(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌および／または地下水に含まれる汚染物質の微生物処理に使用される汚染物質処理剤であって、
微生物処理基剤として、クエン酸、乳酸、プロピオン酸、酪酸、ショ糖およびこれらの塩から選ばれる１種以上の栄養剤を含有し、かつ密度１．０５ｇ／ｍＬ以上、粘度２５ｃＰ以下に調整された土壌および／または地下水の汚染物質処理剤。
【請求項２】
土壌および／または地下水に含まれる汚染物質の化学処理に使用される汚染物質処理剤であって、
化学処理基剤として、過マンガン酸およびその塩から選ばれる１種以上の酸化剤を含有し、かつ密度１．０５ｇ／ｍＬ以上、粘度２５ｃＰ以下に調整された土壌および／または地下水の汚染物質処理剤。
【請求項３】
汚染物質がテトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ジクロロエチレン、塩化ビニルおよびジクロロエタンから選ばれる１種または２種類以上の物質である請求項１または２記載の処理剤。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の処理剤を土壌の上部に供給し、深層部へ沈降拡散させて、土壌および／または地下水に含まれる汚染物質を処理する土壌および／または地下水の汚染物質処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌および／または地下水（以下、土壌／地下水という場合がある）中に含まれる有機塩素化合物等の汚染物質を原位置にて処理する処理剤、および処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土壌や地下水は各種の有害難分解物質により汚染されることがある。中でもテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）やトリクロロエチレン（ＴＣＥ）等の有機塩素化合物による汚染は深刻な問題となっている。
上記のような物質によって汚染された土壌／地下水を短期間で浄化する方法として、土壌／地下水中に汚染物質を分解するための処理剤を供給し、土壌／地下水中において汚染物質を分解する処理方法、いわゆる原位置処理法が新しい技術として注目されている。原位置処理には、微生物処理と化学処理がある。微生物処理では、微生物の栄養剤を処理剤として土壌／地下水中に供給し、土壌／地下水中に存在する微生物の作用により汚染物質を分解処理する。また、化学処理では酸化剤などの処理剤を土壌／地下水中に供給し、汚染物質を化学的に分解処理する。
【０００３】
原位置処理法においては、一般に深度方向に対する地下水の流れが遅いため、土壌や地下水が汚染されている深度まで井戸や浸透桝等の処理剤供給設備を挿入し、それを通して汚染されている土壌／地下水に処理剤を供給して汚染物質を処理している。このように処理剤供給設備を通して処理剤を土壌／地下水中に供給する場合、汚染位置が深くなればなるほど、供給設備も深い位置まで挿入することになり、設置費用が高くなるとともに、処理剤を圧入するために高圧で供給する必要があり、処理コストが高くなるという問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、挿入深度が浅く、簡単な構造の供給設備を用い、低い圧力で処理剤を供給して、安価にかつ効率よく土壌／地下水に含まれる汚染物質を処理することができる土壌／地下水の処理剤および処理方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は次の土壌／地下水の処理方法および処理剤である。
（１）  土壌および／または地下水に含まれる汚染物質の微生物処理に使用される汚染物質処理剤であって、
