JP4746798B2 - Contaminant purification method and purification device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚染物の浄化方法及び浄化装置に関し、より詳しくはダイオキシン類などの、分子中に多くの塩素を含む有機化合物に汚染された土壌や水の浄化に好適な浄化方法及び浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
我々の生活や産業活動を通じて排出される汚染物のうち、分子中に多くの塩素を含む有機化合物を汚染物質として含有する汚染物については、土壌等の固体物であればダイオキシン類対策特別措置法等の施行により、排水等の液体であれば水質環境基準等により排出規制が強化され、その排出量が規定されている。
【0003】
一方で、現在までに蓄積された、大量のこれらの汚染物は、処理の途中で二次的な汚染を発生することのない、安価で確実な技術や方法で処置されることが待ち望まれている。このような技術や方法としては、微生物による分解反応で前記汚染物を無害化する浄化方法が、有効な技術として期待されている。
【0004】
微生物を用いる浄化方法では、主に汚染物に含まれる汚染物質の種類によって、用いられる微生物の種類や使用法が選択される。例えば分子中に多くの塩素を含む有機化合物は、一般に化学的にも物理的にも非常に安定した物質である。このような化合物を分解する微生物としては、塩素鎖を切断する微生物が用いられる。
【0005】
塩素鎖を切断する微生物としては、例えば、常温菌であり、病原性微生物(緑膿菌)の一種であり、かつ嫌気性微生物であるシュードモナス菌が知られている。この他にも、例えば常温菌であるシメジ菌、白色腐朽菌や糸状菌の一種が、ダイオキシン類等の塩素化合物を含む汚染物質を分解する微生物として知られている。
【0006】
また、この他にも、好気性微生物と嫌気性微生物との特性の違いを利用し、これらを組み合わせて効率よく汚染物を分解、浄化しようとする技術が従来より知られている。例えばこのような技術としては、特開平9−164397号公報に開示されているように、嫌気槽と好気槽とを組み合わせた嫌気好気法により排水処理を行う排水処理装置において、空気を原料として酸素と窒素とを分離し、酸素富化ガスと窒素富化ガスとを発生する空気分離装置から得られる酸素富化ガスを前記好気槽の散気ガスとして用いると共に、前記窒素富化ガスを前記嫌気槽の散気ガスとして用いることを特徴とする嫌気好気法による排水処理装置が知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
シュードモナス菌は塩素鎖を切断するのに優れた微生物であるが、常温菌であり、またこの菌を用いる脱塩素反応では汚染物の分解最終段階で塩素鎖を切断するため、分解反応に数か月もかかることがあり、前述の浄化方法に用いても工業的な利用に耐えられないという問題点がある。また、常温菌である白色腐朽菌等の好気性微生物も分解速度が非常に遅く、汚染物の浄化方法において工業的に耐えられないという問題点がある。すなわち塩素化合物を含む汚染物の浄化において、常温菌を用いて塩素化合物の分解を行うことは、汚染物の浄化を工業的に行う観点から困難である。
【0008】
前記排水処理装置は、嫌気槽には酸素の乏しいガスを散気ガスとして供給し、好気槽には酸素の富んだ散気ガスを供給することにより、両槽において好適な環境を実現するという点で優れた装置であるが、分解速度が非常に遅く工業的な利用に耐えられないという、常温菌を用いる浄化方法が有する問題点については、改善の余地が残されている。
【0009】
本発明は、前記事項に鑑みなされたものであり、塩素系有機化合物を含有する汚染物を微生物分解反応によって浄化するにあたり、微生物分解反応速度をより高速化すると共に微生物反応の再現性を確保し、汚染物中の前記化合物を環境基準値以下に分解するのにより有効な浄化方法及び浄化装置を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するための手段として、塩素化合物を分解するための至適温度の高い微生物を用いて、塩素化合物を含む汚染物を分解する方法及び装置であって、用いる微生物と塩素化合物との接触確率を高めてより速やかに分解する手段、及び用いる微生物の特性を利用して塩素化合物を段階的に、かつ速やかに分解する手段を提供する。
【0011】
すなわち本発明は、温度が調整される系内で、塩素化合物を含む汚染物を微生物により分解して浄化する汚染物の浄化方法であって、塩素化合物を物理吸着する吸着成分、及び塩素化合物を分解するための至適温度が少なくとも60℃以上の微生物を前記汚染物中に存在させ、この汚染物を前記系内で流動させることを特徴とする汚染物の浄化方法(以下、この浄化方法を「第一の浄化方法」ともいう)を提供する。
【0012】
前記浄化方法によれば、常温菌に比べて至適温度の高い微生物を用いることにより微生物分解反応速度をより高速化することができ、微生物による前記汚染物の浄化を、工業的に利用できる浄化方法とすることが可能となる。また、至適温度の高い微生物を用いることにより常温菌などの雑菌の作用が排除され、至適温度の高い微生物による分解反応がより純化されることから、微生物反応の再現性を確保することが可能となる。さらに、塩素化合物を物理吸着する吸着成分が微生物分解反応系内に存在することにより、微生物が吸着成分に着床しやすく、また塩素化合物が吸着成分上にて濃縮され、微生物と塩素化合物との接触確率をより一層向上させることが可能となる。
【0013】
また本発明は、温度が調整される系内で塩素化合物を含む汚染物を微生物により分解して浄化する汚染物の浄化方法であって、至適温度が60℃以上の脱塩素用微生物によって汚染物中の塩素化合物を分解し、汚染物中から塩素を除去する脱塩素工程と、脱塩素工程で塩素が除去された汚染物中の化合物を、至適温度が65℃以上の化合物分解用微生物によって分解する化合物分解工程とを含む汚染物の浄化方法(以下、この浄化方法を「第二の浄化方法」ともいう)を提供する。
【0014】
前記浄化方法によれば、常温菌に比べて至適温度の高い微生物を用いることにより微生物分解反応速度をより高速化することができ、微生物による前記汚染物の浄化を、工業的に利用できる浄化方法とすることが可能となる。また、至適温度の高い微生物を用いることにより常温菌などの雑菌の作用が排除され、至適温度の高い微生物による分解反応がより純化されることから、微生物反応の再現性を確保することが可能となる。
【0015】
また、本発明の浄化方法によれば、脱塩素工程が化合物分解工程よりも先に行われることから、塩素の存在による化合物分解用微生物の不活性化を防止することができ、汚染物中の塩素化合物を環境基準以下に分解する上でより有効である。
【0016】
本発明の浄化方法に適用される汚染物は、土壌等のように固体で構成されるものであっても良いし、排水等のように液体で構成されるものであっても良いし、これらの両方を含むスラリー状のものであっても良い。また、気体状の汚染物は、例えば土壌など、粘土鉱物を含有する吸着成分や、所定の粒径や表面形状のものに分類され、又は加工されたゼオライト等の吸着材に吸着させる、又は水に吸収させる等の方法により、本発明で浄化することが可能である。
【0017】
汚染物に含まれる塩素化合物は、一般に化学的及び物理的に安定で、焼却等の通常の処理では好適に処理することが困難なものが多いが、本発明によれば好適に処理することが可能である。このような塩素化合物としては、ダイオキシン類、PCB、トリクロロエチレン、パークロロエチレンなど、分子中に塩素を含む有機化合物を例示することができる。
【0018】
本発明において至適温度とは、微生物が生長するのに最適な温度をいい、微生物分解反応に最適な温度である。本発明に用いられる微生物の至適温度が上記の温度よりも低いと、微生物反応速度が低下して工業的な利用に耐えられなくなることがあり、また雑菌の作用が介在して微生物反応の再現性が確保できなくなることがある。
【0019】
本発明に用いられる微生物は、塩素化合物そのものの分解、塩素化合物の脱塩素、及び脱塩素後の化合物の分解が可能であり、微生物分解反応の高速化や微生物分解反応の純化等の観点から、至適温度が少なくとも60℃以上の微生物を、好気性微生物及び嫌気性微生物のいずれを問わず用いることができる。前記第一の浄化方法では塩素化合物そのものを分解する微生物が用いられる。
【0020】
前記第一の浄化方法では、汚染物系内に酸素供給手段によって酸素を供給する条件下で、至適温度が65℃以上の好気性微生物を用いることが好ましい。このような浄化方法によれば、嫌気性微生物の使用とは異なり、系内への酸素の侵入に対する対策を講じる必要がないことから、浄化装置における構成の簡略化や、浄化方法における操作の簡略化を実現する上で好適である。上記浄化方法における好適な微生物としては、例えばBacillus midousuji等が挙げられる。
【0021】
本発明で用いられる吸着成分とは、塩素化合物を物理吸着する性質を有し、かつ微生物が着床可能な形態を有するものであり、例えば土壌粒子を挙げることができ、より具体的には汚染土壌中の土壌粒子や、汚染土壌を含有するスラリー状の汚染水中の土壌粒子を挙げることができる。
【0022】
本発明では、前記塩素化合物と微生物とを十分に接触させることができる吸着成分が前記汚染物に含まれていれば良いが、塩素化合物の吸着や微生物の着床をより十分に行い、塩素化合物と微生物との接触機会をより高める上で、微生物反応系内に吸着材をさらに添加することが好ましい。このような吸着材としては、適当な表面状態や粒径等の形態を有し、又は分別され、又は加工された粘土鉱物を挙げることができ、製法、材質、及び形態等において特に制限されない。好ましい前記吸着材としては、塩素化合物の分子寸法に対して1倍以上に相当する孔径分布の細孔を有するゼオライトが挙げられる。吸着材の形態については後に述べるが、汚染物の形態や微生物の特性等に応じて種々の形態を採用することが可能である。
【0023】
なお塩素化合物の分子寸法は、化学構造式や分子の立体構造から求められる大きさをいう。また孔径分布は吸着材表面の細孔の孔径分布であり、本発明では孔径分布の中心値で代表される。すなわち前述のごとき孔径分布の範囲は、孔径分布の中心値がその範囲にあることを意味する。塩素化合物の分子寸法に対する前記細孔の孔径分布は、吸着材の材質や吸着能力、塩素化合物との親和性等によって適当な範囲は異なるが、孔径分布が小さすぎると塩素化合物が吸着材に吸着されず、孔径分布が大きすぎると吸着材が塩素化合物を捕捉できないことがあり、このような観点から本発明により好適な吸着材としては、例えば前記孔径分布が前記塩素化合物の分子寸法に対して3〜5倍のである天然ゼオライトが挙げられる。
【0024】
本発明において、塩素化合物の分子寸法は、化学構造式や分子の立体構造式から求めることができる。また吸着材の前記孔径分布は、吸着等温線図を実験で求め、吸着等温線に毛細管凝縮理論を適用することによって求めることができる。さらに前記孔径分布は、孔径分布が既知な吸着材の中から、好適な孔径分布のものを選択する方法や、適当な孔径分布のものの二種以上を混合する方法等により調整することが可能である。
【0025】
前記第一の浄化方法では、前述した微生物及び吸着材等の吸着成分を含む状態の汚染物を温度が調整される系内で流動させる。この流動については、前記系内の所定の位置を、流動する汚染物が通過することが好ましい。前記系内の所定の位置とは、例えば吸着材を系内に固定化した場合における吸着材の固定位置や、後述する気体接触器等が挙げられる。
【0026】
前記第一の浄化方法では、前記微生物として好気性微生物を用いた場合に、気体接触器内に汚染物を流動させることが、微生物分解反応に影響する系内の酸素濃度を最適化する上で好ましい。この気体接触器については後に述べるが、流動物と気体との接触性を高める通路を形成するものであれば特に限定されない。
【0027】
前記第二の浄化方法では塩素化合物の脱塩素を行う脱塩素用微生物と、汚染物中の化合物を分解する化合物分解用微生物とが用いられる。前記脱塩素用微生物は、至適温度が60℃以上であり、汚染物中の塩素化合物を分解する微生物であれば、嫌気性微生物又は好気性微生物のいずれかを用いることができる。また、前記化合物分解用微生物は、至適温度が65℃以上であり、塩素が除去された汚染物中の化合物を分解する微生物であれば、好気性微生物又は嫌気性微生物のいずれかを用いることができる。なお、前記第二の浄化方法における汚染物中の化合物とは脱塩素工程により前記塩素化合物から塩素が除かれた構造の化合物をいう。
【0028】
ところで、好気性微生物は酸素の存在下でないと活動できないが、嫌気性微生物は酸素の存在下ではその活動が不活性化する傾向にある。したがって本発明における第二の浄化方法では、各工程で嫌気性微生物と好気性微生物とを使い分ける(例えば一方の工程で嫌気性微生物を用いたらもう一方の工程では好気性微生物を用いるなど)と、滅菌等の工程を行うことなく微生物分解反応を次工程に進めることができ好ましい。また微生物の特性に着目した場合、脱塩素反応については嫌気性微生物を用いることが有利であり、化合物分解反応では好気性微生物を用いることが有利であることが知られており、このような観点からも各工程で嫌気性微生物及び好気性微生物を使い分けることが好ましい。
【0029】
これらの観点から、前記第二の浄化方法では、前記脱塩素工程は脱塩素用微生物に嫌気性微生物が用いられ、かつ酸素除去手段により酸素が除去される系内で汚染物中の塩素化合物を分解する工程であり、前記化合物分解工程は化合物分解用微生物に好気性微生物が用いられ、かつ酸素供給手段により酸素が供給される系内で前記化合物を分解する工程であることが、前記汚染物を浄化する上でより好ましい。
【0030】
なお、両工程において同様(すなわち嫌気性と嫌気性、又は好気性と好気性)の微生物を用いる場合では、両工程の間に加熱処理などの滅菌工程を行うと良い。
【0031】
脱塩素用微生物としては、塩素化合物中の塩素鎖を切断できる微生物が用いられ、例えば嫌気性微生物であればClostridium pastorianum等を例示することができる。
【0032】
化合物分解用微生物としては、前記化合物に含まれる、塩素以外の元素の組成等により異なるが、先に例示した塩素化合物を分解する場合では、酸素架橋やベンゼン環開裂、及びアルキル基開鎖の分解等を行う微生物を好適に用いることができる。前記第二の浄化方法に用いられる化合物分解用微生物としては、例えば嫌気性微生物であればClostridium pastorianum等を例示することができ、好気性微生物であればBacillus midousuji等を例示することができる。
【0033】
前述した本発明の浄化方法では、微生物分解反応に伴い排出されるガスを処理する排ガス処理工程を含むことが好ましく、脱塩素工程で排出されるガスを処理する排ガス処理工程を含むことが特に好ましい。本発明の浄化方法において排出されるガスとしては、例えば、塩素を含有するガスや、脱塩素反応に伴い発生する他のガス、例えばメタン等の低級炭化水素や、塩素、炭素、及び水素等、塩素化合物を構成する元素の一種又は二種以上と酸素とが結合した分子等を挙げることができる。
【0034】
したがって排ガス処理工程は、これらのガスを無害化できる処理であることが好ましく、塩素ガスであればアルカリとの反応で塩に固定化処理する工程が望ましく、また炭酸カルシウム等の吸着剤に吸着させる工程などを例示することができ、低級炭化水素であれば回収工程や燃焼工程、ニッケル等の触媒存在下での分解工程、活性炭等の吸着剤を用いた吸着工程等を例示することができる。
【0035】
なお本発明では、前述した排ガス処理工程で処理されたガスの一部又は全部を微生物分解反応系内に還気しても良く、例えば脱塩素工程の排ガスに対する排ガス処理工程で処理されたガスを脱塩素反応系に還気する構成とすると、反応系における環境を維持する上で好ましい。
【0036】
また、本発明の浄化方法は、前述した工程の他にも、例えば塩素化合物が分解された土壌や排水等を加熱や紫外線照射等により滅菌する滅菌工程や、汚染物中の微生物個数濃度、基質濃度等を測定するサンプリング工程など、他の工程を含むものであっても良い。
【0037】
なお、本発明の浄化方法では、前記第二の浄化方法における脱塩素工程や化合物分解工程において、前述した吸着材や、例えば前述した化合物を物理吸着するのに適当な孔径分布を有する他の吸着材を用いても良いし、また、前記第二の浄化方法における化合物分解工程では、前述した気体接触器を用いても良い。
【0038】
本発明は、前述した第一及び第二の浄化方法を実現する好適な構成として、以下に示す浄化装置を提供する。
すなわち本発明は、前記第一の浄化方法を実現する好適な構成として、塩素化合物を含む汚染物を微生物により分解して浄化する汚染物の浄化装置であって、汚染物中の塩素化合物を分解する微生物、汚染物、及び汚染物を物理吸着する吸着成分を少なくとも収容して汚染物を分解する分解反応槽と、分解反応槽内の温度を調整する温度調整手段と、分解反応槽内において汚染物を流動させる流動手段とを有し、微生物は、至適温度が少なくとも60℃以上の微生物である汚染物の浄化装置(以下「第一の浄化装置」ともいう)を提供する。以下この浄化装置について説明する。
【0039】
<第一の浄化装置>
前記第一の浄化装置は、分解反応槽及び温度調整手段を有することから、温度が調整される系内を形成し、流動手段を有することから、微生物及び吸着成分の存在下で汚染物を前記槽内にて流動させることが可能となる。これにより、至適温度で塩素化合物の分解が可能となり、また吸着成分への塩素化合物の吸着及び吸着成分への微生物の着床が促進され、効率の良い微生物分解反応が行われる。
【0040】
前記第一の浄化装置は、分解反応槽内に酸素を供給する酸素供給手段をさらに有し、微生物は至適温度が65℃以上の好気性微生物であることが、微生物分解反応における好条件を実現し、かつ装置の構成や浄化操作の簡素化を実現する上で好ましい。
【0041】
また前記第一の浄化装置は、流動物と気体との接触性を高める通路を形成する気体接触器をさらに有し、流動手段は少なくとも気体接触器の通路内に汚染物を流動させる手段であることが、好気性微生物を用いる場合において、系内の酸素濃度を高める上で好ましい。
【0042】
前述したような第一の浄化装置は、浄化対象である汚染物の形態に応じて、種々の好ましい形態を取り得る。例えば汚染物が汚染土壌である場合では、槽内において水平方向に設けられた回転軸と、この回転軸に対して直交して設けられる筒状体と、この筒状帯内に流動土壌と気体との接触性を高める通路を形成する固気接触器とを有する構成が挙げられ、さらにこれらの構成の形態によって、種々の好適な形態を取り得る。
【0043】
より具体的には、汚染物が汚染土壌である場合の第一の浄化装置としては、両端が開放されている前記筒状体を用い、この筒状体への汚染土壌の、分解反応槽からの供給及び分解反応槽への排出を繰り返す構成が挙げられ、前記流動手段は少なくとも分解反応槽内において水平方向に設けられる回転軸及びこの回転軸に直交して設けられ回転軸の回転に伴って槽内の汚染土壌を端部ですくう筒状体であり、前記気体接触器は筒状体内に前記通路を形成する固気接触器である構成が挙げられる。
【0044】
また汚染物が汚染土壌である場合の第一の浄化装置としては、両端が閉塞されている前記筒状体を用い、この筒状体内において汚染土壌を流動させる構成が挙げられ、前記流動手段は少なくとも水平方向に設けられる回転軸であり、前記分解反応槽は前記回転軸に直交して設けられ端部が閉塞しておりかつ内部に汚染土壌を収容可能(例えば端部が開閉自在な構成等)な筒状体であり、前記気体接触器は筒状体内に前記通路を形成する固気接触器である構成が挙げられる。
【0045】
前述したように、本発明では塩素化合物と微生物との接触性を高める観点から、塩素化合物を物理吸着する吸着材を用いることが好ましいが、汚染物が汚染土壌である場合では、このような吸着材は、汚染土壌と共に流動する形態、例えば粒子状の吸着材であることが好ましく、さらには微生物を表面に有する状態で汚染土壌に添加される粒子状の吸着材であることがより好ましい。
【0046】
また汚染物が汚染水である場合の前記第一の浄化装置としては、前記流動手段は酸素供給手段に接続され分解反応槽の底部から気体接触器の通路内に向けて気泡を発生する気泡発生手段であり、前記気体接触器は汚染水中に前記通路を形成する気液接触器であり、前記吸着材は分解反応槽内に固定され気液接触器から出た汚染水の流れを通過させる層状の吸着材である構成が挙げられる。
【0047】
また前記第一の浄化装置では、前記吸着材は、塩素化合物の分子寸法に対して1倍以上に相当する孔径分布の細孔を有するゼオライトであることが、塩素化合物の吸着及び微生物の着床を促進する上で好ましく、より具体的には塩素化合物の分子寸法に対して3〜5倍に相当する孔径分布の細孔を有する天然ゼオライトが挙げられる。
【0048】
前記分解反応槽は、汚染物の形態や物性、及び吸着材の形態等に応じたものであり、収容される微生物の至適温度、収容される微生物の至適環境(嫌気環境や好気環境等)などの、微生物分解反応における至適条件を実現できるものであれば特に限定されない。このような分解反応槽としては、例えば気密自在な反応槽や回転反応槽等が挙げられる。
【0049】
前記温度調整手段は、分解反応槽内の温度を任意に調整でき、分解反応槽に収容される微生物の至適温度を実現できる手段であれば特に限定されない。このような温度調整手段としては、例えば温水や蒸気等の熱媒や、冷水等の冷媒の通路を分解反応槽の外周面に有するジャケットや、槽内に設けられるヒータ、槽内に温水、温風、蒸気等の熱媒を供給する加熱手段等が挙げられ、従来より知られている種々の構成を好適に用いることができる。
【0050】
前記流動手段は、分解反応槽内全域又は一部の区域において汚染物を所定の方向に流動させる手段であれば特に限定されない。このような流動手段としては、汚染物の形態に応じて選択することが好ましく、例えば汚染物が液状である場合では、所定の方向に向けて汚染物の流れを形成するノズル等が挙げられ、例えば汚染物が土壌等の流動性を示す固体状である場合では、分解反応槽において水平方向に設けられる回転軸及びこの回転軸に直交して設けられ回転軸の回転に伴って槽内の汚染土壌を端部ですくう筒状体等のように、両端が開口している流動通路が周壁によって形成され、この流動通路に汚染物を供給可能かつ傾斜自在な構成や、端部が閉塞され汚染土壌を収容可能な筒状体を自在に傾斜させる構成等が挙げられる。なお前記筒状体の断面形状は円形に限定されず、例えば非円形、矩形、多角形等、種々の形状であっても良い。
【0051】
前記吸着材は、前記吸着成分の物性や、汚染物の形態に応じて種々の形態で分解反応槽に収容することができる。吸着材の形態としては、汚染物が流動して吸着材中を通過する形態であっても良いし、汚染物とともに吸着材が流動する形態であっても良い。汚染物が流動して吸着材中を通過する形態としては、例えば吸着成分を少なくとも表面に有する球状の吸着材を互いに固着(例えば接着や焼結等)し、互いの隙間を汚染物の流路とする層状の多孔質体に形成された吸着材や、セラミックペーパーで形成されたハニカム構造体等の支持体の表面に吸着粒子が担持された吸着材等が挙げられる。また汚染物とともに吸着材が流動する形態としては、例えば顆粒や粉等の粒子状の吸着材などが挙げられる。
【0052】
前記酸素供給手段は、分解反応槽内に酸素を供給することができる手段であれば特に限定されない。このような酸素供給手段としては、酸素のみを分解反応槽内に供給する手段であっても良いし、空気のように酸素を含む気体を分解反応槽内に供給する手段であっても良い。酸素のみを分解反応槽に供給する手段としては、例えば通気路によって分解反応槽内と接続される酸素ボンベ等が挙げられる。また、酸素を含む気体を分解反応槽に供給する手段としては、例えば通気路によって分解反応槽内と接続されるコンプレッサ等の送風手段などが挙げられる。酸素供給手段は、汚染物との接触性を高める観点から、分解反応槽内に直接酸素又は酸素を含む気体を供給する手段であることが好ましい。
【0053】
前記気体接触器は、流動物(汚染物)と気体(酸素や空気等)との接触面積や接触時間を大きくする手段であれば特に限定されない。汚染物と気体との接触面積を大きくするための構成としては、汚染物又は気体(気泡)のいずれかを微細化する構成が挙げられ、汚染物と気体との接触時間を大きくするための構成としては、微細化された汚染物又は気体の流動を遅らせる構成が挙げられ、本発明に用いられる気体接触器は、これらの両方を有することがより好ましい。
【0054】
