(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物のシュロガヤツリを水耕栽培し、根圏における植物―微生物コンソーシアを利用して、廃棄物処分場からの浸出水中に含まれる有害な有機リン酸トリエステル類を分解・除去することを特徴とするシュロガヤツリを用いた有機リン酸トリエステル類の処理方法。
【請求項２】
プラスチックの可塑剤や難燃剤として幅広く用いられている有機リン酸トリエステル類の中で、リン酸トリブチル、リン酸トリス（２−クロロエチル）、リン酸トリス（２−クロロプロピル）、リン酸トリス（１，３−ジクロロプロピル）、リン酸トリフェニル、リン酸トリス（ブトキシエチル）、リン酸トリス（２−エチルヘキシル）、リン酸トリクレシル、リン酸トリエチルの中の少なくとも一種以上を分解・除去することを特徴とする請求項１記載のシュロガヤツリを用いた有機リン酸トリエステル類の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市の下水処理水や廃棄物処分場の浸出水中に含まれ、神経毒性や発癌性が疑われている有機リン酸トリエステル類を、植物利用による環境修復技術（ファイトレディエーション）により分解・除去する処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
植物利用による環境修復技術としては、ポプラを使ったテトラクロロエチレンの処理、クワを使った石油類の処理およびアメリカンマスタードを使った重金属類の処理などがある。
【０００３】
これらは植物が産生する種々の酵素や代謝物等の化学物質と根圏の微生物とのコンソーシアが処理に寄与している。しかしこれまでの技術はすべて陸上植物を用い、土壌を担体としたコンソーシアであり、水中の有害有機化学物質等に対応できる技術でなかった。
【０００４】
又ヨシ、アシ、キショウブ、ツルヨシ、ホテイアオイなどの水生植物がこれまでに水処理に使われてきたが、目的は池、湖沼等の富栄養化を防止するための窒素やリンの吸収、除去及び生態系の改善であり、有機化学物質を分解・除去するものではない。更に多くの水生植物は耐寒性、耐塩性および生長力に問題があった。
【０００５】
一方有機リン酸トリエステル類の微生物による分解性は低く、下水処理場の活性汚泥処理水においても、多くの有機リン酸トリエステル類が分解されずに、残留していることが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
有機リン酸トリエステル類は主にプラスチックの可塑剤や難燃剤として大量に使用されており、可塑剤としての出荷量は２４０００トン（１９９３年）である。これらの有機リン酸トリエステル類は、各種工場排水、下水処理場やし尿処理場からの放流水から検出されている。又プラスチック等の廃棄物処分場への埋立に伴い、浸出水から高濃度に検出されており、水質汚染を引き起こしている。
【０００７】
又有機リン酸トリエステル類の中には、神経毒性や発癌性を有するものがあることが報告されており、その処理方法の検討例はほとんどなく、活性炭及び樹脂による吸着に関する報告がある程度であり、この処理システムでは設備が高価で複雑となり実用化できないのが現状である。
【０００８】
そこで本発明では上記問題点を解消するために、シュロガヤツリの水生植物の浮遊根を担体とした植物―微生物コンソーシアを用い水中の有害な微量有機化学物質を処理することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、植物のシュロガヤツリを水耕栽培し、根圏における植物―微生物コンソーシアを利用して、廃棄物処分場からの浸出水中に含まれる有害な有機リン酸トリエステル類を分解・除去することを特徴とする。
【００１２】
請求項２は、請求項１のプラスチックの可塑剤や難燃剤として幅広く用いられている有機リン酸トリエステル類の中で、リン酸トリブチル、リン酸トリス（２−クロロエチル）、リン酸トリス（２−クロロプロピル）、リン酸トリス（１，３−ジクロロプロピル）、リン酸トリフェニル、リン酸トリス（ブトキシエチル）、リン酸トリス（２−エチルヘキシル）、リン酸トリクレシル、リン酸トリエチルの中の少なくとも一種以上を分解・除去することを特徴とする。
【００１３】
