JP2005279415A - 土壌浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】難分解性である多環芳香族の油を微生物によって効率よく分解させることにより、汚染土壌を短期間で浄化できる土壌浄化方法を提供する。
【解決手段】土壌浄化装置１０において、揚水用井戸１２は汚染土壌８の下流に位置する地表２から垂直に掘削して形成され、付属する揚水ポンプ２０によって飽和帯４の地下水位を実線で示した位置まで地下水が揚水される。曝気用井戸１４は地表２から汚染土壌８の下方に位置する飽和帯６まで垂直に掘削して形成され、付属するブロア２２の駆動により曝気用井戸１４の下方からエアが曝気される。真菌類供給用井戸１６は地表２から汚染土壌８まで垂直に掘削して形成され、真菌類供給タンク１８と連結している。真菌類供給タンク１８には真菌類を含有する注入液が貯留されており、真菌類供給ポンプ２４の駆動により真菌類が汚染土壌８へ注入される。
【選択図】 図１

Description

本発明は土壌浄化方法に係り、特に油で汚染された汚染土壌に対して酸素及び栄養塩を注入し、汚染土壌中の微生物を活性化させて浄化する土壌浄化方法に関する。

従来、油で汚染された汚染土壌を浄化する方法として、土壌中に存在する微生物を利用して汚染土壌の浄化を行なう生物浄化方法がある。すなわち、地表から汚染土壌まで掘削し、過酸化水素水や酸素発生源などの酸素源とともに窒素及びリンを含有する栄養塩を汚染土壌に注入することにより、汚染土壌中に存在する好気性細菌を活性化させて、汚染土壌中に含有される油を分解して汚染土壌を浄化させる。この生物浄化方法は、浄化の処理によって環境汚染が発生することを防止できるとともに、浄化に要する手間やコストを低減することができるので、汚染土壌の浄化方法として多く採用される。

また、特許文献１では、汚染土壌中の地下水を揚水して、揚水した地下水に酸素や栄養塩を添加して汚染土壌へ注入する方法が提案されている。これにより、汚染土壌に対する酸素や栄養塩の拡散効率を向上させることができる。
特開平９−２３４４８７号公報

しかしながら、従来の生物浄化方法で活性化させる好気性細菌は、難分解性である多環芳香族の油に対する分解能力が極めて低いため、この多環芳香族の油で汚染された汚染土壌を浄化するには多くの期間が必要とされるという問題があった。

また、特許文献１の方法においても、浄化に利用される微生物は従来と同じ好気性細菌であるため、上記問題を解消することはできない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、難分解性である多環芳香族の油を微生物によって効率よく分解させることにより、汚染土壌を短期間で浄化できる土壌浄化方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、油で汚染された汚染土壌に対して酸素源を注入して、前記汚染土壌中の微生物を活性化させることにより、前記汚染土壌を浄化する土壌浄化方法において、地下水を含有する飽和帯の地下水位を前記汚染土壌よりも下方の位置まで低下させるとともに、前記汚染土壌の下方に位置する飽和帯を曝気することにより、前記汚染土壌中に存在する真菌類を活性化させる真菌類活性化処理を行なうことを特徴とする。

本発明によれば、土壌中に存在するPenicillium 属などの真菌類は、難分解性を有する多環芳香族に対して高い分解能を有することが知られている。しかしながら、多環芳香族の油は、不飽和帯を垂直に透過して不飽和帯と飽和帯との境目である地下水面上に到達し、地下水の流れによって水平方向に拡散されることにより、汚染土壌が形成される。この地下水面付近には好気性細菌が存在するため、汚染土壌に対して酸素源や栄養塩を注入すると、好気性細菌が活性化されて優勢菌となって汚染土壌中の真菌類に対して活性化が抑制される。