汚染物を微細化する構成としては、汚染物の流動通路において汚染物の流動方向を横切る方向に延出するように設けられる部材が挙げられ、例えば汚染物の流動通路の断面に沿って設けられる格子状部材や網状部材、及びこれらの部材を流動方向に沿って複数段設ける構成等が挙げられる。気泡を微細化する構成としては、複数の細孔を有する気体吹き出し口等の気泡発生手段が挙げられる。
【0055】
微細化された汚染物又は気体の流動を遅らせる構成としては、汚染物の流動通路において汚染物の流動方向に対して斜め方向に延出するように設けられる部材が挙げられ、例えば汚染物の流動方向に対して斜めに設けられる前記格子状部材、網状部材及び邪魔板等の部材や、これらの部材を流動方向に沿って複数段設ける構成、及び流動通路の壁面を流動方向に対する斜面とする構成等が挙げられる。
【0056】
前記気体接触器の具体例としてはクーリングタワーの充てん材を例示することができ、第一の浄化装置では前述した構成の一つ以上を有する気体接触器を用いることにより汚染物と気体との接触性が高まり、汚染物中において塩素化合物を分解する微生物に十分な酸素を供給し、微生物分解反応における好適な条件を整える上でより一層好ましい。
【0057】
前記排ガス処理手段は、微生物分解反応に伴い発生するガスを無害化することができる手段であれば特に限定されず、塩素化合物や汚染物に含まれる他の物質等に応じて適切な手段を選択することが好ましい。排ガス中の有害成分を排ガス中から除去するための手法としては、凝集や溶解、吸着、燃焼等の公知の手法を利用することができる。
【0058】
このような排ガス処理手段としては、例えば、排ガスを冷却するコンデンサ(冷却器)、排ガス中の所定の成分を分離する気液分離器(例えばアルカリトラップなど)、排ガス中の所定の成分を吸着する吸着剤(例えば活性炭など)が充填されている吸着器等を有する構成が挙げられる。
【0059】
前記ヒートポンプは、熱媒と冷媒とを同時に生成することのできる手段であれば特に限定されないが、媒体としては一般に水が用いられる。ヒートポンプで生成した熱媒及び冷媒の用途は特に限定されないが、熱媒は主に分解反応槽の温度調整に用いられ、冷媒は主に前記コンデンサの冷却液に用いられることが好ましい。このようなヒートポンプとしては、例えば炭酸ガスをポンプ用冷媒とし、90℃の温水と14℃以下の冷水とを同時に生成するヒートポンプが挙げられる。
【0060】
また第一の浄化装置では、分解反応槽で発生するガスの一部を分解反応槽に還気しても良い。このような構成としては、例えば分解反応槽と前記酸素供給手段の通気路とを接続する還気用通気路等が挙げられる。このような構成によれば、微生物分解反応系内における気体の条件を維持する上で好ましい。
【0061】
また第一の浄化装置では、微生物分解反応の進行の監視や好適な条件を維持する観点から、分解反応槽内における汚染物の温度を検出する温度検出手段や、汚染物のpHを検出するpH検出手段や、汚染物中の溶存酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段等の各種検出手段を汚染物の形態等に応じて設けても良い。なお第一の浄化装置では、後述する第二の浄化装置における酸素除去手段を利用することで、嫌気性微生物によって汚染物を浄化することが可能である。
【0062】
本発明は、前記第二の浄化方法を実現する好適な構成として、塩素化合物を含む汚染物を微生物により分解して浄化する汚染物の浄化装置であって、汚染物中の塩素化合物を分解する脱塩素用微生物及び汚染物を少なくとも収容して汚染物から塩素を除去する脱塩素用攪拌槽と、脱塩素用攪拌槽内の温度を調整する脱塩素用温度調整手段と、塩素が除去された汚染物中の化合物を分解する化合物分解用微生物及び塩素が除去された汚染物を少なくとも収容して前記化合物を分解する化合物分解用攪拌槽と、化合物分解用攪拌槽内の温度を調整する化合物分解用温度調整手段とを有し、脱塩素用微生物は至適温度が60℃以上の脱塩素用微生物であり、かつ化合物分解用微生物は至適温度が65℃以上の化合物分解用微生物である汚染物の浄化装置(以下、「第二の浄化装置」ともいう)を提供する。
【0063】
<第二の浄化装置>
前記第二の浄化装置は、脱塩素用攪拌槽と脱塩素用温度調整手段とを有することから、脱塩素工程を所望の温度条件下で行うことが可能となる。また、前記第二の浄化装置は、化合物分解用攪拌槽と化合物分解用温度調整手段とを有することから、化合物分解工程を所望の温度条件下で行うことができ、用いる微生物の至適温度に応じた脱塩素工程及び化合物分解工程を行うことが可能となる。
【0064】
また前記第二の浄化装置は、嫌気性微生物を用いた脱塩素工程と好気性微生物を用いた化合物分解工程とを実現する手段として、脱塩素用微生物が嫌気性微生物であり、かつ前記化合物分解用微生物が好気性微生物であり、脱塩素用攪拌槽内の酸素を除去する酸素除去手段と、化合物分解用攪拌槽内に酸素を供給する化合物分解用酸素供給手段とを有することが好ましい。
【0065】
前記構成によれば、酸素が除去される所望の温度条件下で脱塩素工程を行うことができることから、嫌気性微生物を用いた脱塩素工程を好適に実現することが可能となる。また、前記構成によれば、酸素が十分に供給される所望の温度条件下で化合物分解工程を行うことができることから、好気性微生物を用いた化合物分解工程を好適に実現することが可能となる。
【0066】
また、前記第二の浄化装置は、前記脱塩素用排ガス処理工程を実現するための手段として、脱塩素用攪拌槽から排出されるガスを処理する脱塩素用排ガス処理手段を有することが好ましい。このような構成によれば、脱塩素工程に伴い発生する塩素ガスなどの有害ガスに起因する環境への影響等を防止することが可能となる。
【0067】
また、前記第二の浄化装置は、脱塩素用攪拌槽内の温度を検出する脱塩素用温度検出手段と、脱塩素用攪拌槽内の酸素濃度を検出する脱塩素用酸素濃度検出手段とを有することが、脱塩素工程における脱塩素反応を追跡し、脱塩素反応の好適な反応条件を確認し、好適な脱塩素反応を再現する上で好ましい。
【0068】
また、前記第二の浄化装置は、汚染物が汚染水である場合では、脱塩素用攪拌槽内のpHを検出する脱塩素用pH検出手段をさらに有することが、脱塩素反応の好適な反応条件を確認し、好適な脱塩素反応を再現する上でより好ましい。
【0069】
また、前記第二の浄化装置は、化合物分解用攪拌槽内の温度を検出する化合物分解用温度検出手段と、化合物分解用攪拌槽内の酸素濃度を検出する化合物分解用酸素濃度検出手段とを有することが、化合物分解工程における分解反応を追跡し、化合物分解反応の好適な反応条件を確認し、好適な化合物分解反応を再現する上で好ましい。
【0070】
また、前記第二の浄化装置は、汚染物が汚染水である場合では、化合物分解用攪拌槽内のpHを検出する化合物分解用pH検出手段を有することが、化合物分解反応の好適な反応条件を確認し、好適な化合物分解反応を再現する上でより好ましい。
以下、前記第二の浄化装置について、さらに詳しく説明する。
【0071】
前記脱塩素用攪拌槽は、汚染物及び脱塩素用微生物を収容して、好適な反応が行われるようにこれらを攪拌する攪拌手段を有する反応槽であれば良い。脱塩素用攪拌槽は、脱塩素工程に用いられる微生物の種類等によって適切な構成のものを用いれば良く、酸素が除去された条件下で嫌気性微生物を用いて脱塩素工程を行う場合では、気密性を有するものが好ましい。
【0072】
また、脱塩素用攪拌槽における攪拌手段は、汚染物と脱塩素用微生物とを十分に攪拌できるものであれば良い。この攪拌手段は、汚染物の形態によって適切なものを選択することが好ましい。攪拌手段には、かい型、タービン型、プロペラ型などの攪拌羽根を有するものを例示することができ、汚染物の形態によって、固体物同士の混合や液体の攪拌、スラリーの攪拌、気液の攪拌等、攪拌対象に好適な攪拌手段を選択すれば良い。なお攪拌手段には前述した流動手段を用いても良い。
【0073】
前記化合物分解用攪拌槽も、脱塩素用攪拌槽と同様の構成とすることができ、化合物分解工程に用いられる微生物の種類や汚染物の形態等によって適切な構成のものを用いれば良い。
【0074】
前記脱塩素用温度調整手段は、脱塩素用攪拌槽内の温度を、用いる脱塩素用微生物の至適温度に調整できる手段であれば特に限定されず、第一の浄化装置における温度調整手段を用いることができる。また、化合物分解用温度調整手段も、化合物分解用攪拌槽内の温度を、用いる化合物分解用微生物の至適温度に調整できる手段であれば特に限定されず、第一の浄化装置における温度調整手段を用いることができる。
【0075】
前記酸素除去手段は、攪拌槽内の酸素を除去できる手段であれば良い。このような酸素除去手段には、従来より知られている種々の手段を用いることができ、例えば、槽内を減圧する真空ポンプ等の減圧手段、酸化鉄等の脱酸素剤を槽内に投入するホッパ等の脱酸素剤投入手段、槽内の雰囲気を窒素ガスやアルゴン等の不活性ガスなどに置換するガス導入手段等を例示することができ、これらを単独で、又は二種以上を用いることができる。
【0076】
前記化合物分解用酸素供給手段は、攪拌槽内に酸素を供給することができる手段であれば良い。このような化合物分解用酸素供給手段は、前述した酸素供給手段と同様、酸素ボンベと攪拌槽を接続するなど酸素のみを供給する手段であっても良いし、攪拌槽内に空気を送るコンプレッサ等の送風手段であっても良い。また、化合物分解用酸素供給手段は、汚染物の攪拌を補助する手段を兼ねていても良く、このような化合物分解用酸素供給手段としては、攪拌槽の底部付近に開口する酸素吹き出し口を有する手段を例示することができる。
【0077】
なお、酸素除去手段における窒素ガスのパージや、化合物分解用酸素供給手段のように、気体を槽内底部付近から供給する場合では、汚染物の攪拌にも利用することが可能となり、槽内の雰囲気をより均一にする上で好ましい。
【0078】
前記脱塩素用排ガス処理手段は、脱塩素用攪拌槽から排出される排ガスを無害化することができる手段であれば良く、排出されるガスの種類によって適切なものを用いれば良い。このような脱塩素用排ガス処理手段としては、例えば前述した排ガス処理手段と同様の構成を用いることができ、排出されるガスの種類によって前記吸着剤等を適宜選択すれば良い。
【0079】
前記脱塩素用温度検出手段は、脱塩素用攪拌槽内、すなわち微生物反応による脱塩素が行われている系内の温度を検出する手段であれば特に限定されず、公知の手段を用いることができるが、汚染物の形態によって適当なものを選択することが好ましい。また、前記化合物分解用温度検出手段も化合物分解用攪拌槽内、すなわち微生物反応による化合物分解が行われている系内の温度を検出する手段であれば良く、脱塩素用温度検出手段と同様の構成を用いることができる。
【0080】
なお本発明において温度検出手段については槽内に設けられることが好ましいが、必ずしも槽内に設けられていなくても良く、例えば汚染物が汚染土壌等の固体物である場合では、排ガスの温度変動を起こす構成要素(例えば排ガス処理用の冷却器等)よりも上流側であれば槽内より下流側の任意の位置に設けても良い。
【0081】
前記脱塩素用酸素濃度検出手段は、脱塩素用攪拌槽内の酸素濃度を検出する手段であれば特に限定されない。ここで本発明では槽内の酸素濃度とは系内の酸素濃度をいい、汚染物が土壌等の固体物である場合では槽内の酸素濃度をいい、汚染物が汚水等の液体である場合では汚染物中の溶存酸素濃度をいう。したがって脱塩素用酸素濃度検出手段は、汚染物の形態によって適当な手段を選択することが好ましい。また、前記化合物分解用酸素濃度検出手段も化合物分解用攪拌槽内の酸素濃度を検出する手段であれば良く、脱塩素用酸素濃度検出手段と同様の構成を用いることができる。
【0082】
なお本発明において酸素濃度検出手段については槽内に設けられることが好ましいが、必ずしも槽内に設けられていなくても良く、例えば汚染物が汚染土壌等の固体物である場合では、排ガス中の酸素濃度に変動を起こす構成要素(例えば排ガス中における所定の成分を吸着する吸着器等)よりも上流側であれば槽内より下流側の任意の位置に設けても良い。
【0083】
前記脱塩素用pH検出手段は、汚染物が汚水等の液状である場合に好適に用いられ、脱塩素用攪拌槽内のpHを検出する手段であれば特に限定されず、ガラス電極を用いるpHセンサ等の公知の手段を用いることができる。また、前記化合物分解用pH検出手段も、化合物分解用攪拌槽内のpHを検出する手段であれば良く、脱塩素用pH検出手段と同様の構成を用いることができる。
【0084】
前記第二の浄化装置では、脱塩素用攪拌槽と化合物分解用攪拌槽とがそれぞれ独立して設けられていることが浄化作業を連続して効率良く行う上で好ましく、一方では浄化装置の小型化の観点から、一体の攪拌槽を脱塩素用攪拌槽及び化合物分解用攪拌槽として用いることも可能である。また前記第二の浄化装置における攪拌槽には、前述した第一の浄化装置と同じ又は同様の吸着材を収容しても良い。
【0085】
なお、前述した本発明の浄化装置には、前述した手段等の他にも、分解反応槽から次段へ、又は脱塩素用攪拌槽から化合物分解用攪拌槽へ汚染物を搬送する搬送手段や、分解によって浄化された汚染物を滅菌する滅菌手段、分解反応槽や攪拌槽内の圧力を検出する圧力検出手段等を適宜設けることが好ましい。
【0086】
搬送手段としては、汚染物が土壌等の固体物である場合ではスクリューコンベアなどの固体物搬送手段、汚染物が汚水等の液体である場合ではポンプなどの液体搬送手段を例示することができる。また、滅菌手段については、例えばオゾン注入による殺菌手段、次亜塩素酸ナトリウム溶液などの殺菌剤注入による殺菌手段、加熱や乾燥、紫外線等の照射などにより汚染物を除菌する手段を用いることができ、好適な手段としては、マイクロウェーブ加熱滅菌乾燥装置等を例示することができる。圧力検出手段については、系内の雰囲気によって適当な材質のものを選択することが好ましく、ブルドン管圧力計等の公知の手段を例示することができる。
【0087】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。まず、浄化装置として前述した第二の浄化装置を用い、脱塩素用微生物として嫌気性微生物を用い、化合物分解用微生物として好気性微生物を用い、汚染物としてダイオキシン類等の塩素化合物を含有する汚染土壌を浄化するための本発明の一実施の形態について説明する。
【0088】
<第1の実施の形態>
本実施の形態における浄化装置は、図1に示すように、脱塩素用攪拌槽1と化合物分解用攪拌槽2と、マイクロウェーブ加熱滅菌乾燥装置3とが設けられている。脱塩素用攪拌槽1と化合物分解用攪拌槽2は搬送手段であるスクリュー型コンベア4で接続されており、脱塩素用攪拌槽1から化合物分解用攪拌槽2へ汚染土壌を搬送するように構成されている。また、化合物分解用攪拌槽2とマイクロウェーブ加熱滅菌乾燥装置3はスクリュー型コンベア5で接続されており、化合物分解用攪拌槽2からマイクロウェーブ加熱滅菌乾燥装置3へ土壌を搬送するように構成されている。
【0089】
脱塩素用攪拌槽1には、槽内の温度を調整する温度調整手段6と、槽内の汚染土壌を攪拌する固相用攪拌装置7と、脱塩素用攪拌槽1内を窒素に置換するための窒素供給手段8と、脱塩素用攪拌槽1から排出されるガスを処理するための脱塩素用排ガス処理手段9と、槽内の温度を検出する温度検出手段10と、槽内の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段11とが設けられている。
【0090】
化合物分解用攪拌槽2には、槽内の温度を調整する温度調整手段6と、槽内の汚染土壌を攪拌する固相用攪拌装置7と、化合物分解用攪拌槽2内に空気を導入するための空気供給手段14と、化合物分解用攪拌槽2から排出されるガスを処理するための化合物分解用排ガス処理手段15と、槽内の温度を検出する温度検出手段10と、槽内の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段11とが設けられている。
【0091】
脱塩素用攪拌槽1及び化合物分解用攪拌槽2は、共に気密性を有し密閉自在な槽である。脱塩素用攪拌槽1は、脱塩素微生物として嫌気性微生物を用いることから、系内の雰囲気を保持し系内への酸素の流入を防止するために気密性を有する構造とされている。また、化合物分解用攪拌槽2は、化合物分解用微生物として好気性微生物を用いることから、外部からの空気の流入があってもさほどの影響を受けないが、系内の酸素濃度を一定に保つことが好ましい観点から気密性を有する構造とされている。
【0092】
マイクロウェーブ加熱滅菌乾燥装置3は、処理土壌中の化合物分解用微生物を滅菌するための手段である。したがって化合物分解用微生物を滅菌できる手段であれば、上記の装置に限定されない。
【0093】
温度調整手段6は、脱塩素用攪拌槽又は化合物分解用攪拌槽の外周に設けられたジャケットであり、温水又は蒸気を通して攪拌槽内の汚染土壌を加熱するための手段である。
【0094】
窒素供給手段8は、脱塩素用攪拌槽1内の酸素を除去するための酸素除去手段の一つであり、窒素ボンベ8aと、窒素ボンベ8aに接続され脱塩素用攪拌槽1内の底部に開口する窒素供給管8bと、窒素ボンベ8a及び窒素供給管8bの間に介在するエジェクタ8cとを有している。
【0095】
脱塩素用排ガス処理手段9は、脱塩素用攪拌槽1から排出されるガスを処理して無害化するための手段であり、コンプレッサ9aと、排出ガスを冷却する冷却器(コンデンサ)9bと、排ガス成分を液体と気体とに分離するための気液分離器9cと、脱塩素剤又は脱塩素部材(例えばアルカリ剤添着フィルタ等)が充填された吸着器9dと、処理ガスを加湿する加湿装置9eとを有している。加湿装置9eとエジェクタ8cとは接続されており、加湿後の処理ガスを脱塩素用攪拌槽1へ供給する構成とされている。
【0096】
なお、加湿装置9eは、脱塩素用微生物に嫌気性微生物を用いること、及び嫌気性微生物が湿潤環境を好むことから、系内を所定の湿度に保つための加湿手段であり、系内を所定の湿度に保つことのできる加湿手段であれば特に限定されず、従来より知られている種々の加湿手段を用いることができる。
【0097】
温度検出手段10は、脱塩素用攪拌槽1内に収容された汚染土壌の温度、及び化合物分解用攪拌槽2内に収容された汚染土壌の温度を検出するための温度計である。
【0098】
酸素濃度検出手段11は、脱塩素用攪拌槽1内の酸素濃度、及び化合物分解用攪拌槽2内の酸素濃度を検出するための酸素センサである。
【0099】
空気供給手段14は、化合物分解用攪拌槽2内に酸素を供給するための化合物分解用酸素供給手段であり、空気供給源14aと、空気供給源14aに接続され化合物分解用攪拌槽2内の底部に開口する空気供給管14bと、空気供給源14a及び空気供給管14bの間に介在するコンプレッサ14cとを有している。なお、空気供給源14aは、空気(酸素)が充填されたボンベであっても良いし、大気中から空気(酸素)を取り入れる空気取り入れ口であっても良い。
【0100】
化合物分解用排ガス処理手段15は、化合物分解用攪拌槽2から排出されるガスを処理するための手段である。化合物分解用排ガス処理手段15は化合物分解用攪拌槽2と接続されており、必要に応じて排出ガスを処理、又は放出する。化合物分解用排ガス処理手段15からの排気経路は、空気供給手段14のコンプレッサ14cよりも上流側に接続しており、排気ガスの一部を化合物分解用攪拌槽2へ供給する構成とされている。
【0101】
次に、本実施の形態における浄化装置を用いて、汚染土壌を浄化する本発明の浄化方法(前記第二の浄化方法)における一実施の形態を説明する。
まず、脱塩素用攪拌槽1に汚染土壌を投入する。
【0102】
汚染土壌を脱塩素用攪拌槽1に投入したら、温度調整手段6によって脱塩素用攪拌槽1内を、用いる嫌気性微生物の至適温度まで加熱し、脱塩素用攪拌槽1内を前記至適温度に維持する。脱塩素用攪拌槽1内の温度は温度検出手段10によって測定する。温度検出手段10による槽内の温度測定は、加熱開始から脱塩素反応終了まで行われる。
【0103】
脱塩素用攪拌槽1内が至適温度に維持されたら、脱塩素用攪拌槽1内に脱酸素剤(例えば酸化鉄など)を投入し、固相用攪拌装置7を作動して攪拌しながら槽内の酸素を排除する。脱塩素用攪拌槽1内の酸素濃度は酸素濃度検出手段11によって測定する。酸素濃度検出手段11による槽内の酸素濃度測定は、脱酸素剤を槽内に投入したときから脱塩素反応終了まで行われる。なお脱酸素剤の投入により発熱を伴う場合では温度調整手段6の昇温加熱量を抑えることで槽内の温度調整を行う。
【0104】
なお脱酸素は脱塩素用攪拌槽1を減圧にすることで行っても良い。このような場合では図示しない真空ポンプ等の減圧手段によって脱酸素が行われる。この減圧手段は、脱塩素用攪拌槽1に直接接続されていても良いし、脱塩素用排ガス処理手段9内に組み込まれていても良い。この場合では攪拌槽を気密に構成する必要がある。
【0105】
脱酸素の後に、窒素供給手段8から脱塩素用攪拌槽1内に窒素を供給し、槽内に窒素をパージして槽内を窒素雰囲気に置換する。このとき槽内の圧力が外気に比べてわずかに加圧となるように窒素を供給する。窒素の供給は、脱塩素反応終了まで行われ、その間系内を無酸素雰囲気に維持する。
【0106】
脱塩素用攪拌槽1内の圧力は、脱塩素用攪拌槽1に設けられた圧力計(図示せず)によって測定する。この圧力測定は、槽内への大気の侵入防止を確認する上で行われる。この圧力計による槽内の圧力測定は、窒素供給の開始から脱塩素反応終了まで行われる。
【0107】
温度、酸素濃度が所望の条件に整ったら、嫌気性微生物(例えばClostridium pastorianum、至適温度:60℃)を培地(例えばおがくずと酢酸等)と共に脱塩素用攪拌槽1に投入する。嫌気性微生物の投入により、汚染土壌の脱塩素反応が開始する。
【0108】
脱塩素反応に伴い、脱塩素用攪拌槽1では、窒素ガス、水蒸気成分、塩素ガス及びメタンガス等のガスが発生する。これらのガスは脱塩素用排ガス処理手段9で処理される。排ガス処理の一例を挙げるならば、水蒸気成分は冷却器9bで冷却され、凝結した水分や、気液分離器9cに収容される液体に吸収される所定のガス成分が気液分離器9cで分離される。塩素ガスは吸着器9dで脱塩素剤に吸着される。メタンガスはアミン類に吸収させることができるが、本実施の形態ではメタンガスに対する処理手段は特に設けていない。
【0109】
処理ガスは加湿装置9eで加湿され、エジェクタ8cから窒素供給手段8に供給される。このように脱塩素工程の排ガスは処理されて再び系内に還気される。再利用のサイクルで損失された窒素ガス分を窒素ボンベ8aから補充する。
【0110】
所定時間毎など、必要に応じて脱塩素用攪拌槽1内の汚染土壌をサンプリングし、サンプル土壌中の脱塩素用微生物の個数濃度及び基質濃度(塩素化合物濃度)を測定し、基質分解率を解析する。
【0111】
汚染土壌の脱塩素反応の終了が確認されたら、スクリュー型コンベア4を作動させ、脱塩素用攪拌槽1から化合物分解用攪拌槽2に脱塩素処理した汚染土壌を搬送する。化合物分解用攪拌槽2への土壌の搬送が終了したら、脱塩素用攪拌槽1が空になったことを確認し、新規の汚染土壌を脱塩素用攪拌槽1に投入し、上記の操作を繰り返す。
【0112】
化合物分解用攪拌槽2に汚染土壌が搬送されたら、温度調整手段6によって化合物分解用攪拌槽2内を、用いる好気性微生物の至適温度まで加熱し、化合物分解用攪拌槽2内を前記至適温度に維持する。化合物分解用攪拌槽2内の温度は温度検出手段10によって測定する。温度検出手段10による槽内の温度測定は、加熱開始から分解反応終了まで行われる。
【0113】
化合物分解用攪拌槽2内が至適温度に維持されたら攪拌を開始し、化合物分解用攪拌槽2内へ空気供給手段14によって空気を圧入して槽内の酸素濃度を気圧成分値で維持する。化合物分解用攪拌槽2内の酸素濃度は酸素濃度検出手段11によって測定する。酸素濃度検出手段11による槽内の酸素濃度測定は、空気の圧入から分解反応終了まで行われる。
【0114】
また、化合物分解用攪拌槽2内の圧力は、化合物分解用攪拌槽2に設けられた圧力計(図示せず)によって測定する。この圧力計による槽内の圧力測定は、脱塩素用攪拌槽におけるそれとは異なり大気の侵入防止の意義はないが、槽内の酸素濃度を確認する意味で行われ、空気の圧入から分解反応終了まで行われる。
【0115】
至適温度が確立し、酸素濃度が大気圧成分濃度になったことを確認したら、好気性微生物(例えば御堂筋菌、至適温度:65℃)と培地(例えばおがくず又は米ぬかなど)を化合物分解用攪拌槽2に投入する。好気性微生物の投入により、汚染土壌中の前記化合物の分解反応が開始する。
【0116】
分解反応に伴い、化合物分解用攪拌槽2では、空気や水蒸気成分などのガスが発生する。これらのガスは化合物分解用排ガス処理手段15(例えば活性炭が吸着剤として充填されている吸着器など)で処理し、一部を大気中に排出し、大部分の処理ガスを空気供給手段14に還気する。
