(57)【要約】【課題】浄化精度を向上させ、浄化工期を短縮することができる土壌又は水の浄化方法を提供する。【解決手段】汚染物質に汚染された土壌又は水を、汚染物質を溶解性及び揮発性の高い物質に分解する分解性能を備えた微生物と共に養生する第１工程と、第１工程で得られた汚染物質の分解物を、土壌又は水から溶脱又は揮散させる第２工程とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質に汚染された土壌又は水の浄化方法であって、
前記土壌又は前記水を、前記汚染物質を溶解性及び揮発性の高い物質に分解する分解性能を備えた微生物と共に養生する第１工程と、
該第１工程で得られた前記汚染物質の分解物を、前記土壌又は前記水から溶脱又は揮散させる第２工程と
を有することを特徴とする土壌又は水の浄化方法。
【請求項２】
前記汚染物質は、
テトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）等の有機塩素化合物のうち少なくとも１種以上含むことを特徴とする請求項１に記載の土壌又は水の浄化方法。
【請求項３】
前記微生物は、
前記有機塩素化合物を脱塩素化する性能を備えた嫌気性微生物であることを特徴とする請求項２に記載の土壌又は水の浄化方法。
【請求項４】
前記第１工程は、
前記土壌をスラリーにし、該スラリーを嫌気状態にするための水素供与体を添加するステップを有することを特徴とする請求項３に記載の土壌又は水の浄化方法。
【請求項５】
前記ステップは、
ｐＨ調整材を用いることを特徴とする請求項４に記載の土壌又は水の浄化方法。
【請求項６】
前記第２工程は、
前記第１工程で得られた土壌を、曝気処理，加熱処理，生石灰混合処理するステップのうち少なくとも１つ以上有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の土壌又は水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染物質に汚染された土壌又は水の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、汚染物質に汚染された土壌又は水の浄化方法としては、例えば、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）等の有機塩素化合物で汚染された土壌を掘削した上で、この土壌を（撹拌）曝気処理，加熱処理，生石灰混合処理することにより浄化する方法がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の土壌又は水の浄化方法では、汚染物質がテトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）等の有機塩素化合物のように溶解性及び揮発性が低い場合には、汚染物質が土壌又は水から溶脱及び揮散しにくいため、浄化精度が低く、浄化工期が長期化してしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、浄化精度を向上させ、浄化工期を短縮することができる土壌又は水の浄化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、汚染物質に汚染された土壌又は水の浄化方法であって、土壌又は水を、汚染物質を溶解性及び揮発性の高い物質に分解する分解性能を備えた微生物と共に養生する第１工程と、第１工程で得られた汚染物質の分解物を、土壌又は水から溶脱又は揮散させる第２工程とを有することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明における汚染物質は、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）等の有機塩素化合物のうち少なくとも１種以上含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明における微生物は、有機塩素化合物を脱塩素化する性能を備えた嫌気性微生物であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明における第１工程は、土壌をスラリーにし、スラリーを嫌気状態にするための水素供与体を添加するステップを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明におけるステップは、ｐＨ調整材を用いることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明における第２工程は、第１工程で得られた土壌を、曝気処理，加熱処理，生石灰混合処理するステップのうち少なくとも１つ以上有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、土壌又は水の浄化方法において、浄化精度を向上させ、浄化工期を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図１を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態における土壌又は水の浄化方法を示すフローチャートであり、汚染物質に汚染された土壌又は水を、汚染物質を溶解性及び揮発性の高い物質に分解する分解性能を備えた微生物と共に養生する第１工程と、第１工程で得られた汚染物質の分解物を、土壌又は水から溶脱又は揮散させる第２工程とを有する。なお、上記構成の本発明において、汚染された土壌又は水とは、例えば、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＥＣ）等の有機塩素化合物等の汚染物質で汚染された土壌又は水を意味する。
【００１４】
