휘발시키고(증기 증류에 의해) 그리고/또는 반출시키는데 도움이 될 수 있다. 토양에 가해진 진공은 휘발된 오염물 및/또는 반출된 오염물을 토양으로부터 제거할 수 있다. 오염물의 기화 및 반출의 결과, 토양으로부터 매체 및 높은 비등점의 오염물이 제거될 수 있다.

토양으로부터 오염물을 더 많이 제거할 수 있는 것 이외에, 토양의 증가된 열은 인시튜 오염물(예를 들어, 탄화수소 및/또는 염화 탄화수소 오염물과 같이 수은 이외의 오염물)을 파괴시킬 수 있다. 공기 또는 수증기와 같은 산화제가 제공됨으로써, 고온의 토양을 통과하는 오염물은 산화될 수 있다. 산화제가 제공되지 않는 경우, 토양내의 오염물은 열분해에 의해 변경될 수 있다. 토양에 가해진 진공은 토양으로부터 반응 생성물을 제거할 수 있다.

가열 및 증기 추출 시스템은 가열기 웰, 추출 웰, 가열기 추출 웰, 주입 웰, 및/또는 시험 웰을 포함할 수 있다. 가열기 웰은 토양 온도를 증가시키기 위해 토양에 열 에너지를 가한다. 가열 및 증기 추출 시스템의 추출 웰은 토양으로부터 오프 가스를 제거하는 다공성 케이싱을 포함할 수 있다. 케이싱 또는 케이싱의 일부는 내화학성 및/또는 내열분해성 금속으로 제조될 수 있다. 웰 케이싱의 구멍(perforation)은 케이싱을 지면에 삽입하기 전에 제거가능한 재료로 막힐 수 있다. 케이싱을 지면에 삽입한 후에, 구멍의 플러그는 제거될 수 있다. 전체가 본원에 참고로 하고 있는 미국특허출원 제 09/716,366 호에는, 웰 케이싱의 구멍내에 위치된 제거가능한 플러그가 설치되어 있는 웰이 개시되어 있다. 웰 케이싱의 구멍은 구멍(hole) 및/또는 슬롯일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 구멍은 차단될 수 있다. 케이싱은 케이싱의 길이를 따라 상이한 위치에서 여러개의 구멍 구역을 가질 수 있다. 케이싱이 토양속으로 삽입되는 경우, 구멍 구역은 토양의 오염층에 인접하여 위치될 수 있다. 케이싱의 구멍 영역에 인접하는 영역은 자갈 또는 모래로 메워질 수 있다. 케이싱은 오염되지 않은 토양속으로 오염물이 이동하는 것을 억제하기 위해 비생산 토양층에 인접하는 토양에 밀봉될 수 있다.

배리어는 복원될 토양 주위에 형성될 수 있다. 배리어는 천연 경계 배리어 및/또는 설치 경계 배리어를 포함할 수 있다. 천연 경계 배리어는 너무 많거나 그리고/또는 너무 작은 유체 유동에 대해 실질적으로 불투과성이다. 설치 경계 배리어는 지면에 형성된 배리어일 수 있다. 설치 배리어는, 지면에 서로 연결된 시트, 그라우트벽, 및 결빙 웰에 의해 형성된 결빙 배리어를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

결빙 웰은 처리 영역으로부터 오염물이 이동하는 것을 억제하기 위해 다른 종류의 배리어와 함께 사용될 수 있거나 또는 다른 종류의 배리어 대신에 사용될 수 있다. 처리 영역으로부터 오염물이 이동하는 것을 억제하는 것 이외에, 결빙 웰에 의해 형성된 결빙 배리어는 처리 영역으로 물이 이동하는 것을 억제할 수 있다. 결빙 웰은 처리 영역에 인접하는 토양의 온도 증가 또는 그 토양의 살균을 억제할 수 있다. 결빙 웰은 또한 인접 토양으로부터 처리 영역으로 이동되는 공기의 양을 제한할 수 있다.

원소 수은은 지하 토양을 오염시킬 수 있다. 수은 화합물, 유기 화합물, 및 다른 종류의 오염물도 또한 수은 오염된 토양내에 존재할 수 있다. 오염물은 개방 영역내에 위치될 수 있거나, 또는 오염물은 콘크리트 건물 슬래브와 같은 구조물 아래에 위치될 수 있다. 수은 오염물의 범위를 정하고 결정하는 것이 수은 오염된 토양의 복원 방법에 있어서 첫번째 단계일 수 있다. 수은의 여러 특성이 수은 오염물의 범위를 정하고 규정하는 것을 용이하게 할 수 있다. 수은 오염물의 초기 위치 선정은, 비파괴적이거나 또는 토양속으로의 단지 최소의 파괴를 필요로 하는 지구 물리학 기술을 사용하여 실시될 수 있다. 토양 영역내의 수은 오염물의 초기 위치 선정은 전파 탐지법, 중력 측정법, 및/또는 전자기 측정법을 사용하여 실시될 수 있다.

토양내의 대량의 원소 수은은 큰 전파 신호를 제공할 수 있다. 토양내의 수은 오염물을 발견하기 위해 전파 탐지법을 사용하는 것은, 토양내의 물의 존재 및/또는 토양내의 금속 구조물의 존재에 의해 제한될 수 있다. 금속 구조물은 금속 시트, 금속 탱크, 및 강철봉 망제품(rebar network)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

토양의 밀도가 증가하기 때문에, 중력은 토양내의 높은 수은 농도 위에서 증가할 수 있다. 배경에 대해 밀도차(D)를 가지며 두께(t)를 갖는 슬래브의 중력은 이하와 같이 표시될 수 있다:

G = 0.0127 Dt(milligal)

D = 1 gm/cm³ 및 4 피트 두께의 토양의 경우, 중력은 약 0.05 milligal 일 것이다. 이러한 밀도차는 35% 다공성 토양의 20% 수은 포화와 일치한다. 이러한 중력은 LaCoste & Romberg(오스틴, 텍사스)로부터 입수가능한 Model D 중력계에 의해 측정될 수 있다. 중력계는 약 0.005 milligal의 정밀도를 갖는다.

중력 측정법을 실시한 결과, 중력 등고선 지도가 형성될 수 있다. 중력 등고선 지도는 영역내의 밀도 변이의 면적 분포를 강조할 수 있다. 밀도 변이는 토양내의 수은 오염물의 결과일 수 없다. 또한, 중력 측정법은 토양내의 오염물의 깊이를 나타낼 수 없다.

토양내의 수은 오염물을 검출하는데 전자기 측정법이 사용될 수 있다. 전자기 측정법은 수은의 존재를 확인하고 또한 오염물의 깊이를 나타내기 위해 중력 측정법 및/또는 전파 탐지법과 함께 사용될 수 있다. 전자기 측정법은 저항력 측정법 및 유도 분극(IP) 측정법을 포함할 수 있다. 일반적으로, 상당한 양의 수은을 함유하는 토양은 덜 저항적일 것이고 또한 수은이 없는 토양에 비해서 더 큰 유도 분극(IP) 응답을 가질 것이다.

토양속 약 0.3 m 의 깊이로 전극봉이 삽입될 수 있다. 전극봉은 전류원에 연결될 수 있고, 저항 측정중에 결과 전압이 측정될 수 있다. 저항 측정은 4-전극봉 웨너 배열(4-electrode Wenner array; I-V-V-I)을 사용할 수 있다. 전극봉 사이의 간격은 토양속으로 더 깊에 검사하기 위해 증가할 수 있다. 대략 전극봉 간격과 동일한 깊이로 정보가 얻어질 수 있다. 약 1.2 m 내지 약 1.5 m의 초기 간격이 사용될 수 있다. 추가적인 깊이 정보를 제공하기 위해 여러개의 초기 간격을 갖는 반복 측정법이 사용될 수 있다. 유도 분극 측정을 위해 동일한 웨너 배열이 사용될 수 있다. 염수/금속 경계면을 통해 전류가 가해지고 또한 전도 메커니즘이 이온 전도에서 전자 전도로 바뀌는 경우에 유도 분극이 발생한다. 금속 및 점토가 유도 분극 응답을 갖지만, 염수/금속 경계면에서 구동된 반응으로 인해 금속 유도 분극 응답은 크기가 크고 또한 전류 밀도가 비선형이다.

전자기 측정법은 깊이 정보를 제공함으로써 중력 측정법을 보완할 수 있다. 전자기 측정법은 중력 측정법에 비해서 낮은 농도의 수은에 대한 정보를 또한 제공할 수 있다. 수은 오염물의 영역이 규정된 후에, 토양, 토양 오염물, 및 토양 오염물의 농도에 관한 상세한 정보를 얻기 위해 낮은 농도 및 높은 농도의 영역에서 파괴 검사가 실시될 수 있다. 파괴 검사는 코어 표본을 취득 및 분석하는 단계, 토양으로부터 유체를 취득 및 분석하는 단계, 및 중성자 검층을 실시하는 단계를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

오염되지 않은 토양 코어 표본은 토양의 물리적 특성을 평가하기 위해 토양 으로부터 얻어질 수 있다. 표본은 다공성, 수평 투과율, 수직 투과율, 수은 모세 압력, 및 토양내의 토양층의 잔류 수은 포화도를 결정하는데 사용될 수 있다. 오염된 토양 코어는 처리 영역내의 특정한 위치 및 처리 영역 주위의 특정한 위치에서 오염 농도를 결정하는데 사용될 수 있다. 오염된 토양 코어는, 제안된 토양 복원 방법을 실험하는 실험실 평가, 및/또는 토양 복원의 완료 후에 얻어진 코어 표본과의 비교를 위해 얻어질 수 있다.