【0117】
所定時間毎など、必要に応じて化合物分解用攪拌槽2内の汚染土壌をサンプリングし、サンプル土壌中の化合物分解用微生物の個数濃度及び基質濃度(前記化合物濃度)を測定し、基質分解率を解析する。
【0118】
所定の分解率を確認した後、スクリュー型コンベア5を作動して、処理土壌を化合物分解用攪拌槽2からマイクロウェーブ加熱滅菌乾燥装置3に搬送して滅菌、乾燥し、浄化処理土壌として排出する。
以上の操作を繰り返し、連続して汚染土壌を浄化する。
【0119】
本実施の形態における浄化装置は、脱塩素用微生物に至適温度が60℃の嫌気性微生物を用い、化合物分解用微生物に至適温度が65℃の好気性微生物を用いることから、微生物による塩素化合物を含む汚染土壌の浄化速度がより向上し、前記汚染土壌の工業的な浄化が可能である。また、常温菌に比べて至適温度の高い微生物を用いることから、雑菌の作用が除かれ、微生物反応をより容易に純化することが可能であり、再現性の高い汚染土壌の浄化が可能である。
【0120】
また、本実施の形態における浄化装置は、脱塩素用攪拌槽1と化合物分解用攪拌槽2を直列に接続する構成としたことから、脱塩素反応と分解反応を同時に行うことができ、汚染土壌の連続処理が可能であり、汚染土壌を効率よく浄化することができる。
【0121】
また、本実施の形態における浄化装置は、脱塩素用微生物に嫌気性微生物を用い、化合物分解用微生物に好気性微生物を用い、かつ脱塩素工程を化合物分解用工程よりも先に行うことから、塩素化合物による化合物分解用微生物の不活化を抑制でき、また工程間において滅菌工程を設けなくても各工程における微生物反応を純化することができ、より簡易な工程及び構成で効率よく汚染土壌の浄化を行うことができる。
【0122】
また、本実施の形態における浄化装置は、脱塩素工程において、窒素パージにより主に酸素が除かれた系内を形成したが、その際に、窒素ガスの供給により系内を加圧状態に維持するため、外部からの空気の流入が防止され、嫌気性微生物の活動に好適な環境をより確実に形成することができる。
【0123】
また、本実施の形態における浄化装置は、脱塩素用及び化合物分解用排ガス処理手段9、15で処理ガスをそれぞれ窒素供給手段8及び空気供給手段14に還気する構成としたことから、排ガスの排出による環境への影響をより低減することができ、かつ排ガスの再利用をしない場合に比べて微生物の活動に好適な環境を安定して形成することができる。
【0124】
また、本実施の形態における浄化装置は、脱塩素工程における排ガス処理工程で、処理ガスを加湿して窒素供給手段8に還気する構成としたことから、脱塩素用攪拌槽1内の湿度調整が可能になり、脱塩素用微生物として用いた嫌気性微生物の活動に好適な環境を形成、維持することができる。なお、供給される窒素ガスを加湿する本実施形態の構成は、汚染土壌の均一な湿度調整を行う上でより一層効果的である。
【0125】
また、本実施の形態における浄化装置は、脱塩素工程及び化合物分解工程において、それぞれの槽内底部から気体を供給する構成としたことから、汚染土壌の攪拌効率がより向上し、槽内の好適な雰囲気をより均一に保つのに効果的である。
【0126】
また、本実施の形態における浄化方法では、脱塩素工程及び化合物分解工程でサンプリングしたサンプル土壌のデータから、微生物による基質の分解に関するデータを蓄積することができ、このデータから、微生物による汚染土壌の分解機構を解明することができる。またこれを利用することにより、汚染土壌の好適な浄化の再現性をより一層向上させることができる。
【0127】
<第2の実施の形態>
本実施の形態では、浄化装置として前述した第二の浄化装置を用い、脱塩素用微生物に嫌気性微生物を用い、化合物分解用微生物に好気性微生物を用い、汚染物としてダイオキシン類等の塩素化合物を含有する汚染水を浄化するための本発明の一実施形態について説明する。
【0128】
本実施の形態における浄化装置は、図2に示すように、液体の攪拌に適した液相用攪拌装置27を有する脱塩素用攪拌槽21と、同じく液相用攪拌装置27を有する化合物分解用攪拌槽22とを有している。両攪拌槽はポンプを介して接続されており、脱塩素用攪拌槽21から化合物分解用攪拌槽22へ汚染水を送るように構成されている。
【0129】
脱塩素用攪拌槽21は、pH検出手段23と、脱塩素用排ガス処理手段29とを有する他は、前述した第1の実施の形態における脱塩素用攪拌槽と同様に構成されている。また化合物分解用攪拌槽22も、pH検出手段23と、化合物分解用排ガス処理手段25とを有する他は、前述した第1の実施の形態における化合物分解用攪拌槽と同様に構成されている。なお、酸素濃度検出手段11は、槽内における汚染水の溶存酸素濃度を検出するように設けられている。
【0130】
pH検出手段23は、脱塩素用攪拌槽21内に収容された汚染水、及び化合物分解用攪拌槽22内に収容された汚染水のそれぞれのpHを検出するためのpHセンサである。
【0131】
脱塩素用排ガス処理手段29は、コンプレッサ9aと加湿装置9eを有さず、気液分離器9cで分離された液体を脱塩素用攪拌槽21に送るように構成されている他は、前述した第1の実施の形態における脱塩素用排ガス処理手段9と同様に構成されている。また、化合物分解用排ガス処理手段25は、冷却器9bと、気液分離器9cとを有し、気液分離器9cで分離された液体を化合物分解用攪拌槽22に送るように構成されている。
【0132】
次に本実施の形態における浄化装置を用いて汚染水を浄化する、本発明の浄化方法(前述した第二の浄化方法)における一実施の形態を説明する。
まず、脱塩素用攪拌槽21に汚染水を投入する。
【0133】
汚染水を脱塩素用攪拌槽21に投入したら、温度調整手段6によって脱塩素用攪拌槽21内を、用いる嫌気性微生物の至適温度まで加熱し、脱塩素用攪拌槽21内を前記至適温度に維持する。脱塩素用攪拌槽21内の温度については、温度検出手段10により、加熱開始から反応終了まで測定する。
【0134】
また、pH検出手段23によって汚染水のpHを加熱開始から反応終了まで測定する。なお、汚染水のpHが脱塩素用微生物の活動に不適な場合は、酸やアルカリ、及び緩衝液などの公知のpH調整剤により、汚染水のpHを調整しても良い。
【0135】
脱塩素用攪拌槽21内が至適温度に維持されたら、脱塩素用攪拌槽21内に脱酸素剤(例えば亜硫酸ナトリウム水溶液など)を投入し、液相用攪拌装置27を作動して攪拌しながら槽内の酸素を排除する。脱塩素用攪拌槽21における汚染水の溶存酸素濃度については、酸素濃度検出手段11により、脱酸素剤の投入から反応終了まで測定する。
【0136】
至適温度が確立し、溶存酸素濃度の低下を確認後、窒素ガスを攪拌槽内にバブリングして、水と窒素ガスの密度の差で汚染水をリフト攪拌する。窒素ガスの供給は反応終了まで行われる。
【0137】
なお、汚染水を処理する場合では、汚染水の溶存酸素濃度が下がれば良いことから、減圧手段を用いるよりも前述したような脱酸素剤を用いて系内の脱酸素を行う方が好ましい。また攪拌槽内を特に加圧状態にしなくても良いが、槽内への酸素の吸い込みを防止する上で、外気に対して窒素ガスをやや加圧になるように供給することが好ましい。
【0138】
温度、溶存酸素濃度、及びpHが所望の条件に整ったら、培地(例えば酢酸水溶液など)と嫌気性微生物(例えばClostridium pastorianum、至適温度:60℃)を脱塩素用攪拌槽21に投入する。嫌気性微生物の投入により汚染水の脱塩素反応が開始する。
【0139】
脱塩素用攪拌槽21からは、脱塩素反応に伴い、窒素ガス、溶液のミスト、蒸気成分、及び塩素ガス等のガスが発生する。これらのガスは脱塩素用排ガス処理手段29で処理される。排ガスは、冷却器9bで冷却されて蒸気成分などが気液分離する。気液分離した気体成分は、吸着器9dによって脱塩素がなされ、脱塩素された気体成分は窒素供給手段8に還気される。一連のサイクルで損なわれた分については、窒素ボンベ8aから窒素ガスが補充される。気液分離した液体成分は気液分離器9cで集められ、脱塩素用攪拌槽21に送られる。
【0140】
所定時間毎など、必要に応じて脱塩素用攪拌槽21内の汚染水をサンプリングし、サンプル汚染水中の脱塩素用微生物の個数濃度及び基質濃度(塩素化合物濃度)を測定し、基質分解率を解析する。
【0141】
汚染水の脱塩素反応の終了が確認されたら、ポンプを作動して、脱塩素用攪拌槽21から化合物分解用攪拌槽22へ汚染水を送液する。化合物分解用攪拌槽22への汚染水の送液が終了したら、脱塩素用攪拌槽21が空になったことを確認し、新規の汚染水を脱塩素用攪拌槽21に投入し、上記の操作を繰り返す。
【0142】
化合物分解用攪拌槽22に汚染水が送液されたら、温度調整手段6によって化合物分解用攪拌槽22内を、用いる好気性微生物の至適温度まで加熱し、化合物分解用攪拌槽22内を前記至適温度に維持する。化合物分解用攪拌槽22内の温度については、温度検出手段10により、加熱開始から反応終了まで測定する。また、pH検出手段23によって化合物分解用攪拌槽22内の汚染水のpHを反応終了まで測定する。
【0143】
化合物分解用攪拌槽22内の温度が至適温度に維持されたら攪拌を開始し、化合物分解用攪拌槽22内へ空気供給手段14によって空気を圧入して、汚染水の溶存酸素濃度を汚染水温度に応じた飽和濃度にする。汚染水の溶存酸素濃度については、酸素濃度検出手段11により、空気供給開始から反応終了まで測定する。
【0144】
至適温度、pH及び溶存酸素濃度を確認したら、培地(例えばトリプトソイなど)と好気性微生物(例えば御堂筋菌、至適温度:65℃)を化合物分解用攪拌槽22内に投入する。好気性微生物の投入により汚染水中の前記化合物の分解反応が開始する。
【0145】
化合物分解用攪拌槽22では、分解反応に伴い空気、溶液のミスト、及び蒸気成分などのガスが発生する。これらのガスは化合物分解用排ガス処理手段25で処理する。排ガスは冷却器9bで冷却され、気液分離器9bで液体成分と可溶気体成分と気体成分とに分離される。気体成分は空気供給手段14に還気され、可溶気体成分を含む液体成分は気液分離器9bから化合物分解用攪拌槽22へ供給される。
【0146】
所定時間毎など、必要に応じて化合物分解用攪拌槽22内の汚染水をサンプリングし、サンプル汚染水中の化合物分解用微生物の個数濃度及び基質濃度(前記化合物濃度)から基質分解率を解析する。
【0147】
所定の分解率を確認した後、化合物分解用攪拌槽22から処理水を排出する。
排出された処理水は、河川等に直接放水される場合などでは、必要に応じて滅菌工程や冷却工程などを経て放水される。下水処理施設へ排水する場合では、特に滅菌工程を行わなくても良い。
以上の操作を繰り返し、連続して汚染水を浄化する。
【0148】
本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、液状の汚染物である汚染水を好適に浄化することができる。
【0149】
また、本実施の形態では、排ガス処理手段において排ガス中の液体成分を気液分離器9bから攪拌槽へ回収する構成としたことから、攪拌槽中の汚染水の濃縮が抑制され、汚染水の各濃度の変動をより抑制することができ、微生物の活動にとって好適な条件を維持する上でより一層効果的である。
【0150】
<第3の実施の形態>
本実施の形態では、浄化装置として前述した第一の浄化装置を用い、好気性微生物を用い、汚染物としてダイオキシン類等の塩素化合物を含有する汚染水を浄化するための本発明の一実施形態について説明する。なお前述した実施形態と同様の構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。
【0151】
本実施の形態における浄化装置は、図3に示すように、分解反応槽31と、分解反応槽31に収容される汚染水に酸素を供給する酸素供給手段である空気供給手段34と、分解反応槽31から排出されるガスを処理するための排ガス処理手段35と、分解反応槽31から排出されるガスの一部を空気供給手段34に還気する還気用通気路33と、槽内の温度を検出する温度検出手段10と、槽内の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段11と、槽内のpHを検出するpH検出手段23とを有する。
【0152】
空気供給手段34は、コンプレッサ14cよりも下流側の通気路にエジェクタ8cを有し、槽内において気泡発生手段32に接続されている以外は、前述した空気供給手段14と同様の構成とされている。また、排ガス処理手段35は、気液分離器9cの液体を槽内に戻す送液路を有さない以外は、前述した脱塩素用排ガス処理手段29と同様の構成とされている。また、還気用通気路33は、通気路中にコンデンサ9bを有し、分解反応槽31の上部と空気供給手段34のエジェクタ8cとを接続する通気路として構成されている。
【0153】
分解反応槽31は、気密性を有する反応槽であり、図4に示すように、分解反応槽31の外側には、槽内の温度を調整するための温度調整手段6を有し、汚染水を収容する槽内には、分解反応槽31の底部に設けられ空気供給手段34に接続される気泡発生手段32と、汚染水中にあって気泡発生手段32から供給される気泡と汚染水との接触性を高める通路を形成する気液接触器36と、気液接触器36の外周側に周設され汚染水を通水可能な多孔性の吸着材37と、槽内の汚染水をサンプリングするためのサンプリング管38とを有している。排ガス処理手段35への通気路及び還気用通気路33は、分解反応槽31の上部に開口している。
【0154】
また本実施形態の浄化装置は、温度調整手段6に送られる温水と、排ガス処理手段35や還気用通気路33のコンデンサ9bに送られる冷水とを同時に生成するヒートポンプ(図示せず)を有している。このヒートポンプは、炭酸ガスを冷媒とするものであり、90℃の温水と14℃の冷水とを同時に生成する。
【0155】
気泡発生手段32はエアーレイションノズルであり、分解反応槽31の底部から上方に向けて気泡を一方向に噴出する手段である。気液接触器36は、分解反応槽31の底部付近から液面付近まで汚染水の通路を形成し、かつこの通路には鉛直方向に対して斜めに延出する斜面が複数形成されている。吸着材37は、例えば球状の担体を接着して形成されたドーナツ状の多孔質体であり、担体の表面には、汚染物質の分子寸法に対して1倍以上の孔径分布(例えば孔径分布の中心径が0.6〜10nm程度)の細孔を有するゼオライトが担持されている。なお前記担体はゼオライトで形成されていても良い。
【0156】
気液接触器36の好適な例としては、例えば図5に示すフィルム型充てん材が挙げられる。このフィルム型充てん材は、流動物の流路に対して複数の斜面を形成するフィルムを複数枚数重ねたものであり、一枚のフィルムは、山折りと谷折りとで形成されたある蛇腹折り部と、谷折りと山折りとで形成された他の蛇腹折り部と、両方の蛇腹折り部で形成された面同士を、蛇腹折り部の折り目に対して斜めに形成された面で接続する接続面部とを有し、このような形状が平面方向に拡がった構成とされている。この充てん材のフィルム間に気泡を含む液相を通過させると液相の流速が連続的に変化し、気泡と液相との接触性が向上する。
【0157】
次に本実施の形態における浄化装置を用いて汚染水を浄化する、本発明の浄化方法(前述した第一の浄化方法)における一実施の形態を説明する。
まず、分解反応槽31に汚染水を投入する。
【0158】
汚染水を分解反応槽31に投入したら、温度調整手段6によって分解反応槽31内を、用いる好気性微生物の至適温度まで加熱し、分解反応槽31内を前記至適温度に維持する。分解反応槽31内の温度については、温度検出手段10により、加熱開始から反応終了まで測定する。
【0159】
また、pH検出手段23によって汚染水のpHを加熱開始から反応終了まで測定する。なお、汚染水のpHが微生物の活動に不適な場合は、酸やアルカリ、及び緩衝液などの公知のpH調整剤により、汚染水のpHを調整しても良い。
【0160】
分解反応槽31内の温度が至適温度に維持されたら、空気供給手段34により微生物の生育に必要な酸素を汚染水に供給する。この空気の供給により気泡発生手段32から気泡が発生する。気泡発生手段32から気泡を発生させると、気液接触器36内を上方に向けて流れる汚染水の水流が形成される。この水流は気液接触器36を通過した後、気液接触器36の周囲を降下する水流となり、吸着材37を通過後、再び気流発生手段36に到達する。このようにして汚染水の循環流が形成され、汚染水中の溶存酸素濃度は汚染水温度に応じた飽和濃度となる。汚染水の溶存酸素濃度については、酸素濃度検出手段11により、空気供給開始から反応終了まで測定する。
【0161】
汚染水中では、気泡発生手段32及び気液接触器36によって所定の水流が形成され、溶存酸素濃度が飽和濃度の汚染水が吸着材37を通過する。この吸着材37に汚染水が通過することで、汚染水中の塩素化合物はゼオライトに物理吸着され、汚染水中における塩素化合物濃度に比べて、吸着材表面37における塩素化合物濃度がより高くなる。
【0162】
至適温度、pH及び溶存酸素濃度を確認したら、培地(例えば大豆タンパクやトリプトソイなどの養培)と好気性微生物(例えば御堂筋菌、至適温度:65℃)を分解反応槽31内に投入する。好気性微生物の投入により汚染水中の塩素化合物の分解反応が開始する。
【0163】
好気性微生物は、汚染水の流れに乗って分解反応槽31内を循環するが、吸着材37を通過する際に、その一部が吸着材37に着床する。一方で前述したように吸着材37の表面には塩素化合物が物理吸着しており、吸着材37の表面において塩素化合物の微生物分解反応が進行する。すなわち、塩素化合物の濃度が比較的高く、飽和濃度の酸素が供給される状態で塩素化合物の微生物分解反応が行われる。
【0164】
分解反応槽31では、分解反応に伴い空気、溶液のミスト、及び蒸気成分などのガスが発生する。これらのガスの一部は排ガス処理手段35で処理される。排ガスは冷却器9bで冷却され、気液分離器9bで液体成分と可溶気体成分と気体成分とに分離される。
【0165】
また前記ガスの一部は還気用通気路33を通り、冷却器9bで冷却され、凝集成分と非凝集成分とに分けられた後、エジェクタ8cに送られ、分解反応槽31に再び供給される。
【0166】
所定時間毎など、必要に応じて分解反応槽31内の汚染水をサンプリング管38からサンプリングし、サンプル汚染水中の微生物の個数濃度及び基質濃度(前記化合物濃度)から基質分解率を解析する。
【0167】
所定の分解率を確認した後、分解反応槽31から処理水を排出する。排出された処理水は、前述したように、河川等に直接放水される場合などでは、必要に応じて滅菌工程や冷却工程などを経て放水される。下水処理施設へ排水する場合では、特に滅菌工程を行わなくても良い。
以上の操作を繰り返し、連続して汚染水を浄化する。
【0168】
本実施の形態によれば、前述した吸着材の使用及び汚染水の流動によって、汚染物中の塩素化合物とこれを分解する微生物との接触性が吸着材上にてより一層高められることから、汚染水を効率よく浄化することができる。
【0169】
また本実施の形態によれば、至適温度の高い好気性微生物を用いることから、常温菌に比べてより速く汚染水を浄化することができ、この微生物による分解反応をより純化でき、さらに系内の雰囲気を維持することがより容易になり、汚染水の工業的な浄化という観点からより一層効果的である。
【0170】
また本実施の形態によれば、前述した気泡発生手段及び気液接触器を用いることから、微生物分解反応系内における溶存酸素濃度を高める上でより効果的であり、また汚染水中における気泡の上昇に伴い発生する流れによって汚染水を流動させることから、浄化反応における動力を省力化する上でより一層効果的である。
【0171】
また本実施の形態によれば、排ガス処理手段におけるコンデンサに供給する冷水、及び温度調整手段に供給する温水を同時に生成するヒートポンプを有することから、浄化装置の構成を簡略化する上でより効果的である。
【0172】
また本実施の形態によれば、還気用通気路を有することから、微生物の至適条件の安定化と、浄化装置の動力の省力化とを実現する上でより効果的である。
【0173】
また本実施の形態によれば、一体の反応槽で汚染水を浄化することができることから、浄化装置の小型化においてより一層効果的である。
【0174】
<第4の実施の形態>
本実施の形態では、浄化装置として前述した第一の浄化装置を用い、好気性微生物を用い、汚染物としてダイオキシン類等の塩素化合物を含有する汚染土壌を浄化するための本発明の一実施形態について説明する。なお前述した実施形態と同様の構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。
【0175】
本実施の形態における浄化装置は、図6に示すように、分解反応槽41と、分解反応槽41に収容される汚染土壌に酸素を供給する酸素供給手段である空気供給手段44と、分解反応槽41から排出されるガスを処理するための排ガス処理手段35と、槽内の温度を検出する温度検出手段10と、槽内の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段11とを有する。またこの浄化装置はスクリュー型コンベア4を介してマイクロウェーブ型加熱滅菌乾燥装置3と接続されている。
【0176】
空気供給手段44は、エジェクタを有さない以外は前述した空気供給手段34と同様の構成とされている。
【0177】
分解反応槽41は気密性を有する反応槽であり、分解反応槽41の外側には、槽内の温度を調整するための温度調整手段6を有し、槽内には、ギアドモータ等の回転動力源に接続される回転自在な回転軸42と、この回転軸42に固定される複数の筒状体43とを有する。回転軸42は槽内において水平に設けられている。それぞれの筒状体43はその長手方向が回転軸42に対して直交するように設けられており、また軸端から回転軸42の伸長方向に向けて見たときに、隣り合う筒状体が重なり合わないように、隣り合う筒状体の軸が所定の角度(例えば45°など)で交差するように設けられている。
【0178】
筒状体43は、回転軸42から分解反応槽41の壁面及び底面までの距離程度の長さがあり、筒状体43の中央部は前述した気液接触器36と同様の構成を有する固気接触器46で構成されており、筒状体43の両端部はフランジを介して接続される円筒部材で構成されている。なお固気接触器46には、汚染土壌の流動性等に応じて、例えば前記フィルムの間隔を調整したり、折り目間隔のより大きいフィルムを使用しても良い。
【0179】
また本実施形態の浄化装置は、温度調整手段6に送られる温水と、排ガス処理手段35のコンデンサ9bに送られる冷水とを同時に生成するヒートポンプ(図示せず)を有している。このヒートポンプは、炭酸ガスを冷媒とするものであり、90℃の温水と14℃の冷水とを同時に生成する。
【0180】
次に本実施の形態における浄化装置を用いて汚染土壌を浄化する、本発明の浄化方法(前述した第一の浄化方法)における一実施の形態を説明する。
まず、汚染土壌を分解反応槽41に投入する。
【0181】
汚染土壌を分解反応槽41に投入したら、温度調整手段6によって分解反応槽41内を、用いる好気性微生物の至適温度まで加熱し、分解反応槽41内を前記至適温度に維持する。分解反応槽41内の温度については、温度検出手段10により、加熱開始から反応終了まで測定する。
【0182】
分解反応槽41内の温度が至適温度に維持されたら、空気供給手段44により微生物の生育に必要な酸素を汚染土壌に供給する。汚染土壌の溶存酸素濃度については、酸素濃度検出手段11により、空気供給開始から反応終了まで測定する。
【0183】
一方で、塩素化合物の分子寸法に対して1倍以上に相当する孔径分布の細孔を有するゼオライトの粒子の存在下で好気性微生物(例えば御堂筋菌)を予め培養し、好気性微生物が着床している吸着材を用意する。そして至適温度及び槽内の酸素濃度を確認したら、微生物が着床している吸着材と培地(例えば大豆タンパクやトリプトソイ)とを分解反応槽41に投入する。好気性微生物の投入により汚染土壌中の塩素化合物の分解反応が開始する。
【0184】
槽内の汚染土壌及び吸着材は、回転軸42の回転と筒状体43の外周壁によって攪拌され、均一に混合される。汚染土壌と吸着材との混合に伴い、汚染土壌中の塩素化合物が吸着材に物理吸着し、吸着材の表面における塩素化合物の濃度が高まる。なお吸着材は、表面が前記ゼオライトで形成されていればその形態については特に限定されず、前述した第3の実施の形態で示したように、顆粒状等の適当な担体上にゼオライトが担持されたものであっても良い。
【0185】
