JP2005066576A - 有機塩素系化合物で汚染された物質の浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的低濃度で広範囲にわたり有機塩素系化合物で汚染された土壌や、低濃度の有機塩素系化合物を含む多量の焼却灰など、大量の被処理物質中に含まれる有機塩素系化合物の分解、除去に適した浄化装置を提供すること。
【解決手段】 環境修復装置１は、有機塩素系化合物で汚染された汚染土壌５０に嫌気性微生物および好気性微生物を含む複合微生物製剤を作用させる反応槽３と、反応槽３を外部環境と隔離する隔離手段としてのハウス５、反応槽３内に投入された汚染土壌からの水分の蒸発を抑制し、含水量を制御する含水量制御手段としてのシート部材６、反応槽３内の汚染土壌５０を攪拌する攪拌手段としての混合器７、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機塩素系化合物で汚染された物質の浄化装置に関し、より詳細には、ダイオキシン類等の有機塩素系化合物によって汚染された土壌や灰等の被処理物質を微生物の作用を利用して浄化する際に使用される浄化装置に関する。

人の健康を保護するために、また、ダイオキシン類に汚染された土壌や、最終処分場に埋め立てられているダイオキシン類含有焼却灰などを負の遺産として将来の世代に残さないために、ダイオキシン類の分解・浄化技術の実用化が社会的に切望されている。特に、ダイオキシン類対策特別措置法によりダイオキシン類の暫定指針濃度が定められたことに伴い、ダイオキシン類で汚染された土壌等を、暫定指針濃度を下回るレベルまで修復するためのより具体的な技術の開発が緊急の課題になっている。

ダイオキシン類等の有機塩素系化合物による土壌汚染は、発生源付近の高濃度で狭い範囲の汚染と、発生源から離れた、低濃度で広範囲の汚染の二つが想定され、それぞれに適した浄化技術が必要と考えられる。例えば、ダイオキシン類発生源付近の高濃度で狭い範囲の汚染は、溶融法、熱分解法、超臨界抽出法等による分解・浄化方法が適当と考えられる。一方、広範囲で低濃度の汚染土壌の浄化や環境修復には、経済性及び技術面から生物的方法が妥当と考えられる。

有機塩素系化合物の生物的処理方法については、これまで多数の報告がある。例えば、好気性細菌、嫌気性細菌、担子菌などを用いる技術として、特許文献１（ダイオキシン類の低減剤及びそれを用いるダイオキシン類の低減方法）では、至適温度を８５℃とする好気性コンポストによるダイオキシン類の分解処理が提案されている。特許文献２（複合有効微生物群含有資材）では、ダイオキシン類の分解を想定した微生物が多数列挙され、複合有効微生物群含有資材として土壌等へ散布することが記載されている。

ところで、ダイオキシン類の毒性は、塩素数により大きく変化するため、これらすべての種類のダイオキシン類を分解できる方法でなければ意味がない。しかし、前記特許文献１、２の技術は、ダイオキシン類の一部だけを分解できる方法に過ぎないと判断される。例えば、ダイオキシン類で最も毒性が強いのは４塩素化ダイオキシンであるため、これを分解できる方法であれば毒性等量換算でのダイオキシン濃度は大きく低下する。しかし、塩素数が７や８のダイオキシン類が分解されずに土壌等に残留した場合、微生物等の作用により脱塩素化が進行するに従い、４塩素化ダイオキシンに変化し、処理後相当時間を経過してから急激に毒性等量ベースでの濃度が上昇する、といった事態も予想されるのである。

本発明者らの得た知見によれば、微生物を汚染土壌等の被処理物質に添加し浄化を行う際に、嫌気的条件の下では、嫌気性微生物が活発な増殖と代謝を行うため、２〜８塩素化ダイオキシン類が特異的に還元的脱塩素化され、好気的条件では、好気性微生物が活発な増殖と代謝を行うため、１〜３塩素化ダイオキシン類が特異的に酸化分解・無機化することが明らかとなった。

従って、嫌気的条件と好気的条件を所定時間ごとに交互に繰り返すことによって、嫌気性および好気性の両方の微生物の代謝活性を高い状態に維持しながら、有機塩素系化合物に作用させることが可能になり、異なる塩素数を持つダイオキシン類についても効率的に分解、除去することができる。しかしながら、大量の被処理物質を効率良く嫌気的条件および好気的条件に制御できる浄化装置は未だ開発されていない。また、ダイオキシン類汚染土壌を原位置で処理することを前提にすると、浄化装置はある程度の閉鎖性が必要とされる。しかし、無菌室を構築するレベルまで遮断性を高めることは、汚染土壌の処理規模を考えるとコスト的にも困難が伴う。

