JP2002224658A

JP2002224658A - 土壌および／または地下水の浄化方法並びにそれに用いる組成物

Info

Publication number: JP2002224658A
Application number: JP2001023512A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Matsumoto; 正文松本
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-08-13

Abstract

(57)【要約】【課題】有機塩素系化合物を分解する土壌中の嫌気性
微生物を活性化させ、しかも電子供与体の蓄積等による
弊害が生じることのない土壌および／または地下水の浄
化手段を提供すること。【解決手段】アルコール発酵液から蒸留により蒸留酒
を分離した蒸留粕を固液分離して得られる蒸留粕廃液を
土壌に適用することを特徴とする土壌および／または地
下水の浄化方法およびこれに用いる土壌浄化用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土壌および／また
は地下水の浄化方法、並びに、それに用いる組成物に関
し、より詳細には、有機塩素系化合物によって汚染され
た半導体工場やメッキ工場内の土壌および／または地下
水を嫌気性微生物の作用を利用して浄化するために有用
な浄化方法並びに浄化用組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】土壌や地下水中に汚染物質として含まれ
る有機塩素系化合物、例えば、テトラクロロエチレン、
トリクロロエチレン、ジクロロエチレン等を分解除去す
る方法として、嫌気的生物分解により還元的脱塩素化す
る方法が知られている。この方法は、土壌中に有機酸な
どの電子供与体を添加し、土壌中の嫌気性微生物を活性
化させることにより、有機塩素系化合物の分解、除去を
図るものである。

【０００３】ところで、土壌中には、有機塩素系化合物
の分解に寄与する多種多様な嫌気性微生物が存在してお
り、それぞれ有効な電子供与体が異なるため（「環境技
術」、ｐ６４２−６４９，ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．８，２
０００参照）、嫌気性微生物を活性化させるために単一
の有機酸を添加しても効果が少ないと考えられる。ま
た、有機塩素系化合物の分解には、電子供与体とともに
嫌気性微生物の栄養源となる成分を添加する方が、嫌気
性微生物の増殖が活発化し、還元的脱塩素化反応が誘
導、促進されていっそう分解効率が向上すると考えられ
る。しかし、多種類にわたる電子供与体や栄養源を薬剤
の形で土壌に添加することは、処理コストの増加につな
がるため、現実的ではない。

【０００４】また、土壌の嫌気的生物分解処理において
は、電子供与体の供給に伴い土壌中に酢酸等の有機酸が
蓄積していくと、嫌気性微生物の分解活性が低下するこ
とが知られている。このため、特開２０００−２６３０
３２号公報では、土壌および／または地下水における非
解離型有機酸の濃度を指標として分解処理条件の調整を
行う方法が開示されている。また、特開２０００−２６
３０７５号公報では、有機酸の蓄積を防止する目的で、
酢酸分解能を有する微生物を別途添加する方法が開示さ
れている。

【０００５】しかし、いずれの方法も、本来多種多様な
微生物が微妙なバランスで存在する土壌生態系に対し、
特定成分を添加して対象療法的な処理を行うものである
ため、実験室レベルで良好な結果が得られたとしても、
現実に大量の土壌を処理する場面では、必ずしも予期し
た成果が得られない。また、別途薬品や酢酸菌などの微
生物を添加することは、処理コストの上昇を招くことに
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、土壌中の嫌
気性微生物を活性化させて有機塩素系化合物を効率よく
分解でき、しかも電子供与体の蓄積等による弊害が生じ
ることのない土壌および／または地下水の浄化手段を提
供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、請求項
１に記載の土壌および／または地下水の浄化方法の発明
は、アルコール発酵液から蒸留により蒸留酒を分離した
蒸留粕を固液分離して得られる蒸留粕廃液を土壌に適用
することを特徴とする。