一方で槽内の汚染土壌及び吸着材は、回転軸42の回転によって筒状体43の一方の開口端から筒状体43内にすくわれる。すくわれた汚染土壌及び吸着材は、回転軸42の回転に伴って傾斜する筒状体43内を流動し、固気接触器46を通過する。固気接触器46は、通路の壁面が斜面を形成していることから、流動する汚染土壌等の流速が連続的に変化し、流動する汚染土壌等と槽内の雰囲気との接触性が向上する。
【0186】
すなわち本実施形態の浄化装置では、分解反応槽41内でも分解反応が行われるが、固気接触器46を汚染土壌が通過するときに微生物に酸素が十分に供給されやすく、固気接触器46においてより効率の良い微生物分解反応が行われる。
【0187】
固気接触器46を通過した汚染土壌等は、回転軸42の回転に伴い筒状体43の他方の開口端に流動し、一部又は全部が他方の開口端から筒状体外に排出される。他方の開口端は回転軸42の回転に伴い、分解反応槽41内の汚染土壌等をすくい、今度は他端から一端に向けて汚染土壌等が同様に流動する。なお分解に伴い発生するガスの処理については、前述した第3の実施の形態と同様である。
【0188】
所定時間毎など、必要に応じて分解反応槽41内の汚染土壌をサンプリングし、サンプル汚染土壌中の微生物の個数濃度及び基質濃度(前記化合物濃度)から基質分解率を解析する。
【0189】
所定の分解率を確認した後、スクリュー型コンベア4によって分解反応槽41から処理土壌を排出する。この処理土壌はマイクロウェーブ加熱滅菌乾燥装置3によって滅菌され、浄化処理土壌が得られる。
以上の操作を繰り返し、連続して汚染土壌を浄化する。
【0190】
なお本実施の形態では、空気供給手段44又は分解反応槽41に、系内の湿度を調整する加湿手段を設けても良い。このような加湿手段を設けると、微生物の生育条件をより整える上で効果的である。
【0191】
また本実施の形態では、槽内の汚染土壌を攪拌するための攪拌羽根を筒状体43同士の間における回転軸42に固定しても良い。このような攪拌羽根を設けると、槽内の汚染土壌をより均一に混合し、かつ汚染土壌と槽内の雰囲気との接触性をより高める上で効果的である。
【0192】
また本実施の形態では、筒状体43の端部を加工しても良い。例えば筒状体43の端部を、回転軸42の回転方向側が切り欠かれた形状とすると、槽内の汚染土壌等をすくうのに好ましい。また、筒状体43の端部を、回転軸42の回転方向後方側が切り欠かれた形状とすると、筒状体内の汚染土壌を筒状体内から排出するのに好ましい。
【0193】
本実施の形態によれば、吸着材及び微生物が混合した汚染土壌を流動させることによって微生物と酸素との接触性を高め、汚染物中の塩素化合物とこれを分解する微生物との接触性が吸着材上にてより一層高められることから、汚染土壌を効率よく浄化することができる。
【0194】
また本実施の形態によれば、至適温度の高い好気性微生物を用いることから、常温菌に比べてより速く汚染土壌を浄化することができ、この微生物による分解反応をより純化でき、さらに系内の雰囲気を維持することがより容易になり、汚染土壌の工業的な浄化という観点からより一層効果的である。
【0195】
また本実施の形態によれば、排ガス処理手段におけるコンデンサに供給する冷水、及び温度調整手段に供給する温水を同時に生成するヒートポンプを有することから、浄化装置の構成を簡略化する上でより効果的である。
【0196】
また本実施の形態によれば、一体の反応槽で汚染土壌を浄化することができることから、浄化装置の小型化においてより一層効果的である。
【0197】
また本実施の形態によれば、筒状体の端部がフランジによって筒状体本体と接続されていることから、前述したような筒状体端部の加工や、端部の交換、回転軸42に対する筒状体43の角度の調整、固気接触器46の交換等のメンテナンスを容易に行うことができ、筒状体へ導入される汚染土壌等の量や、分解反応槽41内における汚染土壌等の攪拌性を制御する上でより効果的である。
【0198】
<第5の実施の形態>
本実施の形態では、浄化装置として前述した第一の浄化装置を用い、好気性微生物を用い、汚染物としてダイオキシン類等の塩素化合物を含有する汚染土壌を浄化するための本発明の一実施形態について説明する。なお前述した実施形態と同様の構成については同じ符号を用い、その説明を省略する。
【0199】
本実施の形態における浄化装置は、図8及び図9に示すように、温度調整槽51と、温度調整槽51内に設けられる回転軸52と、回転軸52に対して直交して設けられる複数の筒状の分解反応槽53とを有している。
【0200】
温度調整槽51は、温水や蒸気等の熱媒を内部に循環供給することにより分解反応槽53内の温度を調整する手段であり、図8中で紙面に対して垂直方向に延出し両端が塞がれている円筒体によって構成されている。この円筒体は、図示しないが内部に熱媒を供給するための熱媒供給口と、内部から熱媒を排出するための熱媒排出口とを有し、ヒンジ構造によって開閉自在に設けられており、例えば軸方向に二分割されこれらがヒンジ構造によって結合し、図8中における上半分が上方に開き下半分が固定されており、回転軸52及び分解反応槽53に対して不動に設けられている。また開口縁にはパッキンが設けられている。また回転軸52には回転動力源としてのギアドモータが接続されている。
【0201】
分解反応槽53は、回転軸52から延出するように設けられ、三つを一段として、回転軸52の軸方向へ二段設けられており、回転軸52の回転方向に対して三つが等間隔(それぞれの軸線の角度は120°)に設けられている。分解反応槽53は、基端は閉塞されており、先端は開閉自在な蓋体で密閉されている。またそれぞれの分解反応槽53の内部には固気接触器46が設けられている。
【0202】
次に本実施の形態における浄化装置を用いて汚染土壌を浄化する、本発明の浄化方法(前述した第一の浄化方法)における一実施の形態を説明する。
まず、分解反応槽53の蓋体を開け、汚染土壌、及び前述した第4の実施の形態と同様の、微生物を着床させた吸着材を分解反応槽53に投入する。
【0203】
汚染土壌を分解反応槽53に投入したら蓋体を閉め、温度調整槽51を密閉したのち回転軸52を回転させ、さらに温度調整槽51に熱媒を導入して槽内の温度を微生物の至適温度まで加熱し維持する。
【0204】
分解反応槽53は回転軸52の回転によって基端部側と先端部側とが交互に下向きになるように傾斜する。分解反応槽53に投入された汚染土壌と吸着材は、反応分解槽53内において、固気接触器46を通って、分解反応槽53内の基端側と先端側とを往復する。
【0205】
回転軸52の回転に伴う分解反応槽53の傾斜によって、汚染土壌及び吸着材は十分に混合され、汚染土壌中の塩素化合物は吸着材と十分に接触し、吸着材に物理吸着される。また、汚染土壌及び吸着材の混合物は、固気接触器46中を移動することにより、空気と十分に接触する。また、温度調整槽51によって微生物分解反応系内は至適温度に保たれている。したがって、吸着材表面において微生物による塩素化合物の分解が効率よく行われる。
【0206】
所定時間毎など、必要に応じて分解反応槽53内の汚染土壌をサンプリングし、サンプル汚染土壌中の微生物の個数濃度及び基質濃度(前記化合物濃度)から基質分解率を解析する。
【0207】
所定の分解率を確認した後、分解反応槽53から処理土壌を取り出す。この処理土壌はマイクロウェーブ加熱滅菌乾燥装置等の滅菌手段によって滅菌され、浄化処理土壌が得られる。
以上の操作を繰り返し、連続して汚染土壌を浄化する。
【0208】
本実施の形態では、分解反応槽53への酸素供給手段を特に設けなかったが、例えば蓋体等、分解反応槽53にフィルタ等を備えた通気口を設け、温度調整槽51の熱媒に蒸気や加熱空気を用いても良い。
【0209】
本実施の形態によれば、分解反応槽53内において微生物分解反応に適した温度が保たれると共に、汚染土壌及び吸着材と空気とが十分に接触することから、温度条件及び酸素濃度条件が十分に確保された系内で、吸着材表面における汚染土壌中の塩素化合物とこれを分解する微生物との接触性がより高まり、汚染土壌を効率よく浄化することができる。
【0210】
また本実施の形態によれば、複数の分解反応槽53を有することから、汚染物質の異なる少量汚染土壌の複数種類を微生物によって同時に浄化する上でより一層効果的である。
【0211】
【発明の効果】
本発明によれば、温度が調整される系内で、塩素化合物を含む汚染物を微生物により分解して浄化する汚染物の浄化方法及び浄化装置において、塩素化合物を物理吸着する吸着材及び塩素化合物を分解するための至適温度が少なくとも60℃以上の微生物を汚染物中に存在させ、この汚染物を系内で流動させることから、常温菌の作用が排除された系内で、吸着材上において塩素化合物と微生物との接触性、及びこの微生物に対する酸素供給性をより高めることができ、より高速かつ再現性のある浄化を行うことができる。
【0212】
さらに本発明では、至適温度が65℃以上の好気性微生物を用い、かつ酸素供給手段により酸素が供給される系内で塩素化合物を分解すると、装置や作業手順の簡略化や、高速かつ再現性のある浄化を行う上でより一層効果的である。
【0213】
さらに本発明では、流動物と気体との接触性を高める通路を形成する気体接触器を用い、この気体接触器内に汚染物を流動させると、高速かつ再現性のある浄化を行う上でより一層効果的である。
【0214】
さらに本発明では、塩素化合物を物理吸着する吸着材を汚染物にさらに添加すると、塩素化合物を物理吸着し、かつ微生物を着床させ、塩素化合物と微生物との接触性を高め、高速かつ効率よく浄化を行う上でより効果的であり、塩素化合物の分子寸法に対して1倍以上に相当する孔径分布の細孔を有するゼオライトを吸着材として用いると、塩素化合物を物理吸着し、かつ微生物を着床させ、塩素化合物と微生物との接触性を高め、高速かつ効率よく浄化を行う上でより一層効果的である。
【0215】
さらに本発明では、少なくとも分解反応槽内において水平方向に設けられる回転軸及びこの回転軸に直交して設けられ回転軸の回転に伴って槽内の汚染土壌を端部ですくう筒状体を流動手段として用い、筒状体内に前記通路を形成する固気接触器を気体接触器として用いると、塩素化合物を含む汚染土壌を浄化する上でより効果的であり、さらに塩素化合物を物理吸着する吸着材を反応系内にさらに添加するとより一層効果的である。
【0216】
さらに本発明では、水平方向に設けられる回転軸を流動手段として用い、回転軸に直交して設けられ端部が閉塞しておりかつ内部に汚染土壌を収容可能な筒状体を分解反応槽として用い、筒状体内に前記通路を形成する固気接触器を気体接触器として用いると、塩素化合物を含む汚染土壌を浄化する上でより効果的であり、さらに塩素化合物を物理吸着する吸着材を反応系内にさらに添加するとより一層効果的である。
【0217】
さらに本発明では、酸素供給手段に接続され分解反応槽の底部から気体接触器の通路内に向けて気泡を発生する気泡発生手段を流動手段として用い、汚染水中に前記通路を形成する気液接触器を気体接触器に用い、かつ分解反応槽内に固定され気液接触器から出た汚染水の流れを通過させる層状の吸着材を用いると、塩素化合物を含む汚染水を浄化する上でより一層効果的である。
【0218】
さらに本発明では、分解反応槽から排出されるガスをコンデンサで冷却して排ガスを処理すると、装置の周辺環境に対する影響を抑える上で効果的であり、コンデンサ及び温度調整手段に供給する冷媒及び熱媒をヒートポンプによって生成すると、装置の構成を簡略化する上でより一層効果的である。
【0219】
また、本発明によれば、温度が調整される系内で塩素化合物を含む汚染物を微生物により分解して浄化するに当たり、至適温度が60℃以上の脱塩素用微生物によって汚染物中の塩素化合物を分解し、汚染物中から塩素を除去し、次いで脱塩素用微生物によって塩素が除去された汚染物に含まれる化合物を、至適温度が65℃以上の化合物分解用微生物によって分解することから、従来のように常温菌を用いる場合に比べて汚染物の浄化をより速く行うことができ、さらに雑菌の作用を排除できることから汚染物の浄化反応を純化することができ、再現性のある浄化を行うことができる。
【0220】
さらに本発明では、酸素が除かれた系において、脱塩素用微生物に好気性微生物を用いて脱塩素工程を行い、次いで酸素が供給される系において、化合物分解用微生物に好気性微生物を用いて化合物分解工程を行うこととすると、高速かつ再現性のある汚染物の浄化を行う上でより一層効果的である。
【0221】
さらに本発明では、脱塩素工程で排出されるガスを処理することとすると、排ガスによる周辺環境への影響を抑制することができ、さらには処理ガスの再利用が可能になることから、より安価な浄化を行うことができ、かつ各工程における微生物の活動にとって好適な環境を維持する上でより効果的である。
【0222】
さらに本発明では、各工程における系の酸素濃度及び温度を検出することとすると、各工程における微生物の活動にとって好適な環境を維持する上でより効果的であり、また浄化反応の再現性を確保する上でより効果的である。さらに汚染物が汚染水である場合では、各工程における系のpHを検出することとすると、各工程における微生物の活動にとって好適な環境を維持する上でより効果的であり、また浄化反応の再現性を確保する上でより一層効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における第二の浄化装置の一実施形態を示す概略図である。
【図2】本発明における第二の浄化装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図3】本発明における第一の浄化装置の一実施形態を示す概略図である。
【図4】図3に示す浄化装置の分解反応槽付近を示す要部拡大概略図である。
【図5】本発明における気体接触器の好ましい一例の構造を示す概略構成図である。
【図6】本発明における第一の浄化装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図7】図6に示す浄化装置の回転軸及び筒状体付近を示す要部概略図である。
【図8】本発明における第一の浄化装置の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図9】図8に示す浄化装置の要部を示す概略側面図である。
【符号の説明】
1、21 脱塩素用攪拌槽
2、22 化合物分解用攪拌槽
3 マイクロウェーブ加熱滅菌乾燥装置
4、5 スクリュー型コンベア
6 温度調整手段
7 固相用攪拌装置
8 窒素供給手段(酸素除去手段)
8a 窒素ボンベ
8b 窒素供給管
8c エジェクタ
9、29 脱塩素用排ガス処理手段
9a、14c コンプレッサ
9b 冷却器(コンデンサ)
9c 気液分離器
9d 吸着器
9e 加湿装置
10 温度検出手段
11 酸素濃度検出手段
14、34、44 空気供給手段(酸素供給手段)
14a 空気供給源
14b 空気供給管
15、25 化合物分解用排ガス処理手段
23 pH検出手段
27 液相用攪拌装置
31、41、53 分解反応槽
32 気泡発生手段
33 還気用通気路
35 排ガス処理手段
36 気液接触器
37 吸着材
38 サンプリング管
42、52 回転軸
43 筒状体
46 固気接触器
51 温度調整槽[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a purification method and a purification device for contaminants, and more particularly to a purification method and a purification device suitable for purification of soil and water contaminated with organic compounds containing a large amount of chlorine in molecules such as dioxins.
[0002]
[Prior art]
Of the pollutants discharged through our daily lives and industrial activities, for pollutants that contain organic compounds containing many chlorine in their molecules as pollutants, the Special Measures Law for Countermeasures against Dioxins for Solids such as Soil As a result of such enforcement, emission regulations have been strengthened according to water quality environmental standards, etc. for liquids such as wastewater, and their emissions are regulated.
[0003]
On the other hand, a large amount of these contaminants accumulated up to now is expected to be treated with inexpensive and reliable techniques and methods that do not cause secondary contamination during the process. Yes. As such a technique and method, a purification method that renders the contaminants harmless by a decomposition reaction by microorganisms is expected as an effective technique.
[0004]
In the purification method using microorganisms, the type and usage of microorganisms to be used are selected mainly depending on the types of contaminants contained in the contaminants. For example, an organic compound containing a large amount of chlorine in a molecule is generally a chemically and physically very stable substance. As a microorganism that degrades such a compound, a microorganism that cleaves chlorine chains is used.
[0005]
As a microorganism that cleaves a chlorine chain, for example, Pseudomonas bacteria that are thermophilic bacteria, a kind of pathogenic microorganisms (Pseudomonas aeruginosa), and anaerobic microorganisms are known. In addition, for example, shimeji bacterium, white rot fungus, and filamentous fungus, which are thermophilic bacteria, are known as microorganisms that decompose pollutants including chlorine compounds such as dioxins.
[0006]
In addition to this, a technique for utilizing the difference in characteristics between aerobic microorganisms and anaerobic microorganisms and combining them to efficiently decompose and purify contaminants has been conventionally known. For example, as such a technique, as disclosed in JP-A-9-16497, in a wastewater treatment apparatus that performs wastewater treatment by an anaerobic aerobic method combining an anaerobic tank and an aerobic tank, air is used as a raw material. As an aeration gas for the aerobic tank, an oxygen-enriched gas obtained from an air separation device that separates oxygen and nitrogen and generates an oxygen-enriched gas and a nitrogen-enriched gas is used. There is known a waste water treatment apparatus using an anaerobic aerobic method characterized by using as a diffused gas in the anaerobic tank.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Pseudomonas is an excellent microorganism for cleaving chlorine chains, but it is a normal temperature bacterium, and in the dechlorination reaction using this bacterium, the chlorine chain is cleaved at the final stage of decomposition of contaminants. It may take months, and there is a problem that even if it is used in the above-described purification method, it cannot withstand industrial use. In addition, aerobic microorganisms such as white rot fungi which are room temperature bacteria also have a problem that the decomposition rate is very slow and they cannot be industrially endured in the contaminant purification method. That is, in the purification of contaminants containing chlorine compounds, it is difficult to decompose chlorine compounds using room temperature bacteria from the viewpoint of industrially purifying contaminants.
[0008]
The wastewater treatment apparatus supplies an oxygen-poor gas to the anaerobic tank as an aeration gas, and supplies an aeration gas rich in oxygen to the aerobic tank, thereby realizing a suitable environment in both tanks. Although the apparatus is excellent in terms of the point, there is still room for improvement with respect to the problem of the purification method using room temperature bacteria that the decomposition rate is very slow and cannot be used industrially.
