(57)【要約】【課題】汚染土壌に含まれる有機物を迅速に除去可能な土壌浄化方法を提供する。【解決手段】土壌浄化方法は、有機物を含む汚染土壌を浄化可能に構成される。この土壌浄化方法では、有機物分解菌が分散した種スラリーが準備される。次に、上記種スラリーと上記汚染土壌と水とを混合して混合スラリーが生成される。そして、上記混合スラリーを攪拌して浄化スラリーが生成される。この構成では、有機物分解菌を分散させた種スラリーを予め準備する。これにより、種スラリーに含まれる有機物分解菌が汚染土壌に均一に分散した混合スラリーが得られる。そして、混合スラリーを攪拌することにより、混合スラリーの全体にわたって充分な量の酸素が供給される。これにより、有機物分解菌による有機物の分解が一斉に進行するため、有機物を迅速に除去することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む汚染土壌を浄化する土壌浄化方法であって、
有機物分解菌が分散した種スラリーを準備し、
前記種スラリーと前記汚染土壌と水とを混合して混合スラリーを生成し、
前記混合スラリーを攪拌して浄化スラリーを生成する
土壌浄化方法。
【請求項２】
請求項１に記載の土壌浄化方法であって、
前記浄化スラリーの一部を前記種スラリーとして用いる
土壌浄化方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の土壌浄化方法であって、
前記種スラリーの量は、前記混合スラリーの量の５分の１未満である
土壌浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物を含む汚染土壌を浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有害物質に汚染された汚染土壌が人体に及ぼす影響が問題となっている。このため、有害物質を除去することにより汚染土壌を浄化する技術が注目されている。特許文献１には、ダイオキシン類などの有機物に汚染された汚染土壌を浄化する技術が開示されている。この技術では、有機物を分解する微生物を汚染土壌に散布し、汚染土壌に含まれる有機物を微生物に分解させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−００１０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微生物が有機物を分解するためには酸素が必要となる。上記のような微生物を汚染土壌に散布する技術では、大気に触れにくい汚染土壌の内部において微生物による有機物の分解が進行しにくい。したがって、この技術では、汚染土壌の浄化に長時間を要するとともに、汚染土壌を充分に浄化することが難しい。また、汚染土壌の内部に充分な量の酸素を供給するためには、大掛かりな設備が必要となる。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、汚染土壌に含まれる有機物を迅速に除去可能な土壌浄化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る土壌浄化方法は、有機物を含む汚染土壌を浄化可能に構成される。
この土壌浄化方法では、有機物分解菌が分散した種スラリーが準備される。
次に、上記種スラリーと上記汚染土壌と水とを混合して混合スラリーが生成される。
そして、上記混合スラリーを攪拌して浄化スラリーが生成される。
【０００７】
この構成では、有機物分解菌を分散させた種スラリーを予め準備する。これにより、種スラリーに含まれる有機物分解菌が汚染土壌に均一に分散した混合スラリーが得られる。そして、混合スラリーを攪拌することにより、混合スラリーの全体にわたって充分な量の酸素が行き渡る。これにより、有機物分解菌による有機物の分解が一斉に進行するため、有機物を迅速に除去することができる。
【０００８】
上記浄化スラリーの一部を上記種スラリーとして用いてもよい。
この構成では、生成した浄化スラリーの一部を種スラリーとして用いることにより、新たに種スラリーを準備することなく、汚染土壌の浄化を繰り返し行うことが可能となる。これにより、効率的に汚染土壌を浄化することができる。
【０００９】
上記種スラリーの量は、上記混合スラリーの量の５分の１未満であってもよい。
