JP2000263085A - 地下水または土壌の浄化方法および浄化装置 - Google Patents

地下水または土壌の浄化方法および浄化装置

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JP2000263085A
JP2000263085A JP11070483A JP7048399A JP2000263085A JP 2000263085 A JP2000263085 A JP 2000263085A JP 11070483 A JP11070483 A JP 11070483A JP 7048399 A JP7048399 A JP 7048399A JP 2000263085 A JP2000263085 A JP 2000263085A
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groundwater
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soil
carrier
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Koji Hashimoto
幸二 橋本
Yoshio Ishimori
義雄 石森
Toshihiro Imada
敏弘 今田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地下水または土壌中に含有される化学物質
を、安全かつ安価に処理して、地下水または土壌を浄化
する装置を提供する。 【解決手段】 化学物質を吸着する担体を収容した吸着
塔(1,2)、前記化学物質を分解する微生物を収容し
た培養槽(3)、および、前記吸着塔と前記培養槽との
間で前記微生物を輸送して、前記化学物質を吸着した担
体に微生物を接触させる輸送手段(8,9)を具備する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地下水あるいは土
壌に含有される化学物質を処理して、地下水あるいは土
壌を浄化する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地下水、土壌などがトリクロロエ
チレン等の揮発性有機塩素化合物で汚染されるという問
題が起こっている。従来、土壌、地下水中などに溶解し
ている揮発性有機塩素化合物を安価に処理するために活
性炭が用いられてきたが、揮発性有機塩素化合物の濃度
が低い場合には、コスト高になってしまう。さらに、最
終的には、活性炭に吸着した揮発性有機塩素化合物を除
去する必要があり、その処理に危険を伴うと共に、二次
汚染を引き起こすおそれがあることが指摘されていた。
【0003】最近、二次汚染を引き起こさない環境に配
慮した処理方法として、気相バイオリアクタが報告され
ている。しかしながら、処理量が多量の場合には反応装
置が大きくなり、コスト高になってしまう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、地下
水または土壌中に含有される揮発性有機塩素化合物等の
化学物質を安全かつ安価に処理する方法が求められてい
るものの、こうした方法は未だ得られていないのが現状
である。
【0005】そこで本発明は、地下水または土壌中に含
有される化学物質を、安全かつ安価に処理して、地下水
または土壌を浄化する方法および装置を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、地下水または土壌中に含有される化学物
質を処理して地下水または土壌を浄化する方法におい
て、前記化学物質を吸着する担体に、前記化学物質を接
触させる工程と、前記化学物質を吸着した担体に、前記
化学物質を分解する微生物を接触させる工程とを具備す
る浄化方法を提供する。
【0007】また本発明は、地下水または土壌中に含有
される化学物質を処理して地下水または土壌を浄化する
装置において、前記化学物質を吸着する担体を収容した
吸着塔、前記化学物質を分解する微生物を収容した培養
槽、および前記吸着塔と前記培養槽との間で前記微生物
を輸送して、前記化学物質を吸着した担体に微生物を接
触させる輸送手段を具備する浄化装置を提供する。
【0008】さらに本発明は、地下水または土壌中に含
有される化学物質を処理して地下水または土壌を浄化す
る装置において、前記化学物質を吸着する担体を収容し
た吸着塔、前記化学物質を分解する固定化された微生物
を収容した培養槽、および前記吸着塔と前記培養槽との
間で無機塩培地を輸送して、前記化学物質を吸着した担
体と前記固定化された微生物とを間接的に接触させる輸
送手段を具備する浄化装置を提供する。
【0009】前記担体に接触させる化学物質は、地下水
中、地下水からガスストリッピングで気化させた気体
中、または土壌中から抽気して得られた気体中に含有さ
れていてもよい。
【0010】前記担体に接触させる化学物質は、揮発性
有機塩素化合物とすることができる。
【0011】前記化学物質を吸着する担体は、活性炭で
あることが好ましい。
【0012】以下、本発明を詳細に説明する。
【0013】本発明において処理対象となる化学物質と