微生物処理基剤として、クエン酸、乳酸、プロピオン酸、酪酸、ショ糖およびこれらの塩から選ばれる１種以上の栄養剤を含有し、かつ密度１．０５ｇ／ｍＬ以上、粘度２５ｃＰ以下に調整された土壌および／または地下水の汚染物質処理剤。
（２）  土壌および／または地下水に含まれる汚染物質の化学処理に使用される汚染物質処理剤であって、
化学処理基剤として、過マンガン酸およびその塩から選ばれる１種以上の酸化剤を含有し、かつ密度１．０５ｇ／ｍＬ以上、粘度２５ｃＰ以下に調整された土壌および／または地下水の汚染物質処理剤。
（３）  汚染物質がテトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ジクロロエチレン、塩化ビニルおよびジクロロエタンから選ばれる１種または２種類以上の物質である上記（１）または（２）記載の処理剤。
（４）  上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の処理剤を土壌の上部に供給し、深層部へ沈降拡散させて、土壌および／または地下水に含まれる汚染物質を処理する土壌および／または地下水の汚染物質処理方法。
【０００６】
本発明において処理の対象となる汚染物質は土壌／地下水に含まれる汚染物質である。汚染物質の種類としては処理によって分解、除去できるものであれば制限はないが、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、ジクロロエチレン（ＤＣＥ）、塩化ビニル（ＶＣ）、ジクロロエタン（ＤＣＡ）等の有機塩素化合物が処理対象として適しており、これらは１種単独で含まれていてもよく、２種以上が複合して含まれていてもよい。これらの汚染物質の含有量も制限はないが０．１〜１００ｍｇ／Ｌ程度が処理に適している。
【０００７】
このような汚染物質の処理に使用する処理剤の有効成分となる処理基剤は、原位置処理により上記汚染物質を分解除去できる薬剤である。原位置分解処理には、微生物処理と化学処理があり、それぞれの処理において汚染物質を分解除去する微生物処理基剤および化学処理基剤を使用する。これらの基剤は以下に例示するが、これらは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【０００８】
微生物処理では、微生物の栄養剤を土壌／地下水中に供給し、微生物の作用により汚染物質を分解処理するため、栄養剤を微生物処理基剤として用いる。上記の栄養剤としてはクエン酸、乳酸、プロピオン酸、酪酸、ショ糖およびこれらの塩から選ばれる１種以上の栄養剤を用いる。上記有機酸の塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、鉄塩等が挙げられる。微生物処理では土壌／地下水中に存在する微生物を利用して処理を行うので、微生物を供給しなくてもよいが、汚染物質の分解活性の高い微生物を処理剤中に含有させて供給し、あるいは処理剤とは別に土壌／地下水に供給して接種し処理を行うこともできる。
【０００９】
化学処理では酸化剤などを土壌／地下水中に供給し、汚染物質を分解処理するので、このような汚染物質を化学処理で分解処理する化学処理剤を使用する。化学処理剤としては、過マンガン酸およびその塩から選ばれる１種以上の酸化剤が利用でき、ＰＣＥやＴＣＥ等の有機塩素化合物に対して有効である。過マンガン酸はナトリウム塩、カリウム塩として入手可能である。化学処理では反応を効率よく行うために、触媒その他の補助剤を使用することもできる。
【００１０】
本発明の汚染物質の処理剤は、上記のような処理基剤を含有し、密度１．０５ｇ／ｍＬ以上、粘度２５ｃＰ以下に調整された液状の薬剤である。密度１．０５以上で、高ければ高いほど好ましく、粘度は、低ければ低いほど好ましい。水の粘度は１ｃＰ程度なので、粘度の下限は１ｃＰ程度となる。
【００１１】
