JP2003053321A - 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微生物処理法による原位置処理法により、土
壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物を分解処理する
方法において、塩素結合数の少ない有機塩素化合物をも
効率的に分解して無害化する。 【解決手段】 微生物の増殖基質を土壌及び/又は地下
水に供給し、微生物の作用を利用して土壌及び/又は地
下水中の有機塩素化合物を分解処理する方法において、
増殖基質を銀/塩化銀電極電位の酸化還元電位が+10
0mV以下の処理剤として供給する。

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原位置にて分解処理する方法
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、トリクロロエチレン、ジクロロエチレン等の有機塩
素化合物による汚染は深刻な問題となっている。
【0003】有機塩素化合物等の汚染物質によって汚染
された土壌及び/又は地下水を短期間で浄化する方法と
して、土壌及び/又は地下水中に汚染物質を分解するた
めの処理剤を供給し、土壌及び/又は地下水中において
汚染物質を分解する処理方法、いわゆる原位置処理法が
新しい技術として注目されている。原位置処理法には微
生物処理法があり、この微生物処理では、微生物の増殖
基質を処理剤として土壌及び/又は地下水に供給し、土
壌及び/又は地下水中に存在する微生物の作用により有
機塩素化合物等の汚染物質を分解処理する。
【0004】このような微生物処理法では、一般に塩素
結合数の高い有機塩素化合物が、塩素結合数の少ない化
合物に分解される。例えばテトラクロロエチレンは、順
次トリクロロエチレン、ジクロロエチレン、塩化ビニル
を経てエチレンに分解される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
微生物による原位置処理法では、テトラクロロエチレン
及びトリクロロエチレン等の塩素結合数が3以上の化合
物がジクロロエチレン等の塩素結合数2の化合物に分解
されても、ジクロロエチレン等の塩素結合数2以下の有
機塩素化合物が更に塩化ビニルやエチレンにまで分解さ
れない場合があった。
【0006】本発明は上記従来の問題点を解決し、微生
物処理法により、土壌及び/又は地下水中の有機塩素化
合物を分解処理する方法において、塩素結合数の少ない
有機塩素化合物をも効率的に分解して無害化することが
できる土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物の分解
方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】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は、微生物の増殖
基質を土壌及び/又は地下水に供給し、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により分解
処理する方法において、該増殖基質を、銀/塩化銀電極
電位の酸化還元電位が+100mV以下の処理剤とし
て、該土壌及び/又は地下水に供給することを特徴とす
る。
【0008】有機塩素化合物は増殖基質の存在下、微生
物の作用によって分解される。この分解反応は嫌気条件
下において進行し、例えば、テトラクロロエチレンはト
リクロロエチレン、ジクロロエチレン、塩化ビニルを経
てエチレンに分解される。また、ジクロロエチレンは直
接エチレンに分解される。しかしながら、従来の微生物
処理法では、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレ
ン等の塩素結合数3以上の有機塩素化合物はジクロロエ
チレン等の塩素結合数2以下の化合物に分解されるのに
対して、ジクロロエチレン等の塩素結合数2以下の有機
塩素化合物は分解されない場合があった。
【0009】本発明者は、この原因について検討したと
ころ、酸化還元電位が+100mV以上の条件に微生物
を晒すと、上述のような現象が起こることを確認した。
即ち、微生物処理法において増殖基質を土壌及び/又は
地下水に供給する場合、増殖基質を水で溶解ないし希釈
して土壌及び/又は地下水に注入するが、この増殖基質
溶液の酸化還元電位が高いと土壌及び/又は地下水の酸
化還元電位も高くなり、上記の現象が生じ、塩素結合数
2以下の有機塩素化合物は分解されずに土壌及び/又は
地下水に残留することとなる。
【0010】本発明では、増殖基質を銀/塩化銀電極電
位の酸化還元電位(以下、単に「ORP」と記す。)が
+100mV以下の処理剤として土壌及び/又は地下水
に注入するため、上記現象は防止され、ジクロロエチレ
ン等の塩素結合数2以下の有機塩素化合物をも確実に分
解処理することが可能となる。
【0011】本発明で分解対象とする有機塩素化合物と
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、塩化ビニル及びジクロロエタンより
