JPH11253925A - 土壌及び地下水中の有機塩素化合物の除去方法及び装置 - Google Patents

土壌及び地下水中の有機塩素化合物の除去方法及び装置

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JPH11253925A
JPH11253925A JP10082959A JP8295998A JPH11253925A JP H11253925 A JPH11253925 A JP H11253925A JP 10082959 A JP10082959 A JP 10082959A JP 8295998 A JP8295998 A JP 8295998A JP H11253925 A JPH11253925 A JP H11253925A
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JP
Japan
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ammonia
soil
concentration
culture tank
bacteria
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JP10082959A
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English (en)
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Kazuhiko Noto
一彦 能登
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Hitachi Plant Technologies Ltd
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Hitachi Plant Technologies Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地下水の二次汚染の原因となるアンモニア及
び亜硝酸を最低限しか含まないが、アンモニア酸化細菌
を高濃度に含む菌体懸濁液を汚染部位に供給し、土壌及
び地下水中の有機塩素化合物を効率よく除去しうる方法
及び装置を提供すること。 【解決手段】 菌体と処理液とに固液分離するためのフ
ィルタユニット5を備えた培養槽3である膜分離リアク
ターの培養槽3中に低濃度のアンモニアを含む基質溶液
を基質溶液貯留タンク1から連続的に流入させ、その培
養槽でアンモニア酸化細菌を培養し、培養液をフィルタ
ユニット5へ流入させ、ここで分離した菌体を培養槽3
へ返送して培養槽内のアンモニア酸化細菌濃度を上昇さ
せ、高濃度のアンモニア酸化細菌懸濁液を菌体注入管9
から汚染部位10に注入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、土壌及び地下水か
ら原位置で汚染物質(有機塩素化合物)を除去する方法
及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】土壌及び地下水中の汚染物質、例えば、
トリクロロエチレン、ジクロロエチレン等の有機塩素化
合物を微生物、特にアンモニア酸化細菌の分解活性を利
用して酸化分解しうることは、既に知られている。この
ような汚染物質を原位置で除去するためには、高濃度に
培養した菌体懸濁液を汚染土壌又は地下水中に注入する
必要がある。従来、アンモニア酸化細菌を培養する際に
は、高濃度のアンモニアを含有する培養基質を用いて回
分的又は連続的に菌体を培養する方法が用いられてい
る。しかし、この方法では、滞留時間の調節によって培
養懸濁液中に残存するアンモニア濃度を低く保つことは
可能であるが、代謝生産物である亜硝酸が高濃度に残存
することは避けられない。亜硝酸を高濃度に含む菌体懸
濁液を、汚染土壌又は地下水中に注入すれば、亜硝酸に
よる地下水の二次汚染を引き起こしてしまうという問題
があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、地下水の二
次汚染の原因となるアンモニア及び亜硝酸を最低限しか
含まないが、アンモニア酸化細菌を高濃度に含む菌体懸
濁液を汚染部位に供給し、土壌及び地下水中の有機塩素
化合物を効率よく除去しうる方法及び装置を提供するこ
とを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、アンモニアを
低濃度に含む基質溶液を用い、アンモニア酸化細菌をフ
ィルタユニットで分離して培養槽に返送し、アンモニア
酸化細菌を高濃度に含むが、残存アンモニア及び生成亜
硝酸の含有量が少なく、地下水の二次汚染を引き起こす
おそれのない菌体懸濁液を土壌又は地下水の汚染部位に
供給することによって、上記目的を達成したものであ
る。
【0005】すなわち、本発明による土壌及び地下水中
の有機塩素化合物の除去方法は、有機塩素化合物で汚染
された土壌及び地下水をアンモニア酸化細菌によって浄
化するため、菌体と処理液とに固液分離するためのフィ
ルタユニットを備えた培養槽である膜分離リアクターの
培養槽中に低濃度のアンモニアを含む基質溶液を連続的
に流入させ、その培養槽でアンモニア酸化細菌を培養
し、培養液をフィルタユニットへ流入させ、ここで分離
した菌体を培養槽へ返送して培養槽内のアンモニア酸化
