JP2006142154A - 浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハロゲン化有機化合物で汚染された土壌及び地下水の浄化に使用される浄化壁において、微生物による浄化技術を活用して、ハロゲン化有機化合物の分解を目的とする。
【解決手段】固形状水素供与体反応領域１と溶解性水素供与体反応領域２で構成されており、地下水流向３の方向に流れているハロゲン化有機化合物で汚染された地下水４の下流側に除放性水素供与体５を混合した固形状水素供与体反応領域１を設け、微生物の作用によりハロゲン化有機化合物で汚染された地下水４を分解・浄化する。さらに除放性水素供与体５が溶解し、下流側に移流することにより溶解性反応領域２が形成され、ハロゲン化有機化合物で汚染された地下水４を分解・浄化し、ハロゲン化有機化合物が分解されないまま流れてしまうことを防ぐことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハロゲン化有機化合物によって汚染された土壌又は地下水を原位置で浄化する方法に使用される浄化壁に関する。

従来、この種のハロゲン化有機化合物を浄化する浄化壁には、鉄粉を用いたものが多々報告されている。

これらの技術は、鉄粉が水分と接触することにより酸化還元反応を生じ、脱塩素化反応が生じるというものである。この反応を利用してハロゲン化有機化合物を分解する。

この反応を原位置で行う為に、鉄粉を土壌中に混合して浄化壁をつくり、汚染された地下水が浄化壁を透過しながら、ハロゲン化有機化合物を分解していく。

また、鉄粉などの金属粉が土壌で酸化反応を起こし、そのときに発生する熱での土壌の浄化方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２１００９５号公報

しかしながら、鉄粉を用いた浄化壁の脱塩素化反応する領域は、鉄粉が混合された領域のみであり、浄化壁を透過してしまうと浄化効果がなくなるために、設計段階でハロゲン化有機化合物の汚染濃度、流速を考慮して、鉄粉混合等の浄化に係る施工をする必要がある。

例えば、施工後に地下水中のハロゲン化有機化合物の濃度が高くなった場合に、ハロゲン化有機化合物の分解にかかる接触時間が足りなくなり、十分に分解できないまま下流側へ流れてしまうという現象が起こるという課題があった。

また、地下水の流速が速い汚染領域では、流速が速すぎるためハロゲン化有機化合物の分解に必要な接触時間が足りず、十分にハロゲン化有機化合物を分解できないまま汚染された地下水が下流側へ流れてしまうという課題もあった。

さらに、施工時に土壌と鉄粉とを混合攪拌しながら浄化壁を造る際、工法上、部分的に水が通り易い隙間が生じることがある。

この隙間が生じると隙間の部分が地下水の流れに対して抵抗が低い為に、地下水が集中的にその隙間に流れ込み、鉄粉と接触しない状態が起こる。

これにより、ハロゲン化有機化合物を分解できないまま汚染された地下水が下流側へ流れてしまうという現象が起こるという課題もあった。

また、その隙間を流れる流速は速くなり、分解にかかる接触時間が足りなくなり、充分に分解できないまま汚染された地下水が下流側へ流れてしまうという課題もあった。

また、地下水中に油分が含まれている場合には、鉄粉の表面に油膜ができるため酸化還元反応が生じないという課題もあった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、浄化壁として水素供与体を用い、脱塩素化微生物の作用によってハロゲン化有機化合物を分解し浄化する方法を目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、油分による影響を受けない微生物による浄化技術を活用するものであり、微生物を活性化する為の栄養源である除放性水素供与体、またはゲル状水素供与体を用いて浄化壁を形成し、この浄化壁を土壌中に攪拌混合、直接圧入するものである。

これにより、汚染された地下水が浄化壁を透過する際にハロゲン化有機化合物を分解する固形状水素供与体反応領域と、地下水に溶解した水素供与体が浄化壁の下流側に移流することによってできる溶解性水素供与体反応領域を設けることにより、地下水中のハロゲン化有機化合物を分解、浄化するものである。

