JP2017131802A - 地下土壌浄化システム - Google Patents

Abstract

【課題】分解菌の増殖に要する時間を短縮でき、地下土壌の浄化に要する時間を短縮することができる地下土壌浄化システムを提供すること。
【解決手段】地下土壌浄化システム１は、地下土壌に含まれる汚染物質を分解するための地下土壌浄化システム１であって、地下土壌から地下水を揚水する揚水井戸１０と、揚水井戸１０にて揚水された地下水を貯留し、貯留した地下水に含まれる分解菌のうち、培養対象となる嫌気性菌である対象分解菌を嫌気状態で培養する集積培養槽７０と、集積培養槽７０にて培養された対象分解菌を地中に注入する注水井戸２０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、地下土壌浄化システムに関する。

従来、有機化合物、金属化合物、無機化合物、又は鉱油類等の汚染物質を含有する地下土壌を浄化するための浄化設備が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この浄化設備では、地下土壌の汚染領域の下流で地下水を揚水し、揚水した地下水を加熱してから汚染領域の上流に注水して、汚染領域を加温環境に保つ。このような加温環境では、汚染物質を分解する分解菌の増殖が促進されるので、汚染物質の分解効率を向上させることが可能である。

特開２０１４−２０５０８６号公報

ここで、引用文献１の浄化設備では、地下土壌内で分解菌を増殖させるので、地下土壌に加温された地下水が行き渡って汚染領域が加温環境になるまでに時間を要し、加温環境に適した分解菌の増殖に時間を要してしまう可能性があった。そのため、分解菌による地下土壌の浄化に多くの時間を要してしまう可能性があった。そこで、分解菌の増殖に要する時間を短縮でき、地下土壌の浄化に要する時間を短縮できる地下土壌浄化システムが要望されていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、分解菌の増殖に要する時間を短縮でき、地下土壌の浄化に要する時間を短縮することができる地下土壌浄化システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に記載の地下土壌浄化システムは、地下土壌に含まれる汚染物質を分解するための地下土壌浄化システムであって、前記地下土壌から地下水を揚水する揚水手段と、前記揚水手段にて揚水された地下水を貯留し、貯留した地下水に含まれる分解菌のうち、培養対象となる嫌気性菌である対象分解菌を嫌気状態で培養する培養手段と、前記培養手段にて培養された前記対象分解菌を地中に注入する注入手段と、を備える。

請求項２に記載の地下土壌浄化システムは、請求項１に記載の地下土壌浄化システムにおいて、前記培養手段は、前記地下水を加温することにより、前記対象分解菌の選択圧を高めることにより、又は、前記地下水に栄養材を添加することにより、前記対象分解菌を培養する。

請求項３に記載の地下土壌浄化システムは、請求項１又は２に記載の地下土壌浄化システムにおいて、前記培養手段は、貯留した地下水に前記汚染物質を添加することにより前記対象分解菌の選択圧を高め、当該地下土壌浄化システムは、前記培養手段にて培養された対象分解菌を含む地下水から、前記汚染物質を除去する汚染物質除去手段を備える。

請求項４に記載の地下土壌浄化システムは、請求項１から３のいずれか一項に記載の地下土壌浄化システムにおいて、前記揚水手段にて揚水された地下水は、前記培養手段に貯留される培養対象地下水と、前記培養手段に貯留されない培養非対象地下水とに分離され、当該地下土壌浄化システムは、前記培養非対象地下水と、前記培養手段にて前記対象分解菌の培養が行われた前記培養対象地下水と、を混合して前記注入手段へ送る混合手段と、を備える。

請求項５に記載の地下土壌浄化システムは、請求項４に記載の地下土壌浄化システムにおいて、前記培養非対象地下水に対して水処理する水処理手段、前記培養非対象地下水を加温する加温手段、又は、前記培養非対象地下水に対して栄養材を添加する栄養材添加手段を備える。

請求項６に記載の地下土壌浄化システムは、請求項１から５のいずれか一項に記載の地下土壌浄化システムにおいて、前記培養手段は、前記揚水手段にて揚水された地下水を貯留し、貯留した地下水に含まれる分解菌のうち、培養対象となる嫌気性菌である対象分解菌を嫌気状態で培養する、第一培養手段及び第二培養手段を備え、前記第一培養手段は、前記第二培養手段に対して前記対象分解菌を供給可能である。

請求項１に記載の地下土壌浄化システムによれば、揚水手段にて揚水された地下水を貯留し、貯留した地下水に含まれる対象分解菌を嫌気状態で培養するので、対象分解菌を地下土壌内で増殖させる場合に比べてより一層効率的に対象分解菌を増殖させることが可能となり、対象分解菌の増殖に要する時間を短縮でき、地下土壌の浄化に要する時間を短縮することができる。