は、特に環境中に存在すると有害となる化学物質をさ
し、例えば、石油系脂肪族、キシレン、トルエン、ベン
ゼン等の石油系芳香族炭化水素;トリクロロエチレン、
シスジクロロエチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素;
PCB等のハロゲン化芳香族炭化水素;2,4−D、D
DT等の農薬;ビスフェノールA等の内分泌撹乱物質、
ダイオキシン類、コプラナーPCB類、硝酸塩、亜硝酸
塩、砒素、シアン等の毒物および界面活性剤等が挙げら
れる。
【0014】こうした化学物質が地下水中に含有されて
いる場合には、この地下水を本発明により直接処理する
ことができる。さらに、化学物質が気体中に含有されて
いる場合も、本発明により処理することが可能である。
例えば、化学物質が地下水中に含有されている場合に
は、この地下水からガスストリッピングで気化させて気
体を得る。一方、化学物質が土壌中に含有されている場
合には、土壌中から抽気して気体を得る。こうして得ら
れた化学物質を含有する気体を、本発明により処理する
ことができる。
【0015】本発明の方法において、上述したような化
学物質はまず担体に吸着される。用い得る担体としては
活性炭が最も好ましいが、これに限定されるものではな
い。例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、フッ素樹脂等の高分子やゼオライト、およびシリ
カ等の無機物等を用いることもできる。さらに、これら
の混合体により担体を構成してもよい。担体は、粒状、
膜状等、任意の形状とすることができるが、化学物質を
吸着しやすいように多孔質であることが望ましい。
【0016】担体は吸着塔に収容し、この吸着塔に上述
したような化学物質を含有する地下水または気体を供給
して化学物質と担体とを接触させ、担体に化学物質を吸
着させる。
【0017】こうして化学物質を吸着した担体は、化学
物質を分解する微生物に接触させる。本発明において用
いられる微生物は、例えば、シュードモナス(Pseu
domonas)属、ジャニバクター(Janibac
ter)属、メタン資化菌、アルカリジェネス(Alc
aligenes)属、マイコバクテリウム(Myco
bacterium)属、ニトロソモナス(Nitro
somonas)属、アンシロバクター(Anthro
bacter)属、キサントバクター(Xanthob
acter)属、ロドコッカス(Rhodococcu
s)属、バシラス(Bacillus)属、ミクロコッ
カス(Micrococcus)属、コリネバクテリウ
ム(Corynebacterium)属、アシネトバ
クター(Acinetobacter)属等を用いるこ
とができる。また、これらは1つ以上を含む混合菌であ
ってもよい。分解対象となる化学物質の種類や濃度等に
応じて、微生物を適宜選択することができる。
【0018】上述したような微生物は、無機塩培地等の
溶媒に溶解させて溶液として用いられる。この場合、溶
液中における微生物の濃度は、分解対象となる化学物質
の種類や濃度、微生物の種類等に応じて適宜決定するこ
とができる。例えば、トリクロロエチレンは、通常数か
ら数千ppb程度の濃度で地下水中に存在している。1
7 〜109 CFU/ml程度の濃度で微生物を含有す
る溶液を用いれば、こうした化学物質を分解することが
できる。
【0019】微生物を含有する溶液中には、微生物の活
性を高めるために、フェノール、トルエン等の芳香族炭
化水素、有機酸、糖、アミノ酸、核酸、ビタミン等を添
加してもよい。特に、こうした物質により微生物の分解
活性を予め高めておくことが望ましい。この際、酸素お
よび炭素源、窒素源、無機塩類等を供給することも可能
である。
【0020】微生物は培養槽中に収容し、例えば、次の
ような手法により担体と接触させることができる。具体
的には、培養槽と前述の吸着塔とを輸送手段により接続
し、この輸送手段により、培養槽と前述の吸着塔との間
で微生物を循環させる。担体と微生物との接触方法は、
これに限定されるものではない。例えば、微生物は担体
に同定化されていてもよく、吸着体と微生物を同体化し
た担体との間で液を循環させることによって微生物と担
体とを間接的に接触させてもよい。
【0021】ここで、担体として活性炭を用いた例を挙
げて本発明を説明する。
【0022】化学物質を含有する液体(地下水)または
気体は、まず活性炭を収容する吸着塔に供給して活性炭
に化学物質を吸着させる。次いで、化学物質を吸着した
活性炭に、上述したような化学物質を分解する微生物を
接触させる。化学物質を吸着した活性炭に微生物を接触
させる際には、化学物質を含有する地下水やガスの活性
炭吸着塔への供給を一次中断することが望ましい。一次
中断が難しい場合などは、活性炭吸着等を2基以上設け
て、地下水やガスの供給を適宜切り替えて使用すること
が望まれる。
【0023】活性炭と微生物との接触は、微生物を含有
する液を活性炭吸着塔と培養槽との間を循環させること
によって行うことができる。この際、酸素、炭素源、窒
素源、または無機塩類等を供給することもできる。
【0024】微生物は、活性炭に吸着した化学物質を分
解するので、活性炭の吸着能が再生されて活性炭を再利
用することが可能となる。