[0009]
The present invention has been made in view of the above matters, and in purifying contaminants containing a chlorinated organic compound by a microbial decomposition reaction, the microbial decomposition reaction rate is further increased and the reproducibility of the microbial reaction is ensured. Another object of the present invention is to provide a purification method and a purification device that are more effective for decomposing the compounds in pollutants below the environmental standard value.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a method and apparatus for decomposing a contaminant containing a chlorine compound using a microorganism having a high optimum temperature for decomposing a chlorine compound, as a means for solving the above-mentioned problems. The present invention provides a means for increasing the probability of contact with a compound and decomposing more rapidly, and a means for decomposing a chlorine compound stepwise and rapidly using the characteristics of the microorganism used.
[0011]
That is, the present invention relates to a pollutant purification method for decomposing and purifying contaminants containing chlorine compounds by microorganisms in a system in which the temperature is adjusted, comprising an adsorption component for physically adsorbing chlorine compounds, and a chlorine compound. A pollutant purification method (hereinafter referred to as this purification method) characterized in that a microorganism having an optimum temperature for decomposition of at least 60 ° C. is present in the contaminant and the contaminant flows in the system. Also referred to as “first purification method”.
[0012]
According to the purification method, the microorganism decomposition reaction rate can be further increased by using a microorganism having a higher optimum temperature than that of the normal temperature bacteria, and the purification of the contaminants by the microorganism can be industrially utilized. It becomes possible to be a method. In addition, the use of microorganisms with a high optimum temperature eliminates the action of germs such as room temperature bacteria, and the degradation reaction by microorganisms with a high optimum temperature is further purified, thus ensuring the reproducibility of the microorganism reaction. It becomes possible. Furthermore, the presence of an adsorbing component that physically adsorbs the chlorine compound in the microbial decomposition reaction system makes it easier for the microorganisms to settle on the adsorbing component, and the chlorine compound is concentrated on the adsorbing component. It becomes possible to further improve the contact probability.
[0013]
The present invention also relates to a contaminant purification method for decomposing and purifying contaminants containing chlorine compounds by microorganisms in a system in which the temperature is adjusted, and is contaminated by microorganisms for dechlorination having an optimum temperature of 60 ° C. or higher. Dechlorination process that decomposes chlorine compounds in waste and removes chlorine from pollutants, and compounds in pollutants from which chlorine has been removed in the dechlorination process And a compound decomposing step for decomposing by the method (hereinafter, this purification method is also referred to as “second purification method”).
[0014]
According to the purification method, the microorganism decomposition reaction rate can be further increased by using a microorganism having a higher optimum temperature than that of the normal temperature bacteria, and the purification of the contaminants by the microorganism can be industrially utilized. It becomes possible to be a method. In addition, the use of microorganisms with a high optimum temperature eliminates the action of germs such as room temperature bacteria, and the degradation reaction by microorganisms with a high optimum temperature is further purified, thus ensuring the reproducibility of the microorganism reaction. It becomes possible.
[0015]
Further, according to the purification method of the present invention, since the dechlorination step is performed prior to the compound decomposition step, it is possible to prevent the inactivation of the compound-decomposing microorganisms due to the presence of chlorine. It is more effective in decomposing chlorine compounds below environmental standards.
[0016]
Contaminants applied to the purification method of the present invention may be composed of solids such as soil, or may be composed of liquids such as drainage. A slurry containing both of them may be used. In addition, gaseous contaminants are adsorbed on adsorbents such as soil and other adsorbents containing clay minerals, zeolites with a predetermined particle size or surface shape, or processed zeolite, or water. It is possible to purify in the present invention by a method such as absorption in the present invention.
[0017]
Chlorine compounds contained in pollutants are generally chemically and physically stable, and many of them are difficult to treat properly by ordinary treatment such as incineration. Is possible. Examples of such a chlorine compound include organic compounds containing chlorine in the molecule, such as dioxins, PCB, trichlorethylene, and perchlorethylene.
[0018]
In the present invention, the optimum temperature refers to an optimum temperature for the growth of microorganisms, and is an optimum temperature for a microbial decomposition reaction. If the optimum temperature of the microorganism used in the present invention is lower than the above temperature, the reaction rate of the microorganism may be reduced and it may not be able to withstand industrial use. May not be secure.
[0019]
The microorganism used in the present invention is capable of decomposing the chlorine compound itself, dechlorinating the chlorine compound, and decomposing the compound after dechlorination. From the viewpoints of speeding up the microbial decomposition reaction and purifying the microbial decomposition reaction, A microorganism having an optimum temperature of at least 60 ° C. can be used regardless of whether it is an aerobic microorganism or an anaerobic microorganism. In the first purification method, a microorganism that decomposes the chlorine compound itself is used.
[0020]
In the first purification method, it is preferable to use an aerobic microorganism having an optimum temperature of 65 ° C. or higher under the condition that oxygen is supplied into the pollutant system by the oxygen supply means. According to such a purification method, unlike the use of anaerobic microorganisms, it is not necessary to take measures against the invasion of oxygen into the system, so that the configuration of the purification device and the operation of the purification method are simplified. It is suitable for realizing the conversion. Examples of suitable microorganisms in the purification method include Bacillus midousuji.
[0021]
The adsorbing component used in the present invention has a property of physically adsorbing chlorine compounds and has a form in which microorganisms can be implanted, and examples thereof include soil particles, and more specifically, contamination. Examples thereof include soil particles in soil and soil particles in slurry-like contaminated water containing contaminated soil.
[0022]
In the present invention, it is sufficient that the adsorbing component capable of sufficiently bringing the chlorine compound and the microorganism into contact with each other is contained in the contaminant. However, the chlorine compound is sufficiently adsorbed and the microorganism is implanted, It is preferable to further add an adsorbent to the microorganism reaction system in order to further increase the chance of contact between the microorganism and the microorganism. Examples of such an adsorbent include clay minerals having a suitable surface state, particle size, and the like, or separated or processed, and are not particularly limited in terms of production method, material, form, and the like. A preferable adsorbent includes zeolite having pores having a pore size distribution corresponding to 1 or more times the molecular size of the chlorine compound. Although the form of the adsorbent will be described later, various forms can be adopted depending on the form of contaminants, the characteristics of microorganisms, and the like.
[0023]
In addition, the molecular dimension of a chlorine compound means the magnitude | size calculated | required from a chemical structural formula or a three-dimensional structure of a molecule | numerator. The pore size distribution is the pore size distribution of the pores on the surface of the adsorbent, and is represented by the center value of the pore size distribution in the present invention. That is, the range of the pore size distribution as described above means that the center value of the pore size distribution is in that range. The pore size distribution with respect to the molecular size of the chlorine compound varies depending on the adsorbent material, adsorption capacity, affinity with the chlorine compound, etc., but if the pore size distribution is too small, the chlorine compound is adsorbed on the adsorbent. If the pore size distribution is too large, the adsorbent may not be able to capture the chlorine compound. From such a viewpoint, the adsorbent suitable according to the present invention is, for example, the pore size distribution relative to the molecular size of the chlorine compound. Natural zeolite that is 3 to 5 times is mentioned.
[0024]
In the present invention, the molecular size of a chlorine compound can be determined from a chemical structural formula or a three-dimensional structural formula of a molecule. Further, the pore size distribution of the adsorbent can be obtained by obtaining an adsorption isotherm by experiments and applying capillary condensation theory to the adsorption isotherm. Further, the pore size distribution can be adjusted by a method of selecting a suitable pore size distribution from adsorbents having a known pore size distribution or a method of mixing two or more types of suitable pore size distributions. is there.
[0025]
In the first purification method, the contaminants containing the adsorbing components such as the microorganisms and the adsorbent described above are flowed in the system in which the temperature is adjusted. With respect to this flow, it is preferable that the pollutants that flow through a predetermined position in the system pass. Examples of the predetermined position in the system include a fixing position of the adsorbent when the adsorbent is fixed in the system, a gas contactor described later, and the like.
