JP2000107743A - 土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物の分解方法 - Google Patents

土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物の分解方法

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JP2000107743A
JP2000107743A JP10284183A JP28418398A JP2000107743A JP 2000107743 A JP2000107743 A JP 2000107743A JP 10284183 A JP10284183 A JP 10284183A JP 28418398 A JP28418398 A JP 28418398A JP 2000107743 A JP2000107743 A JP 2000107743A
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hydrogen donor
groundwater
decomposition
hydrogen
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Toshihiro Ueno
俊洋 上野
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Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 嫌気微生物を用いたイン・シチュー・バイオ
レメディエーションにおいて、水素供与体の無駄な消費
を抑えて水素供与体の利用効率を高め、少ない水素供与
体の供給量で有機塩素化合物を効率的に分解する。 【解決手段】 土壌及び/又は地下水に水素供与体を供
給して該土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物を微
生物の作用で分解する方法において、該水素供与体と共
に、酢酸、ギ酸及びそれらの塩よりなる群から選ばれる
1種又は2種以上の分解抑制剤を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、土壌及び/又は地
下水中の有機塩素化合物を現場にて効率的に分解処理す
る方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】土壌や地下水は各種の有害難分解物質に
より汚染されることがある。中でもテトラクロロエチレ
ン(PCE)等の有機塩素化合物による汚染は深刻な問
題となっている。
【0003】従来、これらの有機塩素化合物は揮発性を
有するものが多いことから、土壌ガスを吸収したり、地
下水を揚水して揮散処理したりすることにより、土壌や
地下水中から取り出し、地上において活性炭吸着処理を
行うなどして処理されている。しかしながら、これらの
方法は、ガス吸引や揚水のためのポンプ動力などに大量
のエネルギーを必要とし、コストが高い。
【0004】比較的少ない動力で汚染土壌や地下水を浄
化できる方法として、土壌又は地下水中に増殖基質(有
機化合物)を供給することにより微生物を活性化し、微
生物の力を利用して有機塩素化合物をその場で分解する
方法、いわゆるイン・シチュー・バイオレメディエーシ
ョンが注目されている。イン・シチュー・バイオレメデ
ィエーションでは、土壌又は地下水中に注入した増殖基
質が地下水の分散や拡散によって有機塩素化合物と混合
され、この増殖基質と有機塩素化合物とが混合した部分
において、有機塩素化合物を分解する微生物が増殖し、
有機塩素化合物を分解することになる。
【0005】有機塩素化合物を分解する微生物には、嫌
気条件下で脱塩素化反応によって有機塩素化合物を還元
的分解するものと、好気条件下で酸化的に有機塩素化合
物を分解するものがある。一般的に、土壌中や地下水中
