(57)【要約】【課題】  生態系を破壊することなく、高効率で土壌汚染物質を分解又は濃縮する方法の提供。【解決手段】  コンクリートミキサー車に、土壌と、バチルス・ミドウスジ（Bacillus midousuji）ＳＨ２Ａ及び／又はバチルス・ミドウスジＳＨ２Ｂを投入し、コンクリートミキサー内を６２〜８０℃で循環させることを特徴とする土壌中の有害物質の分解又は濃縮方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートミキサー車に、土壌と、バチルス・ミドウスジ（Bacillus midousuji）ＳＨ２Ａ及び／又はバチルス・ミドウスジＳＨ２Ｂを投入し、コンクリートミキサー内を６２〜８０℃で循環させることを特徴とする土壌中の有害物質の分解又は濃縮方法。
【請求項２】
有害物質が、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、ダイオキシン、農薬及び重金属からなる群より選ばれる１種以上である請求項１記載の土壌中の有害物質の分解又は濃縮方法。
【請求項３】
さらに、土壌破砕処理用の材料をコンクリートミキサー車に投入することを特徴とする請求項１又は２記載の土壌中の有害物質の分解又は濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の好気性好熱性細菌を用いた土壌中の有害物質の分解又は濃縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カドミウムや亜鉛等の重金属、あるいはポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）等による土壌汚染は、未だ解決されていない大きな環境問題の１つである。さらに、近年より毒性の強いダイオキシンによる土壌汚染が深刻な問題である。
【０００３】
かかる土壌汚染を解決するための手段の一つとして、微生物を用いたＰＣＢやダイオキシン等の分解、あるいは重金属等の濃縮が挙げられる。例えば、ダイオキシンで汚染された森林に、特定の白色腐朽菌を散布することにより、約３ヶ月でダイオキシンが分解された旨が報告されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記白色腐朽菌は、至適温度が常温付近にあるため、土壌中での増殖速度が速く、ダイオキシンの分解のみならず、森林の生態系をも破壊してしまうという問題がある。
【０００５】
したがって、本発明は、生態系を破壊することなく、高効率で土壌汚染物質を分解又は濃縮する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】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、まず高温域に至適温度を有する好熱菌であって土壌汚染物質を分解又は濃縮する能力を有する微生物を探索した。そして、かかる性質を有するバチルス・ミドウスジ（Bacillus midousuji）ＳＨ２Ａ及び／又はバチルス・ミドウスジＳＨ２Ｂの２菌株を見出し、特許出願した（特表２００２−５０５０７３号公報）。
かかる好熱菌は、土壌に散布しても常温では増殖し難いから、生態系を破壊することはない。しかしながら、かかる好熱菌は、常温では増殖し難いため、土壌に散布しても、土壌汚染物質の分解又は濃縮効率が極めて低かった。
【０００７】
