(57)【要約】【課題】地下水中へ投入する固体栄養塩体を交換することなく、簡便に随時補給し、長期間継続して生息する微生物を増殖、活性化させて、安定した効率的な地下水浄化方法を提供する。【解決手段】炭素数が６以上のカルボン酸を主成分または炭素数が１２以上のアルコールの少なくともいずれか一方を主成分とした固体栄養塩体４を、地中に設けた掘削穴２に埋設し、前記固体栄養塩体４を、地下水への溶解による減少に対応して前記掘削穴２に補給し、地下水中の微生物の活性化による有機塩素系化合物の分解を促進する地下水の浄化方法としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に掘削穴を設け、この掘削穴に炭素数が６以上のカルボン酸または炭素数が１２以上のアルコールの少なくともいずれか一方を主成分とした固体栄養塩体を投入し、前記固体栄養塩体が前記地中の地下水へ溶解することによって減少した量に対応して前記固体栄養塩体を前記掘削穴に補給することで、前記地下水中の微生物の活性化による有機塩素系化合物の分解を促進することを特徴とする地下水の浄化方法。
【請求項２】
前記地下水を誘導する為の遮水壁を前記掘削穴を囲むように埋設し、前記掘削穴に前記固体栄養塩体を投入して、前記掘削穴の開口部から前記固体栄養塩体を補給する請求項１に記載の地下水の浄化方法。
【請求項３】
前記固体栄養塩体の貯留容器を前記掘削穴近傍の地上に設置し、前記貯留容器から前記掘削穴へ前記固体栄養塩体を補給する請求項１または２に記載の地下水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染地下水の生物学的浄化に係り、窒素化合物及びトリクロロエチレン、テトラクロロエチレンなどの有機塩素系化合物で汚染された地下水の浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の地下水浄化方法に関しては、各種のものが提案され知られている。例えば、地中の地下水を揚水ポンプで揚水し、微生物や栄養塩を地下水中に注入して浄化する方法が知られている。
【０００３】
この浄化方法は、揚水した地下水を地上に設置された浄化装置によって、微生物、栄養塩（例えば窒素化合物、リン酸塩である硝酸カリウム、リン酸水素化カリウム、炭酸ナトリウム等の無機栄養塩類）を付与し、この地下水を再び地中に注水して有機塩素系化合物で汚染された地下水の浄化を行う方法である。
【０００４】
さらに浄化体を地中に埋設し、この浄化体に地下水を接触させて有害汚染物質を浄化させる方法等がある。
【０００５】
これらの浄化方法のうち、浄化体を地中に埋設する方法としては、複数種類の有用微生物からなる有用微生物群、この有用微生物群の栄養塩（鉄、コバルト等の金属）、有用微生物群の繁殖を補助する基質を含有する透水性の処理層（成形体）を形成し、この地中に埋設した処理層中で、汚染された地下水の浄化を行う方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、地下の不透水層に到達する位置まで多孔板の壁体を埋設し、この壁体の中空内部に浄化剤を充填して地下水の浄化を行う方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
さらに汚染領域または汚染の恐れのある領域の周囲に、その領域から周辺への汚染物質の移動を阻止する壁体を構築する工法において、この壁体は地下水を遮断する部分と、汚染物質を吸着保持する捕捉材料を有する部分とを備えたものである。
【０００８】
この捕捉材料をその捕捉能力が低下または失活した時点で、捕捉材料単独でまたは捕捉材料を保持する材料とともに、壁体から捕捉材料を抜き出して交換する方法が知られている。
【０００９】
さらに捕捉材料は、その粒子径より小さい透孔を有するホルダー内に保持されて、このホルダーごと交換する浄化方法である（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１１−３３３４９３号公報
