(57)【要約】【課題】微生物を用いて確実に且つより効率的に揮発性有機化合物を分解して汚染した土壌や地下水を浄化処理することが可能な汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理方法を提供する。【解決手段】揮発性有機化合物で汚染された汚染領域Ｒに揚水井１が配設されるとともに、揚水井１を間に一方の汚染領域Ｒ１側に第１注入井２が、他方の汚染領域Ｒ２側に第２注入井３が配設され、第１注入井２から供給し一方の汚染領域Ｒ１を流通させて揚水井１で汲み上げる地下水Ｗの第１循環Ｓ１によって、一方の汚染領域Ｒ１に、活性化した嫌気性微生物で揮発性有機化合物を分解させる嫌気性分解領域Ｐ１を形成し、第２注入井３から供給し他方の汚染領域Ｒ２を流通させて揚水井１で汲み上げる地下水Ｗの第２循環Ｓ２によって、他方の汚染領域Ｒ２に、活性化した好気性微生物で揮発性有機化合物を分解させる好気性分解領域Ｐ２を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水を微生物によって原位置で浄化処理する方法であって、
前記揮発性有機化合物で汚染された汚染領域に揚水井が配設されるとともに、該揚水井を間に一方の汚染領域側に第１注入井が、他方の汚染領域側に第２注入井が配設され、
前記第１注入井から供給し前記一方の汚染領域を流通させて前記揚水井で汲み上げる前記地下水の第１循環によって、前記一方の汚染領域に、活性化した嫌気性微生物で前記揮発性有機化合物を分解させる嫌気性分解領域を形成し、
前記第２注入井から供給し前記他方の汚染領域を流通させて前記揚水井で汲み上げる前記地下水の第２循環によって、前記他方の汚染領域に、活性化した好気性微生物で前記揮発性有機化合物を分解させる好気性分解領域を形成することを特徴とする汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばテトラクロロエチレンやトリクロロエチレンなどの揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水を微生物によって原位置で浄化処理する汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テトラクロロエチレンやトリクロロエチレンなどの揮発性有機化合物（揮発性有機塩素系化合物）で汚染された土壌や地下水を原位置で浄化処理する方法の一つとして、一般にバイオレメディエーションと称される方法が用いられている。このバイオレメディエーションでは、揮発性有機化合物で汚染された汚染領域に例えば窒素や炭素などの栄養源を注入して土着の微生物（嫌気性微生物）を活性化させたり、直接汚染領域に微生物を注入し、この微生物で揮発性有機化合物を分解させることによって汚染した土壌や地下水を浄化処理する。
【０００３】
このとき、例えばテトラクロロエチレンに汚染された土壌や地下水を浄化処理する場合には、汚染領域で活性化した嫌気性微生物による還元的脱塩素反応で、テトラクロロエチレンがトリクロロエチレンひいてはシス−１，２−ジクロロエチレンまで分解される。そして、シス−１，２−ジクロロエチレンが塩化ビニルを経て二酸化炭素に分解されると、完全に無害化され、汚染領域の浄化処理が完了する。
【０００４】
しかしながら、このようなバイオレメディエーションにおいて、嫌気性微生物によってテトラクロロエチレンをトリクロロエチレンやシス−１，２−ジクロロエチレンまで分解することは可能であるが、嫌気性微生物の基質になり難いトリクロロエチレンやシス−１，２−ジクロロエチレンをさらに塩化ビニルや二酸化炭素まで分解させることが難しく、たとえ分解できたとしても完全な浄化処理を終えるまでに長期間を要するという問題があった。
【０００５】