【０００８】この発明によれば、以下の作用効果が得ら
れる。本発明方法に用いる蒸留粕廃液は、蒸留酒の製造
において、アルコール発酵液から蒸留により蒸留酒を分
離した後の蒸留粕を固液分離して得られる液体であり、
エタノールのほか、乳酸、酢酸、クエン酸、コハク酸等
の有機酸、マルトース、グルコース、フルクトースなど
の糖類、アミノ酸等をバランス良く含有しており、これ
らの成分は、いずれも土壌中で嫌気性微生物が有機塩素
系化合物を還元的に脱塩素し、分解する過程において必
要な電子供与体として機能する。したがって、電子供与
体として単独の薬剤を個々に添加することによっては得
られない多種多様な嫌気性微生物を同時に活性化させる
ことができる。しかも、糖類は炭素源として、アミノ酸
は窒素源としても有効に作用するため、有機塩素系化合
物の還元的脱塩素分解反応の促進に寄与する。特に、蒸
留粕廃液は、解離型の有機酸と、嫌気性微生物の栄養源
を複合した形で含有するため、解離した水素イオンを多
量に供給でき、効率良く有機塩素系化合物の還元分解反
応を進行させる。つまり、本発明方法は、単に電子供与
体を供給するだけでなく、炭素源や窒素源の供給も兼ね
た土壌嫌気性微生物の複合的活性化作用によって速やか
に有機塩素系化合物を分解し、効率的な土壌浄化を図る
ものである。

【０００９】また、本発明方法に用いる蒸留粕廃液は、
これまで特に再利用手段がない廃液として海洋投棄等の
方法で処理されてきたものであるため、これを土壌浄化
に有効利用することは、焼酎等の製造における排水処理
の手間とコストを省くとともに土壌浄化処理のコスト低
減をも図ることができる。

【００１０】また、請求項２に記載の土壌および／また
は地下水の浄化方法の発明によれば、請求項１におい
て、土壌に蒸留粕廃液を添加混合した後、土壌を嫌気状
態で静置することを特徴とする。この特徴によれば、蒸
留粕廃液を添加混合して電子供与体、炭素源および窒素
源の複合的な供給を行った後、土壌中を嫌気状態に維持
するため、多様な嫌気性微生物の代謝活動が活発化して
有機塩素系化合物の還元的脱塩素化反応が促され、有機
塩素系化合物の分解が速やかに進行する。

【００１１】また、請求項３に記載の土壌および／また
は地下水の浄化方法の発明は、請求項１または２におい
て、土壌１ｋｇ当り、１〜１０重量％の蒸留粕廃液を添
加混合することを特徴とする。この特徴によれば、土壌
に添加混合する蒸留粕廃液の量を土壌１ｋｇ当り１〜１
０重量％としたので、土壌に過剰な負荷を与えることな
く、嫌気性微生物による分解を促進できる。

【００１２】また、請求項４に記載の土壌および／また
は地下水の浄化方法の発明は、請求項１から３のいずれ
か１項において、蒸留粕廃液の全固形分が１〜１０重量
％であることを特徴とする。この特徴によれば、蒸留粕
廃液の全固形分を１〜１０重量％としたため、有機酸等
の微生物による代謝を阻害することなく促進させること
ができる。

【００１３】また、請求項５に記載の土壌および／また
は地下水の浄化用組成物の発明は、アルコール発酵液か
ら蒸留により蒸留酒を分離した蒸留粕を固液分離して得
られる蒸留粕廃液を含有することを特徴とする。この発
明によれば、請求項１と同様の作用効果を奏する土壌浄
化用組成物が提供される。

【００１４】

【作用】本発明の浄化方法において、有機塩素系化合物
を効率的に短期間で分解できる理由は、蒸留粕廃液中に
嫌気性微生物にとっての活性化成分（電子供与体や栄養
源など）が数多く、バランス良く含まれているためであ
ると考えられる。これを従来方法との対比において述べ
ると、以下（１）〜（４）のとおりである。

【００１５】（１）従来の土壌浄化方法のように、電子
供与体として単一の成分を添加するだけでは、活性化で
きる嫌気性微生物の種類は限られてしまうため、処理対
象となる土壌の種類（土壌微生物の種類や菌数も異な
る）によって、その土壌中の嫌気性微生物が十分に活性
化されないことがあり、その結果、有機塩素系化合物の
分解効率にばらつきが生じやすかった。本発明方法で用
いる蒸留粕廃液は、多様な活性化成分をバランスよく含
むため、土壌の種類に関わらず高レベルの分解効率が期
待できるとともに、複数の有機塩素系化合物に汚染され
た複合汚染土壌に対しても有効である。

