TWI275046B - Multi-section depth-variable underground environment multi-phase fluid monitoring and remediation system capable of withdrawing and/or injecting substance and method thereof - Google Patents

Description

1275046 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種可抽出或注入物質之多段式可變 冰型地下環★見多相流體監測整治系統’特別指一種污染發 生前預防或污染發生後改善之環境保護、危害防治、監測 驗證、或復育整治等活動之監控的有效方法。 【先前技術】 >環境保護工作乃為現代相當重視的課題，尤其在工業 化高度發展的現代社會，如何有效掌握環境的污染狀況， 以期即時迅速、正確、有效進行改善或維護，使生活環境 能夠水續經營，乃為社會進步的重要指標。 '旱！個地區的環境狀況，土壤檢驗實為最有效的 哲口為土壤不會自仃移動位置，而又具有吸收流體物 質的能力，即土壤會將曾經散佈在該區的物質吸附或解 而成確實的反應該地的污染狀況。又根據調查發現， 體罙度的變化，具有不同的地質組成特性，更依據流 =種1或濃度，會在不同地層中呈現特定的分佈。例如 水溶度的氣體，會自然上升到土壤表層之孔隙 中。故物’則自訂降較深的土壤底層或含水層 二=分析不同地層的污染分佈，即能有效掌握該地 的^狀況’以即時監控並能設法排除污毕。 傳統的地下環境探測方法，係在分析該地區的地層分 5 1275046 佈後，對要探測的地層深度設置一適當長度的探管或俗稱 「井體」，將該深度的地層内流體抽出，然後分析抽出的 流體以研判該地層的污染情形。 • 然而，前述的環境探測方法，一次只能進行某一段地 •層單元的污染分析。一般地層的分佈情形如圖_所示，其 _大致包括有：不飽和（通氣）層A、輕質非水相液 N〇n_AqUeous Phase Li_ds，LNApL )(簡稱或俗稱浮油）液 _位線及其下之含水層B、地下水液位線c、重質非水相液 (Dense Non-AqUeous Phase uquids5 DNAPL )(簡稱或俗稱 沉油）液位線及其下之含水層D，以及浮油層E、沉油層 F等。因此，若要對同一區域的不同地層之污染同時分析， 則需設置多支不同長度的探管G，分別藉由土壤氣體取樣 7刀析、土壤取樣分析、監測井設置及地下水取樣分析等方 馨法，以逐點逐項之方式進行地下污染調查，通常無法畢其 功於一役，作業費時費工。 — 另外’傳統方法每次探測皆需重新架設揮管G，故不 、易對同一地區進行長期性的探測作業，使其應用受限。 . 為此’本發明乃為提供一種可抽出或注入物質之多段气 可變深型地下環境多相流體監測整治系統，期能設計一種^ 需架設一孔次即能對同一地點不同深度的不同地層及ς $染進行綜合性的分析，並能長期性監控，以有效維護产