その結果、浄化壁の外にも反応領域を設けることができ、施工後に地下水のハロゲン化有機化合物濃度が高くなっても、溶解性の反応領域で分解、浄化することができる。

本発明によれば、水素供与体、特に除放性またはゲル状の水素供与体を用いた浄化壁をつくることで、固形状水素供与体反応領域と水素供与体が溶解した溶解性水素供与体反応領域を設けることができ、施工後のハロゲン化有機化合物濃度の変化、流速の変化、施工時の間隙などができることによるハロゲン化有機化合物が十分に分解されずに浄化壁の下流側へ流れてしまうことを防ぐという効果を奏する。

本発明の請求項１記載の発明は、地下水中のハロゲン化有機化合物を微生物によって浄化する方法であって、微生物を活性化させる栄養源と、この栄養源の分解にともない水素を放出する水素供与体を用い、浄化壁として土壌中に混合することで、ハロゲン化有機化合物を分解する浄化壁を形成させて、前記浄化壁内での固形状水素供与体反応領域と前記浄化壁の下流側に溶解した水素供与体の溶解性水素供与体反応領域を設けることを特徴としたものであり、２つの反応領域をつくることで、施工後のハロゲン化有機化合物濃度の変化、地下水流速の変化および間隙などによる浄化壁内での反応領域で分解できなかったハロゲン化有機化合物の分解を行うことができる。

また、本発明の請求項２の発明は、除放性水素供与体の溶解度を０．０００３ｇ／１００ｍｌから０．３ｇ／１００ｍｌとすることを特徴としたものであり、これらの溶解度の水素供与体を用いることで、十分な溶解性の反応領域を保持することができる。

さらに、長期間に渡り浄化作用を持続することができる。

また、本発明の請求項３の発明は、除放性水素供与体の粒径を０．４５μｍから５０ｍｍとすることを特徴とし、これらの粒径で浄化壁をつくることにより、適度な水素供与体を溶出することができ、さらに、長期間に渡り浄化作用を持続することができる。

また、本発明の請求項４の発明は、除放性水素供与体の充填率を１％から２０％とすることを特徴としたものであり、これらの充填率で浄化壁をつくることによって、浄化壁内のハロゲン化有機化合物を分解することができ、また、浄化壁に十分な強度を保つことができる。

すなわち、用いる除放性水素供与体の充填率、溶解度、粒径を換えることにより、地質、汚染状況などに適した浄化壁をつくることができるという効果を奏することができる。

また、これらを組み合わせることでより地質や汚染状況など、各現場に応じた最適な浄化壁を提供することが可能となる。

また、本発明の請求項５の発明は、ゲル状水素供与体の粘度を１Ｐａ・ｓから１００Ｐａ・ｓにすることを特徴とし、これらの粘度のゲル状水素供与体をもちいることにより、十分な溶解性水素供与体反応領域を保持することができ、また、長期間効果を持続することができる。

また、本発明の請求項６の発明は、前記水素供与体に除放性水素供与体とゲル状水素供与体を用いることにより、溶解性の領域を大きくすることができる。

また、本発明の請求項７の発明は、前記水素供与体に除放性水素供与体とゲル状水素供与体の割合を除放性水素供与体（固形状）５０％から７０％、ゲル状水素供与体５０％から３０％とすることを特徴としており、地下水への溶解性と浄化効果の持続性の相関と、溶出したゲル状水素供与体と、固体状の除放性水素供与体との親和性が特によく、脱塩素化微生物の増殖、活性化の持続により、ハロゲン化有機化合物の分解を促進することができる。

すなわち、ゲル状水素供与体と混合し、ゲル状水素供与体の粘度、混合比を換えることによって、溶解性の反応領域の影響範囲を変化することができ、地質、汚染状況などに適した浄化壁をつくることができるという効果を奏することができる。

また、本発明の請求項８の発明は、浄化壁内に多孔質の物質を混ぜることを特徴としており、多孔質の物質としては、活性炭、石炭灰、木炭、亜炭、ゼオライト、ベントナイト、木片を浄化壁へ混合することにより、脱塩素化微生物が増殖、集中化し、ハロゲン化有機化合物の分解の促進効果を高めることができる。