この構成では、種スラリーの量を少なくすることにより、有機物分解菌が均一に分散した種スラリーが得られやすくなる。また、種スラリーに対して混合スラリーを多くすることによって、効率的に汚染土壌を浄化することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上述べたように、本発明によれば、汚染土壌に含まれる有機物を迅速に除去可能な土壌浄化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る土壌浄化方法を示すフローチャートである。
【図２】上記土壌浄化方法の実施例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［土壌浄化方法の概要］
本発明の一実施形態に係る土壌浄化方法は、有機物に汚染された汚染土壌から有機物を除去することにより、汚染土壌を浄化可能に構成される。汚染土壌から除去する対象となる有機物としては、特定の有機物に限定されず、例えば、油類（重油、ガソリン等）、ポリ塩化ビフェニル、農薬類、ダイオキシン類、環境ホルモン、揮発性有機塩素化合物（トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等）が挙げられる。
【００１３】
本実施形態に係る土壌浄化方法では、有機物を分解可能な微生物である有機物分解菌を用いる。有機物分解菌としては、汚染土壌に含まれる有機物に応じて、当該有機物の分解に適した１種類又は２種類以上の微生物を選択可能である。また、汚染土壌に２種類以上の有機物が含まれる場合には、２種類以上の有機物を同時に分解可能なように有機物分解菌を選択してもよい。
【００１４】
本実施形態では、水によって流動性を持たせた汚染土壌に有機物分解菌を均一に分散させた混合スラリーを攪拌する。これにより、混合スラリーの全体にわたって汚染土壌の粒子間に空気が流れ込むため、汚染土壌の粒子間に分散している有機物分解菌に充分な量の酸素が行き渡る。このため、混合スラリーでは、有機物分解菌がその周囲に存在する有機物を一斉に分解することにより有機物が迅速に除去される。
【００１５】
また、本実施形態では、混合スラリーを得るために、スラリー化した汚染土壌に対して有機物分解菌を単体で混合するのではなく、有機物分解菌を予め均一に分散させた種スラリーとして混合する。これにより、微細な有機物分解菌が凝集せずに分離した状態が維持されたまま汚染土壌の粒子間で拡散するため、有機物分解菌が均一に分散した混合スラリーが得られやすくなる。
【００１６】
［土壌浄化方法の詳細］
図１は、本実施形態に係る土壌浄化方法の具体的な構成の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係る土壌浄化方法は、ステップＳ０１（種スラリー生成）、ステップＳ０２（混合スラリー生成）、ステップＳ０３（浄化スラリー生成）、ステップＳ０４（一部排出）、ステップＳ０５（全部排出）を含む。以下、図１に沿って、本実施形態に係る土壌浄化方法について説明する。
【００１７】
（ステップＳ０１：種スラリー生成）
ステップＳ０１では、固形粒子と、水と、有機物分解菌と、を含む種スラリーを生成する。種スラリーは、水によって流動性を持たせた固形粒子に有機物分解菌を均一に分散させたスラリーとして構成される。有機物分解菌が均一に分散している種スラリーでは、微細な有機物分解菌が凝集することなく、それぞれ分離した状態で存在する。なお、本実施形態で水とは、Ｈ２Ｏを主成分とし、栄養塩類を含む液体の総称とする。
【００１８】
本実施形態では、種スラリーを生成するためにバイオリアクタを用いる。つまり、固形粒子、水、及び有機物分解菌をバイオリアクタ内に投入し、これらをバイオリアクタ内で混練することによって種スラリーが得られる。固形粒子、水、及び有機物分解菌の量は、適宜決定可能である。例えば、種スラリーにおける有機物分解菌の濃度は、１０９ｃｅｌｌｓ／ｇ程度とすることができる。
【００１９】
ステップＳ０１では、バイオリアクタによる１回の処理で生成する種スラリーを少量に留めることが好ましい。具体的に、種スラリーの量は、ステップＳ０２で生成される汚染土壌を含む混合スラリーの量に対して、重量比で５分の１未満に留めることが好ましい。これにより、有機物分解菌の凝集が抑制され、有機物分解菌が均一に分散した種スラリーが得られやすくなる。
【００２０】