+5* 口 rV 6 1275046 【發明内容】 本毛月之目的在於提供一種多段式深度可調型地下 料介I與多相流體監測整治系統及其方法，其藉由架設 單的抓s，即能對同一區域的不同地層進行三度空間污染 特徵分析’減少架設成本，増進使用效率。 本發明之另一目的在於提供一種可抽出或注入物質 之夕&式可文⑦型地下環境多相流體監測整治系統及其 方法《藉由單-的探管架設，即能於同—地點不同深度同 時完成土壤氣體取樣分析、土壤取樣分析及地下水取樣分 板。 本毛月之再目的在於提供一種可抽出或注入物質 之夕&式可、交冰型地下環境多相流體監測整治系統及其 方法，其可長期性監控同—區域的環境變化，有利於進行預 *防卜生衣兄保羞、危害防治、監測驗證、或復育整治等活動之監 可達成前述目的的本「可抽出或注人物質之多段式可變 深型地下環境多相流體監測整治系統及其方法」，主要乃應 ;、丨】（monitoring )或整治（remediatiGn )疑受污染廠（場） 址之地下環境品質，以達保護環境、維護人體健康與生態環境 之目的。本純監測之_標的化學物f (咖咖也Μ __ ) ^地下環境中人為（非㈣生成）之石油化學煉製有機物質 (_〇_chemicals)、重金屬、氣體’或自然生成但蓄積過量對 7 1275046 人體健康可能產生危害之天然物質。 本發明系統僅一次鑽孔後可於該單孔裝設至少2個 以上不同深度之分層監控點。藉由本發明可抽取量測流體 之成分及濃度，必要時亦可抽出或回注氣/液體等改善藥 劑達到降低污染 '整治目的之功效。 當目標案場若疑受輕/重質非水相液（Light/Dense non-aqueous phase liquids，以下簡稱 LNAPLs/DNAPLs )之（半） 揮發性有機化合物流體[(semi) volatile〇rganicc〇mp〇unds，以 下簡稱SVOCs及VOCs]影響，或氡、重金屬等各類對人體過量 有害之物質，皆可藉由本裝置進行預防性環境保護、危害防治、 監測驗證、或復育整治等活動之監控。 【實施方式】 請參閱圖二所示，本發明係提供一種可抽出或注入物 >質之多段式可變深型地下環境多相流體監測整治系統及 其方法。其包括有耐蝕性液體取樣與液位監控管1，耐蝕 性氣體取樣與濃度監控管2，不吸附型填充濾材3，耐蝕 •性流體濾（篩）管4，耐蝕難滲透性柱塞迫緊5，耐蝕難 滲透性柱塞封隔器6，以及耐蝕性流體濾（篩）管7。其 中該耐蝕性液體種類與液位監控管1以及耐蝕性氣體取 樣與濃度監控管2皆為分節式設計，先鑽孔置入管柱並取 出地層下之物質，且分析地層物質之分層厚度以及其性 質；在取得探測區域的地層資料後，依地層多相流體之深 1275046 樣與濃度監控管2可偵測污染物f之種類與濃度。另外， 地層内的液體會透過耐錄流體濾、（篩）f 7進人耐餘性 液體取樣與液位監控管、中，並依照液體種類呈現地層内 正確的液體分佈’故亦可由耐蚀性液體取樣與液位監控管 1 t測污染情形。 該耐蝕性液體取樣與液位監控管i以及耐蝕性氣體 取樣與濃度監控管2依_需求連接適#的制器8，以 判斷污染情況。該偵測器8所探測結果可以有線、無線方 式連接到監控中心9,而監測中心9可根據探測結果進行 分析，或管控谓測時機以及對污染源注入改善物等過程。 上述單一系統可供收集多相流體之成分與濃度等鉛 直於地表之縱向剖面資料，另於地面不同地點之佈設可構 成平面網狀之監測系統。綜合前述系統單元之點、線及面 體:可提供地下環境建立空間之流體分布種類、濃度、液 位等相關資料。倘若偵測出污染物濃度高以致危害環境生 〜、及人體健康時，本裝置亦可抽出或注入氣/液體等改善 物質以達到降低污染及整治之效用。 〇月參圖二所示，本發明的流程如後： a.在欲棟測的地坪上首先切割出洗孔，並可搭配人工 試挖作業； b•將探測針管直接壓入地層内以量測地層土壤組成 的電導度，藉以量測出土壤中非自然性物質（污染 l275〇46 物）； 採取乾式作業，即以直接壓入或置入内中空套管防 止％孔進行土壌連續取樣及分析，以及地下水取樣 及分析； d·藉由刖述的取樣分析結果，鑑別地層組成質地變化 與位置，以及非自然物特性與濃度； 6•、曰製本發明的設施設備與地下環境的水文地質與 關切物質之平面與鉛直關聯圖； f·以直接壓入或置入内中空套管防止塌孔； g·依鉛直關聯圖調整本設備之分層監控區段並確認； h·將本發明設備置入已裝設之套管内至各預定的監 測深度； i·填入惰性物質（Conservative material)至套管與本 设備之間後回拔套管完成架設工作 j·依地下流體的物性選擇適當的偵測器連接本設備以 里測其濃度或液位高低，進行偵漏防治或推估溯源 以進行改善； k·連接流體抽出/注入泵浦以抽出地下非自然物，或回 填注入流動性改善物。 明參閱圖四所不，經由本發明之探測結果，可配合外 接物質濃度偵測儀器讀取不同深度之濃度變化趨勢，建立 不同時間T不同深度位置各種污染流體種類之濃度變 1275046 化，進行連續性化學和物理的反應測定系統來進行地下广 境污染調查，並將所顯現的數據繪成統計圖 衣 ^ Μ刊使用 者根據統計結果進行污染整治。 請參閱圖五至圖七所示，前述污染流體種類之濃声辦 .=，亦可將所顯現的數據以30圖示來呈現不同視角二= /辰度變化，藉由3D圖示顯示正確的污染濃度分佈，提供 使用者更為清晰的分析數據。 工上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體 呪明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡 .脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於 本案之專利範圍中。 綜上所述’本案不但在技術思想上確屬創新， 習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進^ 鲁性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇言奢貴局二 准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。、… 【圖式簡單說明】 、 圖一所不為習用系統的架設例圖； . 圖一所示為本發明之架設例圖； 圖二所示為本發明之流程圖； 圖四所示為本發明之地下環境介皙 r衣兄為中5染物質濃度變 化圖； 圖五所示為本發明之污染物遭度之三維鳥瞰分布圖； 12 1275046 圖六所示為本發明之污染物濃度之三維側視分布圖； 圖七所示為本發明之污染物濃度之三維45度角俯視分 布圖。 【主要元件符號說明】 A 不飽和層 B 輕質非水相液（LNAPL )液位線及其下之含水層 C 地下水液位線 D 重質非水相液（DNAPL)液位線及其下之含水層 E 浮油層 F 沉油層 G 探管 1 耐蝕性液體種類與液位監控管 2耐蝕性氣體種類與濃度監控管 3不吸附型填充濾材 4 耐蝕性流體濾（篩）管 5 耐蝕性柱塞迫緊 β 耐姓性柱塞封隔器 10耐蝕性流體濾（篩）管 11偵測器 12監控中心

