JP2009202133A

JP2009202133A - 汚染土壌の微生物浄化適性確認方法

Info

Publication number: JP2009202133A
Application number: JP2008049388A
Authority: JP
Inventors: Takuya Ando; 卓也安藤; Toshiaki Sakamoto; 俊明坂元; Koji Shimizu; 巧治清水
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: JP5053127B2

Abstract

【課題】汚染領域の汚染物質の分解処理を原位置に存在する微生物にて確実にかつ効率的に浄化処理できるか否かを原位置で汚染物質の分解実験を行って確認する。
【解決手段】汚染領域１の地下水を揚水ホース２を通して定量液送ポンプ３にて揚水する工程と、地下水を微生物活性剤を充填した微生物増殖空間４に通して地下水中に存在する嫌気性微生物を活性化して増殖する工程と、嫌気性微生物を増殖した地下水を返送ホース５を通して揚水位置近傍に返送する工程と、返送前の地下水の一部を採水瓶６で採取して汚染物質濃度を測定する濃度測定工程とを有し、所定期間経過後の測定濃度の低下状態によって微生物浄化法の適性を確認するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機塩素化合物などによる汚染土壌の浄化処理に際して、土壌中に存在する嫌気性微生物にて原位置で分解浄化する微生物浄化法を有効に適用できるか否かを確認する汚染土壌の微生物浄化適性確認方法に関するものである。

電子部品の脱脂・洗浄剤やドライクリーニングの洗浄剤として使用されているテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）やトリクロロエチレン（ＴＣＥ）などの揮発性有機塩素化合物は、人体に有害でかつ自然界では容易に分解されない難分解性物質であるため、このような揮発性有機塩素化合物により汚染された土壌や地下水は人為的に確実に浄化する必要がある。このような汚染土壌の浄化方法としては、従来、汚染土壌を掘削除去して焼却する焼却法や、汚染地下水を揚水し、揮発性有機塩素化合物を揮散させて活性炭に吸着させて処理する吸着法などで浄化処理が行われている。

また、土壌中に存在する嫌気性微生物を利用して有機塩素化合物を分解処理する微生物処理法（バイオレメディエーション）が知られ、さらにこの微生物処理法において、微生物による生物的脱塩素反応と金属鉄の存在下での化学的脱塩素反応の両反応を誘導することで効率的に分解する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、具体的には、対象とする汚染土壌に各種土壌改良材と還元鉄とを混合した後、微生物増殖培地を添加し、かつ水分の蒸散や雨水の混入の防止と保温の目的で浄化区域をビニールシート等で覆う方法が記載されている。

また、汚染領域の原位置において、土壌及び／又は地下水中に存在する嫌気性微生物を活性化し、増殖を促進する電子供与体（嫌気性微生物の栄養源として機能し、微生物を活性化して増殖を促進する水素発生源）を汚染領域に供給することで、微生物の力を利用して有機塩素化合物を還元的に分解処理する原位置嫌気処理法が知られている（例えば、特許文献２参照）。なお、この特許文献２においては、電子供与体の分解過程で発生する分解速度が小さい非解離型有機酸の蓄積によって有機塩素化合物の分解作用の低下を引き起こさないように、土壌及び／又は地下水中の非解離型有機酸の濃度を指標として分解処理条件の調整を行うことで、効率的に分解処理する方法が記載されている。

また、汚染領域の原位置において、汚染領域に対して地下水流の下流側の取水井戸から地下水を取水し、曝気装置にて揮発性水溶性物質を除去した後、嫌気性微生物による有機塩素化合物の揮発性水溶性物質への分解を促進する嫌気性微生物分解促進剤を添加し、注水井戸から汚染領域に対して地下水流の上流側で地下水に注入するというサイクルで処理する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平１０−２１６６９４号公報特開２０００−２６３０３２号公報特開２００６−２６５５２号公報

ところが、上記従来の焼却法による汚染土壌の浄化処理は、比較的短時間で処理を完了することができるが、掘削除去及び焼却処理に極めて多大なコストがかかるという問題がある。また、吸着法は、焼却法ほどではなくてもかなりのコストがかかる上に、特に地下水に溶解し難い有機塩素化合物については処理効率が極めて悪いため、完全に浄化処理できなかったり、浄化処理に時間がかかるという問題がある。