特開２００１−２９９１５号公報 特開２０００−２３２８７６号公報

従って、広範囲の土壌等に汚染物質として含まれるダイオキシン類等の有機塩素系化合物を微生物の作用によって効率良く分解し、その環境毒性を低減できる浄化装置の開発が望まれていた。

本発明の課題は、比較的低濃度で広範囲にわたり有機塩素系化合物で汚染された土壌や、低濃度の有機塩素系化合物を含む多量の焼却灰など、大量の被処理物質中に含まれる有機塩素系化合物の分解、除去に適した浄化装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、有機塩素系化合物で汚染された被処理物質に、嫌気性微生物および好気性微生物を含む複合微生物製剤を作用させる反応容器と、前記反応容器を外部環境と隔離する隔離手段と、前記反応容器内に投入された被処理物質からの水分の蒸発を抑制し、含水量を制御する含水量制御手段と、前記反応容器内を、繰返し交互に嫌気的条件および好気的条件にする酸素条件制御手段と、を備えたことを特徴とする、有機塩素系化合物で汚染された物質の浄化装置である。

第１の態様に係る浄化装置は、酸素条件制御手段により被処理物質に空気を導入し、嫌気的条件と好気的条件を交互に作り出すことができる。また、含水量制御手段を備えるので、嫌気性微生物および好気性微生物の代謝活動に適した水分環境に調節できる。さらに、隔離手段を備え、汚染された被処理物質の拡散を防止できるので、野外などの原位置での浄化作業にも適している。

そして、本発明の浄化装置を用い、嫌気的条件および好気的条件を交互に繰り返しながら嫌気性および好気性微生物を作用させることによって、効率良く有機塩素系化合物の脱塩素化、分解処理を行うことが可能になる。例えば、従来技術では分解が困難であったダイオキシン類についても、嫌気的条件および好気的条件を交互に繰り返すことによって、嫌気性微生物の作用により２〜８塩素化ダイオキシンを還元的に脱塩素化し、好気性微生物の作用により１〜３塩素化ダイオキシンを酸化分解できる。さらに、この浄化装置は、微生物の作用を利用するため低コストで稼動可能であり、比較的低濃度で広範囲にわたって汚染された土壌や、都市ごみの焼却炉等から排出される焼却灰など、大量の被処理物質からダイオキシン類等の有機塩素系化合物を除去する際に有効である。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記含水量制御手段が、前記反応容器内の被処理物質の表面に接触または非接触の状態で配備されるシート部材であることを特徴とする、有機塩素系化合物で汚染された物質の浄化装置である。

この第２の態様の浄化装置によれば、第１の態様の作用効果に加え、構造簡単なシート部材によって含水量の制御が可能になる。

本発明の第３の態様は、第１の態様または第２の態様において、前記酸素条件制御手段が前記反応容器内の被処理物質を攪拌する攪拌装置であることを特徴とする、有機塩素系化合物で汚染された物質の浄化装置である。この第３の態様の浄化装置によれば、第１の態様または第２の態様の作用効果に加え、攪拌装置によって容易に酸素条件の制御が可能になる。

本発明の第４の態様は、第１の態様または第２の態様において、前記酸素条件制御手段が前記反応容器内に空気を供給する空気供給装置であることを特徴とする、有機塩素系化合物で汚染された物質の浄化装置である。この第４の態様の浄化装置によれば、第１の態様または第２の態様の作用効果に加え、空気供給装置によって容易に酸素条件の制御が可能になる。

本発明の浄化装置は、酸素条件制御手段により被処理物質に空気を導入し、嫌気的条件と好気的条件を交互に作り出すことができる。また、含水量制御手段を備えるので、嫌気性微生物および好気性微生物の代謝活動に適した水分環境に調節できる。さらに、隔離手段を備え、汚染された被処理物質の拡散を防止できるので、野外などの原位置での浄化作業にも適している。

また、本発明の浄化装置は、構成が簡易であるため、移動や設営が容易であり、汚染地域やその近隣で土壌等の浄化を実施することができる。また、反応容器の保温には太陽エネルギーを利用できるので、省エネルギーかつ低コストで処理を実施できる。

そして、本発明の浄化装置を用い、嫌気的条件および好気的条件を交互に繰り返しながら嫌気性および好気性微生物を作用させることによって、効率良く有機塩素系化合物の脱塩素化、分解処理を行うことが可能になる。例えば、従来技術では分解が困難であったダイオキシン類についても、嫌気的条件および好気的条件を交互に繰り返すことによって、嫌気性細菌の作用により２〜８塩素化ダイオキシンを還元的に脱塩素化し、好気性細菌の作用により１〜３塩素化ダイオキシンを酸化分解できる。さらに、この浄化装置は、微生物の作用を利用するため低コストで稼動可能であり、比較的低濃度で広範囲にわたって汚染された土壌や、都市ごみの焼却炉等から排出される焼却灰など、大量の被処理物質からダイオキシン類等の有機塩素系化合物を除去する際に有効である。

