JP3673640B2 - 汚染媒体の浄化方法およびそれに用いる浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染物質で汚染された媒体の浄化方法およびそれに用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の急速な科学技術の進歩は大量の化学物質を生み出している。これらのうちのいくつかは環境を汚染している。そして、環境中の水や大気が循環していることを考えると、このような化学物質による環境汚染は地球レベルの深刻な問題である。これまでによく知られた汚染物質としては、例えばハロゲン化脂肪族炭化水素化合物（ジクロロエチレン（ＤＣＥ）、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）、ダイオキシン等）や、芳香族化合物（トルエン、キシレン、べンゼン等）、原油、ガソリンなどが挙げられる。例えばトリクロロエチレンやテトラクロロエチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素化合物は精密部品の洗浄やドライクリーニング等のための溶剤としてかつて大量に使用されていた。そしてこれらは例えば土壌中に漏洩し、それによる土壌や地下水の汚染が近年明らかになってきている。また、これらの汚染物質は一般に揮発性が高いため大気汚染を引き起こすことも考えられる。さらに、これらの汚染物質は近年その催奇性や発がん性が指摘されているなど、生物界ヘも極めて重大な影響を及ぼす可能性がある。このことから、汚染されている媒体、例えば土壌や、空気そして水の浄化の為の技術開発は早急になすべき課題となっている。
【０００３】
係る課題を解決し得る手段の一つとして注目されている技術が、微生物を利用して汚染物質を分解する技術である。例えばＴＣＥの分解能を有する微生物としてはこれまでに下記の様な微生物が報告されている。
【０００４】
Welchia alkenophila sero 5 (ATCC 53570;USP4877736)、
Welchia alkenophila sero 33 (ATCC 53571;USP4877736)、
Methylocystis sp. strainM (Agric. Biol. Chem., 53, 2903 (1989), Biosci. Biotech. Biochem., 56, 486(1992), 同56, 736(1992))、
Methylosinus trichosprium OB3b (Am. Chem. Soc. Natl. Meet. Dev. Environ. Microbiol., 29, 365(1989), Appl. Environ. Microbiol., 55, 3155(1989), Appl. Biochem. Biotechnol., 28, 877(1991), 特開平02-92274号公報、特開平03-292970号公報）、
Methylomonas sp. MM2(Appl. Environ. Microbiol., 57, 236(1991))、
Alcaligenes denitrificanss sp. xylosoxidans JE75 (Arch. microbiol., 154, 410(1990))、
Alcaligeneseutrophus JMP134(Appl. Environ. Microbiol., 56, 1179(1990)、 Mycobacterium vaccae JOB5 (J. Gen. Microbiol., 82, 163(1974), Appl. Environ. Microbiol., 54, 2960(1989), ATCC 29678)、
Pseudomonas putida BH（下水道協会誌, 24, 27(1987）、
Pseudomonas sp. strain G4 (Appl. Environ. Microbiol., 52, 383 (1986), 同53, 949(1987), 同54, 951(1988), 同56, 1279(1990), 同57, 1935(1991), USP4925802, ATCC 53617, この菌は始めPseudomonas cepaciaと分類されていたが、Pseudomonas sp.に変更された。）、
Pseudomonas mendocina KR-1(Bio/Technol., 7, 282(1989))、
Pseudomonas putida F1 (Appl. Environ. Microbiol., 54, 1703 (1988), 同54, 2578(1988))、
Pseudomonas fluorescens PFL12 (Appl. Environ. Microbiol., 54, 2578(1988))、
Pseudomonas putida KWI-9 （特開平06-70753号公報）、
Pseudomonas cepacia KK01 （特開平06-227769号公報）、
Nitrosomonas europaea (Appl. Environ. Microbiol., 56, 1169(1990))、及び Lactobacillus vaginalis sp. nov (Int. J. Syst. Bacteriol., 39, 368(1989), ATCC 49540)等。
【０００５】
そして、このような微生物を用いた汚染物質の分解、媒体の浄化の具体的な方法としては例えば微生物と汚染物質とを接触させる方法が挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らの検討によれば媒体中の汚染物質の微生物による分解は、現時点においては未だ不十分である。具体的には、例えば地下水中のトリクロロエチレン濃度に関して言えば、１９９７年時点における日本の環境基準値（０．０３μｇ／ｍｌ）以下にまで低下させることはかなり困難であり、或いはできたとしても比較的長い反応時間が必要である。そして、微生物による汚染物質の分解をより一層促進するためには、例えば汚染物質の分解効率をより向上させるための技術の開発や、微生物が汚染物質を分解するのに要する時間を短縮するための技術の開発が必要であるとの結論に至った。そして、本発明者らはこれらの点について検討を重ねた結果、汚染物質（例えばハロゲン化脂肪族炭化水素化合物など）が透過できて、該汚染物質を分解可能な微生物が透過できないような膜を介して汚染物質を含む媒体と微生物を含む媒体とを接触させることによって該汚染物質の分解効率をより一層向上させることができるという知見を得るに至った。
【０００７】
また本発明者らによる更なる検討によれば、汚染物質の分解過程において微生物は汚染物質を分解する際に生成する中間産物等によってダメージを受け、微生物の汚染物質分解能が該汚染物質との接触時間が長くなるに従って低下し、媒体中の汚染濃度を活性の衰えた微生物を用いて所定の値を下回るような値にまで低下させるためには長い反応時間が必要であることを見い出した。そして、例えば汚染物質濃度が環境基準値近傍に有るような媒体のより一層の浄化を効率的に達成するためには、該媒体を汚染物質の分解活性が高い微生物と接触させることが極めて有効であるとの新たな知見を得た。
【０００８】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであり、その目的は汚染物質を含む媒体のより効率的な浄化方法およびそれに用いる装置を提供する点にある。
【０００９】
また本発明の他の目的は、汚染物質で汚染された土壌のより効率的な浄化方法を提供する点にある。
【００１０】
さらに本発明の他の目的は、汚染物質を含む媒体のより一層の浄化を、より一層効率的に行なう方法、及びそのための装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成することのできる、本発明の一実施態様にかかる汚染媒体の浄化方法は、汚染物質を含む第１の媒体と該汚染物質を分解可能な微生物を含む第２の媒体とを、該汚染物質が透過でき該微生物が透過できない膜を介して接触させる工程を有することを特徴とするものである。
【００１２】
また上記した目的を達成することのできる、本発明の一実施態様にかかる汚染物質で汚染された土壌の浄化方法は、汚染物質を含む第１の媒体の流路と、該汚染物質の分解活性を発現している微生物を含む第２の媒体の流路を備え、該第１の媒体の流路と該第２の媒体の流路とが、該汚染物質が透過でき該微生物が透過できない膜を介して接するように配置されている汚染媒体の浄化装置であって、該第１の媒体の流路が第１の開口および第２の開口を両端部に有する管状容器であって、該第２の媒体の流路が該膜からなる外壁を有する管状部材であり、該管状部材は該第１の媒体および該第２の媒体とが該管状容器内にで該膜を介して接するように配置されている浄化装置を用意する工程、該浄化装置を該汚染物質を含む土壌に埋設し、該管状容器の第１の開口から該土壌内の該汚染物質を吸引して該管状容器内に該第１の媒体の流れを形成する工程、及び該管状部材に該第２の媒体を流動させる工程、を含むことを特徴とするものである。
【００１３】
さらに上記の目的を達成することのできる、本発明の一実施態様にかかる汚染媒体の浄化装置は、汚染物質を含む第１の媒体の流路と該汚染物質の分解活性を有する微生物を含む第２の媒体の流路を備え、該第１の媒体の流路と該第２の媒体の流路とが、該汚染物質が透過でき該微生物が透過できない膜を介して接するように配置されていることを特徴とするものである。
【００１４】
そしてこれらの実施態様によれば、汚染物質の分解活性を備えた微生物と汚染物質との接触効率を向上させることができるため、汚染物質を含む媒体の浄化を効率的に行なうことができる。
【００１５】
また上記の目的を達成することのできる、本発明の一実施態様にかかる汚染媒体の浄化方法は、汚染物質を含む第１の媒体と該汚染物質を分解可能な微生物を含む第２の媒体とを、該汚染物質が透過でき該微生物が透過できない膜を介して接触させる工程を有する汚染媒体の浄化方法であって、該第１の媒体と該第２の媒体とを該膜を介して互いに対向する方向に流動させることを特徴とするものである。
【００１６】
さらにまた上記の目的を達成することのできる、本発明の一実施態様にかかる汚染媒体の浄化装置は、汚染物質を含む第１の媒体の流路と該汚染物質を分解可能な微生物を含む第２の媒体の流路とを備え、該第１の流路および第２の流路が、該汚染物質が透過でき該微生物が透過できない膜を介して接するように配置されている汚染媒体の浄化装置であって、該第１の媒体と該第２の媒体とを互いに対向する方向に流動せしめる手段を具備していることを特徴とするものである。
【００１７】
これらの実施態様を採用することで、微生物を用いて汚染物質を分解する際の汚染物質濃度のより一層の低下、そして反応時間の短縮を図ることができる。このような構成によって上記したような効果を得られる理由は明らかでない。しかし、順方向に流した場合に生じ得る、汚染物質濃度のより一層の低減を妨げ、或いは反応時間の短縮を妨げる一つの原因と考えられる、汚染物質濃度の低下した第１の媒体と汚染物質分解活性の低下した微生物を含む第２の媒体とが接触するといった状況の発生を回避し、汚染物質と微生物との接触確率が極端に低下してしまうことを避けられるためであると考えられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を挙げて詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
本発明の一つは、汚染物質の存在する領域（例えば土壌や地下水等）に、汚染物質が透過できて微生物が透過できない隔壁で囲まれた空間を形成して、該空間内部に、汚染物質分解活性を有する微生物を含む媒体を流動させ、該微生物を含む媒体に浸透してきた汚染物質を分解することを特徴とする微生物流動型汚染浄化方法である。この基本構成を図１に示す。
【００２０】
図１において、１０１は汚染物質の分解能を有する微生物の培養槽であり、１０２は微生物は透過できず、汚染物質が透過できる膜で外壁が構成されている微生物流動領域、１０３は微生物流動領域１０２にて汚染物質と接触した微生物を含む媒体を貯留する廃液槽である。１０４は汚染物質を含む領域を示し、また１０５は培養槽１０１から微生物流動領域１０２に微生物を含む媒体を送るためのポンプである。
【００２１】
汚染物質は該膜を透過して微生物流動領域１０２内にて微生物と接触し、該微生物によって分解される。その結果、汚染された領域の汚染物質濃度は低下し、汚染領域の浄化が行なわれる。そして、係る構成においては汚染領域中に微生物を直接導入する場合と比較して微生物と汚染物質との接触効率を向上させることができ、汚染領域の浄化効率を改善できる。
【００２２】
微生物流動領域１０２を汚染領域１０４に導入するにあたっては、汚染物質がより分解されるように配慮し、好ましくは汚染源を囲む領域に導入し、できるだけ完全に汚染物質の流出を遮断できるようにすることが望ましい。
【００２３】
また、汚染物質の流れがある領域においては、汚染物質を効果的に遮断できる領域に導入することが好ましいが、汚染領域の構造や汚染物質の種類・濃度などに応じて適宜判断することが望ましい。
【００２４】