なる群から選ばれる1種又は2種以上の物質が挙げられ
る。
【0012】本発明において、ORPが+100mV以
下の増殖基質含有処理剤を調製する方法としては、 増殖基質を含む液を金属鉄及び/又は硫化鉄に接触
させる方法 金属鉄及び/又は硫化鉄に接触させた水と増殖基質
を混合する方法 が挙げられる。この処理剤中の増殖基質としては、特に
クエン酸及び/又はクエン酸塩が好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の土壌及び/又は地
下水中の有機塩素化合物の分解方法の実施の形態を詳細
に説明する。
【0014】本発明において、処理対象となる有機塩素
化合物は、土壌及び/又は地下水に含まれる有機塩素化
合物であり、その種類としては微生物処理によって分
解、除去できるものであれば良く、特に制限はないが、
テトラクロロエチレン(PCE)、トリクロロエチレン
(TCE)、ジクロロエチレン(DCE)、塩化ビニル
(VC)、ジクロロエタン(DCA)等の有機塩素化合
物が処理対象として適している。土壌及び/又は地下水
中には、これらの有機塩素化合物の1種が単独で含まれ
ていても良く、2種類以上が複合して含まれていても良
い。
【0015】土壌及び/又は地下水中のこれらの有機塩
素化合物の含有量も特に制限はないが、土壌では0.0
5〜5mg/kg、地下水では0.1〜10mg/L程
度が処理に適している。
【0016】このような有機塩素化合物の処理に使用す
る処理剤の有効成分となる微生物の増殖基質としては、
微生物を用いる原位置処理により上記有機塩素化合物を
分解除去できる増殖基質であれば制限なく使用できる
が、クエン酸、乳酸、プロピオン酸等の有機酸、或いは
これらのナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マ
グネシウム塩、鉄塩等の塩、メタノール、エタノール等
のアルコール或いはショ糖などの糖類などが好ましい。
これらの増殖基質は、処理剤中に1種が単独で含まれて
いても2種以上が混合されて含まれていても良い。
【0017】これらの増殖基質のうち、鉄などの金属イ
オンに対してキレート能を有するので、金属イオンの沈
殿を防止することができること、および中性付近でのp
H緩衝能を有すること等の点で、特に、クエン酸或いは
そのナトリウム塩、カリウム塩等が好ましい。
【0018】本発明で用いる処理剤中の増殖基質の好適
な含有量は、増殖基質の種類によっても異なるが、一般
的には10〜1000mg/L、特に50〜300mg
/Lであることが好ましく、処理剤はこのような濃度の
増殖基質水溶液として調製される。
【0019】なお、本発明における微生物処理では、土
壌及び/又は地下水中に存在する微生物を利用して処理
を行うため、特に微生物を供給する必要はないが、有機
塩素化合物の分解活性の高い微生物を、処理剤中に含有
させて供給しても良く、或いは処理剤とは別に土壌及び
/又は地下水に供給して接種して処理を行っても良い。
【0020】本発明では、前記増殖基質を含有し、OR
Pが+100mV以下、好ましくは−50mV以下の処
理剤を使用する。処理剤のORPが+100mVよりも
高いと、土壌及び/又は地下水のORPを上昇させ、塩
素結合数2以下の有機塩素化合物を分解し得なくなる。
【0021】このため、本発明では、増殖基質を溶解又
は希釈して得た増殖基質溶液を還元処理するか、或いは
還元処理した水を用いて増殖基質を溶解又は希釈するこ
とにより、ORP+100mV以下、好ましくは−50
mV以下の増殖基質含有処理剤を調製する。
【0022】この還元処理は、例えば、増殖基質溶液或
いは増殖基質の溶解又は希釈水を金属鉄及び/又は硫化
鉄と接触させることにより行うことができる。ここで用
いる金属鉄や硫化鉄は表面積の大きいものが望ましく、
多孔質に成形したものやファイバー状に成形したものが
使用できる。接触方法は特に限定されないが、カラム通
水法が好ましく、接触時間は10〜20分程度とするこ
とができる。このような還元処理によれば、ORP+1
00mV〜−100mV程度の処理剤を調製することが
できる。
【0023】本発明の方法では、このようにしてORP
を調製した増殖基質含有処理剤を、土壌及び/又は地下
水に供給して土壌及び/又は地下水中に拡散させ、土壌
及び/又は地下水中の微生物を増殖させて、微生物の作
用を利用して土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物
を分解処理する。
【0024】土壌及び/又は地下水に処理剤を供給する
方法は、土壌中に設置した井戸や浸透桝等の処理剤供給
設備により処理剤を土壌及び/又は地下水に供給する方
法、処理剤を土壌表層部に供給して深層部に処理剤を沈
降拡散させる方法等を採用することができる。
【0025】このようにして、土壌及び/又は地下水中
に供給された処理剤は、土壌及び/又は地下水中に拡散
し、土壌及び/又は地下水中に含まれる有機塩素化合物
は微生物反応により分解されて無害化される。この場
合、PCE、TCE等の塩素結合数3以上の有機塩素化
合物はDCE、VC等の塩素結合数2以下の有機塩素化
合物を経て分解されるが、本発明ではORPが+100
mV以下の処理剤を用いることにより、塩素結合数2以
