JP4636679B2

JP4636679B2 - 土壌浄化方法

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Publication number: JP4636679B2
Application number: JP2000400977A
Authority: JP
Inventors: 省二郎大隅; 潤坪田; 正文篠原; 進一上田; 亮介伊藤
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP2002200480A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は土壌浄化方法に関し、特に、浄化対象土壌に含まれる有機物を、この有機物を分解可能な微生物を用いて除去する土壌浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の土壌浄化方法を用いて、土壌間隙に地下水等の水分が充満した状態の汚染土壌から有機物を分解除去しようとすると、前記地下水等の滞留によって地表からの酸素供給が制限され、これにより、前記土壌間隙が酸素不足の状態となり、前記微生物の前記有機物の分解活動が抑制されることが知られていた。よって、酸素不足を解消するため、前記土壌の内部、もしくは土壌下部に空気注入用のパイプや散気盤を埋設し、このパイプから前記土壌中に酸素を含む空気を供給していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の土壌浄化方法によれば、前記パイプや散気盤から放出された酸素を含んだ気泡は、その浮力によって鉛直上方に移動しようとするので、水平方向への拡散があまり起こらない。又、前記気泡は、前記土壌間隙に均等に行き亘るのではなく、進入が容易な比較的大きな径の土壌間隙に偏って地表方向に上昇する傾向がある。よって、土壌内部或いは下方から空気を供給しても、供給源の鉛直上方の限られた領域（通り道）のみを気泡が通過し、浄化対象となる土壌全体に亘って、均一に酸素を供給することは困難であったので、前記微生物による前記有機物の分解を効率よく行なうことは困難であるという問題点があった。
【０００４】
従って、本発明の目的は、上記欠点に鑑み、浄化対象土壌に含まれる有機物を微生物を用いて除去する際に、浄化対象土壌中に広く酸素を行き亘らせることによって、浄化対象土壌全体を均一に浄化する土壌浄化方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明の土壌浄化方法の特徴手段は、請求項１に記載されているように、地下水で土壌間隙が満たされた飽和土壌中に、取水部を設けた回収部と前記回収部で回収された土壌間隙水を注入する注入部を備えた供給部とを離間して設け、浄化対象土壌に含まれる有機物を微生物を用いて除去する土壌浄化方法において、前記飽和土壌中にポンプから空気を注入される通気部を設け、前記浄化対象土壌中の土壌間隙水を前記通気部から空気を供給しつつ、前記回収部より吸引する吸引工程を行い、前記供給部から前記回収部に向かう土壌間隙水を前記回収部から回収された土壌間隙水と比べて溶存酸素濃度の高い酸素供給用水とする供給工程を行う点にある。更に、上記特徴手段において、請求項２に記載されているように、間欠的に、前記吸引工程を行なってもよい。
【０００６】
又は、請求項３に記載されているように、前記供給工程において、前記土壌間隙水に酸素を添加して前記酸素供給用水を得てもよく、
請求項４に記載されているように、間欠的に、前記吸引工程と前記供給工程とを行なってもよく、
請求項５に記載されているように、前記吸引工程において、前記土壌間隙水に含まれる微細土粒子を前記土壌間隙水から分離してもよく、
請求項６に記載されているように、前記浄化対象土壌に前記有機物を分解可能な前記微生物を添加する微生物添加工程を有していてもよい。
そして、これらの作用効果は、以下の通りである。
【０００７】
先ず、発明者らは、上記課題の解決を目指すに際し、前記土壌間隙が水で飽和された土壌（以下、飽和土壌）中に空気や酸素を供給した場合に、浄化対象土壌の浄化が均一に進まない理由を考察し、以下のような仮説を立てた。