本発明の浄化装置を使用して浄化する対象となる被処理物質としては、有機塩素系化合物を含む土壌、焼却灰、汚泥などが挙げられる。複合微生物製剤を使用して分解・除去できる有機塩素系化合物は、主にポリ塩化ジベンゾダイオキシン類（ＰＣＤＤ）、ポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ）などのダイオキシン類であるが、例えば、コプラナーＰＣＢ（Ｃｏ−ＰＣＢ）をはじめとするＰＣＢ類、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレンなどの有機塩素系溶剤、農薬などにも適用できる。

浄化装置により被処理物質を浄化する場合には、被処理物質に嫌気性微生物および好気性微生物を含む複合微生物製剤を所定量混合する。複合微生物製剤は、例えば残飯や野菜くずなどの生ごみ、下水処理汚泥や底泥、澱粉粕、牛や豚などの家畜糞尿等の有機性廃棄物を原料として得られる。

複合微生物製剤に含まれる嫌気性微生物や好気性微生物としては、有機塩素系化合物に対する分解能を有するものであれば、特に制限はない。有機塩素系化合物の分解能を有する嫌気性微生物あるいは好気性微生物としては、単一種に限らず、複数の種や菌株を含む微生物群も用いることができる。これらの微生物は、有機塩素系化合物に汚染された土壌などから既知のスクリーニング方法により採取することができるので、それを培養して種菌として使用できる。また、ダイオキシン類等に対する分解活性を持つことが知られている公知の微生物種、菌株、菌群等を使用できることは言うまでもない。

有機塩素系化合物の分解能を有する嫌気性微生物の代表的な例としては、メタノバクテリウム（Methanobacterium）属、メタノサルシナ（Methanosarcina）属、メタノロブス（Methanolobus）属等の嫌気性古細菌、アセトバクテリウム（Acetobacterium）属、デスルフォバクテリウム（Desulfobacterium）属、デスルフォモニル（Desulfomonile）属、デハロスピリルム（Dehalospirillum）属、デハロバクター（Dehalobacter）属、デハロバクテリウム（Dehalobacterium）属、デハロコッコイデス（Dehalococcoides）属、クロストリジウム（Clostridium）属等の嫌気性細菌のほか、シトロバクター（Citrobacter）属、エシェリキア（Escherichia）属、エンテロバクター（Enterobacter）属、セラチア（Serratia）属、プロテウス（Proteus）属、シュワネラ（Shewanella）属、スタフィロコッカス（Staphylococcus）属等の通性嫌気性細菌を挙げることができる。

また、有機塩素系化合物の分解能を有する好気性微生物の代表的な例としては、スフィンゴモナス（Sphingomonas）属、バークホリデリア（Burkholderia）属、ラルストニア（Ralstonia）属、シュードモナス（Pseudomonas）属、ノカルジオイデス（Nocardioides）属、ロドコッカス（Rhodococcus）属、テラバクター（Terrabacter）属等を挙げることができる。

複合微生物製剤においては、嫌気性微生物や好気性微生物を、嫌気的条件と好気的条件を交互に切替えるサイクル（嫌気−好気サイクル）で有機性廃棄物とともに培養・増殖させることにより、複合微生物製剤に含まれる嫌気性微生物および好気性微生物を十分に馴致された状態にして利用することができる。

複合微生物製剤の製造に際し添加できる有機塩素系化合物としては、浄化段階で分解・除去の対象となる汚染物質の有機塩素系化合物と同じものを使用できるほか、有機塩素系化合物の代替となる多環芳香族化合物、ヘテロ原子を含む多環芳香族化合物、農薬などを使用することができる。農薬は、入手が容易であるため、汚染物質の有機塩素系化合物が特定できない場合に有利に使用可能である。馴養に使用可能な農薬としては、有機塩素系農薬として、例えばＤＤＴ、ＤＤＥ、ＤＤＤ、ＢＨＣ、ケルセン、アルドリン、エンドリン、ディルドリン、エンドスルファン、ヘプタクロル、フラサイト剤、ポリハロアルキル剤、ＰＣＮＢ剤、ベンゾエピン、Ｄ−Ｄ剤、ＤＣＩＰ剤等を使用できるほか、有機リン系農薬も使用可能であり、その例として、ＥＰＮ、メチルジメトン、メチルパラチオン、パラチオン等を挙げることができる。

