(57)【要約】【課題】地下水中への過剰な栄養塩の付与による悪影響を防止するとともに微生物を増殖、活性化させて効率的に地下水の浄化を行う。【解決手段】炭素数が６以上のカルボン酸または炭素数が１２以上のアルコールを主成分とした透水性を有する固体栄養塩付与体１０を備え、地下水中の微生物に地中に埋設した固体栄養塩付与体１０からの栄養塩を付与して、微生物の増殖、活性化による有機塩素系化合物の分解を促進するもので、固体栄養塩付与体は水に対する溶解度が小さいので、栄養塩は水に対して徐々に溶解することになり、過剰栄養塩化による悪影響を防止するとともに長期間栄養塩を安定供給し、微生物の活性化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。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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透水性を有する固体栄養塩付与体を備え、地下水中の微生物に地中に埋設した前記固体栄養塩付与体からの栄養塩を付与して、前記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浄化システム。
【請求項２】
地下水を固体栄養塩付与体に注水する請求項１に記載の地下水浄化システム。
【請求項３】
地下水を固体栄養塩付与体の下方から注水する請求項２に記載の地下水浄化システム。
【請求項４】
複数の固体栄養塩付与体を併設して一体化した請求項１〜３のいずれかに記載の地下水浄化システム。
【請求項５】
揚水井戸と固体栄養塩付与体間の一定の汚染範囲に強制的な地下水流を発生させる請求項１〜４のいずれかに記載の地下水浄化システム。
【請求項６】
窒素化合物の浄化機能を有する炭素数が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付与体を備えた地下水浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の地下水浄化方法およびシステムに関しては、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、この揚水した地下水に地上の装置によって、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２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の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および２）。
また、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、コバルト等の重金属）、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３）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１０７５２号公報（第６〜７頁、第１図）
【特許文献２】
特開平９−２５３６８８号公報（第４頁、第１図）
【特許文献３】
特開平１１−３３３４９３号公報（第４〜６頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の地下水の浄化方法、システムおいては、揚水した地下水にまたは地中に形成した処理層に含有させた従来の栄養塩類では水に対する溶解度が大きすぎ、供給する栄養塩の地下水への溶出が早く過剰な栄養塩の付与と、さらに長期的な安定した栄養塩の付与ができない。このため前記過剰栄養塩よる特に湖沼や内海などの閉鎖系の水系でのプランクトン、藻、赤潮の異常発生をまねく課題があった。
また、地下水を揚水ポンプで揚水し、この揚水した地下水に地上の装置によって、微生物等とともに、栄養塩を付与し、この地下水を再び地中に注水するシステムにおいては、栄養塩の供給量のバラツキによる過剰栄養化の恐れがあるとともに、システムの複雑化をまねく課題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、地下水中への過剰な栄養塩の付与による悪影響を防止し、さら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とともに地上に備える構成を簡略化した地下水浄化システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するために、本発明は、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以上のアルコールを主成分とした透水性を有する固体栄養塩付与体を備え、地下水中の嫌気性微生物に地中に埋設した固体栄養塩付与体からの栄養塩を付与して、前記嫌気性微生物の活性化による有機塩素系化合物の分解（還元的脱塩素化反応）を促進するもので、固体栄養塩付与体は水に対する溶解度が小さく、従って栄養塩は水に対して徐々に溶解することになり、富栄養塩化による様々な悪影響を防止することができるとともに長期間栄養塩を安定して供給することができる。
【０００７】
さらに前記嫌気性微生物の活性化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。また地上に備える構成の簡略化を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、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以上のアルコールを主成分とした透水性を有する固体栄養塩付与体を備え、地下水中の微生物に地中に埋設した固体栄養塩付与体からの栄養塩を付与して、前記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もので、固体栄養塩付与体は水に対する溶解度が小さく、従って栄養塩は水に対して徐々に溶解することになり、富栄養塩化による様々な悪影響を防止することができるとともに長期間栄養塩を安定して供給することができる。
【０００９】