一方で、上記の課題を解決するために、例えば特許文献１に開示された方法（汚染土壌および汚染水の浄化方法）では、嫌気性微生物によってテトラクロロエチレンをトリクロロエチレンやシス−１，２−ジクロロエチレンまで分解した後に、汚染領域に空気などのガスを通気して（ガス通気工程）、汚染領域を嫌気的条件から好気的条件に変える。そして、このガス通気工程によって活性化した土着の好気性微生物や新たに汚染領域に注入した好気性微生物によって、嫌気性微生物では分解が困難なトリクロロエチレンやシス−１，２−ジクロロエチレンを二酸化炭素に分解するようにしている。また、嫌気性微生物処理工程とガス通気工程と好気性微生物処理工程を順次繰り返し行なったり、各工程を複数回行なうことで、汚染領域の揮発性有機化合物を効率的に且つ確実に浄化処理するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−２０５２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された浄化処理方法においては、ガス通気工程によって、汚染領域全体を嫌気的条件から好気的条件に変化させる必要があり、特に汚染領域が広範囲であるほどに、嫌気的あるいは好気的条件に変化させるために多くの時間を要するという問題があった。このため、微生物を用いてより効率的に揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水の浄化処理を行なえる方法が強く望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑み、微生物を用いて確実に且つより効率的に揮発性有機化合物を分解して汚染した土壌や地下水を浄化処理することが可能な汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理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】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明の汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理方法は、揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水を微生物によって原位置で浄化処理する方法であって、前記揮発性有機化合物で汚染された汚染領域に揚水井が配設されるとともに、該揚水井を間に一方の汚染領域側に第１注入井が、他方の汚染領域側に第２注入井が配設され、前記第１注入井から供給し前記一方の汚染領域を流通させて前記揚水井で汲み上げる前記地下水の第１循環によって、前記一方の汚染領域に、活性化した嫌気性微生物で前記揮発性有機化合物を分解させる嫌気性分解領域を形成し、前記第２注入井から供給し前記他方の汚染領域を流通させて前記揚水井で汲み上げる前記地下水の第２循環によって、前記他方の汚染領域に、活性化した好気性微生物で前記揮発性有機化合物を分解させる好気性分解領域を形成することを特徴とする。
【００１０】
この発明においては、地下水の第１循環によって一方の汚染領域に嫌気性分解領域が形成されるため、この領域で活性化した嫌気性微生物によって揮発性有機化合物を分解することができる。また、地下水の第２循環によって他方の汚染領域に好気性分解領域が形成されるため、嫌気性分解領域で無害化されるまで分解しきれていない揮発性有機化合物をこの好気性分解領域に地下水とともに流通させることで、好気性微生物によって無害化されるまで分解することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理方法によれば、従来の汚染領域全体を嫌気的条件から好気的条件に変化させる浄化処理方法と比較して、揮発性有機化合物を含む地下水を揚水井から汲み上げ、順次嫌気性分解領域や好気性分解領域に流通させるという簡易な操作で揮発性有機化合物を無害化するまで分解することができるため、確実に且つ効率的に浄化処理を行なうことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理方法について説明する。本実施形態は、揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水を、微生物によって原位置で浄化処理する汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理方法に関するものである。
【００１３】
