JP3374230B2

JP3374230B2 - 汚染地下水、土壌の修復方法

Info

Publication number: JP3374230B2
Application number: JP04336696A
Authority: JP
Inventors: 和夫岡村; 淳一八木
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 2003-02-04
Anticipated expiration: 2016-02-29
Also published as: JPH09234487A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトリクロロエチレ
ン、テトラクロロエチレンなどの有機塩素化合物や廃油
などの汚染物質によって汚染された土壌、地下水を修
復、浄化する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような汚染土壌、地下水から汚染物
質を取り除く浄化方法として、最近、バイオテクノロジ
ーを利用したバイオレメディエーション（原位置バイオ
レメディエーションとも呼ばれる。）が注目を集めてい
る。バイオレメディエーションは、土壌中に生息する微
生物の機能を利用して汚染物質を分解し無害化する技術
であり、土壌生態系が本来有している浄化機能を人為的
に強化し、利用するものである。

【０００３】図３は従来のバイオレメディエーション技
術による浄化方法の一例を模式的に示すものである。こ
の例では、有機塩素化合物や油分などの汚染物質で汚染
された地下汚染箇所１の近傍の飽和層２に２本以上の井
戸３、４を掘削する。地下水流５の下流側に掘削された
揚水井戸４から揚水した地下水の少なくとも一部を基質
添加手段６に導き、汚染物質分解菌の生育基質等になる
メタンやフェノール、酸素、栄養源等を加え、これを上
流側に掘削された注入井戸３へ注入し、循環する。これ
により、飽和層２等に存在する汚染物質分解菌の活性を
高め、汚染物質の分解、除去を効率よく行うことがで
き、コストパフォーマンスの高い修復方法とされてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このバ
イオレメディエーションによる浄化方法にあっては、テ
トラクロロエチレンなどの有機塩素化合物の汚染物質
は、原液状で存在したり、粘土質や土壌中の有機物に吸
着され易いため、徐々にこれらが地下水中に離脱してく
るため、除去に比較的長時間を要する欠点がある。ま
た、土壌中の地下水が飽和の状態で存在する飽和層での
汚染物質分解、除去は可能であるが、地下水が不飽和
で、空気等の存在する間隙が存在する不飽和層での分
解、除去は困難であるなどの問題を有している。

【０００５】本発明の課題は、バイオレメディエーショ
ンによる浄化、修復を行う際、短時間で分解、除去が可
能であり、かつ不飽和層の汚染物質の分解、除去も可能
とする方法の提供にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、汚染物質で
汚染された地下汚染箇所の近傍の地下水が流れる飽和層
に複数の井戸を掘削するとともに、該地下汚染箇所の近
傍に２つ以上の電極を離間して埋設し、各電極間に電圧
を加えつつ、前記地下汚染箇所の地下水流下流側の前記
井戸から汚染物質を含む地下水を揚水し、該揚水に、土
壌中の汚染物質分解微生物の生育基質と、前記微生物の
栄養源と、酸素のうち少なくとも一種を添加し、該揚水
の一部を、前記地下汚染箇所の地下水流上流側に位置す
る前記井戸から前記飽和層に注入するとともに、他部
を、前記飽和層の上層である不飽和層に注入することで
解決される。また、前記不飽和層に、散水管を埋設し、
該散水管を通して前記揚水の他部を前記不飽和層に注入
するのが望ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による汚染地下
水、土壌の修復方法の一例を示すものである。この例で
は、有機塩素化合物や廃油などの汚染物質で汚染された
地下汚染箇所１の近傍の飽和層１７に、地下汚染箇所１
を挟んで地下水流５上流側と下流側とに２本以上の井戸
１１、１２を掘削するとともに、それら井戸１１、１２
の地下水流５の上流側と下流側とにそれぞれ電極１４、
１５を埋設し、さらに井戸１１、１２間の地表面近くの
土壌に散水管１６を地表面近くに水平に埋設しており、
下流側の揚水井戸１１から揚水した地下水の一部を、地
下水流５上流側の注入井戸１２を通して飽和層に注入す
るとともに、他部を、散水管１６を通して前記飽和層１
７の上層である不飽和層１８に注入するように構成され
ている。

【０００８】この地下汚染箇所１の地層は、地下水流５
に示すように、地下水が流れている飽和層１７と、その
上層の不飽和層１８と、飽和層１７の下にある不透水層
１９とからなっており、汚染物質は不飽和層１８や飽和
層１７に多く存在し、特に不飽和層１８と飽和層１７と
の境界部分や、不飽和層１８と不透水層１９との境界部
分に蓄積している。トリクロロエチレンなどの有機塩素
化合物の汚染物質は、粘土質や土壌中の有機物に吸着さ
れて存在しており、このため飽和層１７では、汚染物質
が徐々に地下水中に離脱し、この地下水中には汚染物質
が含有されている。

【０００９】前記井戸１１、１２は、地下汚染箇所１の
近傍の飽和層１７に十分達する深さに、地下汚染箇所１
を挟んで地下水流５上流側と下流側とに掘削されてい
る。下流側の揚水井戸１１には揚水パイプが底の近くま
で挿入されており、これら揚水パイプを通して地下水を
地上に揚水するようになっている。また、上流側の注入
井戸１２は揚水を再び飽和層１７に戻すためのものであ
る。

