JPH09508854A - 汚染された物質の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １種以上の有機物種及び１種以上の金属種で汚染された物質を含む媒体の汚染除去法であって、該方法は、前記媒体の一部分を微生物の作用により又は該作用を介して有機汚染物質を分解するプロセスにより処理する段階、その後で該部分を微生物作用により生成された硫酸で処理して金属種を金属硫酸塩として可溶化・浸出する段階、及び浸出した金属硫酸塩を生物沈殿法で処理して、前記硫酸塩を１種以上の不溶性金属硫化物に変換する段階からなる。

Description

【発明の詳細な説明】汚染された物質の処理方法 本発明は汚染された物質の処理方法、特に土地又は土壌のような嵩高な粒状物 質中の有機及び金属（特に重金属）汚染物質の生化学的方法を用いた処理方法に 関する。 世界中の大半の土地は、工業、廃棄物処理及び他の活動の結果、有機物質や無 機物質の両方に汚染されている。このような汚染物質の例としては、毒性重金属 （例えば水銀、カドミウム、バリウム及び鉛）、放射性核種（例えばアクチノイ ド）、核分裂生成物、並びにｂｔｅｘ（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン及 びキシレン）、ＰＡＨ（ポリ芳香族炭化水素）、ポリ塩素化ビフェニル（ＰＣＢ ）、ダイオキシンのような有機汚染物質が挙げられる。このような汚染物質によ って地下水、従って飲料水の供給はかなりの脅威にさらされ、土地の再生利用が 制限される又は妨げられる場合も多い。更には、米国での最近の法律制定及びＥ Ｃや他の諸国での同様の法律制定によって、廃棄物排出業者は自社の廃棄物に対 して責任ある行動を取らなければ告発されて回収や洗浄の費用を負担するという ケースが増加している。従って、土地汚染の問題を解決し得るテクノロジーの必 要性が増している。 今日までに、汚染された土地を回復させるために幾つかの技術が開発された。 例としては、土壌の安定化、エレクトロミグレーション（ｅｌｅｃｔｒｏｍｉｇ ｒａｔｉｏｎ）、ガラス化、揮発、焼却、土壌洗浄、ポンプ及び処理系、土地の 農地化（ｌａｎｄ ｆａｒｍｉｎｇ）、スラリー相生物回復（ｂｉｏｒｅｍｅｄ ｉａｔｉｏｎ）等が挙げられる。これらの公知の技術には、以下に示す幾つかの 欠点を有するものが多い： ａ）問題に対する解決法が恒久的でないこと、例えば物質の有毒物ゴミ処理場へ の移動又は寿命の限定されたマトリックス内への閉じ込め； ｂ）広範な汚染物質の処理には適さないこと（例えば現行の生物学的方法の場合 は金属で汚染された土地）； ｃ）多量の又は制御の困難な二次廃棄物が生ずること（例えば土壌の安定化や焼 却）； ｄ）特定の場所に適するようにｉｎ−ｓｉｔｕ処理又はｅｘ−ｓｉｔｕ処理を選 択できないこと（例えば焼却又は土壌洗浄の場合）； ｅ）コストが高いこと（例えば焼却、ガラス化並びにポンプ及び処理系）； ｆ）汚染物質の再利用の可能性が制限されていること（例えば金属に適用される 場合の土壌の安定化系）。 本発明では、生物学的系によって金属や有機物質で汚染された媒体（例えば土 地）を非特定的に回復させ得ることによって上記問題を解決しようとする。 本発明の１種以上の有機種及び１種以上の金属種で汚染された物質を含む媒体 の汚染除去法は、微生物の作用で有機汚染物質を分解する方法によって上記媒体 の部分（ｂｏｄｙ）を処理し、次いでこの部分を、微生物によって生成された硫 酸で処理して金属種を金属硫酸塩として溶解して浸出させ、浸出した金属硫酸塩 を生物沈殿（ｂｉｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ）法で処理して、硫酸塩を１種 以上の不溶性金属硫化物に変換するステップからなる。本方法が更に、 ａ）不溶性金属硫化物から硫化水素を分離し、 ｂ）その後、分離した硫化水素を酸化させて、再利用できる硫黄含有成分源を生 成する ステップを含んでいることが望ましい。 