また、特許文献１に記載された微生物処理法は、具体的な処理法は原位置での処理ではなく、掘削除去した汚染土壌に各種土壌改良材と還元鉄とを混合し、微生物増殖培地を添加して浄化処理するものであるため、焼却法に比べると大幅にコスト低下を図れ、また比較的効率的に浄化処理できるので処理時間をある程度短くできるとはいえ、掘削除去にかなりのコストがかかるという問題がある。

一方、特許文献２や特許文献３に記載された汚染領域の原位置において嫌気性微生物により浄化処理する方法は、汚染土壌を掘削除去する必要がないので格段にコスト低下を図ることができるが、処理に時間がかかるという欠点は避けることはできない。なお、特許文献２や特許文献３に記載のように処理に工夫をすることで、処理効率を向上して処理時間を短くかつより確実に浄化処理できるが、上記欠陥を格段に解消できるものではない。そのため、浄化処理に時間がかかっても良い場合に好適に適用できる処理方法である。

しかしながら、汚染土壌中の嫌気性微生物を利用するものであるため、汚染土壌中に汚染物質を浄化処理するのに適した嫌気性微生物が存在し、かつ浄化処理できる程度の適量の嫌気性微生物が存在していないときには、浄化処理に時間をかけても処理できないことがあり、実際に浄化処理する際には予め浄化処理可能な程度に嫌気性微生物が存在しているか否かを確認する必要がある。そのため、従来は、汚染領域から汚染土壌の試料を採取し、試験室で微生物増殖培地を添加し、実際の施工時に近い環境条件で培養し、汚染物質の分解性を確認する分解実験（トリータビリティ試験）を行っているが、試料を原位置から採取して試験室の環境下に移動させることで、微生物の存在様相及び環境条件が大きく異なってしまい、実際の原位置での処理様相とは異なった実験結果しか得られないことがあるという問題がある。

なお、原位置の汚染土壌中に、その汚染土壌中には存在しないが、汚染物質を浄化処理するのに適した嫌気性微生物を供給することで効率的に浄化処理することも考えられるが、地中の生物相を変化させてしまうため法的に禁止されていて適用不可能である。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、汚染領域の汚染物質の分解処理を原位置に存在する微生物にて確実にかつ効率的に浄化処理できるか否かを、原位置で汚染物質の分解実験を行って確認することができる汚染土壌の微生物浄化適性確認方法を提供することを目的とする。

本発明の汚染土壌の微生物浄化適性確認方法は、汚染領域の地下水を揚水する工程と、地下水を微生物活性剤を充填した空間に通して地下水中に存在する嫌気性微生物を活性化して増殖する工程と、嫌気性微生物を増殖した地下水を揚水位置近傍に返送する工程と、返送前の地下水の一部を採取して汚染物質濃度を測定する濃度測定工程とを有し、所定期間経過後の測定濃度の低下状態によって微生物浄化法の適性を確認するものである。

この構成によると、汚染領域の原位置で汚染領域の地下水を揚水し、地下水中に存在する嫌気性微生物を微生物活性剤で活性化して増殖した後、揚水位置近傍に戻すサイクルを繰り返すことで、増殖した嫌気性微生物で揚水位置近傍の汚染物質を遂次分解処理し、その分解処理の進展度を返送前の地下水の一部を採取して汚染物質濃度を測定することのよって、原位置に存在する微生物にて汚染物質を確実にかつ効率的に浄化処理できるか否かを、実際の処理時と同じ条件下で確認することができる。

また、地下水の揚水・返送は、定量液送ポンプにて３０〜５００ｍｌ／ｈの流量で行うのが好適である。地下水の揚水・返送流量は少ない方が嫌気性微生物の増殖を実験用のコ
ンパクトな構成にて行うことができるとともに、３０〜５００ｍｌ／ｈの流量とすることで、嫌気性微生物による汚染物質の浄化処理が効率的にできるか否かを、３０〜６０日の試験期間で的確に確認できることが確認された。

また、微生物活性剤を充填した空間が、内径が２０〜４０ｍｍ、長さが２０〜４０ｍの可撓性ホースにて構成されていると、地下水の揚水・返送流量が少なくても、この空間を流通する間に微生物を活性化して増殖させる時間を十分に確保することができ、かつ可撓性ホースをホースラック等に巻回して配置することでコンパクトに構成することができるとともに、現地での設置作業を作業性良く行うことができる。