토양내의 수은 농도의 정확한 인시튜 측정을 얻기 위해 중성자 검층이 실시될 수 있다. 중성자 검층은 토양 복원 과정 전, 과정 중, 및/또는 과정 후의 수은 농도를 측정하는데 사용될 수 있다. 펄스 중성자 검층 도구를 사용하여 수은 농도를 측정하기 위한 2개 이상의 독립적인 방법이 존재하는데, 이 방법은: 1) 중성자 단면의 측정법, 및 2) 특징적인 포획 연속체의 측정법이다. 수은은 특별히 높은 열 중성자 포획 단면적(시그마)을 갖는다. 시그마는 자연적으로 발생하는 지구 물질보다 몇배나 더 클 수 있다. 수은 시그마는 15,000 포획 단위(cu) 보다 더 크게 계산된다. 비교해보면, 일반적인 사암은 10 cu의 시그마를 갖고, 담수는 22 cu의 시그마를 갖는다. 물 포화 사암(약 30%의 다공성을 갖는 사암)은 약 13.6 cu의 시그마를 가질 수 있다. 5% 잔류 수은 포화의 도입은 사암의 시그마를 약 265 cu로 상승시킬 것이다. ±1 cu의 시그마 정밀도를 갖는 중성자 검층 도구는 ±22 백만분율(ppm)의 수은 농도에서의 변화를 모니터링할 수 있다.

수은은 약 ±120 ppm의 통계적 불확실성에 의해 확인되고 측정될 수 있는 높 은 감도의 포획 연속체 피크를 갖는다. 수은은 분광적으로 황 및 칼륨과 관련되어 있다. 시험되는 토양에 황 또는 칼륨이 거의 없거나 아예 없는 경우, 불확실성은 약 ±70 ppm으로 감소될 수 있다.

열 중성자 및 포획 연속체 측정을 실시하여 수은 농도를 결정하는데 중성자 검층 도구가 사용될 수 있다. 중성자 검층 도구의 탐침이 케이싱 보어구멍 또는 개방 보어구멍내에 현수될 수 있다. 탐침은 중성자 검층 도구의 정밀도에 상당히 악영향을 미치지 않고서 강 케이싱 보어구멍내에 유리하게 위치될 수 있다. 강 케이싱 보어구멍은 토양 복원 전 및 토양 복원 중에 오염물이 작업자 및 대기에 노출되는 것을 억제할 수 있다. 케이싱 및/또는 탐침은 나사형 구멍내에 위치될 수 있거나, 또는 케이싱 및/또는 탐침은 원뿔형 관입시험기를 갖는 토양탐침 트럭(Geoprobe truck)과 같은 삽입 장비에 의해 지면속으로 삽입될 수 있다. 중성자 검층 도구의 탐침은 토양내에서 소정의 깊이로 내려갈 수 있거나 또는 올라갈 수 있다. 토양내의 여러 상이한 깊이에서 측정을 실시한 후에, 탐침은 토양으로부터 제거될 수 있고, 중성자 검층 도구는 상이한 위치에서 측정을 하도록 이동되어 사용될 수 있다. 중성자 검층 도구는 토양 복원의 과정을 모니터링하기 위해 토양 복원 과정중에 선택된 웰내에서 사용될 수 있다. 오염된 토양내의 수은 오염물의 범위, 깊이, 및 농도의 측정중에 사용되는 지면의 웰 보어는, 추출 웰, 가열기 웰, 주입 웰, 또는 시험 웰에 대해 토양 복원중에 웰 보어로서 사용될 수 있다.

Schlumberger RST(저장기 포화 도구) 및 Schlumberger APS(가속기 다공성 존 데)가 토양내의 수은 농도를 측정하기 위한 중성자 검층 도구로서 사용될 수 있다. 이들 도구는 시그마 및 포획 연속체를 측정한다. RST는 4.3 cm의 외경을 갖는다. RST는 약 0.3 m의 수직 분해능 및 약 22 cm의 조사 깊이를 갖는다. 약 1 m의 보어구멍 깊이로 측정이 실시될 수 있다. APS는 9.2 cm의 외경을 갖는다.

중성자 검층의 사용은 수은의 위치결정 및 복원 효율의 평가에 있어서 여러가지 장점을 제공할 수 있다. 몇몇 장점은: 코어 표본의 취득, 유지, 및 분석에 대한 필요가 최소화되는 장점; 매우 낮은 수은 농도를 측정하기 위한 능력을 제공하는 장점; 토양내의 다양한 깊이에서 토양 복원 전, 복원 중, 및 복원 후에 측정을 실시하기 위한 능력을 제공하는 장점; 및 통계적 편차를 감소시키기 위해 대형 표본 부피를 표준내는 능력을 제공하는 장점을 포함할 수 있다. 검층 도구는 처리될 토양내의 오염물에 작업자가 노출되는 것을 최소화하거나 또는 제거하기 위해 케이싱 웰내에 위치될 수 있다. 대안적으로, 검층 도구는 다공성 케이싱속에 위치될 수 있거나 또는 케이싱 없는 웰 보어속에 위치될 수 있다.

토양 오염물의 영역을 측정한 후에, 오염물을 제거하거나 또는 저감시키는 토양 복원 시스템을 설계하는데 여러 시뮬레이션이 이용될 수 있다. Computer Modeling Group, Ltd.(앨버타, 캐나다)로부터 입수가능한 증기, 열 및 진보된 공정 저장기 시뮬레이터(STARS; Steam, Thermal and Advanced Processes Reservoir Simulator)와 같은 일반적인 목적의 시뮬레이터가 여러 시뮬레이션 작업을 위해 사용될 수 있다. 또한, Geoslope(캘거리 앨버타)로부터 입수가능한 TEMP W와 같 은 결빙 웰용 시뮬레이터는 결빙 웰이 배리어를 형성하는데 사용되는 경우에 결빙 웰을 설계하는 여러 시뮬레이션을 위해 사용될 수 있다.

토양 복원 시스템은 오염된 토양을 복원하는데 설치될 수 있다. 토양 복원 시스템의 몇몇 실시형태에 있어서, 오염된 토양은 토양 복원 시스템의 웰 패턴내에 전체적으로 둘러싸일 수 있다. 오염물이 구조물 아래에 위치되는 경우, 구조물은 토양 복원 시스템이 설치될 수 있도록 이동, 제거, 또는 변경될 수 있다. 예를 들어, 수은 오염물이 콘크리트 슬래브 아래에 위치되는 경우, 콘크리트 슬래브는 토양 복원 시스템의 웰이 설치되기 전에 제거될 수 있다. 대안적으로, 웰이 토양내에 위치될 위치에서 슬래브를 통해 드릴링 또는 펀칭에 의해 구멍이 형성될 수 있다.

도 1에는, 점선(34)으로 표시된 경계내에 둘러싸인 수은 오염된 토양(32)을 처리하는데 사용될 수 있는 인시튜 열 탈착 시스템(30)의 실시형태가 도시되어 있다. 오염되지 않은 토양(36)은 오염된 토양(32)에 인접할 수 있다. 토양 복원 시스템(30)은 배리어(38), 지면 커버(40), 다수의 웰, 증기 수집 시스템(42), 처리 시설(44), 및 제어 시스템을 포함할 수 있다. 배리어(38)는 처리 영역(46)의 경계를 형성할 수 있다.

수은 토양 복원 시스템(30)용 배리어(38)는, 지면속으로 삽입된 다수의 시트, 그라우트벽, 결빙벽, 또는 이들의 조합일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 배리어(38)는 토양내의 고온 및 화학품으로 인한 갈라짐에 대해 저항성을 가져야 한다. 일 실시형태에서, 지면속으로 삽입된 시트는 처리 영역의 경계에서 지면 속으로 가압되는 강 시트이다. 대안적인 실시형태에서, 지면속으로 삽입된 시트는 처리 영역의 경계를 따라 홈내에 위치된 상호연결 시트이다. 홈은 모래 또는 자갈과 같은 충전 물질 또는 토양으로 채워진 후방 충전 홈일 수 있다. 배리어를 형성하는 시트는 고온 밀봉재, 고온 그라우트, 용접물, 또는 다른 종류의 연결물에 의해 양 단부가 서로 연결될 수 있다. 그라우트벽은 처리 영역의 경계를 따라 홈내에 그라우트를 유입시킴으로써 형성될 수 있다. 처리 영역의 경계 주위에서 결빙 배리어를 형성하는데 다수의 결빙 웰(48)(도 2에 도시된 결빙 웰)이 사용될 수 있다. 결빙 웰(48)은 토양내의 물의 냉각점 이하의 온도로 토양을 냉각시키는 웰일 수 있다. 인접하는 결빙 웰(48) 사이에는 유체 유동에 불투과성인 결빙 배리어가 형성될 수 있다.

배리어(38)는 처리 영역(46) 속으로의 유체(기체 및 액체)의 유입을 억제할 수 있다. 배리어(38)는 또한 처리 영역으로부터의 유체의 바람직하지 않은 유출을 억제할 수 있다. 일 실시형태에서, 배리어(38)는 토양 오염물 깊이보다 더 아래의 깊이로 토양속으로 연장할 수 있다. 몇몇 ISTD 토양 복원 시스템은 배리어를 포함할 수 없다. 다른 토양 복원 시스템은 처리 영역의 경계 부분 주위에서만 배리어를 포함할 수 있다.

도 2에는 웰에 인접하는 지면 커버(40)의 일부가 도시되어 있다. 지면 커버(40)는 처리 영역의 위에 위치될 수 있다. 지면 커버(40)는 처리 영역의 경계 이상으로 연장할 수 있다. 지면 커버(40)는 처리 영역으로부터 대기중으로 증기가 빠져나가는 것을 억제할 수 있다. 지면 커버(40)는 지표면을 통해 처리 영역속으로 유체(액체 및 증기)가 유입되는 것을 또한 억제할 수 있다. 지면 커버(40)의 일부는 처리 영역의 경계 주위의 주변 배리어(55)에 밀봉될 수 있다. 지면 커버(40)는 금속 시트층(50), 단열부(50), 불투과층(54), 및 뼈대(56)를 포함할 수 있다. 금속 시트층(50)은 처리 영역의 지면을 평평하게 하는데 사용되는 모래 또는 자갈과 같은 충전 물질(58)의 상부에 위치될 수 있다. 웰 또는 구조물 이외의 부분을 통해 유체가 토양속으로 유입되거나 또는 토양으로부터 유출되는 것을 방지하도록, 금속 시트층(50)을 관통하는 모든 웰 및 구조물은 금속 시트층에 용접되거나 또는 밀봉될 수 있다.