即ち、飽和土壌中に気体を供給する場合、上述したように数本の気体（気泡）の通り道ができ、その通り道以外の部分は気体と直接接触することがない。よって、エアレーションによって気体状の酸素を飽和土壌に供給すると、通り道付近の土壌へは十分な酸素が供給されるが、通り道から離れたところに存在する土壌への酸素供給は、土壌間隙水に溶解した酸素が、水の移動、もしくは拡散により運ばれることになる。しかしながら、水中の溶存酸素の拡散速度は非常に遅く、又、一般に、前記飽和土壌における土壌間隙水の移動速度も非常に遅いためほとんど滞留しているような状態であるので、前記通り道から離れた場所に存在する土壌に到達する前に微生物活動などにより酸素は消費されていると推定される。結果として、従来法では、前記気体の供給源から離れた土壌に、酸素を供給するのは非常に困難であると考えられる。
【０００８】
この仮説に基づけば、前記土壌間隙中に酸素を含む気体或いは酸素を豊富に溶存する液体を広く流通させる通り道を確保することができれば、浄化対象である土壌全体に亘って酸素を行き亘らせることができる。そして、浄化対象土壌全体に亘って酸素を行き亘らせることができれば、この浄化対象土壌に存在する、前記有機物を分解する微生物を活性化することができるので、浄化対象となる土壌全体に亘って前記有機物の分解を促進して浄化対象土壌を浄化することができると考えられる。発明者らは、このような点に着目して鋭意研究した結果、本願発明に想到するに至った。
【０００９】
即ち、請求項１に記載されているように、浄化対象土壌に含まれる有機物を微生物を用いて除去する土壌浄化方法において、前記浄化対象土壌中の土壌間隙水を吸引する吸引工程を設ければ、前記地下水等の土壌間隙水の移動と比べて前記土壌間隙水の吸引速度を大きくなるように吸引することによって、吸引された土壌間隙水の体積と移動により他の領域から進入した土壌間隙水の体積の差の基づく負圧が生じ、前記土壌間隙内が前記浄化対象土壌の間隙に存在する流体（液体、気体）が、遠方から吸引箇所に向かって流動することを促進することができる。これによって、前記土壌間隙水に流れを作ることができ、地表付近その他の領域にある溶存酸素量の高い土壌間隙水を、他の領域に移動させることができる。そして、溶存酸素量の多い土壌間隙水が、従来法では酸素を運搬することが困難であった微細な土壌間隙や遠隔にある土壌間隙を通過することによって、酸素供給が困難であった領域にまで速やかに酸素を供給することができる。特に、土壌間隙水の水平方向への移動が容易となることによって、地表から離れた深部や吸引箇所から水平方向に離れた領域にまで酸素を容易に供給することができる点で、気泡のみを供給する曝気などの方法では酸素供給が困難であった領域にまで酸素を供給することができる。
また、このとき、供給部の近傍に設けられた通気部から空気が供給されることによって、前記供給部から前記回収部に向かう水流には、前記回収部から回収された土壌間隙水と比べて溶存酸素濃度の高い回収液（酸素供給用水）が流れ、前記飽和土壌の広い範囲に亘って、前記酸素供給用水が浸透する。このようにすることによって、前記飽和土壌内を流動する前記土壌間隙水が酸素キャリアとなって前記土壌間隙の隅々に行きわたり、前記飽和土壌に存在する好気的微生物の生育及び活動を促進することができるので、微生物による有機物分解が促進される。尚、前記取水部及び前記注入部の設置面積を広くしたり、垂直方向の設置長さを調節することによっても、前記酸素供給用水の浸透範囲や速度を調整することができる。
【００１１】
尚、有機物を微生物を用いて除去する方法としては、上述した酸素供給の改善による土着微生物による有機物分解の活性化や、分解対象有機物を分解可能な微生物を外部から添加する方法を採用することができる。
【００１２】
