DE60205038T2

DE60205038T2 - Thermisch verbessertes bodensanierungsverfahren

Info

Publication number: DE60205038T2
Application number: DE60205038T
Authority: DE
Inventors: J. Harold VINEGAR; Leo George STEGEMEIER; Pierre Eric DE ROUFFIGNAC
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: DE60205038D1; EP1467826A1; WO2003035290A1; TW564192B; AU2002336664C1; CA2462215C; BR0213511A; CA2462215A1; AU2002336664B2; US20040126190A1; BR0213511B1; EP1467826B8; EP1467826B1; DK1467826T3; US6951436B2; KR100925129B1; ATE299403T1; KR20040048428A; JP2005506902A; JP4509558B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sanierung von verunreinigtem Boden und ein Bodensanierungssystem.
2. Beschreibung des Standes der Technik
HERON G et al: "Soil Heating for Enhanced Remediation of Chlorinated Solvents: A Laboratory Study on Resistive Heating and Vapor Extraction in a Silty, Low-Permeable Soil Contaminated with Trichloroethylene", Environmental Science and Technology, American Chemical Society, Easton, PA, US, Vol. 32, Nr. 10, 15. Mai 1998 (1998-05-15), S. 1474–1481, SP000751672 ISSN: 0013-936X, offenbart eine Versuchsvorrichtung und einen Test zur Entfernung von Chlorkohlenwasserstoffen aus einem Boden durch Luftabsaugung mit einer Widerstandsheizung des Bodens.
Das US-Patent Nr. 5 360 067 offenbart eine Einspritzung von Verbrennungsgasen in einen verunreinigten Boden und optional Hochfrequenzerhitzen, um Verunreinigungen aus dem Boden zu entfernen.
Die WO 98/52 704 schlägt ein Erhitzen durch Leiten von Verbrennungsgasen durch horizontal eingegrabene Rohre vor, während verdampfte Produkte aus weiteren horizontalen Leitungen entfernt werden, um Verunreinigungen aus dem Boden zu entfernen.
Die DE 19 648 929 schlägt ein Verfahren vor, bei dem ein Temperaturtal mit einem negativen Temperaturgradienten in der Richtung gegen die Talmitte und in Richtung der Erdoberfläche erzeugt wird. Das Temperaturtal wird vorwärts in Richtung der Erdoberfläche getrieben, um eine Entfernung von Verunreinigungen zu bewirken.
Die DE 19 824 930 schlägt ein Erhitzen von Boden durch elektrische Hochfrequenzenergie mit Hilfe von Oberflächen-Elektroden vor, um flüchtige Bestandteile zu mobilisieren und die flüchtigen Bestandteile dann durch Absaugen zu entfernen.
Verunreinigung von Boden wurde an vielen Orten eine Angelegenheit von Bedeutung. „Boden" bezieht sich auf nicht verfestigtes und verfestigtes Material im Erdboden. Boden kann natürlich gebildetes Material, wie z.B. Staub, Sand und Fels, wie auch anderes Material, wie z.B. Schüttmaterial, umfassen. Boden kann mit chemischen, biologischen und/oder radioaktiven Verunreinigungen verunreinigt sein. Eine Verunreinigung von Boden kann auf vielerlei Arten geschehen, wie z.B. durch Materialverschüttung, Austritt aus Lagerbehältern und Deponiesickerwasser. Zusätzlich ist das öffentliche Wohl betroffen, wenn die Verunreinigungen in Grundwasserleiter oder in die Luft wandern. Bodenverunreinigungen können auch durch Bioakkumulation in verschiedenen Spezies in einer Nahrungskette in die Nahrungszufuhr wandern.
Es gibt viele Verfahren, um einen verunreinigten Boden zu sanieren. „Bodensanierung" bedeutet ein Behandeln des Bodens, um Bodenverunreinigungen zu entfernen oder Verunreinigungen innerhalb des Bodens zu verringern (z.B. auf annehmbare Konzentrationen). Ein Verfahren zur Sanierung eines verunreinigten Gebietes besteht darin, den Boden auszubaggern und den Boden in einer getrennten Behandlungsanlage zu behandeln, um Verunreinigungskonzentrationen innerhalb des Bodens zu beseitigen oder zu verringern. Viele mit diesem Verfahren verbundene Probleme können seine Verwendung und Wirksamkeit einschränken.
Zum Beispiel setzt eine Staubentwicklung, die mit einem Ausbaggern einhergeht, die umliegende Umgebung und die Arbeiter der Bodenverunreinigung aus. Es mag auch notwendig sein, viele Tonnen von Boden auszubaggern, um selbst eine kleines verunreinigtes Gebiet effektiv zu behandeln. Ausrüstung, Arbeit, Transport und Behandlungskosten können das Verfahren unerschwinglich kostspielig im Vergleich mit anderen Bodensanierungsverfahren machen.
Es können auch eine biologische Behandlung und chemische In-situ-Behandlung verwendet werden, um einen Boden zu sanieren. Eine biologische und/oder chemische Behandlung kann beinhalten, daß Material in den Boden eingespritzt wird, so daß das Material reagiert und/oder eine Verunreinigung innerhalb des Bodens bewegt. Ein während einer biologischen oder chemischen Behandlung eingespritztes Material kann ein Reaktant sein, der derart gewählt ist, daß er mit der Bodenverunreinigung reagiert, um Reaktionsprodukte zu erzeugen, die nicht verunreinigt sind. Einige der Reaktionsprodukte können flüchtig sein. Diese Reaktionsprodukte können aus dem Boden entfernt werden.
Das während einer chemischen Behandlung eingespritzte Material kann ein Druckfluid sein, das ausgebildet ist, um die Verunreinigung in Richtung eines Absaugschachtes zu lenken, der die Verunreinigung aus dem Boden entfernt. Das Druckfluid kann Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid oder ein anderes Fluid sein. Bodenheterogenität und andere Faktoren können jedoch eine gleichmäßige Verringerung von Verunreinigungskonzentrationen in dem Boden beim Einsatz einer biologischen Behandlung und/oder chemischen Behandlung verhindern. Des weiteren kann eine Fluideinspritzung in einer Migration von Verunreinigungen in einen benachbarten Boden resultieren.
Bodenluftabsaugung (soil vapor extraction = SVE) ist ein Verfahren, das angewendet werden kann, um Verunreinigungen aus Untergrundboden zu entfernen. Während einer SVE wird ein bestimmtes Vakuum angelegt, um Luft durch den Untergrundboden zu saugen. Vakuum kann an einer Boden-/Luft-Grenzfläche oder durch innerhalb des Bodens angeordnete Vakuumschächte angelegt werden. Die Luft kann flüchtige Verunreinigungen mitreißen und in Richtung der Vakuumquelle tragen. Aus dem Boden durch das Vakuum entferntes Abgas kann Verunreinigungen umfassen, die innerhalb des Bodens waren. Das Abgas kann zu einer Behandlungsanlage transportiert werden. Das aus dem Boden entfernte Abgas kann in der Behandlungsanlage behandelt werden, um Verunreinigungen in dem Abgas zu beseitigen oder zu verringern. Eine SVE kann ermöglichen, daß Verunreinigungen aus einem Boden entfernt werden, ohne den Boden zu bewegen oder maßgeblich zu stören. Eine SVE kann z.B. unter Straßen, Fundamenten und anderen unbeweglichen Strukturen durchgeführt werden.
Die Durchlässigkeit eines Untergrundbodens kann die Wirksamkeit einer SVE einschränken. Luft und Dampf können durch Untergrundboden hauptsächlich durch Bereiche des Bodens mit hoher Durchlässigkeit strömen. Die Luft und der Dampf können Bereiche des Bodens mit geringer Durchlässigkeit umgehen und zulassen, daß relativ große Mengen von Verunreinigungen in dem Boden bleiben. Bereiche hoher und niedriger Durchlässigkeit können gekennzeichnet sein durch z.B. Feuchtigkeit, geschichtete Bodenschichten, sowie Klüften und Material-Heterogenitäten innerhalb des Bodens.
Wasser kann innerhalb des Bodens vorhanden sein. Bei einem bestimmten Niveau innerhalb des Bodens werden die Porenräume innerhalb des Bodens mit Wasser gesättigt. Dieses Niveau wird als die Grundwasserspeicherzone bezeichnet. In der Zone über dem Grundwasserspiegel oberhalb der Grundwasserspeicherzone sind die Porenräume innerhalb des Bodens mit Wasser und Gas gefüllt. Die Grenzfläche zwischen der Zone über dem Grundwasserspiegel und der Grundwasserspeicherzone wird als Grundwasserspiegel bezeichnet. Die Tiefe des Grundwasserspiegels bezieht sich auf die Tiefe der Grundwasserspeicherzone. Die Grundwasserspeicherzone kann durch eine schwerdurchlässige Schicht begrenzt sein. Eine schwerdurchlässige Schicht ist eine Bodenschicht mit geringer Durchlässigkeit, die eine Migration von Wasser verhindert.
Eine verringerte Luftdurchlässigkeit auf Grund einer Wasserzurückhaltung kann einen Kontakt von strömender Luft mit Verunreinigungen in dem Boden während einer SVE-Bodensanierung verhindern. Eine Entwässerung des Bodens kann das Problem einer Wasserzurückhaltung zum Teil lösen. Der Boden kann entwässert werden, indem der Grundwasserspiegel gesenkt wird und/oder indem ein Vakuumentwässerungsverfahren eingesetzt wird. Es kann sein, daß diese Verfahren keine effektiven Verfahren zum Öffnen der Poren des Bodens sind, um eine Luftströmung zuzulassen. Kapillarkräfte können ein Entfernen von Wasser aus dem Boden verhindern, wenn der Grundwasserspiegel gesenkt ist. Ein Senken des Grundwasserspiegels kann in einem feuchten Boden resultieren, der das Luftleitvermögen einschränken kann.
Ein Vakuumentwässerungsverfahren kann praktische Grenzen aufweisen. Das während eines Vakuumentwässerungsverfahrens erzeugte Vakuum kann mit dem Abstand von den Entwässerungsschächten schnell abnehmen. Der Einsatz einer Vakuumentwässerung kann eine Wasserzurückhaltung in dem Boden nicht maßgeblich verringern. Dieses Verfahren kann auch in der Bildung bevorzugter Durchgänge für das Luftleitvermögen benachbart zu den Entwässerungsschächten resultieren.
Viele Bodentypen sind durch eine horizontale Schichtung mit abwechselnden Schichten hoher und niedriger Durchlässigkeit gekennzeichnet. Ein einfaches Beispiel eines geschichteten Bodentyps sind Seesedimente, die gekennzeichnet sind durch dünne Sohlen von abwechselnden schlammigen und sandigen Schichten. Versuche, eine SVE in solchen Schichten durchzuführen, resultieren in einer Luftströmung, die im wesentlichen innerhalb der sandigen Schichten auftritt und die schlammigen Schichten umgeht.
In einem Boden können Heterogenitäten vorhanden sein. Luft und Dampf können vorzugsweise durch bestimmte Bereiche oder Schichten eines heterogenen Bodens, wie z.B. Kiessohlen, strömen. Luft und Dampf können daran gehindert sein, durch andere Bereiche oder Schichten eines heterogenen Bodens, wie z.B. Lehmsohlen, zu strömen. Auch neigen Luft und Dampf z.B. dazu, durch Leerräume in wenig verdichtetem Schüttmaterial zu strömen. Luft und Dampf können daran gehindert sein, durch übermäßig verdichtetes Schüttmaterial zu strömen. Auch eingegrabener Schutt innerhalb eines Schüttmaterials kann die Strömung von Luft durch einen Boden behindern.
Einige Bestandteile einer Bodenverunreinigung können giftig sein. Solch eine Bodenverunreinigung kann Quecksilber, quecksilberhaltige Verbindungen, wie z.B. Dimethylquecksilber, radioaktive Materialien, wie z.B. Plutonium, flüchtige gefährliche Stoffe und Kombinationen davon umfassen. Ein Einbringen von Schächten oder eine Verwendung invasiver Prüfverfahren, um die Stelle und das Ausmaß der Bodenverunreinigung zu identifizieren, kann spezielle Maßnahmen erfordern, so daß die umliegende Umgebung und Arbeiter nicht verunreinigtem Dampf, Staub oder anderen Formen von Verunreinigung während der Installation und Verwendung der Schächte oder Prüfverfahren ausgesetzt sind. Solche Maßnahmen können umfassen, sind jedoch nicht be grenzt auf die Durchführung von Dampf oder Staub erzeugenden Arbeitsschritten innerhalb von Umbauungen, um ein Freisetzen von Verunreinigungen in die Umgebung zu verhindern, das Behandeln von Luft innerhalb solcher Umbauungen, um eine Verunreinigung zu entfernen oder zu verringern, bevor die Luft in die Umgebung freigesetzt wird, das Ausrüsten von Arbeitern mit geeigneter Schutzkleidung und/oder das Ausrüsten von Arbeitern mit geeigneten Atemfiltern oder einer getrennten Luftzufuhr.