請求項２に記載の地下土壌浄化システムによれば、培養手段は、地下水を加温することにより、対象分解菌の選択圧を高めることにより、又は、地下水に栄養材を添加することにより、対象分解菌を培養するので、対象分解菌の増殖速度を早めることができ、地下土壌の浄化に要する時間をより一層短縮することができる。

請求項３に記載の地下土壌浄化システムによれば、培養手段にて培養された対象分解菌を含む地下水から、汚染物質を除去する汚染物質除去手段を備えるので、対象分解菌を地下土壌に注入することに伴う地下土壌の再汚染の可能性を低減できる。

請求項４に記載の地下土壌浄化システムによれば、揚水された地下水のうち一部の培養対象地下水のみを培養するので、揚水された地下水の全部を培養する場合と比べて培養手段で貯留する地下水の量を削減でき、培養手段を小型化することができる。

請求項５に記載の地下土壌浄化システムによれば、水処理手段、加温手段、又は栄養材添加手段を備え、培養非対象地下水に対して水処理、加温、又は栄養材添加した上で地下土壌に注入するので、地下土壌内で対象分解菌が増殖し易い状態とすることができ、地下土壌の浄化に要する時間をより一層短縮することができる。

請求項６に記載の地下土壌浄化システムによれば、第一培養手段は、第二培養手段に対して対象分解菌を供給可能であるので、第二培養手段が機器の故障や培養条件の変動などによって一時的に培養不調に陥った場合であっても、対象分解菌を第二培養手段に供給して第二培養手段で培養を行うことができ、第二培養手段を速やかに再立ち上げすることができる。

本発明の実施の形態に係る地下土壌浄化システムの概略図である。 経過時間とＶＯＣ濃度の関係性を示す実験結果のグラフであって、図２（ａ）は非加温条件（１５℃）での結果、図２（ｂ）は加温条件（３０℃）での結果を示す。 経過時間と分解菌数の関係性を示す実験結果のグラフであって、図３（ａ）は非加温条件（１５℃）での結果、図３（ｂ）は加温条件（３０℃）での結果を示す。 本発明の変形例に係る集積培養槽の概略図であって、図４（ａ）は通常時、図４（ｂ）は第二集積培養槽での培養不調発生時を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る地下土壌浄化システムの実施の形態を詳細に説明する。まず、〔Ｉ〕実施の形態の基本的概念を説明した後、〔ＩＩ〕実施の形態の具体的内容について説明し、最後に、〔ＩＩＩ〕実施の形態に対する変形例について説明する。ただし、実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

〔Ｉ〕実施の形態の基本的概念
まず、実施の形態の基本的概念について説明する。実施の形態は、地下土壌に含まれる汚染物質を分解するための土壌浄化システムに関する。ここで、「地下土壌」とは、地表面よりも下方の土壌であって、概略的に、地下水が流れる帯水層、及び地下水が流れない不透水層を備えている。なお、この地下土壌のうち、汚染物質が基準値（例えば汚染物質の種類毎に定められた値）以上含まれている部分を特に「汚染土壌」Ｅと区別して称して説明する。また、「汚染物質」とは、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、塩化ビニルモノマー、ベンゼン等の有機物、シアン等の無機化合物、及びガソリンや軽油等の鉱油類を含む概念であるが、以下では特に区別する場合を除いて、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、塩化ビニルモノマー等の有機物を想定して説明する。

〔ＩＩ〕実施の形態の具体的内容
次に、実施の形態の具体的内容について説明する。

（構成）
まず、本実施の形態に係る地下土壌浄化システム１の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る地下土壌浄化システム１の概略図である。この図１に示すように、本実施の形態に係る地下土壌浄化システム１は、揚水井戸１０、注水井戸２０、遮水壁３０、水処理装置４０、加温装置５０、栄養材添加槽６０、集積培養槽７０、残存ＶＯＣ除去装置８０、及び混合装置９０を備えて構成されている。なお、図１においては、地下水位を一点鎖線で図示しており、地下土壌内での地下水の流れの向きを矢印で図示している。