금속 시트층(50)은 다수의 개별 부분으로 형성될 수 있는데, 이 개별 부분은 유체가 처리 영역으로부터 빠져나가고 또한 처리 영역속으로 유입되는 것을 억제하는 층을 형성하기 위해 고온 밀봉재에 의해 용접되고, 밀봉되고, 또는 함께 결합된다. 금속 시트층(50)은 처리 영역을 둘러싸는 주변 배리어(55) 및 처리 영역내의 웰에 용접, 고온 밀봉재, 또는 다른 밀봉재에 의해 밀봉될 수 있다. 일 실시형태에서, 주변 배리어(55)는 반투과층으로 하향 이동된 시트 더미일 수 있고, 금속 시트층(50)은 시트 더미에 밀봉될 수 있다. 결빙벽(38)이 배리어로서 사용되는 경우, 금속 시트층의 립(51)은 결빙벽의 형성중에 배리어로 결빙될 수 있다. 금속 시트층에 배리어를 밀봉함으로써, 처리 영역에 인접하는 영역으로부터 처리 영역속으로 유체가 유입되는 것이 억제될 수 있다. 유체의 유입을 억제함으로써, 처리 시스템의 진공 시스템은 복원중에 처리 영역내의 토양에 진공을 가할 수 있다. 높은 진공을 가한 결과, 토양 복원중에 대량의 수은 및 다른 토 양 오염물이 오염된 토양으로부터 제거될 수 있다.

고온, 수은, 및/또는 다른 오염물에 노출될 수 있는 토양 복원 시스템의 시트 금속층(50) 및 다른 성분은, 아말감에 대해 저항력을 가지며 또한 화학 분해 및/또는 열 분해에 대해 저항력을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 일 실시형태에서, 금속 시트층은 탄소강이다.

지면 커버(40)는 금속 시트층(50)의 상부 또는 하부에 위치되는 단열부(52)를 포함할 수 있다. 금속 시트층(50)의 상부에 단열부(52)를 위치시킴으로써 단열부의 오염이 유리하게 억제될 수 있다. 단열부(52)는 토양 복원 중에 대기에 대한 열 손실을 억제할 수 있다. 단열부는 고온 단열부의 일종일 수 있다. 단열부는 광물 단열부, 유리 섬유 단열부, 또는 질석 단열부일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 일 실시형태에서, 단열부는 뼈대(56) 주위가 관통된 질석 단열부이다.

토양 복원 시스템(30)의 지면 커버(40)는 불투과층(54)을 포함할 수 있다. 불투과층(54)은 대기로의 증기 방출을 억제하기 위한 금속 시트층(50)의 예비층일 수 있다. 불투과층(54)은 배리어(38), 배리어(55), 및/또는 금속 시트층(50)에 밀봉될 수 있다. 불투과층(54)은, 빗물 또는 다른 유체가 단열부(52), 금속 시트층(50), 및/또는 처리 영역내에 위치된 웰 및 가열기의 일부와 접촉하는 것을 억제하기 위한 물 배리어로서 또한 작용할 수 있다. 불투과층(54)은 금속, 삼베, 폴리머, 또는 이들의 조합일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 불투과층(54)은 불투과층의 상부에 물이 고이는 것을 억제하기 위해 경사질 수 있다. 불투과층(54)의 내면에 형성되는 응축물은 응축물 트랩으로 향할 수 있다. 응축물 트랩이 상당한 양의 응축물을 수집하면, 응축물은 오염에 대해 검사될 수 있다. 응축물이 오염물을 함유하면, 응축물은 토양 복원 시스템의 처리 시설로 도입될 수 있거나 또는 외부 처리 시설로 운반될 수 있다.

토양 복원 시스템의 실시형태에서, 처리 시설 또는 개별 진공 시스템은 금속 시트층(50)과 불투과층(54) 사이에 약간의 진공을 형성할 수 있다. 금속 시트층(50)과 불투과층(54) 사이에 형성된 진공은 큰 진공일 필요는 없다. 개별 진공 시스템에 의해 진공이 형성되면, 진공으로부터의 배출물은 처리 시설(44)에 연결될 수 있다.

뼈대(56)는 지면 커버(40)의 일부일 수 있다. 뼈대(56)는 금속 시트층(50)상에 위치된 단열부(52)의 압착 및/또는 파열을 억제할 수 있다. 뼈대(56)는 처리 영역내에 위치된 상승기와 같은 다른 구조물 및 웰을 지지할 수 있다. 뼈대(56)는 처리 영역내의 가열기 웰, 추출 웰, 시험 웰, 및 지면 가열기로의 접근을 제공하는 통로를 지지할 수 있다. 불투과층(54)은 뼈대(56)의 부분에 지지될 수 있다.

지면 커버는 몇몇 토양 복원 시스템의 실시형태에서는 필요하지 않을 수 있다. 오염된 토양이 깊고 그리고/또는 표면과 오염물 사이에 중간 불투과층이 존재하여 토양의 가열 및 토양으로부터의 오프 가스의 제거가 토양 표면에서 대수롭지 않은 효과를 갖는 경우, 지면 커버는 필요하지 않을 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 처리 영역(46) 내에는 다수의 웰이 위치될 수 있다. 토양 복원 시스템용 웰은 추출 웰(60), 가열기 웰(62), 조합 가열기 추출 웰(63), 주입 웰, 결빙 웰, 및/또는 시험 웰(64)일 수 있다. 웰은 여러가지 상이한 방식으로 토양속으로 삽입될 수 있다. 드릴링에 의해 토양속에 개구부가 형성될 수 있고, 웰은 토양속으로 위치될 수 있다. 웰은 토양속으로 이동되고 그리고/또는 진동될 수 있다. 토양속으로의 웰의 이동 및/또는 진동은 여러가지 장점을 가질 수 있다. 토양속으로의 웰의 이동 및/또는 진동은 드릴링에 의해 토양속에 개구부를 형성하는 바와는 다르게 절삭물을 형성하지 않는다. 드릴링중에 형성된 절삭물은 토양이 위험한 물질을 함유하는 경우에 위험한 물질로 간주될 수 있다. 절삭물은 특별한 취급 및 처리 과정을 필요로 할 수 있다. 토양속으로의 웰의 이동 및/또는 진동은 드릴링에 의한 웰의 개구부 형성과 비교하여 먼지 및 증기를 덜 발생시킬 수 있다. 먼지 및 증기가 적게 발생됨으로써, 오염된 토양속으로의 웰 설치중에 작업자에 대한 먼지 및 증기 노출의 방지와 관련된 장비 및 비용이 최소화될 수 있다.

몇몇 결빙 웰 및 토양 복원 웰은 웰 케이싱을 포함할 수 있다. 웰 케이싱은, 천공기(drilling rig)를 사용하여 웰보어내에 함께 조여지거나 또는 용접되며 또한 위치되는 표준 파이프로 형성될 수 있다. 웰 케이싱의 직경은 일반적으로 약 5cm 내지 약 15 cm이다. 특정한 지역 필요 조건을 충족하기 위해 더 크거나 또는 더 작은 웰 케이싱이 사용될 수 있다.

일 실시형태에서, 웰 케이싱은 코일관 설치 방법에 의해 설치될 수 있다. 코일관 설치 방법은 케이싱의 길이에서 다수의 용접부 및/또는 나사 연결부를 감소 시킬 수 있다. 코일관의 용접부 및/또는 나사 연결부는 완전성을 위해 예비시험될 수 있다. 코일관은 Quality Tubing, Inc.(휴스턴, 텍사스) 및 다른 제조 회사로부터 입수가능하다. 코일관은 다양한 크기 및 재료로 입수가능하다. 코일관의 크기는 약 2.5 cm 내지 약 15 cm 일 수 있다. 코일관은 탄소강을 포함하는 다양한 금속에서 입수가능하다. 코일관은 큰 직경의 릴상에서 권취될 수 있다. 릴은 코일관 유닛상에서 지지될 수 있다. 적절한 코일관 유닛은 Fleet Cementers, Inc.(시스코, 텍사스) 및 Halliburton Co.(덩컨, 오클라호마)로부터 입수가능하다. 케이싱이 밀봉 케이싱이어야 하는 경우, 코일관에는 단부캡(endcap)이 조여질 수 있거나 그리고/또는 용접될 수 있다. 코일관은 릴로부터 풀려서 교정기를 통과하여 웰보어속으로 삽입된다. 삽입 후에, 코일관은 릴상의 코일관으로부터 절단될 수 있다.

몇몇 웰 실시형태는 케이싱내에 위치된 요소(예를 들어, 입구관)를 포함한다. 요소는 케이싱이 릴상에 권취되기 전에 케이싱내에 위치될 수 있다. 케이싱내에 위치된 요소를 코일관이 포함하면, 웰을 토양속으로 위치시키는데 단일 설치 과정이 사용될 수 있다. 대안적으로, 코일관 설치 방법을 사용하여 케이싱이 설치될 수 있고, 그 후에 요소는 코일관 설치 방법 또는 상이한 삽입 과정을 사용하여 케이싱내에 설치될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 코일관 설치 방법 이외의 방법을 사용하여 케이싱이 삽입될 수 있고, 케이싱내에 위치된 요소는 코일관 설치 방법을 사용하여 설치될 수 있다.

지면에 설치된 결빙 웰 케이싱과 같은 특정한 웰 케이싱의 직경은 저온 구역 을 형성하는데 필요한 최소 직경과 비교하여 크게 될 수 있다. 예를 들어, 토양과 결빙 웰 사이의 영역에 충분한 열 전달을 제공하기 위해 10.2 cm의 파이프가 필요하다는 설계 계산이 나온 경우, 토양에는 15.2 cm의 파이프가 위치될 수 있다. 커다란 케이싱에 의해, 결빙 웰 케이싱에 누설을 전개시키는 케이싱속으로 슬리브 또는 다른 종류의 밀봉물이 위치될 수 있다.