In einigen Fällen kann die Entfernung einiger Verunreinigungen aus einem betroffenen Boden unpraktisch sein, aber die Entfernung anderer Verunreinigungen kann erwünscht sein. Zum Beispiel kann ein mit radioaktivem Material verunreinigter Boden auch mit anderen Verunreinigungen, wie z.B. Quecksilber, quecksilberhaltigen Verbindungen, Kohlenwasserstoffen und/oder Chlorkohlenwasserstoffen, verunreinigt sein. Eine Entfernung von radiaktivem Material kann unmöglich oder unpraktisch sein, aber es kann wünschenswert sein, andere Verunreinigungen innerhalb des Bodens zu entfernen oder zu verringern, um zu verhindern, daß solch eine Verunreinigung durch den Boden in andere Bereiche wandert.
Es ist daher ein Ziel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein effektives Verfahren und System zur Entfernung flüchtiger Verunreinigungen aus einem Boden durch Erhitzen und Luftabsaugung in-situ bereitzustellen, wobei die Verunreinigungen aus der ursprünglichen Position nicht ausgebreitet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das vorstehende Ziel wird gemäß der Erfindung durch das im Anspruch 1 definierte Verfahren und das im Anspruch 30 defi nierte Bodensanierungssystem erreicht. Spezielle Ausführungsformen der Erfindung sind der Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.
Ein In-situ-Thermodesorptions-Bodensanierungssystem (in-situ thermal desorption = „ISTD") kann angewendet werden, um einen verunreinigten Boden innerhalb eines Behandlungsbereiches zu sanieren. In einem ISTD-Bodensanierungssystem können Heizschächte verwendet werden, um den Boden zu erhitzen und in dem Boden eingebundene Verunreinigungen zu desorbieren und/oder zu zerstören. Das Bodensanierungssystem kann eine Anzahl von Luftabsaugschächten (manchmal als „Absaugschächte" bezeichnet) und/oder Heiz-Luftabsaugschächte (manchmal als „Heiz-Absaugschächte" bezeichnet) umfassen, die Abgas aus dem Boden entfernen. Der Boden kann durch Heiz-Luftabsaugschächte und durch Heizschächte erhitzt werden. Die Heizschächte können in Ringen um Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte herum angeordnet sein. Die Anordnung und der Betrieb von Luftabsaugschächten und/oder Heiz-Luftabsaugschächten innerhalb eines Behandlungsbereiches können eine Verringerung einer Bodenverunreinigung innerhalb des Behandlungsbereiches ermöglichen, während sie einen bedeutenden wirtschaftlichen Vorteil gegenüber anderen erhältlichen Behandlungssystemen bietet. Heizschächte, Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte können in einer Abfolge betrieben werden, um zu vermeiden, daß innerhalb des Bodens ein Überdruck erzeugt wird. Ein Überdruck innerhalb des Bodens kann in einer Migration einer Verunreinigung innerhalb des Behandlungsbereiches oder aus dem Behandlungsbereich resultieren.
Eine Ausführungsform des Bodensanierungssystems kann eine Vielzahl von Heizschächten und zumindest einen Luftabsaugschacht aufweisen. Eine Ausführungsform kann eine Barriere umfassen, die einen Behandlungsbereich definiert und somit das Volumen des zu behandelnden Bodens begrenzt. Die Barriere kann zum Teil oder vollständig einen Umfang des Behandlungsbereiches definieren. Die Barriere kann ein Zurücklaufen von Wasser in den Boden innerhalb des Behandlungsbereiches verhindern. Die Barriere kann auch Fluid daran hindern, daß es aus den Behandlungsbereich in benachbarte Bodenbereiche wandert. Die Barriere kann durch in den Boden eingesetzte Platten, eine Einpreßmaterialwand und/oder eine Gefrierwand gebildet sein, ist aber darauf nicht beschränkt. In weiteren Bodenbehandlungssystem-Ausführungsformen mögen Behandlungsbereiche nicht von Barrieren umgeben sein.
Eine Wassermenge in einem Behandlungsbereich kann durch Prüfen von aus dem Behandlungsbereich entnommenen Kernen durch Meßverfahren und oder durch Messen einer Wassermenge in aus dem Boden entferntem Abgas abgeschätzt werden. Wärme kann von Heizschächten auf den verunreinigten Boden mit einer Geschwindigkeit angewandt werden, die ausreicht, um Wasser in dem Behandlungsbereich zu verdampfen. Die Aufheizgeschwindigkeit kann derart gesteuert sein, daß Wasserdampf in dem Boden in Quantitäten erzeugt wird, die durch Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte entfernt werden können, ohne daß ein Überdruck innerhalb des Bodens erzeugt wird. Dies ist von Vorteil, da ein Überdruck in dem Boden zulassen kann, daß eine Verunreinigung innerhalb des Bodens aus dem Behandlungsbereich hinaus wandern kann. Verdampftes Wasser, eine verdampfte Verunreinigung, eine eingebundene Verunreinigung und anderes Material kann aus dem Boden als Abgas durch Luftabsaugschächte und Heiz-Luftabsaugschächte entfernt werden.
Eine Anwendung von Wärme auf den Boden und ein Entfernen von Abgas aus dem Boden kann in einem Anstieg der Bodendurchlässigkeit während einer Bodensanierung resultieren. Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte arbeiten wirkungs voller in einem Boden, der relativ durchlässig ist. Daher kann ein Boden, der relativ durchlässig ist, eine verminderte Anzahl von Luftabsaugschächten und/oder Heiz-Luftabsaugschächten pro Einheitsvolumen von Boden erfordern. Eine verminderte Anzahl von Luftabsaugschächten und/oder Heiz-Luftabsaugschächten kann die Wirtschaftlichkeit eines Bodensanierungssystems verbessern. Luftabsaugschächte und kombinierte Heiz-Luftabsaugschächte sind typischerweise kostspieliger als Heizschächte. Eine Begrenzung der Anzahl von Luftabsaugschächten und oder Heiz-Luftabsaugschächten kann die Kosten des Bodensanierungssystems verringern.
Eine Begrenzung der Anzahl von Luftabsaugschächten oder Heiz-Luftabsaugschächten kann aber auch andere Kostenvorteile bieten. Für eine gegebene Bodenfläche kann eine niedrigere Anzahl von Luftabsaugschächten und/oder Heiz-Luftabsaugschächten in im wesentlichen regelmäßigen wirksamen Mustern in einer niedrigeren Abgasströmung aus dem Boden resultieren im Vergleich mit einer höheren Abgasströmung, die aus einer unregelmäßigen Dampfströmung zwischen ineffizient beabstandeten Luftabsaugschächten resultiert. Einfachere und kleinere Luftabsaugleitungen und Behandlungsanlagen können in der Lage sein, mit der niedrigeren Strömung einer Abgasentfernung aus dem Boden umzugehen, wohingegen größere Luftabsaugleitungen und Behandlungsanlagen erforderlich sein können, um die höhere Strömung einer Abgasentfernung aus dem Boden unterzubringen. Somit können Betriebs- und Kapitalkosten im Zusammenhang mit den Behandlungsanlagen des Bodensanierungssystems für effizient beabstandete Schächte geringer sein.
Heizschächte können in Ringen um einen Luftabsaugschacht und/oder Heiz-Luftabsaugschacht herum angeordnet sein. Der Luftabsaugschacht und/oder der Heiz-Luftabsaugschacht und der erste Ring von Heizschächten können aktiviert werden, um mit einer Sanierung des Bodens zu beginnen. Nachdem ein gewähltes Zeitintervall verstrichen ist, kann der nächste Ring von Heizschächten aktiviert werden. In einer alternativen Ausführungsform kann der nächste Ring von Heizschächten aktiviert werden, nachdem ein Vakuum auf den nächsten Ring von Heizschächten einwirkt. Das erreichte Vakuum kann anzeigen, daß die aktivierten Schächte die Durchlässigkeit des Bodens in einem gewählten Abstand des nächsten Ringes von Heizschächten von den aktivierten Schächten erhöht haben. Die erhöhte Durchlässigkeit des verunreinigten Bodens kann durch die Menge von durch den Luftabsaugschacht und/oder Heiz-Luftabsaugschacht abgesaugtem Dampf angezeigt werden. Der nächste Ring von Heizschächten kann aktiviert werden, nachdem ein innerer Ring von aktivierten Schächten eine vorbestimmte Quantität von eingespritzter Hitze erreicht hat. Temperatur- und/oder Druckmessungen können an einem Heizschacht des nächsten Heizschachtringes oder an einem Prüfschacht oder Prüfschächten zwischen den aktivierten Schächten und dem nächsten Heizschachtring genommen werden.
In einigen Ausführungsformen des Bodensanierungssystems kann es von Vorteil sein, ein Fluid in den Boden einzuleiten. Das Fluid kann sein, ist aber nicht beschränkt auf: ein Druckfluid, ein Reaktant, ein Lösungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel und/oder ein Wärmeübertragungsfluid. Ein Druckfluid kann eine Verunreinigung in Richtung von Luftabsaugschächten und/oder Heiz-Luftabsaugschächten bewegen. Ein Reaktant kann mit einer Verunreinigung reagieren, um die Verunreinigung zu zerstören und/oder flüchtige Reaktionsprodukte zu erzeugen, die aus dem Boden als ein Teil des Abgases entfernt werden können. Ein Lösungsmittel oder ein oberflächenaktives Mittel kann verwendet werden, um eine Fluidströmung benachbart von Schächten zu erhöhen. Ein Wärmeübertragungsfluid kann verwendet werden, um Wärme konvektiv auf den Boden zu übertragen. In einigen Ausführungsformen kann Fluid durch unter Druck gesetzte Einspritzschächte in den Boden eingespritzt werden. In weiteren Ausführungsformen kann Fluid in Einspritzschächte eingeleitet werden, und ein durch Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte auf den Boden aufgezogenes Vakuum kann das Fluid in den Boden hinein saugen. Vorteilhafterweise kann eine Erzeugung von Überdruck innerhalb des Bodens verhindert werden, wenn zugelassen wird, daß die Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte das Fluid in den Boden hinein saugen.
In bestimmten Ausführungsformen können Einspritzschächte umgebaute Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte sein. Die Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte können von einem Vakuumsystem getrennt werden, und die Schächte können mit einem Fluidversorgungssystem verbunden werden, welches das Fluid in die Schächte einleitet. In einigen Ausführungsformen können separate Einspritzschächte in einem Muster innerhalb des Bodens installiert sein. Eine Kombination von in einem Muster in dem Boden angeordneten Absaugschächten (Absauger), Einspritzschächten (Injektoren) und Heizschächten können für eine Verteilung von Fluiden und Wärme sorgen, um eine verbesserte Bodensanierung zu ermöglichen.
Einige Ausführungsformen des Bodensanierungsverfahrens können eine durch Hitzeeinspritzung in den Boden bewirkte Ausbreitung von Verunreinigungen behindern oder verhindern. Ein Ring von Luftabsaugschächten kann einen gewünschten Behandlungsbereich umgeben. Luftabsaugschächte in dem äußeren Ring können zu einer gewählten Zeit aktiviert werden, oder wenn Messungen anzeigen, daß die Schächte durch Heizschächte, Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte, die verwendet werden, um den Boden zu sanieren, beeinflußt werden oder bald beeinflußt werden können. Messungen können umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Temperatur- und/oder Druckmessungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Vorteile der Erfindung werden durch das Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und durch Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines in den Boden eingesetzten Schachtes zeigt;
2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines In-situ-Bodensanierungssystems zeigt;
die 3A–3D Draufsichten von scheitelzentrierten Anordnungen von höhenbeabstandeten Mustern von Heizschächten und Luftabsaugschächten für vier Heiz-/Absaugschacht-Verhältnisse zeigen;
die 4A–4D Draufsichten von scheitelzentrierten Anordnungen von linienbeabstandeten Mustern von Heizschächten und Luftabsaugschächten für vier Heiz-/Absaugschacht-Verhältnisse zeigen;
die 5A–5D Draufsichten von scheitelzentrierten Anordnungen und dreieckszentrierten Mustern von Luftabsaugschächten für vier Heiz-/Absaugschacht-Verhältnisse zeigen; und
die 6A–6D Draufsichten verschiedener Anordnungen von Luftabsaugschächten, Heizschächten und Fluideinspritzschächten zeigen.
Während die Erfindung verschiedene Abwandlungen und alternative Formen umfassen kann, sind spezielle Ausführungsformen beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt und werden im Detail be schrieben. Die Zeichnungen mögen nicht maßstabgetreu sein. Es versteht sich aber, daß die Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung hierzu die Erfindung nicht auf die spezielle offenbarte Form beschränken sollen, sondern im Gegenteil soll die Erfindung alle Abwandlungen, Äquivalente und Alternativen, die in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, abdecken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein System für ein In-situ-Thermodesorptions(ISTD)-Verfahren kann verwendet werden, um einen verunreinigten Boden zu sanieren.
Ein ISTD-Bodensanierungsverfahren beinhaltet eine In-situ-Erhitzung des Bodens, um die Temperatur des Bodens zu erhöhen, während gleichzeitig Abgas durch ein Vakuum entfernt wird. Ein Erhitzen des Bodens kann in einer Entfernung von Verunreinigungen durch eine Anzahl von Mechanismen resultieren. Solche Mechanismen können umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Verdampfung und Dampftransport der Verunreinigung aus dem Boden; Abdampfen, Mitreißen und Entfernen von Verunreinigungen in einen Luft- oder Wasserdampfstrom; und/oder thermischen Abbau oder Umwandlung von Verunreinigungen zu nicht verunreinigenden Verbindungen durch Pyrolyse, Oxidation oder andere chemische Reaktionen innerhalb des Bodens.