（構成−揚水井戸）
揚水井戸１０は、地下土壌から地下水を揚水する揚水手段である。この揚水井戸１０は、汚染土壌Ｅの下流に配置された井戸であり、下端が不透水層３に到達するように埋設されている。そして、この揚水井戸１０は、図示しないポンプ等の機能により、帯水層２の地下水を吸い上げて、水処理装置４０や集積培養槽７０に送ることができる。ここで、揚水井戸１０が揚水した地下水は、「培養対象地下水」と、「培養非対象地下水」とに分離される。ここで、「培養対象地下水」とは、集積培養槽７０に貯留される地下水であって、具体的には、図１における集積培養槽７０、及び残存ＶＯＣ除去装置８０を介して、混合装置９０に至る地下水である。また、「培養非対象地下水」とは、集積培養槽７０に貯留されない地下水であって、具体的には、図１における水処理装置４０、加温装置５０、及び栄養材添加槽６０を介して、混合装置９０に至る地下水である。なお、培養対象地下水と培養非対象地下水の流量比は任意であるが、培養対象地下水の流量を少なくすることにより、集積培養槽７０の容積を低減して集積培養槽７０を小型化できる。例えば、本実施の形態の培養対象地下水と培養非対象地下水との流量比は１：１００である。

ここで、培養対象地下水が流れる全装置（本実施の形態では、集積培養槽７０、及び残存ＶＯＣ除去装置８０）を、「培養対象系統」と総称し、培養非対象地下水が流れる全装置（本実施の形態では、水処理装置４０、加温装置５０、及び栄養材添加槽６０）を、「培養非対象系統」と総称する。なお、培養対象系統は、地上で分解菌を培養するための系統であり、培養非対象系統は、地下土壌での分解菌の増殖を促進するために、培養非対象地下水を分解菌の増殖に好適な地下水にする系統である。なお、揚水井戸１０による揚水の具体的な方法や、形状、サイズ等については公知であるため、詳細な説明を省略する。

（構成−注水井戸）
注水井戸２０は、集積培養槽７０にて培養された対象分解菌を地中に注入する注入手段である。この注水井戸２０は、汚染土壌Ｅの上流に配置された井戸であり、下端が不透水層３に到達するように埋設されている。そして、この注水井戸２０は、混合装置９０で混合された地下水を帯水層２に戻すことができる。なお、注水井戸２０による注水の具体的な方法や、形状、サイズ等については公知であるため、詳細な説明を省略する。

（構成−遮水壁）
遮水壁３０は、汚染土壌Ｅの周囲を囲むように地下土壌に配置された遮水手段であって、地下水の流れを抑制する遮水手段である。ここで、図示のように遮水壁３０の下端が、不透水層３に根入れされることにより、汚染土壌Ｅは、遮水壁３０と不透水層３とで囲まれ閉鎖されている。この遮水壁３０の材質は任意で例えば凍土、粘土、コンクリート、鋼製矢板、セメント改良体等を用いることができる。

（構成−水処理装置）
水処理装置４０は、培養非対象地下水に対して水処理する水処理手段である。この水処理装置４０による水処理の方法は、任意の周知技術を適用することができる。例えば、培養非対象地下水に空気を送り込んで揮発性汚染物質を揮発させて水質改善する方法、培養非対象地下水に浄化剤を添加し反応させて水質改善する方法、培養非対象地下水に含まれる汚染物質を吸着することで地下水と汚染物質との分離を図る方法などを適用することができる。また、生物浄化を行う場合には、栄養塩や酸素を混入したり、新たに微生物を混入したりしても良い。さらに、これらの汚染物質除去を目的とした水処理手段とともに、前述した注水井戸２０による注水を円滑に実施するため、凝集剤を混入したり、砂ろ過を行ったりすることで濁度低減を図る手段を併せて適用しても良い。

（構成−加温装置）
加温装置５０は、培養非対象地下水を加温する加温手段である。この加温装置５０による加温の方法は、任意の周知技術を適用することができる。例えば、公知のヒーターにより培養非対象地下水を加温しても良いし、あるいは、空調機器（図示省略）の熱媒体と培養非対象地下水とを熱交換させることにより培養非対象地下水を加温しても良い。なお、加温の具体的な温度は、地下土壌に存在する分解菌（加温装置５０によって地下土壌内で増殖を促進させる対象となる分解菌）の種類によって異なるが、例えば２０℃〜４５℃（より望ましくは、２５℃〜３５℃）程度が好ましい。

（構成−栄養材添加槽）
栄養材添加槽６０は、培養非対象地下水に対して栄養材を添加する栄養材添加手段である。この栄養材添加槽６０が添加する栄養材の具体的な種類としては、例えば窒素栄養源、炭素栄養源、有機酸、無機塩、ビタミンなどの栄養材が挙げられるが、これらに限らない。