몇몇 ISTD 토양 복원 시스템은 웰을 포함하지 않을 수 있다. 이러한 시스템용 가열기는 토양의 상부에 위치될 수 있고 또한 불투과성의 단열 지면 커버로 덮일 수 있다. 대안적으로, 가열기는 지면 커버의 금속 시트의 상부에 위치될 수 있다. 처리 시스템은 토양으로부터 오프 가스를 제거하기 위해 지면 바로 밑에 진공을 형성할 수 있다. 다른 ISTD 토양 복원 시스템에서, 가열기는 처리 영역내의 홈에 위치될 수 있고, 또한 가열기는 토양 및/또는 충전 물질로 덮일 수 있다. 처리 시스템은 가열기에 의해 동원되는 오프 가스를 제거하기 위해 지면 커버 아래에서 진공을 형성할 수 있다.

웰은 토양내에 실질적으로 수직으로 위치될 수 있거나 또는 소정의 각도로 토양내에 직접 위치될 수 있다. 웰은 인접하는 웰에 실질적으로 평행할 수 있다. 일 실시형태에서, 웰은 토양에 형성된 홈내에 위치될 수 있다. 웰이 홈내에 위치된 후에, 홈은 토양 또는 충전 물질로 충전될 수 있다. 다른 토양 복원 시스템에서, 웰은 토양속으로 수직으로 및/또는 방향적으로 삽입될 수 있다.

추출 웰(60)은 증기 수집 시스템(42)에 의해 처리 시설(44)에 부착될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 처리 시설(44)에 의해 생성된 진공이 추출 웰(60)로부터 오프 가스를 흡입할 수 있다. 추출 웰은 처리 영역 전체에 걸쳐 균일한 오프 가스 제거를 진행시키기 위해 처리 영역내에서 규칙적인 패턴으로 위치될 수 있다. 몇몇 토양 복원 시스템에서, 몇몇 추출 웰은 처리 영역내에서 방해를 방지하기 위해 불규칙적인 위치에 위치될 수 있다. 추출 웰은 삼각형, 직사각형, 오각형, 육각형 더 높은 차수의 다각형 패턴으로 위치될 수 있다. 추출 웰 사이의 간격은 특정한 지역 변수에 의해 결정될 수 있다. 추출 웰 사이의 간격은 약 0.61 m 내지 9.1 m 또는 그 이상일 수 있다. 도 1에 도시된 토양 복원 시스템에서, 추출 웰(60)은 가열기 웰(62)을 둘러싸는 6개의 중심에서 삼각형 패턴으로 위치되어 있다. 실시형태에서, 추출 웰(60) 사이의 거리는 약 4.9 m 이다. 더 작거나 또는 더 큰 간격 및/또는 상이한 웰 패턴은 다른 토양 복원 실시형태에서 이용될 수 있다.

도 3에는 추출 웰(60)의 일부의 단면이 도시되어 있다. 케이싱(66)은 오염된 토양(32)에 인접하는 개구부(68)를 포함할 수 있다. 개구부(68)는 케이싱에 인접하는 토양으로부터 케이싱(66) 속으로 유체를 유동시킬 수 있다. 대안적인 실시형태에서, 오염된 토양에 인접하는 추출 웰의 일부는 개방 웰보어일 수 있고, 차단될 수 있거나, 또는 케이싱속으로 유체를 유동시키는 다양한 종류의 입구를 가질 수 있다. 오염되지 않고 실질적으로 불투과성인 토양층에 인접하는 추출 웰의 일부는 구멍이 형성되지 않는 웰일 수 있다. 포장재, 시멘트, 또는 다른 종류의 밀봉재에 의해 형성된 밀봉물은 오염된 토양과 오염되지 않은 토양 사이의 경계면에 위치될 수 있거나 또는 그 경계면에 인접하여 위치될 수 있다. 밀봉물은 케이싱을 따라 오염물이 오염되지 않은 토양으로 이동하는 것을 억제할 수 있다.

추출 웰(60)용 케이싱(66)은 가열기 요소(72)를 둘러싸는 관(70)을 포함할 수 있다. 관(70)은 가열기 요소(72)용 부식 보호물을 제공할 수 있다. 관(70)은 가열기 요소(72)와 관 사이의 열 전달을 진행시키는 헬륨과 같은 유체로 채워질 수 있다. 스페이서(74)는 관(70)이 케이싱(66)과 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 스페이서(74)는 또한 가열기 요소(72)가 관(70)과 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 가열기 요소(72)는 케이싱(66)을 복사적으로 가열하는 관(70)을 복사적으로 가열할 수 있다. 케이싱(66)은 인접하는 토양에 열을 전도적으로 전달할 수 있다. 토양에 전달된 열은 주로 전도에 의해 웰로부터 전달될 수 있다.

도 2에는 금속 스트립 또는 무기 단열 케이블과 같은 전기적 열원을 갖는 추출 웰(60)이 도시되어 있다. 전기 배선(76)은 웰의 측면 포트(78)를 통해 추출 웰(60)에서 빠져나올 수 있다. 배선(76)은 전력원(80)(도 1에 도시됨)에 결합될 수 있다. 토양 복원 시스템의 실시형태에서, 전력 공급부는 전력망에 결합되는 일련의 변압기일 수 있다. 열원은, 추출 웰에 인접하는 토양을 가열하는데 사용될 수 있고, 그리고/또는 추출 웰을 통과하는 유체의 온도를 수은, 수증기, 및/또는 공기 혼합물의 단일상 온도 이상으로 유지하는데 사용될 수 있다. 추출 웰에 인접하는 토양을 가열하는 열원을 갖는 추출 웰은 가열기 추출 웰이다. 전기적 열원 이외의 열원이 추출 웰에 사용될 수 있다.

몇몇 토양 복원 시스템에서, 몇몇 추출 웰은 추출 웰이 토양을 가열시키도록 하는 열원을 포함하지 않을 수 있다. 열원이 없는 추출 웰은 생산 및 설치하기에 저렴할 수 있다. 열원이 없는 추출 웰은 추출 웰내에서 증기 응축을 억제하는 히트 트레이싱(heat tracing)을 포함할 수 있다. 토양 복원 시스템 실시형태에서, 열원이 없는 추출 웰은 주변 가열기 웰의 패턴의 중심 부근 또는 중심에 위치되어 있다. 예를 들어, 추출 웰은 정삼각형 패턴인 3개의 가열기 웰의 중심에 실질적으로 위치될 수 있다. 도 4에는, 토양을 가열시키는 열원을 추출 웰(60)이 포함하지 않는 웰 패턴이 도시되어 있다. 추출 웰은 정삼각형 패턴으로 배치된 3개의 가열기 웰(62)의 중심에 위치되어 있다. 도 4에 도시된 실시형태에서, 가열기 웰(62) 및 추출 웰(60)은 처리 영역 주위에 배리어를 형성하는 결빙 웰의 이중 링에 의해 둘러싸여 있다.

몇몇 토양 복원 실시형태에서, 가열기 추출 웰의 링은 처리 영역내의 다른 복원 웰을 둘러쌀 수 있다. 가열기 추출 웰은 토양 복원중에 처리 영역으로부터 오염물이 이동하는 것을 억제할 수 있다.

도 4에 도시된 웰 패턴은 배리어(38)를 형성하는 2열의 결빙 웰(48)을 포함한다. 순환된 열 전달 유체는 배리어(38)를 형성 및 유지하기 위해 결빙 웰(48)을 통해 유동한다. 열 전달 유체는 입구 라인(82)으로부터 결빙 웰(48)로, 결빙 웰로부터 출구 라인(84)(도 2에 도시됨)으로, 출구 라인으로부터 냉각 유닛(86)으로, 냉각 유닛으로부터 입구 라인으로 폐쇄 루프에서 유동할 수 있다. 다른 실시형태에서, 결빙 웰은, 액체 질소와 같은 극저온 유체가 결빙 웰에 위치되 고, 또한 토양으로부터의 열이 극저온 유체에 전달되는 일괄 작동 유닛일 수 있다. 극저온 유체는 필요할 때마다 보충될 수 있다.

가열기 웰(62)(도 1에 도시됨)은 토양에 열을 가할 수 있다. 열은 열 복사 및/또는 열 전도, 무선 주파수 가열, 및 토양 저항 가열에 의해 토양에 가해질 수 있지만, 토양에 가해지는 것만으로 제한되지 않는다. 토양에 복사열 및/또는 전도열을 가하기 위한 열원은 전기 가열 요소일 수 있다. 가열 요소는 토양내에 싸여진 금속 스트립, 웰보어에 현수된 금속 스트립 또는 파이프, 무기 단열 케이블, 또는 다른 종류의 전기 가열 요소일 수 있다. 대안적인 실시형태에서, 토양에 복사열 및/또는 전도열을 가하기 위한 열원은, 가열기 웰을 통해 순환하는 가열된 유체, 연소물, 또는 웰보어에서 발생하는 다른 종류의 발열성 반응물일 수 있다. 수은 오염물이 지표면에 가깝게 위치되면(즉, 지표면에서 약 1 m 이내), 토양속에 위치된 가열기 웰 대신에 토양을 가열하는데 지면 가열기가 사용될 수 있다. 지면 가열기를 사용하여 비실용적으로 오염물을 제거하는 깊이에 오염물이 위치되면, 가열기 웰은 토양내의 홈 또는 토양내의 웰보어에 위치될 수 있다.

도 1에 도시된 시스템과 같은 몇몇 토양 복원 시스템에서, 토양 복원 웰 및 지면 가열기는 토양을 복원하는데 사용될 수 있다. 지면 가열기(88)는 지면 커버(40)에서의 증기의 응축을 억제할 수 있다. 지면 가열기(88)는 처리 영역(46) 내의 선택된 위치에 위치될 수 있다. 지면 가열기(88)는 지면 커버(40)의 금속 시트층(50)의 상부 또는 하부에 위치될 수 있다. 지면 가열기(88)는 지표면을 통과하는 오프 가스가 지면 커버(40)에서 응축하고 또한 토양속으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 처리 시설(44)에 의해 생성된 진공의 일부는, 지표면을 통해 토양으로부터 유출되는 오프 가스를 처리 시설로 유입시키기 위해 지면 커버(40) 아래에서 선택된 영역에 가해질 수 있다.