Ein ISTD-Bodensanierungsverfahren kann deutliche Vorteile gegenüber Bodenluftabsaugungs(SVE)-Verfahren und Verfahren, die von einer Einspritzung von Druckfluiden, chemischen Reaktanten und/oder biologischen Reaktanten in den Boden abhängig sind, bieten. Das Fluidströmungsleitvermögen eines durchschnittlichen Bodens kann zum Teil auf Grund von Bodenheterogenitäten und Wasser innerhalb des Bodens über den ganzen Boden um einen Faktor von 10⁸ schwanken. Wie hierin verwendet bezieht sich „Fluid" auf einen Stoff, der sich in einem flüssigen oder gasförmigen Zustand befindet. Ein Massentransport von Fluid durch den Boden kann ein begrenzender Faktor in der Sanierung eines Behandlungsgebietes mit Hilfe einer SVE oder chemischen und/oder biologischen Behandlung sein. Im Gegensatz zu Schwankungen in einer Fluidströmungsdurchlässigkeit in einem Boden kann ein Wärmefluß in einem Boden um einen Faktor von nur etwa 2 über den ganzen Boden schwanken. Des weiteren kann eine Einspritzung von Hitze in einen Boden deutlich gleichmäßiger sein als eine Einspritzung eines Fluids durch denselben Boden. Eine Einspritzung von Hitze in einen Boden kann in einer bevorzugten Zunahme in der Durchlässigkeit eines dichten Bodens resultieren. Eingespritzte Hitze kann den Boden trocknen. Wenn der Boden trocknet, können die mikroskopische und makroskopische Durchlässigkeit des Bodens zunehmen. Die Zunahme in der Durchlässigkeit eines erhitzten Bodens kann es ermöglichen, daß ein ISTD-Bodensanierungsverfahren Verunreinigungen über einen gesamten Behandlungsbereich gleichmäßiger entfernt oder auf annehmbare Konzentrationen verringert. Die Zunahme in der Bodendurchlässigkeit kann eine In-situ-Sanierung von Lehm und Silten, die für Standard-Bodenluftabsaugungsverfahren nicht zugänglich sind, zulassen.
In einer Bodensanierungsausführungsform umfaßt ein Dekontaminationsverfahren ein Erhitzen des verunreinigten Bodens auf Temperaturen, bei denen die Verunreinigungen durch Verdampfen und/oder thermische Zerstörung entfernt werden. In-situ-Wasser kann verdampfen und Verunreinigungen mitreißen, was eine Entfernung aus dem Boden durch Absaugschächte zuläßt.
Ein Boden kann durch eine Vielfalt von Verfahren erhitzt werden. Verfahren zum Erhitzen eines Bodens umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: Erhitzen durch Wärmestrahlung oder -leitung von einer Wärmequelle, Erhitzen durch Hochfrequenzerwärmung, oder Erhitzen durch elektrische Bodenwiderstandserwärmung. „Strahlungserwärmung" bezieht sich auf eine Strahlungswärmeübertragung von einer heißen Quelle auf eine kältere Oberfläche. In einem ISTD-Verfahren wird Wärme dann hauptsächlich durch Leitung von der erhitzten Bodenoberfläche zu dem benachbarten Boden übertragen, wodurch die Bodentemperatur in einem bestimmten Abstand von der Wärmequelle erhöht wird. Eine Strahlungs- und/oder Wärmeleitungs-Erwärmung kann von Vorteil sein, da die durch solch eine Erwärmung erhaltenen Temperaturen nicht durch die Menge an in dem Boden vorhandenem Wasser begrenzt sind. Bodentemperaturen im wesentlichen über dem Siedepunkt von Wasser können erhalten werden, wenn man ein Strahlungs- und/oder Wärmeleitungs-Erwärmung angewendet. Bodentemperaturen von etwa 212°F (100°C), 250°F (121°C), 300°F (149°C), 400°F (204°C), 750°F (399°C), 1000°F (538°C) oder mehr können bei Anwendung einer Strahlungs- und/oder Wärmeleitungs-Erwärmung erhalten werden. Die Wärmequelle für eine Strahlungs- und/oder Wärmeleitungs-Erwärmung kann sein, ist aber nicht beschränkt auf eine in einem Bohrloch angeordnete elektrische Widerstandsheizung, ein durch ein Bohrloch zirkuliertes Wärmeübertragungsfluid, oder eine Verbrennung innerhalb eines Bohrloches sein.
Heizeinrichtungen können in oder auf dem Boden angeordnet sein, um den Boden zu erhitzen. Für eine Bodenverunreinigung innerhalb von etwa 3 Fuß von der Bodenoberfläche können Thermoabdeckungen und/oder Erdheizeinrichtungen oben auf dem Boden Leitungswärme auf den Boden aufbringen. Ein Vakuumsystem kann durch Vakuumöffnungen, die durch die Thermoabdeckung verlaufen, ein Vakuum auf dem Boden aufziehen. Die Heizeinrichtungen können bei etwa 1600°F (871°C) arbeiten. Das US-Patent Nr. 5 221 827 an Marsden et al., hierin durch Bezugnahme vollstän dig aufgenommen, beschreibt ein Thermoabdeckungs-Bodensanierungssystem. Das US-Patent Nr. 4 984 594 an Vinegar et al. beschreibt ein In-situ-Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen von Oberflächen- und oberflächennahem Boden durch Anlegen eines Vakuums an den Boden unterhalb einer nicht durchlässigen biegsamen Platte und darauf folgendes Erhitzen des Bodens mit einer elektrischen Oberflächenheizeinrichtung, die auf der Bodenoberfläche unter der Platte angeordnet ist.
Für tiefere Verunreinigungen können Heizschächte verwendet werden, um dem Boden Wärme zuzuführen. Das US-Patent Nr. 5 318 116 und die US-Patentanmeldung Nr. 09/549 902 an Vinegar et al. und die US-Patentanmeldung Nr. 09/836 447 an Vinegar et al beschreiben ISTD-Bodensanierungsverfahren zur Behandlung eines verunreinigten Untergrundbodens mit Strahlungs- oder Wärmeleitungs-Erwärmung. Die US-Patentanmeldung Nr. 09/841 432 an Wellington et al., die US-Patentanmeldung Nr. 10/131 123 an Wellington et al; und die US-Patentanmeldung Nr. 10/279 291 mit dem Titel „In Situ Recovery From A Hydrocarbon Containing Formation Using Barriers" an Wellington et al. und eingereicht am 24. Oktober 2002 beschreiben ebenfalls Heizeinrichtungen und vielerlei Anlagen.
Einige Heizschächte können perforierte Auskleidungen umfassen, die zulassen, daß Fluid aus dem Boden entfernt wird. Ein Heizschacht mit einer perforierten Auskleidung kann auch zulassen, daß Fluid in den Boden gesaugt oder eingespritzt wird. Vakuum kann an den Boden angelegt werden, um Fluid aus dem Boden zu saugen. Das Vakuum kann an der Oberfläche oder durch innerhalb des Bodens angeordnete Absaugschächte angelegt werden.
Der Ausdruck „Schächte" bezieht sich auf Heizschächte, Absaugschächte, Einspritzschächte und Prüfschächte. Eine Bodentemperatur kann mit Hilfe von Heizschächten erhöht werden. Fluid aus dem Boden kann durch Absaugschächte aus dem Boden entzogen werden. Einige Absaugschächte können Heizelemente umfassen. Solche Absaugschächte, die als „Heiz-Absaugschächte" bezeichnet werden, sind in der Lage, sowohl die Bodentemperatur zu erhöhen als auch Fluid aus dem Boden zu entfernen. In einem Bereich benachbart zu einem Heiz-Absaugschacht kann ein Wärmefluß im Gegenstrom zu einer Fluidströmung sein. Aus dem Heiz-Absaugschacht entzogenes Fluid kann innerhalb des Heiz-Absaugschachtes einer Temperatur ausgesetzt sein, die hoch genug ist, um in der Zerstörung einiger der Verunreinigungen innerhalb des Fluids zu resultieren. Einspritzschächte erlauben ein Einbringen von Fluid in den Boden. Ein Sampling oder Messen des Bodens oder Fluids aus dem Boden kann mit Hilfe von Prüfschächten erfolgen, die an gewünschten Stellen innerhalb eines Schachtmusters eines Bodensanierungssystems angeordnet sind.
Ein In-situ-Bodensanierungssystem kann eine Vielzahl von Heizschächten und zumindest einen Luftabsaugschacht umfassen. Ein Luftabsaugschacht kann auch ein oder mehrere Heizelemente umfassen. Heizelemente für Luftabsaugschacht-Heizeinrichtungen können Wärme bereitstellen, um in der Nähe des Luftabsaugschachtes eine Anfangsdurchlässigkeit herzustellen. Die zusätzliche Wärme kann auch eine Kondensation von Wasserdampf und Verunreinigungen in dem Schacht verhindern. In einigen Absaugschacht-Ausführungsformen können die Luftabsaugschächte keine Heizelemente umfassen. Das Nicht-Vorhandensein von Heizelementen innerhalb des Luftabsaugschachtes kann den Aufbau des Luftabsaugbohrloches vereinfachen und kann in einigen Anwendungen bevorzugt sein.
Schächte können in Mustern von Reihen und Kolonnen innerhalb des Bodens angeordnet sein. Reihen von Schächten können gestaffelt sein, so daß die Schächte in einem dreieckigen Muster angeordnet sind. Alternativ können die Schächte in einem rechteckigen Muster, fünfeckigen Muster, sechseckigen Muster oder einem polygonalen Muster höherer Ordnung ausgerichtet sein. Ein Abstand zwischen benachbarten Schächten kann ein im wesentlichen fester Abstand sein, so daß polygonale Schachtmuster aus regelmäßigen Anordnungen von gleichseitigen Dreiecken oder Quadraten aufgebaut sind. Eine Beabstandungs-Distanz zwischen benachbarten Schächten eines Musters kann von etwa 1 Meter (3 Fuß) bis etwa 13 Meter (40 Fuß) oder mehr reichen. Eine typische Beabstandungs-Distanz kann von etwa 2 bis 4 Meter (6 bis 12 Fuß) betragen. Ein verdichteter oder im wesentlichen verdichteter Boden mit einer hohen Wärmeübertragungsleistung kann eine relativ größere Beabstandung zwischen benachbarten Heizschächten zulassen. Ein nicht verdichteter oder im wesentlichen nicht verdichteter Boden kann eine relativ kleinere Beabstandung zwischen Heizschächten erfordern. Einige Schächte können außerhalb eines rechteckigen Musters angeordnet sein, um Behinderungen innerhalb des Musters zu vermeiden.
Ein ISTD-Bodensanierungsverfahren kann mehrere Vorteile gegenüber der SVE aufweisen. Dem verunreinigten Boden zugesetzte Wärme kann die Temperatur des Bodens über die Verdampfungstemperaturen von Verunreinigungen innerhalb des Bodens erhöhen. Wenn die Temperatur die Verdampfungstemperatur einer Bodenverunreinigung übersteigt, kann die Verunreinigung verdampfen. Ein an den Boden angelegtes Vakuum kann in der Lage sein, die verdampfte Verunreinigung aus dem Boden zu saugen. Selbst ein Erhitzen des Bodens auf eine Temperatur unterhalb der Verdampfungstemperaturen der Verunreinigungen kann vorteilhafte Effekte haben. Eine Erhöhung der Bodentemperatur kann die Dampfdrücke der Verunreinigungen in dem Boden erhöhen und ermöglichen, daß ein Luftstrom einen größeren Teil der Verunreinigungen aus dem Boden entfernt, als es bei niedrigeren Bodentemperaturen möglich ist. Eine erhöhte Durchlässigkeit des Bodens auf Grund von Erhitzung kann eine Entfernung von Verunreinigungen über einen gesamten Behandlungsbereich ermöglichen.
Viele Bodenformationen umfassen eine große Wassermenge im Vergleich mit den Verunreinigungen. Eine Erhöhung der Temperatur des Bodens auf die Verdampfungstemperatur von Wasser kann das Wasser verdampfen. Der Wasserdampf kann dabei helfen, Verunreinigungen innerhalb des Bodens zu verflüchtigen und/oder mitzureißen. Ein auf den Boden angelegtes Vakuum kann die verflüchtigten und/oder mitgerissenen Verunreinigungen aus dem Boden entfernen. Ein Verdampfen und Mitreißen von Verunreinigungen kann in der Entfernung von mittel- oder hochsiedenden Verunreinigungen aus dem Boden resultieren.
Außer daß eine größere Entfernung von Verunreinigungen aus dem Boden ermöglicht wird, kann die erhöhte Wärme des Bodens in der Zerstörung von Verunreinigungen in-situ resultieren. Die Gegenwart eines Oxidationsmittels, wie z.B. Luft oder Wasserdampf, kann in der Oxidation der Verunreinigungen resultieren, die durch den Hochtemperatur-Boden strömen. In Abwesenheit von Oxidationsmitteln können Verunreinigungen innerhalb des Bodens durch Pyrolyse umgewandelt werden. Ein an den Boden angelegtes Vakuum kann Reaktionsprodukte aus dem Boden entfernen.