微生物流動領域１０２に導入する微生物は、最も効率よく汚染物質分解活性を発現できる環境において汚染物質と接触させることが好ましい。一般に微生物は、液体倍地中で培養され、最適化された培地中で最高の活性を示す。しかし、このような最適化された培地中であっても、特定の汚染物質、例えばトリクロロエチレン等の有機塩素化合物を分解浄化させるような場合、微生物は分解反応の中間産物などでダメージを受け、活性は時間とともに低下する。また、微生物側のコンディションとしては、―般に、対数増殖期の後期がよいとされている。これは、個々の微生物の活性や総微生物数から考えてもタイミングよく微生物を利用することの利点を示している。
【００２５】
このことから微生物は、微生物流動領域１０２内で滞留させることなく、常に新鮮な部生物を供給することが好ましい。特には微生物のライフサイクル中の最もよいタイミングで反応場に微生物を供給し、活性維持期間の間だけ、反応場中に存在するように微生物液を流動させることが好ましい。
【００２６】
隔壁の材質や孔径等は、なんら限定されないが、汚染物質の透過性を考慮して決定することが望ましい。例えば、汚染物質が生物毒性を持つような場合、透過性を比較的に抑えて、微生物が接触する汚染物質の濃度を制御することが可能である。材質的に十分に透過性の高い汚染物質の場合は、孔怪はゼロでもかまわない。
【００２７】
また、隔壁の表面積を制御することでも分解効率の制御が可能である。例えば、隔壁として多孔質中空糸膜を使用する場合を考えると、中空糸の口怪を選択することで、液量に対する表面積を制御し、微生物に供給される汚染物質の濃度を制御することができる。さらに、十分に透過性の高い汚染物質の場合、隔壁の一部を汚染物質の透過性のある素材で構成することも可能である。
【００２８】
汚染物質を含む流体は、気体または液体、あるいは気体と液体の混合でもかまわない。ただし、気体と液体の混合のような汚染された流体が流路中で攪拌されるような場合、完全に浄化されていない気体または液体が反応場から排出される可能性があるため注意を必要とする。
【００２９】
いずれの場合も、微生物の分解活性、汚染された流体中の汚染物質濃度、汚染物質の毒性等を考慮して、隔壁の素材・孔径・表面積、微生物を含む媒体の流速などを決定することが望ましい。
【００３０】
本実施の形態に用いられる微生物としては、分解しようとする汚染物質の分解活性を有する公知のものを適宜選択して用いればよい。例えば、汚染物質がハロゲン化脂肪族炭化水素化合物（例えばトリクロロエチレンやテトラクロロエチレン等）や芳香族化合物（フェノールやトルエン等）の場合には、Ｊ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５１０２）、ＪＭ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５３５２）、ＪＭ２Ｎ株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５９６１）等が用いられる。更には細菌、微細藻類、かび、放線菌、原生動物等も用いることができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の汚染媒体の浄化方法及びそれに用いる装置の第２の実施の形態の概略説明図である。図２において、２０１は汚染物質を含む第１の媒体の貯留タンク、２０２は汚染物質を分解可能な微生物を含む第２の媒体の貯留タンク、２０３は微生物と第１の媒体が、汚染物質が透過でき微生物が透過できない膜を介して接する反応槽、２０４はタンク２０２から反応槽２０３に微生物を含む第２の媒体を供給するためのポンプ、２０５はタンク２０１から反応槽２０４に汚染物質を含む第１の媒体を供給するためのポンプ、２０６は反応槽２０３にて汚染物質と接触した第２の媒体を貯蔵する廃液タンク、２０７は反応槽２０３にて浄化された第１の媒体を貯蔵する浄化媒体タンクである。本実施の形態は、汚染物質を含む第１の媒体を流動させる点において第１の実施の形態と異なっている。
【００３２】
図３及び図４は、それぞれ図２の反応槽２０３の異なる実施態様の拡大断面図である。図３及び図４において３０１は、第１の開口３０３及び第２の開口３０４を備えた管状容器である。該第１及び第２の開口のどちらか一方が汚染物質を含む第１の媒体の管状容器３０１ヘの導入口となり、他方が排出口となり、管状容器３０１が第１の媒体の流路を構成する。また、３０２は管状容器３０１内に収納された管状部材である。管状部材３０２もまた、第１の開口３０５と第２の開口３０６を備えている。また管状部材３０２の外壁は、微生物は透過できず汚染物質は透過できるような特性を有する膜で構成されている。そして管状部材３０２は、汚染物質の分解活性を有する微生物を含む第２の媒体の流路を構成する。
【００３３】
この実施態様においては、第１の媒体と第２の媒体とは互いに流動しつつ、管状容器３０１内で管状部材３０２の外壁を介して接触する。そして汚染物質は外壁を透過して微生物と接触し分解される。ここで、図３に示した管状容器３０１は、例えばその内部に配置された管状部材３０２内を流れる第２の媒体が、管状容器３０１の第１の開口３０３から第２の開口３０４の方向に向って流れるように構成されている。図４に示した管状容器３０１は、その内部に配置された管状部材３０２内を流れる第２の媒体の方向と管状容器３０１内を流れる第１の媒体の流れの方向とに何ら規則性を有していない。
【００３４】
微生物の汚染物質分解活性は、微生物が汚染物質を分解するに従って低下していくため、管状部材３０２の上流と下流とでは微生物の汚染物質分解活性に分布が存在する。すなわち管状部材３０２の上流側の、管状部材に導入されたばかりの微生物は汚染物質の分解効率が相対的に最も高い。図３に示した装置を用いると共に第１及び第２の媒体の流動方向を制御した場合、管状部材３０２内の微生物の活性分布を利用して汚染媒体のより一層高度な浄化を図ることができる。これについては本発明の第４の実施の形態として後述する。
【００３５】
一方、図４に示した装置を用いた場合には、微生物は第１の媒体の流路に沿って何回も往復するため、浄化効率は微生物の有する分解活性の平均値に従うと考えられる。そしてこの構成は汚染物質の濃度が比較的低い第１の媒体の浄化に好適に用いられる。
【００３６】
（第３の実施の形態）
ところで上記の第２の実施の形態は、汚染物質によって汚染された土壌をその場で浄化する方法に適用可能である。図５はその概略説明図である。図５において、５０１は汚染物質で汚染されている土壌領域、５０２は、土壌領域５０１中の汚染物質あるいはそれを含む媒体を吸引し、反応槽５０３内に汚染物質を含む第１の媒体の流れを作るための吸引ポンプである。なお、５０３は、土壌中の汚染物質を含む第１の媒体と微生物との反応槽である。
【００３７】
図６及び図７はそれぞれ、図５の反応槽５０３の異なる実施態様の拡大断面図である。基本的な構成は図３或いは図４に示したように、管状容器５０４内に管状部材３０２が充填された構成を有している。但し、土壌領域に打ち込むことができるように、管状容器５０４の外形形状は杭状に形成されている。そして管状容器５０４の下端には汚染媒体を含む第１の媒体を吸入するための開口（第２の開口）３０４が設けられている。そして吸引ポンプ５０２で吸引された汚染物質を含む第１の媒体は、第２の開口３０４から吸引されて第１の開口３０３に向って流動し、その過程で管状容器５０４内に充填された管状部材３０２内に流動させた微生物を含む第２の媒体と、膜を介して接する。そして、第１の媒体中の汚染物質は管状部材３０２内部に透過し、そこで微生物と接触して、微生物に分解される。
【００３８】
（第４の実施の形態）
本発明に係る汚染媒体の浄化方法及びそれに用いる装置の第４の実施の形態について説明する。
【００３９】
（浄化装置の説明）
図８は、図２に示す浄化装置の反応槽の他の実施態様にかかる拡大断面図である。この図８において、３０１は第１の媒体の流路を構成する管状容器であって、両端に第１の媒体の導入口となる開口８０２及び排出口となる開口８０３が設けられている。また３０２は、汚染物質が透過でき微生物が透過できないような膜で外壁が構成されている管状部材であって、第１の開口８０５及び第２の開口８０６を備え、例えば第１の開口８０５から第２の開口８０６に向う流れを有する第２の媒体の流路を構成する。そして管状部材３０２は、管状容器３０１内にらせん状に充填にされてなると共に、第２の媒体の導入口８０５から管状部材３０２内に導入された第２の媒体が、第１の媒体の排出口８０３から導入口８０２の方向に向けて流れるように構成されている。
【００４０】
（浄化方法の説明）
図２に示した貯留タンク２０１から供給手段２０５（例えばポンプ等）によって汚染物質を含む第１の媒体を導入口８０２から管状容器３０１内に導入する。また、貯留タンク２０２内に貯留された汚染物質の分解活性が高められた微生物を含む第２の媒体を供給手段２０４（例えばポンプ等）を用いて開口８０５から管状部材３０２に導入する。その結果、第１の媒体および第２の媒体は互いに対向する流れを形成しつつ、管状部材３０２の外壁を介して接触する。
【００４１】
かかる構成においては、管状部材３０２の上流から下流に向けて微生物の汚染物質分解活性に勾配が生じる。すなわち、管状部材３０２に導入される微生物の汚染物質分解能力は、管状部材３０２に導入されたばかりの状態が最も高く、この微生物を含む第２の媒体の流れは膜を透過してきた第１の媒体中の汚染物質を分解しつつ下流に流れて行き、下流に行くに従ってその分解活性を失っていく。そして本実施の形態は、この汚染物質分解活性の分布を利用することで第１の媒体のより一層の浄化を達成するものである。すなわち、管状容器３０１内の第１の媒体の導入口８０２近傍では、汚染物質の濃度が高い第１の媒体と分解活性が相対的に最も低い状態の微生物とが接し、管状容器３０１内の第１の媒体の排出口８０３近傍では汚染物質の濃度が相対的に低下している第１の媒体と分解活性が相対的に最も高い微生物とが接するようなシステムが構成される。このシステムにおいては、第１及び第２の媒体の接触初期の、第１の媒体中の汚染物質濃度の低下の度合いは、順方向に第１及び第２の媒体を流した場合と比較して少なく、第１の媒体中の汚染物質濃度の低下を安定的に継続させることが可能である。
【００４２】
本実施の形態において用いられる微生物としては、汚染物質の分解能を有しているものが好ましく、特には微生物を含む媒体の流れの下流においては微生物の汚染物質分解活性は低下するが、分解活性が低下した状態においても第１の媒体中の汚染物質濃度を低減させられる程度の汚染物質分解能を有する微生物が好適に用いられる。
【００４３】
（媒体の説明）
汚染物質を含む第１の媒体は、気体もしくは液体、または気体と液体との混合体（気液混合体）であってもよい。但し、第１の媒体を気液混合体とする場合には、第１の媒体が流路中で攪拌されることがないように、すなわち第２の媒体との対向流が乱されないように流動させることが、第１の媒体中の汚染物質濃度のより一層の低減、或いは反応時間の短縮を図る上で好ましい。いずれの場合も、微生物の分解活性、汚染された媒体中の汚染物質濃度、汚染物質の毒性等を考慮して、隔壁の素材、孔径、表面積、微生物を含む媒体の流速、汚染物質を含む媒体の流速等を決定することが望ましい。
【００４４】
第２の媒体に関しては、微生物は一般的に液体培地中で培養され、そして最適化された培地中で最高の汚染物質分解活性を示す。したがって本実施の形態において、汚染物質の分解活性を持つ微生物と汚染物質との接触は、微生物がその分解活性を最も効率よく発現できる環境の下で行なうことが好ましく、そのため第２の媒体としては用いる微生物の液体培地を含むことが好ましく、特には用いる微生物にとって最適化された液体培地を用いることが好ましい。
【００４５】
また、汚染物質を分解する際の微生物のコンディションとしては一般に対数増殖期の後期が好ましい。微生物ライフサイクル中の汚染物質の分解に最も適したタイミングで反応場に微生物を供給し、活性維持期間の間、反応場中に存在するよう微生物液を流動させることが好ましい。そこで第２の媒体の貯留タンク２０２としては、例えば微生物の持つ汚染物質分解活性を制御できるように微生物の培養槽としておくことは好ましい態様である。
【００４６】
（管状部材の外壁を構成する膜の説明）
（微生物のサイズ）／（汚染物質のサイズ）：管状部材３０２の外壁を構成する膜は、汚染物質が透過でき且つ微生物が透過できないものを用いることが好ましい。そしてこのような条件を満たすものであれば、その材質や、孔径等は何ら限定されるものでなく、分解しようとする汚染物質とそれの分解に用いる微生物のサイズ等の応じて適宜選択すればよい。例えばトリクロロエチレンはその分子径がオングストロームのオーダーであるのに対して、トリクロロエチレンを分解可能な微生物ＪＭ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５３５２）のサイズは約０．５〜１μｍ程度であることから、例えばトリクロロエチレンが通過でき微生物が通過できないサイズの孔を有する中空糸膜等を管状部材３０２として好適に用いることができる。
【００４７】
また、隔壁の表面積を制御することでも分解効率の制御が可能である。例えば、隔壁として多孔質中空糸膜を使用する場合を考えると、中空糸の口径を選択することで液量に対する表面積を制御し、微生物に供給される汚染物質濃度を制御することができる。
【００４８】
中空糸膜としては例えばフッ素樹脂や、ポリスルホン、セルロース製のものなどを用いることができる。
【００４９】