すなわち、浄化壁に多孔質の物質を混合することで、脱塩素化微生物を浄化壁内に保持することができ、ハロゲン化有機化合物の分解を促進することができる効果を奏し、浄化壁厚さも薄く設計できることから、省スペース化、低コスト化という効果も奏することができる。

また、本発明の請求項９の発明は、浄化壁内に粉末状金属を混ぜることを特徴としており、粉末状金属としては、ゼロ化の鉄粉や活性アルミナの粉末による酸化還元反応と脱塩素化微生物による脱塩素反応を同時に生じ、ハロゲン化有機化合物の分解を促進することができる。

すなわち、浄化壁に粉末状金属を混合することで、粉末状金属による還元反応と相乗効果が得られ、ハロゲン化有機化合物の分解を促進することができるという効果を奏し、浄化壁厚さも薄く設計することができることから、省スペース化、低コスト化という効果も奏するものである。

また、本発明の請求項１０の発明は、浄化壁内に砂礫を混ぜることを特徴としており、浄化壁の透過性を良くし、優先的に浄化壁へ地下水を透過する。また、浄化壁の強度を増すことができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

（実施例１）
図１に示すように、１は本発明の主要な構成要素である浄化壁であり、固形状水素供与体反応領域として存在している。なお、実施例を説明する便宜上、固形状水素供与体反応領域を１と扱う。

次に、固形状水素供与体反応領域１の下流に、この固形状水素供与体反応領域１から溶解した水素供与体が存在する領域として溶解性水素供与体反応領域２が形成されている。

上記構成において、地下水流向３の方向に流れているハロゲン化有機化合物（図示せず）で汚染された地下水４は、除放性水素供与体５を混合した固形状水素供与体反応領域１を透過するときに汚染物質であるハロゲン化有機化合物を微生物（図示せず）の働きにより分解されることとなり、浄化される。

さらに、固形状水素供与体反応領域１の下流側には、除放性水素供与体５が溶解して下流側に移流することにより形成された溶解性水素供与体反応領域２が存在するため、ハロゲン化有機化合物で汚染された地下水４をさらに分解・浄化することができ、浄化された地下水６として流すことが可能となる。

固形状水素供与体反応領域１に混合する放性水素供与体５の溶解度は特に限定するものではないが、溶解度が小さすぎると十分な溶解性水素供与体反応領域２をつくることができず、また、溶解度が大きすぎると短期間で効果がなくなってしまうため、溶解度を０．０００３ｇ／１００ｍｌから０．３ｇ／１００ｍｌにすることが望ましい。

また、固形状水素供与体反応領域１に混合する除放性水素供与体５の充填率は特に限定するものではないが、少なすぎると十分な浄化効果を得ることができず、また、多すぎると固形状水素供与体反応領域１の強度が弱くなることから、充填率を１％から２０％にすることが望ましい。

固形状水素供与体反応領域１には、除放性水素供与体５とゲル状水素供与体（図示せず）を混合してもよく、これらを組み合わせることによって、固形状水素供与体反応領域１での分解効果および溶解性水素供与体反応領域２の分解効果を促進することができる。

除放性水素供与体５とゲル状水素供与体との混合比は、特に限定するものではないが、除放性水素供与体を５０％から７０％、ゲル状水素供与体を５０％から３０％とすることによって、地下水４への溶解性と浄化効果の持続性の相関と、溶出したゲル状水素供与体と、固体状の除放性水素供与体との親和性が特によく、脱塩素化微生物の増殖、活性化の持続により、ハロゲン化有機化合物の分解を促進することができる。

固形状水素供与体反応領域１に、水素供与体だけでなく多孔質の物質を混合してもよい。多孔質の物質を混合することにより、脱塩素化微生物が付着し固形状水素供与体反応領域１内の菌数を増加することができる。これによって固形状水素供与体反応領域１内での分解効果を促進することができ、固形状水素供与体反応領域１としての浄化壁の厚みをさらに薄く設計することができることから、省スペース化および省コストを図ることができる。