そこで、本発明者らは、さらに検討を重ねた結果、コンクリートミキサー車に着目した。コンクリートミキサー内における生コンクリートの循環温度は、ラジエターを循環させた場合約８０〜９０℃である。そして、上記３菌株の生育可能温度は上記生コンクリートの循環温度に相当する。したがって、汚染土壌と上記菌株をコンクリートミキサー内での生コンクリートの循環条件と同様の条件で循環させれば、土壌の生態系を破壊することなく、簡単に土壌汚染物質を高効率で分解又は濃縮させることができることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、コンクリートミキサー車に、土壌と、バチルス・ミドウスジＳＨ２Ａ及び／又はバチルス・ミドウスジＳＨ２Ｂとを投入し、コンクリートミキサー内を６２〜８０℃で循環させることを特徴とする土壌中の有害物質の分解又は濃縮方法を提供するものである。
本発明はまた、土壌中の有害物質の分解又は濃縮方法において、かかる有害物質が、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、ダイオキシン、農薬及び重金属からなる群より選ばれる１種以上である土壌中の有害物質の分解又は濃縮方法を提供するものである。
本発明はまた、土壌中の有害物質の分解又は濃縮方法において、さらに、土壌破砕処理用の材料をコンクリートミキサー車に投入する土壌中の有害物質の分解又は濃縮方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の方法を用いれば、生態系を破壊することなく、高効率で土壌中の有害物質を分解、除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に用いるバチルス・ミドウスジＳＨ２Ａ及び／又はバチルス・ミドウスジＳＨ２Ｂは、本発明者らが大阪市剪定技から採取した好気性好熱菌である。これらの菌は、ＡＴＣＣ（American Type Culture Collection）に寄託されており（バチルス・ミドウスジＳＨ２ＡはＡＴＣＣ５５９２６、バチルス・ミドウスジＳＨ２ＢはＡＴＣＣ２０２０５０）、これらの菌についてすでに特許出願している（特表２００２−５０５０７３号公報）。
【００１１】
上記から明らかなように、上記２菌株の生育最低温度は６２℃である。したがって、土壌中に散布されても、常温では増殖することができないため、土壌や森林の生態系を破壊することがない。
【００１２】
コンクリートミキサー車は、プラントから供給される生コンクリートをミキサードラム（ドラムシェル）内に収容し、循環撹拌しながら建設現場等へ搬送することを目的として設計されたものであり、本発明においては、かかる目的に用いられるコンクリートミキサー車であれば特に制限はない。コンクリートミキサー車内における生コンクリートの循環温度は、ラジエターを循環した場合一般に８０〜９０℃程度である。
【００１３】
本発明の方法は、まず有害物質を含有する土壌と上記２菌株の少なくとも１種を、コンクリートミキサー車に投入する。有害物質としては、例えばＰＣＢ；ダイオキシン；鉛、亜鉛、カドミウム等の重金属；ＯＣＤＤ（Octa Chloride Dibenzo Dioxin）等の農薬等が挙げられる。このうち、本発明の方法は、ＰＣＢについては、任意のものの分解に有効である。ダイオキシンについては、任意の種類のものの分解に有効である。重金属については、カドミウムの濃縮に特に有効である。ここで、濃縮とは、土壌中の重金属が、菌体内に、土壌中の濃度より高濃度に蓄積されることをいう。農薬については、ＯＣＤＤの分解に特に有効である。
【００１４】
土壌に特に制限はなく、水田や畑作地の土壌、森林の土壌、住宅地の土壌のみならず、河川や湿地帯の泥等も含む。コンクリートミキサー車内での循環撹拌により上記菌株を迅速に増殖させるためには、上記菌株に適した栄養成分（培地成分）を添加することが好ましいが、例えば水田や畑作地の土壌は、栄養成分が豊富であるため、新たに栄養成分をほとんど添加することなく、上記菌株を速やかに増殖させることができる。菌の土壌に対する投入量は、土壌の組成、土壌中の有害物質の種類、濃度、菌の活性、コンクリートミキサー車内での循環撹拌条件等により変化するが、土壌１ｋｇ当たり乾燥菌末を概ね１〜１０ｇとすることが好ましい。
【００１５】