Ein Heiz- und Luftabsaugsystem kann Heizschächte, Absaugschächte, Einspritzschächte und/oder Prüfschächte umfassen. Heizschächte bringen thermische Energie auf den Boden auf, um die Bodentemperatur zu erhöhen. Absaugschächte eines Heiz- und Luftabsaugsystems können perforierte Auskleidungen umfassen, die zulassen, daß Abgas aus dem Boden entfernt wird. Die Aufkleidung oder ein Teil der Auskleidung kann aus einem Metall bestehen, das resistent gegenüber einer chemischen und/oder thermischen Schädigung ist. Perforationen in einer Schachtauskleidung können mit einem entfernbaren Material vor dem Ein setzen der Auskleidungen in die Erde zugestopft werden. Nach dem Einsetzen der Auskleidung in die Erde können die Stopfen in den Perforationen entfernt werden. Die US-Patentanmeldung Nr. 09/716 366 beschreibt Schächte, die mit entfernbaren innerhalb von Perforationen der Schachtauskleidungen angeordneten Stopfen installiert werden. Perforationen in einer Schachtauskleidung können sein, sind aber nicht beschränkt auf Löcher und/oder Schlitze. Die Perforationen können gerastert sein. Die Auskleidung kann mehrere perforierte Zonen an unterschiedlichen Positionen entlang einer Länge der Auskleidung aufweisen. Wenn die Auskleidung in den Boden eingesetzt ist, können die perforierten Zonen benachbart zu verunreinigten Bodenschichten angeordnet sein. Die Bereiche benachbart zu den perforierten Abschnitten einer Auskleidung können mit Kies oder Sand abgedichtet sein. Die Auskleidung kann zu dem Boden benachbart zu nicht fördernden Bodenschichten abgedichtet sein, um eine Migration von Verunreinigungen in nicht verunreinigten Boden hinein zu verhindern.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Auskleidung 101. Die Auskleidung 101 kann innerhalb eines Bodens oder einer Erde 102 angeordnet sein. Die Auskleidung 101 kann Perforationen oder Öffnungen 103 umfassen, die zulassen, daß Fluid in die Auskleidung hinein oder aus dieser hinaus strömt. Teile der Auskleidung 101 können nahe einem verunreinigten Boden angeordnet sein, und Teile der Auskleidung können nahe einem nicht verunreinigten Boden 105 sein. Grenzflächen 106 trennen nahe Bodenschichten. Die Schachtauskleidung 101 kann einen Teil eines Luftabsaugschachtes, eines Heiz- oder Fluideinspritzschachtes, einer Kombination Heiz-Luftabsaugschacht, oder eines Prüfschachtes bilden. Ein Luftabsaugschacht kann verwendet werden, um Abgas aus dem verunreinigten Boden 104 zu entfernen. Das Abgas kann umfassen, ist aber nicht beschränkt auf Luft, Wasser und Verunreinigungen, die innerhalb des Bodens 102 waren.
Fluid kann durch einen Einspritzschacht in den Boden eingeleitet werden. Das Fluid kann sein, ist aber nicht beschränkt auf, eine Wärmequelle, wie z.B. Wasserdampf, ein Lösungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel, ein chemischer Reaktant, wie z.B. ein Oxidationsmittel, ein Träger für eine biologische Behandlung und/oder ein Druckfluid, das Fluide innerhalb des Bodens 102 in Richtung eines Luftabsaugschachtes zwingt. Eine treibende Kraft zum Einspritzen des Fluids in den Boden 102 kann durch die Auskleidung 101 oder aus (einem) nahen Schacht oder Schächten geliefert werden. Der Einspritzschacht kann eine perforierte Auskleidung umfassen. Der Einspritzschacht kann ähnlich einem Absaugschacht sein, außer, daß das Fluid durch Perforationen in der Schachtauskleidung eingebracht wird, anstatt aus dem Boden durch Perforationen in der Schachtauskleidung entfernt zu werden. Fluid kann in den Boden gesaugt oder eingespritzt werden.
Ein Prüfschacht kann verwendet werden, um den Aufbau und die Schichtung des Bodens 102 zu bestimmen; um Gasproben zu entnehmen, und die Stelle und Konzentration von Verunreinigungen zu bestimmen; oder als Meßschacht zu dienen, zur Verwendung mit Gammastrahl-Meßinstrumenten, Neutronenmeßinstrumenten oder anderen Arten von Meßinstrumenten, um Eigenschaften innerhalb des Bodens zu messen, wie z.B., aber nicht beschränkt auf Druck und Temperatur.
Ein ISTD-Bodensanierungssystem kann eine Anzahl von Komponentensystemen umfassen. Die Systeme können ein Heiz- und Luftabsaugsystem, ein Abgassammelleitungssystem, ein Abgasbehandlungssystem und Meß-, Steuer- und Regelsysteme umfassen. Das Heiz- und Luftabsaugsystem kann Thermoabdeckungen zur Behand lung eines verunreinigten Bodens, der nahe der Oberfläche ist, oder Heizschächte zur Behandlung eines verunreinigten Bodens in größeren Tiefen umfassen. Ein Bodensanierungssystem kann sowohl Thermoabdeckungen als auch Heizschächte umfassen.
Ein Absaug-, Einspritz-, oder Prüfschacht kann in einem gebohrten oder stangengebohrten Loch angeordnet sein. Während der Bildung des Loches vorgenommene Abtragungen können eine getrennte Behandlung erfordern, um Verunreinigungen innerhalb der Abtragungen zu beseitigen. Alternativ kann ein Absaug-, Einspritz-, oder Prüfschacht in den Boden vibrationsgebohrt und/oder getrieben werden. Das US-Patent Nr. 3 684 037 an Bodine und das US-Patent Nr. 6 039 508 an White beschreiben Systeme zur Schallbohrung von Schächten. Vibrationsbohren oder Treiben eines Schachtes in den Boden kann die Erzeugung von Abtragungen und/oder Dämpfen während des Einbringens des Schachtes in den Boden einschränken.
Ein Abgassammelleitungssystem kann mit Absaugschächten eines Heiz- und Luftabsaugsystems verbunden sein. Das Abgassammelleitungssystem kann auch mit einem Abgasbehandlungssystem verbunden sein, so daß aus dem Boden entferntes Abgas zu dem Behandlungssystem transportiert werden kann. Die Abgassammelleitung kann eine nicht beheizte Leitung sein, die Abgas und Kondensat zu der Behandlungsanlage leitet. Die US Patentanmeldung Nr. 09 549 902 beschreibt ein Dampfsammelsystem für ein ISTD-Sanierungssystem. Alternativ kann die Abgassammelleitung eine beheizte Leitung sein, die eine Kondensation von Abgas innerhalb der Sammelleitung verhindert.
Ein Meß-, Steuer- und Regelsystem kann verwendet werden, um die Aufheizgeschwindigkeit des Heizsystems zu überwachen und zu steuern. Das Meß-, Steuer- und Regelsystem kann auch ver wendet werden, um das an den Boden angelegte Vakuum zu überwachen und den Betrieb des Abgasbehandlungssystems zu steuern.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Bodensanierungssystems 201. Das Bodensanierungssystem 201 kann verwendet werden, um einen verunreinigten Boden durch Entfernen oder wesentliches Verringern der Menge einer Verunreinigung innerhalb des Bodens 102 zu behandeln. Das Bodensanierungssystem 201 kann sein, ist aber nicht beschränkt auf ein Bodenluftabsaugungs(„SVE")-System oder ein In-situ-Thermodesorptions(„ISTD")-Sanierungssystem. Das Bodensanierungssystem 201 kann einen oder mehrere Luftabsaugschächte oder eine Kombination Heiz-Luftabsaugschächte 202 umfassen. Das Bodensanierungssystem 201 kann optional eine oder mehrere Heizeinrichtungen oder Fluideinspritzschächte 203 und einen oder mehrere Prüfschächte 204 umfassen. Die Einspritzschächte 203 und/oder Prüfschächte 204 können innerhalb oder außerhalb eines Musters von Luftabsaugschächten 202 angeordnet sein. Eine Schachtauskleidung, die Perforationen oder Öffnungen umfaßt, kann Teil der Luftabsaugschächte 202, Einspritzschächte 203 oder Prüfschächte 204 des Bodensanierungssystems 201 sein. In einigen Ausführungsformen können Teile von Luftabsaugschächten und/oder Einspritzschächten offene Bohrlochteile umfassen.
Das Bodensanierungssystem 201 kann eine Erdabdeckung 205, eine Behandlungsanlage 206, ein Dampfsammelsystem 208, ein Steuersystem 209 und eine Vielzahl von Absaugschächten 202 umfassen. Das Bodensanierungssystem 201 kann auch Einspritzschächte 203 und/oder Prüfschächte 204 umfassen. Die Erdabdeckung 205 kann über Schächten 202 angeordnet sein, um sowohl einen Wärmeverlust als auch einen unerwünschten Verlust von Verunreinigungsdampf in die Atmosphäre zu verhindern. Die Erdabdeckung 205 kann auch verhindern, daß zu viel Luft in den Boden 102 ge saugt wird. Die Erdabdeckung 205 kann eine Isolierschicht umfassen. Die Erdabdeckung 205 kann auch eine Schicht umfassen, die undurchlässig für einen Verunreinigungsdampf und/oder Luft ist. Die Erdabdeckung 205 mag nicht erforderlich sein, wenn die Verunreinigung in einer derartigen Tiefe innerhalb des Bodens 102 ist, daß ein Erhitzen des Bodens und Entfernen von Abgas aus dem Boden einen vernachlässigbaren Effekt an der Erdoberfläche 106 des Bodens haben wird.
Eine Behandlungsanlage 206 kann ein Vakuumsystem 210 umfassen, das einen Abgasstrom aus dem Boden 102 saugt. Die Behandlungsanlage 206 kann auch ein Verunreinigungs-Behandlungssystem 211 zum Behandeln von Verunreinigungen in dem Abgas umfassen. Das Verunreinigungs-Behandlungssystem 211 kann Verunreinigungen aus dem Abgasstrom entfernen oder die Verunreinigungen auf annehmbare Konzentrationen verringern. Das Verunreinigungs-Behandlungssystem 211 kann umfassen, ist aber nicht beschränkt auf ein Reaktorsystem, wie z.B. einen Thermooxidationsreaktor, ein Stoffaustauschsystem, wie z.B. Aktivkohleschichten, oder eine Kombination von Reaktorsystemen und Stoffaustauschssystemen.
Dampfsammelsysteme 208 können ein Leitungssystem umfassen, das aus dem Boden 102 entferntes Abgas zu der Behandlungsanlage 206 transportiert. Das Leitungssystem kann mit einem Vakuumsystem 210 und Luftabsaugschächten 202 gekoppelt sein. In einer Ausführungsform können die Leitungen thermisch isoliert und beheizt sein. Die isolierten und beheizten Leitungen können eine Kondensation von Abgas innerhalb der Leitungen verhindern. In einigen Ausführungsformen können die Leitungen nicht beheizte Leitungen und/oder nicht isolierte Leitungen sein.
Das Steuersystem 209 kann ein Computersteuersystem sein. Das Steuersystem 209 kann den Betrieb der Behandlungsanlage 206, des beheizten Dampfsammelsystems 208 und/oder einer Vielzahl von Schächten 202 überwachen und steuern. Das Steuersystem 209 kann eine Energiezufuhr in die Heizelemente der Vielzahl von Schächten 202 überwachen und steuern.
Die Schächte 202 des Bodensanierungssystems 201 können Luftabsaugschächte sein, die mit dem Sammelsystem 208 gekoppelt sind. Die Schächte 202 können in einem Muster an einem Sanierungsgebiet angeordnet sein. Das Muster von Schächten 202 kann, ist aber nicht beschränkt, auf ein dreieckiges oder quadratisches Schachtmuster sein; das Muster kann eine Entfernung von Dampf über den ganzen Boden 102 fördern.
Einige Bodensanierungssysteme 201 können Hitze auf den Boden 102 aufbringen. Thermische Energie kann dem Boden 102 z.B. durch ein Hochfrequenz-Heizsystem, ein elektrisches Boden-Widerstandsheizsystem oder ein Wärmeleitungssystem zugeführt werden. In einer Ausführungsform des ISTD-Systems 201 können Heizelemente in getrennten Schächten angeordnet sein, die seitlich von Luftabsaugschächten 202 beabstandet angeordnet sind.
