(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を含む油汚染土壌に水を加えてスラリー化して分級し、分別された−２ｍｍの粒度区分の土壌粒子に対してアトリッションを行い、気泡の吹き込みにより油分を分離する土壌洗浄処理を施した後、得られた洗浄土壌に栄養源を添加し、該栄養源の補給と酸素と水の供給により前記微生物を活性化して油分解を促進させるバイオレメディエーションを施すことを特徴とする、石油系油汚染土壌の修復方法。
【請求項２】
前記油汚染土壌に前記土壌洗浄処理を施した後に前記バイオレメディエーションによる油分解処理を施し、次いで、得られた処理土壌に再度前記土壌洗浄処理を施すことを特徴とする、請求項１記載の石油系油汚染土壌の修復方法。
【請求項３】
微生物を含む油汚染土壌に、栄養源の補給と酸素と水の供給を行い、前記微生物を活性化して油分解を促進させるバイオレメディエーションによる油分解処理を施した後、得られた処理土壌に水を加えてスラリー化して分級し、分別された−２ｍｍの粒度区分の土壌粒子に対してアトリッションを行い、気泡の吹き込みにより油を分離する土壌洗浄処理を施すことを特徴とする、石油系油汚染土壌の修復方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油系炭化水素等による油汚染土壌からの汚染油分の分離除去方法に関し、特に、バイオレメディエーションと土壌洗浄法との段階的な組合せによる汚染油分の分離除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石油系炭化水素等による油汚染土壌の代表的な修復方法としては、微生物による油分の分解を図る土壌修復法即ちバイオレメディエーションおよび水等との混合状態において疎水性油分の浮遊分離を図る土壌洗浄法があり、それぞれ幾つかの技術が提案されあるいは実施されている。
【０００３】
例えば、油汚染土壌に油分解能を有する微生物を散布して、土壌粒子の表面に付着した油分を分解・除去する微生物による洗浄方法（特開平７−１０２２９８号公報）、また、油汚染土壌に対し硝酸アンモニウム等窒素源おびリン源の水溶液を添加混合して土壌中の微生物を活性化し、土壌中の石油等油分を分解させる石油汚染土壌の修復方法（特開平９−２７６８３１号公報）、油で汚染された砂を分級し、篩下分として大部分の油分を回収すると共に、篩上分について浮遊選別手段により油分を浮上分離させて回収する含油砂からの油の回収法（特公昭５７−５７０７０号公報）、難水溶性有機物等油分で汚染された土壌をスラリー状にし、酸化剤と共にアルカリ剤を加えた後、気泡を供給して油分を浮上分離させる土壌浄化法（特開平９−２９９９２４号公報）等が提案されている。また、土壌洗浄法とバイオレメディエーションを組み合わせた方法（特開平１０−２１１４８６号公報）等も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、バイオレメディエーションは、前記のように、汚染土壌中の微生物を活性化させ、また、高分解能を有する微生物を散布して菌数を増加させる等により、土壌中の油分を分解させる方法であって、低コスト且つ低エネルギー消費で、副生成物の恐れもなく二次処理が不要で、且つまた、常温常圧で実施できて操業上また安全上有利であり、現位置処理が比較的容易である等の多くの利点があるが、処理速度が遅く、油分の濃度や油分の組成（芳香族炭化水素や重質成分のアスファルテンあるいはレジン等については微生物分解が困難）によっては微生物による分解は困難であり、さらには、野外処理の場合、気温や降水等の影響を受けやすい等の問題があった。
【０００５】
一方、石油系炭化水素等油分で汚染された土壌を水等との混合状態において気泡の吹き込み等により、油の疎水的性質を利用して浮遊泡沫と共に浮上分離させる土壌洗浄法に関しては、処理そのものは比較的、効率よく行われるが、土壌粗粒子の表面の凹凸に入り込んだ油分については分離が困難であって、結局、油分の分離回収は泡沫浮上分離装置で処理できる粒度の土壌粒子に付着した油分と土壌粒子表面から洗い落とされた油分に限られるという問題があった。
また、土壌洗浄法とバイオレメディエーションを組み合わせた特開平１０−２１１４８６号公報に記載されている方法（気泡連行法）は、第一に難水溶性有機物を浮上分離させる工程と、第二に残存汚染物を含む沈砂をバイオレメディエーションで処理する工程の２工程からなる。
