JP2008048605A

JP2008048605A - ダイオキシン類の分解方法

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Publication number: JP2008048605A
Application number: JP2006099396A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Toyama; 正幸遠山; Kazue Takaoka; 一栄高岡; Tomoko Iwai; 朋子岩井; Tatsuo Nakatani; 龍男中谷
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】ダイオキシン汚染物質にダイオキシン類に対する分解能を有する微生物を含むコンポストを混合して、短時間でダイオキシン類を分解する方法の提供。
【解決手段】大気との接触が遮断された容器内の気体に含まれる酸素の割合を０．１〜１．０体積％の微好気条件とするとともに、少なくともダイオキシン類に対する分解能を有する微生物を含むコンポストとダイオキシン汚染物質とを投入し、これらの混合物中に含まれる微生物数が前記混合物の乾燥重量１ｇあたり１．０×１０¹⁰〜１．０×１０¹²個である場合に、前記混合物に、更に１日あたり前記混合物の乾燥重量１ｇあたり０．００８ｇ以上の有機物を添加して、前記ダイオキシン汚染物質に含まれるダイオキシン類を分解する方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、ダイオキシン汚染物質と、ダイオキシン類に対する分解能を有する微生物とを混合することによって、ダイオキシン汚染物質に含まれるダイオキシン類を分解する方法に関する。

昨今、例えばゴミの焼却などによって生じたダイオキシン類による、土壌、底質、焼却灰、地下水等の汚染が問題となっている。
そこで、ダイオキシン類に汚染された土壌、底質、焼却灰、地下水等（以下「ダイオキシン汚染物質」ともいう。）に含まれるダイオキシン類を分解する方法の開発が進められている。

ダイオキシン類の分解方法としては、例えば、溶融法、熱分解法、超臨海抽出法などが知られているが、いずれも、多くのエネルギーが必要であり、コストがかかり、また、装置の操作が煩雑である。
そこで、ダイオキシン類を、より低いエネルギーで、低コストで、簡易に分解するために、ダイオキシン汚染物質に、ダイオキシン類に対する分解能を有する微生物を含むコンポスト（以下「ＤＸＮコンポスト」ともいう。）を混合することによって、ダイオキシン汚染物質に含まれるダイオキシン類を分解する方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、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方法について記載されている。

特開２００３−１６４８４９号公報

しかしながら、ダイオキシン汚染物質にＤＸＮコンポストを混合する方法を採用する場合には、ダイオキシン類の分解に時間を要する。例えば、気体に含まれる酸素の割合が通常の大気と同様に約２０体積％である条件下でダイオキシン類を分解した場合には、ダイオキシン類の半減期は約２００日になる。
したがって、ダイオキシン汚染物質にＤＸＮコンポストを混合する方法によってダイオキシン類を分解する場合に、さらに分解速度を向上させることが望まれている。

本発明は、以上説明した従来の実情を鑑みて提案されたものであり、ダイオキシン汚染物質に、少なくともダイオキシン類に対する分解能を有する微生物を含むコンポストを混合することによって、ダイオキシン汚染物質に含まれるダイオキシン類を分解する方法であって、かつダイオキシン類の分解が短時間で行われる方法を提供することを目的とする。

本発明者は、大気との接触が遮断された容器内に、少なくともダイオキシン類に対する分解能を有する微生物を含むコンポストとダイオキシン汚染物質とを投入し、前記ダイオキシン汚染物質に含まれるダイオキシン類を分解するに際し、前記容器内の気体に含まれる酸素の割合を０．１〜１．０体積％の微好気条件とするとともに、前記ダイオキシン汚染物質と前記コンポストとの混合物中に含まれる微生物数が前記混合物の乾燥重量１ｇあたり１．０×１０¹⁰〜１．０×１０¹²個である場合に、前記混合物に、更に１日あたり前記混合物の乾燥重量１ｇあたり０．００８ｇ以上の有機物を添加することにより、ダイオキシン類の分解速度が速くなることを見出し、本発明を完成した。
前記ダイオキシン汚染物質と前記コンポストとの混合物の表面の温度は、好ましくは２０〜５５℃である。

本発明のダイオキシン類の分解方法によれば、少なくともダイオキシンに対する分解能を有する微生物を含むコンポストを用いて、ダイオキシン汚染物質に含まれるダイオキシン類を短時間で分解することが可能となる。