また、材質的に十分に透過性の高い汚染物質の場合は、孔径がゼロの中空糸膜も用いることができる。例えばポリスルホン製の中空糸膜は孔が無くてもＴＣＥ等を透過させることができる。このように十分に透過性の高い汚染物質の場合、隔壁の一部を汚染物質の透過性のある素材で構成して、微生物に供給される汚染物質濃度を制御してもよい。さらに汚染物質が生物毒性を持つような場合、または汚染物質を分解浄化する過程の中間産物が生物毒性を持つ場合は、膜として汚染物質の透過性が比較的低いものを用いて微生物が接触する汚染物質濃度を制御してもよい。 （浄化条件）
ところで本実施の形態は、第１の媒体および第２の媒体を対向して流すことによって所定の反応時間を経た後の第１の媒体の汚染物質濃度が、順方向に流して同じ反応時間を経た後の第１の媒体の汚染物質濃度よりも低くなるような条件の下で特に好適に用いられるものである。このような条件は、例えば用いる微生物、第１の媒体中の汚染物質の初期濃度、第１の媒体の種類、第２の媒体の種類、第１及び第２の媒体の接触時間（例えば反応経路の長さ、第１及び第２の媒体の流速等）、第１の媒体と第２の媒体を隔てる膜の性質等によって決定される。
【００５０】
ここで第１の媒体と第２の媒体を対向するように流動させることによって、順方向に流した場合と比較してより優れた効果を得られる条件について具体例を挙げる。
【００５１】
例えば第１の媒体がトリクロロエチレン１００ｐｐｍを含む空気であって、第２の媒体が微生物ＪＭ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５２５３）を下記の組成を有するＭ９倍地にて３日間培養し、菌濃度を２．３×１０6セル（ｃｅｌｌ）／ｍｌとしたものであり、管状容器として内径３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのガラスカラム、管状部材として長さ３０ｍ、外径４ｍｍ、内径３ｍｍのフッ素樹脂製中空糸膜（商品名：ポアフロンフィルターチューブ、フロン工業社製）を用い、第１の媒体の流速を３リットル／時間とし、第２の媒体の流速を５．９ｍｌ／時間とした場合、ガラスカラムの排出口近傍における第１の媒体中のトリクロロエチレンは実質的に観測されない。これに対して、第１の媒体と第２の媒体を順方向に流動させた場合、ガラスカラムの排出口近傍における第１の媒体中のＴＣＥ濃度は１５〜３０ｐｐｍ程度でほぼ収束してしまいそれ以下とすることは困難であった。よって上記のような条件の下では第１及び第２の媒体を対向して流動させることが好ましいものである。
【００５２】
［Ｍ９培地組成］
・Ｎａ2ＨＰＯ4 ６．２ｇ／リットル
・ＫＨ2ＰＯ4 ３ｇ／リットル
・ＮａＣｌ ０．５ｇ／リットル
・ＮＨ4Ｃｌ １ｇ／リットル
・グルタミン酸ナトリウム ５ｇ／リットル
・水 残量
また他の具体例としては、第１の媒体がトリクロロエチレン２００ｐｐｍを含む空気であって、第２の媒体が微生物シュードモナス・セパシアＫＫ０１（ＦＥＲＭ ＢＰ−４２３５）を、酵母エキス０．１％及びフェノール３００ｐｐｍを含むＭ９培地にて約５０時間培養し、菌濃度を８．４×１０8セル／ｍｌとしたものであり、管状容器として内径３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのガラスカラム、管状部材として長さ２５ｍ、外径４ｍｍ、内径３ｍｍのフッ素樹脂製中空糸膜（商品名：ポアフロンフィルターチューブ、フロン工業社製）を用い、第１の媒体の流速を１．８リットル／時間とし、第２の媒体の流速を４．９ｍｌ／時間とした場合、ガラスカラムの排出口近傍における第１の媒体中のトリクロロエチレンは実質的に観測されない。これに対して第１の媒体と第２の媒体を順方向に流動させた場合、ガラスカラムの排出口近傍における第１の媒体中のＴＣＥ濃度は約４５ｐｐｍ程度でほぼ収束してしまいそれ以下とすることは困難であった。よって上記のような条件の下では第１及び第２の媒体を対向して流動させることが好ましいものである。
【００５３】
更にまた他の例としては、第１の媒体がトリクロロエチレン２０ｐｐｍを含む水であって、第２の媒体が微生物ＪＭ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５３５２）をグルタミン酸ナトリウム０．５％を含むＭ９培地にて約４８時間培養し、菌濃度を１．３×１０9セル／ｍｌとしたものであり、管状容器として内径４５ｍｍ、長さ５００ｍｍのガラスカラム、管状部材として長さ３０ｍ、外径４ｍｍ、内径３ｍｍのフッ素樹脂製中空糸膜（商品名：ポアフロンフィルターチューブ、フロン工業社製）を用い、第１の媒体の流速を５０ｍｌ／時間とし、第２の媒体の流速を１０ｍｌ／時間とした場合、ガラスカラムの排出口近傍における第１の媒体中のトリクロロエチレンの濃度は０．０２ｐｐｍ以下であった。これに対して、第１の媒体と第２の媒体を順方向に流動させた場合、ガラスカラムの排出ロ近傍における第１の媒体中のＴＣＥ濃度は約０．２ｐｐｍ程度でほぼ収束してしまった。よって上記のような条件の下では第１及び第２の媒体を対向して流動させることが好ましいものである。
【００５４】
なお上記第２〜第４の実施の形態においては、第２の媒体の流路としての管状部材３０２が１本の構成を示したが、複数本の管状部材を管状容器内に配置して、第１の媒体の浄化効率をより向上させることも可能である。また管状部材３０２内の微生物培養液の流速を制御することで、リアクター内の分解活性分布をより微妙に制御することが可能になり、汚染流体の汚染濃度の変動にも効率よく対応することができるようになる。これによって、微生物の持つ分解活性を完全に消費し、汚染物質を完全に分解することができる。
【００５５】
上記第２〜第４の実施の形態においては第２の媒体を管状部材３０２に流す構成としたが、第１の媒体を管状部材３０２に流す構成としてもよい。但し、第１の媒体中に多くの粒子が含まれていることが予想される場合、或いは管状部材３０２として例えば細い中空糸膜を用いる場合には、中空糸膜の目詰まり等が生じる可能性があるため、目詰まり防止のための対策を施すことが好ましい。
【００５６】
また上記第２〜第４の実施の形態における微生物は、貯留タンク２０２を培養槽とし、貯留タンク２０２内で微生物を増殖させた後に反応槽２０３内に導入する構成としたが、貯留タンク２０２内では微生物を培養せずに培養槽を別途設け、そこで培養した培養液を貯留槽２０２に貯留する構成としてもよい。
【００５７】
また、第１及び／又は第２の媒体の流動に用いる供給手段２０４、２０５としてはポンプのほか、例えば静水圧で送る方法が挙げられる。
【００５８】
さらに、第１の媒体はいったん貯留槽２０１に貯える構成としたがこの構成は必須ではない。しかし貯留槽２０１を設けることで汚染媒体の濃度・量などの変動が処理槽２０３における汚染媒体の処理状況に影響を与えることを抑え、あるいは防止することができ、本実施の形態においては設置することが望ましい。
【００５９】
管状部材内に微生物を含む媒体を流動させる場合、微生物を含む媒体側の圧力は、汚染物質を含む媒体側の圧力よりも若千低めに設定することが、両媒体間に存在する膜の目詰まりの発生を抑え、或いは防止できるため好ましい。また汚染物質がハロゲン化脂肪族炭化水素化合物（例えばトリクロロエチレンなど）の場合は、隔壁を疎水性の材質にし汚染媒体側の圧力を高くすることで物質交換の効率を高めることができる。したがって、汚染物質が上記のような物質であって、媒体中に目詰まりの原因となるような粒子が含まれていない状態とすることによって、例えばそのような粒子を予め取り除くことによって、汚染媒体側の圧力を高め、汚染物質と微生物との接触効率のより一層の向上を図ることも可能である。
【００６０】
以上の各実施の形態により説明したように本発明によれば、汚染物質を含む媒体を微生物を用いて効率良く浄化できる。また、汚染物質と微生物との反応速度が向上し、浄化に要する時間の短縮を図ることができる。更にまた、汚染物質を含む媒体のより高度な浄化を短時間で行なうことが可能となる。
【００６１】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。
【００６２】
（実施例１）
図９に示す装置を以下の手順に従って組み立てた。
【００６３】
反応槽を構成する管状容器３０１として、内径３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍで両端をネジ口に加工したガラスカラム、及び２個のネジ蓋９０２を用意した。ネジ蓋９０２の内側にはテフロンコートゴムパッキンを入れ、蓋中央及びパッキンには針穴をあけて０．７ｍｍ径のテフロンチューブ９０３、９０４を通し、管状容器３０１の第１及び第２の開口とした。
【００６４】
そしてテフロンチューブ９０３の一端は流量計９０５を介して標準ガス発生機９０６（パーミエーターＰＤ−１Ｂ、ガステツク社製）に繋ぎ、もう一方のテフロンチューブ９０４の一端にはサンプリング用のポート９０７と活性炭を充填したトラップ９０９に繋げた。
【００６５】
次に、管状部材３０２としてポアフロンフィルターチューブ（フロン工業社製、外径４ｍｍ、内径３ｍｍ）を用意し、これをカラム内に図４に示したように約３０ｍ分挿入し、チューブの両末端はネジ蓋９０２のパッキンに穴を開けてカラム外に出し、一端は微生物を含む第２の媒体を供給するためのタンク９１０に繋ぎ、他端は廃液タンク９１１に繋いだ。
【００６６】
次いで第２の媒体の貯留タンク９１０には、分解微生物を培養した培養液を入れた。微生物の培養液は、一日ごとに新鮮な培養液をタンクに補給した。分解微生物は、ＪＭ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５３５２）を使用し、培養開始から３日目、菌濃度としては１．２×１０8ｃｅｌｌ／ｍｌのものを使用した。培地組成は以下の通りである。
【００６７】
培地組成
・Ｎａ2ＨＰＯ4 ６．２ｇ／リットル
・ＫＨ2ＰＯ4 ３ｇ／リットル
・ＮａＣｌ ０．５ｇ／リットル
・ＮＨ4Ｃｌ １ｇ／リットル
・グルタミン酸ナトリウム・Ｈ2Ｏ １０ｇ／リットル
・水 残量
標準ガス発生機９０６にはトリクロロエチレン（ＴＣＥ）をセットし、ＴＣＥ濃度１００ｐｐｍの空気がカラムに供給されるように調整した。なお標準ガスの流量は３リットル／ｈｒになるよう流量計９０５で調整した。
【００６８】
次に、カラムを垂直に立てた状態で三脚に固定し、第２の媒体の貯留タンク９１０と廃液タンク９１１の高さを調節して、第２の媒体の流速が１７．７ｍｌ／ｈｒとなるようにした。この流速は微生物が約０．５日でカラム内のポアフロンチューブを通過する流速である。
【００６９】
次に、ポアフロンフィルターチューブヘの微生物を含む培養液の供給を開始し、ポアフロンフィルターチューブ内に培養液が十分に充填された後に、ＴＣＥを含む空気の供給を開始し、テフロンチューブ９０４の途中に設けたサンプリングポート９０７にて空気中のＴＣＥ濃度をモニターした。なおＴＣＥ濃度の測定は、ＦＩＤ検出器付ガスクロマトグラフィー（商品名：ＧＣ１４Ｂ、島津製作所（株）社製）で行った。その結果は図１０に示した通りであって、５日間の連続測定中ＴＣＥは検出されなかった。
【００７０】
（比較例１）
実施例１においてタンク９１０に培地のみを入れた以外は実施例１と同様にして空気中のＴＣＥ濃度を５日間モニターした。その結果は図１０に示した通りである。カラム内の空気が置換された時点でＴＣＥが検出され始めている。この結果から、実施例１が微生物の作用でＴＣＥを分解浄化していることがわかる。
【００７１】
（比較例２）
実施例１においてポアフロンフィルターチューブ３０２内に十分培養が充填された時点で培養液の供給を停止した以外は実施例１と同様にしてテフロンチューブ９０４に流出してくる空気のＴＣＥ濃度を５日間モニターした。その結果は、図１０に示した通り、１０時間経過頃より徐々にＴＣＥが検出されはじめ、３０時間程度でほとんど浄化作用はなくなった。
【００７２】
（実施例２）
実施例１において標準ガス発生機９０６の代わりに、濃度５ｐｐｍのＴＣＥ水溶液４０リットルを入れたタンクを接続し、このタンクから流速０．２５リットル／ｈｒでカラム内にＴＣＥ水溶液が供給されるよう構成した以外は実施例１と同様にして実験を行なった。なお、ＴＣＥ水溶液のカラムヘの供給手段としてはローラーポンプ（ＦＵＲＵＥ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｃｏ．Ｌｔｄ 製 ＲＰ−ＭＲＦ１）を使用した。またテフロンチューブ９０４に流出してくる処理水はサンプリングポート９０７から抜き取り、定法に従ってＥＣＤ検出器付ガスクロマトグラフィー（商品名：ＧＣｌ４Ｂ、島津製作所（株）製）で行った。
【００７３】
その結果は図１１に示した通りである。供給タンク内のＴＣＥ水溶液が減少すると、液中のＴＣＥがタンク内の気相に放出されるため徐々に汚染水の濃度が低下する。このため、３０時間頃まで分解浄化しきれずに検出されていたＴＣＥが実験後半では完全に分解されて検出されなくなった。そして本実験システムでは４．５ｐｐｍ程度まで分解浄化可能であることが判明した。
【００７４】
（実施例３）