（構成−集積培養槽）
集積培養槽７０は、揚水井戸１０にて揚水された地下水を貯留し、貯留した地下水に含まれる分解菌のうち、培養対象となる嫌気性菌である対象分解菌を嫌気状態で培養する培養手段である。ここで、「対象分解菌」とは、本実施の形態に係る地下土壌浄化システム１における培養の対象となる嫌気性菌であり、本実施の形態ではデハロコッコイデス属細菌であるが、これに限らず様々な嫌気性菌を含む。また、当該集積培養槽７０にて分解菌の培養が行われた培養対象地下水を必要に応じて「培養液」と称して説明する。

ここで、集積培養槽７０は、密閉性の容器を使用して外気との接触を遮断することで嫌気環境（ＯＲＰ（酸化−還元電位）にて−１００[ｍＶ]以下）を保持することにより、嫌気性菌を培養する。なお、嫌気環境の維持に還元剤（硫化ナトリウム等）を適宜使用してもよい。また、集積培養槽７０内のｐＨは中性域（ｐＨ６．０〜ｐＨ１０．０、望ましくはｐＨ６．５〜ｐＨ９．０）に保持することが好ましい。

なお、対象分解菌（デハロコッコイデス属細菌）の増殖の状況は、任意の方法で確認し、管理することができるが、例えば、添加した汚染物質濃度が集積培養槽７０の出口において有意に減少しており、かつ培養液（培養対象地下水）中からのエチレンもしくはエタンの検出を確認する方法、Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法、又は、ＬＡＭＰ（Ｌｏｏｐ−Ｍｅｄｉａｔｅｄ Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法などを用いることができる。また、集積培養槽７０の出口における培養液中の分解菌数（対象遺伝子数）は、１０^３[ｃｏｐｉｅｓ／ｍｌ]以上、望ましくは１０^４[ｃｏｐｉｅｓ／ｍｌ]以上であることが好ましい。

ここで、集積培養槽７０は、「培養対象地下水を加温すること」により、「対象分解菌の選択圧を高めること」により、及び、「培養対象地下水に栄養材を添加すること」により、対象分解菌を培養する。以下では、これらの３点について具体的に説明する。

（構成−集積培養槽−加温について）
加温の具体的な方法は任意であるが、例えば、上述した加温装置５０と同一の熱源を用いて加温を行っても構わない。このように、集積培養槽７０に貯留された対象分解菌を加温することにより、対象分解菌が増殖し易い環境となり、増殖速度を上昇させることが可能となる。なお、対象分解菌が増殖し易い温度は、対象分解菌の種類によって異なるが、例えば２０℃〜４５℃（より望ましくは、２５℃〜３５℃）程度が好ましい。

図２は、経過時間とＶＯＣ（揮発性有機化合物）濃度の関係性を示す実験結果のグラフであって、図２（ａ）は非加温条件（１５℃）での結果、図２（ｂ）は加温条件（３０℃）での結果を示す。具体的には、栄養材（公知のＥＤＣ（土壌浄化栄養材、３００ｍｇ−ＥＤＣ／Ｌ））を非加温条件（１５℃）又は加温条件（３０℃）で汚染物質（シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）、又は塩化ビニルモノマー（ＶＣ））に添加した際における、ＶＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）の時間推移を示している。この図２に示すように、加温条件（３０℃）で培養を行うことにより、非加温条件（１５℃）と比べて早期にＶＯＣ濃度の減少が確認でき、分解菌の増殖の促進が確認できる。

図３は、経過時間と分解菌数の関係性を示す実験結果のグラフであって、図３（ａ）は非加温条件（１５℃）での結果、図３（ｂ）は加温条件（３０℃）での結果を示す。具体的には、栄養材（公知のＥＤＣ（３００ｍｇ−ＥＤＣ／Ｌ））を非加温条件（１５℃）又は加温条件（３０℃）で対象分解菌（デハロコッコイデス属細菌）に添加した際における、各遺伝子（１６Ｓ ｒＲＮＡ、ｂｖｃＡ、及びｖｃｒＡ）の分解菌数（ｃｏｐｉｅｓ／ｍｌ）の時間推移を示している。この図３に示すように、加温条件（３０℃）で培養を行うことにより、非加温条件（１５℃）と比べて分解菌の増殖の促進が確認できる。

（構成−集積培養槽−選択圧について）
「選択圧を高める」とは、対象分解菌が増殖する上で有利な環境とすることを意味し、上述した培養対象地下水を加温すること、及び培養対象地下水に栄養材を添加することを除く概念である。対象分解菌の選択圧を高める具体的な方法は任意であるが、例えば、集積培養槽７０に、浄化対象となる汚染物質（例えばトリクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、塩化ビニルモノマー、ベンゼン等）の溶液を加えることにより、対象分解菌に有利な環境としても良い。なお、添加する汚染物質の溶液の濃度は任意であるが、例えば、集積培養槽７０内の初期濃度で０．０１[ｍｇ／Ｌ]〜１００[ｍｇ／Ｌ]、望ましくは１[ｍｇ／Ｌ]〜１０[ｍｇ／Ｌ]が良い。また、より高濃度の溶液（例えば１００〜１０，０００ｍｇ／Ｌ程度の溶液）を投入しても構わない。