また、複合微生物製剤の製造は、油脂および／または界面活性剤の存在下で行うことが好ましい。複合微生物製剤を用いて土壌や灰などの被処理物質を処理する過程で、油脂および／または界面活性剤を添加すると、土壌や灰などの中に含まれ、もしくは付着した状態の有機塩素系化合物を遊離させ、微生物による分解作用を受け易くすることができるが、複合微生物製剤を製造する段階でも油脂および／または界面活性剤で馴致しておくことにより、浄化段階で微生物の代謝活動を低下させずに効率良く有機塩素系化合物に作用させることが可能となる。油脂としては、例えば植物油などの食用油や、その廃油等を使用可能できる。界面活性剤は、汚染物質の溶解度を増加させ、微生物が汚染物を摂取・分解するのを促進させるように作用する。界面活性剤の種類は、被処理物質の状態に適合し、かつ微生物の増殖を阻害しないものが選ばれ、例えば２−ブトキシエタノール等を使用することができる。
また、複合微生物製剤の製造過程で有機塩素系化合物を添加して馴養する場合は、中和剤の存在下で行うことが好ましい。これは、有機塩素系化合物の脱塩素化により生成する塩化水素を中和することによって、複合微生物製剤のｐＨの低下を防ぎ、塩化水素による微生物への悪影響を抑制できるためである。中和剤としては、炭酸カルシウム等のアルカリ性物質を直接使用してもよいが、例えば卵殻等のように炭酸カルシウムを多く含む廃棄物を用いることができる。中和剤として廃棄物を使用することは、その有効利用を図ることにもなる。

嫌気−好気サイクルにより得られる複合微生物製剤の好ましい特徴の一例として、馴養の結果、キノンプロファイル（Hiraishi, A. 1999, J. Biosci. Bioeng.; Vol. 88: p449-460）に基づき、（１）メナキノン含有微生物が７０％以上を占めること、（２）ＭＫ−７、ＭＫ−８（Ｈ２）、ＭＫ−８（Ｈ４）、ＭＫ−９（Ｈ２）のいずれかの分子種２種類の組み合わせが全体の４０％を越えていること、等が挙げられ、かかる特徴を備えた複合微生物製剤等を利用することにより有機塩素系化合物の効率的な分解処理が実現可能となる。

また、有機性廃棄物と有機塩素系化合物の存在下で、嫌気性微生物と、好気性微生物と、を嫌気的条件および好気的条件を交互に繰り返しながら馴養して得られる複合微生物製剤の場合は、メナキノン含有微生物がポピュレーションの６０％以上を占め、かつメナキノン−６とメナキノン−７の含有量がキノン組成全体の３０％以上を占めることが確認されている。

さらに、有機性廃棄物と有機塩素系化合物に加え、油脂および／または界面活性剤の存在下で、嫌気性微生物と、好気性微生物と、を嫌気的条件および好気的条件を交互に繰り返しながら馴養して得られる複合微生物製剤の場合は、ユビキノン含有微生物がポピュレーションの３０〜６０％以上を占め、かつメナキノン−６とメナキノン−７の含有量がキノン組成全体の３５％以下であることが確認されている。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る浄化装置としての環境修復装置１の概要を示す斜視図であり、図２は、環境修復装置１の断面の状態を示す図面である。図３は、有機塩素系化合物で汚染された被処理物質としての汚染土壌５０に、嫌気性微生物および好気性微生物を含む複合微生物製剤を作用させる反応容器としての反応槽３の断面の状態を示す図面である。

この環境修復装置１は、前記反応槽３と、この反応槽３を外部環境と隔離する隔離手段としてのハウス５、反応槽３内に投入された汚染土壌からの水分の蒸発を抑制し、含水量を制御する含水量制御手段としてのシート部材６、反応槽３内の汚染土壌５０（複合微生物製剤との混合物）を攪拌する攪拌装置としての混合器７、を主要な構成として備えている。なお、ハウス５内部の空気中の酸素濃度や水分量を調節するため、空気組成制御手段（ここでは図示せず）を設けることが好ましい。空気組成制御手段は、例えば、外部の新鮮空気を取り入れるための空気送入装置と、内部空気中の土壌粒子などを捕捉し、浄化、排気する排ガス処理装置と、の組合せにより構成される。空気送入装置としては、例えばファン、送風機などを挙げることができる。また、排ガス処理装置としては、例えば、微粒子除去フィルターや活性炭フィルター、これらを組合せたフィルター、などを備えた排気装置などを挙げることができる。