最初に、本発明のダイオキシン類の分解方法によって分解されるダイオキシン類を含むダイオキシン汚染物質、および本発明のダイオキシン類の分解方法に用いられるＤＸＮコンポストについて説明する。

＜ダイオキシン汚染物質＞
ダイオキシン汚染物質は、ダイオキシン類を１ｐｇ／ｇ以上含有する土壌、底質、焼却灰、地下水等である。
ダイオキシン類とは、ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシンおよびポリ塩化ジベンゾフランを意味し、これらの化合物は、実験動物に対して体重減少、胸線萎縮、肝毒性、免疫毒性、発ガン性、催奇形性、内分泌撹乱性等の毒性症状を惹起する有機化合物である。ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシンおよびポリ塩化ジベンゾフランには、それぞれ７５種および１３５種の化合物が存在するが、本発明におけるダイオキシン類とは、これらの全てを包含する。

＜ＤＸＮコンポスト＞
ＤＸＮコンポストに含まれる微生物は、嫌気性微生物であっても好気性微生物であってもよく、両者の混合物でもよく、ダイオキシン汚染物質中のダイオキシン類に対する分解能を有するものであれば特に制限はない。また、微生物製剤であってもよい。

ダイオキシン汚染物質に混合される微生物は、単一種に限らず、複数の種や菌株を含む微生物群であってもよい。これらの微生物は、ダイオキシン汚染物質などに存在し、ダイオキシン汚染物質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、本発明に適合する範囲で、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、菌群等を使用することができる。

ダイオキシン類に対する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、ダイオキシン類に対する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。

また、上記の嫌気的微生物と好気的微生物とをダイオキシン汚染物質とともに培養・増殖させることにより、これらの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。これにより得られ、ダイオキシン類の分解に用いられるのに好ましい微生物の特徴の一例として、馴致の結果、キノンプロファイル（Hiraishi, A.1999, J. Biosci. Bioeng.; Vol. 88: p449-460）に基づき、（i）メナキノン含有微生物が７０％以上を占めること、（ii）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微生物群を含むコンポストを利用することによりダイオキシン汚染物質の効率的な分解処理が実現可能となる。

つぎに、本発明のダイオキシン類の分解方法について説明する。
＜ダイオキシン類の分解方法＞
本発明のダイオキシン類の分解方法は、大気との接触が遮断された容器内に、上述したダイオキシン類に対する分解能を有する微生物を含むコンポストと、上述したダイオキシン汚染物質とを投入して、前記容器内の気体に含まれる酸素の割合を０．１〜１．０体積％とする。

ダイオキシン類が分解されるときには、最初に嫌気性細菌による脱塩素化反応が起こり、次いで好気性細菌による酸化分解反応が起こるが、酸化分解反応の反応速度と比較して脱塩素化反応の反応速度は遅いので、脱塩素化反応が律速段階となる。したがって、脱塩素化反応の反応速度を上昇させることにより、ダイオキシン類の分解速度を上昇させることが可能となる。脱塩素化反応は、嫌気性細菌による反応なので、気体に含まれる酸素の割合が下がるに従って反応速度が上昇し、ダイオキシン類の分解速度も上昇する。
一方、酸化分解反応が起こるためには酸素が必要となる。したがって、気体に含まれる酸素の割合が下がりすぎると、脱塩素化反応の反応速度は速まるものの酸化分解反応が生じにくくなり、酸化分解反応が律速段階となってダイオキシン類の分解速度が下降してしまう。

したがって、ダイオキシン類の分解速度を速めるには、上述したＤＸＮコンポストと上述したダイオキシン汚染物質との混合物（以下「ＤＸＮ混合物」ともいう。）中に、酸素がわずかに含まれることが好ましい。
具体的には、大気との接触が遮断された容器内に、上述したＤＸＮコンポストと上述したダイオキシン汚染物質とを添加し、ＤＸＮコンポストとダイオキシン汚染物質とを混合してダイオキシン汚染物質に含まれるダイオキシン類を分解するに際し、前記容器内の気体に含まれる酸素の割合を、０．１〜１．０体積％、好ましくは０．３〜０．７体積％、より好ましくは０．５体積％の微好気条件とする。
前記容器内の気体に含まれる酸素の割合を上記範囲とすることにより、ＤＸＮ混合物中の気体に含まれる酸素の割合が０を超え１．０体積％以下になり、ＤＸＮ混合物中に酸素がわずかに含まれた状態となるので、嫌気性細菌による脱塩素反応の速度と好気性細菌による分解反応の速度とが同程度となり、ダイオキシン類の分解速度が速くなる。
ＤＸＮ混合物中の気体に含まれる酸素の割合は、ＤＸＮ混合物の酸化還元電位（ＯＲＰ）や溶存酸素（ＤＯ）を測定することによって検出できる。