上記プロセスでは、プロセスの第２段階（金属種の除去）の微生物によって生 成された硫酸の作用によって有機汚染 物質を分解させてもよい。 プロセスの第１又は有機物分解段階では、処理すべき媒体のｐＨは４〜９の範 囲が望ましい。有機化合物を分解する微生物が天然種（例えば土壌中に存在する 細菌）として媒体中に存在してもよいし、その培養物を媒体に加えてもよい。い ずれの場合も、栄養素を供給して、適切な種の活性を促進することが望ましい。 使用する微生物共同体（ｃｏｎｓｏｒｔｉａ）は存在する有機汚染物質の種類に 依存し、これは媒体の事前分析によって決定され得、栄養素は相応的に選択され る。様々な種類の微生物を加えて媒体を富化して、存在する有機汚染物質を分解 させることについて以下で更に詳しく説明する。 有機汚染物質は例えば、ベンゼン、トルエン、他の芳香族化合物、ＰＨＡ又は 上述の他の一般的な任意の有機汚染物質を包含し得る。 汚染除去すべき媒体には、土壌、岩粒子、土砂、砕屑物、スラッジ、プロセス 残留物、熱分解プロセスのスラグ、炉の粉塵等のような粒状物質が含まれ得る。 汚染物質は粒状物質の表面上に含まれ得るか又は粒子内部で結合し得る。 上記媒体中には数種の金属種が存在し得、これらは種々 の金属硫酸塩に変換され、その後種々の金属硫化物として生物沈殿され得る。本 明細書で使用する「金属種」という用語は、金属、合金、金属塩、メタロイド、 並びに金属含有化合物及び錯体を包含する。 上記金属種の汚染物質には、 ｉ）アクチノイド又はその放射性壊変生成物又はその化合物； ii)核分裂生成物； iii)重金属又はその化合物 が含まれ得る。 アクチノイドは原子番号８９〜１０４の元素である。 本明細書で使用する「核分裂生成物」という用語は、核燃料の核分裂で直接産 物として生成された元素（又はいわゆる「核分裂片」）及びβ壊変又は内部遷移 （ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ）によって上記直接産物から生じた生成物を指す。核 分裂生成物には、周期表のセレンからセリウムまでの元素が含まれる。 本発明の方法によって分離することが望ましい非放射性重金属には、ニッケル 、亜鉛、カドミウム、銅、水銀及びコバルトのような毒性金属が含まれる。これ らは通常、上 記元素を含む化学物質を使用した工業プラント付近の土中汚染物質として又は水 中沈降物で、また廃棄物処理場で検出されている。本発明の方法によって分離さ れる金属汚染物質には、放射性金属汚染物質と非放射性金属汚染物質との混合物 が含まれ得る。 浸出水溶液を用いて、粒状物質を生物学的に生成された硫酸で処理することが 望ましい。 汚染除去すべき媒体が土壌又は土地の場合、これをｉｎ−ｓｉｔｕで処理して もよいし、ｅｘ−ｓｉｔｕで処理してもよい。後者の場合、土壌を例えば前処理 して、大きな物体（例えば巨礫、石等）を除去又は圧潰することができる。生物 学的に生成された硫酸を含む水溶液及び／又は硫酸に生物変換し得る硫黄物質源 の適切な混合物を土壌に注入するか又は土壌と混合してもよい。窒素含量の多い 又はリン含量の多い物質や空気のような他の成分を任意に添加してもよい。生物 変換は土壌に存在する微生物によって公知の方法で実施され得る。硫黄物質には 硫黄元素又は他の還元形態の硫黄が含まれ得る。有機物質の分解に必要な微生物 作用を促進するには栄養素を幾らか添加する必要があり得る。これらの添加物の 正確な種類は場所に依存し、適 宜選択される。 土壌又は他の粒状物質（例えばプロセス残留物又はスラグ）をｅｘ−ｓｉｔｕ で処理すべき場合には、１つ以上の適切な公知の反応器内で処理することができ る。上記成分を添加して、有機物質の除去や酸の生成を促進することができる。 処理すべき土壌で生物変換を起こして硫酸塩イオンを生成する場合、天然の硫 黄を酸化させる生物（例えばＴｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｆｅｒｏｏｘｉｄａｎ ｓ、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｉｏｏｘｉｄａｎｓ及びＴｈｉｏｂａｃｉ ｌｌｕｓ ｎｅａｐｏｌｉｔａｎｕｓ）の作用で生物変換させることができる。 