처리 영역내의 온도가 토양내의 수은의 기화 온도 이상이 되도록 가열기 웰은 토양을 가열할 수 있다. 대기압에서 수은의 기화 온도는 약 680℉(360℃)이다. 증기 처리 시설에 의해 토양에 가해진 진공은 토양내의 수은의 기화 온도를 저감시킬 수 있다. 수증기 또는 공기의 존재로 인해, 수은의 기화가 용이해질 수 있다. 수은의 기화 온도 이상의 기화 온도를 갖는 추가적인 제거가능한 오염물로 토양이 오염되면, 가열기 웰은 오염물의 기화 온도 이상의 온도로 토양을 가열할 수 있다.

처리 영역을 위한 가열 시스템이 에너지를 공급받는 경우, 처리 영역내의 토양 온도는 상승할 수 있다. 온도가 상승함으로써 수은의 분압이 증가할 수 있고 또한 더 많은 수은이 증기 상태로 변화할 수 있다. 또한, 토양내의 일부 수은은 수증기와 같이 토양내에 존재하는 다른 증기에 의해 반출될 수 있다. 수은의 기화 온도 이상으로 토양을 가열함으로써, 수은은 토양내에서 증발할 수 있다. 수은 증기는 액체 수은보다 토양으로부터 더 쉽게 제거될 수 있다. 수은 증기는 액체 수은보다 상당히 덜 농후하고, 이로 인해 액체 수은을 제거하는 것보다 수은 증기를 제거하는 것이 상당히 더 쉽다. 또한 토양을 가열함으로써, 토양의 투과성이 상당히 증가할 수 있고, 또한 추출 웰쪽으로 그리고 추출 웰속으로의 수은 증기의 진공 유도 이동이 용이해질 수 있다. 가열기 웰 및/또는 가열기 추출 웰은 처리 영역 전체에 걸쳐 토양 온도를 토양내의 압력 조건에서 수은의 기화 온도 이상의 온도로 상승시킬 수 있다.

가열기 웰은 여러 가열기 웰로부터의 열이 포개지도록 패턴으로 비교적 가깝게 이격될 수 있다. 가열기 웰은 패턴 전체에 걸쳐 균일한 가열을 진행시키기 위해 처리 영역 전체에 걸쳐 실질적으로 균일한 패턴으로 위치될 수 있다. 몇몇 추출 웰은 토양에서의 방해를 방지하기 위해 패턴의 외부에 위치될 수 있다. 여러 웰로부터의 열을 포갬으로써, 토양은 수은을 포함하는 토양내의 오염물의 복원에 유리한 온도로 신속하고 효율적으로 가열될 수 있다. 처리 영역내의 가열기 웰 및 다른 웰은 바람직한 패턴으로 위치될 수 있다. 가열기 웰은 삼각형 패턴, 직사각형 패턴, 오각형 패턴, 육각형 패턴, 또는 더 높은 차수의 다각형 패턴으로 위치될 수 있다. 가열기 웰 사이의 간격은 처리 영역을 소정의 온도로 가열하는데 필요한 시간의 양을 결정하는데 있어서 중요한 요인일 수 있다. 가까운 간격은 적은 복원 시간을 필요로 할 수 있지만, 많은 웰, 웰 설치 비용 및 시스템 작동 비용은 가까운 간격을 엄청나게 비싸게 할 수 있다. 가열기 웰 사이의 간격은 약 0.6 m 내지 약 9.1 m 또는 그 이상일 수 있다. 일 실시형태에서, 각 육각형의 중심에 위치된 가열기 추출 웰을 갖는 육각형 패턴으로 위치된 가열기 웰 사이의 간격은 약 2.4 m 이다. 특정한 지역 특성 및 조건을 수용하는데 더 크거나 더 작은 간격 및/또는 상이한 패턴이 사용될 수 있다.

가열기 웰, 열 블랭킷, 및/또는 가열기 추출 웰은 약 540℃ 내지 약 870℃의 온도에서 작동할 수 있다. 가열기 웰, 열 블랭킷, 및/또는 가열기 추출 웰은 복원 지역의 특정한 작동 요구를 충족시키기 위해 더 높은 온도 또는 더 낮은 온도에서 작동될 수 있다. 토양으로부터 제거된 오프 가스는 가열기에 인접하여 통과할 수 있다. 몇몇 토양 복원 지역에서, 매우 유독한 디메틸 수은이 토양내에 존재할 수 있거나 또는 이 수은은 토양내의 열 및 탄화수소로 인해 토양의 온도가 상승하기 시작할 때 복원중에 형성될 수 있다. 오프 가스가 토양으로부터 제거될 때 오프 가스는 가열기에 인접하여 통과할 수 있다. 가열기는 디메틸 수은의 분해 온도 이상으로 오프 가스의 온도를 상승시킬 수 있다. 디메틸 수은의 분해 온도 이상의 온도에서의 오프 가스의 잔류 시간은, 토양으로부터 제거된 모든 디메틸 수은 또는 실질적으로 모든 디메틸 수은을 열적으로 파괴시킬 수 있다. 토양으로부터 오프 가스를 제거한 후에 디메틸 수은 또는 다른 수은 화합물의 형성을 방지하기 위해, 오프 가스내의 수은은 원소 수은으로서 응축될 수 있다.

유체를 토양속으로 도입하는데 주입 웰이 사용될 수 있다. 주입 웰은 케이싱을 포함할 수 있다. 케이싱의 일부는 구멍, 차폐물, 또는 주입 웰로부터 토양속으로 유체를 통과시키는 다른 종류의 개구부를 포함할 수 있다. 주입 웰의 웰보어의 일부는 케이싱이 없는 개방 웰보어일 수 있다. 진공원으로부터 웰을 단절시키고 또한 구동 유체를 토양속으로 도입하는 유체 계량 시스템에 웰을 결합시킴으로써, 선택된 추출 웰은 주입 웰로 전환될 수 있다.

주입 웰을 통해 토양속으로 도입된 유체는 구동 유체 및/또는 반응물일 수 있다. 구동 유체는 물, 증기, 공기, 산소, 질소, 이산화탄소, 또는 이들의 조합일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 반응물은 비오염물 또는 휘발성 생성물 을 형성하기 위해 토양내에서 오염물(예를 들어, 탄화수소 오염물)과 반응할 수 있다. 반응물은 산소, 공기 및/또는 과산화수소일 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

유체는 펌프에 의해 주입 웰을 통해 토양속으로 주입될 수 있다. 다른 토양 복원 시스템 실시형태에서, 처리 시설에 의해 토양에 가해진 진공은 주입 웰에 위치된 유체를 토양속으로 유입시킬 수 있다. 토양 복원 시스템 실시형태에서, 배리어에 인접하는 추출 웰은 토양 복원 공정의 부근 또는 단부에서 주입 웰로서 사용된다. 구동 유체는 주입 웰로서 사용될 추출 웰속으로 주입될 수 있다. 구동 유체는 토양내에 잔류하는 오염물을 추출 웰로 동원할 수 있다. 처리 영역의 추출 웰의 최내부 링을 둘러싸는 웰속으로 구동 유체가 도입될 때까지, 공정은 추출 웰의 다음 내부 링을 사용하여 반복될 수 있다. 대안적인 토양 복원 시스템에서, 구동 유체는 주입 웰로 전환되는 추출 웰의 최내부 링속으로 도입될 수 있고, 구동 유체는 나머지 추출 웰로부터 생성된다. 배리어에 접하는 추출 웰에 인접하는 추출 웰의 링으로부터 토양속으로 구동 유체가 도입될 때까지 공정은 반복될 수 있다. 몇몇 토양 복원 시스템에서, 주입 웰은 사용될 수 없다.

도 1에 도시된 시험 웰(64)이 토양 특성을 측정하는데 사용될 수 있다. 온도 센서가 시험 웰에 위치될 수 있다. 온도 센서는 열전대 또는 측온 저항체(resistance temperature detector; RTD)일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 측온 저항체는 수은의 기화 온도 부근의 온도를 포함하는 넓은 온도 범위에서 정밀도 및 안정성을 제공할 수 있다. 시험 웰(34)은 하나 이상의 온도 센 서를 포함할 수 있다. 시험 웰내의 온도 센서의 위치는 깊이 함수로서 토양내의 온도를 측정하기 위해 조정가능하다.

토양 복원 공정을 모니터링하기 위해 토양 복원중에 토양으로부터 표본이 채집될 수 있다. 복원중에 토양 복원 공정을 모니터링하기 위해 시험 웰(64) 내에 중성자 검층 도구(90)(도 1에 시험 웰(64)로 도시됨)가 위치될 수 있다. 복원 영역내의 상이한 위치 및 복원 영역에 인접하는 상이한 위치에서 토양 복원을 모니터링하기 위해, 중성자 검층 도구(90)는 다양한 시험 웰로 이동될 수 있다.

증기 수집 시스템(42)(도 2에 또한 도시됨)은 토양으로부터 제거된 오프 가스를 처리 시설(44)로 운반할 수 있다. 증기 수집 시스템(42)의 실시형태는 상승기(92), 관(94), 및 매니폴드(96)를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상승기(92)는 가열기 추출 웰(63) 및 관(94)에 결합될 수 있다. 상승기(92)는 상승기내의 온도를 수은의 비등 온도 이상으로 유지하기 위해 내부 가열기 및/또는 외부 가열 트레이싱으로 가열될 수 있다. 상승기(92)는 열손실을 저감하기 위해 단열될 수 있다. 증기 수집 시스템 관(94) 내의 온도는 수은의 비등 온도 이하로 떨어질 수 있다. 상승기(92)에 의해 제공된 높이, 관(94)의 경사부, 및 매니폴드는 관(94) 및 매니폴드내에서 응축하는 수은을 관 및 매니폴드를 통해 중력에 의해 처리 시설로 유동시킬 수 있다. 상승기(92)는 지표면 위에서 1 m 이상으로 연장할 수 있다.