In einer Ausführungsform eines elektrischen Boden-Widerstandsheizsystems kann elektrischer Strom dem Boden 102 von einer perforierten Auskleidung 101 zugeführt werden, wie in 1 gezeigt. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Heizelement 107 eine innerhalb einer nicht perforierten Heizeinrichtungs-Auskleidung 108 enthaltene Strahlungsheizeinrichtung sein. Kiesfilter 109 und/oder Abstandhalter können zwischen einer Heizeinrichtungs-Auskleidung 108 und einer perforierten Auskleidung 101 angeordnet sein, um Wärmeleitfähigkeit bereitzustellen und dabei einen elektrischen Kontakt mit der perforierten Auskleidung zu verhindern. Alternativ kann kein Kiesfilter benachbart zu der Heizeinrichtungs-Auskleidung 108 an geordnet sein, und die Heizeinrichtungs-Auskleidung 108 kann die perforierte Auskleidung 101 strahlungserhitzen. Elektrisch isolierende Abstandhalter können in der Auskleidung 101 enthalten sein, um einen elektrischen Kontakt des Heizelements 107 mit der Heizeinrichtungs-Auskleidung 108 zu verhindern. Das Heizelement 107 kann mit einer Energiequelle gekoppelt sein. Wenn dem Heizelement 107 Energie zugeführt wird, steigt die Temperatur des Heizelements, und Wärme kann zu dem Kiesfilter 109, der perforierten Auskleidung 101 und dem Boden 102 übertragen werden.
Hitzeeinspritzgeschwindigkeiten können zwischen etwa 200 W/h je lin. ft. eines Hitzeeinspritzschachtes und etwa 600 W/h pro lin. ft. eines Hitzeeinspritzschachtes mit einem Durchmesser von etwa 4 Zoll bei Verwendung einer Edelstahlauskleidung sein. Die Temperaturen können auf etwa 1700°F (oder etwa 925°C) begrenzt sein. Zu Beginn können auf Grund der relativ schnellen Wärmeübertragung auf den kühleren Boden um die Heizeinrichtung herum höhere Hitzeeinspritzgeschwindigkeiten toleriert werden. Wenn der Boden sich weiter erhitzt, erfolgt die Übertragung von Wärme von der Auskleidung langsamer.
Um ein gewünschtes Heizmuster zu erzielen, kann ein Hitzeeinspritzprofil entlang eines Heizelements konstruiert werden. In einer Ausführungsform kann ein Durchmesser entlang Teilen des Elements gemäß einem Ziel-Hitzeeinspritzprofils variieren. Zum Beispiel kann der Durchmesser eines unteren Teils des Elements für ein schnelleres Erhitzen eines unteren Teils eines benachbarten Bodens kleiner sein. Ein schnelles Erhitzen eines Bodens unterhalb der Verunreinigungskonzentration kann wünschenswert sein, um zu verhindern, daß Verunreinigungen nach unten in einen tieferen Boden wandern.
Wie in 2 gezeigt, kann die Bodensanierungsanlage 201 Einspritzschächte 203 umfassen. Die Einspritzschächte 203 können Pumpen 212 verwenden, um Material in den Boden 102 zu zwingen. Alternativ können Fluide durch einen Einspritzschacht 203 durch ein an einer getrennten Stelle angelegtes Vakuum in den Boden 102 gesaugt werden. Die Einspritzschächte 203 können ebenfalls von dem Steuersystem 209 gesteuert sein. Das in den Boden 102 eingeführte Material kann eine Wärmequelle (wie z.B. Wasserdampf), ein Reaktant, ein Lösungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel oder ein Druckfluid, das Formationsfluid in Richtung eines Luftabsaugschachtes schiebt, sein. Der Reaktant kann ein Oxidationsmittel sein. Das Oxidationsmittel kann sein, ist aber nicht beschränkt auf Luft, Wasser, Sauerstoff, und/oder Wasserstoffperoxid.
Schachtauskleidungen 101 können zylindrische Abschnitte eines Rohres mit in einer Wand 110 des Rohres ausgebildeten Öffnungen sein, wie in 1 gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann der Durchmesser der Auskleidung für einen Hitzeeinspritzschacht zwischen etwa 2 Zoll und etwa 6 Zoll betragen. Größere Durchmesser vergrößern den Oberflächenbereich, von dem Wärme geleitet werden kann, und erlauben größere Wärmeflüsse aus dem Bohrloch. Zum Beispiel kann mit einem Auskleidungsdurchmesser von etwa 4 Zoll ein Wärmefluß von etwa 457 Watt pro lin. ft. eines Heizschachtes mit einer Auskleidungsoberflächentemperatur von etwa 900°C erzielt werden. Dies kann für eine vernünftige Hitzeeinspritzgeschwindigkeit sorgen, ohne daß eine kostspielige Metallurgie für die Auskleidung notwendig ist. Größere Durchmesser können übermäßig große Kräfte erfordern, um die Auskleidung ohne Vorbohren eines Bohrloches in die Erde zu pressen oder zu schlagen. Größere Auskleidungen können auch die Kosten für die Auskleidung erhöhen. In anderen Ausführungsformen kann eine perforierte Auskleidung 101 eine andere geometrische Form als eine zylindrische aufweisen. Das US Pa tent Nr. 5 403 119 an Hoyle beschreibt nicht zylindrische Auskleidungen, die für eine Bodensanierung verwendet werden können.
Die Schachtauskleidung 101, wie in 1 gezeigt, kann mit Hilfe einer Vielfalt von Verfahren in die Erde 102 eingesetzt werden. Eine perforierte Auskleidung 101 kann z.B. eingesetzt werden, indem die Auskleidung innerhalb eines Bohrloches oder Grabens angeordnet wird, indem die Auskleidung mit einer Pfahlramme oder ähnlichem Gerät in den Boden 102 getrieben wird, oder indem die Auskleidung durch Vibrationsbohrung in den Boden eingesetzt wird. Ein Kiesfilter 109 kann innerhalb perforierter Abschnitte der Auskleidung 101 angeordnet sein. Nicht perforierte Abschnitte der Auskleidung 101 können zu dem Boden 102 hin zementiert oder abgedichtet sein, um eine Migration von Verunreinigungen und eine übermäßige Abgasförderung durch die Auskleidung zu verhindern. Ein Bohrloch kann durch Stangenbohren eines Loches in den Boden 102 erzeugt werden. Eine Installation der Auskleidung 101 innerhalb der Erde 102 durch Einsetzen der Auskleidung in ein Bohrloch oder einen Graben kann problematisch sein, da während der Bildung des Bohrloches oder Grabens für die Schachtauskleidung 101 Abtragungen erzeugt werden können.
Wenn die Verunreinigungen innerhalb des Bodens 104 gefährliches Material umfassen, können während der Ausbildung des Bohrloches entfernte Abtragungen ebenfalls gefährliches Material umfassen. Die Abtragungen können eine Entsorgung oder Behandlung an einer anderen Stelle in einer genehmigten Anlage erfordern. Auch Staub und/oder Dämpfe können während der Ausbildung des gebohrten Loches oder Grabens erzeugt werden. Es können spezielle Staub- und Dampfeinschlußverfahren notwendig sein, um die Exposition von Arbeitern gegenüber Staub und/oder Dämpfen zu minimieren. Solche Verfahren können eine Anordnung von Schachtauskleidungen 101 in stangengebohrte Löcher oder Gräben kostspielig machen. Die Verhinderung von Staub und/oder der Transport von Staub oder Dampf durch Schachtauskleidungen 101 während des Einsetzens in die Erde 102 kann die Notwendigkeit spezieller Staub- und/oder Dampfeinschlußverfahren vermeiden und kann zulassen, daß die Schachtauskleidungen wirtschaftlicher installiert werden können.
Ein Eintreiben oder Vibrationsbohren einer Auskleidung 101 in die Erde 102 kann die Erzeugung von Staub und Dampf während der Installation der Auskleidung verringern. Das Eintreiben oder Vibrationsbohren der Auskleidung 101 in den Boden 102 kann auch die Notwendigkeit beseitigen, einen Kiesfilter 109 zwischen dem Boden und der Auskleidung anzuordnen. Das Eintreiben oder Vibrationsbohren der Auskleidung 101 in die Erde 102 kann ein praktisches Verfahren zum Einbau eines Schachtes innerhalb eines Bodens sein, der mit hochgiftigem Material verunreinigt ist. Hochgiftige Materialien können umfassen, sind aber nicht begrenzt auf radioaktive Verunreinigungen, wie z.B. Plutonium, metallische Verunreinigungen, wie z.B. Quecksilber, oder gefährliche Kohlenwasserstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe oder kohlenwasserstoffhaltige Verunreinigungen, wie z.B. Dioxin oder Dimethylquecksilber.
Die Auskleidung 101 kann ein Ende 111 aufweisen, das es erleichtert, die Auskleidung in die Erde 102 anzuordnen. Das Ende 111 kann eine verjüngte Spitze aufweisen. In einer Ausführungsform der Auskleidung 101 kann sich das Ende 111 zu einem Punkt verjüngen, wie in 1 gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann das führende Ende einer Schachtauskleidung, das in die Erde getrieben oder vibrationsgebohrt wird, eine stumpfe oder abgerundete Spitze aufweisen. Ein Ende einer Schachtauskleidung kann auch eine Schneidklinge umfassen, die dabei hilft, die Auskleidung 101 tiefer in den Boden 102 ein zusetzen, wenn die Auskleidung gedreht wird. Ein Teil des Endes 111 der Auskleidung 101 kann zusätzlich abgeflacht sein, so daß ein maximaler Durchmesser oder eine maximale Dicke des Endes größer als ein Durchmesser bzw. eine Dicke der Auskleidung ist.
Verunreinigter Boden 104, der eine Auskleidung 101 umgibt, kann einer Wärmeleitung von der Auskleidung unterzogen werden, wenn ein Heizelement 107 eingeschaltet ist. Ein gleichmäßiges Aufbringen von Hitze in dem Bodensanierungsverfahren kann durch Steuern sowohl der vertikalen als auch der Flächenverteilung von Energie in die Schächte bewerkstelligt werden.
Eine Barriere kann um einen Bereich eines Bodens, der behandelt werden soll, herum angeordnet sein. Die US Patentanmeldung Nr. 09/168 769 von Vinegar et al. beschreibt eine Barriere für ein ISTD-Bodensanierungssystem. Die Barriere kann Metallplatten umfassen, die um einen Umfang eines verunreinigten Bodenbereiches herum in den Boden getrieben werden. In einigen Ausführungen kann eine Barriere eine in dem Boden ausgebildete Einpreßmaterialwand sein. In einigen Ausführungsformen kann eine Barriere eine gefrorene Barriere sein, die durch um einen Behandlungsbereich herum beabstandete Gefrierschächte gebildet ist. Eine Erdabdeckung für das Bodensanierungssystem kann zu der Barriere hin abgedichtet sein. Die Barriere und die Erdabdeckung können die Menge von Luft und Wasser, die aus der Umgebung in den Behandlungsbereich hinein gesaugt wird, begrenzen. Eine Begrenzung der durch den Boden gesaugten Luftmenge kann das innerhalb des Bodens hergestellte Vakuum erhöhen, und kann die Abgasmenge, die verarbeitet werden muß, verringern. Die Barriere kann auch ein Ausbreiten einer Verunreinigung aus dem verunreinigten Bereich zu benachbarten Bereichen verhindern. Eine durch eingesetzte Platten gebildete Barriere kann eine begrenzte Tiefe aufweisen. Eine Einpreßwand kann auf deutlich größere Tiefen ausgebildet werden, indem eine Reihe von miteinander verbundenen Löchern in den Boden gebohrt wird und die Löcher mit Einpreßmaterial gefüllt werden. Eine erforderliche Genauigkeit in der Bildung der Löcher, die Anzahl von Löchern, die erforderlich sind, um einen Behandlungsbereich zu umgeben, und weitere Faktoren können die Machbarkeit eine Einpreßmaterialwand zu bilden, um eine Barriere für eine Bodensanierung bereitzustellen, begrenzen. Einpreßmaterialwände mit seichter Tiefe können durch Füllen von Gräben mit Einpreßmaterial gebildet werden.
Die Flächenverteilung von Hitze kann erreicht werden, indem Schächte in regelmäßigen Anordnungen beabstandet werden, die eine im wesentlichen gleichmäßige Erhitzung in den Bereichen zwischen den Schächten bereitstellen. Dreieckige Schachtanordnungen oder quadratische Anordnungen können verwendet werden, abhängig von den geometrischen Randbedingungen an der Oberfläche. Zum Beispiel können Schächte in quadratischen Anordnungen entlang von Gebäuden oder anderen Hindernissen eine besser geeignete Anordnung bereitstellen. Dreieckige Hitzeeinspritzanordnungen können im wesentlichen die Beabstandung zwischen Heizeinrichtungen minimieren, und können auch eine schnellere und gleichmäßigere Erhitzung eines Bereiches zwischen Schächten bereitstellen. Darüber hinaus können in dreieckigen Anordnungen beabstandete Muster von Luftabsaugschächten auch eine dreieckige Anordnung von Nur-Heizschächten überlagern.
Ein „Muster" ist hierin definiert als die Form einer Entwässerungsbegrenzung eines einzelnen Luftabsaugschachtes. Musterbegrenzungen sind in den 3–6 durch Vollinien angezeigt. Die Nur-Heizschächte (angezeigt durch kleine schwarze Punkte) können in Ringen, wie durch Strichlinien angezeigt, um die Luftabsaugschächte (angezeigt durch größere schwarze Punkte) herum angeordnet sein. In den hierin beschriebenen Ausfüh rungsformen kann das Entwässerungsmuster eines jeden Absaugschachtes ein Sechseck sein, das eine Vielzahl von Heizschächten enthält.