【００１６】（２）蒸留粕廃液は、単に多種多様な嫌気
性微生物に利用可能な活性化成分を含んでいるだけでは
なく、嫌気的生物分解において還元的脱塩素化反応に至
る各段階の活性化成分をバランスよく含んでいる。例え
ば、嫌気性微生物が増殖する過程で必要な栄養源と、還
元的脱塩素化反応を活発に行う過程で最も必要となる電
子供与体を同時に供給できるため、汚染土壌中の嫌気性
微生物の状態（例えば菌数が多い状態または少ない状態
など）に関わらず、各成分がスムーズに微生物に利用さ
れ、汚染物質の分解に向けての活性化が図られる。これ
に対して、従来のように単一または少種類の薬剤成分を
添加した場合には、添加成分が有効利用されなかった
り、逆に添加によって一時期に同じ代謝反応が進行し
て、特定の物質（例えば、有機酸）が過剰に蓄積して生
成物阻害が生じる要因となるなどの弊害を招くおそれが
ある。

【００１７】（３）蒸留粕廃液は、酵母などの発酵によ
り生成されたものであるため、上記活性化成分以外に
も、土壌中の嫌気性微生物の生育および代謝に必要な成
分（例えば、微量元素、鉄、マグネシウム、カルシウム
など）を適当量含んでいると考えられる。また、蒸留粕
廃液のｐＨ範囲（ｐＨ４〜６程度）も嫌気性微生物の生
育に適したものである。

【００１８】（４）蒸留粕廃液は、有機塩素系化合物の
分解能を持つ嫌気性微生物だけでなく、他の多くの土壌
微生物にとっても貴重な栄養源となる。このため、土壌
の微生物活性を全体的に高めることができ、有機塩素系
化合物の嫌気的生物分解以外にも多くの微生物による物
質の分解反応や生成反応が土壌生態系バランスを保ちつ
つ進行するので、特定の分解産物などの蓄積が起こり難
いと考えられる。

【００１９】このように、本発明の浄化方法は、汚染土
壌の浄化処理に最適な実用性の高い方法である。従っ
て、極めて限定的な条件下で行われる実験室レベルの試
験では良好な結果が得られても、現実の土壌への適用に
際しては十分な効果を発揮できなかった従来方法よりも
優れたものと言える。

【００２０】本発明浄化方法によって、テトラクロロエ
チレンに汚染された土壌（汚染濃度１ｍｇ／ｌ）を浄化
した場合、０．０３ｍｇ／ｌの地下水環境基準値を達成
するまでに必要となる浄化期間は、従来方式で約１年間
かかるところ、約９ヶ月間となり３／４程度にまで短縮
される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００２２】本発明の土壌および／または地下水の浄化
方法は、蒸留粕廃液を土壌へ適用することによって実施
される。前記したとおり、本発明で用いる蒸留粕廃液
は、蒸留酒の製造過程において、米、麦、芋などを原料
に醸造して得られた発酵液を蒸留した後に廃液として排
出されるものである。ここで「蒸留酒」には、焼酎等の
蒸留酒ほか、醸造アルコールなども含まれる。蒸留粕廃
液の好ましい例としては、焼酎の製造過程で焼酎発酵液
から蒸留により焼酎を分離した後の焼酎粕を固液分離し
て得られる焼酎粕廃液を挙げることができる。また、
「固液分離」は、例えば、焼酎等の製造において蒸留後
の蒸留粕を静置したり、遠心分離して上清を採取するこ
とにより行われ、必要に応じて浮遊物等を濾過等の方法
により分離してもよい。蒸留粕は、固液分離せずそのま
ま、あるいは固液分離後の固形物を土壌に適用すること
も可能であり、その場合でも土壌中の嫌気性微生物の活
性化という点では一定の効果が期待できるが、取り扱い
の容易性では液体が優れており、また液体ならば適用後
の土壌に固形分が残存することもないため、本発明では
固液分離後の液体部分を用いている。従って、固形分が
少ない場合など、蒸留粕の状態によっては、固液分離せ
ずにそのまま土壌へ適用することを妨げるものではな
い。なお、蒸留粕中の固形分には、主にセルロースなど
が含まれる。