本実施形態の汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理方法に用いる浄化処理装置（浄化処理設備）Ａは、図１に示すように、揮発性有機化合物で汚染された汚染領域Ｒに配置された揚水井１と、この揚水井１を間に一方の汚染領域Ｒ１側に配置された第１注入井２と、揚水井１を間に他方の汚染領域Ｒ２側に配置された第２注入井３とを備えて構成されている。また、揚水井１には、その下端側に周囲の地下水Ｗを内部に透過させるためのスリット部１ａが設けられており、内部に挿入設置した揚水ポンプ１ｂの駆動によりスリット部１ａを介して地下水Ｗを集水し地上に汲み上げるように構成されている。一方、第１注入井２と第２注入井３は、それぞれ、下端側にスリット部２ａ、３ａが設けられており、揚水井１で汲み上げた地下水Ｗを第１注入井２と第２注入井３のそれぞれの内部に供給した際に、この地下水Ｗをスリット部２ａ、３ａを通じて地中に返送できるように構成されている。なお、図１では、揚水井１と第１注入井２と第２注入井３とがそれぞれ１つずつ設けられているように図示しているが、揚水井１と第１注入井２と第２注入井３はそれぞれ、複数設けられていてもよい。
【００１４】
さらに、本実施形態の浄化処理装置Ａにおいては、揚水井１の揚水ポンプ１ｂに繋がる配管４が地上にて二股に分岐しており、一方の分岐管５が栄養剤添加槽６に、他方の分岐管７が曝気槽８にそれぞれ繋げられている。また、栄養剤添加槽６と第１注入井２、曝気槽８と第２注入井３が、それぞれ、配管９、１０を介して繋げられている。
【００１５】
上記のように構成した浄化処理装置Ａによって汚染土壌及び汚染地下水を浄化処理する際には、揚水井１内に挿入した揚水ポンプ１ｂを駆動し、揚水井１のスリット部１ａを介して周囲の地下水Ｗを集水しつつ地上に汲み上げる。このように揚水井１から地下水Ｗを汲み上げると、一方の汚染領域Ｒ１には、第１注入井２側から揚水井１に向けて流れる地下水流Ｔ１が発生し、他方の汚染領域Ｒ２には、第２注入井３側から揚水井１に向けて流れる地下水流Ｔ２が発生する。
【００１６】
また、本実施形態において、一方の汚染領域Ｒ１から集水した地下水Ｗと他方の汚染領域Ｒ２から集水した地下水Ｗとが、揚水井１内で混合されて地上に汲み上げられる。そして、地上に汲み上げた地下水Ｗのうち一部の地下水は、一方の分岐管５を介して栄養剤添加槽６に送られ、この栄養剤添加槽６で、例えば窒素栄養源、炭素栄養源、有機酸、無機塩、ビタミンなどの栄養剤が添加される。このように栄養剤を添加した地下水Ｗは、配管９を通じて第１注入井２に供給され、この第１注入井２のスリット部２ａから再度地中に返送される。返送された栄養剤を含む地下水Ｗは、一方の汚染領域Ｒ１を流通する地下水流Ｔ１によってこの一方の汚染領域Ｒ１を通過し、再度揚水井１に集水される。これにより、揚水井１を間に一方の汚染領域Ｒ１側には、揚水井１から栄養剤添加槽６に、栄養剤添加槽６から第１注入井２に、第１注入井２から一方の汚染領域Ｒ１を通じて再び揚水井１に循環する地下水Ｗの第１循環Ｓ１が形成される。
【００１７】
そして、このように形成された地下水Ｗの第１循環Ｓ１によって、栄養剤を含む地下水Ｗが順次一方の汚染領域Ｒ１を通過するとともに、土着の微生物が活性化して土壌や地下水中の酸素が消費され、一方の汚染領域Ｒ１側には、土着の嫌気性微生物が活性化した嫌気性分解領域Ｐ１が形成される。
【００１８】
一方、揚水井１で汲み上げられ、他方の分岐管７を介して曝気槽８に送られた地下水Ｗは、この曝気槽８で曝気され、その溶存酸素量が増大される。すなわちこの地下水Ｗの溶存酸素濃度を高めるように処理される。そして、このように溶存酸素濃度が高くなった地下水Ｗは、配管１０を介して第２注入井３に供給され、この第２注入井３のスリット部３ａから再度地中に返送される。返送された溶存酸素濃度が高い地下水Ｗは、他方の汚染領域Ｒ２を流通する地下水流Ｔ２によってこの他方の汚染領域Ｒ２を通過し、再度揚水井１に集水される。これにより、揚水井１を間に他方の汚染領域Ｒ２側には、揚水井１から曝気槽８に、曝気槽８から第２注入井３に、第２注入井３から他方の汚染領域Ｒ２を通じて再び揚水井１に循環する地下水Ｗの第２循環Ｓ２が形成される。
【００１９】
そして、このように形成された地下水Ｗの第２循環Ｓ２によって、溶存酸素濃度が高い地下水Ｗが順次他方の汚染領域Ｒ２を通過するとともに、土着の微生物が活性化し、この他方の汚染領域Ｒ２側には、土着の好気性微生物が活性化した好気性分解領域Ｐ２が形成される。