[0026]
In the first purification method, when an aerobic microorganism is used as the microorganism, the flow of contaminants in the gas contactor optimizes the oxygen concentration in the system that affects the microbial decomposition reaction. preferable. The gas contactor will be described later, but is not particularly limited as long as it forms a passage that enhances the contact between the fluid and the gas.
[0027]
In the second purification method, a dechlorination microorganism that dechlorinates a chlorine compound and a compound decomposition microorganism that decomposes a compound in a contaminant are used. As the dechlorination microorganism, any one of an anaerobic microorganism and an aerobic microorganism can be used as long as the optimum temperature is 60 ° C. or higher and the chlorine compound in the contaminant is decomposed. Moreover, as long as the said microorganisms for compound decomposition | disassembly are microorganisms which have the optimal temperature of 65 degreeC or more and decompose the compound in the contaminant from which chlorine was removed, either aerobic microorganisms or anaerobic microorganisms should be used. Can do. In addition, the compound in the contaminant in said 2nd purification method means the compound of the structure where chlorine was removed from the said chlorine compound by the dechlorination process.
[0028]
By the way, aerobic microorganisms can only operate in the presence of oxygen, but anaerobic microorganisms tend to be inactive in the presence of oxygen. Therefore, in the second purification method of the present invention, an anaerobic microorganism and an aerobic microorganism are selectively used in each step (for example, if an anaerobic microorganism is used in one step, an aerobic microorganism is used in the other step), It is preferable because the microbial decomposition reaction can be advanced to the next step without performing a step such as sterilization. When focusing on the characteristics of microorganisms, it is known that anaerobic microorganisms are advantageous for dechlorination reactions, and it is known that aerobic microorganisms are advantageous for compound decomposition reactions. Therefore, it is preferable to use anaerobic microorganisms and aerobic microorganisms in each step.
[0029]
From these viewpoints, in the second purification method, in the dechlorination step, anaerobic microorganisms are used as the dechlorination microorganisms, and the chlorine compounds in the contaminants are removed in the system in which oxygen is removed by the oxygen removing means. It is a step of decomposing, wherein the compound decomposing step is a step of decomposing the compound in a system in which an aerobic microorganism is used as a compound decomposing microorganism and oxygen is supplied by an oxygen supply means. It is more preferable in purifying.
[0030]
In the case where the same microorganism (ie, anaerobic and anaerobic, or aerobic and aerobic) is used in both steps, a sterilization step such as heat treatment may be performed between both steps.
[0031]
As the dechlorination microorganism, a microorganism capable of cleaving a chlorine chain in a chlorine compound is used. For example, Clostridium pastorianum can be exemplified as an anaerobic microorganism.
[0032]
The compound-decomposing microorganism varies depending on the composition of elements other than chlorine contained in the compound, but in the case of decomposing the previously exemplified chlorine compound, oxygen crosslinking, benzene ring cleavage, and alkyl group opening chain decomposition, etc. Microorganisms that perform the above can be used preferably. Examples of the compound-decomposing microorganism used in the second purification method include Clostridium pastorianum and the like if they are anaerobic microorganisms, and Bacillus midousuji and the like if they are aerobic microorganisms.
[0033]
In the purification method of the present invention described above, it is preferable to include an exhaust gas treatment step for treating a gas discharged along with a microbial decomposition reaction, and it is particularly preferable to include an exhaust gas treatment step for treating a gas discharged in the dechlorination step. . As the gas discharged in the purification method of the present invention, for example, a gas containing chlorine, other gas generated in accordance with the dechlorination reaction, for example, lower hydrocarbons such as methane, chlorine, carbon, hydrogen, etc. Examples thereof include a molecule in which one or more elements constituting a chlorine compound are combined with oxygen.
[0034]
Therefore, the exhaust gas treatment step is preferably a treatment capable of detoxifying these gases. If chlorine gas is used, a step of fixing to salt by reaction with alkali is desirable, and it is adsorbed by an adsorbent such as calcium carbonate. Examples of the process may include a recovery process, a combustion process, a decomposition process in the presence of a catalyst such as nickel, an adsorption process using an adsorbent such as activated carbon, and the like.
[0035]
In the present invention, part or all of the gas treated in the above-described exhaust gas treatment process may be returned to the microbial decomposition reaction system, for example, the gas treated in the exhaust gas treatment process for the exhaust gas in the dechlorination process. A configuration for returning to the dechlorination reaction system is preferable in maintaining the environment in the reaction system.
[0036]
In addition to the above-described steps, the purification method of the present invention includes, for example, a sterilization step of sterilizing soil or wastewater in which chlorine compounds have been decomposed by heating or ultraviolet irradiation, the number of microorganisms in the contaminant, the substrate Other steps such as a sampling step for measuring the concentration or the like may be included.
[0037]
In the purification method of the present invention, in the dechlorination step and the compound decomposition step in the second purification method, the above-mentioned adsorbent, for example, another adsorption having a pore size distribution suitable for physical adsorption of the above-mentioned compound. A material may be used, and the gas contactor described above may be used in the compound decomposition step in the second purification method.
[0038]
The present invention provides the following purification device as a preferred configuration for realizing the first and second purification methods described above.
That is, the present invention provides, as a preferred configuration for realizing the first purification method, a contaminant purification apparatus for decomposing and purifying contaminants containing chlorine compounds by microorganisms, and decomposing chlorine compounds in the contaminants. A decomposition reaction tank that decomposes the pollutant by containing at least an adsorbing component that physically adsorbs microorganisms, contaminants, and contaminants, temperature adjusting means that adjusts the temperature in the decomposition reaction tank, and contamination in the decomposition reaction tank The microorganism provides a purification device for contaminants (hereinafter also referred to as “first purification device”) which is a microorganism having an optimum temperature of at least 60 ° C. or more. The purification device will be described below.
[0039]
<First purification device>
Since the first purification device has a decomposition reaction tank and a temperature adjusting means, it forms a system in which the temperature is adjusted, and has a fluidizing means, so that the contaminants in the presence of microorganisms and adsorbing components are removed. It becomes possible to flow in the tank. As a result, the chlorine compound can be decomposed at the optimum temperature, the adsorption of the chlorine compound to the adsorbing component and the implantation of the microorganism on the adsorbing component are promoted, and an efficient microbial decomposition reaction is performed.
[0040]
The first purification device further includes an oxygen supply means for supplying oxygen into the decomposition reaction tank, and the microorganism is an aerobic microorganism having an optimum temperature of 65 ° C. or higher, which is a favorable condition for the microbial decomposition reaction. This is preferable in realizing the configuration of the apparatus and the simplification of the purification operation.
[0041]
The first purification device further includes a gas contactor that forms a passage that enhances the contact between the fluid and the gas, and the flow means is a means for causing the contaminant to flow at least in the passage of the gas contactor. In the case of using an aerobic microorganism, it is preferable to increase the oxygen concentration in the system.
[0042]
The first purification device as described above can take various preferred forms depending on the form of the contaminant to be purified. For example, when the pollutant is contaminated soil, a rotating shaft provided in the horizontal direction in the tank, a cylindrical body provided orthogonal to the rotating shaft, and fluid soil and gas in the cylindrical belt The structure which has the solid-gas contactor which forms the channel | path which improves contact property with is mentioned, Furthermore, various suitable forms can be taken with the form of these structures.
[0043]
More specifically, as the first purification device when the pollutant is contaminated soil, the cylindrical body having both ends opened is used, and the contaminated soil to the cylindrical body is separated from the decomposition reaction tank. The flow means is provided at least in a horizontal direction in the decomposition reaction tank and a rotation axis provided at right angles to the rotation axis and accompanying the rotation of the rotation axis. The structure which is a cylindrical body which scoops the contaminated soil in a tank with an edge part, and the said gas contactor is a solid-gas contactor which forms the said channel | path in a cylindrical body is mentioned.
[0044]
In addition, as the first purification device when the contaminated material is contaminated soil, there is a configuration in which the cylindrical body that is closed at both ends is used, and the contaminated soil is caused to flow in the cylindrical body. A rotation shaft provided at least in the horizontal direction, and the decomposition reaction tank is provided perpendicular to the rotation shaft, closed at the end and accommodates contaminated soil inside (for example, a configuration in which the end can be opened and closed, etc.) And a configuration in which the gas contactor is a solid-gas contactor that forms the passage in the cylindrical body.
[0045]
As described above, in the present invention, it is preferable to use an adsorbent that physically adsorbs the chlorine compound from the viewpoint of improving the contact between the chlorine compound and the microorganism, but in the case where the contaminant is contaminated soil, such adsorption is performed. The material is preferably in a form that flows together with the contaminated soil, for example, a particulate adsorbent, and more preferably a particulate adsorbent that is added to the contaminated soil with microorganisms on the surface.
[0046]
When the contaminant is contaminated water, as the first purification device, the flow means is connected to an oxygen supply means, and bubbles are generated from the bottom of the decomposition reaction tank toward the passage of the gas contactor. The gas contactor is a gas-liquid contactor that forms the passage in the contaminated water, and the adsorbent is fixed in the decomposition reaction tank and passes through the flow of the contaminated water from the gas-liquid contactor. The structure which is an adsorbent of these.
[0047]
In the first purification apparatus, the adsorbent is a zeolite having pores having a pore size distribution equivalent to 1 or more times the molecular size of the chlorine compound. More specifically, natural zeolite having pores having a pore size distribution corresponding to 3 to 5 times the molecular size of the chlorine compound is preferable.
[0048]
The said decomposition reaction tank is a thing according to the form and physical property of a contaminant, the form of an adsorbent, etc., the optimal temperature of the microbe accommodated, the optimal environment (anaerobic environment or aerobic environment) of the microbe accommodated. Etc.) as long as the optimum conditions in the microbial degradation reaction can be realized. Examples of such a decomposition reaction tank include an airtight reaction tank and a rotary reaction tank.
[0049]
The temperature adjusting means is not particularly limited as long as it can arbitrarily adjust the temperature in the decomposition reaction tank and can realize the optimum temperature of the microorganisms contained in the decomposition reaction tank. Examples of such temperature adjusting means include a heating medium such as hot water and steam, a jacket having a refrigerant passage such as cold water on the outer peripheral surface of the decomposition reaction tank, a heater provided in the tank, hot water and hot water in the tank. Examples include heating means for supplying a heat medium such as wind and steam, and various conventionally known configurations can be suitably used.
[0050]
The flow means is not particularly limited as long as it is a means for causing contaminants to flow in a predetermined direction in the entire decomposition reaction tank or in a partial area. Such a flow means is preferably selected according to the form of the contaminant. For example, in the case where the contaminant is in a liquid state, a nozzle that forms a flow of the contaminant in a predetermined direction can be used. For example, in the case where the contaminant is a solid such as soil, the contamination in the tank is caused by the rotation axis provided in the horizontal direction in the decomposition reaction tank and the rotation axis provided perpendicular to the rotation axis. A fluid passage that is open at both ends is formed by a peripheral wall, such as a cylindrical body that scoops the soil at the end, and a structure that can supply contaminants to the fluid passage and can be freely tilted, and the end is blocked and contaminated. The structure etc. which can incline the cylindrical body which can accommodate soil freely are mentioned. The cross-sectional shape of the cylindrical body is not limited to a circular shape, and may be various shapes such as a non-circular shape, a rectangular shape, and a polygonal shape.
[0051]
The adsorbent can be accommodated in the decomposition reaction tank in various forms according to the physical properties of the adsorbing component and the form of contaminants. The form of the adsorbent may be a form in which contaminants flow and pass through the adsorbent, or a form in which the adsorbent flows together with the contaminants. As a form in which the contaminants flow and pass through the adsorbent, for example, spherical adsorbents having at least an adsorbing component on the surface are fixed to each other (for example, adhesion or sintering), and the gap between the adsorbents is passed through the contaminant path. And an adsorbent in which adsorbent particles are supported on the surface of a support such as a honeycomb structure formed of ceramic paper. Examples of the form in which the adsorbent flows together with contaminants include particulate adsorbents such as granules and powders.
[0052]
The oxygen supply means is not particularly limited as long as it can supply oxygen into the decomposition reaction tank. Such an oxygen supply means may be a means for supplying only oxygen into the decomposition reaction tank, or a means for supplying a gas containing oxygen such as air into the decomposition reaction tank. Examples of means for supplying only oxygen to the decomposition reaction tank include an oxygen cylinder connected to the inside of the decomposition reaction tank by an air passage. Examples of means for supplying a gas containing oxygen to the decomposition reaction tank include air blowing means such as a compressor connected to the inside of the decomposition reaction tank through an air passage. The oxygen supply means is preferably a means for supplying oxygen or a gas containing oxygen directly into the decomposition reaction tank from the viewpoint of improving the contact with contaminants.
[0053]
The said gas contactor will not be specifically limited if it is a means to enlarge the contact area and contact time of a fluid (contaminant) and gas (oxygen, air, etc.). A configuration for increasing the contact area between the contaminant and the gas includes a configuration for miniaturizing either the contaminant or the gas (bubble), and a configuration for increasing the contact time between the contaminant and the gas. As an example, the structure which delays the flow of the refined | contaminated contaminant or gas is mentioned, It is more preferable that the gas contactor used for this invention has both of these.
[0054]
Examples of the structure for miniaturizing the contaminant include a member provided so as to extend in a direction crossing the flow direction of the contaminant in the flow path of the contaminant. For example, the member is provided along the cross section of the flow path of the contaminant. Examples include a lattice-like member, a net-like member, and a structure in which these members are provided in a plurality of stages along the flow direction. As a configuration for making the bubbles fine, bubble generating means such as a gas outlet having a plurality of pores may be mentioned.
[0055]
Examples of the structure for delaying the flow of the refined contaminant or gas include a member provided so as to extend obliquely with respect to the flow direction of the contaminant in the flow path of the contaminant. A member such as the lattice member, mesh member and baffle plate provided obliquely with respect to the direction, a structure in which these members are provided in a plurality of stages along the flow direction, and a structure in which the wall surface of the flow passage is an inclined surface with respect to the flow direction Etc.
[0056]
As a specific example of the gas contactor, a filler for a cooling tower can be exemplified. In the first purification device, the contact property between contaminants and gas can be obtained by using a gas contactor having one or more of the above-described configurations. This is even more preferable in that sufficient oxygen is supplied to microorganisms that decompose chlorine compounds in pollutants and suitable conditions for the microbial decomposition reaction are adjusted.
[0057]
The exhaust gas treatment means is not particularly limited as long as it is a means capable of detoxifying the gas generated by the microbial decomposition reaction, and an appropriate means is selected according to the chlorine compound, other substances contained in the contaminants, and the like. It is preferable to do. As a method for removing harmful components in the exhaust gas from the exhaust gas, known methods such as aggregation, dissolution, adsorption, and combustion can be used.
[0058]
As such exhaust gas treatment means, for example, a condenser (cooler) for cooling the exhaust gas, a gas-liquid separator (for example, an alkali trap) for separating a predetermined component in the exhaust gas, a predetermined component in the exhaust gas is adsorbed A configuration having an adsorber filled with an adsorbent (for example, activated carbon or the like) can be given.
[0059]
The heat pump is not particularly limited as long as it is a means capable of simultaneously generating a heat medium and a refrigerant, but water is generally used as the medium. The use of the heat medium and the refrigerant generated by the heat pump is not particularly limited, but it is preferable that the heat medium is mainly used for adjusting the temperature of the decomposition reaction tank, and the refrigerant is mainly used for the cooling liquid of the condenser. An example of such a heat pump is a heat pump that uses carbon dioxide gas as a refrigerant for a pump and simultaneously generates 90 ° C. hot water and 14 ° C. or lower cold water.
[0060]
In the first purification device, a part of the gas generated in the decomposition reaction tank may be returned to the decomposition reaction tank. As such a configuration, for example, a return air passage for connecting the decomposition reaction tank and the passage of the oxygen supply means can be cited. Such a configuration is preferable in maintaining the gas conditions in the microbial decomposition reaction system.
[0061]
In the first purification apparatus, from the viewpoint of monitoring the progress of the microbial decomposition reaction and maintaining suitable conditions, temperature detection means for detecting the temperature of the contaminant in the decomposition reaction tank, and pH for detecting the pH of the contaminant. Various detection means such as detection means and oxygen concentration detection means for detecting the dissolved oxygen concentration in the contaminant may be provided according to the form of the contaminant. In the first purification device, it is possible to purify contaminants by anaerobic microorganisms by using oxygen removing means in the second purification device described later.
[0062]
The present invention provides, as a preferred configuration for realizing the second purification method, a contaminant purification apparatus for decomposing and purifying contaminants containing chlorine compounds with microorganisms, and for decomposing chlorine compounds in the contaminants. Dechlorination stirring tank that contains at least dechlorination microorganisms and contaminants and removes chlorine from the contaminants, dechlorination temperature adjustment means that adjusts the temperature in the dechlorination stirring tank, and chlorine is removed Compound decomposition microorganisms that decompose compounds in pollutants, compound decomposition agitation tanks that contain at least contaminants from which chlorine has been removed and decompose the compounds, and compound decompositions that adjust the temperature in the compound decomposition agitation tanks The dechlorination microorganism is a dechlorination microorganism having an optimum temperature of 60 ° C. or higher, and the compound degrading microorganism is a compound degrading microorganism having an optimum temperature of 65 ° C. or higher. Purification of things Location to provide (hereinafter, also referred to as "second purifying apparatus").
[0063]
<Second purification device>
Since the second purification device has a dechlorination stirring tank and a dechlorination temperature adjusting means, the dechlorination step can be performed under a desired temperature condition. In addition, since the second purification apparatus has a compound decomposition stirring tank and a compound decomposition temperature adjusting means, the compound decomposition step can be performed under desired temperature conditions, and the optimum temperature of the microorganism to be used can be achieved. It is possible to perform a corresponding dechlorination step and a compound decomposition step.
[0064]
Further, the second purification device is a means for realizing a dechlorination step using an anaerobic microorganism and a compound decomposition step using an aerobic microorganism, and the dechlorination microorganism is an anaerobic microorganism, and the compound decomposition The microorganism for aerobic is preferably an aerobic microorganism, and preferably has an oxygen removing means for removing oxygen in the dechlorination stirring tank and a compound decomposition oxygen supplying means for supplying oxygen into the compound decomposition stirring tank.
[0065]
According to the said structure, since a dechlorination process can be performed on the desired temperature conditions from which oxygen is removed, it becomes possible to implement | achieve the dechlorination process using an anaerobic microorganism suitably. Moreover, according to the said structure, since a compound decomposition process can be performed on the desired temperature conditions by which oxygen is fully supplied, it becomes possible to implement | achieve the compound decomposition process using an aerobic microorganism suitably. .
[0066]
Moreover, it is preferable that said 2nd purification apparatus has a dechlorination exhaust gas treatment means which processes the gas discharged | emitted from the dechlorination stirring tank as a means for implement | achieving the said dechlorination exhaust gas treatment process. According to such a configuration, it becomes possible to prevent environmental influences caused by harmful gases such as chlorine gas generated in the dechlorination step.
[0067]
Further, the second purification device comprises a dechlorination temperature detection means for detecting the temperature in the dechlorination stirring tank, and a dechlorination oxygen concentration detection means for detecting the oxygen concentration in the dechlorination stirring tank. It is preferable to have a dechlorination reaction in the dechlorination step, to trace suitable dechlorination reaction conditions, and to reproduce a suitable dechlorination reaction.
[0068]
In addition, when the contaminant is contaminated water, the second purification device may further include a dechlorination pH detection means for detecting the pH in the dechlorination stirring tank, which is a suitable reaction for the dechlorination reaction. It is more preferable to confirm the conditions and reproduce a suitable dechlorination reaction.
[0069]
Further, the second purification device comprises a compound decomposition temperature detecting means for detecting the temperature in the compound decomposition stirring tank, and a compound decomposition oxygen concentration detecting means for detecting the oxygen concentration in the compound decomposition stirring tank. It is preferable to have a decomposition reaction in the compound decomposition step, to confirm suitable reaction conditions for the compound decomposition reaction, and to reproduce a suitable compound decomposition reaction.
[0070]
In addition, when the contaminant is contaminated water, the second purification device preferably has a compound decomposition pH detecting means for detecting the pH in the compound decomposition stirring tank. It is more preferable to confirm the above and reproduce a suitable compound decomposition reaction.
Hereinafter, the second purification device will be described in more detail.