上記の処理基剤が入手される状態で上記の密度および粘度の範囲内にある場合には、その処理基剤をそのまま処理剤として用いることができるが、一般的には処理基剤を水または水性媒体に溶解または分散させ、必要により補助剤を添加して上記密度および粘度に調整して処理剤として用いることができる。密度、粘度の調整は処理基剤および補助剤の種類、濃度等を選択し、あるいは高密度の塩等の密度上昇剤などを添加することができる。
【００１２】
微生物処理を行う場合には、クエン酸、乳酸、プロピオン酸、酪酸、ショ糖およびこれらの塩から選ばれる１種以上の微生物処理基剤を、それぞれの合計濃度として５０ｇ／Ｌ以上、好ましくは５０〜２００ｇ／Ｌ含有させることにより、上記の密度および粘度に調整することができる。
化学処理を行うために化学処理基剤として過マンガン酸ナトリウムを用いる場合には、その濃度を１００ｇ／Ｌ以上、好ましくは１００〜２００ｇ／Ｌとすることにより、上記の密度および粘度に調整することができる。処理基剤として過マンガン酸カリウムを用いる場合には、密度を高くするために、硫酸ナトリウム等の可溶性塩を５０〜１５０ｇ／Ｌ加えることにより、上記の密度および粘度に調整することができる。
【００１３】
本発明の汚染物質の処理方法では、上記の処理剤を土壌の上部に供給し、深層部へ沈降拡散させて土壌／地下水に含まれる汚染物質を分解処理する。一般に土壌中では地下水の流れは深度方向に対しては遅いため、従来は井戸や浸透桝等の処理剤供給設備を地中に挿入していたが、流体の密度が大きくなれば、流体は重力によって沈降拡散するため、深度方向へより大きな速度で流れることになる。これは土壌間隙が地下水で飽和されている場合でも、また間隙が地下水で飽和されないで地下ガスが共存している場合でも同様である。
【００１４】
したがって、処理剤の密度を高くすれば、処理剤は土壌中で速やかに沈降し、井戸や浸透桝などの供給設備を利用しなくても、あるいはより浅い位置まで供給設備を挿入することにより、処理剤を土壌／地下水中に供給でき、処理コストを低減することが可能となる。ただし、処理剤の流速は粘性が高くなると小さくなることから、処理剤の粘性は一定レベル以下とする必要がある。このため、密度および粘度が上記範囲の処理剤を土壌表層部に供給することにより、土壌中で処理剤を沈降拡散させることができ、深度方向に対して速やかに供給することが可能となる。
【００１５】
汚染物質と共存しない場合、生物処理の処理基剤となる栄養剤は汚染物質の分解を伴うことなく、微生物反応によって無駄に消費される場合が生じるが、栄養剤が高濃度であると、微生物反応は阻害され、実質的に栄養剤の分解は起きない。したがって、栄養剤が拡散、希釈され、汚染物質と混合してはじめて微生物反応が起こることになり、栄養剤を無駄なく効率的に汚染物質の分解に寄与することができる。
【００１６】
処理剤の供給方法は、深層部に沈降拡散できるように、土壌の上部に供給できる方法であればよく、特に制限はないが、地表面に設けた散水管等により地表面から直接土壌に浸透させるか、あるいは井戸や浸透桝などの供給設備を土壌表層部に設置し、それらを通して処理剤を供給することができる。汚染された土壌／地下水が、粘土層や岩盤などの不透水層あるいはコンクリート構造物などの下にある場合は、供給設備を土壌中に設置することとなるが、供給設備は汚染深度まで挿入しなくても、不透水層などの直下まで挿入すればよい。
【００１７】
上記により供給された処理剤は土壌深層部に沈降拡散し、土壌／地下水中に含まれる汚染物質は微生物反応または化学反応により分解され無害化する。微生物反応の場合、ＰＣＥ、ＴＣＥ等の有機塩素化合物はエチレンやエタンに分解され、また酸化剤による化学反応の場合は二酸化炭素および水と塩化物に分解され無害化する。
【００１８】
このように、汚染物質処理剤を土壌／地下水に供給することにより土壌／地下水中の汚染物質を分解処理する際、処理剤の密度を１．０５ｇ／ｍＬ以上、特に１．０５〜１．３ｇ／ｍＬ、かつ粘度を２５ｃＰ以下、特に１〜２５ｃＰとし、処理剤を土壌上部へ供給し土壌深部へ沈降拡散させることにより、井戸や浸透桝などの処理剤の供給設備を割愛するか、あるいは挿入深度を低減することが可能となり、安価に土壌／地下水中の汚染物質を分解処理することが可能となる。