Absaugschächte, die Heizelemente umfassen können, sowie Heizschächte können annähernd an Scheiteln von Dreiecken in einem dreieckigen Gitter („scheitelzentriert") oder innerhalb von Dreiecken des dreieckigen Gitters zentriert („dreieckszentriert") angeordnet sein. Die Eigenschaften von vier verschiedenen Typen von Mustern sind in den Tabellen 1–4 unten stehend aufgelistet und in den 3–6 gezeigt. In einigen Anordnungen, wie in den 3A–3D und in Tabelle 1 gezeigt, sind die Absaugschächte um ein Vielfaches der Höhe von Dreiecken in dem dreieckigen Gitter beabstandet („höhenbeabstandet") angeordnet. Beispielsweise beträgt die Absaugschacht-Beabstandung in 3A etwa das Doppelte der Höhe der Dreiecke in dem dreieckigen Gitter. In weiteren Anordnungen, wie in den 4A–4D und Tabelle 2 gezeigt, können die Absaugschächte um ein Vielfaches einer Länge einer Seite eines Dreiecks in dem dreieckigen Gitter beabstandet („linienbeabstandet") angeordnet sein. Beispielsweise beträgt die Absaugschacht-Beabstandung in 4A etwa das Doppelte der Länge einer Seite von Dreiecken in dem dreieckigen Gitter. Die 5A bis 5D und Tabelle 3 veranschaulichen Muster, in denen Absaugschächte dreieckszentriert und linienbeabstandet und Heizschächte scheitelbeabstandet sind. Die 6A–6D und Tabelle 4 veranschaulichen Muster von Luftabsaugschächten und Heizschächten, die Fluideinspritzschächte umfassen. Jedes dieser Muster kann erweitert werden, um zusätzliche Heizeinrichtungen zu umfassen. Die Tabellen 1–3 listen auf: Schacht-Beabstandungsfläche pro Muster, Anzahl von Heizschachtringen, Heiz-/Absaugschacht-Verhältnisse und Fläche pro Heizschacht. Tabelle 4 listet auf: Absaugschacht-Beabstandung, Einspritzschacht-Beab standung, Anzahl von Heizschachtringen, Heiz-/Absaug-/Einspritzschacht-Verhältnisse und Fläche pro Heizschacht.
TABELLE 1
TABELLE 2
TABELLE 3
TABELLE 4
Die hierin beschriebenen Muster stellen eine Vielfalt an Optionen für eine sequentielle Einspritzung von Hitze in einer Bodensanierung bereit.
Ausführungsformen von Optionen sind durch die in den 3A–3D und in Tabelle 1 beschriebenen Muster veranschaulicht. 3A zeigt ein dreieckiges Muster aller scheitelzentrierten Schächte mit einer Beabstandung s. Die Luftabsaugschächte 301 sind höhenbeabstandet, um die doppelte Dreieckshöhe (etwa √3s oder 1,732 s), wobei ein sechseckiges Muster von einem Ring 303 aus sechs Heizschächten jeden Luftabsaugschacht umgibt. Die Fläche eines jeden sechseckigen Musters entspricht der Fläche von sechs Dreiecken oder annähernd ½ × Höhe × Basis × 6, oder ½ × (1/2√3 s) × (s) × 6 = 3√3 s²/2 = 2,598 s². Jeder Heizschacht 302 in dieser Konfiguration kann zu drei Luftabsaugschächten 301 benachbart sein. Als solches kann jeder Ring 303 von sechs Heizschächten 302 zwei äquivalente Heizschächte pro Muster für ein Heiz-/Absaugschacht-Verhältnis von 2:1 bereitstellen. Somit kann jeder Heizschacht einer Fläche von annähernd 2,598 s²/2 oder 1,299 s² von jedem sechseckigen Muster zugehörig sein.
3B zeigt ein Muster von Luftabsaugschächten, das von zwei sechseckigen Ringen von Heizschächten umgeben ist. In diesem Muster können Luftabsaugschächte 311 in einem Abstand von etwa 2 √3s beabstandet sein und Heizschächte 312 können an allen anderen Gitterpositionen angeordnet sein. Auf diese Art und Weise resultieren die Muster in einem Verhältnis von Heizschächten zu Luftabsaugschächten, das sich 11:1 annähert. Somit kann bei einer Musterfläche von annähernd 10,392 s² jeder Heizschacht einer Fläche von annähernd 0,945 s² zugehörig sein.
3C zeigt drei Ringe von Heizschächten, die jeden Luftabsaugschacht umgeben. Ein Luftabsaugschacht 321 kann von einem Ring 323 von sechs Heizschächten 322 umgeben sein, und ein zweiter sechseckig geformter Ring 324 von 12 Heizschächten 322 kann den inneren Ring von Heizschächten 323 umgeben. Man geht davon aus, daß diese 18 Heizschächte ihre gesamte Hitze zu dem Luftabsaugschacht, den sie umgeben, beitragen. Ein dritter Ring 325 von 18 Heizschächten 322 kann den zweiten Ring umgeben. von den 18 Schächten in dem Ring 325 tragen die sechs Schächte an den Sechseckscheiteln 1/3 ihrer Hitze zu dem mittleren Luftabsaugschacht bei. Die verbleibenden 12 Schächte tragen 1/2 der Hitze zu dem mittleren Luftabsaugschacht bei. Die Summe dieser Beiträge resultiert in einem Verhältnis von Heizschächten zu Luftabsaugschächten von etwa 26:1. Somit kann bei einer Musterfläche von annähernd 23,382 s² jeder Heizschacht einer Fläche von annähernd 0,899 s² zugehörig sein.
3D und Tabelle 1 zeigen die Möglichkeit größerer Muster mit einem größeren Raum zwischen Luftabsaugschächten. 3D fügt einen vierten sechseckig geformten Ring von 24 Heizschächten hinzu, umfassend 18 Schächte, die die Hälfte ihrer Hitze zu dem mittleren Luftabsaugschacht beitragen (18 × ½-Schächte) und sechs Schächte, die 1/3 ihrer Hitze zu dem mittleren Luftabsaugschacht beitragen (6 × 1/3-Schächte). Dieses Muster resultiert in einem Verhältnis von Heizschächten zu Luftabsaugschächten von etwa 47:1. Somit kann bei einer Musterfläche von annähernd 41,569 s² jeder Heizschacht einer Fläche von annähernd 0,884 s² zugehörig sein.
Der Abstand, um die die Luftabsaugschächte getrennt sein müssen, kann durch Faktoren, wie z.B. dem Druckabfall durch den Boden und die für eine Sanierung benötigte Zeit bestimmt sein. Der signifikanteste Druckabfall für Dämpfe, die durch den Boden zu den Luftabsaugschächten strömen, erfolgt nahe dem Ab saugschacht. Als solches kann die Hitzemenge, die eingespritzt werden kann, und somit die Dampfmenge, die für jeden Luftabsaugschacht erzeugt werden kann, begrenzt sein. Eine unzureichende Anzahl von Luftabsaugschächten kann in einer verlängerten Zeit für eine Sanierung resultieren.
Die Hitzeeinspritzschächte können um etwa einen Meter (3 Fuß) bis etwa 8 Meter (25 Fuß) getrennt sein. Eine weitere Trennung kann die Zeit für eine Sanierung verlängern. Im Gegensatz dazu kann eine engere Beabstandung die Kosten für die Heizschächte wesentlich erhöhen.
Ausführungsformen von dreieckigen Mustern aller scheitelzentrierten Schächte mit einer Beabstandung s sind in den 4A–4D und Tabelle 2 gezeigt. Die dreieckige Anordnung von 4A mit einer Beabstandung s kann Luftabsaugschächte 401, die in einem Abstand von etwa 2 s linienbeabstandet sind, und sechseckige Muster mit einzelnen Ringen 403 von sechs Heizschächten aufweisen. Jeder Heizschacht 402 kann nahe zu zwei Luftabsaugschächten 401 sein. Auf diese Art und Weise trägt jeder Ring 403 von sechs Heizschächten 402 drei äquivalente Heizschächte pro Muster für ein Heiz-/Absaugschacht-Verhältnis von 3:1 bei. Somit kann bei einer Musterfläche von annähernd 3,464 s² jeder Heizschacht einer Fläche von annähernd 1,155 s² zugehörig sein.
In einer weiteren Ausführungsform veranschaulicht 4B ein Muster von Luftabsaugschächten mit einem inneren sechseckigen Ring 413 und einem äußeren sechseckigen Ring 414 von Heizschächten. In diesem Muster können die Luftabsaugschächte in einem Abstand von etwa 3 s beabstandet sein, und Heizschächte können an allen anderen Gitterpositionen angeordnet sein. Beide sechseckigen Ringe können sechs Heizschächte umfassen. Dieses Muster resultiert in einem Heiz-/Absaugschacht-Verhältnis von 8:1. Somit kann bei einer Musterfläche von annähernd 7,794 s² jeder Heizschacht einer Fläche von annähernd 0,974 s² zugehörig sein.
4C veranschaulicht eine weitere Konfiguration eines Musters von Luftabsaugschächten, wobei zwei sechseckige Ringe von Heizschächten jeden Luftabsaugschacht umgeben. Luftabsaugschächte 421 können von einem Ring 423 von sechs Heizschächten 422 umgeben sein. Die Luftabsaugschächte können in einem Abstand von etwa 4 s beabstandet sein. Ein zweiter sechseckig geformter Ring 424 von 12 Heizschächten kann den inneren Ring 423 umgeben. Dieses Muster resultiert in einem Heiz-/Absaugschacht-Verhältnis, das sich 15:1 annähert, wenn die Anzahl von Mustern größer wird. Somit kann bei einer Musterfläche von annähernd 13,85 s² jeder Heizschacht einer Fläche von annähernd 0,924 s² zugehörig sein.
4D veranschaulicht dreieckige Muster von Heizschächten, in denen drei sechseckig geformte Ringe von Heizschächten jeden Luftabsaugschacht umgeben. Luftabsaugschächte 431 können von einem Ring von sechs Heizschächten 432 umgeben sein. Ein zweites sechseckiges Muster 433 von zwölf Heizschächten kann den inneren Ring 432 von Heizschächten umgeben, und ein dritter Satz von Heizschächten 434 kann den zweiten Ring 433 umgeben. Dieses Muster resultiert in einem Verhältnis von Heizschächten zu Luftabsaugschächten von etwa 24:1. Somit kann bei einer Musterfläche von annähernd 21,65 s² jeder Heizschacht einer Fläche von annähernd 0,902 s² zugehörig sein.
5 veranschaulicht Muster, in denen Absaugschächte zentral in einem dreieckigen Gitter, d.h., annähernd äquidistant von scheitelzentrierten Heizschächten mit einer Beabstandung s angeordnet sein können. Die Eigenschaften eines jeden Musters in 5 sind in Tabelle 3 angegeben. 5A zeigt das dreiec kige Gitter mit einer Beabstandung s, wobei Luftabsaugschächte 501 in einem Abstand von etwa s lineanbeabstandet sind. Jeder Luftabsaugschacht kann von drei Heizschächten 502 umgeben sein. Jeder Heizschacht 502 kann benachbart zu drei Luftabsaugschächten 501 sein. Als solches trägt jeder Ring 503 von drei Heizschächten 502 einen äquivalenten Heizschacht pro Muster bei. Dieses Muster resultiert in einem Verhältnis von Heizschächten zu Luftabsaugschächten von etwa 1:1. Somit kann bei einer Musterfläche von annähernd 0,866 s² jeder Heizschacht einer Fläche von annähernd 0,866 s² zugehörig sein.
5B zeigt ein Muster von Luftabsaugschächten 511 mit einem inneren dreieckigen Ring 512 und einem äußeren dreieckigen Ring 514 von Heizschächten 513. In diesem Muster können die Luftabsaugschächte in einem Abstand von etwa 2 s beabstandet sein, und die Heizschächte können an allen anderen Gitterpositionen angeordnet sein. Auf diese Art und Weise trägt der innere Ring 512 drei äquivalente Heizschächte pro Absaugschacht bei, und der äußere Ring 514 trägt einen äquivalenten Heizschacht pro Absaugschacht bei. Dieses Muster resultiert in einem Verhältnis von Heizschächten zu Luftabsaugschächten von etwa 4:1. Somit kann bei einer Musterfläche von annähernd 3,464 s² jeder Heizschacht einer Fläche von annähernd 0,866 s² zugehörig sein.
5C veranschaulicht ein Muster von Luftabsaugschächten, wobei ein innerer dreieckiger Ring von Heizschächten jeden Luftabsaugschacht umgibt, und ein unregelmäßiger sechseckiger Ring den inneren dreieckigen Ring von Heizschächten umgibt. Luftabsaugschächte 521 können von einem Ring 523 von drei Heizschächten 522 umgeben sein. Die Luftabsaugschächte können in einem Abstand von etwa 3 s beabstandet sein. Der unregelmäßige sechseckig geformte Ring 524 von neun Heizschächten kann den inneren Ring 523 von Heizschächten umgeben. Dieses Muster resultiert in einem Heiz-/Absaugschacht-Verhältnis von 9:1. Somit kann bei einer Musterfläche von annähernd 7,794 s² jeder Heizschacht einer Fläche von annähernd 0,866 s² zugehörig sein.