[0071]
The agitation tank for dechlorination may be a reaction tank that contains a contaminant and a microorganism for dechlorination and has a stirring means for agitating them so that a suitable reaction is performed. What is necessary is just to use the thing of a suitable structure according to the kind of microorganisms etc. which are used for a dechlorination process, and when a dechlorination process is performed using an anaerobic microorganism under the conditions from which oxygen was removed, What has airtightness is preferable.
[0072]
Further, the stirring means in the dechlorination stirring tank may be any means that can sufficiently stir the contaminant and the dechlorination microorganism. It is preferable to select an appropriate stirring means depending on the form of the contaminant. Examples of the stirring means include those having stirring blades such as a paddle type, a turbine type, and a propeller type. Depending on the form of contaminants, mixing of solid materials, stirring of liquid, stirring of slurry, gas-liquid What is necessary is just to select the stirring means suitable for stirring objects, such as stirring. Note that the above-described flow means may be used as the stirring means.
[0073]
The compound decomposition agitation tank can also have the same configuration as the dechlorination agitation tank, and an appropriate one may be used depending on the type of microorganism used in the compound decomposition step, the form of contaminants, and the like.
[0074]
The temperature adjusting means for dechlorination is not particularly limited as long as the temperature in the stirring tank for dechlorination can be adjusted to the optimum temperature of the microorganism for dechlorination to be used, and the temperature adjusting means in the first purification apparatus is not limited. Can be used. Also, the temperature adjusting means for compound decomposition is not particularly limited as long as the temperature in the stirring tank for compound decomposition can be adjusted to the optimum temperature of the microorganism for compound decomposition to be used, and the temperature adjusting means in the first purification device. Can be used.
[0075]
The oxygen removing means may be any means that can remove oxygen in the stirring tank. For such oxygen removing means, various conventionally known means can be used. For example, a depressurizing means such as a vacuum pump for depressurizing the inside of the tank, or an oxygen scavenger such as iron oxide is put into the tank. An oxygen scavenger charging means such as a hopper, a gas introducing means for replacing the atmosphere in the tank with an inert gas such as nitrogen gas or argon, etc. can be exemplified, and these are used alone or in combination of two or more. be able to.
[0076]
The compound decomposing oxygen supply means may be any means that can supply oxygen into the stirring tank. Such an oxygen supply means for decomposing compounds may be a means for supplying only oxygen, such as connecting an oxygen cylinder and a stirring tank, like the oxygen supplying means described above, or a compressor for sending air into the stirring tank, etc. The air blowing means may be used. Further, the compound decomposition oxygen supply means may also serve as a means for assisting in the agitation of contaminants, and such a compound decomposition oxygen supply means has an oxygen outlet opening near the bottom of the stirring tank. Means can be exemplified.
[0077]
In addition, when gas is supplied from the vicinity of the bottom of the tank, such as purging nitrogen gas in the oxygen removing means or oxygen supplying means for decomposing compounds, it can be used to stir contaminants. It is preferable for making the atmosphere more uniform.
[0078]
The dechlorination exhaust gas treatment means may be any means capable of detoxifying the exhaust gas discharged from the dechlorination stirring tank, and an appropriate one may be used depending on the type of gas discharged. As such a dechlorination exhaust gas treatment means, for example, the same configuration as the above-described exhaust gas treatment means can be used, and the adsorbent or the like may be appropriately selected depending on the type of gas to be discharged.
[0079]
The dechlorination temperature detection means is not particularly limited as long as it is a means for detecting the temperature in the dechlorination stirring tank, that is, the system in which the dechlorination by the microbial reaction is performed, and a known means may be used. However, it is preferable to select an appropriate one depending on the form of the contaminant. Further, the compound decomposition temperature detection means may be any means for detecting the temperature in the compound decomposition stirring tank, that is, the temperature in the system where the compound decomposition by the microbial reaction is performed, and is similar to the dechlorination temperature detection means. A configuration can be used.
[0080]
In the present invention, the temperature detecting means is preferably provided in the tank. However, the temperature detecting means may not necessarily be provided in the tank. For example, when the contaminant is a solid matter such as contaminated soil, the temperature fluctuation of the exhaust gas May be provided at an arbitrary position downstream of the inside of the tank as long as it is upstream of a component (for example, a cooler for exhaust gas treatment).
[0081]
The oxygen concentration detecting means for dechlorination is not particularly limited as long as it is a means for detecting the oxygen concentration in the stirring tank for dechlorination. Here, in the present invention, the oxygen concentration in the tank refers to the oxygen concentration in the system. In the case where the contaminant is a solid substance such as soil, the oxygen concentration in the tank refers to the oxygen concentration in the tank, and the contaminant is a liquid such as sewage. Then, it refers to the dissolved oxygen concentration in the pollutant. Therefore, it is preferable to select an appropriate means for the dechlorination oxygen concentration detection means depending on the form of the contaminant. The compound decomposition oxygen concentration detection means may be any means for detecting the oxygen concentration in the compound decomposition stirring tank, and the same configuration as the dechlorination oxygen concentration detection means can be used.
[0082]
In the present invention, the oxygen concentration detecting means is preferably provided in the tank, but not necessarily provided in the tank. For example, when the contaminant is a solid matter such as contaminated soil, It may be provided at an arbitrary position downstream of the inside of the tank as long as it is upstream of a component that fluctuates in oxygen concentration (for example, an adsorber that adsorbs a predetermined component in the exhaust gas).
[0083]
The pH detecting means for dechlorination is not particularly limited as long as it is a means for detecting the pH in the stirring tank for dechlorination, preferably used when the contaminant is in a liquid state such as sewage. Known means such as a sensor can be used. Further, the compound decomposing pH detecting means may be any means for detecting the pH in the compound decomposing stirring tank, and the same configuration as the dechlorinating pH detecting means can be used.
[0084]
In the second purification apparatus, it is preferable that the dechlorination stirring tank and the compound decomposition stirring tank are provided independently in order to perform the purification operation continuously and efficiently. From the viewpoint of conversion, an integrated stirring tank can be used as a dechlorination stirring tank and a compound decomposition stirring tank. Further, the same or similar adsorbent as in the first purification device described above may be accommodated in the stirring tank in the second purification device.
[0085]
In addition to the above-described means, the purification apparatus of the present invention described above includes a conveying means for conveying contaminants from the decomposition reaction tank to the next stage, or from the dechlorination stirring tank to the compound decomposition stirring tank, It is preferable to appropriately provide a sterilizing means for sterilizing the contaminants purified by the decomposition, a pressure detecting means for detecting the pressure in the decomposition reaction tank or the stirring tank, and the like.
[0086]
Examples of the conveyance means include solid conveyance means such as a screw conveyor when the contaminant is a solid substance such as soil, and liquid conveyance means such as a pump when the contamination is a liquid such as sewage. As for sterilization means, for example, sterilization means by ozone injection, sterilization means by injection of a bactericide such as sodium hypochlorite solution, means for sterilizing contaminants by heating, drying, irradiation with ultraviolet rays or the like may be used. Examples of suitable means include a microwave heat sterilization drying apparatus. About a pressure detection means, it is preferable to select the thing of a suitable material with the atmosphere in a system, and well-known means, such as a Bourdon tube pressure gauge, can be illustrated.
[0087]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. First, using the second purification device described above as the purification device, using anaerobic microorganisms as dechlorination microorganisms, using aerobic microorganisms as compound decomposition microorganisms, and contamination containing chlorine compounds such as dioxins as contaminants An embodiment of the present invention for purifying soil will be described.
[0088]
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the purification apparatus in the present embodiment includes a dechlorination stirring tank 1, a compound
[0089]
In the dechlorination stirring tank 1, temperature adjusting means 6 for adjusting the temperature in the tank, a solid
[0090]
Air is introduced into the compound
[0091]
The dechlorination stirring tank 1 and the compound
[0092]
The microwave heat
[0093]
The temperature adjusting means 6 is a jacket provided on the outer periphery of the dechlorination stirring tank or the compound decomposition stirring tank, and is a means for heating the contaminated soil in the stirring tank through warm water or steam.
[0094]
The nitrogen supply means 8 is one of oxygen removing means for removing oxygen in the dechlorination stirring tank 1, and is connected to the
[0095]
The dechlorination exhaust gas treatment means 9 is a means for treating and detoxifying the gas discharged from the dechlorination stirring tank 1, and includes a
[0096]
The
[0097]
The
[0098]
The oxygen concentration detection means 11 is an oxygen sensor for detecting the oxygen concentration in the dechlorination stirring tank 1 and the oxygen concentration in the compound
[0099]
The air supply means 14 is a compound decomposition oxygen supply means for supplying oxygen into the compound
[0100]
The compound decomposition exhaust gas treatment means 15 is a means for treating the gas discharged from the compound
[0101]
Next, an embodiment of the purification method of the present invention (the second purification method) for purifying contaminated soil using the purification device in the present embodiment will be described.
First, the contaminated soil is put into the dechlorination stirring tank 1.
[0102]
When the contaminated soil is put into the dechlorination stirring tank 1, the temperature adjusting means 6 heats the dechlorination stirring tank 1 to the optimum temperature of the anaerobic microorganisms to be used, and the dechlorination stirring tank 1 is optimized. Maintain temperature. The temperature in the dechlorination stirring tank 1 is measured by the temperature detection means 10. The temperature in the tank is measured by the temperature detection means 10 from the start of heating to the end of the dechlorination reaction.
[0103]
When the inside of the dechlorination stirring tank 1 is maintained at an optimum temperature, an oxygen scavenger (for example, iron oxide) is introduced into the dechlorination stirring tank 1, and the solid
[0104]
Deoxygenation may be performed by depressurizing the dechlorination stirring tank 1. In such a case, deoxygenation is performed by a decompression means such as a vacuum pump (not shown). This decompression means may be directly connected to the dechlorination stirring tank 1 or may be incorporated in the dechlorination exhaust gas treatment means 9. In this case, the agitation tank needs to be airtight.
[0105]
After deoxygenation, nitrogen is supplied from the nitrogen supply means 8 into the dechlorination stirring tank 1, and the tank is purged with nitrogen to replace the inside with a nitrogen atmosphere. At this time, nitrogen is supplied so that the pressure in the tank is slightly increased compared to the outside air. Nitrogen is supplied until the dechlorination reaction is completed, and the inside of the system is maintained in an oxygen-free atmosphere.
[0106]
The pressure in the dechlorination stirring tank 1 is measured by a pressure gauge (not shown) provided in the dechlorination stirring tank 1. This pressure measurement is performed to confirm the prevention of air from entering the tank. The pressure in the tank is measured with this pressure gauge from the start of nitrogen supply to the end of the dechlorination reaction.
[0107]
When the temperature and oxygen concentration are adjusted to desired conditions, an anaerobic microorganism (for example, Clostridium pastorianum, optimum temperature: 60 ° C.) is put into the dechlorination stirring tank 1 together with a medium (for example, sawdust and acetic acid). The dechlorination reaction of contaminated soil starts by the input of anaerobic microorganisms.
[0108]
Accompanying the dechlorination reaction, gases such as nitrogen gas, water vapor component, chlorine gas and methane gas are generated in the dechlorination stirring tank 1. These gases are processed by the dechlorination exhaust gas processing means 9. If an example of the exhaust gas treatment is given, the water vapor component is cooled by the cooler 9b, and the condensed gas and the predetermined gas component absorbed by the liquid stored in the gas-
[0109]
The processing gas is humidified by the
[0110]
Sampling the contaminated soil in the dechlorination agitation tank 1 as necessary, such as every predetermined time, measuring the number concentration and substrate concentration (chlorine compound concentration) of dechlorination microorganisms in the sample soil, and determining the substrate degradation rate To analyze.
[0111]
When the completion of the dechlorination reaction of the contaminated soil is confirmed, the
[0112]
When the contaminated soil is conveyed to the compound
[0113]
When the inside of the compound
[0114]
The pressure in the compound
[0115]
Once the optimum temperature has been established and the oxygen concentration has reached the atmospheric pressure component concentration, aerobic microorganisms (eg Midosuji, optimum temperature: 65 ° C) and medium (eg sawdust or rice bran) are used for compound degradation. Charge to stirring
[0116]
Along with the decomposition reaction, gases such as air and water vapor components are generated in the compound
[0117]
Sampling the contaminated soil in the compound
[0118]
After confirming the predetermined decomposition rate, the
The above operation is repeated to continuously purify the contaminated soil.
[0119]
Since the purification apparatus in the present embodiment uses an anaerobic microorganism having an optimum temperature of 60 ° C. as the dechlorination microorganism and an aerobic microorganism having an optimum temperature of 65 ° C. as the compound decomposition microorganism, The purification speed of the contaminated soil containing the compound is further improved, and industrial purification of the contaminated soil is possible. In addition, since microorganisms with a higher optimum temperature than normal bacteria are used, the effects of various bacteria are eliminated, microbial reactions can be more easily purified, and highly reproducible contaminated soil can be purified. is there.
[0120]
Moreover, since the purification apparatus in the present embodiment has a configuration in which the dechlorination stirring tank 1 and the compound
[0121]
Further, the purification apparatus in the present embodiment uses an anaerobic microorganism as the dechlorination microorganism, uses an aerobic microorganism as the compound decomposition microorganism, and performs the dechlorination step before the compound decomposition step. Inactivation of microorganisms for compound degradation by chlorine compounds can be suppressed, and microbial reactions in each process can be purified without providing a sterilization process between the processes. Efficient purification of contaminated soil with simpler processes and configurations It can be performed.
[0122]
In the dechlorination step, the purification apparatus according to the present embodiment forms a system in which oxygen is mainly removed by nitrogen purge. At that time, the system is maintained in a pressurized state by supplying nitrogen gas. Therefore, inflow of air from the outside is prevented, and an environment suitable for the activity of anaerobic microorganisms can be more reliably formed.
[0123]
In addition, since the purification apparatus in the present embodiment is configured to return the processing gas to the nitrogen supply means 8 and the air supply means 14 in the dechlorination and compound decomposition exhaust gas treatment means 9 and 15, respectively, The influence on the environment due to the discharge can be further reduced, and an environment suitable for the activity of microorganisms can be stably formed as compared with the case where the exhaust gas is not reused.
[0124]
Moreover, since the purification apparatus in the present embodiment is configured to humidify the processing gas and return the nitrogen gas to the nitrogen supply means 8 in the exhaust gas treatment step in the dechlorination step, the humidity adjustment in the dechlorination stirring tank 1 is performed. Therefore, an environment suitable for the activity of anaerobic microorganisms used as dechlorination microorganisms can be formed and maintained. In addition, the structure of this embodiment which humidifies the supplied nitrogen gas is much more effective in performing uniform humidity adjustment of contaminated soil.
[0125]
In addition, since the purification device in the present embodiment is configured to supply gas from the bottom of each tank in the dechlorination step and the compound decomposition step, the agitation efficiency of the contaminated soil is further improved, and it is suitable for the inside of the tank. It is effective to maintain a more uniform atmosphere.
[0126]
Further, in the purification method of the present embodiment, it is possible to accumulate data relating to the decomposition of the substrate by microorganisms from the sample soil data sampled in the dechlorination step and the compound decomposition step. The mechanism of decomposition can be elucidated. Moreover, the reproducibility of the suitable purification | cleaning of contaminated soil can be improved further by utilizing this.
[0127]
<Second Embodiment>
In the present embodiment, the second purification device described above is used as the purification device, an anaerobic microorganism is used as a dechlorination microorganism, an aerobic microorganism is used as a compound decomposition microorganism, and chlorine compounds such as dioxins are used as contaminants. One embodiment of the present invention for purifying contaminated water containing water will be described.
[0128]
As shown in FIG. 2, the purification apparatus in the present embodiment is for dechlorination with a
[0129]
The
[0130]
The pH detection means 23 is a pH sensor for detecting the pH of the contaminated water stored in the
[0131]
The dechlorination exhaust gas treatment means 29 does not have the
[0132]
Next, an embodiment of the purification method of the present invention (second purification method described above) that purifies contaminated water using the purification device of the present embodiment will be described.
First, contaminated water is put into the
[0133]
When the contaminated water is put into the
[0134]
Further, the pH of the contaminated water is measured by the pH detection means 23 from the start of heating to the end of the reaction. When the pH of the contaminated water is unsuitable for the activity of the dechlorination microorganism, the pH of the contaminated water may be adjusted with a known pH adjuster such as an acid, an alkali, or a buffer solution.
[0135]
When the inside of the
[0136]
After the optimum temperature is established and the decrease in dissolved oxygen concentration is confirmed, nitrogen gas is bubbled into the stirring tank, and the contaminated water is lifted and stirred by the difference in density between water and nitrogen gas. Nitrogen gas is supplied until the end of the reaction.
[0137]
In the case of treating contaminated water, it is preferable that the concentration of dissolved oxygen in the contaminated water be lowered. Therefore, it is preferable to perform deoxygenation in the system using an oxygen scavenger as described above rather than using a decompression means. Further, the inside of the agitation tank does not have to be in a pressurized state. However, in order to prevent oxygen from being sucked into the tank, it is preferable to supply nitrogen gas to the outside air so as to be slightly pressurized.
[0138]
When the temperature, dissolved oxygen concentration, and pH are adjusted to desired conditions, a medium (for example, an acetic acid aqueous solution) and an anaerobic microorganism (for example, Clostridium pastorianum, optimum temperature: 60 ° C.) are put into the
[0139]
Nitrogen gas, solution mist, vapor components, chlorine gas, and other gases are generated from the
[0140]
Sampling the contaminated water in the
[0141]
When the completion of the dechlorination reaction of the contaminated water is confirmed, the pump is operated to feed the contaminated water from the
[0142]
When contaminated water is sent to the compound
[0143]
When the temperature in the compound
[0144]
When the optimum temperature, pH, and dissolved oxygen concentration are confirmed, a medium (for example, tryptosoy) and an aerobic microorganism (for example, Midosuji, optimum temperature: 65 ° C.) are put into the compound
[0145]
In the compound
[0146]
The contaminated water in the compound
[0147]
After confirming the predetermined decomposition rate, the treated water is discharged from the compound
The discharged treated water is discharged through a sterilization process, a cooling process, or the like as necessary when discharged directly into a river or the like. In the case of draining to a sewage treatment facility, it is not necessary to perform a sterilization process.
The above operation is repeated to purify contaminated water continuously.
[0148]
According to the present embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to suitably purify contaminated water that is a liquid contaminant.
[0149]
Moreover, in this Embodiment, since it was set as the structure which collect | recovers the liquid component in waste gas from the gas-
[0150]
<Third Embodiment>
In the present embodiment, the first purification device described above is used as the purification device, an aerobic microorganism is used, and an embodiment of the present invention for purifying contaminated water containing chlorine compounds such as dioxins as contaminants. Will be described. In addition, about the structure similar to embodiment mentioned above, the same code | symbol is used and the description is abbreviate | omitted.
[0151]
As shown in FIG. 3, the purification apparatus according to the present embodiment includes a
[0152]
The air supply means 34 has the same configuration as the air supply means 14 described above except that it has an
[0153]
The
[0154]
Further, the purification apparatus of the present embodiment has a heat pump (not shown) that simultaneously generates hot water sent to the temperature adjusting means 6 and cold water sent to the exhaust gas treatment means 35 and the
[0155]
The bubble generating means 32 is an air ration nozzle and is a means for ejecting bubbles in one direction from the bottom of the
[0156]
As a suitable example of the gas-liquid contactor 36, for example, a film-type filler shown in FIG. This film-type filler is a stack of a plurality of films that form a plurality of slopes with respect to the flow path of the fluid, and one film is a bellows fold formed by a mountain fold and a valley fold. And the other accordion folds formed by valley folds and mountain folds, and the surfaces formed by both accordion folds are connected to each other by a surface formed obliquely with respect to the folds of the accordion folds. A connecting surface portion, and such a shape is expanded in the planar direction. When a liquid phase containing bubbles is passed between the films of the filler, the flow rate of the liquid phase is continuously changed, and the contact between the bubbles and the liquid phase is improved.
[0157]
Next, an embodiment of the purification method of the present invention (the first purification method described above) that purifies contaminated water using the purification device in the present embodiment will be described.
First, contaminated water is introduced into the
[0158]
When the contaminated water is introduced into the
[0159]
Further, the pH of the contaminated water is measured by the pH detection means 23 from the start of heating to the end of the reaction. In addition, when the pH of contaminated water is unsuitable for the activity of microorganisms, you may adjust pH of contaminated water with well-known pH adjusters, such as an acid, an alkali, and a buffer solution.