図１２に示すようにステンレス製の実験槽１２０１（内寸：直径３６ｃｍ、深さ３６ｃｍ）中に実験用の土壌を作成した。まず、実験槽１２０１の最下部に礫層１２０３（平均粒怪０．７ｃｍ）を約６ｃｍの厚さに敷き詰めた。次に細砂層１２０５（平均含水比１３％）として約６ｃｍの厚さに展圧層（平均湿潤圧密度１．８ｇ／ｃｍ3）を４層作成した。更にその上に最下部と同様に礫層１２０３を約６ｃｍの厚さに作成した。この土壌の作成時に内径３０ｍｍ、長さ３０ｃｍのステンレス製のパイル１２０７を、その先端が実験用土壌の上面から深さ２０ｃｍに位置するように埋設した。このパイル１２０７としては図７に示した浄化装置と同様の構成を有するものを用いた。すなわちパイルは、一端に設けた開口からパイル内に土壌中の汚染物質を吸引できるように他端にも開口を備え、更に内部には管状部材３０２（不図示）として長さ１０ｍのフッ素樹脂製中空糸膜（商品名：ポアフロンフィルターチューブ；フロン工業社製、外径４ｍｍ、内径３ｍｍ）を充填した。なお、中空糸膜３０２は図４に示したように第２の媒体の流動方向が第１の媒体の流動方向に対してランダムとなるようにパイル１２０７内に充填した。次いで実験槽１２０１を鉄製の蓋１２０８を用いて密閉した。
【００７５】
次に、パイル内に充壊した管状部材３０２の一端をテフロンチューブ１２０９を用いて微生物を含む第２の媒体の貯留タンク９１０に接続し、他端をテフロンチューブ１２１１を用いて廃液タンク９１１に接続した。またパイル１２０７の、土壌中に埋設していない側の開口部にはテフロンチューブ１２１３を用いて、中間に吸引ポンプ１２１５を接続して土壌内の汚染物質を含む第１の媒体をパイル１２０７内を通して、土壌の外に吸引できるように構成した。テフロンチューブ１２１３の途中部にはサンプリングポート９０７及び活性炭トラップ９０９を接続した。
【００７６】
次に、貯留タンク９１０にて実施例１と同様にして微生物を培養し、その培養液をポンプ１２１７を用いてパイル１２０７内の管状部材３０２に管状部材内の流速が９．２ｍｌ／ｈｒとなるようにして送液を開始した。
【００７７】
送液開始から１２時間経過して管状部材３０２内が培養液で充填された後、実験槽１２０１の下部に設置したステンレス製のパイプ１２１９から礫層１２０３に濃度１００ｐｐｍのトリクロロエチレン水溶液１５０ｍｌを注入した。次いでステンレス製パイプ１２１９を閉鎖し、トリクロロエチレンを含む水溶液を注入後５時間放置した。
【００７８】
次に、ポンプ１２１５を作動させて（流速：３リットル／ｈｒ）土壌中のトリクロロエチレンを含む空気の流れをパイル内に形成し、パイル内でポアフロンフィルターチューブを介して培養液とトリクロロエチレンを含む空気を接触させた。パイル上部から排出される空気はサイプリングポート９０７から定期的に採取し、排気された空気中のトリクロロエチレンの濃度をＦＩＤ検出器付ガスクロマトグラフィー（商品名：ＧＣ１４Ｂ、島津製作所（株）製）で測定した。その結果は、図１３に示した通り、気相中のＴＣＥ濃度は０．０１ｐｐｍ以下に維持された。
【００７９】
（比較例３）
実施例３と同様にして実験槽を用意し、浄化装置、タンク等の設備を準備した。次に、汚染分解微生物培溶液の代わりに水道水を浄化用のパイルのチューブ内に送液した。２４時間送液後、実験槽下部に設置したステンレスパイプ１２１９（空気採り入れ口兼用）を用いて、実験土壌の下部の礫層１２０３に、汚染物質として濃度１００ｐｐｍのトリクロロエチレン水溶液１５０ｍｌを注入した。
【００８０】
５時間放置（放置中は、下部ステンレスパイプは閉鎖）後、ポンプ１２１５を作動させ、以後、定期的に浄化装置上部の排気口の気中ＴＣＥ濃度を記録した。ＴＣＥ濃度の測定は、実施例３と同様にガスクロマトグラフィーで行った。
【００８１】
測定結果を図１３に示す。図１３から本発明の効果が吸着等の影響ではなく、微生物による分解であることが確認された。
【００８２】
（実施例４）
図８及び図１４に示す装置を以下の手順に従って組み立てた。
【００８３】
反応槽を構成する管状容器３０１として内径３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍで両端をネジ口に加工したガラスカラム、及び２個のネジ蓋９０２を用意した。ネジ蓋９０２の内側にはテフロンコートゴムパッキンを入れ、蓋中央及びパッキンには針穴を開けて０．７ｍｍ径のテフロンチューブ９０３、９０４を通し、管状容器３０１ヘの汚染媒体の導入口および排出口とした。
【００８４】
そしてテフロンチューブ９０３の一端は標準ガス発生機９０６（パーミエーターＰＤ−１Ｂ、ガステック社製）に繋ぎ、もう一方のテフロンチューブ９０４の一端にはサンプリング用のポート９０７と活性炭を充填したトラップ９０９を設けた。 次に、管状部材３０２としてポアフロンフィルターチューブ（フロン工業社製、外径４ｍｍ、内径３ｍｍ）を用意し、これをカラム内に約３０ｍ分挿入し、両末端はネジ蓋９０２のパッキンに穴を開けてカラム外に出し、一端は微生物を含む第２の媒体を供給するためのタンク９１０に繋ぎ、他端は廃液タンク９１１に繋いだ。なお、ポアフロンフィルターチューブのカラム３０１内ヘの充填は、図８に示したようにらせん状とし、且つポアフロンフィルターチューブ内を流れる微生物を含む第１の媒体の流れが、カラムの汚染媒体排出口のテフロンチューブ９０４から導入ロのテフロンチューブ９０３の方向に向うようにした。
【００８５】
次いで第２の媒体の貯留タンク９１０には、分解微生物を培養した培養液を入れた。微生物の培養液は、一日ごとに新鮮な培養液をタンクに補給した。分解微生物は、ＪＭ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５３５２）を使用し、培養開始から３日目、菌濃度としては１．２×１０8ｃｅｌｌ／ｍｌのものを使用した。培地組成は以下の通りである。
【００８６】
培地組成
・Ｎａ2ＨＰＯ4 ６．２ｇ／リットル
・ＫＨ2ＰＯ4 ３ｇ／リットル
・ＮａＣｌ ０．５ｇ／リットル
・ＮＨ4Ｃｌ １ｇ／リットル
・グルタミン酸ナトリウム ５ｇ／リットル
・水 残量
標準ガス発生機９０６にはトリクロロエチレン（ＴＣＥ）をセットし、ＴＣＥ濃度１００ｐｐｍの空気がカラムに供給されるように調整した。なお標準ガスの流量は３リットル／ｈｒになるよう流量計９０５で調整した。
【００８７】
次に、カラムを垂直に立てた状態で三脚に固定し、第２の媒体の貯留タンク９１０と廃液タンク９１１の高さを調節して、第２の媒体の流速が５．９ｍｌ／ｈｒとなるようにした。この流速は微生物が約１．５日でカラム内のポアフロンチューブを通過する流速である。
【００８８】
次に、ポアフロンフィルターチューブヘの微生物を含む培養液の供給を開始し、ポアフロンフィルターチューブ内に培養液が十分に充填された後に、ＴＣＥを含む空気の供給を開始し、テフロンチューブ９０４の途中に設けたサンプリングポート９０７にて空気中のＴＣＥ濃度をモニターした。なおＴＣＥ濃度の測定は、ＦＩＤ検出器付ガスクロマトグラフィー（商品名：ＧＣ１４Ｂ、島津製作所（株）製）で行った。
【００８９】
その結果は図１５及び図１６に示した通りであって、５日間の連続測定中ＴＣＥは検出されなかった。本実施例における第２の媒体の流速は実施例１のそれの約１／３に設定したが、気体中のＴＣＥ濃度には両者に有意な差異は認められなかった。このことは本実施例におけるＴＣＥの分解効率が、実施例１の分解効率を上回っていることを示している。
【００９０】
（比較例４）
実施例４においてタンク９１０に培地のみを入れた以外は実施例４と同様にして空気中のＴＣＥ濃度を５日間モニターした。その結果は図１５及び図１６に示した通りである。カラム内の空気が置換された時点で、ＴＣＥが検出され始めている。この結果から、実施例４では微生物の作用でＴＣＥが分解浄化されていることがわかる。
【００９１】
（比較例５）
実施例４においてポアフロンフィルターチューブ内に十分培養液が充填された時点で培養液の供給を停止した以外は実施例４と同様にしてテフロンチューブ９０４に流出してくる空気のＴＣＥ濃度を５日間モニターした。その結果は、図１５及び図１６に示した通り、１０時間経過頃より徐々にＴＣＥが検出されはじめ、１７時間程度でほとんど浄化作用はなくなった。
【００９２】
（実施例５）
実施例４において標準ガス発生機９０６の代わりに、濃度１０ｐｐｍのＴＣＥ水溶液４０リットルを入れたタンクを接続し、このタンクから流速０．２５リットル／ｈｒでカラム内にＴＣＥ水溶液が供給されるよう構成した以外は実施例４と同様にして実験を行なった。なお、ＴＣＥ水溶液のカラムヘの供給手段としてはローラーポンプ（ＦＵＲＵＥ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｃｏ．Ｌｔｄ 製 ＲＰ−ＭＲＦ１）を使用した。またテフロンチューブ９０４に流出してくる処理水はサンプリングポート９０７から抜き取り、定法に従ってＥＣＤ検出器付ガスクロマトグラフィー（商品名：ＧＣ１４Ｂ、島津製作所（株）製）で行った。
【００９３】
その結果は図１７に示した通りである。供給タンク内のＴＣＥ水溶液が減少すると、液中のＴＣＥがタンク内の気相に放出されるため徐々に汚染水の濃度が低下する。このため、３日目頃まで分解浄化しきれずに検出されていたＴＣＥが４日目以降に完全に分解されて検出されなくなった。そして本実験システムでは最大で時間当たりＴＣＥ２ｍｇ程度まで分解浄化可能であることが判明した。
【００９４】
（実施例６）
実施例５において、カラム内ヘのポアフロンフィルターチューブの充填方法を図４に示すように、ポアフロンフポィルターチューブ内を流れる微生物を含む培養液の流れの方向が、カラム内を流れる汚染媒体の流れに対してランダムとなるようにした以外は実施例５と同様にして処理水中のＴＣＥ濃度を５日間モニターした。 その結果は、図１７に示すように本参考例の充填方法では、常に実施例５の結果よりも高濃度のＴＣＥが検出された。
【００９５】
（実施例７）
ＴＣＥガス及び微生物培養液の流れの方向を揃えた以外は実施例４と同様にして浄化実験を行なった。その結果は、図１８に示ように、ガス中のトリクロロエチレンの濃度は１００ｐｐｍから約２０ｐｐｍにまではコンスタントに低下させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる汚染媒体の浄化方法及びそれに用いる装置の概略説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態にかかる汚染媒体の浄化方法及びそれに用いる装置の概略説明図である。
【図３】図２に示した反応槽の一実施態様の拡大断面図である。
【図４】図２に示した反応槽の他の実施態様の拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施態様にかかる土壌浄化装置の概略構成図である。
【図６】図５に示した土壌浄化装置の反応槽の一実施態様の概略断面図である。
【図７】図５に示した土壌浄化装置の反応槽の他の実施態様の概略断面図である。
【図８】図２に示す浄化装置の反応槽の他の実施態様にかかる拡大断面図である。
【図９】実施例１に用いた浄化装置の概略構成図である。
【図１０】実施例１、比較例１及び比較例２における汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１１】実施例２における汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１２】実施例３に用いた土壌浄化装置の概略構成図である。
【図１３】実施例３及び比較例３における、汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１４】実施例４に用いた浄化装置の概略構成図である。
【図１５】実施例４、比較例４及び比較例５における汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１６】実施例４、比較例４及び比較例５における汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１７】実施例５及び実施例６における、汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１８】実施例７における、汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１ 培養槽
１０２ 微生物流動領域
１０３ 廃液槽
１０４ 汚染物質を含む領域
１０５ ポンプ
２０１ 第１の媒体の貯留タンク
２０２ 第２の媒体の貯留タンク
２０３ 反応槽
２０４、２０５ ポンプ
２０６ 廃液タンク
２０７ 浄化媒体タンク
３０１ 環状容器
３０２ 環状部材
３０３ 第１の開口
３０４ 第２の開口
３０５ 第１の開口
３０６ 第２の開口
５０１ 汚染土壌領域
５０２ 吸引ポンプ
５０３ 反応槽
５０４ 管状容器
８０２ 第１の媒体の導入口
８０３ 第１の媒体の排出口
８０５ 第１の開口
８０６ 第２の開口
９０２ ネジ蓋
９０３、９０４ テフロンチューブ
９０５ 流量計
９０６ 標準ガス発生機
９０７ ポート
９０９ トラップ
９１０ 第２の媒体の貯留タンク
９１１ 廃液タンク
１２０１ 実験槽
１２０３ 礫層
１２０５ 細砂層
１２０７ パイル
１２０８ 蓋
１２０９、１２１１、１２１３ テフロンチューブ
１２１５、１２１７ ポンプ