몇몇 실시형태에서, 진공이 지표면에 가해질 수 있도록 상승기는 지면 커버의 개구부 주위의 지면 커버에 밀봉될 수 있다. 추출 웰을 포함하지 않는 토양 복원 시스템용 증기 수집 시스템은, 지면 커버의 개구부에 밀봉되는 상승기를 포함할 수 있다. 토양으로부터 제거된 오프 가스는 상승기, 관, 및 매니폴드를 통해 처리 시설로 운반될 수 있다.

상승기(92)는 금속 파이프일 수 있다. 관(94)은 금속 파이프, 가요성 호스, 및/또는 플라스틱 파이프의 조합일 수 있다. 관(94)의 특정 부분에 사용된 재료는 사용중에 관의 특정 부분이 도달하는 온도에 기초하여 결정될 수 있다. 상승기(92) 부근의 관(94)의 부분은 금속 또는 고온의 가요성 호스로 제조될 수 있다. 상승기로부터 멀리 떨어져 위치된 관(94)의 부분은 관이 플라스틱 파이프로 형성되는데 충분히 낮은 온도일 수 있다. 몇몇 증기 수집 시스템 실시형태에서, 상승기로부터의 몇몇 관은 오프 가스의 급속 냉각 및 수은의 응축을 증진시키는 수냉식 또는 공냉식 열 교환기를 포함할 수 있다. 증기 수집 시스템의 매니폴드는 금속 또는 플라스틱 파이프로 형성될 수 있다.

여러개의 추출 웰이 단일 상승기에 결합될 수 있다. 진공 커버 아래의 토양에 진공이 가해지도록 상승기는 지면 커버를 통해 개구부에 또한 밀봉될 수 있다. 여러개의 이러한 추출 웰 및 상승기 조합은 처리 영역내에 위치될 수 있다. 추출 웰로부터 상승기로 안내되는 관은 관내의 오프 가스의 응축을 억제하기 위해 가열될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 토양 복원 시스템은 처리 시설(44)을 포함할 수 있다. 처리 시설(44)은 진공 시스템(98) 및 오염물 처리 시스템(100)을 포함할 수 있다. 진공 시스템(98)은 증기 수집 시스템(42)에 결합될 수 있다. 진공 시스템(98)에 의해 제공된 진공은 토양으로부터 오프 가스를 흡입할 수 있다.

도 5에는 처리 시설의 개략도가 도시되어 있다. 처리 시설은 토양으로부터 제거된 오프 가스내의 오염물의 양을 제거 또는 저감할 수 있다. 토양으로부터 제거된 오프 가스는 증기 수집 시스템을 통해 분리 유닛(102)으로 진행할 수 있다. 분리 유닛(102)은 오프 가스를 기화 증기(104)와 액체 증기로 분리할 수 있다. 액체 증기는 또한 수은 증기(106), 비수성 증기(108), 및 수성 증기(110)로 분리될 수 있다. 수은 증기(106)는 수은 정화기(112)로 운반될 수 있다. 수은 정화기(112)는 복원 지역에 위치될 수 있거나, 또는 수은 정화기는 외부 처리 시설에 위치될 수 있다.

비수성 증기(108)는 오일 및 다른 비수성 물질을 포함할 수 있다. 비수성 증기(108)는 수성 증기(110)와 비교하면 매우 작을 수 있다. 비수성 증기(108)는 처리 유닛(114)으로 운반될 수 있다. 처리 유닛(114)은 비수성 증기를 폐기물통과 같은 저장 용기에 위치시킬 수 있다. 용기는 처리를 위해 외부로 운반될 수 있다. 대안적으로, 처리 유닛(114)은 유기 비수성 증기(108)를 파괴하거나 또는 실질적으로 파괴하는 산화기 또는 다른 종류의 반응기 시스템일 수 있다.

수성 증기(110)는 처리 유닛(118)을 통해 펌프(116)에 의해 이동할 수 있다. 처리 유닛은 활성 탄소 베드일 수 있거나 또는 수성 증기내의 오염물을 제거 또는 저감하는 다른 종류의 시스템일 수 있다. 나머지 수성 증기는 배출될 수 있다. 예를 들어, 활성 탄소 베드를 통해 수성 증기가 통과한 후에, 수성 증기는 오수관 거(sanitary sewer)로 운반될 수 있다.

기화 증기(104)는 황 코팅 탄소 베드(120), 열 산화기(122), 및/또는 활성 탄소 베드(124)를 통과할 수 있다. 황 코팅 탄소 베드(120)는 고체 화합물을 형성하기 위해 수은 증기 및 일부 오염물과 화학 반응할 수 있다. 고체 화합물은 여과 또는 다른 분리 기술에 의해 증기로부터 제거될 수 있다. 열 산화기(122)는 기화 증기(104) 내의 상당한 양의 잔류 오염물(99.9999% 이상)을 파괴할 수 있다. 열 산화기(122)로부터의 배출 증기는 활성 탄소 베드(124), 열 교환기(126), 및 진공 시스템(98)을 통과할 수 있다. 열 교환기(126)는 증기가 진공 시스템(98)에 유입되기 전에 열 산화기로부터 배출되는 증기의 온도를 저감시킬 수 있다. 활성 탄소 베드(124)는 기화 증기내의 잔류 탄화수소를 수용가능한 수준으로 제거할 수 있다. 진공 시스템(98)은 잔류 증기를 대기로 배출시킬 수 있다.

수은 오염된 토양을 위한 몇몇 토양 복원 시스템 실시형태에서, 황 코팅 탄소 베드 및/또는 열 산화기가 필요하지 않을 수 있다. 오프 가스내에 존재하는 수은을 응축에 의해 분리기(102)에서 제거하는 것은, 황 코팅 탄소 베드와 같은 수은 반응 시스템을 불필요하게 만들 수 있다. 순환된 냉각제로 결빙 웰을 사용하는 토양 복원 시스템 실시형태에서, 배기 증기의 온도를 상당히 저감시키기 위해 냉각제 유닛의 출력부가 열 교환기에서 사용될 수 있으므로, 증기내의 실질적으로 모든 수은은 증기로부터 응축된다. 활성 탄소 베드(124)는 기화 증기내의 오염물을 수용가능한 수준으로 제거하는데 충분할 수 있으므로, 열 산화기는 필요하지 않다. 열 산화기를 사용하지 않음으로써, 열 산화기와 관련된 많은 자본금, 작동비, 운송비 및 노동비가 제거되어 토양 복원의 경제 상태가 개선될 수 있다.

토양내에 위치된 웰을 이용하는 도 1에 도시된 시스템과 같은 ISTD 토양 복원 시스템을 설치하기 위해, 모래 및/또는 자갈과 같은 충전 물질(58)(도 2 및 도 3에 도시됨)이 처리 영역(46)에 위치되어 분류될 수 있다. 지면 커버(40)의 금속층(50)은 금속 시트를 함께 결합시킴으로써 처리 영역(46)의 위에 형성될 수 있다. 배리어(38)는 처리 영역(46) 주위에 형성될 수 있다. 배리어(38)는 지면 커버(40)의 금속층(50)에 밀봉될 수 있다. 일 실시형태에서, 배리어(38)는 결빙 웰에 의해 형성된 결빙벽이다. 토양이 가열될 때 배리어가 완전히 형성되도록 토양을 가열하기 전에 결빙벽의 형성이 시작될 수 있다. 다른 종류의 배리어도 사용될 수 있다. 이러한 배리어는 상호연결 금속 시트 또는 그라우트벽일 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

금속 시트(50)의 개구부는 지표면에서 진공을 발생시키는 웰 및/또는 상승기(92)를 위해 형성될 수 있다. 웰은 토양속으로 진동으로 삽입될 수 있다. 웰은 가열기 웰(62), 추출 웰(60), 및/또는 가열기 추출 웰(63)일 수 있다. 토양내에는 시험 웰(64)도 위치될 수 있다. 시험 웰로부터 표본을 취들할 수 있거나, 또는 복원중에 시험 웰에 검층 도구가 위치될 수 있도록 통로 시스템이 형성되며, 이에 의해 선택된 시험 웰(64)에 접근할 수 있다. 토양 복원 시스템의 모든 웰은 금속층(50)에 밀봉될 수 있다. 상승기(92)는 추출 웰(60) 및/또는 가열기 추출 웰(63)에 결합될 수 있다. 상승기(92)는 복원중에 토양 표면상에 진공이 형성될 수 있도록 하기 위해 지면 커버의 개구부에 또한 밀봉될 수 있다. 관(94)은 상승기(92)를 매니폴드(96)에 연결할 수 있다. 매니폴드(96)는 처리 시설(44)에 결합될 수 있다. 상승기(92)는, 상승기를 통해 유동하는 유체가 수은이 응축되는 온도 이상으로 유지되도록 하기 위해 내부 가열기 및/또는 외부 열 트레이싱을 포함할 수 있다. 상승기(92)는 열손실을 억제하기 위해 단열될 수 있다. 지면 가열기(88)는 웰 사이의 선택된 위치에서 금속층(50)에 위치될 수 있다.

가열기 웰(62), 가열기 추출 웰(60, 62), 지면 가열기(88), 및/또는 링(92)은 에너지원에 결합될 수 있다. 에너지원은 전력망에 결합되는 변압기일 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 지면 커버(40)의 금속층(50)의 상부에는 단열부(52)가 위치될 수 있다. 단열부(52)의 위에는 불투과성 지면 커버층(54)이 위치될 수 있다. 불투과성 지면 커버층(54)은 상승기(92) 및 배리어(38)에 밀봉될 수 있다. 도 2에 도시된 불투과층(54)은 빗물을 진행시키기 위해 경사질 수 있다. 도 1에 도시된 가열기 웰(62), 추출 웰(60), 시험 웰(64), 상승기(92)의 히트 트레이싱, 및 처리 시설(44)은 제어 시스템에 전기적으로 연결될 수 있다. 처리 시설(44)의 진공 시스템(98)은 토양으로부터 유체를 흡입하는데 사용될 수 있다. 가열기는 토양을 가열하는데 사용될 수 있다.