は嫌気状態にあることが多いため、イン・シチュー・バ
イオレメディエーションでは嫌気微生物による脱塩素化
反応を利用する方が適している。嫌気微生物による脱塩
素化反応では、分子状水素が反応に必要な電子供与体と
して働くとされており、水素ガスそのものや、分子状水
素を放出するような物質(水素供与体)、例えば、糖類
や有機酸、アルコール、タンパク質、シリコーン等が土
壌又は地下水中に供給され、有機塩素化合物の原位置で
の分解が行われている。ただし、土壌又は地下水中に水
素ガスを供給する方法は漏洩した水素ガスの爆発等の危
険性があり、実用的ではない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】土壌又は地下水中に水
素供与体及び/又は水素を供給するイン・シチュー・バ
イオレメディエーションでは、供給された水素供与体及
び/又は水素が、周囲に有機塩素化合物が存在しない場
合であっても微生物によって消費されてしまう。そのた
め、水素供与体及び/又は水素と有機塩素化合物が混合
される前に、有機塩素化合物の分解を伴うことなく水素
供与体及び/又は水素が無駄に消費され、その結果、有
機塩素化合物を効率的に分解し得ないという問題があ
る。
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決し、嫌気
微生物を用いたイン・シチュー・バイオレメディエーシ
ョンにおいて、水素供与体の無駄な消費を抑えて水素供
与体の利用効率を高め、少ない水素供与体の供給量で有
機塩素化合物を効率的に分解する方法を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明(請求項1)の土
壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物の分解方法は、
土壌及び/又は地下水に水素供与体を供給して該土壌及
び/又は地下水中の有機塩素化合物を微生物の作用で分
解する方法において、該水素供与体と共に、酢酸、ギ酸
及びそれらの塩よりなる群から選ばれる1種又は2種以
上の分解抑制剤を供給することを特徴とする。
【0009】多くの有機物は、微生物の作用により嫌気
条件下で分解され、分子状水素と酢酸を生成する。つま
り、多くの有機物は水素供与体として機能する。有機塩
素化合物は分子状水素の存在下、微生物の作用により還
元的に脱塩素化され、分解する。従って、水素供与体と
して働く有機物と有機塩素化合物を嫌気条件下で共存さ
せると、有機塩素化合物は分解されることになる。
【0010】一方で、有機物が水素と酢酸に分解される
反応は酢酸、ギ酸或いはその塩によって抑制される。
【0011】従って、本発明により、水素供与体として
機能する有機物と共に、酢酸、ギ酸及びそれらの塩より
なる群から選ばれる1種又は2種以上の分解抑制剤を土
壌及び/又は地下水中に供給すると、この供給時点にお
いては、分解抑制剤の作用によって水素供与体としての
有機物は水素を放出しない。土壌及び/又は地下水中に
供給された分解抑制剤はメタン生成菌等によって分解さ
れるが、このような分解反応や、分散や拡散による稀釈
によって、経時的に分解抑制剤の濃度が低減すると、あ
る時点で、分解抑制剤による、有機物の分解抑制効果が
なくなるため、水素供与体としての有機物が分解されて
水素を放出するようになる。その時点では、該有機物又
は有機物から放出された水素は有機塩素化合物と十分に
混合された状態となっているため、水素供与体として供
給した有機物は有機塩素化合物と混合される前に無駄に
消費されることがなくなり、少量の水素供与体の供給に
よって効率的に有機塩素化合物を分解することができる
ようになる。
【0012】本発明において、分解抑制剤は、分解抑制
剤の濃度が100mg/L以上の水溶液として供給する
のが好ましい。
【0013】また、水素供与体としては、嫌気条件下、
微生物によって分解されて、水素と酢酸或いはその塩と
を生成し得る有機化合物、特に、糖類、有機酸、有機酸
