JP3401660B2 - 汚染地下水、土壌の修復方法 - Google Patents

汚染地下水、土壌の修復方法

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JP3401660B2 JP04336396A JP4336396A JP3401660B2 JP 3401660 B2 JP3401660 B2 JP 3401660B2 JP 04336396 A JP04336396 A JP 04336396A JP 4336396 A JP4336396 A JP 4336396A JP 3401660 B2 JP3401660 B2 JP 3401660B2
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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、バイオテクロノジ
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。
この方法では、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に二本以上
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、分解菌の生育基質であるメタン
やフェノールおよび空気(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、ト
リクロロエチレンなどの有機塩素化合物や油分等の汚染
物質は、粘土質や土壌中の有機物に吸着されやすく、こ
の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、地下水が
飽和の状態で存在する飽和層での汚染物質の分解、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】本発明の請求項1に係る
発明は、汚染物質で汚染された地下汚染箇所の近傍の飽
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、該井戸から汚染物質を含む地下水を揚
水し、該揚水を地上のバイオリアクターに導いて汚染物
質を分解処理し、該処理水を放流または飽和層に注入す
汚染地下水、土壌の修復方法であって、前記処理水の
少なくとも一部に、酸素と土壌微生物の栄養源と基質の
うちの少なくとも1種を添加し、前記地下汚染箇所の地
下水流上流側に位置する注入井戸から飽和層に注入する
ことを特徴とする汚染地下水、土壌の修復方法である。
請求項2に係る発明は、前記バイオリアクターが、前記
汚染物質を嫌気分解するように構成された嫌気的バイオ
リアクターであることを特徴とする請求項1記載の汚染
地下水、土壌の修復方法である。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の基礎となった汚
染地下水、土壌の修復方法を示すものである。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に複数の井戸11,12,
13を掘削するとともに、それらの井戸11,12,13の地下水
流5の上流側と下流側とそれぞれ電極14,15を埋設し、
かつそれぞれの井戸11,12,13から揚水した地下水を、汚
染物質分解用のバイオリアクター16に導入して処理す
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、汚染物質は飽和層17と不飽和
層18に存在し、特にそれぞれの層の境界部分に多くな
っており、離脱し難い状態で存在している。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やすく、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11,12,13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掘削されている。こ
れらの井戸11,12,13には揚水パイプが底の近くまで挿入
されており、これらの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。これらの井戸11,12,13の
本数は、地下汚染箇所1の汚染状況に応じて適宜設定さ
れる。また、これらの井戸11,12,13は揚水用のみでな
く、地下水流5の上流側に注水用の井戸を設け、この注
水井戸から基質としてメタンやフェノール等、空気、土
壌微生物の増殖用の栄養成分(窒素源、リン酸塩などの
無機塩類など)、あるいは界面活性剤を添加した水を供
給してもよい。
【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などの電極が使用可能である。
また、不導電体からなる本体の外側に金属線や金属網を
取り付けた電極体を用いてもよい。
【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(+)側とし、下流側の電極1
5を陰極(−)側とするように直流電流が加えられる。
これら電極14,15間に加える電圧は、汚染物質の離脱、
移動を促進させることができ、しかもロスが生じない範
囲とされ、地中の導電性に応じて数V〜数百Vの範囲で
適宜変更してよい。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し、電極14,15の正負を随時切
り替えて処理を行ってもよい。
【0012】前記バイオリアクター16は、テトラクロ
ロエチレンなどの処理すべき物質を分解可能な微生物
と、井戸11,12,13から揚水された地下水とを接触させ、
該地下水に含まれる汚染物質を微生物によって生物学的
に分解するためのものである。このバイオリアクター1
6の装置構成や使用菌は汚染物質の種類に応じて適切な
タイプを選択使用することができる。例えば、嫌気性細
菌を用いたバイオリアクターとしては、通常の下水処理
や産業廃水処理で実施される嫌気性消化法(メタン発酵
法)の処理装置などを適用してよい。また、好気性菌を
用いた密閉式バイオリアクターを使用し、その他、汚染
物質の分解能を有する細菌を保持するための浮上性粒子
や多孔質支持体を備えたリアクターに、嫌気的または好
気的条件下で地下水を接触させるタイプのバイオリアク
ターを用いてもよい。
【0013】このバイオリアクター16は、処理すべき
汚染物質の種類に応じて、嫌気的バイオリアクターと好
気的バイオリアクターのいずれか一方を備えていればよ
く、また嫌気的バイオリアクターと好気的バイオリアク
ターの両方を連設して配置してもよい。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など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. Microbiol.,53,267
1-2674(1987);Fathepure,B.Z. and Boyd,S.A.: Appl.