又、請求項２に記載されているように、この吸引工程を間欠的に行なえば、吸引処理終了後に前記土壌間隙内に生じた負圧を利用して、大気中にある酸素に富んだ空気を、土壌表層側から深部の土壌間隙に向かって引き込むことができる。このとき、空気がキャリアになって、この空気に含まれる気体状酸素そのものが、前記土壌間隙内の気圧が大気圧と平衡に達するまで土壌間隙にくまなく浸透するので、地表から離れた深部や吸引箇所から水平方向に離れた微細な土壌間隙にまで酸素を容易に供給することができる。
【００１３】
更には、前記吸引工程において前記土壌間隙水を前記浄化対象土壌から抜き出して土壌間隙に負圧を形成すると共に、この負圧が形成された前記浄化対象土壌に、前記吸引工程で吸引した前記土壌間隙水と比べて溶存酸素濃度の高い酸素供給用水を供給する供給工程を施すことによって、前記土壌間隙に前記流体を積極的に誘導し、前記土壌間隙内をより流動させ易くすることができる。
尚、前記吸引工程を実施する位置と前記供給工程を実施する位置が同位置であれば、前記吸引工程と前記供給工程とを交互に実施すればよい。このようにすることで、前記吸引工程で、前記土壌間隙中に土壌間隙水を抜き取って土壌間隙に酸素が豊富な大気を導入して酸素供給をした後、更に、溶存酸素濃度が高い酸素供給水を供給して、前記浄化対象土壌中の微生物を活性化することができる。この場合、処理を行なうための井戸などを掘削するための手間を省くことができる。
又、前記吸引工程を実施する位置と前記供給工程を実施する位置とが別位置であれば、前記吸引工程と前記供給工程とを交互に実施しても同時に行なってもよいが、同時に実施した方が、前記土壌間隙中の流体の移動が起こり易いと考えられるので好ましい。
【００１４】
又、前記酸素供給用水を供給するにあたって、前記請求項４に記載されているように、前記供給工程において、前記吸引工程で前記浄化対象土壌から取り出した前記土壌間隙水に酸素を添加して前記酸素供給用水を得ることによって、前記土壌間隙水を酸素供給用水として再利用することができる。これによって、前記吸引工程で前記浄化対象土壌から取り出した前記土壌間隙水を廃棄する必要が無くなるので、廃水処理設備の建設・運転コストを削減することができる。又、同時に、別個に前記酸素供給用水を調達する必要が無くなるので、前記酸素供給用水の採取・運搬コストを削減することができる。
【００１５】
又、前記浄化対象土壌への酸素供給は連続的に行なうこともできるが、前記有機物の分解に必要とされる酸素の量が連続供給により供給される酸素量を下回るのであれば、請求項５に記載されているように、間欠的に、前記吸引工程と前記供給工程とを行なってもよい。これによって、酸素供給に要する処理を省力化することができ、コストを削減することができる。尚、前記供給工程は、前記吸引工程を行なうことによって生じた土壌間隙中の負圧が存在する間に行なうと、前記酸素供給用水の移動が促進されるので好ましい。
【００１６】
ここで、除去対象である有機物が疎水性の高いものである場合、前記土壌間隙水に溶解し難いので、前記微細土粒子の表面に吸着等して存在している比率が高い。このような場合に、請求項６に記載されているように、前記吸引工程において、前記土壌間隙水に含まれる微細土粒子を前記土壌間隙水から分離すると、微生物による前記浄化対象土壌中における除去とは別に、前記有機物を前記浄化対象土壌外に集約して回収することができる。
そして、前記微細土粒子に付着した有機物を微生物の存在する浄化対象土壌から分離し、低濃度になった有機物に前記微生物を接触させることで、前記浄化対象土壌から前記有機物を短い期間で更に低濃度にまで除去することができる。特に、除去対象が微生物に対して毒性がある有機物の場合等に、微生物による有機物分解活性阻害を抑制することができるという意味で非常に有効である。
【００１７】
又、土着微生物による除去対象有機物の分解に依存するのみならず、請求項７に記載されているように、前記浄化対象土壌に前記有機物を分解可能な微生物を外部から添加する微生物添加工程を設けて、外来微生物によって除去対象有機物の分解反応を促進することによって、更に効率よく浄化対象土壌の浄化を行なうことができる。