反応槽３は、一面が開放した箱型をしており、汚染土壌５０を充填した場合でもその荷重に充分耐え得る強度を持つ材質、例えば木、金属等により構成されている。

ハウス５は、通例農業用の温室等として使用されるものと同様に、例えばビニール等の光透過性の材質のフィルムと骨格材とにより構成されており、汚染土壌の飛散による外部への拡散を防止するとともに、太陽光を取り入れて内部の温度を維持する機能を持つものである。また、太陽光が強すぎる場合においては、例えば網状の遮蔽幕１０などをハウス５の天部に設けることによって、環境修復装置１への入光量を適宜調節することができる。

すなわち、太陽光の日射量は、春、夏、秋、冬における季節変化、晴天、曇り、雨等の気象条件により大きく変動するため、太陽光を熱エネルギーとして環境修復装置１内の温度および含水率制御に利用するには、ハウス５へ入射する太陽光の量を調節することが好ましい。このため、遮蔽幕１０でハウス５の天部の一部または全部を覆うことができるように構成されている。なお、遮蔽幕１０としては、目あいの異なるものを複数枚準備して交互に使用したり、あるいは複数枚を重ねて使用したりすることによって、太陽光の透過量を調節することができる。

シート部材６は、反応槽３内の汚染土壌５０の表面に接触または非接触の状態で配備できるように構成される。このため、シート部材６の昇降機構（図示せず）を反応槽３に設けてもよく、また例えばフック等による懸架位置を任意に調節できるように構成してもよい。

シート部材６は非透水性であり、好ましくは可撓性を有する材質（例えば、合成樹脂など）で構成されている。シート部材６は、汚染土壌５０の表面に接触した状態では蓋の役割をして汚染土壌５０からの水分の蒸発を抑制するように作用する。また、汚染土壌５０の表面と非接触な状態（つまり、シート部材６が上昇した離間状態やシート部材６を巻回した状態）では、シート部材６によって妨げられることなく汚染土壌５０からの水分の蒸散が行われる。これによって、汚染土壌５０の含水量を任意に調節することが可能になる。

混合器７は、酸素条件制御手段として機能するもので、多数の棒材９,９,９,・・・が突起として形成されているベルト８の回転により汚染土壌５０を攪拌するものであり、図３中、矢印の方向に図示しないレールに沿って移動できるように構成されている。つまり、混合器７は、反応槽３の長手方向に沿って移動しながら汚染土壌５０を攪拌する。この攪拌によって汚染土壌５０中に空気が混入され、好気的な条件が作り出される。従って、混合器７による攪拌を定期的に実施することにより、嫌気的条件と好気的条件を交互に作り出すことができるようになる。

また、混合器７におけるベルト８の回転速度や棒材９の配置を工夫することによって、単なる攪拌、混合にとどまらず、土壌や灰の塊状物を破砕もしくは粉砕するように作用させることができる。ダイオキシン類等の有機ハロゲン化合物に汚染された土壌や灰の微生物による浄化を行う場合、微生物が有機ハロゲン化合物に接触することが必要となるが、土壌等の塊状物が形成されていると微生物が接触できなくなり、浄化効率が低下するおそれがある。混合器７に破砕・粉砕機能を持たせることによって、汚染物質と微生物との接触が確保される。

混合器７により攪拌を行う場合、シート部材６は前記昇降機構（図示せず）によって位置を上昇させておくか、あるいは図３に示すように巻回しておくことができる。なお、本実施形態において混合器７は、反応槽３から取外すことができるように設けられている。

図４は、別の実施形態に係る環境修復装置１００を使用した土壌等の浄化の模様を説明する図面である。ここでは、大型ドーム形のハウス５の中に反応槽３が並列に４つ配置されている。汚染土壌５０は他の場所から搬送され、反応槽３に投入される。反応槽３に配備された攪拌装置７は、所定時間毎に反応槽３を移動し、汚染土壌５０を攪拌していく。隣接する反応槽３への移動は、架台２０を介して行うことができる。図４から理解されるように、本発明の環境修復装置１００は、構成が簡易であるため、移動や設営が容易であり、汚染地域やその近隣で土壌等の浄化を実施することができる。また、反応槽３の保温には太陽エネルギーを利用できるので、省エネルギーかつ低コストで処理を実施できる。

図５は、本発明の第２実施形態に係る環境修復装置１１の概要を示す斜視図である。この環境修復装置１１は、反応槽１３と、この反応槽１３を外部環境と隔離する隔離手段としてのハウス５、反応槽１３内に投入された汚染土壌からの水分の蒸発を抑制し、含水量を制御する含水量制御手段としてのシート部材６、を主要な構成として備えている。以下では、第１実施形態の環境修復装置１との相違点を中心に述べ、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の環境修復装置１１は、酸素条件制御手段として、複数の通気部１５、拡散管１６および前記通気部に接続する空気ポンプ１８を含む空気供給装置３０を備えている。つまり、空気供給装置３０は、空気ポンプ１８と接続されており、ここから空気を拡散管１６を介して汚染土壌５０に導入できるように構成されている。反応槽１３内の汚染土壌５０に空気を導入することによって、好気的な条件が作り出される。汚染土壌５０への空気導入を定期的に実施することにより、嫌気的条件と好気的条件を交互に作り出すことができるようになる。