【0025】以上、地下水および土壌を処理対象として
説明したが、本発明の浄化方法および浄化装置は排水に
対しても適用することができる。
【0026】本発明の浄化方法および浄化装置を用いる
ことによって、地下水および土壌中に含有される化学物
質を安全、かつ低コストで処理することができる。こう
して、化学物質で汚染された地下水および土壌を、極め
て効率よく浄化することが可能となった。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、具体例を示して本発明をさ
らに詳細に説明する。
【0028】(実施例1)まず、担体として10gの活
性炭を用意し、これに化学物質としての1ppmのシス
−1,2−ジクロロエチレンを連続的に供給して、活性
炭を破過させた。
【0029】化学物質を分解する微生物としては、フェ
ノールで活性化したジャニバクター(Janibact
er)属limosus(DSM 11140)の有機
塩素化合物分解菌を用いて、この微生物をフェノールで
活性化し、無機塩培地に溶解して、108 から109
FU/mlの濃度の溶液を調製した。
【0030】前述の破過した活性炭は、微生物を含む溶
液と混合して7日間室温に放置した後、活性炭の分解能
を評価した。
【0031】一方、コントロールとしては分解菌を含ま
ない緩衝液を用いた。この緩衝液を用いる以外は前述と
同様に破過した活性炭と混合して7日間室温に放置した
後、活性炭の分解能を評価した。
【0032】その結果、コントロールについては、初期
の吸着能の2割程度までしか活性炭の吸着能が回復して
いなかったのに対し、分解菌と接触させた活性炭では9
割にまで吸着能が回復していた。本実施例のように破過
した活性炭を分解菌に接触させることによって、活性炭
の吸着能を容易に回復できることがわかった。
【0033】(実施例2)図1に示す装置を用い、本発
明にしたがって地下水中のシス−1,2−ジクロロエチ
レンの処理を行った。
【0034】図示する処理装置は、担体としての活性炭
を収容した第1の活性炭吸着塔1および第2の活性炭吸
着塔2を具備しており、この第1および第2の活性炭吸
着塔にポンプ5および地下水入口6を経て、化学物質を
含有する地下水が交互に供給される。活性炭に化学物質
が吸着された後、地下水は地下水出口7から排出され
る。なお、地下水入口6および地下水出口7には、それ
ぞれバルブ(図示せず)が設けられている。化学物質を
分解する微生物を含有する溶液は、培養槽3中に収容さ
れ、培養槽3と第1の活性炭吸着塔1および第2の活性
炭吸着塔2とは、微生物輸送経路8および9によりそれ
ぞれ接続されている。経路の途中にはポンプ6が設けら
れており、地下水が供給されて活性炭が破過した活性炭
吸着塔に、微生物を含有する溶液が循環される。
【0035】この処理装置を用いて、以下の条件で化学
物質の処理を行った。
【0036】 活性炭吸着等:容量200リットル2台 地下水流量:1000リットル/h 地下水中のcis−DCEの濃度:約0.5ppm 微生物:ジャニバクター(Janibacter)属l
imosus(DSM 11140) 微生物培養槽:20リットル 微生物循環流量:200リットル/h 微生物濃度:109 CFU/ml(1週間に1度、20
0ppmのフェノールを培養槽に添加して分解菌の活性
の維持を行った。) 地下水を供給することによって活性炭は、約1〜1.5
ヶ月の間に破過したので、破過した活性炭に微生物液を
循環させた。この間、地下水の供給を他方の活性炭吸着
塔に切り替えて、連続的に活性炭に化学物質を吸着させ
た。破過した活性炭と微生物とを接触させて約1ヶ月経
過後には、初期の8割にまで活性炭の吸着能が回復して
いた。
【0037】本実施例では、少なくともそれぞれの吸着
塔につき破過−再生のサイクルを5回以上繰り返すこと
が可能であった。
【0038】(実施例3)図2に示す装置を用い、本発
明にしたがって土壌から真空抽気したトリクロロエチレ
ンガスの処理を行った。
【0039】図示する処理装置は、地下水入口4をガス
入口14に変更し、地下水出口7をガス出口17に変更
した以外は、図1に示した装置と同様である。
【0040】この装置を用いて、以下の条件で化学物質
の処理を行った。
【0041】 活性炭吸着等:容量200リットル2台 ガス流量:50000リットル/h ガス中のトリクロロエチレン濃度:約50ppm 微生物:シュードモナス(Pseudomonas)属
limosus(DSM 11140) 微生物培養槽:20リットル 微生物循環流量:200リットル/h 微生物濃度:109 CFU/ml(1週間に1度、20
0ppmのフェノールを培養槽に添加して分解菌の活性
の維持を行った。) ガスを供給することによって活性炭は、約1〜1.5ヶ
月の間に破過したので、破過した活性炭に微生物液を循
環させた。この間、ガスの供給を他方の活性炭吸着塔に
切り替えて、連続的に活性炭に化学物質を吸着させた。
破過した活性炭と微生物とを接触させて約1ヶ月経過後
には、初期の8割にまで活性炭の吸着能が回復してい
た。
【0042】本実施例では、少なくともそれぞれの吸着
塔につき破過−再生のサイクルを5回以上繰り返すこと
が可能であった。
【0043】(実施例4)図3に示す装置を用い、本発