シュロガヤツリは耐寒性及び生長率が大きく、水中根が毛根で植物―微生物コンソーシアを形成しやすいことから、本処理方法に適している。
又水中根の植物―微生物コンソーシアを維持管理するために年間２〜３回（西日本地方）、水面から６０ｃｍでの刈り取りの実施が最も有効である。
【００１４】
【作用】
本発明では、耐寒性、耐塩分性に優れ、生長力の大きなシュロガヤツリを水耕栽培し、漂わした根圏に植物―微生物コンソーシアを構築し、廃棄物処分場の浸出水中の９種類の有機リン酸トリエステル類を１４〜１００％分解するものである。
【００１５】
根圏ではアミノ酸や炭水化物などの植物の分泌物及び水中根が吸着する水中の有機物等を栄養源とする微生物が集まり、微生物コンソーシアを構成する。そこには、好気性および嫌気性の従属栄養細菌類及び独立栄養型細菌などの多様な微生物が生息し、有害な有機リン酸トリエステル類を分解する。
【００１６】
即ち、植物―微生物コンソーシアの微生物の種の構成は主に植物の分泌物によって決定されることから、有害な有機リン酸トリエステル類の分解処理能力はシュロガヤツリによって決まってくるものと考えられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明は、水中に微量存在する有害な有機リン酸トリエステル類を分解、処理する技術であることから、これらの化合物が含まれる廃棄物処分場からの浸出水の高度処理に利用する。
【００１８】
有機リン酸トリエステル類は主にプラスチックの可塑剤や難燃剤として利用されることから、その発生源で最も大きいものはプラスチックが廃棄される廃棄物処分場からの浸出水である。プラスチックは廃棄物の安定５品目に分類されることから、安定型処分場に主に廃棄される。
【００１９】
安定型処分場では、排水処理施設の設置が義務付けられていないことから、処分場からの浸出水の安全化処理として、浸出水を集めたのち、本発明のシュロガヤツリを植栽した水路システムを用いて処理した後に河川等へ放流される。
【００２１】
【実施例】
以下本発明の実施例を詳述する。
実施例１
図１に示すのは、ネット１とペットボトル２とを組み合わせたイカダ３にシュロガヤツリを差し込み、シュロガヤツリの根部を既設の処理施設の酸化池の水中に漂わせ、根圏で植物―微生物コンソーシアを形成させるための植栽方法としての浮遊植栽方法である。
【００２２】
図２に示すのは、水路４の水面５上にシュロガヤツリＡを固定するネット１を張り、このネット１にシュロガヤツリＡを一定間隔ごとに指し込み、シュロガヤツリの根部を水中に漂わせて、根圏で植物―微生物コンソーシアを形成させるための植栽方法としての植栽水路方式である。この植栽水路方式での水の滞留時間は通常０．５〜３．０日である。
【００２３】
実施例２
２リットルの三角フラスコに人工栽培液１リットルと９種の有機リン酸トリエステルを添加したのち、２０°Ｃの恒温室内で上部から光を照射（５０００Ｌｕｘ）しながら７日間振とうした。この結果を下記表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１から９種類の有機リン酸トリエステルの除去率は１４．３〜１００％、平均で６２．２％、除去率が高いものは、リン酸トリクレシルの１００％、リン酸トリス（ブトキシエチル）の９１．４％であった。
【００２６】
実施例３
下水処理場で通常の沈殿、活性汚泥処理された下水処理水を、下水処理場に設置したシュロガヤツリ植栽水路に導水し、滞留日数を０．５日と１．０日として下水処理水中の有機リン酸トリエステル類の処理実験を実施した結果を、下記表２に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
この実験結果よりリン酸トリス（ブトキシエチル）は滞留日数０．５日で８５．８％、１．０日で９６．８％以上を示し、実施例２における室内処理実験とほぼ同様の処理効果を示した。その他の有機リン酸トリエステル類は下水処理水では定量できなかった。
【００２９】
実施例４
次に１年を通じてのシュロガヤツリの根圏の微生物量を測定した結果を図３および図４に示す。
【００３０】