１２１９ パイプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚染物質で汚染された媒体の浄化方法およびそれに用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の急速な科学技術の進歩は大量の化学物質を生み出している。これらのうちのいくつかは環境を汚染している。そして、環境中の水や大気が循環していることを考えると、このような化学物質による環境汚染は地球レベルの深刻な問題である。これまでによく知られた汚染物質としては、例えばハロゲン化脂肪族炭化水素化合物（ジクロロエチレン（ＤＣＥ）、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）、ダイオキシン等）や、芳香族化合物（トルエン、キシレン、べンゼン等）、原油、ガソリンなどが挙げられる。例えばトリクロロエチレンやテトラクロロエチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素化合物は精密部品の洗浄やドライクリーニング等のための溶剤としてかつて大量に使用されていた。そしてこれらは例えば土壌中に漏洩し、それによる土壌や地下水の汚染が近年明らかになってきている。また、これらの汚染物質は一般に揮発性が高いため大気汚染を引き起こすことも考えられる。さらに、これらの汚染物質は近年その催奇性や発がん性が指摘されているなど、生物界ヘも極めて重大な影響を及ぼす可能性がある。このことから、汚染されている媒体、例えば土壌や、空気そして水の浄化の為の技術開発は早急になすべき課題となっている。
【０００３】
係る課題を解決し得る手段の一つとして注目されている技術が、微生物を利用して汚染物質を分解する技術である。例えばＴＣＥの分解能を有する微生物としてはこれまでに下記の様な微生物が報告されている。
【０００４】
Welchia alkenophila sero 5 (ATCC 53570;USP4877736)、
Welchia alkenophila sero 33 (ATCC 53571;USP4877736)、
Methylocystis sp. strainM (Agric. Biol. Chem., 53, 2903 (1989), Biosci. Biotech. Biochem., 56, 486(1992), 同56, 736(1992))、
Methylosinus trichosprium OB3b (Am. Chem. Soc. Natl. Meet. Dev. Environ. Microbiol., 29, 365(1989), Appl. Environ. Microbiol., 55, 3155(1989), Appl. Biochem. Biotechnol., 28, 877(1991), 特開平02-92274号公報、特開平03-292970号公報）、
Methylomonas sp. MM2(Appl. Environ. Microbiol., 57, 236(1991))、
Alcaligenes denitrificanss sp. xylosoxidans JE75 (Arch. microbiol., 154, 410(1990))、
Alcaligeneseutrophus JMP134(Appl. Environ. Microbiol., 56, 1179(1990)、 Mycobacterium vaccae JOB5 (J. Gen. Microbiol., 82, 163(1974), Appl. Environ. Microbiol., 54, 2960(1989), ATCC 29678)、
Pseudomonas putida BH（下水道協会誌, 24, 27(1987）、
Pseudomonas sp. strain G4 (Appl. Environ. Microbiol., 52, 383 (1986), 同53, 949(1987), 同54, 951(1988), 同56, 1279(1990), 同57, 1935(1991), USP4925802, ATCC 53617, この菌は始めPseudomonas cepaciaと分類されていたが、Pseudomonas sp.に変更された。）、
Pseudomonas mendocina KR-1(Bio/Technol., 7, 282(1989))、
Pseudomonas putida F1 (Appl. Environ. Microbiol., 54, 1703 (1988), 同54, 2578(1988))、
Pseudomonas fluorescens PFL12 (Appl. Environ. Microbiol., 54, 2578(1988))、
Pseudomonas putida KWI-9 （特開平06-70753号公報）、
Pseudomonas cepacia KK01 （特開平06-227769号公報）、
Nitrosomonas europaea (Appl. Environ. Microbiol., 56, 1169(1990))、及び Lactobacillus vaginalis sp. nov (Int. J. Syst. Bacteriol., 39, 368(1989), ATCC 49540)等。
【０００５】
そして、このような微生物を用いた汚染物質の分解、媒体の浄化の具体的な方法としては例えば微生物と汚染物質とを接触させる方法が挙げられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らの検討によれば媒体中の汚染物質の微生物による分解は、現時点においては未だ不十分である。具体的には、例えば地下水中のトリクロロエチレン濃度に関して言えば、１９９７年時点における日本の環境基準値（０．０３μｇ／ｍｌ）以下にまで低下させることはかなり困難であり、或いはできたとしても比較的長い反応時間が必要である。そして、微生物による汚染物質の分解をより一層促進するためには、例えば汚染物質の分解効率をより向上させるための技術の開発や、微生物が汚染物質を分解するのに要する時間を短縮するための技術の開発が必要であるとの結論に至った。そして、本発明者らはこれらの点について検討を重ねた結果、汚染物質（例えばハロゲン化脂肪族炭化水素化合物など）が透過できて、該汚染物質を分解可能な微生物が透過できないような膜を介して汚染物質を含む媒体と微生物を含む媒体とを接触させることによって該汚染物質の分解効率をより一層向上させることができるという知見を得るに至った。
【０００７】
また本発明者らによる更なる検討によれば、汚染物質の分解過程において微生物は汚染物質を分解する際に生成する中間産物等によってダメージを受け、微生物の汚染物質分解能が該汚染物質との接触時間が長くなるに従って低下し、媒体中の汚染濃度を活性の衰えた微生物を用いて所定の値を下回るような値にまで低下させるためには長い反応時間が必要であることを見い出した。そして、例えば汚染物質濃度が環境基準値近傍に有るような媒体のより一層の浄化を効率的に達成するためには、該媒体を汚染物質の分解活性が高い微生物と接触させることが極めて有効であるとの新たな知見を得た。
【０００８】
本発明はこのような知見に基づきなされたものであり、その目的は汚染物質を含む媒体のより効率的な浄化方法およびそれに用いる装置を提供する点にある。
【０００９】
また本発明の他の目的は、汚染物質で汚染された土壌のより効率的な浄化方法を提供する点にある。
【００１０】
さらに本発明の他の目的は、汚染物質を含む媒体のより一層の浄化を、より一層効率的に行なう方法、及びそのための装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成することのできる、本発明の一実施態様にかかる汚染媒体の浄化方法は、汚染物質を含む第１の媒体と該汚染物質を分解可能な微生物を含む第２の媒体とを、該汚染物質が透過でき該微生物が透過できない膜を介して接触させる工程を有することを特徴とするものである。
【００１２】
また上記した目的を達成することのできる、本発明の一実施態様にかかる汚染物質で汚染された土壌の浄化方法は、汚染物質を含む第１の媒体の流路と、該汚染物質の分解活性を発現している微生物を含む第２の媒体の流路を備え、該第１の媒体の流路と該第２の媒体の流路とが、該汚染物質が透過でき該微生物が透過できない膜を介して接するように配置されている汚染媒体の浄化装置であって、該第１の媒体の流路が第１の開口および第２の開口を両端部に有する管状容器であって、該第２の媒体の流路が該膜からなる外壁を有する管状部材であり、該管状部材は該第１の媒体および該第２の媒体とが該管状容器内にで該膜を介して接するように配置されている浄化装置を用意する工程、該浄化装置を該汚染物質を含む土壌に埋設し、該管状容器の第１の開口から該土壌内の該汚染物質を吸引して該管状容器内に該第１の媒体の流れを形成する工程、及び該管状部材に該第２の媒体を流動させる工程、を含むことを特徴とするものである。
【００１３】
さらに上記の目的を達成することのできる、本発明の一実施態様にかかる汚染媒体の浄化装置は、汚染物質を含む第１の媒体の流路と該汚染物質の分解活性を有する微生物を含む第２の媒体の流路を備え、該第１の媒体の流路と該第２の媒体の流路とが、該汚染物質が透過でき該微生物が透過できない膜を介して接するように配置されていることを特徴とするものである。
【００１４】
そしてこれらの実施態様によれば、汚染物質の分解活性を備えた微生物と汚染物質との接触効率を向上させることができるため、汚染物質を含む媒体の浄化を効率的に行なうことができる。
【００１５】
また上記の目的を達成することのできる、本発明の一実施態様にかかる汚染媒体の浄化方法は、汚染物質を含む第１の媒体と該汚染物質を分解可能な微生物を含む第２の媒体とを、該汚染物質が透過でき該微生物が透過できない膜を介して接触させる工程を有する汚染媒体の浄化方法であって、該第１の媒体と該第２の媒体とを該膜を介して互いに対向する方向に流動させることを特徴とするものである。
【００１６】
さらにまた上記の目的を達成することのできる、本発明の一実施態様にかかる汚染媒体の浄化装置は、汚染物質を含む第１の媒体の流路と該汚染物質を分解可能な微生物を含む第２の媒体の流路とを備え、該第１の流路および第２の流路が、該汚染物質が透過でき該微生物が透過できない膜を介して接するように配置されている汚染媒体の浄化装置であって、該第１の媒体と該第２の媒体とを互いに対向する方向に流動せしめる手段を具備していることを特徴とするものである。
【００１７】
これらの実施態様を採用することで、微生物を用いて汚染物質を分解する際の汚染物質濃度のより一層の低下、そして反応時間の短縮を図ることができる。このような構成によって上記したような効果を得られる理由は明らかでない。しかし、順方向に流した場合に生じ得る、汚染物質濃度のより一層の低減を妨げ、或いは反応時間の短縮を妨げる一つの原因と考えられる、汚染物質濃度の低下した第１の媒体と汚染物質分解活性の低下した微生物を含む第２の媒体とが接触するといった状況の発生を回避し、汚染物質と微生物との接触確率が極端に低下してしまうことを避けられるためであると考えられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を挙げて詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
本発明の一つは、汚染物質の存在する領域（例えば土壌や地下水等）に、汚染物質が透過できて微生物が透過できない隔壁で囲まれた空間を形成して、該空間内部に、汚染物質分解活性を有する微生物を含む媒体を流動させ、該微生物を含む媒体に浸透してきた汚染物質を分解することを特徴とする微生物流動型汚染浄化方法である。この基本構成を図１に示す。
【００２０】
図１において、１０１は汚染物質の分解能を有する微生物の培養槽であり、１０２は微生物は透過できず、汚染物質が透過できる膜で外壁が構成されている微生物流動領域、１０３は微生物流動領域１０２にて汚染物質と接触した微生物を含む媒体を貯留する廃液槽である。１０４は汚染物質を含む領域を示し、また１０５は培養槽１０１から微生物流動領域１０２に微生物を含む媒体を送るためのポンプである。
【００２１】
汚染物質は該膜を透過して微生物流動領域１０２内にて微生物と接触し、該微生物によって分解される。その結果、汚染された領域の汚染物質濃度は低下し、汚染領域の浄化が行なわれる。そして、係る構成においては汚染領域中に微生物を直接導入する場合と比較して微生物と汚染物質との接触効率を向上させることができ、汚染領域の浄化効率を改善できる。
【００２２】
微生物流動領域１０２を汚染領域１０４に導入するにあたっては、汚染物質がより分解されるように配慮し、好ましくは汚染源を囲む領域に導入し、できるだけ完全に汚染物質の流出を遮断できるようにすることが望ましい。
【００２３】
また、汚染物質の流れがある領域においては、汚染物質を効果的に遮断できる領域に導入することが好ましいが、汚染領域の構造や汚染物質の種類・濃度などに応じて適宜判断することが望ましい。
【００２４】
微生物流動領域１０２に導入する微生物は、最も効率よく汚染物質分解活性を発現できる環境において汚染物質と接触させることが好ましい。一般に微生物は、液体倍地中で培養され、最適化された培地中で最高の活性を示す。しかし、このような最適化された培地中であっても、特定の汚染物質、例えばトリクロロエチレン等の有機塩素化合物を分解浄化させるような場合、微生物は分解反応の中間産物などでダメージを受け、活性は時間とともに低下する。また、微生物側のコンディションとしては、―般に、対数増殖期の後期がよいとされている。これは、個々の微生物の活性や総微生物数から考えてもタイミングよく微生物を利用することの利点を示している。
【００２５】