また、選択圧を高める方法としては上記では汚染物質の溶液を加えたが、これに限らず、例えば培養対象地下水のｐＨ調整などを行うことにより、対象分解菌が増殖し易い環境を形成してもよい。

（構成−集積培養槽−栄養材について）
培養対象地下水に対して添加する栄養材の種類は任意であるが、例えば、有機物（クエン酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、フミン酸、植物油、酵母エキス、ペプトンなど）、ｐＨ調整剤（炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化アンモニウム、炭酸アンモニウム、トリポリリン酸ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウムなど）、微量栄養素（ＶＢ−１２、ＶＢ−１、パントテン酸、ビオチン（葉酸）、微量元素（Ｃｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｂ）など）を含む栄養材を添加しても良い。なお、上記の有機物及び微量栄養素をそれぞれ少なくとも一つずつ以上含む配合を基本とするが、他の公知の浄化剤（例えば、ＥＤＣ等）を添加しても良い。この際の浄化剤の培養液中ＴＯＣ濃度としては、５０[ｍｇ／Ｌ]〜５０００[ｍｇ／Ｌ]が良く、より望ましくは１００[ｍｇ／Ｌ]〜３００[ｍｇ／Ｌ]が良いが、これに限らない。

（構成−残存ＶＯＣ除去装置）
残存ＶＯＣ除去装置８０は、集積培養槽７０にて培養された対象分解菌を含む地下水から、汚染物質を除去する汚染物質除去手段である。この残存ＶＯＣ除去装置８０は、選択圧として上記培養対象地下水に添加した汚染物質が培養対象地下水に残存してしまうことを防止することにより、地下土壌が再汚染されてしまうことを防止する装置である。この残存ＶＯＣ除去装置８０による除去の具体的な方法は任意であるが、例えば、鉄粉を任意の割合で混合した砂を充填したカラムに通水させる（還元分解）方法や、培養槽の後段に曝気槽を設け、窒素ガス吹き込み（Ｎ_２曝気）を行いＶＯＣを揮散させ、ＶＯＣを含むガスを活性炭（吸着）にて処理する方法を採用することができる。

（構成−混合装置）
混合装置９０は、培養非対象地下水と、集積培養槽７０にて対象分解菌の培養が行われた培養対象地下水（培養液）と、を混合して注水井戸２０へ送る混合手段である。この混合装置９０は、対象分解菌を、培養非対象地下水と混合できる限り任意の構成や装置を採用でき、本実施の形態では公知のラインミキサーを用いるが、これに限らない。

（施工手順及び作用について）
続いて、本実施の形態に係る地下土壌浄化システム１の施工手順及び作用について説明する。

まず、地下土壌浄化システム１を設置する地下土壌の現地調査を行う。この現地調査の具体的内容は任意であるが、例えば、地下土壌や地下水の汚染調査、地下水位調査、土質調査などを行う。そして、この現地調査と同時に、又は現地調査の前後に、汚染土壌Ｅの周囲に揚水井戸１０、注水井戸２０、及び遮水壁３０を埋設する。なお、このような埋設の具体的な方法は任意であり、詳細な説明を省略する。

続いて、揚水井戸１０からの揚水、及び注水井戸２０からの注水を開始する。ここで、揚水井戸１０から揚水された地下水は、上述したように１：１００の割合で培養対象地下水と培養非対象地下水に分岐される。

まず、培養対象地下水は、集積培養槽７０に流入する。この集積培養槽７０は、「培養対象地下水を加温すること」により、「対象分解菌の選択圧を高めること」により、及び、「培養対象地下水に栄養材を添加すること」により、対象分解菌を培養する。培養期間については任意であるが、例えば対象分解菌の分解菌数が基準値（例えば、１．０Ｅ＋０５［ｃｏｐｉｅｓ／ｍｌ］）を上回るまでの期間中、培養しても良い。

次に、残存ＶＯＣ除去装置８０にて、集積培養槽７０にて選択圧を高めるために添加した汚染物質が、培養対象地下水に残存してしまうことを防止するために、汚染物質を除去する。そして、汚染物質が除去された培養対象地下水は混合装置９０に送られる。