これらの生物は、還元形態の硫黄を酸化させて硫酸塩や硫酸を生成するか又は第 一鉄を第二鉄に酸化させることによって増殖に必要なエネルギーを得る。 土壌中に適切な微生物が不足している場合又は別個のバイオリアクター内で粒 状物質を処理すべき場合には、上記微生物を同様の土壌環境から得た混合共同体 （ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）として加えることができる。 金属放出は、上記の酸浸出の他に、以下の機構： ａ）金属硫化物の直接の攻撃； ｂ）適切な電解質（例えば硫酸）中に浸漬した２種の異質な金属種間の接触によ って生ずる電気化学プロセス（直流電気（ｇａｌｖａｎｉｃ）変換）；又は ｃ）硫酸第二鉄の酸化作用 の一つ以上によって生じ得る。 ｉｎ−ｓｉｔｕな生物学的酸生成の代替法としては、浸出法に必要な硫酸を別 個のバイオリアクター内で化学的又は生化学的に生成して、生成後に土壌又は他 の粒状物質に加えることができる。 プロセス開始中に、硫黄元素又は（ｉｎ−ｓｉｔｕな生物学的酸生成を迂回す る）硫酸を浸出のための酸源として使用することができる。その後、硫黄元素又 は硫黄元素と硫酸との組み合わせが主な酸源となり得る。硫黄元素又は硫酸を加 えて、金属硫化物として系から失われた使用可能な硫黄に代えてもよい。 浸出溶液をパーコレートさせて、粒状物質の部分から排出させてもよい。次い で、このようにして収集した浸出溶液を粒状物質中に再循環させてもよいし、反 応器内にポンピングして生物沈殿プロセスを実施してもよい。 本発明の方法の生物沈殿ステップは、水性金属硫酸塩を金属硫化物に変換する ために偽性硫酸塩還元細菌（ＳＲＢ）の天然共同体を使用し得る公知のステップ であり得る。この形質変換を担う微生物には、ＤｅｓｕｌｆｏｖｉｂｒｉｏやＤ ｅｓｕｌｆｏｍｏｎａｓ種が含まれ、閉鎖されたバイオリアクター系内で増殖し 得る。これらの生物は、乳酸やエタノールのような単純な有機化合物を酸化させ て、増殖に必要なエネルギーを得る。しかしながら、場合によっては、より複雑 な炭素源、例えばフェノール化合物、又は生物浸出中に土壌から浸出した有機物 質を使用することができる。この酸化の結果として、硫酸塩が還元されて硫化物 と水になる。多数の重金属の硫化物は水溶液への溶解度が低いので、これらは若 干のバイオマスと共に生物沈殿反応器内にスラッジとして沈殿する。金属硫化物 は通常スラッジとして分離され、回収され、金属回収のために販売され得るか、 又は毒性もしくは放射性金属の場合は、以後のプロセスで更に固定化され得る。 金属浸出ステップから生物沈殿工程（例えば反応器）に入る硫酸を還元させる と硫化水素が生成し、その結果硫酸濃縮物が還元される。これにより、生物沈殿 工程内の中性 に近いｐＨ、従ってＳＲＢ活性に対して最適なｐＨが維持される。更には、実質 的に中性のｐＨによって硫化水素は溶液中に維持され、かくしてＳＲＢが生存し 得るのに十分低い酸化還元電位、即ち＜−３００ｍＶが維持される。 この方法によって適切な酸化還元電位を維持することが一般的である。以前も この手順を使用して適切な反応器ｐＨが維持されていたが（例えばヨーロッパ特 許出願公開第４３６２５４号）、本明細書に記載する酸浸出ステップで見られる ように１．０とｐＨの低い流入酸液を緩衝するためには使用されていなかった。 生物沈殿中に硫化水素及び金属硫化物が生成するために、生物沈殿プロセス中 に、以下の３種の異なる生成物流が生じ得る： （ａ）金属塩沈殿物（例えば硫化物及び水酸化物）並びに若干のバイオマス； （ｂ）硫化水素水溶液、可溶性金属及び硫化物、並びに若干のバイオマス； （ｃ）硫化水素ガス及び二酸化炭素。 硫化水素ガスは、反応器の上部又は上部付近に備わった通気手段によって放出 され得る。