本発明の汚染土壌の微生物浄化適性確認方法によれば、原位置に存在する微生物にて確実にかつ効率的に浄化処理できるか否かを、汚染領域の原位置での汚染物質の分解実験を行って確認することができる。

以下、本発明の汚染土壌の微生物浄化適性確認方法の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１において、１はＰＣＥ、ＴＣＥなどの揮発性有機塩素化合物にて土壌及び／又は地下水が汚染されている汚染領域であり、地表面から所定深さの地中に存在している。土壌及び／又は地下水には、一般にこの種の揮発性有機塩素化合物を分解する嫌気性微生物が存在している可能性があるが、どの種類の嫌気性微生物がどの程度存在しているかは不明である。嫌気性微生物としては、メタン生成細菌、硫酸還元細菌、酸生成細菌、通性嫌気性微細菌等が挙げられる。

汚染領域１における揮発性有機塩素化合物及び嫌気性微生物を含む地下水を地上に揚水するため、汚染領域１内で先端が開口する揚水ホース２が配設され、この揚水ホース２が定量液送ポンプ３の吸込口に接続されている。定量液送ポンプ３としては、流量が３０〜５００ｍｌ／ｈ程度で、吐出圧が最大２００ｋＰａ程度のカセットチューブポンプなどが好適に適用される。

定量液送ポンプ３から吐出された地下水は、微生物活性剤を充填した微生物増殖空間４に送給され、この微生物増殖空間４を通過する間に地下水中に存在する嫌気性微生物がその養分を補給されることで活性化されて増殖する。微生物増殖空間４に充填する微生物活性剤としては、徐々に地下水に溶けて嫌気性微生物に養分を補給する固形のものが好適であり、例えばステアリン酸を主成分とするペレット状のものが好適である。

微生物増殖空間４を通過した地下水は、返送ホース５にて採水瓶６を経て汚染領域１における地下水揚水位置近傍、すなわち揚水ホース２の先端開口の近傍に戻される。所定の試験期間、例えば３０〜６０日が経過した後、採水瓶６で返送する地下水の一部を採取し、その地下水の汚染物質濃度を測定する。その測定結果に基づいて、当該汚染領域１に対して微生物浄化法を適用すると原位置に存在する嫌気性微生物にて汚染物質を確実にかつ効率的に浄化処理できるか否かを確認することができる。

次に、具体的な構成例を、図２〜図４を参照して説明する。汚染領域１の原位置の地上に浅いピット７が掘削され、その底面から挿入管８が押し込みや打ち込み等によって地盤中に貫入され、先端部が汚染領域１に達している。挿入管８は、内部の土壌を除去されて揚水井戸を構成しており、その内部に揚水ホース２及び返送ホース５が挿入配置されている。挿入管８は、図３に示すように、地盤の表層部９ａと、シルト層などから成る不透層
９ｂを貫通して、砂礫等を含み地下水が存在する透水層９ｃに達するように配設され、その下端部には地下水が流入する通水口８ａが形成されている。揚水ホース２及び返送ホース５は、例えば内径が２ｍｍ、外径が４ｍｍ程度の細い可撓性ホースにて構成され、挿入管８は地盤への貫入時の強度と剛性を確保するために、内径が数１０ｍｍの金属パイプにて構成されている。

図示例では、ピット７は道路１０に掘削されており、ピット７の側壁から道路１０の側方の緑地１１の地表面に貫通する連通管１２が配設され、揚水ホース２及び返送ホース５は緑地１１の地表面まで延出されている。ピット７は、蓋板（図示せず）にて閉鎖することで道路１０としての機能に障害を来たすことはない。道路１０の側部の緑地１１上に定量液送ポンプ３が配置されるとともに、その近傍に配設された屋外コンセント１３から必要な電力を供給するように構成され、かつこの定量液送ポンプ３と採水瓶６はポンプカバー１４にて覆われ、屋外に設置したままで風雨等から保護されている。