【００１０】前記電極１４、１５は、飽和層１７に十分
達する深さに挿入された導電体であればよく、材質や形
状は限定されない。例えば飽和層１７に十分達する深さ
に打ち込まれたグラファイト等で形成された電極板が使
用可能である。

【００１１】これらの電極１４、１５間には、地下水流
５の上流側の電極１４を陽極（＋）とし、下流側の電極
１５を陰極（−）として直流電流が加えられるようにな
っており、これによって土壌中の汚染物質を粘土質や有
機物から離脱させるとともに、電気泳動させて、地下水
流５下流方向への移動を促進することができるようにな
っている。これら電極１４、１５に加える電圧は、汚染
物質の離脱、移動を促進させることができ、しかもロス
を生じない範囲とされ、地中の導電性に応じて数Ｖ〜数
百Ｖの範囲で適宜設定してよい。また、電極１４、１５
の本数や設置位置は、地下汚染箇所１の規模や地下水流
５に応じて、地下汚染箇所１の周囲に効率よく電圧を加
えることができるように適宜設定してよい。

【００１２】また、地上には基質添加手段６が設けら
れ、これによって上記揚水に土壌中の汚染物質分解菌の
生育基質となるメタンやフェノール、栄養源、あるいは
酸素を必要に応じて添加することができるようになって
いる。この栄養源としては、アンモニア塩やリン酸塩な
どの無機塩類などが用いられ、必要に応じて汚染物質分
解菌が添加される。また、酸素を添加する方法として
は、揚水を空気または純酸素でバブリングして溶存酸素
濃度を高める方法や、過酸化水素を注入する方法などが
適用される。

【００１３】本発明では、土壌中に存在する各種の汚染
物質分解菌を、その生育を促進して、汚染物質の分解の
ために利用できるほか、処理するべき汚染物質を分解す
る細菌等を、地下に積極的に送って生育させ、汚染物質
の分解に利用することができる。このように使用される
微生物は、処理すべき汚染物質の種類によって異なる
が、汚染物質がテトラクロロエチレンなどの有機塩素化
合物である場合には、土壌中あるいは嫌気性汚泥から分
離される嫌気性菌、例えばFathepureら(Fathepure,B.
Z., Nengu,J.P. and Boyd,S.A.: Appl. Environ. Micro
biol.,53,2671-2674(1987); Fathepure,B.Z., and Boy
d,S.A.: Appl. Environ. Microbiol.,54,2976-2980(198
8))により報告された嫌気性菌(Methanosarcina sp., Me
thanosarcina metai, Methanosarcina acetivorans, Me
thanothrix sp., Dechlorinating bacterium DCB-1, Me
thanosarcina sp.DCM)、Belayら(Belay,N. and Daniel
s,L.:Appl.Environ. Microbiol., 53, 1604-1609(198
7))により報告されたメタン生成細菌(Methanococcus th
ermolithotrophicus, M. thermodeltae, Methanobacter
ium thermoautrophicum)、Egliら(Egli,C.E., Tschan,
T., Scholtz,R.S., Cook,A.M.and Leisinger,T.:Appl.
Environ. Microbiol., 54, 2819-2824 (1988))により報
告された硫酸還元細菌など(Desulfobacterium autotrop
hicum、Acetobcteriumwoodii, Clostridium thermoacet
icum)、Galliら（Galli,R. and McCaryt,P.L:Appl. Env
iron. Microbiol., 55, 837-844 (1989))により報告さ
れた嫌気性細菌(Clostridium sp.TCA2B株)、矢口ら（矢
口久美子、渡部学、平田一郎、伊東武、浜田昭：水質汚
濁研究, 14,479-486(1991))により報告されたグラム陰
性テトラクロロエチレン分解細菌Ｔ株などの細菌を用い
ることができる。

【００１４】また、上記汚染物質を好気的に分解する微
生物としては、土壌や好気的汚泥中などから分離される
好気性菌、例えば、Foxら(Fox,B.G. et al.:Biochemist
ry,26, 6419-6427(1990))によって報告された各種微生
物(Pseudomonas mendocina,P. putida F1, Nitrosomona
s europaea, Mycobacterium sp. など)を用いることが
できる。

【００１５】散水管１６は、前記揚水した地下水の一部
または全部を不飽和層１８に注入するためのもので、そ
の長さ方向に亙って複数の散水孔が穿設された管状物な
どとされ、その材質としてはプラスチックや金属などが
用いられる。この散水管１６は、不飽和層１８の井戸１
１と井戸１２の間、好ましくは地表面近くの地中または
地表面上に、水平に設けられる。また、散水管１６の本
数や設置位置などは、不飽和層１８中の汚染物質の濃度
や汚染範囲などに応じて適宜設定してよい。また、上記
揚水の一部は放流水路２１を通して放流可能とされてい
る。