水性硫化水素や他の可溶 性硫化物をスラッジと分離することができる。 金属硫化物のスラッジを反応器内の適切な排出管から別個に除去することがで きる。次いで、このスラッジを脱水し、収集し、別の場所に移して、金属再循環 のために処理するか又は適切なカプセル化プロセス（例えば生物学的に強化され た金属の固定）で処理することができる。 放出された硫化水素ガス及び水溶液は、後述する生化学的酸化法によって使用 され得る再利用可能な硫黄の有効な源となる。 本発明の方法の金属浸出ステップの最初の作業段階中、生物沈殿に付される浸 出液は中性ｐＨを示す。従って、この液体の一部を使用して、生物沈殿で生じた 硫化水素ガス廃棄物を溶解させることができる。 生物沈殿で生じた２種の水性硫化水素流を別個に使用してもよいし、好ましく は合わせて、閉鎖されたバイオリアクター内で酸化させてもよい。バイオリアク ターは、天然の硫化物を酸化させる生物の共同体を含む既知の系を含み得る。可 溶性硫化物を酸化させることが知られている微生物の例には、Ｔｈｉｏｂａｃｉ ｌｌｕｓ ｔｈｉｏｐａｒｕｓ、Ｔ．ｎｅａｐｏｌｉｔａｎｕｓ、Ｔ．ｄｅｎｉ ｔｒｉｆｉｃａｎｓ及びＴｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ種が含まれる。硫化物の 酸化では２種の経路が可能である： （ａ）硫酸や硫酸塩への直接の酸化； （ｂ）硫黄元素への酸化、次いで適当とあれば、これを汚染された土壌に導入し て硫酸を生成することができる。 硫黄元素に酸化するには酸素の限定された環境が必要であるが、この酸化には 、生物沈殿で生じた硫化水素ガス廃棄物を溶解させるために使用され得る硫化物 非含有の中性ｐＨ液体が得られるという利点がある。直接の酸化によって生成さ れた硫酸液の方が、その後の汚染された土壌との接触で使用するのに融通がきく 。 上述のように、本発明の方法は、汚染された媒体から有機汚染物質を除去する ための１つ以上のステップを含んでおり、これは、金属除去法で使用されている のと同様な方法で利用される回復方法であり得る。一般に、種々の微生物が様々 な種の有機化合物を分解させることは公知であり、適切な微生物共同体は、分解 させるべき化合物の種類によって選択され得るが、一般には汚染物質内に存在す る。適切な共同体が既に存在するのかそれとも存在させるべく添加されるのかを 確認するために、汚染物質を処理前に分析 することが好ましい。選択され得る分解戦略の例を以下に示す。 有機汚染物質の微生物分解への関心が高く、従来技術でその調査のために研究 が行われた結果、幾つかの公知の戦略が見つかった。使用されている戦略は、好 ましい電子受容体として機能し得るか又は分子中に酵素によって組み込まれ得る 酸素の影響を大きく受ける。 アルカン−幾つかの属に属する微生物（例えばＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｎｏ ｃａｒｄｉａ、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉａ及びＦｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉａ）に よって好気的に分解され得る。このような化合物の分解はまず、モノオキシゲナ ーゼ酵素による酸素の分子中への導入からなる。得られた脂肪酸をその後アルデ ヒドやカルボン酸に変換すると、β酸化経路によって更に酸化させることができ る（Ｇｏｔｔｓｃｈａｌｋ，１９８６）。 アルケン及びアルキン−好気的又は嫌気的に分解され得る。好気的分解はアル カンの場合と同様の機構によって生じる。しかしながら、二重結合及び三重結合 の反応性がより高いので、分子をまず嫌気的条件下で水和又はエポキシ化反応に よって分解させることができる。次いで、β酸 化によりその後の酸化を行う。 ハロゲン化脂肪族化合物−好気的でも嫌気的でも分解し得る。しかしながら一 般には、ハロゲン化率の高い化合物の方が嫌気的分解しやすい。 