図３ではシュロガヤツリの水中根の１ｇに付着している好気性従属栄養菌数は１．４×１０９（１０億）〜１．０×１０８（１億）であり、図４では嫌気性従属栄養細菌数は２．５×１０７（２千万）〜１．０×１０６（百万）であり、根圏の植物―微生物コンソーシアは主に好気性細菌から構成されているが、嫌気性細菌も１％程度存在し、有機物の分解に寄与している。これら以外に独立栄養性細菌群や担子菌類等も根圏の微生物コンソーシアを構成し、有機リン酸トリエステル類を含む各種有機物を分解、資化に関与しているものと考えられる。
【００３１】
実施例５
廃棄物処分場の浸出水には各種の塩類が多く含まれていることから、シュロガヤツリには耐塩分性が必要である。
【００３２】
そこで海水（電気伝導度２６０００μｓ／ｃｍ）を用いて、海水を希釈した水で栽培した結果を図５に示す。
この結果、シュロガヤツリは海水の約７５％の濃度（電気伝導度２００００μｓ／ｃｍ）でも生育し、本発明が対象とする廃棄物処分場からの浸出水に充分に適用できることが判明した。
【００３３】
実施例６
本発明に利用する植物は年間を通じて処理機能を維持するために、多年草で冬季でも生育する必要がある。そこでシュロガヤツリの年間の生長率（西日本地方）を測定した結果を図６に示す。
【００３４】
この結果、シュロガヤツリは冬季の１月においても生長し、多年草であることから植え替えの手間もなく充分に使用が可能である。
なお根を水中に漂わせながら栽培でき、生長率が大きな代表的な植物であるホテイアオイと比べると、シュロガヤツリの生長率は夏季の生長率は劣るが、冬季ではホテイアオイの生長率が完全に停止するのに比べて、生長を維持し、年間を通じた生長量ではシュロガヤツリはホテイアオイよりも優れていた。
【００３５】
実施例７
シュロガヤツリの根圏での分解能を維持するためには、シュロガヤツリの生育を維持する必要がある。そのために、シュロガヤツリの密生を防ぐために実施例６で示した生長率の測定結果から年間に２〜３回（西日本地方）刈り取る必要があり、その際の最も効率が良い刈り取り高さを検討した結果を図７に示す。
この結果、水面から４０〜６０ｃｍで刈り取れば最も効率良くシュロガヤツリの生長が継続でき、かつ処理機能が維持できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上延べて来た如く本発明方法では、廃棄物処分場からの浸出水中に含まれ、神経毒性や発癌性が疑われている有機リン酸トリエステル類をシュロガヤツリという水生植物利用により環境修復技術（ファイトレメディエーション）で処理しようとするものである。即ちシュロガヤツリを酸化池等で浮遊栽培又は植栽水路で栽培し、水中根を担体とした植物―微生物コンソーシアで水中の有機リン酸トリエステル類を処理する。
【００３７】
更に耐寒性、耐塩分性があり、生長力が大きなシュロガヤツリを使うことにより、下水や廃棄物処分場浸出水への適用を可能とした。植物を利用した下水や廃棄物処分場浸出水の最終的な処理は、内分泌攪乱化学物質（環境ホルモン）等の処理の可能性を有している他、人に対して心理的な安全感を持たせる効果を持つ。このことから、下水処理水を再利用するための高度処理及び廃棄物処分場の下流住民の安心施設としての水処理施設等の展開も期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浮遊植栽方法の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の植栽水路方式の一例を示す説明図である。
【図３】本発明におけるシュロガヤツリ水中根の植物―微生物コンソーシアの好気性従属栄養細菌数を示すグラフ図である。
【図４】本発明におけるシュロガヤツリ水中根の植物―微生物コンソーシアの嫌気性従属栄養細菌数を示すグラフ図である。
【図５】本発明におけるシュロガヤツリの生長に及ぼす塩分の影響を示すグラフ図である。
【図６】本発明におけるシュロガヤツリの生長率を示すグラフ図である。
【図７】本発明におけるシュロガヤツリの最適刈り取り高さを示すグラフ図である。
【符号の説明】
Ａ    シュロガヤツリ
１    ネット
２    ペットボトル
３    イカダ
４    水路
５    水面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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