本発明においては、コンクリートミキサー車内で土壌を破砕処理しやすくする材料を、さらに投入することが好ましい。コンクリートミキサー車は、生コンクリート以外の流動物や半流動物の循環撹拌には必ずしも適しているわけではない。このため、土壌の塊が投入された場合、長時間循環撹拌しても、塊が破砕され難く、塊の中心付近の有害物質が上記菌と接触し難い。そのために、有害物質の分解、濃縮が迅速に進行しない。土壌を破砕処理しやすい材料を投入すれば、土壌の塊が破砕されて菌と接触しやすくなり、有害物質の分解、濃縮が迅速に進行する。あるいは、コンクリートミキサー車に土壌を投入する前に、予め破砕処理を行ってもよい。
【００１６】
かかる材料としては、もみがら、すすき等のケイ酸質を多く含んだもの、セラミックビーズ、合成界面活性剤、バイオサーファクタント等が挙げられる。このうち、ケイ酸質を多く含んだもみがら、すすき、セラミックビース等が効率的に土壌を破砕できるため好ましい。なお、コンクリートミキサー車に土壌を投入する前に、予め破砕処理する場合は、ＵＶ光を用いることもできる。
土壌に対するかかる材料の投入量に特に制限はないが、土壌破砕の効率と経済性の観点から、土壌１ｋｇ当たり１００〜５００ｇが好ましい。
【００１７】
土壌、上記菌株及び必要に応じて土壌破砕材料を投入後、コンクリートミキサー内での生コンクリートの循環撹拌条件と同一の条件で、それらを循環撹拌する。生コンクリートの循環撹拌時の温度は、上記したように８０〜９０℃であるから、上記各菌株の至適温度に極めて近い。また、かかる温度では、他の微生物が増殖する可能性はほとんどない。このため、コンクリートミキサー内での循環撹拌条件に何ら変更を加えることなく、上記菌株を速やかに増殖させることができる。かかる循環撹拌を、好ましくは６〜１２時間、特に好ましくは８〜１２時間行うことによって、上記各菌株は、土壌中の有害物質を分解又は濃縮することができる。
【００１８】
なお、コンクリートミキサー車に投入する上記菌株は、投入前に、コンクリートミキサー車の付属設備（例えばラジエター）等を用いて予備培養してもよい。このときの培養温度は、６０〜７０℃であり、他の微生物が増殖する可能性はほとんどないから、予め培地を滅菌する必要はない。例えば、河川敷の土壌をコンクリートミキサー車に投入する場合、上記菌株の予備培養にその河川の水を滅菌せずに用いることができる。
【００１９】
有害物質が分解された土壌は、そのままもとにもどすことができる。また、上記菌株が有害物質を濃縮した場合は、分離すればよい。
【００２０】
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
本実施例においては、コンクリートミキサー車の代わりに、以下のパイロットプラントを用いた。
【００２１】
参考例１
下記の実施例を行うためのパイロットプラント（微生物反応装置）について説明する。
図１はかかる微生物反応装置の正面図であり、図２は側面図である。微生物反応装置１は、バチルス・ミドウスジを培養しながら処理対象物中の汚染物質をこのバチルス・ミドウスジによって分解して処理する装置である。微生物反応装置１は、図１及び図２に示すように、支持台２、ミキサ３、密閉容器４、駆動装置５、温風発生装置６、送風路７、角度調整装置８及び温度測定装置９などから構成されている。
【００２２】
支持台２は、ミキサ３、密閉容器４及び駆動装置５などを支持する部材である。支持台２は、図１及び図２に示すように、ミキサ３及び駆動装置４などを支持する上側フレーム２ａと、地表面Ｇに設置される下側フレーム２ｂと、上側フレーム２ａと下側フレーム２ｂとを連結する中間フレーム２ｃとから構成されている。
【００２３】