この場合、添加する微生物の選択は、分解対象である有機物との関係で任意に選択することができる。例えば、分解対象有機物の分解速度が速い微生物、一般の微生物の生育を阻害する濃度の分解対象有機物に抵抗性を示す微生物、他の微生物と協働して有機物分解を促進する微生物などが好適であり、１種だけでなく複数種を混合し或いは浄化処理ステージに合わせて順次添加することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に、本発明に係る土壌浄化方法を実施するための原位置レメディエーション設備の一実施形態を示す。
【００１９】
この設備が設置される浄化対象土壌１は、表層付近の土壌間隙が水分で飽和されていない不飽和土壌１１となっており、この領域では、土壌間隙における酸素供給が比較的容易に行なわれる。この不飽和土壌１１の下層には、地下水で土壌間隙が満たされた飽和土壌１２が存在する。この飽和土壌１２領域では、水の滞留によって前記土壌間隙内での空気の移動が起こり難く、微生物による有機物分解が行なわれ難い。
【００２０】
前記原位置レメディエーション設備は、前記飽和土壌１２中に取水部（図示省略）を設けた回収部２（例えば、細孔を多数穿設したパイプ、井戸）と、前記飽和土壌１２中に注入部（図示省略）を設けた供給部３（例えば、細孔を多数穿設したパイプ、井戸）とを有し、これらを前記浄化対象土壌１中に離間して設けてある。
前記回収部２と前記供給部３とは貯液槽５を介して気液流通可能に接続されていて、前記回収部２と前記貯液槽５の収容部５１とは回収管２１で接続され、ポンプＰ１を駆動することによって前記回収部２から前記貯液槽５に前記飽和土壌１２中の土壌間隙水が吸引されるように構成されている。又、前記収容部５１と前記供給部３とは供給管３１で接続され、ポンプＰ２を駆動することによって、前記収容部５１中に蓄えられた回収液５２（土壌間隙水）が前記供給部３に注入されるように構成されている。尚、前記回収部２から前記土壌間隙水と共に吸引された気体は、前記貯液槽５に設けられたガス抜き孔５３から排出される。
【００２１】
更に、前記供給部３の近傍の前記飽和土壌１２には、ポンプＰ３から空気を注入される通気部４（例えば、細孔を多数穿設したパイプ）が穿設されており、前記飽和土壌１２に対して、空気（気泡）を供給する。
【００２２】
前記回収部２、供給部３、通気部４は、浄化対象である土壌に対して、同数ずつ設けてあってもよいが、何れかが他方に対して高い比率で設けられてもよく、これらの設置比率、基数は、土質、浄化範囲、浄化深度などを考慮して定めることができる。
【００２３】
上述した原位置レメディエーション設備の前記ポンプＰ１を駆動すると、前記飽和土壌１２中の土壌間隙水は、前記回収管２１を通じて、前記貯液槽５に移送され、回収液５２となる。これにより、前記飽和土壌１２の土壌間隙は他の領域に比べると減圧状態になり、他の領域から水が流入し易くなる。他方、前記供給部３には、前記貯液槽５から供給管３１を通じて前記回収液５２が流入し、他の領域に比べると加圧状態となり、前記回収液５２は前記供給部３から遠方に浸透し易くなる。よって、前記回収液５２は、図１の矢印に示すように、前記供給部３から前記回収部２に向かって略水平方向に流れることとなる。このとき、前記３の近傍に設けられた通気部４から空気が供給されることによって、前記供給部３から前記回収部２に向かう水流には、前記回収部２から回収された土壌間隙水と比べて溶存酸素濃度の高い回収液５２（酸素供給用水）が流れ、前記飽和土壌１２の広い範囲に亘って、前記酸素供給用水が浸透する。このようにすることによって、前記飽和土壌１２内を流動する前記土壌間隙水が酸素キャリアとなって前記土壌間隙の隅々に行きわたり、前記飽和土壌１２に存在する好気的微生物の生育及び活動を促進することができるので、微生物による有機物分解が促進される。
尚、前記取水部及び前記注入部の設置面積を広くしたり、垂直方向の設置長さを調節することによっても、前記酸素供給用水の浸透範囲や速度を調整することができる。
【００２４】
前記微生物は、土着のものでもよいが、特に除去対象となる有機物の分解能力の高い微生物を外部から導入することによって、更に、効率よく有機物の分解が進行する。前記微生物の導入方法としては、地表に散布して前記飽和土壌１２への移住を待ってもよいし、前記供給部３、通気部４から、前記回収液５２や空気と共に前記飽和土壌１２に送り込んでもよい。