また、本願発明者らは、容器内の気体に含まれる酸素の割合を上述した範囲とした場合に、ＤＸＮ混合物におけるダイオキシン類の濃度が指数関数的に減少し、一次反応に近似できることを見出している。したがって、本発明のダイオキシン類の分解方法は、ダイオキシン類を長期に亘って安定して分解することができ、実用上有効である。

容器内の気体に含まれる酸素の割合を上記範囲に調整する方法としては、ダイオキシン汚染物質とＤＸＮコンポストとが投入された容器に、市販の窒素ガスを供給する方法が挙げられる。市販の窒素ガスは特に分析機器用などの高純度である必要はなく低純度のものでよい。このような市販の窒素ガスは、通常、窒素含有量が９９．０〜９９．９体積％であり、残りの０．１〜１．０体積％はほとんど酸素である。したがって、容器内に市販の窒素ガスを供給することによって、容器の中の気体に含まれる酸素の割合を上記範囲に調整することができる。供給される窒素ガスは、容器内に滞留していてもよく、容器内を通過して排出されてもよい。

本発明のダイオキシン類分解方法では、容器内のＤＸＮ混合物のかくはんと静置とを繰り返すことが好ましい。かくはんは、一日のうち３０〜１２０分行い、残りの時間はＤＸＮ混合物を静置していることがより好ましい。また、ＤＸＮ混合物を３〜１０分かくはんした後に５７〜５０分静置することを１日に１０〜１２回繰り返し、残りの時間はＤＸＮ混合物を静置することがさらに好ましい。このような条件下では、ＤＸＮ混合物の酸素は好気微生物により消費されるだけでなく、一定の範囲に維持が可能になる。
前記かくはんを行うことにより、ＤＸＮ混合物中の気体に含まれる酸素の割合を前記範囲に調整することが可能となり、ダイオキシン類の分解速度を速めることができる。

ＤＸＮ混合物の周囲の温度は、２０〜５５℃であることが好ましく、２５〜５５℃であることがより好ましく、４０〜５０℃であることがさらに好ましい。
ＤＸＮ混合物中のダイオキシン類は、微生物によって分解されるとともに、化学反応によっても分解される。ＤＸＮ混合物の周囲の温度が上記範囲である場合には、ＤＸＮコンポストに含まれる微生物によるダイオキシン類の分解が促進され、また、化学的なダイオキシン類の分解も促進されるために、ダイオキシン類の分解速度が速くなる。なお、５０℃以下が特に好ましいのは、５０℃を超えると微生物反応の低下による反応速度の低下が生じるためである。

本発明において、ＤＸＮ混合物中に含まれる微生物数とダイオキシン類の量との関係は、微生物数がＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇあたり１．０×１０¹⁰〜１．０×１０¹²個である場合に、ＤＸＮ混合物に含まれるダイオキシン類の量がＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇあたり５００００〜１２００００ｐｇであることが好ましい。

また、ＤＸＮ混合物中に含まれる微生物数が、乾燥重量１ｇあたり１．０×１０¹⁰〜１．０×１０¹²個である場合には、一日あたり乾燥重量１ｇにつき０．００８ｇ以上の有機物を添加することが好ましく、０．０１４ｇ以上の有機物を添加することがより好ましい。上述した量の有機物を添加することにより、ダイオキシン類の分解速度がより速くなる。添加する有機物としては、具体的には、食品残渣（生ごみ、厨芥）、ペットフードなどをあらかじめ粉砕し、水分を加えて含水率５０〜７０％にしたものなどが挙げられる。

また、ＤＸＮ混合物は、含水率が３０〜５０重量％であることが好ましく、ｐＨ４．５〜５．５であることが好ましい。ｐＨがこのような弱酸性であれば嫌気性微生物の活動が活発（有機酸発酵による酸の生成）であり、上記範囲であると、ダイオキシン汚染物質に含まれるダイオキシン類の分解がより速くなる。
ｐＨは、ＤＸＮ混合物に例えば６Ｎ硫酸などの酸や４Ｎ水酸化ナトリウムなどのアルカリを供給することによって調整できる。また、含水率は、ＤＸＮ混合物に水を供給することや、ＤＸＮ混合物に温風を吹き付けることによって調整できる。