Environ. Microbiol.,54,2976-2980(1988))により報告
された嫌気性細菌(Methanosarucina sp.,Methanosaruc
ina metai, Methanosarucina acetivorans, Methanothr
ix sp., Dechlorinating bacterium DCB-1, Methanosar
ucina sp.DCM)、Belayら(Belay,N. and Daniels,L.:A
ppl. Environ. Microbiol.,53,1604-1609(1987))によ
る報告されたメタン生成細菌(Methanococcus thermoli
thotrophics, M. thermodeltae, Methanobacterium the
rmoautotrophicum)、Egliら(Egli,C.E., Tschan,T.,
Scholtz,R.S., Cook,A.M. and Leisinger,T.: Appl. En
viron. Microbiol.,54,2819-2824(1988))により報告さ
れた硫酸還元細菌など(Desulfobacterium autotrophic
um, Acetobacterium woodii, Clostridium thermoaceti
cum)、Galliら(Galli,R. and McCaryt,P.L.:Appl. En
viron. 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、渡辺学、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、トリクロロエチレンなどの有機塩素
化合物を好気的に分解する場合には、土壌中や好気的汚
泥中などから分離される好気性菌、例えば、Foxら(Fo
x,B.G. et al.:Biochemistry, 26, 6419-6427(1990))
によって報告された各種微生物(Pseudomonas mendocin
a, P. putida F1, Nitrosomonas europaea, Mycobacter
ium sp.など)を用いることができる。
【0015】地下汚染箇所1の周囲に、このような設備
構成を構築しバイオレメディエーションにより地下汚染
箇所1の修復、すなわち汚染物質の分解除去を行うに
は、複数の電極14,15間に、地下水流5の上流側の電極
14が陽極(+)側、下流側の電極15が陰極(−)と
なるように電圧を加え、複数の井戸11,12,13から地下水
をポンプで揚水する。
【0016】これによって飽和層17中の汚染物質の離
脱、移動が著しく促進され、井戸11,12,13から揚水され
る地下水中の汚染物質の量を増大させることができると
ともに、汚染物質の離脱が困難であった不飽和層18や
不透水層19中との境界部分に含まれる汚染物質もそれ
ぞれの層から地下水流5中に離脱し、井戸11,12,13から
の揚水によって該汚染物質を回収することができるよう
になる。
【0017】それぞれの井戸11,12,13から揚水された地
下水は、バイオリアクター16に導いて、含有されてい
る有機塩素化合物等の汚染物質を生物学的に分解する。
バイオリアクター16では、汚染物質分解菌の生育に必
要な栄養源を添加したり、バイオリアクター内の温度、
酸素濃度を分解菌の生育に適する条件に維持して該菌を
増殖させる。
【0018】バイオリアクター16において汚染物質を
分解、除去し、汚染物質が消失しまたは極めて低濃度と
なった水は、活性炭吸着などの処理を必要に応じて行っ
た後、放流される。
【0019】この処理を継続して行うことにより、地下
汚染箇所1などに存在する汚染物質を効率よく地下水中
に離脱させ、分解菌によって安全に分解することがで
き、短期間のうちに地下汚染箇所1の汚染物質を除去
し、該箇所の修復を行うことができる。処理水は、地下
汚染箇所1の地下水流5の上流側に掘削された井戸か
ら、飽和層17に注入し、地下水流5を増加させるため
に用いても良い。
【0020】図2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。本例では、バイオリア
クター16で処理された処理水を積極的に地下に注入
し、しかも、地中に存在する汚染物質分解菌の生育を促
進させるメタンやフェノールなどの基質、栄養源や空気
(酸素)を添加して注入することにより、地中に存在す
る汚染物質分解菌の活性を高め、より積極的な汚染物質
の分解除去を行うための方法である。
【0021】本例では、図2に示す通り、地下汚染箇所
1の上流側に、少なくとも1本の注入井戸21と電極1
4とを設け、地下汚染箇所1の下流側に、少なくとも1
本の揚水井戸22と電極14とを設ける。揚水井戸22
には飽和層17に達する揚水パイプを挿入してあり、ポ