ポンプカバー１４にて覆われた定量液送ポンプ３の側方には、微生物増殖空間４を構成する可撓性ホース１５がホースラック１６に巻回した状態で配置されている。可撓性ホース１５の一端は定量液送ポンプ３の吐出口に接続ホース１７にて接続され、他端は返送ホース５に接続されている。可撓性ホース１５は、内径が２０〜４０ｍｍ、長さが２０〜４０ｍで、図４に示すように、その内部にステアリン酸を主成分とするペレット状の微生物活性剤１８が充填され、かつ内部空間の両端部には微生物活性剤１８の流出を防止するフィルタ１９が配置されている。可撓性ホース１５の両端は、大径部２０ａと小径部２０ｂを有する管継手２０によって径の小さい接続ホース１７や返送ホース５と接続されている。また、ホースラック１６はホースカバー２１にて覆われ、屋外に設置したままで風雨等から保護されている。

以上の本実施形態によれば、汚染領域１の原位置で汚染領域１の地下水を、揚水ホース２を通して定量液送ポンプ３にて揚水し、可撓性ホース１５に微生物活性剤１８を充填して構成されている微生物増殖空間４に送給することで、地下水中に存在する嫌気性微生物が微生物活性剤１８で活性化されて増殖する。この嫌気性微生物が増殖した地下水を、再び揚水位置近傍に戻すというサイクルが繰り返される。かくして、増殖した嫌気性微生物にて揚水位置近傍の土壌及び／又は地下水中の汚染物質が遂次分解処理される。

したがって、３０〜６０日に設定された所定の試験期間が経過した後、採水瓶６内の地下水中の汚染物質濃度を測定することにより、汚染領域１の原位置に存在する微生物にて汚染領域１の汚染物質を微生物分解法にて確実にかつ効率的に浄化処理できるか否かを、実際の処理時と同じ条件下で確認することができる。なお、所定の試験期間の途中でも所定時間間隔毎に、汚染物質濃度を測定して汚染物質濃度が低減する様相を検出するようにするのが好ましい。

また、本実施形態では、汚染領域１の地下水を定量液送ポンプ３にて３０〜５００ｍｌ／ｈ程度の少ない流量で揚水し、微生物を増殖して揚水位置近傍に返送しているので、コンパクトな構成の定量液送ポンプ３や微生物増殖空間４を用いることができ、かつ嫌気性微生物による汚染物質の浄化処理が効率的にできるか否かを３０〜６０日の試験期間で的確に確認することができる。

また、微生物増殖空間４を、内径が２０〜４０ｍｍ、長さが２０〜４０ｍの可撓性ホース１５にて構成しているので、上記のように地下水の揚水・返送流量が少なくても、この微生物増殖空間４を流通する間に微生物を活性化して増殖させる時間を十分に確保することができ、かつ可撓性ホース１５はホースラック１６等に巻回して配置することができてコンパクトな構成とすることができるとともに、現地での設置作業を作業性良く行うこと
ができるという利点がある。

本発明の汚染土壌の微生物浄化適性確認方法は、汚染領域の原位置で汚染物質の分解実験を行って、原位置に存在する微生物にて確実にかつ効率的に浄化処理できるか否かを的確に確認することができ、汚染土壌の原位置での微生物浄化に好適に利用できる。

本発明の汚染土壌の微生物浄化適性確認方法の一実施形態の概略構成図。同実施形態における要部構成を示す斜視図。同実施形態における汚染領域の地下水の揚水・返送構成を示す断面図。同実施形態における微生物活性剤を充填した可撓ホースの部分断面図。

符号の説明

１汚染領域
２揚水ホース
３定量液送ポンプ
４微生物増殖空間
５返送ホース
６採水瓶
１５可撓性ホース
１８微生物活性剤

Claims

汚染領域の地下水を揚水する工程と、地下水を微生物活性剤を充填した空間に通して地下水中に存在する嫌気性微生物を活性化して増殖する工程と、嫌気性微生物を増殖した地下水を揚水位置近傍に返送する工程と、返送前の地下水の一部を採取して汚染物質濃度を測定する濃度測定工程とを有し、所定期間経過後の測定濃度の低下状態によって微生物浄化法の適性を確認することを特徴とする汚染土壌の微生物浄化適性確認方法。
地下水の揚水・返送は、定量液送ポンプにて３０〜５００ｍｌ／ｈの流量で行うことを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の微生物浄化適性確認方法。
微生物活性剤を充填した空間は、内径が２０〜４０ｍｍ、長さが２０〜４０ｍの可撓性ホースにて構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚染土壌の微生物浄化適性確認方法。