【特許文献２】特開平２−１６４９３６号公報
【特許文献３】特開平５−１１５８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の方法のように、処理層中で汚染された地下水の浄化を行うには、時間経過により栄養塩が減少、消滅することにより、透水性の処理層（成形体）を引き抜き、新たに栄養塩を含有する処理層を交換して地中に埋設する必要がある。
【００１１】
つまり、新たに遮断壁全体を再構築するためには、建設費が嵩むとともに再構築に必要な長期間、汚染物質の流出による二次汚染の課題がある。
【００１２】
また、この特許文献１の方法の課題に対する解決手段として、特許文献２および特許文献３がある。
【００１３】
これらは汚染水の浄化剤または汚染物質を吸着する捕捉材料（例えば、活性炭）が、経年変化による性能劣化により、交換が必要となる。
【００１４】
すなわち、浄化剤または汚染物質を吸着する捕捉材料の性能の低下または失活した時点で、地中から捕捉材料を収納容器ごと抜き出して、新たなものと交換する必要がある。
【００１５】
この方法においては、栄養塩を含む浄化体または汚染物質を吸着する捕捉材料を、交換するために、抜き出しのための設備が必要で、交換作業の手間もかかる。
【００１６】
また抜き出したものは廃棄することになり経済性からも好ましくない。
【００１７】
さらに、栄養塩も経年変化によって徐々に供給量が減少していくことになり、新たなものと交換するまでの間、栄養塩が不足または供給されなくなり、生息する微生物を増殖、活性化させることができない。
【００１８】
また、浄化体または捕捉材料を単独または収納容器ごと地中から抜き出して新たなものと交換することで、栄養塩を含む浄化体または汚染物質を吸着する捕捉材料部分に生息していた有用微生物も取り除かれ、交換された新たな浄化体または捕捉材料に有用微生物が生息するまでに時間がかかり、効率的に地下水の浄化を行うことができない。
【００１９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、固体栄養塩体を交換することなく、簡便に随時補給し、長期間継続して生息する微生物を増殖、活性化させて、安定した効率的な地下水の浄化を行う地下水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】
【００２０】
本発明は、上記目的を達成するために、炭素数が６以上のカルボン酸を主成分または炭素数が１２以上のアルコールの少なくともいずれか一方を主成分とした固体栄養塩体を地中に設けた掘削穴に埋設し、前記固体栄養塩体を、地下水への溶解による減少に対応して前記掘削穴に補給するものである。
【００２１】
これにより、地下水中の微生物を活性化せしめ、有機塩素系化合物の分解を促進させることができ、有機塩素系化合物で汚染された地下水を浄化するものである。
【発明の効果】
【００２２】
固体栄養塩体からの栄養塩を水に対して徐々に溶解させて、固体栄養塩体またはこの保持体を交換することなく、固体栄養塩体の減少分を補給できるため、交換作業に費やす作業工数、作業時間を必要としない。
【００２３】
また、すでに地中に存在する固体栄養塩体の部分に繁殖していた有用微生物を生かして、長期間継続して固体栄養塩体および地中に生息する微生物を増殖、活性化させて効率的に地下水の浄化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
第１の発明は、炭素数が６以上のカルボン酸を主成分または炭素数が１２以上のアルコールの少なくともいずれか一方を主成分とした固体栄養塩体を地中に設けた掘削穴に埋設し、前記固体栄養塩体を、地下水への溶解による減少に対応して前記掘削穴に補給し、地下水中の微生物の活性化による有機塩素系化合物の分解を促進させることを特徴とする地下水の浄化方法としたものである。