このことから微生物は、微生物流動領域１０２内で滞留させることなく、常に新鮮な部生物を供給することが好ましい。特には微生物のライフサイクル中の最もよいタイミングで反応場に微生物を供給し、活性維持期間の間だけ、反応場中に存在するように微生物液を流動させることが好ましい。
【００２６】
隔壁の材質や孔径等は、なんら限定されないが、汚染物質の透過性を考慮して決定することが望ましい。例えば、汚染物質が生物毒性を持つような場合、透過性を比較的に抑えて、微生物が接触する汚染物質の濃度を制御することが可能である。材質的に十分に透過性の高い汚染物質の場合は、孔怪はゼロでもかまわない。
【００２７】
また、隔壁の表面積を制御することでも分解効率の制御が可能である。例えば、隔壁として多孔質中空糸膜を使用する場合を考えると、中空糸の口怪を選択することで、液量に対する表面積を制御し、微生物に供給される汚染物質の濃度を制御することができる。さらに、十分に透過性の高い汚染物質の場合、隔壁の一部を汚染物質の透過性のある素材で構成することも可能である。
【００２８】
汚染物質を含む流体は、気体または液体、あるいは気体と液体の混合でもかまわない。ただし、気体と液体の混合のような汚染された流体が流路中で攪拌されるような場合、完全に浄化されていない気体または液体が反応場から排出される可能性があるため注意を必要とする。
【００２９】
いずれの場合も、微生物の分解活性、汚染された流体中の汚染物質濃度、汚染物質の毒性等を考慮して、隔壁の素材・孔径・表面積、微生物を含む媒体の流速などを決定することが望ましい。
【００３０】
本実施の形態に用いられる微生物としては、分解しようとする汚染物質の分解活性を有する公知のものを適宜選択して用いればよい。例えば、汚染物質がハロゲン化脂肪族炭化水素化合物（例えばトリクロロエチレンやテトラクロロエチレン等）や芳香族化合物（フェノールやトルエン等）の場合には、Ｊ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５１０２）、ＪＭ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５３５２）、ＪＭ２Ｎ株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５９６１）等が用いられる。更には細菌、微細藻類、かび、放線菌、原生動物等も用いることができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の汚染媒体の浄化方法及びそれに用いる装置の第２の実施の形態の概略説明図である。図２において、２０１は汚染物質を含む第１の媒体の貯留タンク、２０２は汚染物質を分解可能な微生物を含む第２の媒体の貯留タンク、２０３は微生物と第１の媒体が、汚染物質が透過でき微生物が透過できない膜を介して接する反応槽、２０４はタンク２０２から反応槽２０３に微生物を含む第２の媒体を供給するためのポンプ、２０５はタンク２０１から反応槽２０４に汚染物質を含む第１の媒体を供給するためのポンプ、２０６は反応槽２０３にて汚染物質と接触した第２の媒体を貯蔵する廃液タンク、２０７は反応槽２０３にて浄化された第１の媒体を貯蔵する浄化媒体タンクである。本実施の形態は、汚染物質を含む第１の媒体を流動させる点において第１の実施の形態と異なっている。
【００３２】
図３及び図４は、それぞれ図２の反応槽２０３の異なる実施態様の拡大断面図である。図３及び図４において３０１は、第１の開口３０３及び第２の開口３０４を備えた管状容器である。該第１及び第２の開口のどちらか一方が汚染物質を含む第１の媒体の管状容器３０１ヘの導入口となり、他方が排出口となり、管状容器３０１が第１の媒体の流路を構成する。また、３０２は管状容器３０１内に収納された管状部材である。管状部材３０２もまた、第１の開口３０５と第２の開口３０６を備えている。また管状部材３０２の外壁は、微生物は透過できず汚染物質は透過できるような特性を有する膜で構成されている。そして管状部材３０２は、汚染物質の分解活性を有する微生物を含む第２の媒体の流路を構成する。
【００３３】
この実施態様においては、第１の媒体と第２の媒体とは互いに流動しつつ、管状容器３０１内で管状部材３０２の外壁を介して接触する。そして汚染物質は外壁を透過して微生物と接触し分解される。ここで、図３に示した管状容器３０１は、例えばその内部に配置された管状部材３０２内を流れる第２の媒体が、管状容器３０１の第１の開口３０３から第２の開口３０４の方向に向って流れるように構成されている。図４に示した管状容器３０１は、その内部に配置された管状部材３０２内を流れる第２の媒体の方向と管状容器３０１内を流れる第１の媒体の流れの方向とに何ら規則性を有していない。
【００３４】
微生物の汚染物質分解活性は、微生物が汚染物質を分解するに従って低下していくため、管状部材３０２の上流と下流とでは微生物の汚染物質分解活性に分布が存在する。すなわち管状部材３０２の上流側の、管状部材に導入されたばかりの微生物は汚染物質の分解効率が相対的に最も高い。図３に示した装置を用いると共に第１及び第２の媒体の流動方向を制御した場合、管状部材３０２内の微生物の活性分布を利用して汚染媒体のより一層高度な浄化を図ることができる。これについては本発明の第４の実施の形態として後述する。
【００３５】
一方、図４に示した装置を用いた場合には、微生物は第１の媒体の流路に沿って何回も往復するため、浄化効率は微生物の有する分解活性の平均値に従うと考えられる。そしてこの構成は汚染物質の濃度が比較的低い第１の媒体の浄化に好適に用いられる。
【００３６】
（第３の実施の形態）
ところで上記の第２の実施の形態は、汚染物質によって汚染された土壌をその場で浄化する方法に適用可能である。図５はその概略説明図である。図５において、５０１は汚染物質で汚染されている土壌領域、５０２は、土壌領域５０１中の汚染物質あるいはそれを含む媒体を吸引し、反応槽５０３内に汚染物質を含む第１の媒体の流れを作るための吸引ポンプである。なお、５０３は、土壌中の汚染物質を含む第１の媒体と微生物との反応槽である。
【００３７】
図６及び図７はそれぞれ、図５の反応槽５０３の異なる実施態様の拡大断面図である。基本的な構成は図３或いは図４に示したように、管状容器５０４内に管状部材３０２が充填された構成を有している。但し、土壌領域に打ち込むことができるように、管状容器５０４の外形形状は杭状に形成されている。そして管状容器５０４の下端には汚染媒体を含む第１の媒体を吸入するための開口（第２の開口）３０４が設けられている。そして吸引ポンプ５０２で吸引された汚染物質を含む第１の媒体は、第２の開口３０４から吸引されて第１の開口３０３に向って流動し、その過程で管状容器５０４内に充填された管状部材３０２内に流動させた微生物を含む第２の媒体と、膜を介して接する。そして、第１の媒体中の汚染物質は管状部材３０２内部に透過し、そこで微生物と接触して、微生物に分解される。
【００３８】
（第４の実施の形態）
本発明に係る汚染媒体の浄化方法及びそれに用いる装置の第４の実施の形態について説明する。
【００３９】
（浄化装置の説明）
図８は、図２に示す浄化装置の反応槽の他の実施態様にかかる拡大断面図である。この図８において、３０１は第１の媒体の流路を構成する管状容器であって、両端に第１の媒体の導入口となる開口８０２及び排出口となる開口８０３が設けられている。また３０２は、汚染物質が透過でき微生物が透過できないような膜で外壁が構成されている管状部材であって、第１の開口８０５及び第２の開口８０６を備え、例えば第１の開口８０５から第２の開口８０６に向う流れを有する第２の媒体の流路を構成する。そして管状部材３０２は、管状容器３０１内にらせん状に充填にされてなると共に、第２の媒体の導入口８０５から管状部材３０２内に導入された第２の媒体が、第１の媒体の排出口８０３から導入口８０２の方向に向けて流れるように構成されている。
【００４０】
（浄化方法の説明）
図２に示した貯留タンク２０１から供給手段２０５（例えばポンプ等）によって汚染物質を含む第１の媒体を導入口８０２から管状容器３０１内に導入する。また、貯留タンク２０２内に貯留された汚染物質の分解活性が高められた微生物を含む第２の媒体を供給手段２０４（例えばポンプ等）を用いて開口８０５から管状部材３０２に導入する。その結果、第１の媒体および第２の媒体は互いに対向する流れを形成しつつ、管状部材３０２の外壁を介して接触する。
【００４１】
かかる構成においては、管状部材３０２の上流から下流に向けて微生物の汚染物質分解活性に勾配が生じる。すなわち、管状部材３０２に導入される微生物の汚染物質分解能力は、管状部材３０２に導入されたばかりの状態が最も高く、この微生物を含む第２の媒体の流れは膜を透過してきた第１の媒体中の汚染物質を分解しつつ下流に流れて行き、下流に行くに従ってその分解活性を失っていく。そして本実施の形態は、この汚染物質分解活性の分布を利用することで第１の媒体のより一層の浄化を達成するものである。すなわち、管状容器３０１内の第１の媒体の導入口８０２近傍では、汚染物質の濃度が高い第１の媒体と分解活性が相対的に最も低い状態の微生物とが接し、管状容器３０１内の第１の媒体の排出口８０３近傍では汚染物質の濃度が相対的に低下している第１の媒体と分解活性が相対的に最も高い微生物とが接するようなシステムが構成される。このシステムにおいては、第１及び第２の媒体の接触初期の、第１の媒体中の汚染物質濃度の低下の度合いは、順方向に第１及び第２の媒体を流した場合と比較して少なく、第１の媒体中の汚染物質濃度の低下を安定的に継続させることが可能である。
【００４２】
本実施の形態において用いられる微生物としては、汚染物質の分解能を有しているものが好ましく、特には微生物を含む媒体の流れの下流においては微生物の汚染物質分解活性は低下するが、分解活性が低下した状態においても第１の媒体中の汚染物質濃度を低減させられる程度の汚染物質分解能を有する微生物が好適に用いられる。
【００４３】
（媒体の説明）
汚染物質を含む第１の媒体は、気体もしくは液体、または気体と液体との混合体（気液混合体）であってもよい。但し、第１の媒体を気液混合体とする場合には、第１の媒体が流路中で攪拌されることがないように、すなわち第２の媒体との対向流が乱されないように流動させることが、第１の媒体中の汚染物質濃度のより一層の低減、或いは反応時間の短縮を図る上で好ましい。いずれの場合も、微生物の分解活性、汚染された媒体中の汚染物質濃度、汚染物質の毒性等を考慮して、隔壁の素材、孔径、表面積、微生物を含む媒体の流速、汚染物質を含む媒体の流速等を決定することが望ましい。
【００４４】
第２の媒体に関しては、微生物は一般的に液体培地中で培養され、そして最適化された培地中で最高の汚染物質分解活性を示す。したがって本実施の形態において、汚染物質の分解活性を持つ微生物と汚染物質との接触は、微生物がその分解活性を最も効率よく発現できる環境の下で行なうことが好ましく、そのため第２の媒体としては用いる微生物の液体培地を含むことが好ましく、特には用いる微生物にとって最適化された液体培地を用いることが好ましい。
【００４５】
また、汚染物質を分解する際の微生物のコンディションとしては一般に対数増殖期の後期が好ましい。微生物ライフサイクル中の汚染物質の分解に最も適したタイミングで反応場に微生物を供給し、活性維持期間の間、反応場中に存在するよう微生物液を流動させることが好ましい。そこで第２の媒体の貯留タンク２０２としては、例えば微生物の持つ汚染物質分解活性を制御できるように微生物の培養槽としておくことは好ましい態様である。
【００４６】
（管状部材の外壁を構成する膜の説明）
（微生物のサイズ）／（汚染物質のサイズ）：管状部材３０２の外壁を構成する膜は、汚染物質が透過でき且つ微生物が透過できないものを用いることが好ましい。そしてこのような条件を満たすものであれば、その材質や、孔径等は何ら限定されるものでなく、分解しようとする汚染物質とそれの分解に用いる微生物のサイズ等の応じて適宜選択すればよい。例えばトリクロロエチレンはその分子径がオングストロームのオーダーであるのに対して、トリクロロエチレンを分解可能な微生物ＪＭ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５３５２）のサイズは約０．５〜１μｍ程度であることから、例えばトリクロロエチレンが通過でき微生物が通過できないサイズの孔を有する中空糸膜等を管状部材３０２として好適に用いることができる。
【００４７】
また、隔壁の表面積を制御することでも分解効率の制御が可能である。例えば、隔壁として多孔質中空糸膜を使用する場合を考えると、中空糸の口径を選択することで液量に対する表面積を制御し、微生物に供給される汚染物質濃度を制御することができる。
【００４８】
中空糸膜としては例えばフッ素樹脂や、ポリスルホン、セルロース製のものなどを用いることができる。
【００４９】
また、材質的に十分に透過性の高い汚染物質の場合は、孔径がゼロの中空糸膜も用いることができる。例えばポリスルホン製の中空糸膜は孔が無くてもＴＣＥ等を透過させることができる。このように十分に透過性の高い汚染物質の場合、隔壁の一部を汚染物質の透過性のある素材で構成して、微生物に供給される汚染物質濃度を制御してもよい。さらに汚染物質が生物毒性を持つような場合、または汚染物質を分解浄化する過程の中間産物が生物毒性を持つ場合は、膜として汚染物質の透過性が比較的低いものを用いて微生物が接触する汚染物質濃度を制御してもよい。 （浄化条件）