以上説明したように、本発明のダイオキシン類の分解方法によれば、低エネルギーかつ低コストでダイオキシン類を分解するＤＸＮコンポストを用いて、ダイオキシン類を短時間で分解することができる。また、ＤＸＮコンポストを用いて、長期間安定してダイオキシン類を分解することができる。

つぎに、本発明について、実施例を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は、本実施例に限定されるものではない。
最初に、各実施例および各比較例で用いられるＤＸＮコンポストを調整した。

＜ＤＸＮコンポストの調整＞
木材チップとダイオキシン類で汚染された土壌（ダイオキシン類を分解する微生物を含む）とを質量比で１：１で混合し、生ゴミを添加して１ヶ月培養して、ダイオキシン類に対する分解能を有するＤＸＮコンポストを調整した。

（実施例１）
最初に、実施例１では、容器の気体に含まれる酸素の割合が０．５体積％、温度が２５℃という条件で、ダイオキシン類を２００日間分解し、時間の経過に従ったダイオキシン類の分解量の変化を測定した。

まず、上記により得られたＤＸＮコンポスト４００ｇとダイオキシン類に汚染された土壌４００ｇとを混合して、ＤＸＮ混合物に含まれるダイオキシン類の濃度を乾燥土壌１ｇあたり５１ｎｇとして図１に示す固相バイオリアクター内の反応容器１に投入し、次いで、市販の窒素ガス（日本酸素（株）製Ｎ_２ガス，純度９９％以上）（窒素９９．５体積％と酸素０．５体積％とを含む）を反応容器１に供給した。
このとき、ＤＸＮ混合物は、含水率が４０重量％、ｐＨ５．０であった。また、ＤＸＮ混合物に含まれる微生物数は、ＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇあたり１．０×１０¹¹個であった。

なお、図１に示す固相バイオリアクターは、ＤＸＮ混合物２が入れられる反応容器１と、反応容器１に投入されたＤＸＮ混合物２などを混合するかくはん部材３と、ＤＸＮ混合物２の温度を測定する温度計４と、反応容器１内の気体の温度および相対湿度を測定する温度湿度計５と、反応容器１内に気体を供給する気体供給部６と、反応容器１内の気体を排出する気体排出部７と、反応容器１内の温度を調整するヒーター８と、ＯＲＰ測定部９とを備える。

次いで、反応容器１内の温度を２５℃に調整し、１日ごとに、ＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇにつき０．００５ｇの有機物（ペットフードサイエンスダイエット，アイムス（株）製）を添加した。また、１日に、５５分間の静止を挟んだ５分間のかくはんを１２回行った。また、この間に測定したＯＲＰから算出したＤＸＮ混合物中の気体に含まれる酸素の割合は、０を超え０．５体積％以下であった。

次いで、ＤＸＮ混合物を３週間ごとに２０ｇサンプリングし、ダイオキシン類の濃度を、「外因体内分泌撹乱化学物質調査暫定マニュアル（平成１０年環境庁水質保全局水質管理課）」に記載されている農業分析法に準拠した方法に従って測定した。

測定結果から、時間の経過に伴ったダイオキシン類の濃度は、図２（Ａ）に示すように指数関数的に減少することが判明した。なお、図２（Ａ）に示すダイオキシン類の濃度は、ＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇあたりのダイオキシン類の濃度を示している。
また、ダイオキシン類の分解率の逆数（Ｃ_０／Ｃ）の対数を算出したところ、図２（Ｂ）に示すように、時間の経過に伴って直線的に増加していた。したがって、本発明のダイオキシン類の分解方法では、ダイオキシン類の分解が一次反応に近似できることが判明した。
また、以下に示す式１に従って反応速度定数を算出したところ、反応速度定数Ｋ_DXN＝０．００６７３３であった。

ｄＣ_DXN／ｄｔ＝−ｋ_DXN×Ｃ_DXN・・・式１
ただし、ｔは時間を示しており、Ｃ_DXNはダイオキシン類の濃度を示している。

以上の結果から、本発明のダイオキシン類の分解方法は、長期に亘って安定してダイオキシン類を分解できることが判明した。また、一次反応に近似できることから、反応速度定数が大きいほど反応速度が速いことが判明した。