【００２５】
これによって、固体栄養塩体からの栄養塩を水に対して徐々に溶解させることができ、固体栄養塩体を交換することなく、固体栄養塩体の減少分を補給していくので、交換作業をなくすとともに、すでに地中に存在する固体栄養塩体の部分に繁殖していた有用微生物を生かして、長期間継続して固体栄養塩体および地中に生息する微生物を増殖、活性化させて効率的に地下水の浄化を行うことができる。
【００２６】
また、固体栄養塩体は炭素数が６以上の直鎖状の飽和カルボン酸を主成分とするものが好ましく、その理由としては、直鎖状の飽和カルボン酸は、その分子構造から固体状で安定したものであり、工業的に安価に入手できるためである。
【００２７】
直鎖状の飽和カルボン酸は、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸などが挙げられる。
【００２８】
また、固体栄養塩体は炭素数が１２以上の直鎖状の第１級アルコールを主成分とするものが好ましく、その理由としては、直鎖状の第１級アルコールの分子構造から固体状で安定したものであり、水素供与体として用いることができ、この水素供与体としての効率も優れているからである。
【００２９】
直鎖状の第１級アルコールは、ステアリルアルコール、ミスチルアルコールなどが挙げられる。
【００３０】
第２の発明は、第１の発明において、地下水を誘導する為の遮水壁を埋設し、前記遮水壁で囲んだ内側に前記掘削穴を設け、前記掘削穴に前記固体栄養塩体を投入し、前記掘削穴の開口部から前記固体栄養塩体を補給するものである。
【００３１】
これによって、掘削穴に投入された固体栄養塩体に地下水が接触する頻度を向上させることができ、汚染地下水に徐々に固体栄養塩体が溶解、拡散することにより有用微生物を広範囲で活性化することができる。
【００３２】
第３の発明は、第１または第２の発明において、固体栄養塩の貯留容器を備え、前記貯留容器から固体栄養塩体を補給するものである。
【００３３】
これによって、常に一定量の固体栄養塩体を貯留し、固体栄養塩体の地下水への溶解による減少に対応して、簡便かつ安定的に掘削穴に補給することができる。
【００３４】
以下、本発明の地下水の浄化方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する  。本発明の一実施の形態を、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００３５】
図１（ａ）は一実施の形態に係る地下水の浄化方法の一例を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線での平面配置図、図２（ａ）〜（ｄ）は固体栄養塩体の斜視図、図３は他の例を示す平面配置図、図４は他の例を示す断面図である。
【００３６】
図１（ａ）、（ｂ）において、地中１を細長状に掘削して掘削穴２を形成し、この掘削穴２の上端部３から多数の固体栄養塩体４を挿入して埋設している。
【００３７】
掘削穴２の上端部３に、固体栄養塩体４を貯留する貯留容器５の下端に形成した吐出口６を接続させ、貯留容器５内の固体栄養塩体４を掘削穴２に補給するものである。
【００３８】
また吐出口６部分には、開閉弁７を設け貯留容器５の吐出口６の開閉、または貯留容器５内の固体栄養塩体４の掘削穴２への落下を調節する。
【００３９】
固体栄養塩体４は、比較的小片に成形し、これらを掘削穴２に埋設した状態で個々の固体栄養塩体４間の隙間で通水性を有しているものである。
【００４０】
また固体栄養塩体４は、地下水の流れのある透水層に接触するように埋設している。
【００４１】
また一定の汚染範囲の地下水を前記掘削穴２に埋設した固体栄養塩体４に接触するように透水層の下部まで遮蔽壁８を設けているものである。
【００４２】
図１（ａ）、（ｂ）の実線矢印は地下水の流れ方向を示しており、固体栄養塩体４の形状は、図２（ａ）〜（ｄ）に示しているが、特に形状を限定するものではない。