種スラリーに用いる固形粒子としては、本実施形態において浄化の対象となる汚染土壌と同様の地質の土壌であることが好ましく、当該汚染土壌の一部を用いても、別途用意した土壌を用いてもよい。また、種スラリーの固形成分には、土壌を用いなくてもよく、水によってスラリー化することができ、かつ有機物分解菌を分散させることが可能な任意の固形粒子を用いることができる。
【００２１】
（ステップＳ０２：混合スラリー生成）
ステップＳ０２では、ステップＳ０１で生成した種スラリーと、汚染土壌と、水と、を含む混合スラリーを生成する。具体的には、種スラリーが入ったバイオリアクタ内に汚染土壌及び水を投入し、これらをバイオリアクタ内で混練する。これにより、有機物分解菌は、種スラリーにおける凝集せずに分離した状態を維持したまま、汚染土壌の粒子間に拡散し、有機物分解菌が均一に分散した混合スラリーが得られる。
【００２２】
ステップＳ０２では、種スラリーに分散した有機物分解菌が凝集しにくいため、バイオリアクタ内に多量の汚染土壌を投入しても有機物分解菌が均一に分散する。したがって、本実施形態では、投入する汚染土壌を増やすことによって、汚染土壌の浄化の効率化を図ることができる。この観点から、汚染土壌を含む混合スラリーの量は、種スラリーの量に対して、重量比で５倍以上とすることが好ましい。
【００２３】
なお、バイオリアクタに投入する汚染土壌の量は、汚染土壌に含まれる有機物が種スラリーに含まれる有機物分解菌によって無理なく分解できる程度に留めることが好ましい。また、汚染土壌及び水は、各別に投入しても、均一に混ざったスラリーとして投入してもよい。更に、投入する汚染土壌及び水の比率は、適度な流動性の混合スラリーが得られるように、適宜決定可能である。
【００２４】
（ステップＳ０３：浄化スラリー生成）
ステップＳ０３では、ステップＳ０２で生成した混合スラリーに含まれる有機物を有機物分解菌に分解させて浄化スラリーを生成する。具体的には、バイオリアクタ内で混合スラリーを攪拌することにより、汚染土壌を粒子レベルで流動させる。これにより、汚染土壌の粒子間には、空気が流れ込むことによって酸素が供給され続ける。このため、汚染土壌の粒子間に分散している有機物分解菌に充分な量の酸素が行き渡る。
【００２５】
混合スラリーでは、汚染土壌に含まれる有機物も、有機物分解菌とともに汚染土壌の粒子間に均一に分散している。つまり、混合スラリーでは、有機物及び有機物分解菌のいずれの濃度も均一となっている。したがって、各有機物分解菌がその周囲の有機物を分解することにより、混合スラリーの全体にわたって一斉に有機物の分解が進行する。これにより、混合スラリーに含まれる有機物が迅速に除去される。
【００２６】
ステップＳ０３では、有機物分解菌が、有機物を分解しながら増殖する。このため、ステップＳ０３で得られる浄化スラリーにおける有機物分解菌の濃度は、混合スラリーにおける有機物分解菌の濃度よりも高くなる。一例として、混合スラリーにおける有機物分解菌の濃度が１０８ｃｅｌｌｓ／ｇ程度の場合に、浄化スラリーにおける有機物分解菌の濃度は１０９ｃｅｌｌｓ／ｇ程度となる。
【００２７】
つまり、ステップＳ０３で生成される浄化スラリーにおける有機物分解菌の濃度は、ステップＳ０１で生成される種スラリーと同程度にまで増大している。したがって、本実施形態では、ステップＳ０３で生成される浄化スラリーの一部を、ステップＳ０１で生成される種スラリーの代わりに用いることができる。これにより、本実施形態では、効率的に汚染土壌を浄化することが可能となる。
【００２８】
（ステップＳ０４：一部排出）
ステップＳ０４では、上記で浄化した汚染土壌とは別の汚染土壌の浄化を続行する場合に、バイオリアクタから浄化スラリーの一部を排出する。つまり、浄化スラリーの一部を種スラリーとしてバイオリアクタ内に残す。これにより、ステップＳ０１の直後と同様の状態となるため、ステップＳ０２，Ｓ０３を再度行うことにより、浄化スラリーを得ることができる。
【００２９】
このように、本実施形態では、バイオリアクタ内の浄化スラリーの一部を汚染土壌及び水と入れ替える半回分操作によって汚染土壌の浄化を繰り返すことができる。したがって、ステップＳ０２〜Ｓ０４のサイクルを繰り返すことにより、任意の量の汚染土壌を浄化することができる。これにより、浄化の対象となる汚染土壌が多量にある場合であっても、効率的に浄化を行うことができる。
【００３０】
（ステップＳ０５：全部排出）