【００２５】
又、前述した酸素供給用液の供給は、連続的に行なって循環サイクルを常時形成しておいてもよいが、連続的に循環させなければならないほど酸素要求量が高くない場合には、間欠的に前記土壌間隙水を循環させることによって運転コストを削減することができる。
【００２６】
又、前記取水部を通過する粒子径をある程度大きくして（例えば、７５μｍ以下の粒子を通過させる）、図１に示すように、土壌間隙水と同時に微細な土粒子も前記貯液槽５に回収し、前記収容部５１において上澄み５２と土粒子５４とを分離し、前記上澄み５２のみを前記供給部３に再度供給すると、前記土粒子に吸着した有機物を前記微生物による分解の場から除去することができる。これにより、前記処理対象土壌中の前記有機物の濃度を下げることによって、微生物に与える付加を削減し、微生物分解を促進することができる。
【００２７】
又、前記浄化対象土壌は、掘削してリアクターに投入してもよく、又、掘削することなく現場にパイプを設置することにより処理することも可能である。更には、前記回収液５２を前記飽和土壌１２に再度供給する際に、除去対象有機物を分解する微生物が好む養分を供給すると、前記微生物より効果が高まる。
【００２８】
尚、前記ポンプＰ１を一定期間駆動して前記回収部２から前記飽和土壌１２中の土壌間隙水を抜き取り、その後、一定期間放置することを繰り返すことによっても、前記飽和土壌１２への効率的な酸素供給を行なうことができる。即ち、前記ポンプＰ１を停止した後、前記土壌間隙は他の領域に比べて減圧状態になるので他の領域から流体を受け入れ易くなるが、このとき、前記飽和土壌１２を満たす土壌間隙水より空気の方が移動し易い場合、前記土壌間隙水を抜き取った後の土壌間隙には地上部から酸素を豊富に含んだ空気が広範囲に亘って流入し、前記微生物への酸素供給が行なわれる。この後、前記飽和土壌１２の他の領域から徐々に地下水が浸透して土壌間隙が地下水で充満するが、再度、土壌間隙水を抜き取れば、前記空気をキャリアとして酸素を補給することができる。
【００２９】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を、浄化による除去対象たる有機物がタールである場合を例示して、図面に基づいて説明する。
【００３０】
人工的にタールを含有させた浄化対象土壌（タール含浸土壌）を作製し、このタール含浸土壌とタール分解微生物との混合物６２を以下に説明する実験に供した。
【００３１】
〔実施例１〕
前記混合物６２のうち４００ｇを分取し、図２に示すように、容積２６０ｍＬの収容部６１を有するカラム６の前記収容部６１内部に圧密して収容した。前記収容部６１には、上下端に１０〜２０μｍの孔径をもつ焼結ステンレスのフィルタ６３、６３を取り付けてあって、前記タール含浸土壌が前記収容部６１から流出しないようにしてある。さらに、ガス抜き孔７１を備えた貯水槽７を設け、この貯水槽７と前記収容部６１の上下端とを送水管８１，８２により連結して送液ポンプＰ４で前記送水管８１，８２内の水溶液を循環させる水溶液循環経路を形成すると共に、前記貯水槽７と前記収容部６１の下端とを連結する前記送水管８１に空気供給管９を接続して、エアポンプＰ５からの酸素供給経路を形成した。このようにして、原位置でのバイオレメディエーション及びリアクターに浄化対象土壌を収容した非スラリー法による土壌処理系を模した実験系を構築した。
【００３２】
前記水溶液循環系に、０．１％Ｋ₂ＨＰＯ₄及び０．１％ＮＨ₄ＮＯ₃を含有する水溶液（以下、ＮＰ培地）を流通させることによって、前記ＮＰ培地を、前記カラム６の収容部６１内を下部から上部に向かって移動する方向に浸入させ、前記タール含浸土壌の土壌間隙を前記ＮＰ培地で満たした。
【００３３】
前記送液ポンプＰ４を駆動して、前記収容部６１の内部に、下部から上部に向かって０．０１、０．０５、又は０．１ｍＬ／分の流速で前記ＮＰ培地を供給しながら、前記エアポンプＰ５を駆動して、前記空気供給管９から前記ＮＰ培地に対して１０ｍＬ／分の流速で前記収容部６１の下部から上部に向かって空気を供給した。