そこで、本発明の土壌浄化方法では、飽和帯を流れる地下水位を汚染土壌よりも下方の位置まで低下させるとともに、汚染土壌の下方に位置する飽和帯から曝気を行なう真菌類活性化処理を行なうようにした。これにより、好気性細菌が存在する地下水面を汚染土壌よりも下方にすることができるので、曝気による好気性細菌の活性化を抑制することができる。また、曝気は汚染土壌の下方に位置する飽和帯から行なわれるため、汚染土壌に対して湿度を有した酸素供給を行なうことができる。したがって、この真菌類活性化処理を行なうことにより、汚染土壌中に存在する真菌類を活性化させて難分解性である多環芳香族の油を効率よく分解できるので、汚染土壌の浄化を効率よく短期間で行なうことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の真菌類活性化処理を一定期間行なった後、前記飽和帯の地下水位を元に戻して、前記汚染土壌に対して酸素源及び栄養塩を注入することにより、前記汚染土壌中に存在する好気性細菌を活性化させる好気性細菌活性化処理を行なうことを特徴とする。

請求項２によれば、汚染土壌に対して真菌類活性化処理を行なうことにより、汚染土壌中に存在する難分解性である多環芳香族の油が真菌類によって分解されるが、その分解途中に生成された中間体が汚染土壌中に残存する。また、汚染土壌中には好気性細菌で分解可能な多環芳香族以外の油が存在する可能性がある。そこで、本発明では、真菌類活性化処理を一定期間行なった後、飽和帯の地下水位を元に戻して、汚染土壌に対して酸素及び栄養塩の注入を行なうようにした。これにより、汚染土壌を地下水と接触させて、地下水面上に存在する好気性細菌を活性化させることができるので、真菌類活性化処理で生成された中間体や多環芳香族以外の油を好気性細菌によって効率よく分解されるので、汚染土壌の完全な浄化を短期間で行なうことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の真菌類活性化処理において、前記汚染土壌に対して真菌類を注入することを特徴とする。これにより、汚染土壌中における真菌類の活性化に要する時間を大幅に短縮することができるので、汚染土壌の浄化をより短期間で行なうことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１に記載の真菌類活性化処理において、前記汚染土壌は、温度を２０°Ｃ以上３５°Ｃ以下の範囲に、湿度を８５％以上１００％未満の範囲に調整されることを特徴とする。これにより、汚染土壌を真菌類の至適成育環境にすることができるので、汚染土壌の浄化を更に短期間で行なうことができる。

以上説明したように本発明に係る土壌浄化方法によれば、汚染土壌に対して真菌類活性化処理が行なわれるため、汚染土壌中の真菌類を活性化させて汚染土壌中の多環芳香族の油を効率よく分解することができる。このとき、汚染土壌に対して真菌類の注入を行なえば、真菌類の活性化に要する期間を短縮できる。また、真菌類活性化処理を一定期間行なった後に好気性細菌活性化処理を行なえば、真菌類によって多環芳香族の油を分解する際に生成された中間体を効率よく分解することができる。したがって、本発明の土壌浄化方法を採用することにより、特に多環芳香族の油で汚染された汚染土壌に対して、短期間で効率よく浄化することができる。

以下添付図面に従って本発明に係る土壌浄化方法の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明の土壌浄化方法を好適に用いた第１の実施の形態である土壌浄化装置１０の構成図であり、真菌類活性化処理を行なう一例である。なお、破線は揚水する前の地下水位を示しており、黒色矢印は水及び空気が流れる方向を示している。

図１に示すように、地表２は地下水を含まない不飽和帯４で形成され、不飽和帯４の下方には地下水を含んだ飽和帯６が積層されている。不飽和帯４及び飽和帯６の一部には、汚染物質で汚染された汚染土壌８が存在する。

土壌浄化装置１０は汚染土壌８の上方に配置され、主に揚水用井戸１２と、曝気用井戸１４と、真菌類供給用井戸１６，１６と、真菌類供給タンク１８とから構成される。

揚水用井戸１２は、汚染土壌８の下流に位置する地表２から垂直に掘削することにより形成される。揚水用井戸１２の上方には揚水ポンプ２０が設置されており、飽和帯４の地下水位を実線で示した位置まで低下させて維持するように、揚水用井戸１２を介して地下水が揚水される。なお、揚水用井戸１２の形状や本数、大きさは、飽和帯４から効率よく地下水を揚水可能であることが好ましい。