本実施形態の環境修復装置１１では、第１実施形態の環境修復装置１と異なり、通気部１５からの空気導入を行うため、シート部材６が汚染土壌５０表面と接触状態にあっても実施できる。なお、通気部１５には、反応槽１３の内部との連通状態を維持しながら充填した汚染土壌５０が漏出しないように、例えば簡易な弁などの構造を設けることができる。

また、空気供給装置３０を介して反応槽１３の脱気を行うことも可能である。すなわち、反応槽１３への空気導入とは逆向きになるように空気ポンプを作用させることによって、反応槽１３内の空気を抜出し、嫌気的条件の形成を早めることが可能となる。この場合、シート部材６を汚染土壌５０の表面に密着させておくことにより、反応槽１３内の嫌気度をよりいっそう高めることが可能になる。

次に、本発明の浄化装置を用いた被処理物質の浄化について説明する。この浄化プロセスは、有機塩素系化合物で汚染された被処理物質に、嫌気性微生物、好気性微生物、有機性廃棄物由来の有機物等を含有する複合微生物製剤を混合し、嫌気的条件および好気的条件を交互に繰り返しながら、有機塩素系化合物に嫌気性微生物および好気性微生物を作用させて分解処理するものである。プロセスの概要を、複合微生物製剤の調製手順とともに図６に示す。

まず、プロセスに使用される複合微生物製剤は、嫌気性微生物および好気性微生物を、有機性廃棄物の存在下で、嫌気的条件および好気的条件を交互に繰り返しながら馴養することによって得られるものである。

複合微生物製剤の調製は、図６に示すように、廃棄物処理装置を用いて行うことができる。廃棄物処理装置は、単一槽または複数に分割された槽で構成され、コンポスト化処理法により、定期的に追加送入される生ごみ等の有機性廃棄物を連続的にコンポスト化処理する。この複合微生物製剤の調製には、ダイオキシン類で汚染された土壌、底泥、コンポスト等またはダイオキシン類に汚染されていない土壌、底泥、コンポスト等を採取し、生ごみ等の有機性廃棄物により馴致したものを種菌として使用できる。

コンポスト化処理中、廃棄物処理装置内の雰囲気を交互に嫌気的状態と好気的状態にして、嫌気性微生物と好気性微生物の両方を増殖させるとともに、活発化させる。嫌気的条件にするためには、脱気を行ってもよいが、通常は一定時間静置することによって、好気性微生物が添加した有機物を酸化分解し、周囲の環境に存在する酸素を消費するので、嫌気状態を作り出すことができる。一方、好気的条件は、攪拌やエアレーション等の操作によって作り出すことができる。したがって、好気的条件を作り出すための操作を間欠的に実施することによって、嫌気的条件と好気的条件を交互に繰り返す処理環境を作ることができる。より具体的には、例えば１時間あたり５分程度攪拌を行い、残りの５５分間を静置する、という操作によって嫌気的条件と好気的条件を交互に繰り返す環境を作ることができる。

また、嫌気−好気サイクルのタイミングは、有機性廃棄物の添加方法に応じて適宜設定することが好ましい。

以下、有機性廃棄物の添加方法として、毎日有機性廃棄物を添加する方法（方法Ａ）と、約１週間おきに有機性廃棄物を添加する方法（方法Ｂ）との二通りの例を挙げて説明する。
なお、前者（方法Ａ）は複合微生物製剤を大量に生成させることを意図する場合、後者は少量の複合微生物製剤を生成させる場合に適している。

＜方法Ａ＞
（１）１日１回、廃棄物処理装置の内容物１０ｋｇあたり０．３〜１．０ｋｇ（水切後の湿重量）の有機性廃棄物を投入する。
（２）有機性廃棄物の投入直後に５分間機械的攪拌を行い、内容物とよく混合する。
（３）その後、嫌気−好気サイクルにてバッチ運転を行う。
（４）嫌気−好気の１サイクルにおいて、嫌気時間／好気時間の比が１２〜６０の間になるように設定する。すなわち、嫌気時間を１時間とすれば、好気時間は１〜５分の間で設定する。
（５）１サイクルの嫌気時間は０．５〜６時間とする。
（６）嫌気−好気サイクル運転は、１日あたり最大１２時間連続運転し、残り時間は運転を停止する。