このようにして、前記ＮＰ培地を前記タール含浸土壌から吸引する工程と酸素富化した前記ＮＰ培地を供給する工程を同時に進行させることで、前記ＮＰ培地は、酸素キャリアとして前記収容部６１内を移動することになる。
【００３４】
前記収容部６１上部から排出された前記ＮＰ培地は、前記送液管８２を通じて一旦貯液槽７に運ばれて貯留され、再び、前記貯液槽７から前記送液管８１を通じて前記収容部６１に送られて前記タール含浸土壌に供給された。尚、前記収容部６１上部から前記ＮＰ培地と共に排出された気体は、前記ガス抜き孔７１から大気中へ放出した。
【００３５】
この操作を７週間続けた時の前記タール含浸土壌中のタール残存濃度を、その主成分である総ＰＡＨ（多環芳香族炭化水素；ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ）濃度の経時変化でモニタした。この結果を図３に示す。
尚、前記ＰＡＨ濃度は、次のようにして測定した。採取した前記タール含浸土壌をドラフト内で２日以上風乾した。この風乾した前記タール含浸土壌を粉砕し、前記タール含浸土壌１ｇに対して２ｍＬのアセトニトリルを添加して、６０℃で３０分間湯浴した後、３０００ｒｐｍで１０分間遠心分離を行ない、これによって得られた上清をＨＰＬＣにて分析した。
【００３６】
〔比較例１−１〕
比較のために、前記ＮＰ培地を前記収容部６１内に充満させた後、前記ＮＰ培地を循環させることなく空気のみを、１０ｍＬ／分の流速で前記収容部６１の下部から上部に向かって供給した結果についても、図３に示す。ここで、前記空気（気泡）の移動は、前記タール含浸土壌の土壌間隙内を浮上するに任せてあり、前記収容部６１内にある前記ＮＰ培地は、酸素キャリアとして積極的な働きをしていない。
【００３７】
〔比較例１−２〕
又、スラリー法によって処理した場合の結果を、図３に併せて示す。この方法は、攪拌することによって、培地中への酸素の拡散が促進されるので、微生物への酸素供給が行ない易いことが知られている。前記スラリー法による処理は、以下のようにして実施した。
上述したタール含浸土壌とタール分解微生物との混合物１２ｇと前記ＮＰ培地２０ｍＬとを３００ｍＬ容三角フラスコに収容し、通気性のある綿栓で封をして、３０℃、１７５ｒｐｍで、７週間振とう培養した。
【００３８】
前記ＮＰ培地を循環させず、実験開始時に投入したＮＰ培地を滞留させたままの場合、即ち、前記微生物への酸素供給を前記ＮＰ培地への酸素の拡散に依存した場合、図３に示すように、７週間の処理後の総ＰＡＨ分解率は１０％にも及ばず、ＰＡＨ分解速度は遅かった（比較例１−１）。
スラリー法による処理（比較例１−２）の場合、図３に示すように、前記タール含浸土壌中の総ＰＡＨ濃度は急速に減少し、処理開始４週間後には約６０％の総ＰＡＨが分解されていた。しかし、スラリー法は、浄化対象となる土壌を大量の培地（溶液）中に懸濁して攪拌通気するものであるので、原位置バイオレメディエーションに適用するのが非常に困難であり、本出願の課題を解決する方法としては不向きである。
【００３９】
一方、実施例１にあるように、前記タール含浸土壌内に空気と共に前記ＮＰ培地を強制的に循環させることによって、土壌間隙の隅々にまで酸素を溶存させた前記ＮＰ培地を供給した場合、７週間の処理後の総ＰＡＨ分解率は５０％にまで達し、前記タールの分解が大幅に促進されることが分かった。これは、前掲のスラリー法（比較例１−２）による処理と比較すると初期段階における分解速度は遅いものの、７週間経過後においては前記スラリー法とほとんど分解率に差が無かった。これらの結果から、飽和土壌に対して空気を直接気泡として供給するより、酸素を含んだ水を循環させることによって、生物による有機物質の分解速度が増大し、スラリー法による処理とほとんど同じレベルまで浄化できることが明らかとなった。
尚、前記実施例１において、前記ＮＰ培地の循環速度を０．０１、０．０５、０．１ｍＬ／分に夫々設定して処理を行なったが、流量の違いによる前記総ＰＡＨ分解速度の差はほとんどなかった。
【００４０】
上記結果によれば、中長期的な浄化処理においては、本法を採用することによって、浄化対象である土壌を流動化させて攪拌すること無く、前記スラリー法と同程度に土壌浄化を進めることができると考えられる。