ミキサ３は、処理対象物及びバチルス・ミドウスジを収容して攪拌する装置である。ミキサ３は、図１及び図２に示すように、処理対象物及びバチルス・ミドウスジを収容する回転容器３ａと、この回転容器３ａ内に温風を噴射する噴射口３ｂを有する回転軸３ｃと、回転容器３ａの内周部と回転軸３ｃの外周部とを連結し、処理対象物及びバチルス・ミドウスジを攪拌する攪拌部材３ｄなどから構成されている。回転容器３ａの容積は２リットル程度であり、回転容器３ａの底部には回転軸３ｅが一体形成されている。
【００２４】
密閉容器４は、ミキサ３を密閉し収容する装置である。密閉容器４は、図１及び図２に示すように、下側固定筒４ａと、この下側固定筒４ａの上部に固定された上側固定筒４ｂと、この上側固定筒４ｂに開閉自在に連結され、この上側固定筒４ｂの開口部を開閉する開閉蓋４ｃと、この開閉蓋４ｃをロック及びロック解除するときに操作されるハンドル４ｄと、下側固定筒４ａの内周面に設けられ、回転容器３ａを加熱するリボンヒータ４ｅなどから構成されている。密閉容器４は、下側固定筒４ａ内に回転容器３ａを回転自在に収納しており、下側固定筒４ａ、上側固定筒４ｂ及び開閉蓋４ｃによってミキサ３を密閉し収容する。
【００２５】
駆動装置５は、ミキサ３を回転駆動する装置である。駆動装置５は、図１に示すように、駆動力を発生するモータ５ａと、このモータ５ａの回転軸５ｂに固定されたプーリ５ｃと、回転容器３ａの回転軸３ｅに固定されたプーリ５ｄと、プーリ５ｃとプーリ５ｄとに巻き掛けられたＶベルト５ｅ，５ｆなどから構成されている。
【００２６】
温風発生装置６は、バチルス・ミドウスジの反応に適した温度の温風を発生する装置である。温風発生装置６は、図１に示すように、空気を取り入れる空気取入口６ａを有するケーシング６ｂと、このケーシング６ｂ内に収容され空気取入口６ａから取り込まれた空気を送風するファン６ｃと、ケーシング６ｂ内に収容されファン６ｃが送風する空気を加熱するヒータ６ｄなどから構成されている。
【００２７】
送風路７は、加熱装置６からミキサ３内に温風を導く通路である。送風路７は、図１に示すように、ヒータ６ｄが加熱した空気が流れる配管７ａと、この配管７ａを通過した温風が流れる流路７ｂを有するブロック７ｃと、このブロック７ｃに回転自在に支持され、流路７ｂを通過した温風が流れる流路７ｄを有する回転軸７ｅと、回転軸３ｅの内部に形成され流路７ｄを通過して噴射口３ｂに向けて温風が流れる流路７ｆとから構成されている。
【００２８】
傾斜角度調整装置８は、ミキサ３の傾斜角度を調整する装置である。傾斜角度調整装置８は、図２に示すように、ミキサ３、密閉容器４、駆動装置５及び温風発生装置６を固定する台座８ａと、下側固定筒４ａの外周面に固定され台座８ａを回転させる回転軸８ｂ，８ｃと、上側フレーム２ａに固定され回転軸８ｂ，８ｃを回転自在に支持する軸受８ｄ，８ｅと、回転軸８ｂに固定された平歯車８ｆと、この平歯車８ｆと噛み合う平歯車８ｇと、この平歯車８ｇを回転させる回転軸８ｈと、中間フレーム２ｃに固定され回転軸８ｈを回転自在に支持する軸受８ｉ，８ｊと、回転軸８ｈを回転するときに操作されるハンドル８ｋなどから構成されている。
【００２９】
温度測定装置９は、ミキサ３内の温度を測定する装置である。温度測定装置９は、図２に示すように、上側固定筒４ｂに固定されており、ミキサ３内の温度を測定する熱電対などの温度計９ａを備えている。
【００３０】
つぎに、この微生物反応装置の動作を説明する。
図２に示すように、ハンドル４ｄを操作して開閉蓋４ｃを開放し、回転容器３ａ内に処理対象物とバチルス・ミドウスジとをミキサ３内に収容した後に、ハンドル４ｄを再操作して開閉蓋４ｃを閉鎖して、処理対象物とバチルス・ミドウスジとを密閉容器４内に密閉する。次に、角度調整装置８のハンドル８ｋを操作すると回転軸８ｈが矢印方向に回転して、平歯車８ｆと平歯車８ｇとが噛み合いながら回転する。その結果、回転軸８ｂ，８ｃが矢印方向に回転して、ミキサ３、密閉容器４、駆動装置５及び温風発生装置６が台座８ａと一体となって回転して、ミキサ３が任意の傾斜角度に調整され設定される。
【００３１】