まず、図１に示すように、第１工程では、汚染された土壌又は水を、汚染物質の分解性能を備えた微生物と共に養生する。このような養生により、汚染された土壌又は水に含まれていた汚染物質は、溶解性及び揮発性の高い物質に分解される。
【００１５】
微生物としては、上記汚染物質を溶解性及び揮発性の高い物質に分解する分解性能を備えた微生物であればよく、その種類等は特に限定されるものではない。なお、上記汚染物質がテトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）等の有機塩素化合物である場合には、これらの有機塩素化合物を脱塩素化する性能を備えた嫌気性微生物であることが好ましい。
【００１６】
嫌気性微生物としては、例えば、メタノバクテリウム（Methanobacterium）属、メタノサルシナ（Methanosarcina）属、メタノロブス（Methanolobus）属等の嫌気性古細菌、アセトバクテリウム（Acetobacterium）属、デスルフォバクテリウム（Desulfobacterium）属、デスルフォモニル（Desulfomonile）属、デハロスピリルム（Dehalospirillum）属、デハロバクター（Dehalobacter）属、デハロバクテリウム（Dehalobacterium）属、デハロコッコイデス（Dehalococcoides）属、クロストリジウム（Clostridium）属等の嫌気性細菌のほか、シトロバクター（Citrobacter）属、エシェリキア（Escherichia）属、エンテロバクター（Enterobacter）属、セラチア（Serratia）属、プロテウス（Proteus）属、シュワネラ（Shewanella）属、スタフィロコッカス（Staphylococcus）属等の通性嫌気性細菌を挙げることができる。
【００１７】
養生形態としては、上記微生物の分解性能が発揮され、汚染された土壌又は水に含まれる汚染物質が分解されるような養生形態であればよく、温度、圧力等の養生条件や養生期間等は特に限定されるものではない。なお、汚染された土壌を浄化する場合であって、上記微生物が嫌気性微生物である場合には、汚染された土壌をスラリーにし、このスラリーを嫌気状態にするための水素供与体を添加して養生することが好ましい。さらに、スラリーに水素供与体を添加すると、水溶液が酸性化（ｐＨ減少）し、分解微生物の生育が阻害されるため、ｐＨ調整材を併用することが好ましい。
【００１８】
このような嫌気微生物による有機塩素化合物の浄化は、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）がトリクロロエチレン（ＴＣＥ）に脱塩素化される際に、水素をエレクトロンドナーとし、ＰＣＥ等をエレクトロンアクセプターとする還元脱塩素反応によって、増殖エネルギー（ＡＴＰ）を獲得する「有機ハロゲン呼吸（脱塩素化呼吸）菌」により、ＰＣＥをＴＣＥに分解し、さらにＴＣＥをシス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）に分解し、最終的にはエチレンまで分解無害化するといわれている。そして、この分解菌を活性化させるためには、水素の供給が不可欠であるため、水素供与体が添加される。
【００１９】
水素供与体としては、嫌気的に分解される過程で水素が発生するものであればよく、その種類等は特に限定されるものではない。例えば、市販されている米リジェネシス社製ＨＲＣや、エコサイクル社製ＥＤＣの主成分であるポリ乳酸エステル、ラクトース以外に、糖類やアミノ酸、有機酸やアルコール類など、易分解性有機物が好ましい。
【００２０】
ｐＨ調整材としては、水溶液の酸性化（ｐＨ減少）を抑制するものであればよく、その種類等は特に限定されるものではない。例えば、アルカリ剤やｐＨ変動を抑制する緩衝材等が挙げられる。
【００２１】
また、図１に示すように、第２工程では、第１工程で得られた汚染物質の分解物を、土壌又は水から溶脱又は揮散させる。このような溶脱処理又は揮散処理により、第１工程で得られた溶解性且揮発性が高い分解物は、土壌又は水から容易に溶脱又は揮散するため、土壌又は水は浄化される。
【００２２】
第１工程で得られた汚染物質の分解物としては、例えば、上記汚染物質が有機塩素化合物のテトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）である場合には、このテトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）が、第１工程の嫌気分解で脱塩素化された、シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）等がある。
【００２３】
このような汚染物質の分解物を、土壌又は水から溶脱又は揮散させるための処理法としては、特に限定されるものではなく、例えば、第１工程で得られた土壌を、曝気処理，加熱処理，生石灰混合処理することが好ましい。
【００２４】
ここで、シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）は、水に対する溶解性がテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）の約２０倍、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）の約４倍と高く、土壌又は水に含まれる有機物質から溶脱されやすい。また、シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）は、２０℃の蒸気圧の下で揮発性がテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）の１０倍以上、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）の約３倍と高く、土壌又は水から揮散されやすい。このため、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）を脱塩素化して、シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）にすることにより、曝気処理，加熱処理，生石灰混合処理による浄化精度を向上させ、浄化工期を短縮することができるようになる。