【００１９】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、特定の密度および粘度に調整された特定の微生物処理基剤または化学処理基剤を含有する処理剤を土壌中に供給して深層部へ沈降拡散させるようにしたので、挿入深度が浅く、簡単な構造の供給設備を用い、低い圧力で処理剤を供給して、安価にかつ効率よく土壌／地下水に含まれる汚染物質を処理することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例および比較例により説明する。
図１は実施例および比較例に用いた実験カラムの斜視図である。図１において、１は円筒状のカラムであり、深度４０ｃｍ、６０ｃｍ、８０ｃｍの位置に試料採取管２、３、４が設けられている。
【００２１】
実施例１
図１に示す実験カラムに、ＴＣＥ、ｃｉｓ−ジクロロエチレン（ＤＣＥ）、塩化ビニル（ＶＣ）および１，２−ジクロロエタン（ＤＣＡ）によって汚染された土壌および地下水の混合物７．８Ｌを１００ｃｍの高さに充填した。処理剤（栄養剤）として、カラム上部よりクエン酸５０ｇ／Ｌ溶液（密度１．０５ｇ／ｍＬ、１．５ｃＰ）１００ｍＬを注入して、密栓した後、３０℃で培養した。各深度から水を採取し、有機塩素化合物の濃度とＴＯＣを測定した。
有機塩素化合物およびＴＯＣの濃度変化をそれぞれ図２および図３に示す。２ヶ月後、いずれの深度においても有機塩素化合物はすべて０．０１ｍｇ／Ｌ以下に分解された。また、すべての深度においてＴＯＣが５００〜２，０００ｍｇ／Ｌ検出された。
【００２２】
実施例２
処理剤として、乳酸４００ｇ／Ｌ溶液（密度１．２ｇ／ｍＬ、粘性２５ｃＰ）１００ｍＬを用いた以外、実施例１と同様に実験を行った。
有機塩素化合物およびＴＯＣの濃度変化をそれぞれ図４および図５に示す。２ヶ月後、いずれの深度においても有機塩素化合物はすべて０．０１ｍｇ／Ｌ以下に分解された。また、すべての深度においてＴＯＣが１，０００〜５，０００ｍｇ／Ｌ検出された。
【００２３】
実施例３
処理剤として、プロピオン酸、酪酸及びショ糖をそれぞれ２０ｇ／Ｌ含む溶液（密度１．０５ｇ／ｍＬ、４ｃＰ）１００ｍＬを用いた以外、実施例１と同様に実験を行った。
有機塩素化合物およびＴＯＣの濃度変化をそれぞれ図６および図７に示す。２ヶ月後、いずれの深度においても有機塩素化合物はすべて０．０１ｍｇ／Ｌ以下に分解された。また、すべての深度においてＴＯＣが５００〜１，０００ｍｇ／Ｌ検出された。
【００２４】
比較例１
処理剤として、液状ポリ乳酸エステル（密度１．３ｇ／ｍＬ、４００ｃＰ）１００ｍＬを用いた以外、実施例１と同様に実験を行った。
有機塩素化合物およびＴＯＣの濃度変化をそれぞれ図８および図９に示す。いずれの深度においても有機塩素化合物は２ヶ月間で大きな変化はなかった。また、深さ４０ｃｍではＴＯＣが１０，０００ｍｇ／Ｌであったが、その他の深度ではＴＯＣは５０ｍｇ／Ｌ以下であった。
【００２５】
比較例２
処理剤として、クエン酸５ｇ／Ｌ溶液（密度１．００ｇ／ｍＬ、１ｃＰ）１００ｍＬを用いた以外、実施例１と同様に実験を行った。
有機塩素化合物およびＴＯＣの濃度変化をそれぞれ図１０および図１１に示す。深さ４０ｃｍおよび６０ｃｍでは２ヶ月後有機塩素化合物が分解されたが、その他の深度では２ヶ月間で大きな変化はなかった。また、深さ４０ｃｍおよび６０ｃｍではＴＯＣが１００〜２００ｍｇ／Ｌであったが、その他の深度ではＴＯＣは５０ｍｇ／Ｌ以下であった。
【００２６】
実施例１〜３および比較例１〜２を比較することにより、密度１．０５ｇ／ｍＬ以上、粘度２５ｃＰ以下の栄養剤を処理剤として土壌浅部に供給することにより、処理剤がカラム深部に浸透し、有機塩素化合物が分解されることがわかる。また、クエン酸、乳酸、プロピオン酸、酪酸およびショ糖の合計濃度が５０ｇ／Ｌ以上の処理剤を用いることにより、深部の有機塩素化合物が分解されることがわかる。