細菌濃度を上昇させ、高濃度のアンモニア酸化細菌懸濁
液を汚染部位に注入することを特徴とする。本発明は、
また、基質溶液貯留タンク及び菌体と処理液とに固液分
離するためのフィルタユニットを備えた培養槽である膜
分離リアクターから成り、そのフィルタユニットは分離
された菌体を培養槽へ返送する菌体返送管を有し、培養
槽の底部には土壌中の汚染部位にアンモニア酸化細菌を
注入する菌体注入管を有することを特徴とする土壌及び
地下水中の有機塩素化合物の除去装置を提供するもので
ある。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の方法は、前記のように、
アンモニア酸化細菌を培養するため、アンモニア態窒素
濃度の低い基質溶液を連続的に培養槽に流入させるが、
基質溶液のアンモニア態窒素濃度を5mg−N/L以下
として培養を行うのが好ましい。培養槽に供給する基質
溶液中のアンモニア態窒素濃度を5mg−N/L以下と
して運転することによって、培養槽内の菌体懸濁液の残
存アンモニア濃度をほぼ0mg−N/L、生成亜硝酸濃
度を5mg−N/L以下に維持することが可能となり、
地下水の二次汚染を引き起こすおそれが全く生じない。
【0007】また、アンモニア酸化細菌には、高濃度の
アンモニア態窒素の存在で高活性を発揮するものと、低
濃度のアンモニア態窒素の存在で高活性を発揮するもの
があることが既に確認されている(特開平9−4778
7号公報参照)。したがって、これらのうち、本発明の
方法では、地下水の二次汚染を防止するため、アンモニ
ア態窒素濃度をできるだけ低くした基質溶液を供給する
ので、後者の低濃度のアンモニア態窒素の存在で高活性
を発揮するアンモニア酸化細菌を用いる。すなわち、ア
ンモニア酸化細菌として、高濃度アンモニアに阻害を受
け、低濃度アンモニアに親和性の高い、基質感受性のア
ンモニア酸化細菌を用いる。本発明においては、培養槽
中にアンモニア濃度が5mg−N/L以下のときに最大
の硝化活性を示す低濃度アンモニア適応種を接種するの
が好ましく、アンモニア濃度が0.5mg−N/Lのと
きに最大硝化活性を示す低濃度アンモニア適応種を接種
するのが特に好ましい。
【0008】本発明による有機塩素化合物の除去装置
は、前記のように主として基質溶液貯留タンク及び菌体
と処理液とに固液分離するためのフィルタユニットを備
えた培養槽である膜分離リアクターから成る。このフィ
ルタユニットは0.45μm以下の平均孔径を有するも
のであるのが好ましい。フィルタユニットの平均孔径が
0.45μmを超えると、菌体が透過してしまうおそれ
がある。したがって、菌体を完全に分離し、菌体による
二次汚染を防止するためには、フィルタユニットの平均
孔径が0.45μmを超えないことが重要である。
【0009】培養槽内には、前記のように、アンモニア
酸化細菌として、高濃度アンモニアに阻害を受け、低濃
度アンモニアに親和性の高い、基質感受性のアンモニア
酸化細菌を用いるのが好ましい。
【0010】
【実施例】次に、図面を参照して本発明をさらに具体的
に説明する。図1は、本発明の一実施例を示す土壌及び
地下水中の有機塩素化合物の除去装置の系統図である。
図中の矢印は、液体の流動方向を示す。図示した有機塩
素化合物の除去装置は、主として、基質溶液貯留タンク
1及び培養槽3とフィルタユニット5とから成る膜分離
リアクタ並びに廃液貯槽12を有する。この装置を用い
て本発明の有機塩素化合物の除去方法を実施するには、
基質溶液貯留タンク1から基質供給ポンプ2を用いて培
養槽3内に基質溶液を連続的に供給する。培養槽3は、
攪拌され、散気装置11によって好気的に保たれる。培
養槽3内には低濃度アンモニア適用種のアンモニア酸化
細菌を接種し、培養液の一部は、循環ポンプ4によりフ
ィルタユニット5に導入され、固液分離される。
【0011】フィルタユニット5内に残った菌体懸濁液
は、菌体返送管7によって再び培養槽3に返送される。
これにより培養槽3内の菌体濃度は、徐々に高くなる。
図示した実施例では、ろ過液は、排出ポンプ6によって
廃液貯槽12に貯留されるが、菌体を含まず、アンモニ
ア及び亜硝酸の濃度が極めて低いので、そのまま放流し
てもよい。培養槽3内が一定の菌体濃度に達した後、菌
体注入弁8を開放し、菌体注入管9から菌体懸濁液を土
壌の汚染部位10に注入する。注入される菌体懸濁液
は、高い菌体濃度を有するが、培養液としてアンモニア
濃度の低い基質溶液を用いているため、残存アンモニア
及び生成亜硝酸の含有量が極めて低いため、汚染部位の
有機塩素化合物を効率よく酸化分解できるとともに、二
次汚染を起こすおそれがない。
【0012】実施例1 アンモニア態窒素約3mg−N/Lを含む合成無機廃水
を図1に示した装置の基質溶液貯留タンク1から基質供
給ポンプ2を用いて培養槽3に連続的に供給した。培養
槽内は攪拌され、必要に応じて散気装置11から空気を
供給され、溶存酸素濃度5mg/L程度に好気的に保持
した。培養槽中にはアンモニア態窒素濃度0.5mg−
N/Lのときに最大の硝化活性を示す低濃度アンモニア
適応種を接種した。培養液の一部は、循環ポンプ4でフ
ィルタユニット5へ送り、このときのろ過液は、排出ポ
ンプ6によって廃液貯槽12に貯留した。循環ポンプ4
の流量は、基質供給ポンプ2の流量より多くした。ま
た、フィルタユニット5内に残った菌体懸濁液は、菌体
返送管7によって再び培養槽3に返送した。ろ過液中の
残存アンモニア濃度が0.5mg−N/L程度になるよ