【００４１】
〔実施例２〕
実施例１と同様に、前記収容部６１内に前記混合物６２を４００ｇ圧密し、１０〜２０μｍの孔径をもつ焼結ステンレスのフィルタ６３、６３を前記収容部６１の上下端側に取り付け、前記タール含浸土壌が前記収容部６１から流出しないようにした。この収容部６１の内部に、前記ＮＰ培地を、収容部６１下部から供給して前記土壌間隙を前記ＮＰ培地で満たした。
この後、前記送液ポンプＰ４を用いて、前記ＮＰ培地をこの収容部６１下部から引き抜き、ほぼ全ての土壌間隙水を除去することによって、前記土壌間隙に空気を満たした（吸引操作）。これにより、空になった土壌間隙に空気が直接酸素を供給する。この後、前記送液ポンプＰ４を用いて、引き抜いたＮＰ培地を再び収容部６１に注入して、前記タール含浸土壌の間隙を前記ＮＰ培地で満たした（注入操作）。（この注入操作は、他領域からの地下水の浸透を模したものである。）
尚、上述した前記ＮＰ培地の吸引操作、注入操作を実施していないときには、前記土壌間隙を前記ＮＰ培地で満たした状態で、前記エアポンプＰ５を用いて、空気を１０ｍＬ／分の流速で供給した。
上記吸引・注入操作を１回／日、７週間継続したとき、即ち、前記タール含浸土壌の土壌間隙の多くの領域を空気が容易に流通することができる状態とし、空気を酸素キャリアとして土壌間隙に酸素を１回／日供給したときの前記総ＰＡＨ濃度の経時変化を図４に示す。
【００４２】
〔比較例２−１〕
比較のために、上述した前記ＮＰ培地の吸引操作、注入操作を実施しないで空気の供給を続けた以外は、実施例２と同様に処理を行なった結果を図４に示す。
【００４３】
〔比較例２−２〕
比較例１−２と同様に、スラリー法によって前記タール含浸土壌を７週間処理した結果を、図４に示す。
【００４４】
図４に示すように、前記土壌間隙水の吸引を行なわず、空気の供給だけを続けたときには、７週間の処理後の総ＰＡＨ分解率は１０％にも及ばず、総ＰＡＨ分解速度は遅かった（比較例２−１）。一方、スラリー法により処理した場合は、前記タール含浸土壌中の総ＰＡＨ濃度は急速に減少し、処理開始４週間後には約６０％の総ＰＡＨが分解されていた（比較例２−２）。
【００４５】
ここで、前記タール含浸土壌の間隙から間欠的に土壌間隙水を吸引・注入することにより土壌間隙中に空気（酸素）を行き亘らせた実施例２にあっては、７週間の処理後の総ＰＡＨ分解率は５０％にまで達し、前記タールの分解が大幅に促進され、前記スラリー法を採用した場合と近いレベルまで土壌浄化の効果を改善できることが明らかとなった。
【００４６】
〔実施例３〕
実施例１と同様に、前記カラム６の収容部６１内に前記混合物６２を４００ｇ圧密した。ここで、実施例３にあっては、１０〜２０μｍの孔径をもつ焼結ステンレスフィルタに代えて、カラムの下部には２０〜４０μｍの孔径を持つガラスフィルタを取り付けて土壌を保持し、上部には１ｍｍの孔径の穴を多数をもつテフロンフィルタを取り付けて、微細な土粒子が前記ＮＰ培地と共に前記収容部６１の外部に流出するようにした。
【００４７】
この収容部６１の内部に、前記ＮＰ培地を、収容部６１下部から供給して前記土壌間隙を前記ＮＰ培地で満たした後、前記送液ポンプＰ４を駆動して、前記収容部６１の内部に下部から上部に向かって０．０１又は０．１ｍＬ／分の流速で前記ＮＰ培地を供給しながら、前記エアポンプＰ５を駆動して、前記空気供給管４から前記ＮＰ培地に対して１０ｍＬ／分の流速で前記カラム６の下部から上部に向かって空気を供給した。前記カラム上部から排出された前記ＮＰ培地は、前記送液管８２を通じて一旦貯液槽７に運ばれて貯留され、再び、前記貯液槽７から前記送液管８１を通じて前記収容部６１に送られて前記タール含浸土壌に供給された。前記収容部６１上部から排出された気体は、前記貯液槽７のガス抜き孔７１から大気中へ放出した。又、前記収容部６１から流出して前記貯液槽７に流入した微細な土粒子は、前記貯液槽７底部に沈降し、再び前記収容部６１へは供給しないようにした。