環式及び芳香族化合物−好気的でも嫌気的でも分解し得る。好気的条件下では 、最初の攻撃は一連の酸素原子をオキシゲナーゼ酵素によって分子中に挿入する ことからなる。その後の分解は、環を破壊させるために別のジオキシゲナーゼ酵 素を伴うオルト又はメタ開裂によって生じる。ハロゲン化化合物は同様の機構に よって分解される。このような分解に関与する微生物には、ポリ塩素化ビフェニ ルを分解し得るＡｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ及びＣｏｒｙ ｎｅｂａｃｔｅｒｉａ種（Ｕｎｔｅｒｍａｎ等，１９８８）や、ペンタクロロフ ェノールを分解し得るＦｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉａ種（Ｆｒｉｃｋ等，１９８８ ）が含まれる。 嫌気的条件下では、置換芳香族化合物を還元してシクロヘキサノンとする。次 いで、水和により環を開裂させる。２個以上の塩素原子を有する芳香族化合物は 、シクロヘキサノンに変換する前に還元的に脱ハロゲン化させる。 ハロゲン化化合物−特に２個以上のハロゲン官能基を有する化合物も還元的脱 ハロゲン化に付される。これには電子受容体として作用する化合物が含まれ、塩 素原子が置換すべき分子から水素によって除去される。ハロゲン化率の高い化合 物（例えばヘキサクロロエタン）は強く酸化され、酸素分子よりも高い電子親和 性を有する。脱ハロゲン化は連続的に生じ、電子親和性は低下するので、酸素や 硝酸塩のような代替の電子受容体の使用が可能となり、かくして分解を起こし得 る生物の条件や群が決定される。還元的脱塩素化に関与する生物の例には、Ｐｓ ｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ及びＣｌｏｓｔｒｉｄｉａ種が含 まれる。 金属除去とは対照的に、土壌又は土地の有機汚染物質の分解に用いられる機構 は、ある部位内部に存在する特定の汚染物質に適応させる必要があるために極め て部位特異的である。しかし、ある程度の一般化は可能である： １．分解プロセスを最適化して、好気又は嫌気条件下の有機化合物、特にＶＯＣ （揮発性有機化合物）及びＰＡＨの範囲を縮小及び／又は排除する。該化合物を ＣＯ₂及びＨ₂Ｏに鉱化する。 ２．硫酸塩源及び恐らく嫌気環境を除いて、分解微生物の増殖の促進に必要な栄 養素は金属生物浸出の際のものと同一であり、同様な濃度で必要とされる。 ３．増殖し得る分解微生物の数及び種を最大にするにはほぼ中性のｐＨ条件が必 要である。 ４．有機物の分解には、金属除去の場合に類似したタイプの土壌処理装置が必要 である。 汚染された物質内部の有意な酸性化又は金属移動前に、有機物分解段階に必要 とされる微生物に有害な作用を及ぼし得るので、金属汚染物質と共に存在する有 機汚染物質を処理するのが好ましい場合がある。 従って、先ず有機物を金属浸出の前に本発明方法の操作中に分解し得る。金属 浸出中にさらなる有機物分解が発生し得る。有機汚染物質の分解要件に応じて、 該システムを好気条件下、嫌気条件下、又はその両方の条件の組合わせ下に操作 し得る。しかし、嫌気条件下の操作は汚染された物質の酸性化を遅延させる。さ らに、大量の有機汚染物質が存在する場合、十分な有機物分解が発生するまで酸 性化プロセスを遅延させる必要があり得る。例えば、トリクロロエチレンのよう なハロゲン化化合物の場合、嫌気条件を 維持して塩化ビニルを還元性脱塩素化し、その後で嫌気条件下に鉱化し得る。殆 どの有機物を分解した後で金属除去システムを開始し得る。さらに、金属除去に 用いられた微生物の一部は特定の汚染物質を分解し得る。例えば、フェノール性 化合物は硫酸塩還元細菌（Ｄｅｓｕｌｆｏｂａｃｔｅｒｉａ）種により分解され 得る。 有機物処理段階は、土壌などに適用した場合、適宜に、また金属浸出段階の要 件に従ってｉｎ−ｓｉｔｕでもｅｘ−ｓｉｔｕでも実施し得る。