【００２５】
また、シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）は、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）と比べて毒性が低く、環境基準が後者よりも緩和されているため、浄化工期をよりいっそう短縮することができるようになる。なお、シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）の溶出量基準値は０．０４ｍｇ／Ｌであるのに対し、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）の溶出量基準値は０．０１ｍｇ／Ｌ、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）の溶出量基準値は０．０３ｍｇ／Ｌである。
【００２６】
上記方法によれば、通水浄化、微生物浄化の各々よりも工期の短縮が図られる。また、通水を行うことにより、微生物浄化に特有の分解阻害物質が濃縮してしまうこともなく、汚染濃度の濃い部分についても浄化しやすくなる。さらに、通常の微生物浄化と比べ、水素供与剤や栄養剤等の添加量を減少させることもできる。
【実施例】
【００２７】
以下、図２を参照しながら、本発明の実施例について説明する。  
図２は、本発明の実施形態における汚染土壌の浄化方法を示すフローチャートであり、シルト・粘土のテトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）汚染を浄化するのに際し、嫌気生性微生物を用いてシス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）に脱塩素化させ、さらに、物理化学処理により処理する方法を示す。
【００２８】
図２に示すように、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）で汚染された汚染土壌を原位置から掘削する。このようにして掘削された汚染土壌に、栄養剤、及び必要に応じて水を添加した上で攪拌し、スラリーにする。次に、スラリーになった汚染土壌を、嫌気性微生物とともに必要に応じて攪拌しながら養生し、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）をシス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）に分解する。
【００２９】
その後、スラリーの水位を低下させるために排水処理を行い、排水処理した後の土壌をさらに掘削した上で、攪拌曝気処理、加熱処理（１００℃以下）、生石灰混合処理（例えば、「ホットソイル工法」：特許第２５８９００２号参照）等の物理化学処理を行う。このような物理化学処理により、溶解性及び揮発性の高いシス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）は、土壌又は水から容易に溶脱又は揮散するため、汚染土壌は浄化されることになる。なお、養生後のスラリーについては、二重吸引処理、曝気処理及び真空吸引処理、温風処理及び真空吸引処理、攪拌曝気処理（Ａ，Ｂ）等の物理化学処理を行ってもよい。一方、排水については、水処理もしくはスラリーにするための循環水として循環利用する。
【００３０】
次に、上記各要素技術について説明する。
【００３１】
＜攪拌曝気処理＞
攪拌曝気処理とは、汚染土壌を換気設備を設けた建屋内で攪拌し、汚染物質の気化を促進して浄化するという掘削した汚染土壌の処理技術であり、気化した汚染物質は活性炭吸着などで処理する。浄化した土は埋め戻すことができる。
【００３２】
＜ホットソイル工法＞
ホットソイル工法は、生石灰と水との反応熱と、攪拌曝気効果によりシス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）を土から揮散さる工法であるが、同時に、含水比の高い土の改良も同時に行うことができる。揮発性有機化合物（以下、ＶＯＣと称す。）で汚染された土壌に水と反応する生石灰などの無機化合物を添加・混合し、水和反応熱によりＶＯＣを土壌より揮発・分離させる技術である。土壌より揮発・分離したＶＯＣは、活性炭等で吸着除去する。汚染土壌を搬出することなく、現地において確認しながら処理できる。このホットソイル工法は、特に高濃度箇所に有効であり、処理土は埋め戻しや再利用が可能である。また、産業廃棄物の発生がなく、二次汚染の心配のないクリーンで環境に優しい工法である。さらに、生石灰などの無機化合物の水和反応熱を利用しているため、ＣＯ２の発生がなく、熱源に他のエネルギーを必要としない。また、このようなホットソイル工法は、短期間での施工が可能で、安価で経済的である。
【００３３】
＜加熱処理＞
シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）にまで分解することにより、揮発性および沸点が上昇するので、１００℃まで上昇させずに加熱処理ができる。
【００３４】
このような加熱処理は、１００℃以下で処理するため、水分が蒸発する前に処理でき、水分の潜熱分がほとんど必要ないので、熱効率が高い。これはスラリー化して含水比が高い今回の工法においても水分を飛ばす必要がないため、含水比の高さがネックにならない。
【００３５】
また、加熱処理は、通常一般的な加熱処理装置で乾燥するので、粉塵が発生するため、粉塵除去用のバグフィルター等が必要となるが、１００℃以下で水分が蒸発する前に処理を終えるので、粉塵が発生もかなり抑えられ、バグフィルター等を必要としない。また水分調整および土の温度を低下させるクーラー等も必要としない。