さらに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ができる。また地上に備える構成の簡略化を図ることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、地下水を、透水性を有する固体栄養塩付与体に注水するもので、注水のための穴を別途掘削する必要がなく、固体栄養塩付与体内の過剰栄養塩化と目詰まりを防止することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、地下水を固体栄養塩付与体の下方から注水するもので、地中の透水帯により近傍から注水することによって、効果的に固体栄養塩付与体に下方から注水することにより、効率的に地下水の循環を図ることができ、固体栄養塩付与体は徐々に溶解し、嫌気性菌の活動が促進され、地下水の嫌気性化が図れる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、複数の固体栄養塩付与体を併設して一体化したもので、個々の固体栄養塩付与体を小形に製作することができ、また実施状況に応じて固体栄養塩付与体の全体の必要サイズを任意に選択することができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、揚水井戸と固体栄養塩付与体間の一定の汚染範囲に強制的な地下水流を発生させたもので、地下水の自然の流れが無いか非常に少ない状況等においても、地下水に固体栄養塩付与体から安定して栄養塩を供給することができる。
【００１４】
請求項６記載の発明は、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以上のアルコールを主成分とした固体栄養塩付与体は、地下水流により窒素化合物の浄化機能を有することにより、土壌中の嫌気性菌の活動促進によって、嫌気状態をつくりだし、地下水の浄化を促進することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の地下水浄化システムの実施例について、図面を参照しながら説明する。
（実施例１）
本発明の実施例１を、図１〜図４を参照しながら説明する。図１（ａ）は本実施例１に係る地下水浄化システムの一例を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の平面配置図、図２（ａ）は他の例を示す断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の平面配置図、図３（ａ）〜（ｅ）は固体栄養塩付与体の斜視図、図４は固体栄養塩付与体への注水状態を示す斜視図である。
【００１６】
図１（ａ）（ｂ）において、地中１を掘削し、ここに固体栄養塩付与体１０を埋設している。この固体栄養塩付与体１０から一定距離をおいて揚水井戸３を形成し、この中に揚水管４を位置させてポンプ５で地下水を汲み上げる。６は貯留タンクで、ポンプ５で汲み上げた地下水を貯留し、ここで貯留した地下水は注水管７を介して、固体栄養塩付与体１０に注水され、注水された地下水は、透水性を有する固体栄養塩付与体１０を通って地中の地下水に戻す。
固体栄養塩付与体１０は、地下水の流れのある地下水流帯に接触するように埋設し、また揚水井戸３は固体栄養塩付与体１０の地下水流の下流側に設けられている。図中の実線矢印は揚水および注水の流れ方向を示し、破線矢印は地下水の流れ方向を示す。
【００１７】
固体栄養塩付与体１０は水に対する溶解度が小さく、従って栄養塩は水に対して徐々に溶解することになり、富栄養塩化による様々な悪影響を防止することができるとともに長期間栄養塩を安定して供給することができる。さらに、自然条件下で生息する嫌気性微生物の活性化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。また、地上に備える構成の簡略化を図ることができる。
【００１８】
また、地下水流中の一部から揚水した地下水の注水により、固体栄養塩付与体１０から嫌気性微生物への栄養塩がより安定して供給されるとともに地中（Ｂ）２の土壌、地下水に栄養塩を広く拡散させることができる。また固体栄養塩付与体１０の目詰まりを防止することができる。
【００１９】
また、図２（ａ）（ｂ）に示す実施例は、揚水井戸３を中央部にしてこの周囲に複数の固体栄養塩付与体１０を配置したものである。図２（ａ）（ｂ）に示すように、中央部に設けた揚水井戸３の周囲に複数の固体栄養塩付与体１０を配置し、揚水井戸３の揚水管４からポンプ５で地下水を汲み上げる。
貯留タンク６でポンプ５が汲み上げた地下水を貯留し、ここで貯留した地下水は注水管７を介して、固体栄養塩付与体１０に注水され、注水された地下水は、透水性を有する複数の固体栄養塩付与体１０を通って地中の地下水に戻す。また、揚水井戸３に地下水のレベルセンサ（図示せず）を設置し、揚水ポンプ５は地下水位に応じて自動的に運転、停止をさせてもよい。
【００２０】
尚、図１に示す実施例において、複数の揚水井戸３と固体栄養塩付与体１０とを一定距離をおいて平行に対向させて配置し、上記した動作と同様に循環させても、揚水井戸３と固体栄養塩付与体１０間の一定の汚染範囲に強制的な地下水流を発生させてもよい（図示せず）。
これにより、地下水の自然の流れが無いか非常に少ない状況等において、揚水井戸３と固体栄養塩付与体１０間の一定の汚染範囲に強制的な地下水流を発生させるとともに、揚水井戸３と固体栄養塩付与体１０間の土壌、地下水に固体栄養塩付与体１０から嫌気性微生物への栄養塩が供給されるとともに、地中の土壌、地下水に自然条件下で生息する嫌気性微生物を増殖、嫌気性微生物を活性化させて効率的に有機塩素系化合物の分解（還元的脱塩素化反応）を促進し、地下水の浄化を行うことができる。
【００２１】
次に、本発明の実施例における固体栄養塩付与体１０の材料組成、構成例を図３に示す。固体栄養塩付与体１０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。
【００２２】
本発明に用いる固体栄養塩付与体１０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、一時的な過剰な栄養塩の付与と、さらに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。
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。
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。
【００２３】
また、本発明に用いる固体栄養塩付与体１０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、一時的な過剰な栄養塩の付与と、さらに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。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。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。