가열의 초기 기간중에, 토양으로부터 제거된 오프 가스는 주로 수증기, 공기, 및 저 비등점 탄화수소를 함유할 수 있다. 오프 가스는 증기에 반출되는 일부 수은을 또한 포함할 수 있다. 토양 온도가 토양내의 물의 기화 온도 이상으로 증가함에 따라, 오프 가스내의 수증기의 양이 감소하기 시작하며, 오프 가스내의 수은의 양은 증가할 수 있다. 토양 온도가 토양내의 수은의 기화 온도 이상으로 증가함에 따라, 토양내의 수은의 대부분이 이미 기화하여 추출 웰을 통해 토양을 떠나기 때문에, 오프 가스내의 수은의 양은 감소하기 시작한다. 토양은 또한 토양내의 수은을 원하는 농도로 저감하기 위해 토양내의 수은의 기화 온도 이상의 온도로 가열 또는 유지될 수 있다. 시험 웰로부터 취득된 표본을 시험하고 그리고/또는 중성자 검층 도구를 사용함으로써 토양내의 수은 농도는 복원중에 결정될 수 있다.

큰 면적의 토양은 구획적으로 복원될 수 있다. 도 6에는, 오염된 토양의 긴 스트립을 복원하는데 사용될 수 있는 결빙 웰(48) 및 토양 복원 웰(128)의 평면도가 도시되어 있다. 결빙 웰(48)은 제 1 구역(130)을 형성하기 위해 오염된 토양 스트립의 길이부의 제 1 단부 및 측면을 따라 형성될 수 있다. 결빙 웰(48)은 오염된 토양에 인접하는 오염되지 않은 토양, 또는 실질적으로 오염되지 않은 토양에 위치될 수 있다. 토양 복원 웰(128)은 제 1 구역(130) 속으로 삽입될 수 있다. 결빙 웰(48) 및 토양 복원 웰(128)의 패턴은 제 1 구역(130)에 접하는 제 2 구역(132)으로 연장할 수 있다. 토양 복원 웰(128)은 처리 시설에 결합될 수 있다. 지면 커버(40)는 제 1 구역(130)의 위에 설치될 수 있다. 지면 커버는 또한 제 2 구역(132)의 위에 설치될 수 있다.

일 실시형태에서, 결빙 웰(48')이 제 1 구역(130)과 제 2 구역(132) 사이에 결빙 분리 배리어를 형성하도록 제 1 구역과 제 2 구역 사이에는 결빙 웰이 위치될 수 있다. 분리 배리어를 형성하는 몇몇 결빙 웰 또는 모든 결빙 웰이 토양 복원 웰의 패턴내에서 적합한 토양 복원 웰로 전환될 수 있도록, 분리 배리어를 형성하는 결빙 웰(48') 사이의 간격 및 토양 복원 웰(128) 사이의 간격은 편리하게 복수로 될 수 있거나, 또는 복수로 되도록 조정될 수 있다. 분리 배리어를 형성하는 결빙 웰(48')용 웰보어는, 오염된 토양의 전체 길이의 복원을 발생시키는 처리 구역을 형성하기 위해, 오염된 토양의 길이를 따라 선택된 간격으로 토양내에 형성될 수 있다.

대안적인 실시형태에서, 제 1 구역과 제 2 구역 사이의 토양에는, 금속 시트 배리어가 삽입될 수 있거나 또는 그라우트벽이 형성될 수 있다. 분리 배리어가 제 1 구역과 제 2 구역 사이의 유체 운반을 유리하게 억제하거나 또는 실질적으로 억제하는 동안에, 배리어내의 모든 토양은 복원될 수 있다. 분리 배리어 부근의 제 1 구역에 가해진 열의 일부는 배리어를 통해 제 2 구역으로 전달될 수 있다. 배리어가 결빙 웰 및/또는 토양 복원 웰의 패턴을 방해하지 않도록 분리 배리어가 형성될 수 있다. 오염된 토양의 전체 길이의 복원을 발생시키는 처리 구역을 형성하기 위해 오염된 토양의 길이를 따라 선택된 간격으로 금속 배리어가 삽입될 수 있거나, 또는 그라우트벽이 형성될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 오염된 토양 주위의 배리어는 결빙 웰 대신에 삽입된 금속 배리어 또는 그라우트벽일 수 있다.

제 1 구역(130) 내의 결빙 웰(48)은 제 1 구역 주위에 결빙 배리어를 형성하기 위해 작동할 수 있다. 제 1 구역(130) 내의 토양은 결빙 배리어의 형성 후에 토양 복원 웰(128)을 사용하여 복원될 수 있다. 제 1 구역(130)의 복원이 거의 완료되는 때에, 제 2 구역(132)의 결빙 웰은 오염된 토양의 길이를 따라 결빙 배리어를 연장하도록 작동할 수 있다. 제 1 구역(130)의 복원을 완료한 후에, 분리 배리어를 형성하는 결빙 웰(48')을 포함하는 결빙 웰의 일부는 작동을 멈출 수 있다. 제 1 구역(130)의 부분(134) 내의 일부의 결빙 웰(48) 및 일부의 토양 복원 웰(128)은 작동하는 상태로 유지될 수 있다. 연장된 결빙 배리어가 형성된 후에, 제 2 구역(132) 내의 토양 복원 웰(128)은 작동할 수 있다. 제 1 구역(130)과 제 2 구역(132) 사이의 분리 배리어가 결빙 배리어라면, 제 1 구역의 작동된 토양 복원 웰(128) 및 제 2 구역의 토양 복원 웰(128)은 분리 결빙 배리어를 파괴시킬 수 있다. 분리 배리어를 형성한 결빙 웰(48')의 일부 또는 전체는 결빙 웰의 작동을 멈춘 후에토양 복원 웰로 전환될 수 있다. 부분(134) 내의 작동된 토양 복원 웰(128) 및 결빙 웰(48)은 작동된 웰을 넘어서 유체가 이동하는 것을 억제할 수 있다. 모든 오염된 토양이 처리될 때까지 오염된 토양의 길이를 따라 웰의 패턴을 연장시킴으로써 추가적인 구역이 처리될 수 있다.

토양 복원 시스템의 장점은 이 시스템이 중성자 검층 도구를 사용할 수 있다는 점이다. 중성자 검층 도구는 토양 복원 전, 복원 중, 및 복원 후에 수은 농도의 인시튜 측정을 제공하는데 사용될 수 있다. 중성자 검층 도구를 사용함으로써, 코어 표본을 취득하고, 유지하고, 분석하기 위한 필요가 유리하게 최소화될 수 있고; 매우 낮은 수은 농도를 측정하기 위한 능력이 제공되고; 토양내의 다양한 깊이에서 토양 복원 전, 복원 중, 및 복원 후에 측정을 하기 위한 능력이 제공되고; 통계 편차를 감소시키도록 큰 표본 부피를 평균하는 능력이 제공되며; 처리될 토양내의 오염물에 작업자가 노출되는 것을 최소화하거나 또는 제거하는데 도움이 될 수 있다.

수은 오염된 토양의 처리를 위한 ISTD 토양 복원 시스템의 장점은, 시스템이 토양을 가열하여 처리 영역 전체에 걸쳐 토양의 투과율을 실질적으로 균일하게 증가시킨다는 점이다. 토양 투과율이 증가함으로써 처리 영역 전체에 걸쳐 토양 오염물이 제거될 수 있다. 토양의 가열에 의해 토양 투과율이 증가함으로써, 토양 복원 시스템의 각각의 웰이 추출 웰이 되지 않고서 처리 영역이 복원될 수 있다.

수은 오염된 토양의 처리를 위한 ISTD 토양 복원 시스템의 장점은 이 시스템의 추출 웰이 토양으로부터 수은을 증기로서 제거한다는 점이다. 수은 증기는 수은 화합물이 상당히 형성되지 않고서 토양으로부터 제거된 후에 원소 수은으로서 응축될 수 있다. 수은을 증기로서 제거함으로써 토양내의 수은이 매우 낮은 잔류 수준으로 저감될 수 있다. ISTD 토양 복원 시스템은 토양내의 수은 오염물을 10 ppm 이하의 농도로 저감시킬 수 있다.

수은 오염된 토양의 처리를 위한 ISTD 토양 복원 시스템의 장점은 토양 복원 시스템이 수은 뿐만 아니라 토양내에 존재하는 다른 오염물도 제거 또는 저감할 수 있다는 점이다. 수은 오염된 토양의 처리를 위한 ISTD 토양 복원 시스템을 사용함으로써 얻어지는 추가적인 장점은 이 시스템이 안전하고, 경제적이고, 튼튼하고, 영구적이고, 간단하고, 효과적이고, 신뢰할 수 있다는 점이고; 또한 이 시스템 이 조립하기 쉽고, 설치하기 쉬우며, 사용하기 쉽다는 점이다.

본 발명의 다양한 양태의 추가적인 변형예 및 대안적인 실시형태는 당업자에는 명백할 것이다. 따라서, 이러한 실시형태는 단지 예시적으로 해석되어야 하고 또한 본 발명을 실시하는 일반적인 방식을 당업자에게 알리려는 것이다. 본원에 설명된 본 발명의 형태가 바람직한 실시형태로서 간주되는 것이 이해될 것이다. 원소 및 물질은 본원에 설명된 것으로 치환될 수 있고, 부분 및 공정은 반대로 될 수 있으며, 본 발명의 특정한 특징은 독립적으로 이용될 수 있고, 이러한 것들은 본 발명의 이익을 가진 후에 당업자에 명백할 것이다. 이하의 청구항에 설명하는 바와 같이 본 발명의 요지 및 범위를 벗어나지 않고서 본원에 설명된 성분이 변화될 수 있다.