一方、培養非対象地下水は、まず水処理装置４０に流入する。この水処理装置４０は、上述した任意の方法（例えば、培養非対象地下水に空気を送り込んで揮発性汚染物質を揮発させて水質改善する方法など）により、培養非対象地下水を水処理して加温装置５０に送る。そして、加温装置５０は、培養非対象地下水を所定温度（例えば、３５℃）まで加温し、混合装置９０に送る。

そして、混合装置９０は、残存ＶＯＣ除去装置８０から送られた培養対象地下水と、加温装置５０から送られた培養非対象地下水とを混合し、注水井戸２０から地下土壌に地下水を送水する。この際に、送水する地下水の大部分は培養非対象地下水であり、この培養非対象地下水は加温装置５０により加温されているので、培養非対象地下水が供給される汚染土壌Ｅの温度を、対象分解菌の増殖が促進される温度とすることができる。

（実施の形態の効果）
このように、本実施の形態の地下土壌浄化システム１によれば、揚水井戸１０にて揚水された地下水を貯留し、貯留した地下水に含まれる対象分解菌を嫌気状態で培養するので、対象分解菌を地下土壌内で増殖させる場合に比べてより一層効率的に対象分解菌を増殖させることが可能となり、対象分解菌の増殖に要する時間を短縮でき、地下土壌の浄化に要する時間を短縮することができる。

また、集積培養槽７０は、地下水を加温することにより、対象分解菌の選択圧を高めることにより、又は、地下水に栄養材を添加することにより、対象分解菌を培養するので、対象分解菌の増殖速度を早めることができ、地下土壌の浄化に要する時間をより一層短縮することができる。

また、集積培養槽７０にて培養された対象分解菌を含む地下水から、汚染物質を除去する残存ＶＯＣ除去装置８０を備えるので、対象分解菌を地下土壌に注入することに伴う地下土壌の再汚染の可能性を低減できる。

また、揚水された地下水のうち一部の培養対象地下水のみを培養するので、揚水された地下水の全部を培養する場合と比べて集積培養槽７０で貯留する地下水の量を削減でき、集積培養槽７０を小型化することができる。

また、水処理装置４０、加温装置５０、又は栄養材添加槽６０を備え、培養非対象地下水に対して水処理、加温、又は栄養材添加した上で地下土壌に注入するので、地下土壌内で対象分解菌が増殖し易い状態とすることができ、地下土壌の浄化に要する時間をより一層短縮することができる。

〔ＩＩＩ〕実施の形態に対する変形例
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。

（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、上述の内容に限定されるものではなく、発明の実施環境や構成の細部に応じて異なる可能性があり、上述した課題の一部のみを解決したり、上述した効果の一部のみを奏することがある。

（寸法や材料について）
発明の詳細な説明や図面で説明した地下土壌浄化システム１の各部の寸法、形状、材料、比率等は、あくまで例示であり、その他の任意の寸法、形状、材料、比率等とすることができる。

（集積培養槽について）
本実施の形態においては、単一の集積培養槽７０により分解菌を培養したが、これに限らず、複数の集積培養槽７０により分解菌を培養しても構わない。図４は、本発明の変形例に係る集積培養槽７０の概略図であって、図４（ａ）は通常時、図４（ｂ）は第二集積培養槽７２での培養不調発生時を示す図である。ここで、嫌気性微生物の中でも汚染物質の分解菌は増殖が遅いため、機器の故障や培養条件の変動などにより一時的に培養が不調に陥った場合（以下、培養不調）には、現地地下水からの再立ち上げに長期間（例えば、２週間から３か月程度）を要してしまう可能性がある。しかし、この図４に示すように、集積培養槽７０を複数台（本変形例では、第一集積培養槽７１及び第二集積培養槽７２の２台）に分割構成することにより、これらのいずれか一方が培養不調に陥った場合でも、他方の集積培養槽７０から培養液を供給することにより、培養不調に陥った集積培養槽７０を速やかに再立ち上げすることができる。

具体的には、図４に示すように、揚水井戸１０と接続されて培養対象地下水を通す管は、第一集積培養槽７１及び第二集積培養槽７２の上流で二手に分岐してそれぞれ第一集積培養槽７１及び第二集積培養槽７２に接続され、さらにこれらの下流で一つの管に一体化されて残存ＶＯＣ除去装置８０に接続されており、さらに、第一集積培養槽７１と第二集積培養槽７２とを接続するバイパス管が設けられる。ここで、第一集積培養槽７１の上流にバルブＶ１、第二集積培養槽７２の上流にバルブＶ２、バイパス管にバルブＶ３、第一集積培養槽７１の下流にバルブＶ４、第二集積培養槽７２の下流にバルブＶ５がそれぞれ設けられている。なお、図４の管の各部には、培養対象地下水の全量を１００％とした際の、各管に流入する培養対象地下水の量を百分率で表示している。また、実線の矢印は管に培養対象地下水が流入していることを示し、点線は管に培養対象地下水が流入していないことを示している。