5D zeigt eine weitere Konfiguration von dreieckigen Mustern von Heizschächten, in der drei Ringe von Heizschächten jeden Luftabsaugschacht umgeben. Luftabsaugschächte 531 können von einem inneren Ring 532 von drei Heizschächten umgeben sein. Ein unregelmäßiger sechseckig geformter Ring 533 von neun Heizschächten kann den inneren dreieckigen Ring 532 von Heizschächten umgeben, und ein unregelmäßiger sechseckig geformter Ring 534 von Heizschächten kann den zweiten Ring 533 umgeben. Dieses Muster resultiert in einem Verhältnis von Heizschächten zu Luftabsaugschächten von etwa 16:1. Somit kann bei einer Musterfläche von annähernd 13,856 s² jeder Heizschacht einer Fläche von annähernd 0,866 s² zugehörig sein.
In einer Ausführungsform kann ein Verfahren zur Sanierung mit Hilfe von Mustern von Schächten, die mehrere Ringe von Heizschächten aufweisen, wie hierin beschrieben, eine Aktivierung des inneren Ringes von Heizeinrichtungen auf solch eine Weise umfassen, daß die Hitzeeinspritzgeschwindigkeit nur die Dampfmenge erzeugt, die durch die bestehende Bodendurchlässigkeit zu den Luftabsaugschächten gezwungen werden kann. Während ein Bereich von erhöhter Durchlässigkeit mit einer Erhitzung zunimmt und während der Boden in den inneren Sechsecken austrocknet, erhöht sich die Distanz, über die Verunreinigungen sich zu dem Luftabsaugschacht bewegen können, wesentlich, ohne sich wesentlich außerhalb der ursprünglich verunreinigten Zone auszubreiten. Als solches kann Hitze danach weiter weg von den Luftabsaugschächten aufgebracht werden.
Die in den 3–5 beschriebenen Muster können betrieben werden, indem zuerst die Luftabsaugschächte oder optional Heiz-Luftabsaugschächte aktiviert werden, um die Durchlässigkeit des Bodens in der Nähe der Luftabsaugschächte zu erhöhen. Alternativ können ein bis drei Heizschächte um die Luftabsaugschächte herum angeordnet sein, so daß der Aufbau und die Installation der einzelnen Schächte vereinfacht werden kann. Eine Hitzeeinspritzung kann anfangs auf eine Geschwindigkeit begrenzt sein, die geringfügig niedriger ist als die, die erforderlich ist, um Wasserdampf zu erzeugen, der annähernd der Dampfmenge entspricht, die in den Luftabsaugschacht abgesaugt wird. Luft kann in den Luftabsaugschacht gesaugt werden, vorausgesetzt, die Entziehungsgeschwindigkeiten sind hoch genug, um Wasserdampf und Verunreinigungen bei subatmosphärischen Drücken innerhalb des Musters der Heizschächte zu halten.
Nachdem der Bereich in der Nähe der Luftabsaugschächte auf eine gewünschte Durchlässigkeit erhitzt wurde, können die Heizschächte weiter weg von den Luftabsaugschächten aktiviert werden. Auf Grund der Möglichkeit eines durch den Erhitzungsvorgang bewirkten deutlichen Durchlässigkeitsanstiegs können die Dämpfe an beträchtlichen Distanzen von dem Punkt, an dem Hitze eingespritzt wurde, abgesaugt werden.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen nutzen den Vorteil des beträchtlichen Anstiegs in der Durchlässigkeit, der durch ein Erhitzen selbst sehr enger oder dichter Lehmböden erzeugt wird. Die Durchlässigkeit des verunreinigten Bodens kann optional durch Bilden von Klüften im Boden erhöht werden. Der Boden kann durch ein oder mehrere von mehreren Verfahren gebrochen werden, die Pneumatik, Hydraulik, und Sprengmittel umfassen. Eine Durchlässigkeit kann auch durch eine Kombination von Entfernen flüssigen Wassers, Mikrokluftbildung von Lehmschichten und Boden, wenn Dampf ausgestoßen wird, und Oxidati on von organischem Material erzeugt werden. Eine Durchlässigkeit kann sich um einen Faktor von etwa 100 bis etwa 10 000 erhöhen, abhängig z.B. von der ursprünglichen Durchlässigkeit des Bodens. Die Erhöhung in einer Durchlässigkeit kann in einem Transport von Verunreinigungen enthaltenden Dämpfen über eine beträchtliche Distanz resultieren und als solches die Anzahl von für eine Sanierung erforderlichen Luftabsaugschächten verringern. Der Abstand zwischen Luftabzugsschächten kann signifikant werden, wenn die Hitzeeinspritzung von einer relativ niedrigen Anfangsgeschwindigkeit zu einer beträchtlich größeren Geschwindigkeit erhöht wird, wenn die Durchlässigkeit zunimmt.
Muster für Bodenbehandlungsgebiete, die Nutzen aus einer Fluideinspritzung wie auch einer Hitzeeinspritzung ziehen können, sind in den 6A bis 6D gezeigt. Die in 6A bis 6D gezeigten Schachtmuster sind dreieckige Muster von lauter scheitelzentrierten Heiz- und Absaugschächten. Die Beabstandung einer Dreiecksseite ist gleich s. In den Mustern können Absaugschächte 601, Heizschächte 602 und Fluideinspritzschächte 603 derart angeordnet sein, daß sie Hitze und Fluide gleichmäßig über die gesamten behandelten Bereiche des Bodens verteilen. 6A veranschaulicht Luftabsaugschacht-Muster, die in einem Abstand von etwa 2 s linienbeabstandet sind, mit sechs Fluideinspritzschächten 603 (6 × 1/3-Schächte oder 2 äquivalente Schächte) pro Muster. Die Einspritzschächte können annähernd an dem Umfang des sechseckigen Musters des mittleren Luftabsaugschachtes angeordnet sein. Sechs Heizschächte (1/2-Schächte) 602 können ebenfalls annähernd an dem Umfang des Musters angeordnet sein, wodurch drei äquivalente Heizeinrichtungen pro Muster bereitgestellt sind.
Zusätzliche Heizschächte können in den Mustern angeordnet werden, indem die Luftabsaugschacht-Beabstandung erweitert wird.
Die 6B–D zeigen eine sukzessive Erweiterung dieser Muster, um die zusätzlichen Heizeinrichtungen unterzubringen. Die Eigenschaften dieser Schachtmuster sind in Tabelle 4 angegeben und sind in ähnlicher Weise bestimmt, wie z.B. die Muster in Tabelle 2. In einer Ausführungsform können Luftabsaugschächte 601 in der größten dreieckigen Anordnung angeordnet sein; Fluidinjektoren 603 in ihrer dreieckigen Anordnung können um einen linearen Faktor von etwa 1/√3 kleiner sein; und eine Anordnung von Heizschächten 602 kann um Faktoren von 1/3, 1/4 etc. kleiner sein.
Eine Betriebssequenz für das Muster in 6D kann wie folgt sein:

(1) in Luftabsaugschacht 601 Vakuum anlegen und Heizeinrichtung einschalten;
(2) wenn Vakuum erreicht ist, Heizeinrichtungen des inneren Ringes 604 einschalten;
(3) wenn Vakuum erreicht ist, Heizeinrichtungen des mittleren Ringes 605 einschalten;
(4) wenn Vakuum erreicht ist, Heizeinrichtungen des äußeren Ringes 606 einschalten; und
(5) wenn ein ausreichendes Vakuum in den Schächten 603 erreicht ist, zulassen, daß Einspritzfluide in den Boden gesaugt werden und an dem Luftabsaugschacht 601 gesammelt werden.

In einer Ausführungsform kann Hitze auf Einspritzschächte aufgebracht werden, bevor mit der Einspritzung von Fluiden begonnen wird. Alternativ kann das Einschalten eines jeden nachfol genden Ringes von Heizeinrichtungen auf einer vorbestimmten Zeit, Quantität eingespritzter Hitze oder Fluß eines näher an den Luftabsaugschächten angeordneten Heizschachtringes basieren.
BEISPIEL
Eine durch Erhitzen von Boden in einem In-situ-Thermodesorptionsverfahren bewirkte Erhöhung in einer Durchlässigkeit, wurde demonstriert, indem Bodenproben vor und nach einem demonstrativen Thermodesorptionstest kerngebohrt wurden. Die Kernbohrung erfolgte vor und nach 42 Tagen einer Erhitzung perforierter Heiz-Luftabsaugschächten. Zwölf Heiz-Luftabsaugschächte, jeder 3 Meter (12 Fuß) tief, wurden an einer 1,47 Meter (5-Fuß) Dreiecks-Beabstandung bereitgestellt. Die Heizeinrichtungen der Schächte wurden derart gesteuert, daß eine maximale Heizeinrichtungs-Betriebstemperatur von etwa 871°C (1600°F) aufrechterhalten wurde. Die anfängliche Hitzeeinspritzung betrug etwa 1640 Joule pro Sekunde pro Linearmeter (500 W pro lin. ft.) eines Heiz-Einspritzschachtes. Später wurde die Einspritzgeschwindigkeit auf etwa 1148 Joule pro Sekunde pro Linearmeter (350 Watt pro Fuß) verringert, während der die Bohrlöcher umgebende Boden erhitzt wurde, um ein Überhitzen der Schächte zu vermeiden. Ein Vakuum von 0,635 m (25 Zoll) Wasser wurde anfangs an die Heiz-Absaugschächte angelegt. Während der ersten 48 Stunden des Erhitzens fiel das Vakuum auf etwa 0,127 m (5 Zoll) Wasser und blieb auf diesem Niveau, mit einer Dampfförderung von etwa 1,416 Normkubikmeter pro Minute (50 scfm) bis 1,982 Normkubikmeter pro Minute (70 scfm) für alle der 12 Schächte. An den Mittelpunkten zwischen den Heizschächten angeordnete Überwachungsschächte zeigten einen Anfangsdruck von etwa 2,54 cm (1 Zoll) Wasservakuum, der am Ende der Erhitzungsperiode von 42 Tagen auf etwa 11,4 cm (4,5 Zoll)-Wasservakuum anstieg. Der durchschnittliche Druckgradient in dem Boden nahm um einen Faktor von 48 ab, von etwa 61 cm (24 Zoll) bis etwa 1,27 cm (0,5 Zoll) Wasser.
Der die Schächte umgebende Boden war ursprünglich mit bis zu 20.000 ppm von polychlorierten Biphenylen („PCBs") verunreinigt. Die PCBs wurden durch das Erhitzungsverfahren auf einen Gemischdurchschnitt von weniger als 33 pbb entfernt, wobei alle Proben einen Gemischdurchschnitt von weniger als 1 ppm an PCB aufwiesen.
Kernproben, die nach dem Erhitzen entnommen wurden, zeigten große Anstiege sowohl in der Porosität als auch in der Durchlässigkeit des Bodens. Die Porosität stieg von annähernd 30 des Anfangsporenvolumens auf annähernd 40%. Die horizontale Luftdurchlässigkeit, gemessen bei zurückgehaltener In-situ-Feuchtigkeit stieg von etwa 3 × 10^–3 Millidarcy (md) auf 50 md. Die vertikale Luftdurchlässigkeit stieg von etwa 1 × 10^–3 md auf 30 md.
Dieses Beispiel zeigt, wie ein Erhitzen eine Bodendurchlässigkeit erhöht, und somit die Distanz erhöht, über die Verunreinigungen durch den Boden transportiert werden können. Die in der Nähe eines Luftabsaugschachtes eingeleitete Erhitzung wurde derart gesteuert, daß erzeugte Dämpfe durch die Luftabsaugschächte eingefangen wurden, und nicht in nicht verunreinigte umgebende Böden transportiert wurden.
Ein Vorteil eines Bodensanierungssystems, das Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte verwendet, welche von einem Ring oder Ringen von Heizschächten umgeben sind, kann sein, daß die Schächte nacheinander aktiviert werden, um eine Erzeugung eines Überdrucks in dem Boden zu verhindern, der bewirken könnte, daß eine Verunreinigung in dem Boden oder in die Atmosphäre wandert. Die Heizschachtringe können gemäß einem Zeitplan nacheinander aktiviert werden, oder wenn die Heizschächte durch vorher aktivierte Schächte beeinflußt sind, oder im Begriff sind, beeinflußt zu werden. Heizschächte können mit Energie bei einer Rate versorgt werden, die verhindern wird, daß Dampf in einer Menge erzeugt wird, die größer ist als die Dampfmenge, welche durch benachbarte Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte entfernt wird.
Ein weiterer Vorteil eines Bodensanierungssystems, das Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte verwendet, welche von einem Ring oder Ringen von Heizschächten umgeben sind, kann sein, daß eine Anzahl von Luftabsaugschächten und/oder Heiz-Luftabsaugschächten in dem Bodensanierungssystem optimiert werden kann. Die Verwendung einer begrenzten Anzahl von Luftabsaugschächten und/oder Heiz-Luftabsaugschächten kann die Kapitalkosten eines Bodensanierungssystems verringern, indem ermöglicht wird, daß viele der Bodensanierungsschächte Heizschächte sind, die weniger kostspielig sind als Absaugschächte. Die Verwendung einer begrenzten Anzahl von Luftabsaugschächten und/oder Heiz-Luftabsaugschächten kann die Größe, Kapitalkosten und Betriebskosten einer Behandlungsanlage, die eine Verunreinigung in aus dem Boden entferntem Abgas behandelt, verringern.