ステップＳ０５では、ステップＳ０３で汚染土壌の浄化が完了した場合に、バイオリアクタから浄化スラリーを全部排出する。つまり、最後のサイクルではステップＳ０３からステップＳ０４に進まずにステップＳ０５に進む。ステップＳ０４，Ｓ０５で排出した浄化スラリーは、乾燥させて水分を除去することにより、有機物が除去された清浄な土壌となる。これにより、本実施形態に係る土壌浄化方法が完了する。
【００３１】
［土壌浄化方法の実施例］
本実施形態に係る土壌浄化方法の実施例について説明する。本実施例では、有機物の一例としてＡ重油を含む汚染土壌を浄化する実験を３回行った。この実験では、図１に示すプロセスの半回分操作によって第１〜４サイクルを実施し、各サイクルにおけるＡ重油の分解の進行状況を観測した。なお、本実施例は上記実施形態の一例に過ぎず、本発明は本実施例の構成に限定されない。
【００３２】
まず、第１サイクルでは、Ａ重油を含まない土壌と、Ａ重油を分解する有機物分解菌と、を用いて種スラリーを生成した（ステップＳ０１）。次に、Ａ重油の濃度が１５００〜２０００ｍｇ／ｋｇ、有機物分解菌の濃度が１．０×１０８ｃｅｌｌｓ／ｇとなるように混合スラリーを生成した（ステップＳ０２）。そして、混合スラリーを６日間攪拌することにより、浄化スラリーを生成した（ステップＳ０３）。
【００３３】
次に、第２及び第３サイクルでは、浄化スラリーの９割を除去し（ステップＳ０４）、汚染土壌及び水と置き換えて、Ａ重油の濃度が２５００ｍｇ／ｋｇの混合スラリーを生成した（ステップＳ０２）。そして、混合スラリーを６日間攪拌することにより、浄化スラリーを生成した（ステップＳ０３）。最後に、第４サイクルでは、第２及び第３サイクルと同様に生成した混合スラリーを６日間攪拌することにより、浄化スラリーを生成した（ステップＳ０３）。
【００３４】
各サイクルのステップＳ０３では、０日目、２日目、４日目、６日目のバイオリアクタ内のスラリーを採取し、各スラリーにおけるＡ重油の濃度を測定した。Ａ重油の濃度の測定は、ＧＣ−ＦＩＤ（ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製、ＧＣ−２０１４）により実施した。図２は、各サイクルにおけるＡ重油の濃度の時間変化を示すグラフである。図２では、横軸が時間（日）を示し、縦軸がＡ重油の濃度（ｍｇ／ｋｇ）を示す。
【００３５】
図２には、１回目の実験結果を矩形のプロットで示し、２回目の実験結果を円形のプロットで示し、３回目の実験結果を矩形のプロットで示している。１〜３回目のいずれでも、各サイクルにおいて時間の経過に伴ってＡ重油の濃度が低下し、つまりＡ重油の分解が順調に進行していることが確認された。また、１〜３回目ではＡ重油の濃度の推移に多少の差はあるものの、いずれでも６日目には０日目に対してＡ重油の濃度が２０分の１以下にまで低下している。更に、１〜３回目のいずれでも、第３及び第４サイクルにおいて特に安定してＡ重油の濃度が低下し、４日目には０日目に対してＡ重油の濃度が２０分の１以下にまで低下している。
【００３６】
したがって、本実施例では、４日目にはＡ重油の除去が完了していると考えられる。一般的な公知の手法で汚染土壌に含まれるＡ重油を除去するためには、１００日間以上の長い時間を要する。これに対し、本実施例では、４日間という短い時間で、汚染土壌からＡ重油を除去することができた。これにより、本実施形態に係る土壌浄化方法では、汚染土壌に含まれる有機物を迅速に除去可能であることが確認された。
【００３７】
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３８】
例えば、本実施形態ではステップＳ０１〜Ｓ０３をバイオリアクタ内で一連の処理として行ったが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、ステップＳ０１〜Ｓ０３では、バイオリアクタ以外の混練装置や攪拌装置を用いてもよい。また、ステップＳ０１〜Ｓ０３では、汚染土壌及び水の投入などの各操作を自動で実施可能なように、複数の装置を連動させることも可能である。
【図１】
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【図２】
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