ところで本実施の形態は、第１の媒体および第２の媒体を対向して流すことによって所定の反応時間を経た後の第１の媒体の汚染物質濃度が、順方向に流して同じ反応時間を経た後の第１の媒体の汚染物質濃度よりも低くなるような条件の下で特に好適に用いられるものである。このような条件は、例えば用いる微生物、第１の媒体中の汚染物質の初期濃度、第１の媒体の種類、第２の媒体の種類、第１及び第２の媒体の接触時間（例えば反応経路の長さ、第１及び第２の媒体の流速等）、第１の媒体と第２の媒体を隔てる膜の性質等によって決定される。
【００５０】
ここで第１の媒体と第２の媒体を対向するように流動させることによって、順方向に流した場合と比較してより優れた効果を得られる条件について具体例を挙げる。
【００５１】
例えば第１の媒体がトリクロロエチレン１００ｐｐｍを含む空気であって、第２の媒体が微生物ＪＭ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５２５３）を下記の組成を有するＭ９倍地にて３日間培養し、菌濃度を２．３×１０6セル（ｃｅｌｌ）／ｍｌとしたものであり、管状容器として内径３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのガラスカラム、管状部材として長さ３０ｍ、外径４ｍｍ、内径３ｍｍのフッ素樹脂製中空糸膜（商品名：ポアフロンフィルターチューブ、フロン工業社製）を用い、第１の媒体の流速を３リットル／時間とし、第２の媒体の流速を５．９ｍｌ／時間とした場合、ガラスカラムの排出口近傍における第１の媒体中のトリクロロエチレンは実質的に観測されない。これに対して、第１の媒体と第２の媒体を順方向に流動させた場合、ガラスカラムの排出口近傍における第１の媒体中のＴＣＥ濃度は１５〜３０ｐｐｍ程度でほぼ収束してしまいそれ以下とすることは困難であった。よって上記のような条件の下では第１及び第２の媒体を対向して流動させることが好ましいものである。
【００５２】
［Ｍ９培地組成］
・Ｎａ2ＨＰＯ4 ６．２ｇ／リットル
・ＫＨ2ＰＯ4 ３ｇ／リットル
・ＮａＣｌ ０．５ｇ／リットル
・ＮＨ4Ｃｌ １ｇ／リットル
・グルタミン酸ナトリウム ５ｇ／リットル
・水 残量
また他の具体例としては、第１の媒体がトリクロロエチレン２００ｐｐｍを含む空気であって、第２の媒体が微生物シュードモナス・セパシアＫＫ０１（ＦＥＲＭ ＢＰ−４２３５）を、酵母エキス０．１％及びフェノール３００ｐｐｍを含むＭ９培地にて約５０時間培養し、菌濃度を８．４×１０8セル／ｍｌとしたものであり、管状容器として内径３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのガラスカラム、管状部材として長さ２５ｍ、外径４ｍｍ、内径３ｍｍのフッ素樹脂製中空糸膜（商品名：ポアフロンフィルターチューブ、フロン工業社製）を用い、第１の媒体の流速を１．８リットル／時間とし、第２の媒体の流速を４．９ｍｌ／時間とした場合、ガラスカラムの排出口近傍における第１の媒体中のトリクロロエチレンは実質的に観測されない。これに対して第１の媒体と第２の媒体を順方向に流動させた場合、ガラスカラムの排出口近傍における第１の媒体中のＴＣＥ濃度は約４５ｐｐｍ程度でほぼ収束してしまいそれ以下とすることは困難であった。よって上記のような条件の下では第１及び第２の媒体を対向して流動させることが好ましいものである。
【００５３】
更にまた他の例としては、第１の媒体がトリクロロエチレン２０ｐｐｍを含む水であって、第２の媒体が微生物ＪＭ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５３５２）をグルタミン酸ナトリウム０．５％を含むＭ９培地にて約４８時間培養し、菌濃度を１．３×１０9セル／ｍｌとしたものであり、管状容器として内径４５ｍｍ、長さ５００ｍｍのガラスカラム、管状部材として長さ３０ｍ、外径４ｍｍ、内径３ｍｍのフッ素樹脂製中空糸膜（商品名：ポアフロンフィルターチューブ、フロン工業社製）を用い、第１の媒体の流速を５０ｍｌ／時間とし、第２の媒体の流速を１０ｍｌ／時間とした場合、ガラスカラムの排出口近傍における第１の媒体中のトリクロロエチレンの濃度は０．０２ｐｐｍ以下であった。これに対して、第１の媒体と第２の媒体を順方向に流動させた場合、ガラスカラムの排出ロ近傍における第１の媒体中のＴＣＥ濃度は約０．２ｐｐｍ程度でほぼ収束してしまった。よって上記のような条件の下では第１及び第２の媒体を対向して流動させることが好ましいものである。
【００５４】
なお上記第２〜第４の実施の形態においては、第２の媒体の流路としての管状部材３０２が１本の構成を示したが、複数本の管状部材を管状容器内に配置して、第１の媒体の浄化効率をより向上させることも可能である。また管状部材３０２内の微生物培養液の流速を制御することで、リアクター内の分解活性分布をより微妙に制御することが可能になり、汚染流体の汚染濃度の変動にも効率よく対応することができるようになる。これによって、微生物の持つ分解活性を完全に消費し、汚染物質を完全に分解することができる。
【００５５】
上記第２〜第４の実施の形態においては第２の媒体を管状部材３０２に流す構成としたが、第１の媒体を管状部材３０２に流す構成としてもよい。但し、第１の媒体中に多くの粒子が含まれていることが予想される場合、或いは管状部材３０２として例えば細い中空糸膜を用いる場合には、中空糸膜の目詰まり等が生じる可能性があるため、目詰まり防止のための対策を施すことが好ましい。
【００５６】
また上記第２〜第４の実施の形態における微生物は、貯留タンク２０２を培養槽とし、貯留タンク２０２内で微生物を増殖させた後に反応槽２０３内に導入する構成としたが、貯留タンク２０２内では微生物を培養せずに培養槽を別途設け、そこで培養した培養液を貯留槽２０２に貯留する構成としてもよい。
【００５７】
また、第１及び／又は第２の媒体の流動に用いる供給手段２０４、２０５としてはポンプのほか、例えば静水圧で送る方法が挙げられる。
【００５８】
さらに、第１の媒体はいったん貯留槽２０１に貯える構成としたがこの構成は必須ではない。しかし貯留槽２０１を設けることで汚染媒体の濃度・量などの変動が処理槽２０３における汚染媒体の処理状況に影響を与えることを抑え、あるいは防止することができ、本実施の形態においては設置することが望ましい。
【００５９】
管状部材内に微生物を含む媒体を流動させる場合、微生物を含む媒体側の圧力は、汚染物質を含む媒体側の圧力よりも若千低めに設定することが、両媒体間に存在する膜の目詰まりの発生を抑え、或いは防止できるため好ましい。また汚染物質がハロゲン化脂肪族炭化水素化合物（例えばトリクロロエチレンなど）の場合は、隔壁を疎水性の材質にし汚染媒体側の圧力を高くすることで物質交換の効率を高めることができる。したがって、汚染物質が上記のような物質であって、媒体中に目詰まりの原因となるような粒子が含まれていない状態とすることによって、例えばそのような粒子を予め取り除くことによって、汚染媒体側の圧力を高め、汚染物質と微生物との接触効率のより一層の向上を図ることも可能である。
【００６０】
以上の各実施の形態により説明したように本発明によれば、汚染物質を含む媒体を微生物を用いて効率良く浄化できる。また、汚染物質と微生物との反応速度が向上し、浄化に要する時間の短縮を図ることができる。更にまた、汚染物質を含む媒体のより高度な浄化を短時間で行なうことが可能となる。
【００６１】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。
【００６２】
（実施例１）
図９に示す装置を以下の手順に従って組み立てた。
【００６３】
反応槽を構成する管状容器３０１として、内径３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍで両端をネジ口に加工したガラスカラム、及び２個のネジ蓋９０２を用意した。ネジ蓋９０２の内側にはテフロンコートゴムパッキンを入れ、蓋中央及びパッキンには針穴をあけて０．７ｍｍ径のテフロンチューブ９０３、９０４を通し、管状容器３０１の第１及び第２の開口とした。
【００６４】
そしてテフロンチューブ９０３の一端は流量計９０５を介して標準ガス発生機９０６（パーミエーターＰＤ−１Ｂ、ガステツク社製）に繋ぎ、もう一方のテフロンチューブ９０４の一端にはサンプリング用のポート９０７と活性炭を充填したトラップ９０９に繋げた。
【００６５】
次に、管状部材３０２としてポアフロンフィルターチューブ（フロン工業社製、外径４ｍｍ、内径３ｍｍ）を用意し、これをカラム内に図４に示したように約３０ｍ分挿入し、チューブの両末端はネジ蓋９０２のパッキンに穴を開けてカラム外に出し、一端は微生物を含む第２の媒体を供給するためのタンク９１０に繋ぎ、他端は廃液タンク９１１に繋いだ。
【００６６】
次いで第２の媒体の貯留タンク９１０には、分解微生物を培養した培養液を入れた。微生物の培養液は、一日ごとに新鮮な培養液をタンクに補給した。分解微生物は、ＪＭ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５３５２）を使用し、培養開始から３日目、菌濃度としては１．２×１０8ｃｅｌｌ／ｍｌのものを使用した。培地組成は以下の通りである。
【００６７】
培地組成
・Ｎａ2ＨＰＯ4 ６．２ｇ／リットル
・ＫＨ2ＰＯ4 ３ｇ／リットル
・ＮａＣｌ ０．５ｇ／リットル
・ＮＨ4Ｃｌ １ｇ／リットル
・グルタミン酸ナトリウム・Ｈ2Ｏ １０ｇ／リットル
・水 残量
標準ガス発生機９０６にはトリクロロエチレン（ＴＣＥ）をセットし、ＴＣＥ濃度１００ｐｐｍの空気がカラムに供給されるように調整した。なお標準ガスの流量は３リットル／ｈｒになるよう流量計９０５で調整した。
【００６８】
次に、カラムを垂直に立てた状態で三脚に固定し、第２の媒体の貯留タンク９１０と廃液タンク９１１の高さを調節して、第２の媒体の流速が１７．７ｍｌ／ｈｒとなるようにした。この流速は微生物が約０．５日でカラム内のポアフロンチューブを通過する流速である。
【００６９】
次に、ポアフロンフィルターチューブヘの微生物を含む培養液の供給を開始し、ポアフロンフィルターチューブ内に培養液が十分に充填された後に、ＴＣＥを含む空気の供給を開始し、テフロンチューブ９０４の途中に設けたサンプリングポート９０７にて空気中のＴＣＥ濃度をモニターした。なおＴＣＥ濃度の測定は、ＦＩＤ検出器付ガスクロマトグラフィー（商品名：ＧＣ１４Ｂ、島津製作所（株）社製）で行った。その結果は図１０に示した通りであって、５日間の連続測定中ＴＣＥは検出されなかった。
【００７０】
（比較例１）
実施例１においてタンク９１０に培地のみを入れた以外は実施例１と同様にして空気中のＴＣＥ濃度を５日間モニターした。その結果は図１０に示した通りである。カラム内の空気が置換された時点でＴＣＥが検出され始めている。この結果から、実施例１が微生物の作用でＴＣＥを分解浄化していることがわかる。
【００７１】
（比較例２）
実施例１においてポアフロンフィルターチューブ３０２内に十分培養が充填された時点で培養液の供給を停止した以外は実施例１と同様にしてテフロンチューブ９０４に流出してくる空気のＴＣＥ濃度を５日間モニターした。その結果は、図１０に示した通り、１０時間経過頃より徐々にＴＣＥが検出されはじめ、３０時間程度でほとんど浄化作用はなくなった。
【００７２】
（実施例２）
実施例１において標準ガス発生機９０６の代わりに、濃度５ｐｐｍのＴＣＥ水溶液４０リットルを入れたタンクを接続し、このタンクから流速０．２５リットル／ｈｒでカラム内にＴＣＥ水溶液が供給されるよう構成した以外は実施例１と同様にして実験を行なった。なお、ＴＣＥ水溶液のカラムヘの供給手段としてはローラーポンプ（ＦＵＲＵＥ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｃｏ．Ｌｔｄ 製 ＲＰ−ＭＲＦ１）を使用した。またテフロンチューブ９０４に流出してくる処理水はサンプリングポート９０７から抜き取り、定法に従ってＥＣＤ検出器付ガスクロマトグラフィー（商品名：ＧＣｌ４Ｂ、島津製作所（株）製）で行った。
【００７３】
その結果は図１１に示した通りである。供給タンク内のＴＣＥ水溶液が減少すると、液中のＴＣＥがタンク内の気相に放出されるため徐々に汚染水の濃度が低下する。このため、３０時間頃まで分解浄化しきれずに検出されていたＴＣＥが実験後半では完全に分解されて検出されなくなった。そして本実験システムでは４．５ｐｐｍ程度まで分解浄化可能であることが判明した。
【００７４】
（実施例３）
図１２に示すようにステンレス製の実験槽１２０１（内寸：直径３６ｃｍ、深さ３６ｃｍ）中に実験用の土壌を作成した。まず、実験槽１２０１の最下部に礫層１２０３（平均粒怪０．７ｃｍ）を約６ｃｍの厚さに敷き詰めた。次に細砂層１２０５（平均含水比１３％）として約６ｃｍの厚さに展圧層（平均湿潤圧密度１．８ｇ／ｃｍ3）を４層作成した。更にその上に最下部と同様に礫層１２０３を約６ｃｍの厚さに作成した。この土壌の作成時に内径３０ｍｍ、長さ３０ｃｍのステンレス製のパイル１２０７を、その先端が実験用土壌の上面から深さ２０ｃｍに位置するように埋設した。このパイル１２０７としては図７に示した浄化装置と同様の構成を有するものを用いた。すなわちパイルは、一端に設けた開口からパイル内に土壌中の汚染物質を吸引できるように他端にも開口を備え、更に内部には管状部材３０２（不図示）として長さ１０ｍのフッ素樹脂製中空糸膜（商品名：ポアフロンフィルターチューブ；フロン工業社製、外径４ｍｍ、内径３ｍｍ）を充填した。なお、中空糸膜３０２は図４に示したように第２の媒体の流動方向が第１の媒体の流動方向に対してランダムとなるようにパイル１２０７内に充填した。次いで実験槽１２０１を鉄製の蓋１２０８を用いて密閉した。