ここで、例えば第二集積培養槽７２が培養不調となり、分解菌の増殖状況を任意の確認方法で確認して十分に増殖されていないことを確認した場合、図４（ｂ）に示すように、第一集積培養槽７１と第二集積培養槽７２とを繋ぐバイパス管のバルブＶ３を開くと共に、第一集積培養槽７１の下流のバルブＶ４を閉じることにより、第一集積培養槽７１から第二集積培養槽７２に培養液を供給する。この際には、バルブＶ２の開度を調整して、培養不調の第二集積培養槽７２への地下水の供給量を減少させることが好ましい。なお、上記では第二集積培養槽７２が培養不調となった場合を想定したが、第一集積培養槽７１が培養不調となった場合にはバルブＶ４に代えてバルブＶ５を閉じることにより、第二集積培養槽７２から第一集積培養槽７１へと培養液を供給できる。また、このような各バルブの開閉動作については、培養不調を検知して自動的に実行しても構わない。また、本変形例では２台の集積培養槽７０を設けたが、これに限らずより多くの集積培養槽７０を設けて、培養液を相互に供給可能としても良い。

このように、本変形例に係る集積培養槽７０によれば、第一培養手段は、第二培養手段に対して対象分解菌を供給可能であるので、第二培養手段が機器の故障や培養条件の変動などによって一時的に培養不調に陥った場合であっても、対象分解菌を第二培養手段に供給して第二培養手段で培養を行うことができ、第二培養手段を速やかに再立ち上げすることができる。

また、本実施の形態においては、集積培養槽７０は、「培養対象地下水を加温すること」により、「対象分解菌の選択圧を高めること」により、及び、「培養対象地下水に栄養材を添加すること」の３つ全てを行うことにより、対象分解菌を培養するものとして説明したが、これに限らず、例えばこれらのいずれか１つ又は２つのみを行って対象分解菌を培養しても構わない。

（付記）
付記１の地下土壌浄化システムは、地下土壌に含まれる汚染物質を分解するための地下土壌浄化システムであって、前記地下土壌から地下水を揚水する揚水手段と、前記揚水手段にて揚水された地下水を貯留し、貯留した地下水に含まれる分解菌のうち、培養対象となる嫌気性菌である対象分解菌を嫌気状態で培養する培養手段と、前記培養手段にて培養された前記対象分解菌を地中に注入する注入手段と、を備える。

付記２の地下土壌浄化システムは、付記１に記載の地下土壌浄化システムにおいて、前記培養手段は、前記地下水を加温することにより、前記対象分解菌の選択圧を高めることにより、又は、前記地下水に栄養材を添加することにより、前記対象分解菌を培養する。

付記３の地下土壌浄化システムは、付記１又は２に記載の地下土壌浄化システムにおいて、前記培養手段は、貯留した地下水に前記汚染物質を添加することにより前記対象分解菌の選択圧を高め、当該地下土壌浄化システムは、前記培養手段にて培養された対象分解菌を含む地下水から、前記汚染物質を除去する汚染物質除去手段を備える。

付記４の地下土壌浄化システムは、付記１から３のいずれか一項に記載の地下土壌浄化システムにおいて、前記揚水手段にて揚水された地下水は、前記培養手段に貯留される培養対象地下水と、前記培養手段に貯留されない培養非対象地下水とに分離され、当該地下土壌浄化システムは、前記培養非対象地下水と、前記培養手段にて前記対象分解菌の培養が行われた前記培養対象地下水と、を混合して前記注入手段へ送る混合手段と、を備える。

付記５の地下土壌浄化システムは、付記４に記載の地下土壌浄化システムにおいて、前記培養非対象地下水に対して水処理する水処理手段、前記培養非対象地下水を加温する加温手段、又は、前記培養非対象地下水に対して栄養材を添加する栄養材添加手段を備える。

付記６の地下土壌浄化システムは、付記１から５のいずれか一項に記載の地下土壌浄化システムにおいて、前記培養手段は、前記揚水手段にて揚水された地下水を貯留し、貯留した地下水に含まれる分解菌のうち、培養対象となる嫌気性菌である対象分解菌を嫌気状態で培養する、第一培養手段及び第二培養手段を備え、前記第一培養手段は、前記第二培養手段に対して前記対象分解菌を供給可能である。