次に、図示しない操作盤が操作されて駆動装置５が動作を開始すると、モータ５ａが回転してプーリ５ｃが回転し、モータ５ａの駆動力がＶベルト５ｅ，５ｆを介してプーリ５ｄに伝達される。その結果、回転軸３ｃ，３ｅ，７ｅが一体となって回転するとともに回転容器３ａが密閉容器４内で回転し、処理対象物とバチルス・ミドウスジとが回転容器３ａ内で攪拌される。角度調整装置８によってミキサ３の傾斜角度が設定されると、処理対象物とバチルス・ミドウスジとが混ざり合いながら回転容器３ａ内で上方への移動と底部への落ち込みとを繰り返す。その結果、水田などの土壌のように粘土質の処理対象物が攪拌部材３ｄによって細かく切断され破砕され、回転容器３ａ内で上昇及び落下を繰り返しながら攪拌される。
【００３２】
図示しない操作盤が操作されて駆動装置５が動作を開始すると、ほぼ同時に温風発生装置６が動作を開始する。図１に示すファン６ｃが回転すると空気取入口６ａから空気が取り込まれて、この空気がヒータ６ｄによって加熱されて配管７ａ内に排出される。その結果、配管７ａから流路７ｂ，７ｄ，７ｆを順次温風が通過して、噴射口３ｂからミキサ３内に温風が噴射され処理対象物とバチルス・ミドウスジとが加熱されるとともに、ミキサ３内の処理対象物とバチルス・ミドウスジとをリボンヒータ４ｅが加熱する。ミキサ３内に供給される温風やミキサ３内の温度は、バチルス・ミドウスジの増殖に適した温度に設定されているため、ミキサ３内でバチルス・ミドウスジが処理対象物を食べながら増殖して、処理対象物中のＰＣＢやダイオキシンなどの汚染物質を分解処理する。温度測定装置９がミキサ３内の温度を測定してこの測定結果が制御盤内の制御装置に出力されると、ミキサ３内に供給する温風の温度やミキサ３内の温度が適温になるように、ヒータ５ｄやリボンヒータ４ｅを制御装置がフィードバック制御する。
【実施例１】
【００３３】
図１及び２に示した微生物反応装置を用いて、有害有機物汚染水の処理を行った。
表１に示すｐＨ、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値を有する有害有機物汚染水２Ｌに、酵母抽出剤（Ｄｉｆｃｏ社製）を１．５ｇ、バチルス・ミドウスジＳＨ２Ａ（１０８個／ｍＬ）を２０ｍＬ添加し、６５℃で培養した。このときのブロアーによる空気量は４Ｌ／分であった。２時間３０分後、有害有機物汚染水は２０００ｍＬから４００ｍＬに減少した。培養開始５時間後のｐＨ、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2007029860.tif 000002
【００３５】
処理により、ＢＯＤは約３３％、ＣＯＤは約４５％減少し、有害有機物が分解されたことが確認された。なお、２時間３０分後、有害有機物汚染水が２０００ｍＬから４００ｍＬに減少したのは、バチルス・ミドウスジＳＨ２Ａにより有害有機物が低分子化して揮発したことを示す。
【００３６】
なお、本実施例においては、培養時間は、５時間であったが、実際にコンクリートミキサー車を用いる場合は、スケールアップの点から、上記したように、６〜１２時間が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、土壌改良等の産業分野で利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例を実施するための微生物反応装置の正面図である。
【図２】本発明の実施例を実施するための微生物反応装置の側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  微生物反応装置
２  支持台
３  ミキサ
４  密閉容器
５  駆動装置
６  温風発生装置
７  送風路
８  角度調整装置
９  温度測定装置
【図１】
2007029860.tif 000003
【図２】
2007029860.tif 000004