下の有機塩素化合物をも効率的に分解することが可能に
なり、土壌及び/又は地下水中のこれらの有機塩素化合
物の残留を防止して、土壌及び/又は地下水を確実に浄
化することができる。
【0026】
【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。
【0027】実施例1 水道水に、増殖基質としてクエン酸ナトリウムを500
mg/Lとなるように加えて増殖基質水溶液とした。こ
の増殖基質水溶液のORPは+300mVであった。こ
の増殖基質水溶液を金属鉄を充填したカラムに通水する
ことによって還元処理を行い、ORPを−50mVの増
殖基質含有処理剤とした。カラム内の水滞留時間は10
分とした。
【0028】この増殖基質含有処理剤100mLをバイ
アル瓶にいれ、PCE、TCE、DCE、VC及びDC
Aで汚染された土壌50mLを添加して密栓し、30℃
で培養した。
【0029】ヘッドスペースガスをガスクロマトグラフ
ィーで分析することにより、有機塩素化合物濃度の変化
を調べ、結果を図1に示した。
【0030】実施例2 実施例1において、金属鉄充填カラムの代わりに硫化鉄
充填カラムを用いたこと以外は同様にして実験を行い、
結果を図2に示した。なお、硫化鉄充填カラムでの還元
処理後の増殖基質含有処理剤のORPは−100mVで
あった。
【0031】比較例1 実施例1において、還元処理を行わず、ORP+300
mVの増殖基質水溶液を用いたこと以外は同様にして実
験を行い、結果を図3に示した。
【0032】図1〜3より次のことが明らかである。
【0033】即ち、ORP+300mVの増殖基質水溶
液を用いた比較例1では、PCE、TCEは分解された
ものの、DCE(cis−DCE)が生成し、このDC
Eの塩化ビニル(VC)やエチレンへの分解反応が起こ
らず、DCEが残留した。また、DCAの分解反応も起
こらなかった。このため、有機塩素化合物を完全に分解
除去することができなかった。
【0034】これに対して、ORP−50mVの増殖基
質含有処理剤を用いた実施例1及びORP−100mV
の増殖基質含有処理剤を用いた実施例2では、すべての
有機塩素化合物が分解されてエチレンに変換された。
【0035】これらの結果から、増殖基質溶液を還元処
理してORPを低下させることにより、有機塩素化合物
を効率的に分解し、塩素結合数2以下の有機塩素化合物
の残留を防止することができることがわかる。
【0036】
【発明の効果】以上の通り、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、ORP+
100mV以下の増殖基質含有処理剤を供給することに
より、塩素結合数の多い有機塩素化合物のみならず、塩
素結合数の少ない有機塩素化合物をも効率的に分解して
無害化することができるため、これらの有機塩素化合物
の残留を防止して、土壌及び/又は地下水を確実に浄化
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の結果を示すグラフである。
【図2】実施例2の結果を示すグラフである。
【図3】比較例1の結果を示すグラフである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微生物の増殖基質を土壌及び/又は地下
    水に供給し、該土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合
    物を微生物の作用により分解処理する方法において、 該増殖基質を、銀/塩化銀電極電位の酸化還元電位が+
    100mV以下の処理剤として、該土壌及び/又は地下
    水に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】 有機塩素化合物が、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、塩化ビニ
    ル及びジクロロエタンよりなる群から選ばれる1種又は
    2種以上の物質であることを特徴とする請求項1に記載
    の土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物の分解方
    法。
  3. 【請求項3】 増殖基質を含む液を金属鉄及び/又は硫
    化鉄に接触させることにより前記処理剤を調製すること
    を特徴とする請求項1又は2に記載の土壌及び/又は地
    下水中の有機塩素化合物の分解方法。
  4. 【請求項4】 金属鉄及び/又は硫化鉄と接触させた水
    と増殖基質とを混合することにより前記処理剤を調製す
    ることを特徴とする請求項1又は2に記載の土壌及び/
    又は地下水中の有機塩素化合物の分解方法。
  5. 【請求項5】 増殖基質がクエン酸及び/又はクエン酸
    塩であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか
    1項に記載の土壌及び/又は地下水中の有機塩素化合物
    の分解方法。
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