【００４３】
図３は一定径サイズの掘削穴２を複数設け、これらを連接または一定の間隔をおいて配置して、前記複数の掘削穴２の各々に固体栄養塩体４を埋設している。また複数の掘削穴２に、固体栄養塩体４を貯留する貯留容器５の下端に形成した吐出口６を各々接続させ、貯留容器５内の固体栄養塩体４を掘削穴２に補給するものである。
【００４４】
図４は掘削穴２に地下水を誘導するための遮水壁９を埋設し、前記遮水壁９内に固体栄養塩体４を埋設している。
【００４５】
また遮水壁９の掘削穴２の開口部１０に、固体栄養塩体４を貯留する貯留容器５の下端に形成した吐出口６を接続させ、貯留容器５内の固体栄養塩体４を前記遮水壁９の上部口１０より補給するものである。
【００４６】
前記遮水壁９は、鋼製の板材等で構成し、掘削穴２の形状を維持する。
【００４７】
また地中に掘削した井戸に設けて地下水中で固体栄養塩体４を保持するものである。
【００４８】
これによって、固体栄養塩体４を遮水壁９で誘導された地下水に接触させることができる。
【００４９】
次に、本発明の実施形態における固体栄養塩体４の材料組成、成形方法を説明する。
【００５０】
固体栄養塩体４は、炭素数が６以上のカルボン酸を主成分または炭素数が１２以上のアルコールを主成分としたものである。
【００５１】
本発明に用いる固体栄養塩体４のカルボン酸としては、炭素数が６以上であることが必須であり、炭素数が６未満では水に対する溶解度が大きすぎ、短期間でその形状をとどめなくなり、長期的な安定した栄養塩の付与ができないことから好ましくない。
【００５２】
また、炭素数の上限は特に設ける必要はないが、工業的に大量に入手可能な材料としては炭素数１８程度と考えられるが、炭素数が１８以下のものに限られるものではないことはいうまでもない。
【００５３】
また、本実施の形態に用いるカルボン酸は直鎖状構造を有し、さらには飽和モノカルボン酸であることが好ましい。
【００５４】
また、本発明に用いる固体栄養塩体４のアルコールとしては、炭素数が１２以上であることが必須であり、炭素数が１２未満では水に対する溶解度が大きすぎ、短期間でその形状をとどめなくなり、長期的な安定した栄養塩の付与ができないことから好ましくない。
【００５５】
炭素数の上限は特に設ける必要はないが、工業的に大量に入手可能な材料としては炭素数２０程度と考えられる。
【００５６】
ただ、本発明におけるアルコールは炭素数２０以下のものに限定されるものではない。
前記カルボン酸やアルコールは、粒状、球状または板状、棒状に成形する。
【００５７】
カルボン酸やアルコールを成形するためには、物質の融点以上に加熱した状態で金型などに挿入後、冷却固化させる方法などの通常の方法で容易になしえる。
【００５８】
また主成分であるカルボン酸やアルコールをセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等の生体親和性の高い材料を用いた坦体に坦持させ、坦持体として用いることができる。
【００５９】
これらは、例えば径が１ｍｍから３ｍｍの粒状、球状または板状、棒状としての成形品、またはカルボン酸やアルコールを通気性のあるウレタン体、連続発泡体、紐上または織布、不織布上に固定化（コーティング）する等の手段によって実用に供する成形品とすることができる。
【００６０】
さらに前記成形品を一定量ずつ内部へ水が進入可能な袋に挿入して、地中に充填、埋設した状態で地下水を通過させるための透水性を有する構成としてもよい。
【００６１】
次に固体栄養塩体４の成形例を図２（ａ）〜（ｄ）で説明する。固体栄養塩体４は、粒状体、球体または板状、棒状としての成形品で、図２（ａ）および（ｂ）は、例えば径が１ｍｍから３ｍｍ、長さが５ｍｍから１０ｍｍの断面が円状または多角形状の棒状４ａ、４ｂに成形したもので、（ｃ）は、例えば径が１ｍｍから３ｍｍの球状４ｃに成形したものである。また、（ｄ）のように板状４ｄに構成してもよい。