（実施例２、比較例１〜３）
実施例２および比較例１〜３では、容器中の気体に含まれる酸素の割合を変化させてダイオキシン類の分解速度定数を測定した。また、ダイオキシン類の半減期を測定した。

まず、上記により得られたＤＸＮコンポスト４００ｇとダイオキシン類に汚染された土壌４００ｇとを、反応容器１（容量２０００ｍＬ）に投入して混合した。次いで、反応容器１内に、表１に示す割合の酸素を含む窒素ガスを供給した。
このとき、ＤＸＮ混合物は、ダイオキシン類の濃度が表１に示す濃度であり、含水率が４０重量％であり、ｐＨ５．０〜６．０であった。また、ＤＸＮ混合物に含まれる微生物数は、ＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇあたり１．０×１０¹¹個であった。

なお、反応容器１内に供給する気体の酸素と窒素との割合は、市販の窒素ガスと酸素ガスとの混合率を変化させることによって調整したが、市販の窒素ガスに０．５体積％の酸素が含まれていたため、０．５体積％の酸素を含む窒素ガスを反応容器１に供給する場合には、市販の窒素ガスのみを供給した。

次いで、反応容器１内の温度を２５℃に調整し、２４時間ごとに、ＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇにつき０．０１４ｇの有機物（ペットフードサイエンスダイエット，アイムス（株）製）を添加した。また、１日に５５分間の静止を挟んだ５分間のかくはんを１２回行った。また、この間に測定したＯＲＰから算出したＤＸＮ混合物中の気体に含まれる酸素の割合は、実施例２では０を超え１．０体積％以下であり、比較例１〜３では１．０体積％を超えていた。

次いで、ＤＸＮ混合物を３週間ごとに２０ｇサンプリングし、ダイオキシン類の濃度を上記方法に従って測定した。
測定されたダイオキシン類の濃度から、上記式１に従って分解速度定数ｋ_DXNを算出し、また、ダイオキシン類の濃度の半減期を求めた。結果を表１に示す。なお、表１〜表３中「容器中の酸素の割合」は、反応容器１内の気体に含まれる酸素の割合を示す。

表１に示すように、本発明の方法によってダイオキシン類が分解された実施例２では、分解速度定数が大きかった。すなわち、ダイオキシン類の分解速度が速かった。また、ダイオキシン類の半減期は８０日であった。
これに対して、反応容器１中の気体に含まれる酸素の割合が１．０体積％より大幅に高い比較例１〜３では、いずれも分解速度定数が小さかった。すなわち、ダイオキシン類の分解速度が遅かった。また、反応容器１中の気体に含まれる酸素の割合が２１．０体積％である比較例３では、ダイオキシン類の半減期は２００日であった。

（実施例３〜６）
実施例３〜６では、ダイオキシン類を分解するときの温度を変化させて、ダイオキシン類の分解速度定数を測定した。

まず、上記により得られたＤＸＮコンポスト４００ｇとダイオキシン類に汚染された土壌４００ｇとを混合し、固相バイオリアクターの反応容器１に添加した後、市販の窒素ガス（窒素９９．５体積％と酸素０．５体積％とを含む。）を反応容器１に供給した。
このとき、ＤＸＮ混合物は、ダイオキシン類の含有量が表２に示す通りであり、含水率が４０重量％であり、ｐＨ５．０であった。また、ＤＸＮ混合物に含まれる微生物の量は、ＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇあたり１．０×１０¹¹個であった。

次いで、反応容器１内の温度を表２に示す温度とし、１日ごとに、ＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇにつき０．０１４ｇの有機物（ペットフードサイエンスダイエット，アイムス（株）製）を添加した。また、１日に、５５分間の静止を挟んだ５分間のかくはんを１２回行った。また、この間に測定したＯＲＰから算出したＤＸＮ混合物中の気体に含まれる酸素の割合は、０を超え０．５体積％以下であった。
ＤＸＮ混合物を３週間ごとに２０ｇサンプリングし、ダイオキシン類の濃度を上記方法に従って測定した。測定結果から、上記式１に従って分解速度定数ｋ_DXNを算出した。結果を表２および図３に示す。

表２および図３に示すように、いずれも分解速度定数は大きかったが、中でも、温度が２５〜５５℃の範囲内である実施例３〜５は、分解速度定数がより大きかった。すなわち、ダイオキシン類の分解速度が速かった。
また、図３より、分解速度定数は、５０℃を超えると急激に低下し、５５℃を超えると低い値となることが判明した。