【００７５】
次に、パイル内に充壊した管状部材３０２の一端をテフロンチューブ１２０９を用いて微生物を含む第２の媒体の貯留タンク９１０に接続し、他端をテフロンチューブ１２１１を用いて廃液タンク９１１に接続した。またパイル１２０７の、土壌中に埋設していない側の開口部にはテフロンチューブ１２１３を用いて、中間に吸引ポンプ１２１５を接続して土壌内の汚染物質を含む第１の媒体をパイル１２０７内を通して、土壌の外に吸引できるように構成した。テフロンチューブ１２１３の途中部にはサンプリングポート９０７及び活性炭トラップ９０９を接続した。
【００７６】
次に、貯留タンク９１０にて実施例１と同様にして微生物を培養し、その培養液をポンプ１２１７を用いてパイル１２０７内の管状部材３０２に管状部材内の流速が９．２ｍｌ／ｈｒとなるようにして送液を開始した。
【００７７】
送液開始から１２時間経過して管状部材３０２内が培養液で充填された後、実験槽１２０１の下部に設置したステンレス製のパイプ１２１９から礫層１２０３に濃度１００ｐｐｍのトリクロロエチレン水溶液１５０ｍｌを注入した。次いでステンレス製パイプ１２１９を閉鎖し、トリクロロエチレンを含む水溶液を注入後５時間放置した。
【００７８】
次に、ポンプ１２１５を作動させて（流速：３リットル／ｈｒ）土壌中のトリクロロエチレンを含む空気の流れをパイル内に形成し、パイル内でポアフロンフィルターチューブを介して培養液とトリクロロエチレンを含む空気を接触させた。パイル上部から排出される空気はサイプリングポート９０７から定期的に採取し、排気された空気中のトリクロロエチレンの濃度をＦＩＤ検出器付ガスクロマトグラフィー（商品名：ＧＣ１４Ｂ、島津製作所（株）製）で測定した。その結果は、図１３に示した通り、気相中のＴＣＥ濃度は０．０１ｐｐｍ以下に維持された。
【００７９】
（比較例３）
実施例３と同様にして実験槽を用意し、浄化装置、タンク等の設備を準備した。次に、汚染分解微生物培溶液の代わりに水道水を浄化用のパイルのチューブ内に送液した。２４時間送液後、実験槽下部に設置したステンレスパイプ１２１９（空気採り入れ口兼用）を用いて、実験土壌の下部の礫層１２０３に、汚染物質として濃度１００ｐｐｍのトリクロロエチレン水溶液１５０ｍｌを注入した。
【００８０】
５時間放置（放置中は、下部ステンレスパイプは閉鎖）後、ポンプ１２１５を作動させ、以後、定期的に浄化装置上部の排気口の気中ＴＣＥ濃度を記録した。ＴＣＥ濃度の測定は、実施例３と同様にガスクロマトグラフィーで行った。
【００８１】
測定結果を図１３に示す。図１３から本発明の効果が吸着等の影響ではなく、微生物による分解であることが確認された。
【００８２】
（実施例４）
図８及び図１４に示す装置を以下の手順に従って組み立てた。
【００８３】
反応槽を構成する管状容器３０１として内径３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍで両端をネジ口に加工したガラスカラム、及び２個のネジ蓋９０２を用意した。ネジ蓋９０２の内側にはテフロンコートゴムパッキンを入れ、蓋中央及びパッキンには針穴を開けて０．７ｍｍ径のテフロンチューブ９０３、９０４を通し、管状容器３０１ヘの汚染媒体の導入口および排出口とした。
【００８４】
そしてテフロンチューブ９０３の一端は標準ガス発生機９０６（パーミエーターＰＤ−１Ｂ、ガステック社製）に繋ぎ、もう一方のテフロンチューブ９０４の一端にはサンプリング用のポート９０７と活性炭を充填したトラップ９０９を設けた。 次に、管状部材３０２としてポアフロンフィルターチューブ（フロン工業社製、外径４ｍｍ、内径３ｍｍ）を用意し、これをカラム内に約３０ｍ分挿入し、両末端はネジ蓋９０２のパッキンに穴を開けてカラム外に出し、一端は微生物を含む第２の媒体を供給するためのタンク９１０に繋ぎ、他端は廃液タンク９１１に繋いだ。なお、ポアフロンフィルターチューブのカラム３０１内ヘの充填は、図８に示したようにらせん状とし、且つポアフロンフィルターチューブ内を流れる微生物を含む第１の媒体の流れが、カラムの汚染媒体排出口のテフロンチューブ９０４から導入ロのテフロンチューブ９０３の方向に向うようにした。
【００８５】
次いで第２の媒体の貯留タンク９１０には、分解微生物を培養した培養液を入れた。微生物の培養液は、一日ごとに新鮮な培養液をタンクに補給した。分解微生物は、ＪＭ１株（ＦＥＲＭ ＢＰ−５３５２）を使用し、培養開始から３日目、菌濃度としては１．２×１０8ｃｅｌｌ／ｍｌのものを使用した。培地組成は以下の通りである。
【００８６】
培地組成
・Ｎａ2ＨＰＯ4 ６．２ｇ／リットル
・ＫＨ2ＰＯ4 ３ｇ／リットル
・ＮａＣｌ ０．５ｇ／リットル
・ＮＨ4Ｃｌ １ｇ／リットル
・グルタミン酸ナトリウム ５ｇ／リットル
・水 残量
標準ガス発生機９０６にはトリクロロエチレン（ＴＣＥ）をセットし、ＴＣＥ濃度１００ｐｐｍの空気がカラムに供給されるように調整した。なお標準ガスの流量は３リットル／ｈｒになるよう流量計９０５で調整した。
【００８７】
次に、カラムを垂直に立てた状態で三脚に固定し、第２の媒体の貯留タンク９１０と廃液タンク９１１の高さを調節して、第２の媒体の流速が５．９ｍｌ／ｈｒとなるようにした。この流速は微生物が約１．５日でカラム内のポアフロンチューブを通過する流速である。
【００８８】
次に、ポアフロンフィルターチューブヘの微生物を含む培養液の供給を開始し、ポアフロンフィルターチューブ内に培養液が十分に充填された後に、ＴＣＥを含む空気の供給を開始し、テフロンチューブ９０４の途中に設けたサンプリングポート９０７にて空気中のＴＣＥ濃度をモニターした。なおＴＣＥ濃度の測定は、ＦＩＤ検出器付ガスクロマトグラフィー（商品名：ＧＣ１４Ｂ、島津製作所（株）製）で行った。
【００８９】
その結果は図１５及び図１６に示した通りであって、５日間の連続測定中ＴＣＥは検出されなかった。本実施例における第２の媒体の流速は実施例１のそれの約１／３に設定したが、気体中のＴＣＥ濃度には両者に有意な差異は認められなかった。このことは本実施例におけるＴＣＥの分解効率が、実施例１の分解効率を上回っていることを示している。
【００９０】
（比較例４）
実施例４においてタンク９１０に培地のみを入れた以外は実施例４と同様にして空気中のＴＣＥ濃度を５日間モニターした。その結果は図１５及び図１６に示した通りである。カラム内の空気が置換された時点で、ＴＣＥが検出され始めている。この結果から、実施例４では微生物の作用でＴＣＥが分解浄化されていることがわかる。
【００９１】
（比較例５）
実施例４においてポアフロンフィルターチューブ内に十分培養液が充填された時点で培養液の供給を停止した以外は実施例４と同様にしてテフロンチューブ９０４に流出してくる空気のＴＣＥ濃度を５日間モニターした。その結果は、図１５及び図１６に示した通り、１０時間経過頃より徐々にＴＣＥが検出されはじめ、１７時間程度でほとんど浄化作用はなくなった。
【００９２】
（実施例５）
実施例４において標準ガス発生機９０６の代わりに、濃度１０ｐｐｍのＴＣＥ水溶液４０リットルを入れたタンクを接続し、このタンクから流速０．２５リットル／ｈｒでカラム内にＴＣＥ水溶液が供給されるよう構成した以外は実施例４と同様にして実験を行なった。なお、ＴＣＥ水溶液のカラムヘの供給手段としてはローラーポンプ（ＦＵＲＵＥ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｃｏ．Ｌｔｄ 製 ＲＰ−ＭＲＦ１）を使用した。またテフロンチューブ９０４に流出してくる処理水はサンプリングポート９０７から抜き取り、定法に従ってＥＣＤ検出器付ガスクロマトグラフィー（商品名：ＧＣ１４Ｂ、島津製作所（株）製）で行った。
【００９３】
その結果は図１７に示した通りである。供給タンク内のＴＣＥ水溶液が減少すると、液中のＴＣＥがタンク内の気相に放出されるため徐々に汚染水の濃度が低下する。このため、３日目頃まで分解浄化しきれずに検出されていたＴＣＥが４日目以降に完全に分解されて検出されなくなった。そして本実験システムでは最大で時間当たりＴＣＥ２ｍｇ程度まで分解浄化可能であることが判明した。
【００９４】
（実施例６）
実施例５において、カラム内ヘのポアフロンフィルターチューブの充填方法を図４に示すように、ポアフロンフポィルターチューブ内を流れる微生物を含む培養液の流れの方向が、カラム内を流れる汚染媒体の流れに対してランダムとなるようにした以外は実施例５と同様にして処理水中のＴＣＥ濃度を５日間モニターした。 その結果は、図１７に示すように本参考例の充填方法では、常に実施例５の結果よりも高濃度のＴＣＥが検出された。
【００９５】
（実施例７）
ＴＣＥガス及び微生物培養液の流れの方向を揃えた以外は実施例４と同様にして浄化実験を行なった。その結果は、図１８に示ように、ガス中のトリクロロエチレンの濃度は１００ｐｐｍから約２０ｐｐｍにまではコンスタントに低下させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる汚染媒体の浄化方法及びそれに用いる装置の概略説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態にかかる汚染媒体の浄化方法及びそれに用いる装置の概略説明図である。
【図３】図２に示した反応槽の一実施態様の拡大断面図である。
【図４】図２に示した反応槽の他の実施態様の拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施態様にかかる土壌浄化装置の概略構成図である。
【図６】図５に示した土壌浄化装置の反応槽の一実施態様の概略断面図である。
【図７】図５に示した土壌浄化装置の反応槽の他の実施態様の概略断面図である。
【図８】図２に示す浄化装置の反応槽の他の実施態様にかかる拡大断面図である。
【図９】実施例１に用いた浄化装置の概略構成図である。
【図１０】実施例１、比較例１及び比較例２における汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１１】実施例２における汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１２】実施例３に用いた土壌浄化装置の概略構成図である。
【図１３】実施例３及び比較例３における、汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１４】実施例４に用いた浄化装置の概略構成図である。
【図１５】実施例４、比較例４及び比較例５における汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１６】実施例４、比較例４及び比較例５における汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１７】実施例５及び実施例６における、汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１８】実施例７における、汚染媒体中のＴＣＥ濃度の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１ 培養槽
１０２ 微生物流動領域
１０３ 廃液槽
１０４ 汚染物質を含む領域
１０５ ポンプ
２０１ 第１の媒体の貯留タンク
２０２ 第２の媒体の貯留タンク
２０３ 反応槽
２０４、２０５ ポンプ
２０６ 廃液タンク
２０７ 浄化媒体タンク
３０１ 環状容器
３０２ 環状部材
３０３ 第１の開口
３０４ 第２の開口
３０５ 第１の開口
３０６ 第２の開口
５０１ 汚染土壌領域
５０２ 吸引ポンプ
５０３ 反応槽
５０４ 管状容器
８０２ 第１の媒体の導入口
８０３ 第１の媒体の排出口
８０５ 第１の開口
８０６ 第２の開口
９０２ ネジ蓋
９０３、９０４ テフロンチューブ
９０５ 流量計
９０６ 標準ガス発生機
９０７ ポート
９０９ トラップ
９１０ 第２の媒体の貯留タンク
９１１ 廃液タンク
１２０１ 実験槽
１２０３ 礫層
１２０５ 細砂層
１２０７ パイル
１２０８ 蓋
１２０９、１２１１、１２１３ テフロンチューブ
１２１５、１２１７ ポンプ
１２１９ パイプ
Claims (2)
- 汚染物質を含む第１の媒体の流路と、該汚染物質の分解活性を発現している微生物を含む第２の媒体の流路を備え、該第１の媒体の流路と該第２の媒体の流路とが、該汚染物質が透過でき該微生物が透過できない膜を介して接するように配置されている汚染媒体の浄化装置であって、
該第１の媒体の流路が第１の開口および第２の開口を両端部に有する管状容器であって、該第２の媒体の流路が該膜からなる外壁を有する管状部材であり、該管状部材は該第１の媒体および該第２の媒体とが該管状容器内にて該膜を介して接するように配置されている浄化装置を用意する工程と、
該浄化装置を該汚染物質を含む土壌に埋設し、該管状容器の第１の開口から該土壌内の該汚染物質を吸引して該管状容器内に該第１の媒体の流れを形成する工程と、及び
該管状部材に該第２の媒体を流動させる工程と、
を含むことを特徴とする汚染土壌の浄化方法。 - 前記第２の媒体を、前記第１の媒体の流れに対して逆方向に流す請求項２に記載の浄化方法。
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