【００２３】この蒸留粕廃液中には、嫌気性微生物の電
子供与体や炭素源、窒素源となる成分（以下、「活性化
成分」と記すことがある）が豊富に、かつバランス良く
含まれている。蒸留粕廃液中の活性化成分の構成は、発
酵原料や製造工程によって相違するものの、一例として
焼酎粕廃液の主な活性化成分とその含有量を示せば表１
のとおりである。

【００２４】

【表１】蒸留粕廃液に含まれるエタノールやグリセロール等のア
ルコール類、乳酸、酢酸、クエン酸、コハク酸等の有機
酸、マルトース、グルコース、フルクトースなどの糖
類、アミノ酸等は、いずれも電子供与体として作用する
ものである。特に乳酸、クエン酸、コハク酸等に代表さ
れる解離型有機酸は、土壌中で解離して水素イオンを放
出し、有機塩素系化合物の還元分解反応に寄与する。ま
た、糖類やアミノ酸は、電子供与体としての作用だけで
なく、嫌気性微生物の増殖に必要な炭素源、窒素源とし
ても利用される。

【００２５】本発明の浄化方法に使用する蒸留粕廃液
は、全固形分が１〜１０重量％となるように調製するこ
とが好ましい。ここで、蒸留粕廃液に含まれる固形分
は、セルロース、リグニン、不溶性脂質、不溶性蛋白質
等であり、全固形分量を上記範囲にすることによって、
有機酸等の微生物による代謝を阻害することなく促進さ
せることができるので好ましい。

【００２６】本発明方法によって活性化される微生物
は、土壌中に棲息し、有機塩素系化合物の分解能を持つ
嫌気性微生物のすべてが対象となり、特に限定されるも
のではない。その種類は多岐にわたるが、例えば、デス
ルフォモニル・ティジェ(Desulfomonile tiedje)等のデ
スルフォモニル属、デスルフォバクテリウム(Desulfoba
cterium)属、スポミュラ・オバタ(Spomura ovata)等の
スポミュラ属、アセトバクテリウム・ウッディー(Aceto
bacterium woodii)等のアセトバクテリウム属、デハロ
バクター・レストリクタス(Dehalobacter restrictus)
等のデハロバクター属、デハロスピリリューム・マルチ
ボランス(Dehalospirillum multivorans)等のデハロス
ピリリューム属、シュードモナス(Pseudomonas)属、デ
ハロココイデス・エテノーゲンス(Dehalococcoides eth
enogens)等のデハロココイデス属、クロストリジウム・
ビファーメンタンス(Clostridium bifermentans)等のク
ロストリジウム属等の嫌気性微生物を挙げることができ
る。

【００２７】上記嫌気性微生物の還元的脱塩素化反応に
より分解できる汚染物質は、主に有機塩素系化合物であ
り、その例としては、テトラクロロエチレン、トリクロ
ロエチレン、ジクロロエチレン、四塩化炭素、ジクロロ
メタン等を挙げることができる。

【００２８】蒸留粕廃液を土壌に適用する方法として
は、汚染土壌中に蒸留粕廃液を鋤き込み、原位置で処理
する方法（原位置嫌気処理法）や、汚染土壌を一旦掘り
起こし、別の場所に搬送して蒸留粕廃液を添加混合する
方法等が例示される。処理コストが低いことや広範囲の
汚染土壌を一度に処理できる点で、原位置嫌気処理法が
好ましい。また、原位置嫌気処理法によれば、土壌の浄
化と同時に、その土地の地下水も浄化される。

【００２９】本発明方法では、土壌１ｋｇ当り１〜１０
重量％程度の蒸留粕廃液を添加することが好ましい。上
記範囲であれば、土壌に過剰な負荷をかけることがな
く、効率的に有機塩素系化合物の分解が達成される。