用いる多孔質の物質については、特に限定するものではないが、活性炭、石炭灰、木炭、亜炭、ゼオライト、ベントナイト、木片がよく、微生物が付着し易くなる。

固形状水素供与体反応領域１に、さらに粉末状金属を混合してもよく、粉末状金属を用いることによって、固形状水素供与体反応領域１内での分解効果を促進することができ、固形状水素供与体反応領域１としての浄化壁の厚みをさらに薄く設計することができることから、省スペース化を図ることができる。

用いる粉末状金属については、特に限定するものではないが、ゼロ化の鉄粉や活性アルミナの粉末がよく、ハロゲン化有機化合物の分解を促進する。

固形状水素供与体反応領域１に、さらに砂礫を混合してもよく、砂礫を混合することによって、固形状水素供与体反応領域１の透過性を高くし、優先的に地下水を固形状水素供与体反応領域１へ透過することができる。

また、砂礫を混合することによって固形状水素供与体反応領域１の強度を増すことができる。

このようにして、ハロゲン化有機化合物で汚染された地下水を漏洩又は拡散することなく、汚染の原位置において、地下水を浄化することが可能となる。

すなわち、水素供与体、特に除放性水素供与体またはゲル状水素供与体を用いて溶解性水素供与体反応領域を作ることによって、施工後のハロゲン化有機化合物濃度の変化、地下水流速の変化、及び施工時の間隙などによるハロゲン化有機化合物が十分に分解しないトラブルを防ぐことができ、浄化壁以外の装置を必要としないため、安全性を向上し、メンテナンスフリーであり、また、従来の浄化壁に比べ省コスト化を行うことが可能である。

本発明の土壌及び地下水の浄化方法は、例えば、電子部品工場、金属製品工場、ドライクリーニング場およびゴミ焼却場など、有害汚染物質となり得る物質を使用又は排出する場所周辺において、有害汚染物質によって汚染された土壌及び地下水を浄化する方法として、極めて有用である。

本発明の一実施例における浄化壁の概要を示す模擬的断面図

符号の説明

１ 固形状水素供与体反応領域
２ 溶解性水素供与体反応領域
３ 地下水流向
４ ハロゲン化有機化合物で汚染された地下水
５ 除放性水素供与体
６ 地下水

Claims (10)

1. 地下水中のハロゲン化有機化合物を微生物によって浄化する方法であって、前記ハロゲン化有機化合物による汚染領域に微生物の栄養源である水素供与体からなる浄化壁を設け、この浄化壁内を固形状水素供与体反応領域とするとともに、前記浄化壁の地下水の流れの下流側で水素供与体が溶解した領域を溶解性水素供与体反応領域とすることを特徴とする浄化方法。
2. 前記水素供与体は除放性水素供与体であって、この除放性水素供与体の溶解度を０．０００３ｇ／１００ｍｌから０．３ｇ／１００ｍｌとすることを特徴とする請求項１記載の浄化方法。
3. 前記水素供与体は除放性水素供与体であって、この除放性水素供与体の粒径を０．４５μｍから５０ｍｍとすることを特徴とする請求項１記載の浄化方法。
4. 前記水素供与体は除放性水素供与体であって、この除放性水素供与体の充填率は１％から２０％とすることを特徴とする請求項１記載の浄化方法。
5. 前記水素供与体はゲル状水素供与体であって、このゲル状水素供与体の粘度を１Ｐａ・ｓから１００Ｐａ・ｓにすることを特徴とする請求項１記載の浄化方法。
6. 前記水素供与体に前記除放性水素供与体とゲル状水素供与体を用いることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の浄化方法。
7. 前記水素供与体に用いる前記除放性水素供与体と前記ゲル状水素供与体の混合比率を、前記除放性水素供与体を５０％から７０％、前記ゲル状水素供与体を５０％から３０％とすることを特徴とする請求項６記載の浄化方法。
8. 前記浄化壁の内側に多孔質の物質を混ぜることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の浄化方法。
9. 前記浄化壁の内側に粉末状金属を混ぜることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の浄化方法。
10. 前記浄化壁の内側に砂礫を混ぜることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の浄化方法。
    

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