ｅｘ−ｓｉｔｕ プロセスの場合、栄養素溶液を不透過性ベース上で掘削後の土壌と接触させ、浸 出溶液を収集し、必要なら通気後に再循環させる。 有機物で汚染された土壌又は土地のｉｎ−ｓｉｔｕ処理法は、汚染領域上への 栄養素の注入又は噴霧を含み得、それによって堀削が回避される。汚染物質の分 解に栄養素溶液の曝気が必要な場合、汚染領域に空気を注入するか、酸化剤例え ば過酸化水素を栄養素溶液に添加し得る。浸出液は、溝中で又は回収井戸システ ムを用いて収集し、再循環させ得る。 従って、本発明は、単一の多段階生物処理システムを用いて汚染媒体から金属 及び有機汚染物質を有益に除去し得 る。硫黄源は少なくとも部分的に再循環し得るので、処理液の再利用が可能にな り、該プロセスは循環系として便利に操作し得る。本発明は従来技術の方法より 優れた以下のさらなる利点を提供する：（１）汚染問題に対する永久的な解決法 を提供する；（２）金属及び有機汚染物質の同時処理が可能である；（３）ｉｎ −ｓｉｔｕ及びｅｘ−ｓｉｔｕ処理システムが利用可能であり、適切な方を選択 し得る；（４）二次排水の量、従って該物質の処理費用を最小限に抑える；（５ ）環境に害を与え得る強烈な化学物質の使用を最小限にする；及び（６）特定の 金属汚染物質の再利用の機会を提供し得る。 添付図面を参照し、実施例により本発明の実施態様を説明する。 図１は、本発明を具体化する回復法によりｉｎ−ｓｉｔｕで処理される土地の 領域と、該方法に用いられる装置との断面図である。 図１に示されているように、処理すべき土地の領域は、レベル２の下の地下水 層３の上に重なる土壌層１を含む。層１は、その表面に備えられた排水だめ５か らの汚染物質の移行により生じた金属汚染領域４を含む。領域４は水層 ３に及んでいる。監視井戸６が領域４を通って下方に突出し、測定すべき領域４ の汚染度を測定し得る。汚染領域４の深度及び寸法は適切な公知分析技術を用い て前もって測定しておく。地表面は数字１８で示されている。 適当なキャリヤー液例えば炭酸水で運ばれ得る栄養源２２からの栄養素及び酸 を空の排水だめ５の底に加える。この添加は噴霧機７により行う。該液体は、汚 染領域４に該物質を浸透させるように、適正配置された注入井戸８及び集水埋キ ヨ９を介しても加えられる。先ず、適切な微生物の増殖を促進する栄養素を選択 し、１種以上の上記方法を用いて実質的に中性のｐＨ条件下に有機物を分解する 。後で栄養素の添加を変えて土壌の酸性化を促進する。この二次処理段階の間に 、排水だめ５の底のような浅い汚染領域に硫黄元素を加えて混入し、金属種のｉ ｎ−ｓｉｔｕ生物浸出をさらに促進させてもよい。 汚染領域４内での好気条件を生起・維持し得るように、一連の通気井戸１０（ その中の１つを示す）に接続された送風機２１により空気を送り込み、層１の汚 染領域４中に空気を取り込むか若しくは水層３中の地下水に空気を注入するか又 はその両方を行う。さらに、栄養素の添加速度は、 適宜、汚染領域４内で無酸素条件を回避又は生起するように変化させ得る。栄養 素及び水性媒体中の成分を供給した層１及び水層３のプルーム又は領域は参照番 号２０で示されている。このプルームは層１及び水層３の汚染領域を取り囲んで いる。 この処理により、上記のように領域４中で有機物が分解され、次いで酸性金属 浸出も生ずる。これは、ときおり適当な分析法で測定して汚染領域４の土壌から 汚染有機物及び金属が実質的になくなるまで数週間又は数ケ月間にわたり継続し 得る。 自然発生又は人工的に形成される有機物分解及び金属浸出産物を、Ｘ方向に流 れる地下水の一部内で収集し、適切なポンプ（図示せず）を用い、一連の回収井 戸１１（１つを示す）を介して層１の表面で受容して該表面に戻す。水層３のレ ベル２は、Ｘ方向に水が流れやすくなるように集水埋キヨ２４を介して水を加え て調整し得る。 次いで、収集した液体を３カ所、例えば： （ａ）汚染領域に再添加する前の通気及び適切な栄養素添加用緩衝タンク１２（ これは本方法の初期操作における主要経路である）； （ｂ）生物沈殿反応器１３； （ｃ）生物沈殿からのガス状流出物から硫化水素を除去する気液接触器１４ から選択された１つの場所に送る。 