ンプによって揚水パイプを通して地下水を揚水し、この
水(汚染物質を含む地下水)を、地上に配したバイオリ
アクター16に導いて、汚染物質を生物学的に分解す
る。バイオリアクター16で処理された水は、栄養源、
空気、或いは界面活性剤などを適当量添加する基質添加
手段23に導き、分解菌のメタン、フェノール等の生育
基質、空気(酸素)、栄養源等を加えた後、注入井戸2
1から地下汚染箇所1の上流側に注入する。
【0022】本例による処理では、地下汚染箇所1の下
流側の揚水井戸22から揚水した地下水を、バイオリア
クター16に導き、このバイオリアクター16内で汚染
物質の分解能の高い分解菌によって効率よく分解し、そ
の処理した水を注入井戸21を通して地下汚染箇所1の
上流側の注入井戸21から飽和層17に注入するので、
地下汚染箇所1の近傍に水を強制的に循環させることが
でき、地下汚染箇所1の上流側から下流側に向けて流れ
る地下水流5の量を増し、電極14,15間の電圧印加によ
る汚染物質の離脱効果と合わせて、汚染物質の地中から
の離脱をより一層促進することができる。しかも、地下
水流5が十分でない箇所においても汚染物質の処理を実
行することができる。
【0023】また、本例では、地下汚染箇所1の上流側
の注入井戸21から飽和層17に処理水(別な水源から
の水でもよい)を注入する際に、地中に存在する汚染物
質分解菌の生育を促進させるメタン、フェノール等の基
質、栄養源、空気(酸素)を添加して注入することによ
り、地中に存在する汚染物質分解菌の活性を高め、地中
においても汚染物質の分解を行うことによって、汚染物
質の分解をより促進させることができる。さらに、必要
に応じて注入する処理水に界面活性剤を少量添加するこ
とにより、地中の粘土などに強固に吸着している汚染物
質を地下水中に極めて効果的に離脱させることができ
る。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による汚染
地下水、土壌の修復方法は、汚染物質で汚染された地下
汚染箇所の近傍の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、該井戸から汚染物
質を含む地下水を揚水し、該揚水を地上のバイオリアク
ターに導いて汚染物質を分解処理し、該処理水を放流ま
たは飽和層に注入することにより、飽和層中の汚染物質
の離脱、移動を著しく促進することができるとともに、
従来法では汚染物質の離脱が困難であった飽和層以外の
地層中に含まれる汚染物質の離脱を促進させることがで
き、短期間で汚染物質を分解除去することができる。ま
た、前記処理水の少なくとも一部に、酸素と土壌微生物
の栄養源と基質のうちの少なくとも1種を添加し、前記
地下汚染箇所の地下水流上流側に位置する注入井戸から
飽和層に注入することによって、地下汚染個所近傍に存
在する汚染物質分解菌を生育させ、地下での汚染物質の
分解を促進させることができる。さらに、前記バイオリ
アクターを、前記汚染物質を嫌気分解するように構成さ
れた嫌気的バイオリアクターとしたので、好気的条件下
では分解不可能なテトラクロロエチレンをも分解するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の基礎となった汚染地下水、土壌
の修復方法の一例を示す断面図である。
【図2】図2は本発明の汚染地下水、土壌の修復方法の
一例を示す断面図である。
【図3】図3は従来のバイオレメディエーション法を示
す断面図である。
【符号の説明】
1……地下汚染箇所 17……飽和層 11,12,13……井戸 14,15……電極 16……バイオリアクター 21……注入井戸 22……揚水井戸23……基質添加手段
───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汚染物質で汚染された地下汚染箇所の近
    傍の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、該井戸から汚染物質を含む地下
    水を揚水し、該揚水を地上のバイオリアクターに導いて
    汚染物質を分解処理し、該処理水を放流または飽和層に
    注入する汚染地下水、土壌の修復方法であって、前記処
    理水の少なくとも一部に、酸素と土壌微生物の栄養源と
    基質のうちの少なくとも1種を添加し、前記地下汚染箇
    所の地下水流上流側に位置する注入井戸から飽和層に注
    入することを特徴とする汚染地下水、土壌の修復方法。
  2. 【請求項2】 前記バイオリアクターが、前記汚染物質
    を嫌気分解するように構成された嫌気的バイオリアクタ
    ーであ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。
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