【００２０】
例えばテトラクロロエチレン（揮発性有機化合物）で汚染された汚染領域Ｒに第１循環Ｓ１と第２循環Ｓ２を形成して地下水Ｗを循環させた場合には、第１循環Ｓ１で形成した嫌気性分解領域Ｐ１で、テトラクロロエチレンが活性化した嫌気性微生物による脱塩素反応でトリクロロエチレンひいてはシス−１，２−ジクロロエチレンに分解される。さらに、このようにトリクロロエチレンひいてはシス−１，２−ジクロロエチレンに分解された揮発性有機化合物が、第１循環Ｓ１によって地下水Ｗとともに揚水井１から汲み上げられる。ついで、このトリクロロエチレンひいてはシス−１，２−ジクロロエチレンを含む地下水Ｗが、第２循環Ｓ２に送られ、第２注入井３から好気性分解領域Ｐ２に流通する。これにより、嫌気性分解領域Ｐ１の嫌気性微生物でトリクロロエチレンひいてはシス−１，２−ジクロロエチレンまで分解された揮発性有機化合物は、好気性分解領域Ｐ２で活性化した好気性微生物による脱塩素反応で塩化ビニルを経て二酸化炭素に分解される。
【００２１】
ここで、本実施形態において、揚水井１で汲み上げた地下水Ｗは、嫌気性分解領域Ｐ１を通過した第１循環Ｓ１の地下水Ｗと、好気性分解領域Ｐ２を通過した第２循環Ｓ２の地下水Ｗとが揚水井１内で混合される。そして、地上に汲み上げるとともに、一方の分岐管５と他方の分岐管７によって第１循環Ｓ１と第２循環Ｓ２とに振り分けられる。このため、嫌気性分解領域Ｐ１を通過してトリクロロエチレンひいてはシス−１，２−ジクロロエチレンまで分解された揮発性有機化合物の一部は、再度第１循環Ｓ１によって嫌気性分解領域Ｐ１を通過するように循環されることになる。しかしながら、継続的に揚水井１で地下水Ｗを汲み上げ第１循環Ｓ１と第２循環Ｓ２に振り分けて循環することで、汚染領域Ｒのテトラクロロエチレンの全てが嫌気性分解領域Ｐ１と好気性分解領域Ｐ２を通過し、徐々に二酸化炭素まで分解されて無害化される。これにより、汚染領域Ｒ全体のテトラクロロエチレンで汚染された汚染土壌及び汚染地下水が確実に浄化処理される。また、このとき、順次揚水井１で汲み上げた地下水Ｗの揮発性有機化合物濃度を測定することで、汚染土壌及び汚染地下水の浄化処理の程度を確認することができる。
【００２２】
したがって、本実施形態の汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理方法においては、地下水Ｗの第１循環Ｓ１によって一方の汚染領域Ｒ１側に嫌気性分解領域Ｐ１が形成される。これにより、この領域Ｐ１で活性化した嫌気性微生物によって揮発性有機化合物を分解することができる。また、地下水Ｗの第２循環Ｓ２によって他方の汚染領域Ｒ２側に好気性分解領域Ｐ２が形成される。これにより、嫌気性分解領域Ｐ１で無害化されるまで分解しきれていない揮発性有機化合物がこの好気性分解領域Ｐ２に地下水Ｗとともに流通することで、確実に揮発性有機化合物を好気性微生物によって無害化されるまで分解することができる。
【００２３】
よって、従来の汚染領域Ｒ全体を嫌気的条件から好気的条件に変化させる浄化処理方法と比較して、揮発性有機化合物を含む地下水Ｗを揚水井１から汲み上げ、嫌気性分解領域Ｐ１と好気性分解領域Ｐ２とに順次流通させるという簡易な操作で、揮発性有機化合物を無害化するまで分解することができ、確実に且つ効率的に浄化処理を行なうことが可能になる。また、早期に信頼性の高い浄化処理を簡便に行なうことができ、浄化処理に掛かるコストの低減を図ることも可能になる。
【００２４】
以上、本発明に係る汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、第１注入井２から栄養剤を添加した地下水Ｗを地中に返送することで、土着の嫌気性微生物を活性化させた嫌気性分解領域Ｐ１を形成し、また、第２注入井３から溶存酸素濃度を上昇させた地下水Ｗを地中に返送することで、土着の好気性微生物を活性化させた好気性分解領域Ｐ２を形成するものとしたが、第１注入井２に供給する地下水Ｗに嫌気性微生物を添加したり、第２注入井３に供給する地下水Ｗに好気性微生物を添加して、これら地下水Ｗが一方の汚染領域Ｒ１と他方の汚染領域Ｒ２にそれぞれ流通することで、嫌気性分解領域Ｐ１に嫌気性微生物を、好気性分解領域Ｐ２に好気性微生物を供給するようにしてもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、揚水井１で汲み上げた地下水Ｗに対し栄養剤の添加のみを施して第１注入井２から返送するものとしたが、例えば汲み上げた地下水Ｗを脱気装置などに送り、溶存酸素濃度を低下させた地下水Ｗを第１注入井２から返送するようにしてもよい。これにより、確実に第１循環Ｓ１によって嫌気性分解領域Ｐ１を形成することができるとともに、確実に嫌気性微生物を活性化させて揮発性有機化合物を分解させることができる。