液体は、反応器１３の底に入り、反応器１３を通って上方に流れる。従って、 反応器１３中に存在する硫酸塩還元微生物は、上記のように、流入する硫酸塩を 硫化物に変換する。 反応器１３において生物沈殿の間に生成されたガス状流出物は反応器１３に接 続された気液接触器１４を通過する。接触器１４により硫化水素が回収できる。 接触器１４から流出する気流は二次スクラバーユニット１９を通って大気中に排 出される。 不溶性硫化物を含む生物沈殿スラッジを反応器１３の底で収集し、パイプライ ン１５を介して別個の処理プロセス、例えば、生物学的に促進される金属固定プ ロセスに移すか、又は脱水・収集して別の金属回収場所に送る。スラッジを脱水 して得た液体は、再利用するために本発明を具体化する方法の生物浸出プロセス に戻すか、さらに処理して排出する。 生物沈殿から生ずる溶解硫化物を含む流出液を抽出し、気液接触器１４から生 ずる水性硫化物流と合わせる。次いで、合わせた水性硫化物流を気液接触器１６ を介して硫化物酸化反応器１７にポンプ輸送する。接触器１６により、反応器１ ７中で酸により放出されたガス状硫化水素のアルカリ流入液による再溶解が確実 に行われる。 酸化反応器１７内で、硫化物含有液を適当な微生物と均質混合し、上記のよう に酸化して硫酸塩とする。次いで、生成された酸性液を緩衝タンク又はバイオリ アクター１２に移し、そこで、必要なら硫黄源２３からの硫黄元素をさらに加え て、上記のように（井戸８及び埋キヨ９及び噴霧機７を介して）土壌１中の汚染 された物質に再添加する前に、反応器１７から運ばれた微生物により硫酸に酸化 させ得る。添加された硫黄物質及び栄養素がプルーム２０を形成する。 従って、該金属除去処理プロセスは循環的であり、土壌層１の部分３中の金属 汚染物質は、金属除去プロセスの種々のサイクルの間に、生化学的に形成された 硫酸を含む浸出溶液により徐々に浸出し、生物沈殿反応器１３中で形成された不 溶性硫化物として回収される。 硫黄の一部は、酸化反応器１７中で硫化物の酸化により回収され、金属汚染物 質の土壌酸浸出に再利用される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１種以上の有機物種及び１種以上の金属種で汚染された物質を含む媒体の汚 染除去法であって、前記媒体の部分を微生物の作用により又は該作用を介して有 機汚染物質を分解するプロセスによって処理する段階、その後で前記部分を微生 物作用により生成された硫酸で処理して金属種を金属硫酸塩として可溶化・浸出 する段階、及び浸出した金属硫酸塩を生物沈殿法を用いて処理し、前記硫酸塩を １種以上の不溶性金属硫化物に変換する段階からなる前記方法。 ２．生物沈殿中に生成された硫化水素を不溶性金属硫化物から分離する、請求項 １に記載の方法。 ３．硫化水素を酸化して硫黄含有成分の再利用源とする、請求項２に記載の方法 。 ４．第１段階において、前記酸処理の前に有機汚染物質を微生物により生物分解 し、汚染された媒体のｐＨを５〜９の範囲に維持する、請求項１から３のいずれ か一項に記載の方法。 ５．前記有機汚染物質がさらに、第２段階において微生物作用により生成された 硫酸の作用により分解される、請求 項４に記載の方法。 ６．前記媒体が、土壌、岩石粒子、土砂、沈降物、スラッジ、プロセス残留物、 スラグ及び炉塵から選択された粒状物質を含む、請求項１から５のいずれか一項 に記載の方法。 ７．金属種が放射性又は毒性重金属種からなる、請求項１から６のいずれか一項 に記載の方法。 ８．前記媒体が、ｉｎ−ｓｉｔｕ処理される土壌からなる、請求項６又は７に記 載の方法。 ９．金属種処理部分が循環的であり、前記媒体中で再利用するために硫黄含有成 分の再利用源を微生物の作用により硫酸に変換する、請求項１から８のいずれか 一項に記載の方法。 １０．硫酸への前記微生物変換を処理される媒体中ｉｎ−ｓｉｔｕで実施する、 請求項９に記載の方法。