曝気用井戸１４は、地表２から汚染土壌８の下方に位置する飽和帯６まで垂直に掘削することにより形成される。曝気用井戸１４の上方にはブロア２２が設置されており、ブロア２２の駆動により曝気用井戸１４の下方からエアが曝気される。なお、曝気用井戸１４の形状や本数、大きさは汚染土壌の下方に位置する飽和体６に効率よく曝気可能であることが好ましい。

真菌類供給用井戸１６は地表２から汚染土壌８まで垂直に掘削して形成され、地表２に設けられた真菌類供給タンク１８と連結している。なお、真菌類供給用井戸１６の形状や本数、大きさは汚染土壌８に対して真菌類を効率よく注入可能であることが好ましい。土壌浄化装置１０では、真菌類供給用井戸１６を２箇所に設けているが、特に限定するものではない。

真菌類供給タンク１８は、真菌類を生存可能に含有する注入液を貯留する。注入液に含有される真菌類としては、難分解性である多環芳香族の油に対して高い分解能を有する真菌類であることが好ましく、例えばPenicillium 属の真菌類が使用される。真菌類供給タンク１８には真菌類供給ポンプ２４が設置されており、真菌類供給ポンプ２４の駆動により真菌類供給タンク１８内の注入液が真菌類供給用井戸１６へ供給され、真菌類供給用井戸１６の下方から汚染土壌８へ注入される。

次に、上記の如く構成された第１の実施の形態である土壌浄化装置１０を用いて、本発明の土壌浄化方法の作用について説明する。

土壌が油で汚染されると、粘性の低い多環芳香族の油は、不飽和帯４を垂直に透過して不飽和帯４と飽和帯６との境目である地下水面上に到達し、地下水の流れによって水平方向に拡散される。したがって、汚染土壌８は、図１に示したように、一部が破線で示した地下水位と接触した状態で、不飽和帯４と飽和帯６との境目に形成される。

この汚染土壌８に含有される多環芳香族の油を分解する方法としては、多環芳香族の油に対する分解能が低い好気性細菌を活性化させるのではなく、多環芳香族の油に対する分解能が高い真菌類を活性化させる方法が検討される。

しかしながら、地下水が浸漬した汚染土壌８に対して酸素源や栄養塩を供給すると、地下水面付近に存在する好気性細菌が活性化されて優勢菌となるため、汚染土壌８に存在する真菌類の増殖や活性化が抑制されてしまう。

そこで、土壌浄化装置１０では、汚染土壌８に対して真菌類活性化処理を行なうようにした。すなわち、揚水用井戸１２から地下水を揚水することにより、飽和帯６を流れる地下水位が汚染土壌８を下回る位置、実線で示す位置まで低下させてから、汚染土壌８の下方に位置する飽和帯６から曝気用井戸１６で曝気を行なうようにした。これにより、汚染土壌８を好気性細菌が存在する地下水面に接触することを防止できるため、曝気による好気性細菌の活性化を抑制することができる。また、曝気したエアを飽和帯４の地下水で適度な湿度を含有させてから汚染土壌８に供給することができる。したがって、この真菌類活性化処理を行なうことにより、汚染土壌８中に存在する真菌類を活性化させて、難分解性の多環芳香族の油を効率よく分解することができるので、多環芳香族の油で汚染された汚染土壌８を効率よく短期間で浄化することができる。

また、土壌浄化装置１０では、真菌類供給用井戸１６，１６及び真菌供給タンクを設けて、真菌類活性化処理として汚染土壌８に対して真菌類の注入を行なうようにした。これにより、汚染土壌８中での真菌類の増殖を促進することができるので、汚染土壌８中における真菌類の活性化に要する時間を短縮することができる。したがって、汚染土壌８の浄化をより短期間で行なうことができる。