【００６２】
なお、実施状況に応じて固体栄養塩体４の成形品は、形状、サイズ等を任意に選択することができ、異なる複数種のものを混合させて地中の掘削穴２に埋設してもよい。
【００６３】
また掘削穴２には、特に棒状の固体栄養塩体４の成形品の方向を一定にして挿入する必要はなく、ランダムに挿入すればよい。
【００６４】
この場合には、多数の固体栄養塩体４間で適度の透水性を有して埋設することができる。
【００６５】
以上のように構成された基本的なシステムにおいて、まず掘削穴２は遮水壁９で囲まれた部分に設けられ、固体栄養塩体４を投入する。
【００６６】
次に遮水壁９で囲まれた掘削穴２の開口部１０に、固体栄養塩体４を貯留する貯留容器５の下端に形成した吐出口６を各々接続させ、貯留容器５内の固体栄養塩体４を掘削穴２に補給するものである。
【００６７】
また地下水帯の上流側に遮蔽壁８を設けて、一定の汚染範囲の地下水を前記掘削穴２に埋設した固体栄養塩体４に接触させる。
【００６８】
この際、固体栄養塩体４からの地下水に栄養塩が溶解して固体栄養塩体４の下流側の透水層に栄養塩が徐々に溶解、拡散する。
【００６９】
これによって透水層および透水層に隣接する土壌に生息する嫌気性微生物に栄養塩が供給され、嫌気性微生物を増殖、活性化させる。
【００７０】
また固体栄養塩体４自体の表面部にも嫌気性微生物が生息することになり、長期間継続して固体栄養塩体４および地中に生息する嫌気性微生物を増殖、活性化させて効率的に地下水の浄化を行うことができる。
【００７１】
固体栄養塩体４は、炭素数が６以上のカルボン酸を主成分または炭素数が１２以上のアルコールを主成分としたもので、これによって水に対する溶解度が小さくできる。
【００７２】
従って栄養塩は水に対して徐々に溶解することで栄養源の補給回数が少なくできる。
【００７３】
固体栄養塩体４は時間経過とともに徐々に地下水に溶解し、固体栄養塩体４の体積が減少していく。
【００７４】
これによって掘削穴２または遮水壁９で囲まれた部分に投入された固体栄養塩体４の上面位置が下降することになる。
【００７５】
遮水壁９で囲まれた掘削穴２の開口部１０に、固体栄養塩体４を貯留する貯留容器５の下端に形成した吐出口６を各々接続させているので、固体栄養塩体４の上面位置が下降することに伴って貯留容器５内の固体栄養塩体４は自重により掘削穴開口部１０内に落下して自動的に補給する。
【００７６】
したがって常に掘削穴２内に固体栄養塩体４を存在させることができる。
【００７７】
これによって長期間栄養塩を安定して供給することができ、自然条件下で生息する嫌気性微生物の活性化、増殖による有機塩素系化合物の分解（還元的脱塩素化反応）を促進することができる。
【００７８】
なお、固体栄養塩体４を掘削穴２内に補給するようにしたが、必要に応じて前記固体栄養塩体４とともに、嫌気性微生物を補給してもよい。
【００７９】
この場合は、嫌気性微生物を常に過不足なく地中に生息させ、有機塩素系化合物の分解をより促進し地下水の浄化を行うことができる。
【００８０】
また、固体栄養塩体４を貯留する貯留容器５の下端に形成した吐出口６を各々接続させ、固体栄養塩体４の上面位置が下降することに伴って貯留容器５内の固体栄養塩体４を掘削穴開口部１０内に自重により落下させて自動的に補給するようにしたが、掘削穴開口部１０に蓋体（図示なし）を設け、この蓋体を開閉して手動にて固体栄養塩体４を補給してもよい。
【００８１】
また、時間経過とともに固体栄養塩体４が徐々に透水層の地下水に溶解し、固体栄養塩体４の体積が減少して、掘削穴開口部１０内の固体栄養塩体４の上面位置が下降するが、前記固体栄養塩体４の上面位置の下降を光検出手段、超音波検出手段（図示なし）等を用いて検出し、この検出信号によって、固体栄養塩体４の補給時期を報知するか、もしくは固体栄養塩体４を自動的に補給するようにしてもよい。
【００８２】