【００３６】
＜二重吸引＞
二重吸引は地下水を吸引しながら地下水位を低下させ、不飽和帯は真空吸引によりガスを回収する。水処理する場合の他、他の汚染土のスラリー化のために水処理せずに回収、循環利用する場合もある。
【００３７】
＜曝気真空吸引もしくは加熱空気＋真空吸引＞
底面に敷設した曝気用の有効管より空気を圧入（曝気）し、曝気で揮発してきたシス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）は地上に敷設した真空吸引用有効管により回収し、処理する。また徐々に地下水を低下させ、スラリーを埋戻し可能程度の含水比にまで調整する。さらに曝気する空気を暖めることで、処理効果をより向上させることができ、工期を短縮することが可能となる。水処理する場合の他、他の汚染土のスラリー化のために水処理せずに回収、循環利用する場合もある。
【００３８】
＜攪拌曝気処理Ａ，Ｂ＞
Ａ）重機を用いる攪拌曝気処理方式
真空吸引を実施しても表面の土からはシス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）が揮発してくるが、下に埋設された土からは揮発してこない。よって攪拌装置を設置したバックホウにより攪拌し、下の土を地上に露出させることで、浄化を促進させていく。表面をジャバラテントで覆い、攪拌する範囲だけジャバラテントを移動させてから、攪拌する。なお、上記方式は揚水するものではないが、栄養剤と汚染土を添加してスラリー化する場合にも、この設備を使用できる。水処理する場合の他、他の汚染土のスラリー化のために水処理せずに回収、循環利用する場合もある。
【００３９】
Ｂ）自走式機械による攪拌曝気処理方式
ジャバラテントによる重機を使用する場合のみならず、自走式の攪拌方式も考えられる。レールを設置し、そのレールを攪拌装置を装備した装置が自走しながら、スラリーを攪拌していく。装置には真空ポンプを装備しており、攪拌により発生するガスを回収し、活性炭塔へ送る。なお周辺環境へ、シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）を拡散しないようにビニルシートで覆っておき、装置はそのビニルシートの下を自走するようにする。この装置もまた栄養剤と土を混合してスラリー化する際にも使用できる。水処理する場合の他、他の汚染土のスラリー化のために水処理せずに回収、循環利用する場合もある。
【００４０】
以下、図３を参照しながら、ｐＨ調整材併用の有無によるＶＯＣ浄化効果に関する試験結果について説明する。なお、試験概要を表１に示す。
【表１】
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【００４１】
図３に示すように、対照区では、各ＶＯＣ濃度に大きな変化は認められない（ＴＣＥの値が上昇していることより、ＰＣＥの一部がＴＣＥに分解されていると考えられる。しかし、その速度は非常に速い。）
また、水素供与剤を添加することで、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）及びトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の脱塩素化が認められ、それらの濃度は２週間以内に環境基準値以下になり、その分解物（分解生成物）であるシス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）の上昇が認められる。テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）及びトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の減少速度は、水素供与剤よりも、ｐＨ調整材を併用した区の方が若干早い。水素供与剤を添加することで、ｐＨは酸性化する。しかし、ｐＨ調整材を併用することで、ｐＨの酸性化は、無添加よりも抑えられるだけでなく、時間経過に伴い、中性付近まで戻る速度が速い。
【００４２】
シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）の変化について、７６日後の分析結果より、ｐＨ調整材併用区で、その分解生成物であるＶＣが上昇していることにより、シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）の分解が立ち上がっていると考えられる。１２０日後の分析結果では、シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）は環境基準値以下（検出限界以下）となり、又、その分解生成物ＶＣも検出限界以下であった。シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）はエチレンまで分解したと考えられる。
【００４３】
一方、ｐＨ調整材を併用していない区では、１２０日後においても、シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−１，２−ＤＣＥ）が残存しており、微生物分解が停滞していると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態における汚染土壌の浄化方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例における汚染土壌の浄化方法を示すフローチャートである。
【図３】ｐＨ調整材併用の有無によるＶＯＣ浄化効果に関する試験結果を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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