塩、アルコール及びタンパク質よりなる群から選ばれる
1種又は2種以上、とりわけエタノール或いはプロピオ
ン酸及び/又はその塩が好適であり、エタノール或いは
プロピオン酸及び/又はその塩は、各々濃度100mg
/L以上の水溶液として供給するのが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0015】本発明においては、土壌及び/又は地下水
に水素供与体を供給して該土壌及び/又は地下水中の有
機塩素化合物を微生物の作用で分解するイン・シチュー
・バイオレメディエーションにおいて、水素供与体と共
に、酢酸、ギ酸及びそれらの塩よりなる群から選ばれる
1種又は2種以上の分解抑制剤を供給する。
【0016】水素供与体としては、嫌気条件下、微生物
によって分解されて水素を放出するもの、好ましくは、
水素と酢酸或いはその塩とを生成し得る有機化合物であ
れば良く、糖類、有機酸、有機酸塩、アルコール、タン
パク質、又はその混合物、好ましくは、エタノール、プ
ロピオン酸又はその塩、例えば、プロピオン酸ナトリウ
ム、プロピオン酸カリウム等のプロピオン酸のアルカリ
金属塩が用いられる。
【0017】酢酸塩としては、酢酸ナトリウム、酢酸カ
リウム等の酢酸のアルカリ金属塩を用いることができ
る。
【0018】ギ酸塩としては、ギ酸ナトリウム、ギ酸カ
リウム等のギ酸のアルカリ金属塩を用いることができ
る。
【0019】水素供与体及び分解抑制剤は、これを溶解
ないし分散した水溶液又は水分散液として土壌及び/又
は地下水中に供給するのが好ましく、分解抑制剤は濃度
100mg/L以上、特に、100〜1000mg/L程
度の水溶液として供給するのが好ましい。また、エタノ
ールやプロピオン酸及び/又はその塩のような水素供与
体は濃度100mg/L以上、特に500〜5000m
g/L程度の水溶液として供給するのが好ましい。
【0020】分解抑制剤の濃度が上記範囲よりも低いと
分解抑制剤を併用することによる水素供与体の分解抑制
効果が得られず、上記範囲よりも高いと、水素供与体の
分解抑制効果が強すぎて水素供与体と有機塩素化合物と
が十分に混合された後においても水素が放出されない場
合がある。また、水素供与体の濃度が上記範囲よりも低
いと水素の供給が不足して有機塩素化合物の効率的な分
解を行うことができず、上記範囲よりも多くしても有機
塩素化合物の分解効率に大きな差は認められず、コスト
面で不利である。
【0021】水素供与体と分解抑制剤とは、各々別々の
水溶液として土壌及び/又は地下水中に供給しても良
く、また、混合水溶液として土壌及び/又は地下水中に
供給しても良い。
【0022】水素供与体及び分解抑制剤を土壌及び/又
は地下水中に供給する方法としては、例えば次のような
方法を採用することができる。
【0023】(i) 土壌に水素供与体/分解抑制剤混
合水溶液あるいはこれらを別々に散布する。 (ii) 土壌を掘り起こし水素供与体/分解抑制剤混合
水溶液あるいはこれらを別々に混合した後埋め戻す。 (iii) 供給管を土壌又は地下水中に挿入し、先端の供
給口から水素供与体/分解抑制剤混合水溶液あるいはこ
れらを交互に注入する。 (iv) 土壌を採取して濾床とし、これに水素供与体/
分解抑制剤混合水溶液と被処理液とを交互に通水する。 いずれの場合においても、注入された水素供与体が地下
水等により土壌中に分散、拡散し、水素供与体と有機塩
素化合物とが十分に混合接触した状態となった時点にお
いて、分解抑制剤による水素供与体分解抑制効果が失わ
れ、水素供与体の分解で水素が放出され、有機塩素化合
物を微生物により効率的に分解除去することができるよ
うになる。
【0024】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。
【0025】実施例1 2Lのガラスカラムに川砂を充填し、表1に示す組成の
テトラクロロエチレン(PCE)汚染模擬地下水(pH
7)と、表2に示す組成のエタノールと酢酸を含む混合
水溶液(pH7)を交互に、それぞれ9.5hr、0.