この場合は、長期間に亘ってより省力化を図ることができる。
【００８３】
従来は、栄養塩を含む浄化体または汚染物質を吸着する捕捉材料を、経年変化による寿命劣化による能力の低下または失活した時点で、浄化体または捕捉材料を単独または収納容器ごと地中から抜き出して新たなものと交換するもので、抜き出しのための設備が必要で、交換作業の手間もかかる。
【００８４】
また抜き出したものは廃棄することになり経済性からも好ましくない。
【００８５】
さらに、栄養塩も経年変化によって徐々に供給量が減少していくことになり、新たなものと交換するまでの間、栄養塩が不足または供給されなくなり、生息する嫌気性微生物を増殖、活性化させることができない。
【００８６】
また浄化体または捕捉材料を単独または収納容器ごと地中から抜き出して新たなものと交換することで、栄養塩を含む浄化体または汚染物質を吸着する捕捉材料部分に生息していた嫌気性微生物も取り除かれることとなる。
【００８７】
従って、交換された新たな浄化体または捕捉材料に嫌気性微生物が生息するまでに時間がかかり、効率的な地下水の浄化を行うことができない。
【００８８】
前述した従来の方法に対して、本発明の実施形態の地下水の浄化方法によれば、炭素数が６以上のカルボン酸を主成分または炭素数が１２以上のアルコールを主成分とした固体栄養塩体４を地中に設けた掘削穴２に投入し、前記固体栄養塩体４を地下水への溶解による減少に対応して掘削穴開口部１０内に補給し、地下水中の嫌気性微生物の活性化を図ることにより有機塩素系化合物の分解を促進できる。
【００８９】
固体栄養塩体４からの栄養塩を地下水に対して徐々に溶解させて、体積が減少していく固体栄養塩体４を用い、この固体栄養塩体４の減少分を常に補給していくので、長期間に亘って地中に安定して栄養塩を供給し、かつ掘削穴２または掘削穴２近傍に繁殖している嫌気性微生物が取り除かれることなく、新たに補給される固体栄養塩体４にも迅速に移って繁殖する。
【００９０】
また遮水壁９も、抜き出して交換する必要がなく、抜き出しのための設備が不要で、交換作業の手間もかからず、また廃棄による経済的な損出もない。
【００９１】
したがって固体栄養塩体４からの栄養塩を水に対して徐々に溶解させて、固体栄養塩体４またはこの遮水壁９を交換することなく、固体栄養塩体の減少分を補給できる。
【００９２】
これにより、交換作業をなくすとともに、すでに存在する固体栄養塩体４の部分に繁殖していた嫌気性微生物を取り除くことがないために、長期間継続して固体栄養塩体４および地中に生息する嫌気性微生物を増殖、活性化させることができる。
【００９３】
よって、効率的にテトラクロロエチレン、トリクロロエチレンなどの有機塩素系化合物の分解を促進し地下水の浄化を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
地中の有用微生物による地下水の浄化方法に広く展開することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態に係る地下水の浄化方法の一例を示す断面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線での平面配置図
【図２】（ａ）〜（ｄ）は固体栄養塩体の斜視図
【図３】本発明の一実施の形態に係る地下水の浄化方法の他の例を示す平面配置図
【図４】本発明の一実施の形態に係る地下水の浄化方法の他の例を示す断面図
【符号の説明】
【００９６】
１    地中
２    掘削穴
３    上部端
４、４ａ〜４ｄ    固体栄養塩体
５    貯留容器
６    吐出口
７    開閉弁
８    遮蔽壁
９    遮水壁
１０    掘削穴開口部
【図１】
2006281151.tif 000003
【図２】
2006281151.tif 000004
【図３】
2006281151.tif 000005
【図４】
2006281151.tif 000006