【００２４】
前記カルボン酸やアルコールは、粒状体に形成するかまたは、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。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うる（これらの基本的な構成等は特許第３２９８５６２号公報に記載されている）。
【００２５】
これらは、例えば粒径が１から３ｍｍの粒状体、板状や棒状体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。
さらに前記粒状体、坦持体等の成形品を内部へ水が進入可能な袋、もしくは箱に挿入して、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固体栄養塩付与体１０を構成するものである。
【００２６】
次に固体栄養塩付与体１０の構成例を図３（ａ）〜（ｅ）で説明する。図３（ａ）および（ｂ）は、坦持体を円状または多角形状の柱状体に成形したもので、（ｃ）は、粒状体または一定の大きさに成形した多数の坦持体を、透水性を有する枠体１に収納して柱状体に構成したものある。
また、（ｄ）のように板状に構成してもよく、さらに（ｅ）に示すように、前記柱状体を複数用いてこれらを併設し一体化した固体栄養塩付与体１０を構成してもよい。
特に、複数の固体栄養塩付与体１０を併設して一体化したものは、個々の固体栄養塩付与体１０を小形に製作することができ、実施状況に応じて固体栄養塩付与体１０の全体の必要サイズを任意に選択することができる。また固体栄養塩付与体１０は、透水性のあるフイルター、シート等で覆って地中に埋設してもよい。
尚、地中を掘削して形成した穴に前記粒状体、坦持体等の成形品を直接充填して固体栄養塩付与体１０を構成してもよく、また充填する時に必要に応じて砂、砂利等を混入させてもよい。
【００２７】
次に本発明の実施例における固体栄養塩付与体１０への地下水供給の構成例を図４に示す。揚水した地下水を、固体栄養塩付与体１０の下方から注水するもので、固体栄養塩付与体１０の下方に設けた散水体８の開口９から注水するようにし、これによって固体栄養塩付与体１０全体への均一な注水と地中の透水帯に対してより近傍から注水することで効果的に地下水の循環を図ることができる。また固体栄養塩付与体１０の目詰まりを防止することができる。
【００２８】
（実施例２）
次に本発明の実施例２に係る地下水浄化システムについて、図面を参照しながら説明する。図５（ａ）は本実施例２に係る地下水浄化システムの一例を示す断面図、図５（ｂ）は固体栄養塩付与１０へ窒素等の嫌気性をつくりだす構成を示す斜視図である。本実施例が実施例１と異なる点は、地中の固体栄養塩付与体に対して、外部から窒素等を、供給管１３を介して地下水に供給して嫌気性処理を行う点である。
図５（ａ）（ｂ）において、地下水の流れのある地下水流帯に接触するように地中１を掘削し、ここに固体栄養塩付与体１０を埋設している。
この固体栄養塩付与体１０の下方に位置して多数の噴出口１５を有する散気管１４を設けて、散気管１４に供給管１３を介して気体供給ポンプ１２から窒素（嫌気性手段）を供給する。この窒素は噴出口１５から固体栄養塩付与体１０内に流入して、固体栄養塩付与体１０内を通過する地下水と接触させて嫌気性状態の環境をつくるものである。
固体栄養塩付与体１０上方に捕集体１６を設け、管路１７を介してこの嫌気性菌から代謝されるガスを処理する有機溶剤処理装置１８に連結している。固体栄養塩付与体１０は実施例１の場合と同様のものを用いているものである。
本実施例２においても、実施例１と同様の効果が得られるもので、地下水に固体栄養塩付与体１０から分解微生物への栄養塩が供給されるとともに、固体栄養塩付与体１０を通過する地下水に窒素を接触させて、嫌気性処理を行って嫌気性化を図り、地中の土壌、地下水に自然条件下で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。
さらに、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以上のアルコールを主成分とした固体栄養塩付与体１０を地中に充填、埋設することによって、固体栄養塩付与体１０は水に対する溶解度が小さく、従って栄養塩は水に対して徐々に溶解することになり、富栄養塩化による様々な悪影響を防止することができるとともに長期間栄養塩を安定して供給することができる。
また、本実施例において、地下水中の微生物に、固体栄養塩付与体１０からの富栄養塩化の防止を図りつつ長期間栄養塩を安定して供給するとともに、嫌気性処理手段により分解微生物の活性化によるＰＣＢ、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することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、固体栄養塩付与体は水に対する溶解度が小さく、これによって栄養塩は水に対して徐々に溶解することになり、過剰栄養塩化による様々な悪影響を防止することができるとともに長期間栄養塩を安定して供給し、嫌気性微生物の増殖、嫌気性微生物の活性化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。また地上に備える構成の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施例１に係る地下水浄化システムを示す断面図
（ｂ）同平面配置図
【図２】（ａ）本発明の実施例１に係る地下水浄化システムの他の例を示す断面図
（ｂ）同平面配置図
【図３】（ａ）〜（ｅ）本発明の実施例１に係る地下水浄化システムの固体栄養塩付与体の斜視図
【図４】本発明の実施例１に係る地下水浄化システムの固体栄養塩付与体への注水状態を示す斜視図
【図５】（ａ）本発明の実施例２に係る地下水浄化方法を示す断面図
（ｂ）固体栄養塩付与２へ窒素を供給する構成をす斜視図
【符号の説明】
１  地中
２  地中（Ｂ）
３  揚水井戸
４  揚水管
５  ポンプ
６  貯留タンク
７  注水管
８  散水体
９  開口
１０  固体栄養塩付与体
１２  気体供給ポンプ
１３  供給管
１４  散気管
１５  噴出口
１６  捕集体
１７  管路
１８  有機溶剤処理装置
【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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