【００２６】
さらに、本実施形態では、嫌気性分解領域Ｐ１と好気性分解領域Ｐ２をそれぞれ通過した地下水Ｗを揚水井１で混合しつつ汲み上げるものとしたが、嫌気性分解領域Ｐ１を通過した地下水Ｗと、好気性分解領域Ｐ２を通過した地下水Ｗとをそれぞれ区分しながら地上に汲み上げてもよい。この場合には、嫌気性分解領域Ｐ１を通過した地下水Ｗを全て曝気槽８に送り、好気性分解領域Ｐ２を通過した地下水Ｗを全て栄養剤添加槽６に送ることが可能になる。すなわち、第１循環Ｓ１と第２循環Ｓ２とを繋げた１系統の循環で地下水Ｗを循環させることができる。そして、このようにした場合には、嫌気性分解領域Ｐ１でトリクロロエチレンひいてはシス−１，２−ジクロロエチレンまで分解した揮発性有機化合物を全て、次工程の好気性分解領域Ｐ２に送ることができるため、本実施形態よりもさらに効率的に浄化処理を行なうことが可能になる。
【００２７】
また、本実施形態では、第２循環Ｓ２の曝気槽８が地下水Ｗの溶存酸素濃度を上昇させるためにのみ用いられるように説明を行なったが、曝気槽８で地下水Ｗを曝気するとともに、この地下水Ｗに含まれた少なくとも揮発性有機化合物の一部が曝気槽８内の気相中に揮発、拡散する。このため、例えば曝気槽８の気相に活性炭などの吸着剤を収容した吸着槽を接続して浄化処理装置Ａを構成し、曝気とともに曝気槽８の気相を吸着槽に送ることで、気相中に揮発した揮発性有機化合物を吸着剤で捕集するようにしてもよい。この場合には、地中の微生物で揮発性有機化合物を分解し汚染土壌及び汚染地下水を浄化処理することができると同時に、地上においても汲み上げた地下水Ｗから揮発性有機化合物を除去することができるため、さらに効率的に浄化処理を行なうことが可能になる。
【００２８】
さらに、本実施形態では、土壌及び地下水を汚染している揮発性有機化合物がテトラクロロエチレン（トリクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレンを含む）であるものとして説明を行なったが、例えば、１，１，１−トリクロロエタン、ジクロロメタン、四塩化炭素、１，１−ジクロロエチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，３−ジクロロプロペン、ベンゼンなど他の揮発性有機化合物に対しても、本発明の汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理方法を適用することにより、本実施形態と同様に浄化処理することが可能である。また、例えばこれら揮発性有機化合物とともに、水銀、セレン、六価クロム、カドミウム、鉛、砒素などの重金属類が共存する複合汚染が生じている場合には、揚水井１で汲み上げた地下水Ｗに対し、不溶化処理などを施し、重金属類などの他の汚染物質を除去した地下水Ｗを各注入井２、３から地中に返送することで、他の汚染物質を除去しつつ揮発性有機化合物を分解処理することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る汚染土壌及び汚染地下水の原位置浄化処理方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      揚水井
１ｂ    揚水ポンプ
２      第１注入井
３      第２注入井
６      栄養剤添加槽
８      曝気槽
Ａ      浄化処理装置（浄化処理設備）
Ｐ１    嫌気性分解領域
Ｐ２    好気性分解領域
Ｒ      汚染領域
Ｒ１    一方の汚染領域
Ｒ２    他方の汚染領域
Ｓ１    第１循環
Ｓ２    第２循環
Ｔ１    地下水流
Ｔ２    地下水流
Ｗ      地下水
【図１】
2008200598.tif 000003