このように、前記タール含浸土壌から微細な土粒子を除去しつつ、前記ＮＰ培地の吸引と供給を同時に行なって酸素キャリアとしてのＮＰ培地を循環させ、これを７週間続けたときの土壌中の総ＰＡＨ濃度の経時変化を図５に示す。
【００４８】
〔比較例３〕
比較のために、前記ＮＰ培地を循環することなく滞留させた状態で、空気のみを供給した場合の結果を、図５に併せて示す。
【００４９】
図５に示すように、前記ＮＰ培地を循環させなかった比較例３では、処理開始から４週間まで殆どＰＡＨの分解は進んでいなかったが、７週間の処理後は約４０％分解されていた。
一方、実施例３にあるように、前記ＮＰ培地を通気しながら循環させて、かつ、微細な土粒子を除去すると、処理開始から４週間後には、前記タール含浸土壌中のＰＡＨは分解され尽くしていて、タールの分解速度が大幅に改善されていた。この実施例３の結果を、上記実施例１及び２と比較すると、実施例３の処理後の総ＰＡＨ濃度が極めて低くなっており、微細な土粒子を除去することによって、浄化対象土壌から、効率よく有機物を除去することができることは明らかである。ここで、前記タール含浸土壌から消失したＰＡＨは、一部は前記貯水槽７に堆積した土粒子に付着して滞留していることが確認されており、他は前記タール分解微生物によって分解されたと考えられる。
尚、前記ＮＰ培地の流量の違いによる分解速度の差はほとんどなかった。
【００５０】
〔別実施形態〕以下に別実施形態を説明する。上記実施例においては、除去対象たる有機物がタールである場合を例示したが、本発明に係る土壌浄化方法は、除去対象が有機物であれば特に制限されるものではない。従って、本法を用いて、浄化対象土壌に存在する、除去対象となる有機物を分解可能な微生物に対して酸素供給を促進することによって、前記有機物の分解を促進し、土壌浄化効率を向上させることができる。又、上記実施例においては、除去対象である有機物を分解する微生物を浄化対象土壌に外部より添加して、その浄化対象土壌に元来生息する土着の微生物の働きを補強したが、本法は、前記浄化対象土壌に生息する土着の微生物を活性化することによって、前記有機物の分解効率を向上させるために用いることもできる。又、前記実施例においては、微生物の栄養源となるＮＰ培地を循環させたが、循環させる流体は、浄化対象となる有機物を分解するのに有用な微生物の栄養要求性を考慮して適宜変更することができる。或いは、浄化対象土壌の土壌間隙から回収した液体を、そのまま再利用してもよく、この液体に栄養分を補給して再供給してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本法の実施形態を表わす概略図
【図２】本法の実施例で使用した土壌浄化モデル系の概略図
【図３】本法によるタール分解結果を表わすグラフ
【図４】本法の別実施形態によるタール分解結果を表わすグラフ
【図５】本法の別実施形態によるタール分解結果を表わすグラフ
【符号の説明】
１浄化対象土壌
２回収部
３供給部
４通気部
５貯液槽
１１不飽和土壌
１２飽和土壌

Claims

地下水で土壌間隙が満たされた飽和土壌中に、取水部を設けた回収部と前記回収部で回収された土壌間隙水を注入する注入部を備えた供給部とを離間して設け、浄化対象土壌に含まれる有機物を微生物を用いて除去する土壌浄化方法において、前記飽和土壌中にポンプから空気を注入される通気部を設け、前記浄化対象土壌中の土壌間隙水を前記通気部から空気を供給しつつ、前記回収部より吸引する吸引工程を行い、前記供給部から前記回収部に向かう土壌間隙水を前記回収部から回収された土壌間隙水と比べて溶存酸素濃度の高い酸素供給用水とする供給工程を行う土壌浄化方法。
間欠的に、前記吸引工程を行なう請求項１に記載の土壌浄化方法。
前記供給工程において、前記土壌間隙水に酸素を添加して前記酸素供給用水を得る請求項２に記載の土壌浄化方法。
間欠的に、前記吸引工程と前記供給工程とを行なう請求項３に記載の土壌浄化方法。
前記吸引工程において、前記土壌間隙水に含まれる微細土粒子を前記土壌間隙水から分離する請求項１〜４の何れか１項に記載の土壌浄化方法。
前記浄化対象土壌に前記有機物を分解可能な前記微生物を添加する微生物添加工程を有する請求項１〜５の何れか１項に記載の土壌浄化方法。