【００１６】上記井戸１１、１２、電極１４、１５およ
び散水管１６を用いた汚染地下水、土壌の修復方法を、
以下にその手順を追って説明する。電極１４、１５間
に、数Ｖ〜数百Ｖの電圧を加えた状態で、汚染物質を含
む地下水をポンプ（図示略）によって揚水井戸１１から
揚水する。上記のように電圧を加えることにより飽和層
１７および不飽和層１８中の粘土質や有機物に吸着され
た汚染物質が地下水中に離脱し、この汚染物質を含む地
下水が揚水井戸１１から揚水される。

【００１７】次いで、この揚水に、基質添加手段６で土
壌微生物の生育基質となるメタンやフェノール、栄養
源、酸素等を供給する。ここで、処理するべき汚染物質
の種類や土壌中の環境条件などに応じて、土壌中の嫌気
性菌を利用する場合には、酸素の供給をせず、上記栄養
源のみを供給し、好気性菌を利用する場合には酸素の供
給をも行うというように選択的に条件設定を行うことが
望ましい。

【００１８】続いて、この基質を添加した揚水の一部を
注入井戸１２に導入する。導入された揚水は、注入井戸
１２中から土壌中に移動し、再び地下水流５下流方向へ
移動する。また同他部は、散水管１６に導入され、この
散水管１６の開口を通して不飽和層１８に供給される。
不飽和層１８に供給された揚水は、この層にメタンやフ
ェノールなどの基質、酸素、栄養源等を供給しつつ、下
方に向かって不飽和層１８中を流れ、やがて飽和層１７
に達して地下水流５によりその下流方向に流れる。上記
のように地下水流５下流方向に流れた地下水の一部は、
再び注入井戸１２において揚水される。この過程を繰り
返して地下水の循環が行われる。この循環過程で、土壌
中の微生物の働きにより汚染物質は分解され、無害化さ
れる。

【００１９】上記例では、電極１４、１５で地下汚染箇
所１に電流を流すとともに、井戸１１、１２を通して、
地下水を基質、酸素、栄養源等を添加して循環させるの
で、土壌中の粘土質や有機物に吸着されている有機塩素
化合物や油分などの汚染物質を地下水中に離脱させると
ともに、土壌中の汚染物質分解微生物を活性化し、汚染
物質の分解を促進することができる。また、揚水井戸１
１からの揚水の一部を、散水管１６を通して不飽和層１
８に供給するので、不飽和層１８にも水流が生じ、基
質、酸素、栄養源等が供給される。これによって汚染物
質分解菌を活性化し、不飽和層１８中の汚染物質の分解
を促進することができる。また、管状の散水管１６を用
いたので、簡単な工事で設置でき、目的とする土壌の広
い範囲に上記揚水を供給することが可能となる。

【００２０】また、上記例では、不飽和層１８へ揚水を
供給する手段として管状の散水管１６を用いたが、これ
に限らず、図２に示すように、不飽和層１８に埋設した
１つまたは複数の散水部２０を通して前記揚水の一部ま
たは全部を不飽和層１８に供給するようにしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明の汚染地下水、土壌の修復方法で
は、電極で地下汚染箇所に電流を流すとともに、井戸を
通して、地下水を基質、酸素、栄養源等を添加して循環
させるので、土壌中の粘土質や有機物に吸着されている
有機塩素化合物や油分などの汚染物質を地下水中に離脱
させるとともに、土壌中の汚染物質分解微生物を活性化
し、この微生物による汚染物質の分解を促進する。この
ため、汚染物質の迅速な処理が可能となる。また、揚水
井戸からの揚水の一部を、散水管を通して不飽和層に供
給することによって、従来は困難であった地下水流のな
い不飽和層中の汚染物質の分解を促進することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚染地下水、土壌の修復方法の一例を
説明する断面図である。

【図２】本発明の汚染地下水、土壌の修復方法の他の例
を説明する要部断面図である。

【図３】従来の汚染地下水、土壌の修復方法の例を説明
する断面図である。

【符号の説明】

１・・・地下汚染箇所、１１・・・揚水井戸、１２・・・注入井
戸、１４・・・陽極、１５・・・陰極、１６・・・散水管、１７・
・・飽和層、１８・・・不飽和層、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 3/00 - 3/34 B09C 1/00 - 1/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】汚染物質で汚染された地下汚染箇所の近
傍の地下水が流れる飽和層に複数の井戸を掘削するとと
もに、該地下汚染箇所の近傍に２つ以上の電極を離間し
て埋設し、各電極間に電圧を加えつつ、前記地下汚染箇
所の地下水流下流側の前記井戸から汚染物質を含む地下
水を揚水し、該揚水に、土壌中の汚染物質分解微生物の
生育基質と、前記微生物の栄養源と、酸素のうち少なく
とも一種を添加し、該揚水の一部を、前記地下汚染箇所
の地下水流上流側に位置する前記井戸から前記飽和層に
注入するとともに、他部を、前記飽和層の上層である不
飽和層に注入することを特徴とする汚染地下水、土壌の
修復方法。
【請求項２】前記不飽和層に、散水管を埋設し、該散
水管を通して前記揚水の他部を前記不飽和層に注入する
ことを特徴とする請求項１記載の汚染地下水、土壌の修
復方法。