図２は、本発明の土壌浄化方法を好適に用いた第２の実施の形態である土壌浄化装置３０の構成図であり、汚染土壌８の温度及び湿度を調整して真菌類活性化処理を行なう一例である。なお、第１の実施の形態である土壌浄化装置１０と同じ部材及び装置は同符号を付すとともに、その説明は省略する。

土壌浄化装置３０は、第１の実施の形態である土壌浄化装置１０とほぼ同様の装置構成であるが、温湿度測定器３２、温度調整機３４、及び制御部３６が地表２に設けられている。

温湿度測定器３２は、先端が汚染土壌８に到達する位置まで挿入された状態で設置され、汚染土壌８の温度及び湿度が測定される。

温度調整機３４は、外気を取り込んで所定の温度に調整し、曝気用井戸１４と連結している。したがって、ブロア２２を駆動させると、温度調整された外気が曝気用井戸１４を介して汚染土壌８の下方の飽和帯６へ供給される。

制御部３６は、温湿度測定器３２及び温度調整機３４と接続し、温湿度測定器３２で測定された測定値を受信して、その測定値が温度を２０°Ｃ以上３５°Ｃ以下の範囲に、湿度を８５％以上１００％未満の範囲になるように、温度調整機３４における外気の温度調整を制御する。

次に、上記の如く構成された第２の実施の形態である土壌浄化装置３０を用いて、本発明の土壌浄化方法の作用を説明する。

土壌浄化装置３０では、温湿度測定器３２、温度調整機３４、及び制御部３６を設置して、曝気用井戸１４から曝気されるエアの温度調整が行なわれるため、汚染土壌８は温度を２０°Ｃ以上３５°Ｃ以下の範囲に、湿度を８５％以上１００％未満の範囲に安定して保持されている。これにより、汚染土壌８を真菌類の至適成育環境に保持することができるので、汚染土壌８中における真菌類の活性化に要する期間を大幅に短縮することができる。したがって、汚染土壌の浄化に要する期間を更に短縮化することができる。

図３は、本発明の土壌浄化方法を好適に用いた第３の実施の形態である土壌浄化装置５０の構成図であり、汚染土壌に対して真菌類活性化処理を一定期間行なった後に好気性細菌活性化処理を行なう一例である。なお、破線は真菌類活性化処理における地下水位の位置を示している。

土壌浄化装置５０は、図１又は２の土壌浄化装置１０，３０で真菌類活性化処理を一定期間行なった後の汚染土壌８の上方近傍に設置され、主に注入用井戸３８と、酸素源タンク４０と、栄養塩タンク４２と、から構成される。

注入用井戸３８は、地表２から地下水の上流側に当たる汚染土壌８に対して垂直に掘削されすることにより形成される。なお、注入用井戸３８の形状や本数、大きさは汚染土壌８に対して効率よく注入可能であることが好ましい。また、注入用井戸３８は、酸素源タンク４０及び栄養塩タンク４２と連結している。

酸化源タンク４０は、過酸化水素や除放性酸素剤などの酸素源を所定の濃度に調整された酸素源溶液を貯留し、付属する酸素源供給ポンプ４４の駆動により注入用井戸３８を介して汚染土壌８へ注入される。

栄養塩タンク４２は、窒素やリンを含有する栄養塩を所定の濃度に調整された栄養塩溶液を貯留し、栄養塩供給ポンプ４６の駆動により注入用井戸３８を介して汚染土壌８へ注入される。

次に、上記の如く構成された第３の実施の形態である土壌浄化装置５０を用いて、本発明の土壌浄化方法の作用を説明する。

図１又は２の土壌浄化装置１０，３０を用いて汚染土壌８に対して真菌類活性化処理を一定期間行なうと、難分解性である多環芳香族の油は真菌類の活性化により分解されて、その中間体が形成される。中間体は、土壌中の微生物によって自然分解可能であるが、汚染土壌８の汚染度が高い場合には、真菌類活性化処理後の汚染土壌８中に中間体が多く残存してしまう。