[0160]
When the temperature in the
[0161]
In the contaminated water, a predetermined water flow is formed by the bubble generating means 32 and the gas-liquid contactor 36, and the contaminated water having a saturated dissolved oxygen concentration passes through the adsorbent 37. By passing the contaminated water through the adsorbent 37, the chlorine compound in the contaminated water is physically adsorbed on the zeolite, and the chlorine compound concentration on the
[0162]
When the optimum temperature, pH and dissolved oxygen concentration are confirmed, a medium (for example, cultivation of soybean protein or tryptosoy) and an aerobic microorganism (for example, Midosuji, optimum temperature: 65 ° C.) are put into the
[0163]
The aerobic microorganisms circulate in the
[0164]
In the
[0165]
A part of the gas passes through the
[0166]
The contaminated water in the
[0167]
After confirming the predetermined decomposition rate, the treated water is discharged from the
The above operation is repeated to purify contaminated water continuously.
[0168]
According to the present embodiment, the use of the adsorbent described above and the flow of contaminated water can further enhance the contact between the chlorine compound in the pollutant and the microorganisms that decompose it on the adsorbent, Contaminated water can be purified efficiently.
[0169]
Further, according to the present embodiment, since the aerobic microorganism having a high optimum temperature is used, the contaminated water can be purified faster than the normal temperature bacteria, the decomposition reaction by the microorganism can be further purified, and the system It is easier to maintain the atmosphere inside, and is more effective from the viewpoint of industrial purification of contaminated water.
[0170]
Further, according to the present embodiment, since the bubble generating means and the gas-liquid contactor described above are used, it is more effective in increasing the dissolved oxygen concentration in the microbial decomposition reaction system, and the increase of bubbles in the contaminated water. Since the contaminated water is caused to flow by the flow generated along with this, it is more effective in saving power in the purification reaction.
[0171]
In addition, according to the present embodiment, since the heat pump that simultaneously generates the cold water supplied to the condenser in the exhaust gas treatment unit and the hot water supplied to the temperature adjustment unit is provided, it is more effective in simplifying the configuration of the purification device. It is.
[0172]
In addition, according to the present embodiment, since the return air passage is provided, it is more effective in stabilizing the optimum conditions of microorganisms and saving the power of the purification device.
[0173]
Moreover, according to this Embodiment, since contaminated water can be purified with an integrated reaction tank, it is much more effective in downsizing the purification device.
[0174]
<Fourth embodiment>
In the present embodiment, the first purification device described above is used as a purification device, an aerobic microorganism is used, and an embodiment of the present invention for purifying contaminated soil containing chlorine compounds such as dioxins as contaminants Will be described. In addition, about the structure similar to embodiment mentioned above, the same code | symbol is used and the description is abbreviate | omitted.
[0175]
As shown in FIG. 6, the purification apparatus in the present embodiment includes a
[0176]
The air supply means 44 has the same configuration as the air supply means 34 described above except that it does not have an ejector.
[0177]
The
[0178]
The
[0179]
Moreover, the purification apparatus of the present embodiment has a heat pump (not shown) that simultaneously generates hot water sent to the temperature adjusting means 6 and cold water sent to the
[0180]
Next, an embodiment of the purification method of the present invention (the first purification method described above) that purifies contaminated soil using the purification device of the present embodiment will be described.
First, the contaminated soil is put into the
[0181]
When the contaminated soil is put into the
[0182]
When the temperature in the
[0183]
On the other hand, aerobic microorganisms (for example, Midosuji) are pre-cultured in the presence of zeolite particles having pores with a pore size distribution equivalent to 1 or more times the molecular size of the chlorine compound, and the aerobic microorganisms are implanted. Prepare the adsorbent. When the optimum temperature and the oxygen concentration in the tank are confirmed, the adsorbent on which the microorganisms are implanted and the medium (for example, soy protein or tryptoise) are introduced into the
[0184]
The contaminated soil and adsorbent in the tank are agitated and uniformly mixed by the rotation of the
[0185]
On the other hand, the contaminated soil and adsorbent in the tank are scooped into the
[0186]
That is, in the purification apparatus of the present embodiment, the decomposition reaction is also performed in the
[0187]
Contaminated soil or the like that has passed through the solid-
[0188]
The contaminated soil in the
[0189]
After confirming the predetermined decomposition rate, the treated soil is discharged from the
The above operation is repeated to continuously purify the contaminated soil.
[0190]
In the present embodiment, the air supply means 44 or the
[0191]
Moreover, in this Embodiment, you may fix the stirring blade for stirring the contaminated soil in a tank to the
[0192]
In the present embodiment, the end of the
[0193]
According to the present embodiment, the contact between the adsorbent and the microorganism mixed with the microorganism is made to flow to increase the contact between the microorganism and oxygen, and the contact between the chlorine compound in the pollutant and the microorganism that decomposes the adsorbed is adsorbed. Since it is further enhanced on the material, the contaminated soil can be efficiently purified.
[0194]
In addition, according to the present embodiment, since aerobic microorganisms having a high optimum temperature are used, contaminated soil can be purified faster than normal temperature bacteria, and the decomposition reaction by these microorganisms can be further purified. It is easier to maintain the atmosphere inside and is more effective from the viewpoint of industrial purification of contaminated soil.
[0195]
In addition, according to the present embodiment, since the heat pump that simultaneously generates the cold water supplied to the condenser in the exhaust gas treatment unit and the hot water supplied to the temperature adjustment unit is provided, it is more effective in simplifying the configuration of the purification device. It is.
[0196]
In addition, according to the present embodiment, the contaminated soil can be purified with an integrated reaction tank, which is more effective in downsizing the purification device.
[0197]
Further, according to the present embodiment, since the end of the tubular body is connected to the tubular body main body by the flange, the processing of the end of the tubular body as described above, the replacement of the end, and the rotating shaft Maintenance such as adjustment of the angle of the
[0198]
<Fifth embodiment>
In the present embodiment, the first purification device described above is used as a purification device, an aerobic microorganism is used, and an embodiment of the present invention for purifying contaminated soil containing chlorine compounds such as dioxins as contaminants Will be described. In addition, about the structure similar to embodiment mentioned above, the same code | symbol is used and the description is abbreviate | omitted.
[0199]
As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the purification device in the present embodiment includes a
[0200]
The
[0201]
The
[0202]
Next, an embodiment of the purification method of the present invention (the first purification method described above) that purifies contaminated soil using the purification device of the present embodiment will be described.
First, the lid of the
[0203]
When the contaminated soil is put into the
[0204]
The
[0205]
Due to the inclination of the
[0206]
The contaminated soil in the
[0207]
After confirming the predetermined decomposition rate, the treated soil is taken out from the
The above operation is repeated to continuously purify the contaminated soil.
[0208]
In the present embodiment, no oxygen supply means is particularly provided for the
[0209]
According to the present embodiment, the temperature suitable for the microbial decomposition reaction is maintained in the
[0210]
Moreover, according to this Embodiment, since it has the some
[0211]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a pollutant purification method and purification apparatus for decomposing and purifying pollutants containing chlorine compounds by microorganisms in a system in which the temperature is adjusted, an adsorbent and a chlorine compound that physically adsorb chlorine compounds Since microorganisms having an optimal temperature for decomposing at least 60 ° C or more are present in the contaminants and the contaminants are caused to flow in the system, the adsorbent is removed in the system in which the action of the cold bacteria is excluded. In this case, the contact property between the chlorine compound and the microorganism and the oxygen supply ability to the microorganism can be further increased, and the purification can be performed with higher speed and reproducibility.
[0212]
Furthermore, in the present invention, when an aerobic microorganism having an optimum temperature of 65 ° C. or higher is used and a chlorine compound is decomposed in a system in which oxygen is supplied by an oxygen supply means, the apparatus and work procedure can be simplified and reproduced at high speed. It is even more effective in performing sexual purification.
[0213]
Furthermore, in the present invention, when a gas contactor that forms a passage that enhances the contact between the fluid and the gas is used, and contaminants are caused to flow in the gas contactor, high-speed and reproducible purification is achieved. More effective.
[0214]
Furthermore, in the present invention, when an adsorbent that physically adsorbs the chlorine compound is further added to the contaminant, the chlorine compound is physically adsorbed and the microorganisms are implanted, thereby improving the contact between the chlorine compound and the microorganisms, and at high speed and efficiency. It is more effective for purification, and when zeolite having pores with a pore size distribution equivalent to 1 or more times the molecular size of the chlorine compound is used as the adsorbent, the chlorine compound is physically adsorbed and the microorganisms are removed. It is even more effective in implanting, improving the contact between the chlorine compound and the microorganism, and performing high-speed and efficient purification.
[0215]
Further, according to the present invention, at least a rotating shaft provided in the horizontal direction in the decomposition reaction tank and a cylindrical body which is provided orthogonal to the rotating shaft and spills contaminated soil in the tank at the end as the rotating shaft rotates. When used as a means, a solid-gas contactor that forms the passage in a cylindrical body is used as a gas contactor, which is more effective in purifying contaminated soil containing chlorine compounds, and adsorption that physically adsorbs chlorine compounds. It is more effective to add more materials into the reaction system.
[0216]
Furthermore, in the present invention, a rotating shaft provided in the horizontal direction is used as a flow means, and a cylindrical body provided perpendicular to the rotating shaft and closed at the end and capable of containing contaminated soil is used as a decomposition reaction tank. Use of a solid-gas contactor that forms the passage in the cylindrical body as a gas contactor is more effective in purifying contaminated soil containing chlorine compounds, and an adsorbent that physically adsorbs chlorine compounds. Further addition to the reaction system is even more effective.
[0217]
Furthermore, in the present invention, a gas-liquid contact is used which uses a bubble generating means connected to the oxygen supply means and generates bubbles from the bottom of the decomposition reaction tank into the passage of the gas contactor as the flow means, and forms the passage in the contaminated water. If the layered adsorbent is used in the gas contactor and passes through the flow of contaminated water that is fixed in the decomposition reaction tank and passes through the gas-liquid contactor, it is more effective in purifying contaminated water containing chlorine compounds. More effective.
[0218]
Furthermore, in the present invention, if the exhaust gas is processed by cooling the gas discharged from the decomposition reaction tank with a condenser, it is effective in suppressing the influence on the surrounding environment of the apparatus, and the refrigerant and heat supplied to the condenser and the temperature adjusting means are effective. When the medium is generated by a heat pump, it is more effective in simplifying the configuration of the apparatus.
[0219]
Further, according to the present invention, in the system in which the temperature is adjusted, the pollutant containing the chlorine compound is decomposed and purified by the microorganism, and the chlorine in the pollutant is removed by the dechlorination microorganism having an optimum temperature of 60 ° C. or higher. Decomposing a compound, removing chlorine from the pollutant, and then decomposing the compound contained in the pollutant from which chlorine has been removed by the dechlorinating microorganism by the compound decomposing microorganism having an optimum temperature of 65 ° C or higher Compared to the conventional case of using room temperature bacteria, contaminants can be purified more quickly, and the effects of various bacteria can be eliminated, so that the contaminant purification reaction can be purified and reproducible purification is possible. It can be performed.
[0220]
Furthermore, in the present invention, a dechlorination step is performed using an aerobic microorganism as a dechlorination microorganism in a system from which oxygen is removed, and then an aerobic microorganism is used as a compound decomposition microorganism in a system where oxygen is supplied. When the compound decomposition step is performed, it is more effective in purifying contaminants with high speed and reproducibility.
[0221]
Furthermore, in the present invention, if the gas discharged in the dechlorination process is processed, the influence of the exhaust gas on the surrounding environment can be suppressed, and further, the processing gas can be reused. It is more effective in maintaining a suitable environment for the activity of microorganisms in each process.
[0222]
Furthermore, in the present invention, detecting the oxygen concentration and temperature of the system in each process is more effective in maintaining a suitable environment for the activity of microorganisms in each process, and ensures reproducibility of the purification reaction. It is more effective in doing. Furthermore, when the contaminant is contaminated water, detecting the pH of the system in each process is more effective in maintaining a favorable environment for the activity of microorganisms in each process, and also reproduces the purification reaction. It is even more effective in securing the sex.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a second purification device in the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of the second purification device in the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of a first purification device in the present invention.
4 is an enlarged schematic view of a main part showing the vicinity of a decomposition reaction tank of the purification apparatus shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a structure of a preferred example of a gas contactor according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing another embodiment of the first purification device in the present invention.
7 is a schematic view of the main part showing the rotating shaft and the vicinity of a cylindrical body of the purification device shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a schematic front view showing another embodiment of the first purification device of the present invention.
9 is a schematic side view showing a main part of the purification device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1,21 Stirring tank for dechlorination
2,22 Compound decomposition tank
3 Microwave heating sterilization drying equipment
4, 5 Screw type conveyor
6 Temperature adjustment means
7 Stirrer for solid phase
8 Nitrogen supply means (oxygen removal means)
8a Nitrogen cylinder
8b Nitrogen supply pipe
8c Ejector
9, 29 Exhaust gas treatment means for dechlorination
9a, 14c compressor
9b Cooler (condenser)
9c Gas-liquid separator
9d adsorber
9e Humidifier
10 Temperature detection means
11 Oxygen concentration detection means
14, 34, 44 Air supply means (oxygen supply means)
14a Air supply source
14b Air supply pipe
15, 25 Exhaust gas treatment means for compound decomposition
23 pH detection means
27 Stirrer for liquid phase
31, 41, 53 Decomposition reactor
32 Bubble generation means
33 Return air vent
35 Exhaust gas treatment means
36 Gas-liquid contactor
37 Adsorbent
38 Sampling tube
42, 52 Rotating shaft
43 Tubular body
46 Solid-gas contactor
51 Temperature control tank
Claims (6)
前記汚染物中の塩素化合物を分解する微生物、前記汚染物、及び前記汚染物を物理吸着する吸着成分を少なくとも収容して汚染物を分解する分解反応槽と、
前記分解反応槽内の温度を調整する温度調整手段と、
前記分解反応槽内において前記汚染物を流動させる流動手段と、
前記分解反応槽内に酸素を供給する酸素供給手段と、
流動物と気体との接触性を高める通路を形成する気体接触器と、を有し、
前記微生物は至適温度が65℃以上の好気性微生物であり、
前記流動手段は少なくとも前記気体接触器の通路内に前記汚染物を流動させる手段である浄化装置において、
前記汚染物が汚染土壌であり、前記流動手段は少なくとも前記分解反応槽内において水平方向に設けられる回転軸及びこの回転軸に直交して設けられ回転軸の回転に伴って槽内の汚染土壌を端部ですくう筒状体であり、前記気体接触器は前記筒状体内に前記通路を形成する固気接触器であることを特徴とする汚染物の浄化装置。 A pollutant purification device for decomposing and purifying pollutants containing chlorine compounds by microorganisms,
A decomposition reaction tank for containing at least a microorganism that decomposes a chlorine compound in the contaminant, the contaminant, and an adsorption component that physically adsorbs the contaminant, and decomposes the contaminant;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature in the decomposition reaction tank;
A flow means for flowing the contaminant in the decomposition reaction tank;
Oxygen supply means for supplying oxygen into the decomposition reaction tank;
A gas contactor that forms a passage that enhances the contact between the fluid and the gas,
The microorganism is an aerobic microorganism having an optimum temperature of 65 ° C. or higher,
In the purifying apparatus, wherein the flow means is means for flowing the contaminant in at least the passage of the gas contactor,
The pollutant is contaminated soil, and the flow means is disposed at least in a horizontal direction in the decomposition reaction tank, and a contaminated soil in the tank is provided perpendicularly to the rotation axis. An apparatus for purifying contaminants , which is a cylindrical body scooped at an end, and wherein the gas contactor is a solid-gas contactor that forms the passage in the cylindrical body.
前記汚染物中の塩素化合物を分解する微生物、前記汚染物、及び前記汚染物を物理吸着する吸着成分を少なくとも収容して汚染物を分解する分解反応槽と、
前記分解反応槽内の温度を調整する温度調整手段と、
前記分解反応槽内において前記汚染物を流動させる流動手段と、
前記分解反応槽内に酸素を供給する酸素供給手段と、
流動物と気体との接触性を高める通路を形成する気体接触器と、を有し、
前記微生物は至適温度が65℃以上の好気性微生物であり、
前記流動手段は少なくとも前記気体接触器の通路内に前記汚染物を流動させる手段である浄化装置において、
前記汚染物が汚染土壌であり、前記流動手段は少なくとも水平方向に設けられる回転軸であり、前記分解反応槽は前記回転軸に直交して設けられ端部が閉塞しておりかつ内部に汚染土壌を収容可能な筒状体であり、前記気体接触器は前記筒状体内に前記通路を形成する固気接触器であることを特徴とする汚染物の浄化装置。 A pollutant purification device for decomposing and purifying pollutants containing chlorine compounds by microorganisms,
A decomposition reaction tank for containing at least a microorganism that decomposes a chlorine compound in the contaminant, the contaminant, and an adsorption component that physically adsorbs the contaminant, and decomposes the contaminant;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature in the decomposition reaction tank;
A flow means for flowing the contaminant in the decomposition reaction tank;
Oxygen supply means for supplying oxygen into the decomposition reaction tank;
A gas contactor that forms a passage that enhances the contact between the fluid and the gas,
The microorganism is an aerobic microorganism having an optimum temperature of 65 ° C. or higher,
In the purifying apparatus, wherein the flow means is means for flowing the contaminant in at least the passage of the gas contactor,
The contaminant is contaminated soil, the flow means is a rotating shaft provided at least in the horizontal direction, the decomposition reaction tank is provided orthogonal to the rotating shaft, the end is closed, and the contaminated soil is contained inside A pollutant purification apparatus, wherein the gas contactor is a solid-gas contactor that forms the passage in the cylindrical body.
加されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の汚染物の浄化装置。The contaminant purification apparatus according to claim 1 or 2 , wherein a particulate adsorbent that physically adsorbs the chlorine compound is added to the decomposition reaction tank.
前記汚染物中の塩素化合物を分解する微生物、前記汚染物、及び前記汚染物を物理吸着する吸着成分を少なくとも収容して汚染物を分解する分解反応槽と、
前記分解反応槽内の温度を調整する温度調整手段と、
前記分解反応槽内において前記汚染物を流動させる流動手段と、
前記分解反応槽内に酸素を供給する酸素供給手段と、
流動物と気体との接触性を高める通路を形成する気体接触器と、を有し、
前記微生物は至適温度が65℃以上の好気性微生物であり、
前記流動手段は少なくとも前記気体接触器の通路内に前記汚染物を流動させる手段である浄化装置において、
前記汚染物が汚染水であり、前記流動手段は前記酸素供給手段に接続され前記分解反応槽の底部から前記気体接触器の通路内に向けて気泡を発生する気泡発生手段であり、前記気体接触器は前記汚染水中に前記通路を形成する気液接触器であり、前記吸着成分は分解反応槽内に固定され前記気液接触器から出た汚染水の流れを通過させる層状の吸着材であることを特徴とする汚染物の浄化装置。 A pollutant purification device for decomposing and purifying pollutants containing chlorine compounds by microorganisms,
A decomposition reaction tank for containing at least a microorganism that decomposes a chlorine compound in the contaminant, the contaminant, and an adsorption component that physically adsorbs the contaminant, and decomposes the contaminant;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature in the decomposition reaction tank;
A flow means for flowing the contaminant in the decomposition reaction tank;
Oxygen supply means for supplying oxygen into the decomposition reaction tank;
A gas contactor that forms a passage that enhances the contact between the fluid and the gas,
The microorganism is an aerobic microorganism having an optimum temperature of 65 ° C. or higher,
In the purifying apparatus, wherein the flow means is means for flowing the contaminant in at least the passage of the gas contactor,
The contaminant is contaminated water, and the flow means is a bubble generating means that is connected to the oxygen supply means and generates bubbles from the bottom of the decomposition reaction tank into the passage of the gas contactor. The vessel is a gas-liquid contactor that forms the passage in the contaminated water, and the adsorption component is a layered adsorbent that is fixed in the decomposition reaction tank and allows the flow of contaminated water that has exited from the gas-liquid contactor to pass through. Contaminant purification device characterized by the above .
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