（付記の効果）
付記１に記載の地下土壌浄化システムによれば、揚水手段にて揚水された地下水を貯留し、貯留した地下水に含まれる対象分解菌を嫌気状態で培養するので、対象分解菌を地下土壌内で増殖させる場合に比べてより一層効率的に対象分解菌を増殖させることが可能となり、対象分解菌の増殖に要する時間を短縮でき、地下土壌の浄化に要する時間を短縮することができる。

付記２に記載の地下土壌浄化システムによれば、培養手段は、地下水を加温することにより、対象分解菌の選択圧を高めることにより、又は、地下水に栄養材を添加することにより、対象分解菌を培養するので、対象分解菌の増殖速度を早めることができ、地下土壌の浄化に要する時間をより一層短縮することができる。

付記３に記載の地下土壌浄化システムによれば、培養手段にて培養された対象分解菌を含む地下水から、汚染物質を除去する汚染物質除去手段を備えるので、対象分解菌を地下土壌に注入することに伴う地下土壌の再汚染の可能性を低減できる。

付記４に記載の地下土壌浄化システムによれば、揚水された地下水のうち一部の培養対象地下水のみを培養するので、揚水された地下水の全部を培養する場合と比べて培養手段で貯留する地下水の量を削減でき、培養手段を小型化することができる。

付記５に記載の地下土壌浄化システムによれば、水処理手段、加温手段、又は栄養材添加手段を備え、培養非対象地下水に対して水処理、加温、又は栄養材添加した上で地下土壌に注入するので、地下土壌内で対象分解菌が増殖し易い状態とすることができ、地下土壌の浄化に要する時間をより一層短縮することができる。

付記６に記載の地下土壌浄化システムによれば、第一培養手段は、第二培養手段に対して対象分解菌を供給可能であるので、第二培養手段が機器の故障や培養条件の変動などによって一時的に培養不調に陥った場合であっても、対象分解菌を第二培養手段に供給して第二培養手段で培養を行うことができ、第二培養手段を速やかに再立ち上げすることができる。

１ 地下土壌浄化システム
２ 帯水層
３ 不透水層
１０ 揚水井戸
２０ 注水井戸
３０ 遮水壁
４０ 水処理装置
５０ 加温装置
６０ 栄養材添加槽
７０ 集積培養槽
７１ 第一集積培養槽
７２ 第二集積培養槽
８０ 残存ＶＯＣ除去装置
９０ 混合装置
Ｅ 汚染土壌
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５ バルブ

Claims (6)

1. 地下土壌に含まれる汚染物質を分解するための地下土壌浄化システムであって、
   前記地下土壌から地下水を揚水する揚水手段と、
   前記揚水手段にて揚水された地下水を貯留し、貯留した地下水に含まれる分解菌のうち、培養対象となる嫌気性菌である対象分解菌を嫌気状態で培養する培養手段と、
   前記培養手段にて培養された前記対象分解菌を地中に注入する注入手段と、を備える、
   地下土壌浄化システム。
2. 前記培養手段は、前記地下水を加温することにより、前記対象分解菌の選択圧を高めることにより、又は、前記地下水に栄養材を添加することにより、前記対象分解菌を培養する、
   請求項１に記載の地下土壌浄化システム。
3. 前記培養手段は、貯留した地下水に前記汚染物質を添加することにより前記対象分解菌の選択圧を高め、
   当該地下土壌浄化システムは、前記培養手段にて培養された対象分解菌を含む地下水から、前記汚染物質を除去する汚染物質除去手段を備える、
   請求項２に記載の地下土壌浄化システム。
4. 前記揚水手段にて揚水された地下水は、前記培養手段に貯留される培養対象地下水と、前記培養手段に貯留されない培養非対象地下水とに分離され、
   当該地下土壌浄化システムは、前記培養非対象地下水と、前記培養手段にて前記対象分解菌の培養が行われた前記培養対象地下水と、を混合して前記注入手段へ送る混合手段と、を備える、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の地下土壌浄化システム。
5. 前記培養非対象地下水に対して水処理する水処理手段、
   前記培養非対象地下水を加温する加温手段、
   又は、前記培養非対象地下水に対して栄養材を添加する栄養材添加手段を備える、
   請求項４に記載の地下土壌浄化システム。
6. 前記培養手段は、前記揚水手段にて揚水された地下水を貯留し、貯留した地下水に含まれる分解菌のうち、培養対象となる嫌気性菌である対象分解菌を嫌気状態で培養する、第一培養手段及び第二培養手段を備え、
   前記第一培養手段は、前記第二培養手段に対して前記対象分解菌を供給可能である、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の地下土壌浄化システム。
   

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