また、汚染土壌８を汚染する油成分には、好気性細菌によって効率よく分解できる多環芳香族以外の油が含まれている可能性もあり、汚染土壌８中を汚染する全ての油成分を真菌類活性化処理によって効率よく分解することは難しい。

そこで、本発明では、真菌類活性化処理を一定期間行なった後に、上述した土壌浄化装置５０を設置して、汚染土壌８に対して好気性細菌活性化処理を行なうようにした。すなわち、地下水位を汚染土壌８の下方まで低下させるための揚水を停止して、注入用井戸３８から汚染土壌８に対して酸素源及び栄養塩を注入するようにした。揚水を停止させると、地下水位は破線で示した位置から実線で示した位置まで上昇するため、汚染土壌８を好気性細菌が存在する地下水面と接触させることができる。汚染土壌８は地下水が浸漬した状態で酸素源及び栄養塩が供給されるため、汚染土壌８で地下水面に存在する好気性細菌を活性化させることができる。これにより、真菌類活性化処理によって汚染土壌８に残留した中間体や多環芳香族以外の油を効率よく分解することができるので、汚染土壌８の完全な浄化を短時間で行なうことができる。

なお、上述した土壌浄化装置１０，３０，５０において、使用される各部材及び装置の個数、形状、材質などは特に限定されるものではない。

土壌浄化装置１０，３０において、真菌類を汚染土壌８へ注入する手段として真菌類供給用井戸１６，１６を設けたが、特に限定するものではない。地表から真菌類を散布する手段を用いてもよい。

また、土壌浄化装置５０において、酸素源タンク４０及び栄養塩タンク４２から注入用井戸３８を介して酸素源及び栄養塩を汚染土壌８に供給したが、特に限定するものではない。曝気用の井戸を設けて汚染土壌８に対して曝気を行なってもよい。また、酸素源を供給するだけで好気性細菌を活性化できるのであれば、汚染土壌８に対して栄養塩を供給しなくてもよい。

本発明の土壌浄化方法を好適に用いた第１の実施の形態である土壌浄化装置の構成を示した断面図 本発明の土壌浄化方法を好適に用いた第２の実施の形態である土壌浄化装置の構成を示した断面図 本発明の土壌浄化方法を好適に用いた第３の実施の形態である土壌浄化装置の構成を示した断面図

符号の説明

１０，３０，５０…土壌浄化装置、１２…揚水用井戸、１４…曝気用井戸、１６…真菌類供給用井戸、１８…真菌類供給タンク、２０…揚水ポンプ、２２…ブロア、２４…真菌類供給ポンプ、３２…温湿度測定器、３４…温度調整機、３６…制御部、３８…注入用井戸、４０…酸素源タンク、４２…栄養塩タンク、４４…酸素源供給ポンプ、４６…栄養塩供給ポンプ

Claims (4)

1. 油で汚染された汚染土壌に対して酸素源を注入して、前記汚染土壌中の微生物を活性化させることにより、前記汚染土壌を浄化する土壌浄化方法において、
   地下水を含有する飽和帯の地下水位を前記汚染土壌よりも下方の位置まで低下させるとともに、前記汚染土壌の下方に位置する飽和帯を曝気することにより、前記汚染土壌中に存在する真菌類を活性化させる真菌類活性化処理を行なうことを特徴とする土壌浄化方法。
2. 前記真菌類活性化処理を一定期間行なった後、
   前記飽和帯の地下水位を元に戻して、前記汚染土壌に対して酸素源及び栄養塩を注入することにより、前記汚染土壌中に存在する好気性細菌を活性化させる好気性細菌活性化処理を行なうことを特徴とする請求項１に記載の土壌浄化方法。
3. 前記真菌類活性化処理において、前記汚染土壌に対して真菌類を注入することを特徴とする請求項１又は２に記載の土壌浄化方法。
4. 前記真菌類活性化処理において、
   前記汚染土壌は、温度を２０°Ｃ以上３５°Ｃ以下の範囲に、湿度を８５％以上１００％未満の範囲に調整されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載の土壌浄化方法。

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