Claims (1)

1275046 十、申請專利範圍： 1 · 一種吁抽出或注入物質之多段式可變深型地下環境多相 流體監測整治方法，其步驟如後： a·直接壓入或螺旋鑽法進行土壤連續取樣及分析，以 - 及地下水取樣及分析； • b•藉由前述的取樣分析結果，鑑別地層組成質地變化 與位置，以及非自然物特性與濃度； _ c·繪製偵測設備與地下環境的水文地質與關切物質 ' 之平面與鉛直關聯圖； d·接壓入或螺鑽工法鑽孔置入中空套管防止塌孔； e·依鉛直關聯圖調整偵測設備之分層監控區段並確 認； f·將偵測設備置入已裝設之套管内至各預定的監測深 g·填入鈍性物質至套管與本偵測設備之間後回拔套 管完成架設工作； 、 h·依地下流體的物性選擇適當的偵測器連接本設備 、 以量測其濃度或液位高低，進行偵漏防治或推估_ 源以進行改善 2·如申請專利範圍第Ϊ項所述可抽出或注入物質之多段式 可變深型地下環境多相流體監測整治方法，其中取樣^ 析組成，藉以量測出土壤中非自然性物質（污染物）。乃 14 Ϊ275046 3·如申請專利範圍第1 固乐i項所述可抽出或注入物質之多段式 可變深型地下環墳冬相泣鱗 衣兄夕相机體監测整治方法，其中對於欲 探測的地坪上，可畀士划山、+ J无切割出洗孔，以及搭配人工試挖作 .業。 ' 4·-種可抽出或注人物質之多段式可變深型地下環境多相 流體監測整治系統，包括·· 馨 耐蝕性液體取樣與液位監控管； 耐蝕性氣體取樣與濃度監控管； 不吸附型填充濾材； 耐蝕性流體濾（篩）管； 耐蝕性柱塞迫緊； 耐蝕性柱塞封隔器；以及 耐蝕性流體濾（篩）管； ❿前述耐蝕性液體種類與液位監控管以及耐蝕性氣體種 類與濃度監控管皆為分節式設計，依地層分佈截取適當 長度，然後將每一層的耐蝕性液體種類與液位監控管以 、及耐蝕性氣體種類與濃度監控管兩端以耐蝕性柱塞封 •隔器封裝，並依地層位置將不同封裝以耐蝕性柱塞迫緊 進行結合為單一探管，最後在該探管外包覆耐蝕性流體 濾（篩）管，而該不吸附型填充濾材則填充耐蝕性流體 濾（篩）管内，該耐蝕性液體種類與液位監控管底部則 可裝置另一耐蝕性流體濾（篩）管。 15 1275046 5.如申請專利範圍第4項 可變深型地下… 抽出或注入物質之多段式 、T &多相流體監測塾治系統，其中，該财 蝕陡液體種類與液位監控管以及耐蝕性氣體種類與濃 度I控官依偵測需求連接適當的偵測器，該偵測器所探 貝J、、、n果可以有線、無線方式連接到一監控中心。

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