Claims

토양 내에서 수은을 기화시키기 위해 처리 영역 내에서 토양을 가열하는 단계;

상기 토양으로부터 기화 수은 및 오프 가스를 제거하는 단계;

상승기 내에서 상기 기화 수은 및 오프 가스를 상승시키는 단계; 및

관을 통해 상기 기화 수은 및 오프 가스를 처리 시설로 운반하는 단계를 포함하며,

상기 기화 수은은 상기 관을 통해 상기 상승기로부터 상기 처리 시설로 운반되는 동안 증기 상태로 유지되며,

상기 기화 수은의 일부는 상기 관 내에서 응축되어 중력에 의해 처리 시설로 유동하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 처리 시설 내에서 상기 오프 가스로부터 수은을 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 오프 가스에 대해, 상기 오프 가스 내의 오염물을 저감하기 위한 오염물 저감 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기화 수은은 상기 관을 통해 상기 상승기로부터 상기 처리 시설로 운반되는 동안 히트 트레이싱에 의해 증기 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 토양을 가열하는 단계는, 상기 토양 속에 가열기 웰을 삽입하고 상기 가열기 웰을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 토양을 가열하는 단계는, 상기 토양을 가열하기 위해 지면 가열기를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 토양으로부터 기화 수은을 제거하는 단계는, 상기 토양으로부터, 상기 상승기에 결합된 추출 웰속으로 수은 증기를 운반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 추출 웰은, 상기 추출 웰에 인접하는 토양을 가열하도록 형성된 가열기 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 토양으로부터 기화 수은을 제거하는 단계는, 상기 상승기를 통해 지표면에 진공을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 1 항에 있어서,

중성자 검층 도구를 사용하여 복원하는 동안, 상기 토양 내의 수은 농도를 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 처리 영역 내 상기 토양 속으로 구동 유체를 주입하는 단계, 및 상기 토양으로부터 유체의 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 처리 영역의 경계의 일부 주위로 배리어를 형성하는 단계와,

추가 처리 영역을 둘러싸기 위해 상기 배리어를 연장하는 단계와,

상기 추가 처리 영역 내의 토양을 가열하는 단계와, 그리고

상기 추가 처리 영역 내의 토양으로부터 기화 수은 및 오프 가스를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 배리어의 일부는 결빙 배리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 배리어의 일부는 그라우트벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 배리어의 일부는 시트 더미를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 13 항에 있어서,

상기 추가 처리 영역 내의 토양을 가열하는 단계에서 상기 추가 처리 영역에 인접하는 처리 영역의 전체 토양보다 더 적은 토양을 가열하는 단계, 및 상기 추가 처리 영역 내의 토양으로부터 기화 수은 및 오프 가스를 제거하는 단계와 동시에 상기 추가 처리 영역에 인접하는 처리 영역의 일부로부터 오프 가스를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
오염된 토양의 경계의 일부 주위에 배리어를 설치하는 단계;

처리 영역 위에 커버를 위치시키는 단계;

상기 처리 영역 내의 토양을 가열하는 단계;

추출 웰을 통해 상기 토양으로부터 오프 가스를 제거하는 단계; 및

관을 통해 상기 추출 웰로부터 처리 시설로 상기 오프 가스를 운반하는 단계를 포함하며, 상기 오프 가스 내의 수은의 일부가 상기 관 내에서 응축되어 중력에 의해 처리 시설로 유동되고, 지표면에는 진공이 형성되는, 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 수은의 적어도 일부를 응축기내에서 응축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 토양으로부터 오프 가스를 제거하는 동안, 중성자 검층 도구를 사용하여 상기 토양 내의 수은 농도를 모니터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 추출 웰의 링을 주입 웰로 전환하는 단계와,

상기 주입 웰을 통해 구동 유체를 상기 토양 속으로 주입하는 단계와, 그리고

상기 주입 웰의 링을 상기 추출 웰로 다시 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 배리어를 설치하는 단계는, 상기 지면 속으로 결빙 웰을 삽입하는 단계, 및 상기 결빙 웰을 작동시켜 상기 토양을 냉각하여 상기 토양 내의 물을 결빙시켜서 결빙 배리어를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 배리어를 설치하는 단계는, 상기 일부 주위의 상기 지면 속으로 금속 시트를 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 배리어를 설치하는 단계는, 상기 일부 주위의 상기 지면에 그라우트벽을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 커버는 금속 시트층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 커버는 금속 시트층 및 단열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 커버는 금속 시트층 및 불투과층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 커버는 금속 시트층 및 불투과층을 포함하고, 상기 금속 시트층과 불투과층 사이에는 진공이 형성되는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

추가 처리 영역을 둘러싸기 위해 상기 배리어를 연장하는 단계와,

상기 추가 처리 영역 내의 토양을 가열하는 단계와, 그리고

상기 추가 처리 영역 내의 토양으로부터 오프 가스를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 추가 처리 영역 내의 토양을 가열하는 단계에서 상기 추가 처리 영역에 인접하는 처리 영역의 전체 토양보다 더 적은 토양을 가열하는 단계, 및 상기 추가 처리 영역 내의 토양으로부터 오프 가스를 제거하는 단계와 동시에 상기 추가 처리 영역에 인접하는 처리 영역의 일부로부터 오프 가스를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 관의 일부는 가요성 관을 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 관의 일부는 플라스틱 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 처리 시설은 수은 증기와 반응하도록 형성된 탄소-황 베드를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 처리 시설은 열 산화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 방법.
수은의 기화 온도 이상의 온도로 토양을 가열하도록 형성된 처리 영역 내의 다수의 가열기;

상기 토양으로부터 오프 가스 스트림의 성분으로서의 기화 수은을 제거하도록 구성된 진공 시스템;

상기 토양으로부터 대기로의 증기의 방출을 억제하도록 구성된 지면 커버;

상기 토양과 관련하여 작동하며 상기 진공 시스템에 결합된 다수의 상승기로서, 상기 오프 가스 스트림을 상승시키고 또한 오프 가스 스트림을 오프 가스 스트림의 응축 온도 이상의 온도로 유지하도록 형성된 상기 상승기; 및

상기 상승기에 결합된 증기 수집 시스템으로서, 상기 증기 수집 시스템내에서 응축하는 수은을 중력에 의해 처리 시설로 유동시키는 상기 증기 수집 시스템을 포함하는, 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 상승기는 수은의 응축 온도 이상의 온도로 상기 오프 가스 스트림을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 지면 커버의 경계 주위에 배리어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 처리 영역의 적어도 일부 주위에 결빙 배리어를 형성하도록 구성되며 상기 토양 속에 삽입된 결빙 웰을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 지면 커버의 경계의 적어도 일부 주위에 배리어를 더 포함하고, 상기 배리어의 적어도 일부는 그라우트벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 지면 커버의 경계의 적어도 일부 주위에 배리어를 더 포함하고, 상기 배리어의 적어도 일부는 시트 더미를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 지면 커버는 금속 시트층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 지면 커버는 금속 시트층 및 불투과층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 지면 커버는 금속 시트층, 단열부, 및 불투과층을 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 지면 커버는 금속 시트층, 불투과층, 및 지지 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

복원중에 상기 토양의 특성이 측정되도록 하는 시험 웰을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

복원중에 시험 웰내에 위치되도록 형성된 중성자 검층 도구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 처리 시설은 상기 오프 가스 스트림으로부터 액체 수은을 제거하기 위한 분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 처리 시설은 열 산화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 처리 시설은 상기 오프 가스 스트림으로부터 수은 증기를 제거하도록 형성된 탄소-황 베드를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 가열기는 상기 토양 속에 삽입되는 가열기 웰을 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 가열기는 지면 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 토양 속에 삽입되고 상기 상승기에 결합되는 추출 웰을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 52 항에 있어서,

상기 하나 이상의 추출 웰은 상기 추출 웰에 인접하는 토양을 가열하도록 형성된 가열기 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 증기 수집 시스템은 금속 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 증기 수집 시스템은 가요성 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
제 35 항에 있어서,

상기 증기 수집 시스템은 플라스틱 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양의 복원 시스템.
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수은의 기화 온도 이상의 온도로 처리 영역 내의 토양을 가열하도록 형성된 토양 가열기를 설치하는 단계;

수은을 함유하는 오프 가스를 상기 토양으로부터 제거하기 위해 상기 처리 영역에 제거기를 설치하는 단계;

상승기 내에서 상기 오프 가스를 증기 상태로 유지하도록 구성된 상기 상승기를 상기 제거기에 부착하는 단계; 및

관 내에서 액체 수은이 중력에 의해 처리 시설로 유동하도록 경사져 있는 상기 관에 의해 상기 상승기를 상기 처리 시설에 부착하는 단계를 포함하는, 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 66 항에 있어서,

상기 상승기는 상승기 내에서 상기 수은을 증기 상태로 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 66 항에 있어서,

상기 토양 가열기를 설치하는 단계는, 드릴링에 의해 형성된 웰보어에 가열기 웰을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 66 항에 있어서,

상기 토양 가열기를 설치하는 단계는, 가열기 웰을 상기 토양 속에 밀어넣는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 66 항에 있어서,

상기 토양 가열기를 설치하는 단계는, 상기 토양 속에 가열기 웰을 진동으로 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 66 항에 있어서,

상기 토양 가열기를 설치하는 단계는, 지면 가열기가 상기 토양을 가열하도록 상기 토양과 관련된 작업 영역에 상기 지면 가열기를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 66 항에 있어서,

상기 토양 가열기를 설치하는 단계는, 상기 토양 가열기의 일부분을 상기 토양에 매립하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 66 항에 있어서,

상기 제거기를 설치하는 단계는, 상기 토양 속에 다공성 케이싱을 위치시키는 단계, 및 진공 시스템에 상기 케이싱을 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 73 항에 있어서,

상기 토양 속에 다공성 케이싱을 위치시키는 단계는, 드릴링에 의해 형성된 웰보어에 케이싱을 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 73 항에 있어서,

상기 토양 속에 다공성 케이싱을 위치시키는 단계는, 상기 토양 속에 상기 케이싱을 밀어넣는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 73 항에 있어서,

상기 토양 속에 다공성 케이싱을 위치시키는 단계는, 상기 토양 속에 케이싱을 진동으로 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 66 항에 있어서,

상기 처리 영역의 위에 지면 커버를 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 77 항에 있어서,

상기 지면 커버에 배리어를 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.
제 77 항에 있어서,

상기 처리 영역 주위에 결빙 배리어를 형성하는 단계, 및 상기 지면 커버에 상기 결빙 배리어를 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 오염된 토양을 처리하기 위한 토양 복원 시스템의 형성 방법.