うに基質供給速度を調節した。培養槽内の菌体濃度が1
7 cells /ml以上に達した後、菌体注入弁8を開放
し、菌体注入管9より土壌の汚染部位10に培養槽容積
の10〜50%の菌体懸濁液を注入した。注入されたア
ンモニア酸化細菌によって汚染部位の有機塩素化合物が
効率よく酸化分解され、汚染部位が浄化された。
【0013】ビーカースケールの模擬汚染土壌を対象
に、上記菌体懸濁液を注入した場合の土壌中の残存トリ
クロロエチレン濃度の変化を測定し、結果を図2に示
す。模擬汚染土壌の初期平均トリクロロエチレン濃度
は、2mg/Lであった。この模擬実験で、菌体注入弁
を閉鎖した後、再び培養槽内の菌体濃度が所定の濃度に
達した時点で再び菌体注入弁を開放し、土壌中のトリク
ロロエチレン汚染部位に培養槽容積の10〜50%の菌
体懸濁液を注入する操作を繰り返した。その結果、図2
に示したとおり、培養日数が経過するとともに、トリク
ロロエチレン残存率が著しく低下し、効率よくトリクロ
ロエチレンが分解除去された。
【0014】他方、アンモニア態窒素100mg−N/
Lを含む合成無機廃水を用いた一般的な回分培養法によ
って菌体を培養した場合には、菌体懸濁液中の亜硝酸態
窒素濃度は、50mg−N/L程度であった。回分培養
法によって培養した菌体懸濁液注入に伴う亜硝酸態窒素
注入量に対し、本発明によって菌体を培養注入した場
合、同じ菌体量を注入しても、亜硝酸態窒素注入量は2
0分の1以下にすることができる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、地下水の二次汚染の原
因となるアンモニア及び亜硝酸を最低限しか含有しない
高濃度の菌体懸濁液を汚染部位に直接供給することがで
き、トリクロロエチレン、ジクロロエチレン等の有機塩
素化合物で汚染された土壌及び地下水を、アンモニア酸
化細菌におけるこれらの物質に対する分解活性を利用し
て効率よく酸化分解し、浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す土壌及び地下水中の有
機塩素化合物の除去装置の系統図である。
【図2】実施例1で測定したテトラクロロエチレン残存
率の経日変化図である。
【符号の説明】
1 基質溶液貯留タンク 3 培養槽 4 循環ポンプ 5 フィルタユニット 7 菌体返送管 8 菌体注入弁 9 菌体注入管 10 汚染部位 11 散気装置 12 廃液貯槽

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機塩素化合物で汚染された土壌及び地
    下水をアンモニア酸化細菌によって浄化するため、菌体
    と処理液とに固液分離するためのフィルタユニットを備
    えた培養槽である膜分離リアクターの培養槽中に低濃度
    のアンモニアを含む基質溶液を連続的に流入させ、その
    培養槽でアンモニア酸化細菌を培養し、培養液をフィル
    タユニットへ流入させ、ここで分離した菌体を培養槽へ
    返送して培養槽内のアンモニア酸化細菌濃度を上昇さ
    せ、高濃度のアンモニア酸化細菌懸濁液を汚染部位に注
    入することを特徴とする土壌及び地下水中の有機塩素化
    合物の除去方法。
  2. 【請求項2】 基質溶液のアンモニア態窒素濃度を5m
    g−N/L以下として培養を行う請求項1記載の土壌及
    び地下水中の有機塩素化合物の除去方法。
  3. 【請求項3】 アンモニア酸化細菌として、高濃度アン
    モニアに阻害を受け、低濃度アンモニアに親和性の高
    い、基質感受性のアンモニア酸化細菌を用いる請求項1
    記載の土壌及び地下水中の有機塩素化合物の除去方法。
  4. 【請求項4】 基質溶液貯留タンク及び菌体と処理液と
    に固液分離するためのフィルタユニットを備えた培養槽
    である膜分離リアクターから成り、そのフィルタユニッ
    トは分離された菌体を培養槽へ返送する菌体返送管を有
    し、培養槽の底部には土壌中の汚染部位にアンモニア酸
    化細菌を注入する菌体注入管を有することを特徴とする
    土壌及び地下水中の有機塩素化合物の除去装置。
  5. 【請求項5】 フィルタユニットが0.45μm以下の
    平均孔径を有するものである請求項4記載の土壌及び地
    下水中の有機塩素化合物の除去装置。
  6. 【請求項6】 アンモニア酸化細菌として、高濃度アン
    モニアに阻害を受け、低濃度アンモニアに親和性の高
    い、基質感受性のアンモニア酸化細菌を用いる請求項4
    記載の土壌及び地下水中の有機塩素化合物の除去装置。
JP10082959A 1998-03-13 1998-03-13 土壌及び地下水中の有機塩素化合物の除去方法及び装置 Pending JPH11253925A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006262842A (ja) * 2005-03-25 2006-10-05 Kurita Water Ind Ltd 微生物群の培養方法、該培養方法によって得られた培養液、並びに地下水及び/又は土壌の浄化方法
JP2009090183A (ja) * 2007-10-05 2009-04-30 Japan Organo Co Ltd 土壌、地下水の浄化方法、微生物の培養方法及び栄養剤

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