この方法は物理選別的な手法と微生物の洗浄能力を活用した手法の組み合わせであるが、土壌中油分の分離にアルカリ剤の添加を必要とする。そのため、アルカリ剤の使用によるコストの発生や、ｐＨ８以上で微生物の死滅の恐れがある、等の問題点がある。
【０００６】
上記の問題に鑑み、本発明は、処理にあまり時間をかけることなく、土壌を汚染する油分の組成に係わらず、且つ、油分が高濃度の土壌であっても適用が可能で、また、土壌粒子の表面に強く吸着した油分、粗粒子の表面凹凸に入り込んだ油分についても分離除去が可能な石油等による汚染土壌の浄化方法の提供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、第１に、微生物を含む油汚染土壌に水を加えてスラリー化して分級し、分別された−２ｍｍの粒度区分の土壌粒子に対してアトリッションを行い、気泡の吹き込みにより油分を分離する土壌洗浄処理を施した後、得られた洗浄土壌に栄養源を添加し、該栄養源の補給と酸素と水の供給により前記微生物を活性化して油分解を促進させるバイオレメディエーションを施すことを特徴とする、石油系油汚染土壌の修復方法を、第２に、前記油汚染土壌に前記土壌洗浄処理を施した後に前記バイオレメディエーションによる油分解処理を施し、次いで、得られた処理土壌に再度前記土壌洗浄処理を施すことを特徴とする、前記第１記載の石油系油汚染土壌の修復方法を、第３に、微生物を含む油汚染土壌に、栄養源の補給と酸素と水の供給を行い、前記微生物を活性化して油分解を促進させるバイオレメディエーションによる油分解処理を施した後、得られた処理土壌に水を加えてスラリー化して分級し、分別された−２ｍｍの粒度区分の土壌粒子に対してアトリッションを行い、気泡の吹き込みにより油を分離する土壌洗浄処理を施すことを特徴とする、石油系油汚染土壌の修復方法を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
石油系油汚染土壌に対して、初めに、前記の土壌洗浄処理を実施して、泡沫浮上分離手段により油分の70〜90％を泡沫と共に浮上分離させて回収する。洗浄処理後に土壌中に残存している油分については、さらに、バイオレメディエーション処理の一つであるバイオパイル処理を実施することにより微生物を利用した油分の分解処理を行った後、好ましくはさらに、再度洗浄処理を行うことによって、油汚染土壌の十分な清浄化が可能である。あるいはまた、比較的低濃度の油分で汚染された土壌に対しては、初めに、前記のバイオレメディエーションを施した後、前記の土壌洗浄処理を施すことによって土壌の修復化が可能である。
【０００９】
本発明を処理工程の概要を示した図１によって説明する。
油汚染土壌にスラリー濃度（ｗ／ｗ）が10〜40％になるように水を加えて解砕し、洗浄を兼ねてスラリー化する。スラリー化処理の後、篩分装置により土壌を＋2mm （2mm 径以上）、−2mm （2mm 径以下）の粒子区分に分級する（土壌洗浄工程）。
【００１０】
分級後、−2mm 粒子区分の土壌についてアトリッションを行った後、泡沫浮上分離装置を使用し、気泡を吹き込んで浮上分離処理を実施し、油分を付着した浮物（フロス）即ち浮遊泡沫と沈物（シンク）即ち沈殿粒子とに分離する（浮上分離工程）。この浮上分離工程で、浮遊泡沫と共に除かれる油分は、通常、元土（油汚染土壌）に含まれていた油分の80％以上を占めており、油分が低濃度に低減した沈殿粒子が得られる。
【００１１】
前記浮上分離工程で得られた沈殿粒子を、前記土壌洗浄工程の分級操作で区分された＋2mm 粒子の土壌と混合し、脱水装置により含水率が20％程度になるまで脱水して洗浄土壌を得、処理水は排水する（脱水工程）。
【００１２】
次にバイオレメディエーション処理の一つであるバイオパイル処理を施す。すなわち、前記脱水工程で水分を調整された洗浄土壌に対して、窒素およびリン酸またカリウム等の無機塩類による栄養塩水溶液とさらに通気性および保水性を改善するための副資材（例えば大鋸屑等）を適宜の水と共に混合する。ここで混合する栄養塩類は、洗浄土壌中の油分濃度に応じて窒素およびリン酸またカリウムの添加比率を変えて添加する。さらに洗浄土壌の性質によっては、土壌ｐＨの安定や栄養塩類の流出防止等の目的で副資材として土質改良剤（例えばゼオライト等）を加えて混合する。このように、洗浄土壌に必要な添加物を加えて混合した混合土壌を用い、積み上げて山状堆積物（パイル）を造成すると共に、通気および散水を行うための塩化ビニル等樹脂製パイプを埋設してバイオパイルとする（バイオパイル造成工程）。