5hrの間隔で通水した。流速はいずれも10mL/h
rとした。また、模擬地下水及びエタノールと酢酸を含
む混合水溶液は水道水を用いて調製したなお、実験は2
0℃の恒温室中で行った。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】カラム出口の塩素化エチレン類及びエチレ
ンの濃度をガスクロマトグラフィーにより分析し、結果
を図1に示した。
【0029】実施例2 実施例1において、表2の混合水溶液の酢酸500mg
/Lの代わりにギ酸500mg/Lを用いたこと以外は
全く同様にして試験を行い、同様にガスクロマトグラフ
ィー分析を行って、結果を図2に示した。
【0030】実施例3 実施例1において、表2の混合水溶液のエタノール10
00mg/Lの代わりにプロピオン酸1000mg/L
を用いたこと以外は全く同様にして試験を行い、同様に
ガスクロマトグラフィー分析を行って、結果を図3に示
した。
【0031】比較例1 実施例1において、表2の混合水溶液の酢酸を省きエタ
ノール濃度を1500mg/Lとしたこと以外は全く同
様にして試験を行い、同様にガスクロマトグラフィー分
析を行って、結果を図4に示した。
【0032】比較例2 実施例1において、表2の混合水溶液の酢酸を省きエタ
ノールの代わりに1500mg/Lのプロピオン酸を用
いたこと以外は全く同様にして試験を行い、同様にガス
クロマトグラフィー分析を行って、結果を図5に示し
た。
【0033】比較例3 実施例1において、表2の混合水溶液のエタノールを省
いたこと以外は全く同様にして試験を行い、同様にガス
クロマトグラフィー分析を行って、結果を図6に示し
た。
【0034】図1〜6の結果から、水素供与体と共に分
解抑制剤を加えた混合水溶液を土壌ないし地下水中に供
給することによって、水素供与体が効率的に利用され、
PCE等の分解が促進されることがわかる。
【0035】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の土壌及び/
又は地下水中の有機塩素化合物の分解方法によれば、土
壌及び/又は地下水に水素供与体を供給するイン・シチ
ュー・バイオレメディエーションにおいて、水素供与体
の無駄な消費を抑えて水素供与体の利用効率を高め、少
ない水素供与体の供給量で有機塩素化合物を効率的に分
解することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1において、水素供与体としてのエタノ
ールと酢酸とを供給した場合のPCE等の分解状況を示
すグラフである。
【図2】実施例2において、水素供与体としてのエタノ
ールとギ酸とを供給した場合のPCE等の分解状況を示
すグラフである。
【図3】実施例3において、水素供与体としてのプロピ
オン酸と酢酸とを供給した場合のPCE等の分解状況を
示すグラフである。
【図4】比較例1において、水素供与体としてのエタノ
ールを供給し、酢酸を供給しなかった場合のPCE等の
分解状況を示すグラフである。
【図5】比較例2において、水素供与体としてのプロピ
オン酸を供給し、酢酸を供給しなかった場合のPCE等
の分解状況を示すグラフである。
【図6】比較例3において、水素供与体を供給せず、酢
酸のみを供給した場合のPCE等の分解状況を示すグラ
フである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12S 13/00 C12S 13/00

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 土壌及び/又は地下水に水素供与体を供
    給して該土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物を微
    生物の作用で分解する方法において、該水素供与体と共
    に、酢酸、ギ酸及びそれらの塩よりなる群から選ばれる
    1種又は2種以上の分解抑制剤を供給することを特徴と
    する土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物の分解方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該分解抑制剤を、分
    解抑制剤濃度が100mg/L以上の水溶液として供給
    することを特徴とする土壌及び/又は地下水中の有機塩
    素化合物の分解方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、該水素供与体
    が、嫌気条件下、微生物によって分解されて水素と酢酸
    或いはその塩とを生成し得る有機化合物であることを特
    徴とする土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物の分
    解方法。
  4. 【請求項4】 請求項3において、該水素供与体が、糖
    類、有機酸、有機酸塩、アルコール及びタンパク質より
    なる群から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴
    とする土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物の分解
    方法。
  5. 【請求項5】 請求項4において、該水素供与体がエタ
    ノールであることを特徴とする土壌及び/又は地下水中
    の有機塩素化合物の分解方法。
  6. 【請求項6】 請求項5において、エタノールを、エタ
    ノールの濃度が100mg/L以上の水溶液として供給
    することを特徴とする土壌及び/又は地下水中の有機塩
    素化合物の分解方法。
  7. 【請求項7】 請求項4において、水素供与体がプロピ
    オン酸及び/又はその塩であることを特徴とする土壌及
    び/又は地下水中の有機塩素化合物の分解方法。
  8. 【請求項8】 請求項5において、プロピオン酸及び/
    又はその塩を、プロピオン酸及び/又はその塩の濃度が
    100mg/L以上の水溶液として供給することを特徴
    とする土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物の分解
    方法。
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