＜方法Ｂ＞
（１）１週間毎に、廃棄物処理装置の内容物１０ｋｇあたり１．０ｋｇ（水切後の湿重量）の有機性廃棄物を投入する。
（２）有機性廃棄物の投入直後に５分間機械的攪拌を行い、内容物とよく混合する。
（３）その後、嫌気−好気サイクルにてバッチ運転を行う。
（４）嫌気−好気の１サイクルにおいて、嫌気時間／好気時間の比が１２〜６０の間になるように設定する。すなわち、嫌気時間を３時間とすれば、好気時間は３〜１５分の間で設定する。
（５）１サイクルの嫌気時間は１〜１２時間とする。
（６）嫌気−好気サイクル運転は、１日あたり最大２４時間連続運転し、残り時間は運転を停止する。

上記方法Ａ、方法Ｂのいずれの場合も好気的条件は機械的攪拌で達成できる。このとき同時に空気を吹き込むこともできる。また、適宜温風を吹き込んで水分を飛ばし、含水率を維持するように調整することが好ましい。廃棄物処理装置内で処理する混合物の含水率は、３０〜６０重量％となるように設定することが好ましく、最適範囲は３５〜４５重量％である。また、処理中は廃棄物処理装置内の温度が、１０〜７０℃となるようにすることが好ましく、最適範囲は２５〜５５℃である。さらに、廃棄物処理装置で処理する混合物のｐＨは、ｐＨ６〜９となるように調整することが好ましく、最適範囲はｐＨ７.５〜８.５である。なお、有機性廃棄物を添加している間は、初期にｐＨ低下（ｐＨ６程度）が見られるが、日数が経過するにつれてｐＨ７〜９の間で安定するようになる。従って、特にｐＨ調節をする必要はないが、仮にｐＨがｐＨ６〜９の範囲を超えて変化した場合には、適宜６Ｎ−希硫酸や４Ｎ−苛性ソーダ液等でｐＨを調整することができる。微生物生育における基本的な条件である水分、温度およびｐＨを上記範囲に調整することにより、活発な増殖と代謝活動を維持できる。

以上のような処理により、複合微生物製剤中において、種菌である嫌気性および好気性微生物を大量に培養、増殖させる効果があるので、以後の有機塩素系化合物の分解処理における初発菌数を飛躍的に増大させることが可能となる。また、種菌は自然界や汚染土壌中の複合微生物系を利用することから、土壌中の土着菌に駆逐されることがない。

また、前記したように複合微生物製剤の調製は、ダイオキシン類等の有機塩素系化合物や農薬、油脂としての食品廃油および／または界面活性剤を添加して行うことが可能である。これらの添加により、有機塩素系化合物馴養、農薬馴養または油馴養した複合微生物製剤を得ることができる。

図６のプロセスにおいては、廃棄物処理装置へ導入された生ごみ等の有機性廃棄物はコンポスト化処理され、一部が複合微生物製剤（嫌気性細菌、好気性細菌等から構成される複合微生物と有機物を含む）となる。残りの複合微生物製剤はコンポストとして、農業、園芸等の分野で有効利用することが可能となる。

図６のプロセスでは、上記のようにして得られた複合微生物製剤を例えば環境修復装置１に送入する。この環境修復装置１では、複合微生物製剤と、ダイオキシン類で汚染された土壌等の被処理物質とを混合する。ここで、被処理物質と複合微生物製剤との混合比は、被処理物質：複合微生物製剤＝１：１〜１：３程度の比率とすることが好ましく、被処理物質と複合微生物製剤が同量程度（例えば、汚染された土壌：複合微生物製剤＝１：１）であればより好ましい。また、必要に応じて適量の中和剤としての卵殻等の炭酸カルシウム含有廃棄物を添加することもできる。さらに、この段階で油脂としての食品廃油および／または界面活性剤を添加することも可能である。前記したように油馴養した複合微生物製剤を用いる場合には、環境修復装置１での油脂の添加は、いっそう効果的なものとなる。この場合、油脂の添加は、環境修復装置１の運転開始時、およびその後の運転期間中は１週間に１回程度でよく、１回の添加量は２００〜３００ｍｌ／内容物１０ｋｇ程度とすることが適当である。