Weitere Vorteile eines Bodensanierungssystems, das Luftabsaugschächte und/oder Heiz-Luftabsaugschächte verwendet, die von einem Ring oder Ringen von Heizschächten umgeben sind, kann umfassen, daß das System einfach, wirkungsvoll, verläßlich und relativ kostengünstig ist. Das System kann auch einfach zu fertigen, zu installieren und zu verwenden sein.
Weitere Abwandlungen und alternative Ausführungsformen verschiedener Aspekte der Erfindung werden für den Fachmann im Hinblick auf diese Beschreibung offensichtlich sein. Demgemäß soll diese Beschreibung nur illustrativ sein und dient dem Zweck, den Fachmann die allgemeine Art und Weise zu lehren, wie die Erfindung ausgeführt wird. Es versteht sich, daß die gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als Beispiele von Ausführungsformen zu sehen sind. Die hierin veranschaulichten Elemente und Materialien können ersetzt werden, Teile und Verfahren können umgedreht werden, und bestimmte Merkmale der Erfindung können unabhängig verwendet werden, wie es für den Fachmann offensichtlich ist, nachdem er den Nutzen der Beschreibung der Erfindung innehat. Änderungen können in den hierin beschriebenen Elementen vorgenommen werden, ohne von dem Umfang der Erfindung wie in den nachfolgenden Ansprüchen beschrieben abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Sanierung eines verunreinigten Bodens, umfassend: Bereitstellen von Wärme von einer oder mehreren Wärmequellen (203) an zumindest einen Teil eines Behandlungsbereiches (102), wobei der Behandlungsbereich einen verunreinigten Boden (104) umfaßt; Zulassen, daß die Wärme von der einen oder den mehreren Wärmequellen zumindest auf einen Teil des Behandlungsbereiches übertragen wird, wobei die Wärme zumindest einige Verbindungen in dem Behandlungsbereich verdampft; Entfernen von Dämpfen aus dem Behandlungsbereich; und Steuern eines Druckes von Dämpfen in zumindest einem Teil des Behandlungsbereiches, so daß kein Überdruck erzeugt wird, durch Steuern der von einer oder mehreren von den Wärmequellen bereitgestellten Wärme.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ferner ein Druck in zumindest einem Teil des Behandlungsbereiches durch Steuern von Dämpfen gesteuert wird, die aus dem Behandlungsbereich entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ferner eine Wärmemenge, die auf zumindest einen Teil des Behandlungsbereiches übertragen wird, als eine Funktion einer Dampfmenge variiert wird, die entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ferner ein Vakuum an zumindest einen Teil des Behandlungsbereiches angelegt wird, um die Dämpfe zu entfernen, und bei welchem ferner eine Menge von Verbindungen, die in dem Behandlungsbereich verdampft werden, als eine Funktion des Vakuums variiert wird, das an den Behandlungsbereich angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Verbindungen in dem Behandlungsbereich Wasser und Verunreinigungen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem eine Wassermenge in dem Behandlungsbereich abgeschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem ferner eine Wärmemenge, die auf zumindest einen Teil des Behandlungsbereiches übertragen wird, als eine Funktion der Abschätzung der Wassermenge in dem Behandlungsbereich variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem ferner die übertragene Wärme gesteuert wird, so daß die übertragene Wärme weniger ist als die Wärme, die notwendig ist, um im wesentlichen alles von der abgeschätzten Wassermenge in dem Behandlungsbereich zu verdampfen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ferner eine oder mehrere Wärmequellen nach dem Anlegen eines Vakuums an zumindest einen Teil des Behandlungsbereiches aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ferner eine oder mehrere Wärmequellen nach einer vorbestimmten Zeitspanne aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ferner eine Migration der Dämpfe aus dem Behandlungsbereich durch Steuern des Druckes der Dämpfe in zumindest einem Teil des Behandlungsbereiches verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem eine oder mehrere Wärmequellen Heizschächte umfassen, und bei welchem ferner Dämpfe aus zumindest einem Teil des Behandlungsbereiches durch zumindest einen Luftabsaugschacht entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei zumindest 6 Heizschächte für jeden Luftabsaugschacht vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem ferner der Behandlungsbereich durch Aktivieren zuerst der Heizschächte erhitzt wird, die zumindest einem Luftabsaugschacht am nächsten sind.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei zumindest ein Luftabsaugschacht von einem weiteren Luftabsaugschacht um ein Minimum von etwa 0,91 m (3 Fuß) seitlich beabstandet ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Heizschächte um etwa 0,91 m (3 Fuß) bis etwa 7,62 m (25 Fuß) seitlich beabstandet sind.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei zumindest ein Luftabsaugschacht zumindest einen Heizwiderstand umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem ferner der Behandlungsbereich durch Aktivieren zuerst eines Heizwiderstandes in einem Luftabsaugschacht erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem ferner der Behandlungsbereich durch Aktivieren der Heizschächte erhitzt wird, die einem Luftabsaugschacht am nächsten sind, nach dem Aktivieren eines Heizwiderstandes in dem Luftabsaugschacht.
Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem eine Anordnung von Luftabsaugschächten eine Anordnung von Heizschächten überlagert.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine im wesentlichen gleichseitige dreieckige Anordnung von Luftabsaugschächten eine im wesentlichen gleichseitige dreieckige Anordnung von Heizschächten überlagert.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei zumindest ein Ringmuster von einer Anordnung von Heizschächten einen Luftabsaugschacht umgibt.
Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem ferner der Behandlungsbereich durch Aktivieren zuerst eines Ringes von Heizschächten erhitzt wird, die einem Luftabsaugschacht am nächsten sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ferner der Behandlungsbereich durch Aktivieren eines Ringes von Heizschächten erhitzt wird, nach dem Aktivieren eines Ringes von Heizschächten, die einem Luftabsaugschacht näher sind.
Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem ferner zumindest ein Fluideinspritzschacht in dem Behandlungsbereich bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei zumindest ein Fluideinspritzschacht zumindest einen Heizwiderstand umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 25, bei welchem ferner zumindest ein Fluideinspritzschacht nach dem Anlegen eines Vakuums an zumindest einen Teil des Behandlungsbereiches aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei eine Anordnung der Fluideinspritzschächte eine Anordnung von Heizschächten und Luftabsaugschächten überlagert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ferner die Durchlässigkeit des Behandlungsbereiches um zumindest etwa 100mal erhöht wird.
Bodensanierungssystem, das zur Sanierung eines Behandlungsbereiches mit einem verunreinigten Boden eingerichtet ist, umfassend: zumindest ein Dampfentfernungssystem (208) zumindest eine Wärmequelle (203); und zumindest ein Steuersystem (209); wobei das Steuersystem eingerichtet ist, um einen Druck zu regeln, so daß durch Steuern (1) einer dem Boden durch zumindest eine Wärmequelle zugeführten Wärmemenge und (2) einer aus dem Boden durch zumindest ein Dampfentfernungssystem entfernten Dampfmenge in dem verunreinigten Boden kein Überdruck erzeugt wird.
System nach Anspruch 30, wobei das Steuersystem ferner eingerichtet ist, um einen Druck innerhalb des verunreinigten Bodens zu überwachen.
System nach Anspruch 30, wobei zumindest ein Dampfentfernungssystem zumindest einen Luftabsaugschacht (202) umfaßt.
System nach Anspruch 32, wobei zumindest ein Luftabsaugschacht zumindest einen Heizwiderstand (107) umfaßt.
System nach Anspruch 33, wobei das Steuersystem ferner eingerichtet ist, um zuerst einen Heizwiderstand in einem Luftabsaugschacht zu aktivieren und zumindest einen Teil des verunreinigten Bodens zu erhitzen.
System nach Anspruch 33, wobei das Steuersystem ferner eingerichtet ist, um zumindest eine Wärmequelle zu aktivieren, die einem Luftabsaugschacht am nächsten ist, nachdem ein Heizwiderstand in dem Luftabsaugschacht aktiviert ist.
System nach Anspruch 30, wobei zumindest eine Wärmequelle zumindest einen Heizschacht umfaßt.
System nach Anspruch 36, wobei das Steuersystem ferner eingerichtet ist, um zuerst zumindest einen Heizschacht zu aktivieren, der einem Dampfentfernungssystem am nächsten ist, und zumindest einen Teil des verunreinigten Bodens zu erhitzen.
System nach Anspruch 36, wobei zumindest ein Ringmuster einer Anordnung von Heizschächten zumindest eine Dampfentfernungsstelle umgibt.
System nach Anspruch 38, wobei das Steuersystem ferner eingerichtet ist, um zuerst einen Ring von Heizschächten zu aktivieren, die zumindest einem Dampfentfernungssystem am nächsten sind und zumindest einen Teil des verunreinigten Bodens z erhitzen.
System nach Anspruch 38, wobei das Steuersystem ferner eingerichtet ist, um nach dem Aktivieren eines Ringes von Heizschächten, die einem Dampfentfernungssystem näher sind, einen Ring von Wärmequellen zu aktivieren und zumindest einen Teil des verunreinigten Bodens zu erhitzen.
System nach Anspruch 30, wobei das Steuersystem ferner eingerichtet ist, um nach dem Anlegen eines Vakuums an zumindest einen Teil des verunreinigten Bodens zumindest eine Wärmequelle zu aktivieren.
System nach Anspruch 30, wobei Steuersystem ferner eingerichtet ist, um zumindest eine Wärmequelle nach einer vorbestimmten Zeitspanne zu aktivieren.
System nach Anspruch 30, wobei das Steuersystem ferner eingerichtet ist, um die zumindest einem Teil des verunreinigten Bodens zugeführte Wärmemenge als eine Funktion der Dampfmenge, die entfernt wird, zu variieren.
System nach Anspruch 30, wobei das Steuersystem ferner eingerichtet ist, um den Druck in dem verunreinigten Boden als eine Funktion eines an zumindest ein Dampfentfernungssystem angelegten Vakuums zu regeln.
System nach Anspruch 30, ferner umfassend eine abgeschätzte Wassermenge in zumindest einem Teil des verunreinigten Bodens.
System nach Anspruch 45, wobei das Steuersystem ferner eingerichtet ist, um die Menge von zumindest einem Teil des verunreinigten Bodens zugeführter Wärme als eine Funktion der abgeschätzten Wassermenge in zumindest einem Teil des verunreinigten Bodens zu variieren.
System nach Anspruch 45, wobei das Steuersystem ferner eingerichtet ist, um die zumindest einem Teil des verunreinigten Bodens zugeführte Wärmemenge zu steuern und weniger als die abgeschätzte Wassermenge in zumindest einem Teil des verunreinigten Bodens zu verdampfen.
System nach Anspruch 30, wobei das Steuern des Dampfdruckes in zumindest einem Teil des verunreinigten Bodens eine Migration von Dämpfen aus dem verunreinigten Boden verhindert.
System nach Anspruch 30, ferner umfassend zumindest eine Fluideinspritzquelle.
System nach Anspruch 49, wobei zumindest eine Fluideinspritzquelle zumindest einen Heizwiderstand umfaßt.
System nach Anspruch 50, wobei das Steuersystem ferner eingerichtet ist, um nach dem Anlegen eines Vakuums an zumindest einen Teil des verunreinigten Bodens zumindest eine Fluideinspritzquelle zu aktivieren.
System nach Anspruch 30, wobei zumindest eine Wärmequelle Heizschächte umfaßt, und wobei zumindest ein Dampfentfernungssystem Luftabsaugschächte umfaßt.
System nach Anspruch 52, wobei zumindest 6 Heizschächte für jeden Luftabsaugschacht vorgesehen sind.
System nach Anspruch 52, wobei zumindest ein Luftabsaugschacht von einem weiteren Luftabsaugschacht um ein Minimum von etwa 0,91 m (3 Fuß) seitlich beabstandet ist.
System nach Anspruch 52, wobei die Heizschächte um etwa 0,91 m (3 Fuß) bis etwa 7,62 m (25 Fuß) seitlich beabstandet sind.
System nach Anspruch 52, wobei eine Anordnung von Luftabsaugschächten eine Anordnung von Heizschächten überlagert.
Verfahren nach Anspruch 52, wobei eine im wesentlichen gleichseitige dreieckige Anordnung von Luftabsaugschächten eine im wesentlichen gleichseitige dreieckige Anordnung von Heizschächten überlagert.
System nach Anspruch 52, bei dem ferner eine Anordnung von Fluideinspritzschächten vorgesehen ist.
System nach Anspruch 58, wobei eine Anordnung von Fluideinspritzschächten eine Anordnung von Heizschächten und Luftabsaugschächten überlagert.
System nach Anspruch 30, wobei die Durchlässigkeit des verunreinigten Bodens um zumindest etwa 100mal erhöht ist.