（実施例７〜１０、比較例４〜７）
実施例７〜１０および比較例４〜７では、反応容器１内の気体に含まれる酸素の割合と有機物（ペットフードサイエンスダイエット，アイムス（株）製）の添加量とを変化させて、ダイオキシン類の分解速度定数を測定した。

まず、上記により得られたＤＸＮコンポスト４００ｇとダイオキシン類に汚染された土壌４００ｇとを反応容器１に投入して、混合した。次いで、反応容器１内に、表３に示す割合の酸素を含む窒素ガスを供給した。なお、反応容器１内に供給する気体の酸素と窒素との割合は、前述した方法によって調整した。
このとき、ＤＸＮ混合物は、ダイオキシン濃度が乾燥重量１ｇあたり８００００ｐｇであり、含水率が４０重量％であり、ｐＨ５．０〜６．０であった。また、ＤＸＮ混合物に含まれる微生物の量は、ＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇあたり１．０×１０¹¹個であった。

次いで、反応容器１内の温度を２５℃に調整し、１日ごとにＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇにつき表３に示す量の有機物を添加した。また、１日に、５５分間の静止を挟んだ５分間のかくはんを１２回行った。また、この間に測定したＯＲＰから算出したＤＸＮ混合物中の気体に含まれる酸素の割合は、０を超え０．５体積％以下であった。
３週間ごとに２０ｇのサンプリングを行い、ダイオキシン類の濃度を上記方法に従って測定した。測定結果から、以下に示す式１に従って分解速度定数ｋ_DXNを算出した。結果を表３および図４に示す。なお、表３および図４中「有機物量」は、ＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇあたりの重量を示す。

表３より、本発明のダイオキシン分解方法によってダイオキシン類が分解された実施例７〜１０では、分解速度定数が大きかった。すなわち、ダイオキシン類の分解速度が速かった。とくに、有機物を１日あたりＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇにつき０．００８ｇ以上添加した実施例９および実施例１０は、分解速度定数が大きかった。
これに対して、反応容器１内の気体に含まれる酸素の割合が１．０体積％を大幅に超える比較例４〜７では、有機化合物の添加量に拘わらず、分解速度定数が小さかった、すなわち、ダイオキシン類の分解が遅かった。

また、図４より、本発明のダイオキシン分解方法によってダイオキシン類が分解された実施例７〜１０では、１日に添加する有機物の量をＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇにつき０．００８ｇ以上に増やすことによって分解速度定数が増大するが、反応容器１内の気体に含まれる酸素の割合が１．０体積％を大幅に超える比較例４〜７では、１日に添加する有機物の量をＤＸＮ混合物の乾燥重量１ｇにつき０．００８ｇ以上に増やしても、分解速度定数の増大が見られないことが判明した。

本実施の形態で用いた固相バイオリアクターを示す一部切り欠き断面図である。（Ａ）は、本発明のダイオキシン類の分解方法によってダイオキシンを長期間に亘って分解した場合の、ダイオキシン類の濃度の変化を示すグラフであり、（Ｂ）は、ダイオキシン類の分解率の逆数の対数の変化を示すグラフである。温度の変化に応じたダイオキシン類の分解速度定数を示すグラフである。有機物の添加量の違いに応じたダイオキシン類の分解速度定数を、酸素の割合毎に示すグラフである。

符号の説明

１反応容器
２ＤＸＮコンポスト
３かくはん部材
４温度計
５温度湿度計
６気体供給部
７気体排出部
８ヒーター
９ＯＲＰ測定部

Claims

大気との接触が遮断された容器内に、少なくともダイオキシン類に対する分解能を有する微生物を含むコンポストとダイオキシン汚染物質とを投入し、前記ダイオキシン汚染物質に含まれるダイオキシン類を分解するダイオキシン類の分解方法であって、
前記容器内の気体に含まれる酸素の割合を０．１〜１．０体積％の微好気条件とするとともに、
前記ダイオキシン汚染物質と前記コンポストとの混合物中に含まれる微生物数が前記混合物の乾燥重量１ｇあたり１．０×１０¹⁰〜１．０×１０¹²個である場合に、前記混合物に、更に１日あたり前記混合物の乾燥重量１ｇあたり０．００８ｇ以上の有機物を添加する、ダイオキシン類の分解方法。
前記ダイオキシン汚染物質と前記コンポストとの混合物の表面の温度が２０〜５５℃である請求項１に記載のダイオキシン類の分解方法。