明にしたがって地下水中のトリクロロエチレンの処理を
行った。
【0044】図示する処理装置は、担体としての活性炭
を収容した第1の活性炭吸着塔11および第2の活性炭
吸着塔を具備しており、この第1および第2の活性炭吸
着塔にポンプ18および地下水入口19を経て、化学物
質を含有する地下水が交互に供給される。活性炭に化学
物質が吸着された後、地下水は地下水出口20から排出
される。なお、地下水入口19および地下水出口20に
は、それぞれバルブ(図示せず)が設けられている。化
学物質を分解する微生物は、膜16が設けられた容器内
に固定化菌体23として収容され、この容器と第1の活
性炭吸着塔11および第2の活性炭吸着塔12とは、無
機塩培地輸送経路21および22によりそれぞれ接続さ
れている。経路の途中にはポンプ15が設けられてお
り、地下水が供給されて活性炭が破過した活性炭吸着塔
と微生物固定化担体との間で無機塩培地が循環される。
これによって、化学物質と固定化された微生物とが間接
的に接触する。
【0045】この処理装置を用いて、以下の条件で化学
物質の処理を行った。
【0046】 活性炭吸着等:容量200リットル2台 地下水流量:1000リットル/h 地下水中のTCEの濃度:約0.5ppm 微生物:ジャニバクター(Janibacter)属l
imosus(DSM 11140) 微生物培養槽:20リットル 微生物循環流量:200リットル/h 微生物濃度:109 CFU/ml(1週間に1度、20
0ppmのフェノールを添加して分解菌の活性の維持を
行った。) 地下水を供給することによって活性炭は、約2ヶ月の間
に破過したので、破過した活性炭に無機塩培地を循環さ
せた。この間、地下水の供給を他方の活性炭吸着塔に切
り替えて、連続的に活性炭に化学物質を吸着させた。破
過した活性炭と無機塩培地とを接触させて約1ヶ月経過
後には、初期の5割にまで活性炭の吸着能が回復してい
た。
【0047】本実施例では、少なくともそれぞれの吸着
塔につき破過−再生のサイクルを5回以上繰り返すこと
が可能であった。
【0048】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
地下水または土壌中に含有される化学物質を安全かつ安
価に処理する方法および装置が提供される。本発明は、
地下水または土壌中に含有される揮発性有機塩素化合物
の処理に極めて有効に用いられ、その工業的価値は大な
るものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の浄化装置の一例の構成を表わす概略
図。
【図2】本発明の浄化装置の他の例の構成を表わす概略
図。
【図3】本発明の浄化装置の他の例の構成を表わす概略
図。
【符号の説明】
1,2,11,12…活性炭吸着塔 3…培養槽 4,19…地下水入口 5,6,15,18…ポンプ 7,20…地下水出口 8,9…微生物輸送経路 14…ガス入口 17…ガス出口 21,22…無機塩培地輸送経路 23…固定化菌体
フロントページの続き (72)発明者 今田 敏弘 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 2E191 BA12 BB01 BD20 4D004 AA41 AB06 AC07 CA18 CC07 CC08 4D024 AA05 AB11 BA02 CA01 DB14 4D040 DD01 DD31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地下水または土壌中に含有される化学物
    質を処理して地下水または土壌を浄化する方法におい
    て、 前記化学物質を吸着する担体に、前記化学物質を接触さ
    せる工程と、 前記化学物質を吸着した担体に、前記化学物質を分解す
    る微生物を接触させる工程とを具備する浄化方法。
  2. 【請求項2】 地下水または土壌中に含有される化学物
    質を処理して地下水または土壌を浄化する装置におい
    て、 前記化学物質を吸着する担体を収容した吸着塔、 前記化学物質を分解する微生物を収容した培養槽、およ
    び前記吸着塔と前記培養槽との間で前記微生物を輸送し
    て、前記化学物質を吸着した担体に微生物を接触させる
    輸送手段を具備する浄化装置。
  3. 【請求項3】 地下水または土壌中に含有される化学物
    質を処理して地下水または土壌を浄化する装置におい
    て、 前記化学物質を吸着する担体を収容した吸着塔、 前記化学物質を分解する固定化された微生物を収容した
    培養槽、および前記吸着塔と前記培養槽との間で無機塩
    培地を輸送して、前記化学物質を吸着した担体と前記固
    定化された微生物とを間接的に接触させる輸送手段を具
    備する浄化装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013176408A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 Ryu Shinke 廃油の有害物質分解処理方法及びその分解処理プラント

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