【００３０】土壌に蒸留粕廃液を添加混合した後は、土
壌を嫌気的な状態で静置させ、嫌気性微生物による還元
的脱塩素分解反応を進行させることが好ましい。ここ
で、土壌を嫌気的状態で静置するためには、例えば、蒸
留粕廃液を混合した後の土壌表面を、例えばビニール等
の空気（酸素）を透過させないか、あるいは透過させに
くい材質のシートで覆い、数ヶ月から１年程度の期間に
渡りそのままの状態を保つ方法が挙げられる。また、土
壌を一度掘り起こして野積み状態で蒸留粕廃液を添加混
合した場合は、野積み土壌にパイプを挿入し、真空ポン
プを用いて土中の空気を脱気し、嫌気状態にすることも
可能である。さらに、鉄粉などを土壌に混ぜ合わせるこ
とで、まず土中の酸素を鉄と反応させて消費させ、嫌気
状態を形成させることも可能である。

【００３１】本発明浄化方法は、焼酎等の蒸留酒の製造
工程で排出される蒸留粕廃液を利用したものであり、土
壌浄化処理コストの低減化を図る観点から、蒸留粕廃液
をそのまま土壌に適用することが好ましいが、発明の効
果を損なわない範囲で、例えば、水を加えて希釈した
り、任意成分を添加して土壌および／または地下水の浄
化用組成物として調製することができる。また、必要に
応じて、蒸留粕廃液に加熱、濃縮等の処理を加えること
を妨げるものではない。

【００３２】

【実施例】次に実施例を挙げ本発明をさらに詳しく説明
するが、本発明はこれによって制約されるものではな
い。実施例１テトラクロロエチレンで汚染された土壌を１５ｍの深さ
で掘り返し、土壌１ｋｇ当り２〜６重量％程度の焼酎粕
廃液を添加して鋤き込みを行う。その後、ビニール性の
シートで土壌表面を覆い、９ヶ月間静置して土壌中を嫌
気的な状態に維持する。

【００３３】処理前後の土壌は、ボーリングにより深さ
１０ｍのコアを採取し、テトラクロロエチレンのエタノ
ール抽出量をＥＣＤ・ガスクロマトグラフィー法で分
析、測定して分解率（除去率）を測定する。

【００３４】

【発明の効果】本発明方法によれば、土壌中で有機塩素
系化合物を還元的に脱塩素化し、分解する過程で必要な
電子供与体を豊富に含有する蒸留粕廃液を用いるため、
電子供与体として単独の薬剤を個々に添加することによ
っては得られない多種多様な嫌気性微生物を同時に活性
化させることができるとともに、炭素源や窒素源も含む
ため、土壌嫌気性微生物の複合的活性化を促進し、速や
かに有機塩素系化合物を分解、除去することができる。

【００３５】また、これまで特に利用手段がなかった蒸
留粕廃液を有効利用するため、焼酎等の蒸留酒の製造に
おける排水処理の手間とコストを省くとともに、土壌浄
化処理のコストを低減できる。

───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｃ１２Ｎ 1/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルコール発酵液から蒸留により蒸留酒
を分離した蒸留粕を固液分離して得られる蒸留粕廃液を
土壌に適用することを特徴とする土壌および／または地
下水の浄化方法。
【請求項２】請求項１において、土壌に蒸留粕廃液を
添加混合した後、土壌を嫌気状態で静置することを特徴
とする土壌および／または地下水の浄化方法。
【請求項３】請求項１または２において、土壌１ｋｇ
当り、１〜１０重量％の蒸留粕廃液を添加混合すること
を特徴とする土壌および／または地下水の浄化方法。
【請求項４】請求項１から３のいずれか１項におい
て、蒸留粕廃液の全固形分が１〜１０重量％であること
を特徴とする土壌および／または地下水の浄化方法。
【請求項５】アルコール発酵液から蒸留により蒸留酒
を分離した蒸留粕を固液分離して得られる蒸留粕廃液を
含有する土壌および／または地下水の浄化用組成物。