【００２７】
実施例４
図１に示す実験カラムに、ＰＣＥによって汚染された土壌および地下水の混合物を充填した。処理剤（酸化剤）として、カラム上部より過マンガン酸ナトリウム６００ｇ／Ｌ溶液（密度１．３５ｇ／ｍＬ、１ｃＰ）１００ｍＬを注入して、密栓した後、３０℃で反応させた。各深度から水を採取し、ＰＣＥ濃度を測定した。
ＰＣＥ濃度変化を図１２に示す。２日後、いずれの深度においてもＰＣＥはすべて０．０１ｍｇ／Ｌ以下に分解された。
【００２８】
実施例５
酸化剤として、過マンガン酸カリウム３０ｇ／Ｌ溶液に硫酸ナトリウム１００ｇ／Ｌを加えた溶液（密度１．０８ｇ／ｍＬ、１ｃＰ）１００ｍＬを用いた以外、実施例６と同様に実験を行った。
ＰＣＥ濃度変化を図１３に示す。２日後、いずれの深度においてもＰＣＥはすべて０．０１ｍｇ／Ｌ以下に分解された。
【００２９】
比較例３
酸化剤として、過マンガン酸カリウム３０ｇ／Ｌ溶液（密度１．０１ｇ／ｍＬ、１ｃＰ）１００ｍＬを用いた以外、実施例６と同様に実験を行った。
ＰＣＥ濃度変化を図１４に示す。２日後、いずれの深度においてもＰＣＥ濃度に大きな変化はなかった。
【００３０】
実施例６〜８を比較することにより、密度１．０５ｇ／ｍＬ以上の過マンガン酸溶液を含む酸化剤を土壌浅部に供給することにより、栄養剤がカラム深部に浸透し、有機塩素化合物が分解されることがわかる。また、過マンガン酸ナトリウム１００ｇ／Ｌ以上の酸化剤溶液、あるいは、過マンガン酸カリウム溶液に硫酸ナトリウムを５０ｇ／Ｌ以上加えた溶液を用いることにより、深部の有機塩素化合物が分解されることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における実験カラムを示す斜視図である。
【図２】実施例１において、有機塩素化合物の濃度変化を示すグラフである。
【図３】実施例１において、ＴＯＣ変化を示すグラフである。
【図４】実施例２において、有機塩素化合物の濃度変化を示すグラフである。
【図５】実施例２において、ＴＯＣ変化を示すグラフである。
【図６】実施例３において、有機塩素化合物の濃度変化を示すグラフである。
【図７】実施例３において、ＴＯＣ変化を示すグラフである。
【図８】比較例１において、有機塩素化合物の濃度変化を示すグラフである。
【図９】比較例１において、ＴＯＣ変化を示すグラフである。
【図１０】比較例２において、有機塩素化合物の濃度変化を示すグラフである。
【図１１】比較例２において、ＴＯＣ変化を示すグラフである。
【図１２】実施例４において、ＰＣＥの濃度変化を示すグラフである。
【図１３】実施例５において、ＰＣＥの濃度変化を示すグラフである。
【図１４】比較例３において、ＰＣＥの濃度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  カラム
２、３、４  採取管
【図１】
0003695348.tif 000002
【図２】
0003695348.tif 000003
【図３】
0003695348.tif 000004
【図４】
0003695348.tif 000005
【図５】
0003695348.tif 000006
【図６】
0003695348.tif 000007
【図７】
0003695348.tif 000008
【図８】
0003695348.tif 000009
【図９】
0003695348.tif 000010
【図１０】
0003695348.tif 000011
【図１１】
0003695348.tif 000012
【図１２】
0003695348.tif 000013
【図１３】
0003695348.tif 000014
【図１４】
0003695348.tif 000015