また、環境修復装置１においては、適宜、微生物活動の基材となる木材チップ等を分解基材として被処理物質と複合微生物製剤とに混合することも可能である。

また、被処理物質が焼却灰である場合は、本来アルカリ性であるため、添加前にｐＨ９以下、好ましくはｐＨ７.５〜８.５に調整しておくことが好ましい。

環境修復装置１における処理中は、嫌気的条件と好気的条件を交互に繰り返しながら、有機塩素系化合物に嫌気性および好気性微生物を作用させる。また、装置内の混合物に対して、所定時間毎に適量の油脂および／または界面活性剤を追加投入することが好ましい。これは、油脂および／または界面活性剤の作用により、土壌や灰などの中に含まれ、もしくは付着した状態の有機塩素系化合物を遊離させ、微生物による分解作用を受け易くすることができるからである。また、油脂として廃油を用いることにより、廃棄物の有効利用を図ることもできる。

また、有機塩素系化合物の分解処理は、中和剤の存在下で行うことが好ましい。これは、脱塩素化により生成する塩化水素を中和することによって、処理装置内のｐＨの低下を防ぎ、塩化水素による微生物への悪影響を抑制することが可能になるためである。中和剤としては、炭酸カルシウム等のアルカリ性物質を直接使用してもよいが、例えば卵殻等のように炭酸カルシウムを多く含む廃棄物を用いることができる。このように中和剤として廃棄物を使用することは、その有効利用を図ることにもなる。

環境修復装置１での処理における嫌気的条件と好気的条件の設定は、廃棄物処理装置での処理と同様に実施できる。すなわち、環境修復装置１における嫌気−好気サイクルのタイミングは、複合微生物製剤の添加方法に応じて適宜設定することが好ましい。例えば、複合微生物製剤を毎日添加して処理する場合（前記方法Ａを参照）や、約１週間おきに複合微生物製剤を添加する場合（前記方法Ｂを参照）等に応じて、前記廃棄物処理装置について述べた内容に準じて嫌気−好気サイクルを設定できる。さらに、内容物の含水率やｐＨ、処理温度などは、廃棄物処理装置での処理と同様に実施できる。

また、浄化処理中は、例えば処理前半又は後半に、特定された汚染物質に対する分解能を有する数種類の腐朽菌や、嫌気性微生物、好気性微生物を追加混合することができる。さらに、微生物の性質に応じて、嫌気−好気サイクル運転条件を選択するとともに、例えば、万一処理前半において、複合微生物製剤の活性が充分でない場合には、有機塩素系化合物の分解能を有する微生物を追加混合したり、処理後半において、被処理物質中の有機塩素系化合物の濃度が減少することに伴い、分解速度が低下した場合には、有機塩素系化合物分解能を有する微生物を追加混合したりすることができる。

以上の操作を被処理物質中の汚染物質の濃度が環境基準以下になるまで継続することによって、有機塩素系化合物を分解し、被処理物質を確実に浄化することができる。

以上、本発明を種々の実施形態に関して述べたが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用されるものであることは勿論である。

本発明の浄化装置は、ダイオキシン類等の有機塩素系化合物によって汚染された土壌や灰等の被処理物質を微生物の作用を利用して浄化する際に使用することができる。

本発明の第１実施形態に係る環境修復装置の概要を示す図面。 第１実施形態に係る環境修復装置の断面の状態を示す図面。 反応器の長手方向の断面の状態を示す図面。 環境修復装置による浄化処理の模様を示す図面。 別の実施形態に係る環境修復装置の概要を示す図面。 環境修復装置による浄化処理の概要を示すフロー図。

符号の説明

１ 環境修復装置
３ 反応槽
５ ハウス
６ シート材
７ 混合器
８ ベルト
９ 棒材
１０ 遮蔽幕
１１ 環境修復装置
１３ 反応槽
１５ 通気部
１６ 拡散管
１８ 空気ポンプ
３０ 空気供給装置

Claims (4)

1. 有機塩素系化合物で汚染された被処理物質に、嫌気性微生物および好気性微生物を含む複合微生物製剤を作用させる反応容器と、
   前記反応容器を外部環境と隔離する隔離手段と、
   前記反応容器内に投入された被処理物質からの水分の蒸発を抑制し、含水量を制御する含水量制御手段と、
   前記反応容器内を、繰返し交互に嫌気的条件および好気的条件にする酸素条件制御手段と、
   を備えたことを特徴とする、有機塩素系化合物で汚染された物質の浄化装置。
2. 請求項１において、前記含水量制御手段が、前記反応容器内の被処理物質の表面に接触または非接触の状態で配備されるシート部材であることを特徴とする、有機塩素系化合物で汚染された物質の浄化装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記酸素条件制御手段が前記反応容器内の被処理物質を攪拌する攪拌装置であることを特徴とする、有機塩素系化合物で汚染された物質の浄化装置。
4. 請求項１または請求項２において、前記酸素条件制御手段が前記反応容器内に空気を供給する空気供給装置であることを特徴とする、有機塩素系化合物で汚染された物質の浄化装置。

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