【００１３】
前記バイオパイル中の土壌微生物は、供給された栄養塩を資化しながら、土壌中の油分を分解して土壌を修復する（バイオパイル処理工程）。通気は混合土壌間隙ガス中の酸素濃度を 6〜21％程度となるように制御管理する。パイル内温度は18〜24℃程度となるように管理する。混合土壌の水分は、通気により減少するので、適度に散水を行い、含水率（水分重量÷湿土壌重量×１００％）を15〜20％程度になるように管理する。場合によっては水分の蒸発防止および保温のためにビニルシート等でパイル表面を覆う。また、バイオパイルの処理管理にあたっては、パイル中の酸素濃度測定結果から酸素消費速度を推定して栄養塩類の追加を適宜行う。無機栄養塩類の追加は水溶性の肥料等を用いて水に溶解させて散水時に供給することで容易に行うことができる。バイオパイル処理においてこれらの栄養塩を供給するためには徐放性の園芸用肥料などを併用することも好ましい手段である。
【００１４】
なお、土壌は本来的にその土地に自生する油分分解能を有する微生物を含むので、バイオパイル処理においては、特に新たな微生物の供給を必要としないが、必要があれば、微生物含有土壌をバイオパイル造成工程において添加してもよい。
【００１５】
このようなバイオパイル処理において、処理開始から２〜３か月間で酸素消費速度が遅くなり、微生物による油分分解活性が低下した兆候が現れる。油分組成にもよるが、この時点での油分濃度は元土の油分濃度に比べて約50％程度に低減する。３か月以上の運転により油分をさらに低減させることができる。
【００１６】
以上のように、土壌洗浄法により高濃度の油分や微生物によって分解し難い油分を低減し、引き続くバイオパイル処理即ちバイオレメディエーションにより残存油分の分解処理を行うことにより実質的に油汚染土壌の修復が図れるが、特に、このバイオパイル処理において油分分解能を有する微生物は界面活性剤（バイオサーファクタント）を分泌し、この界面活性剤が土壌粒子の微細孔等に付着した油分を分離させるので、汚染油の組成等によりバイオパイルによる微生物分解処理を実施した後も未分解の油分または難分解性の油分が残存する場合について、さらに、再度、前記土壌洗浄法を繰り返すことにより、効率的に残存油分を分離除去させることが可能であり、土壌の十分な修復が図られる。
【００１７】
この二次的な土壌洗浄法は、図２の工程図に示したように、前記バイオパイル処理に先立つ土壌洗浄法と同一である。
即ち、バイオパイル処理からの処理土壌をスラリー化して分級する二次土壌洗浄工程と、−2mm 粒子をアトリッションの後、浮上分離処理して沈殿粒子と含油浮上泡沫を得る二次浮上分離工程と、該二次浮上分離工程の沈殿粒子と前記二次土壌洗浄工程からの＋2mm 粒子とを混合して脱水する脱水工程とからなる二次土壌洗浄法により修復土壌を得ることができる。
【００１８】
なお、比較的に低濃度の石油系油汚染土壌に対しては、土壌洗浄工程を経ることなく、対象となる石油系油汚染土壌から、石や植物残渣などの異物を取り除いてバイオパイルを造成し、このバイオパイルによる生物分解処理を実施した後、残存している未分解の油分または難分解性の油分について、土壌洗浄処理を実施して泡沫浮上により残存油分を分離除去することも可能である。この場合、前記のように、バイオパイル処理において微生物による界面活性剤が有利に活用できる利点がある。また、このような土壌の場合、ランドファーミングなどのより自然条件に近い状況でのバイオレメディエーションが適用可能である。
【００１９】
【実施例】
〔実施例１〕
油分濃度40,000mg/kg の土壌をスラリー濃度(w/w) で20％となるように、水でリパルプして分級し、＋2mm 、−2mm の土壌粒子に分別した（土壌洗浄工程）。−2mm の粒度区分の土壌粒子に対してアトリッションを行い、沈殿粒子と油分の付着した微細な浮遊粒子を含んだ液層に分かれるようにし、この浮遊粒子を続く泡沫浮上分離装置により、油分と共に浮遊泡沫（フロス）として分離・除去した（浮上分離工程）。次いで、泡沫浮上分離装置で分離された沈殿粒子に前記＋2mm 粒子を合わせて脱水し、油分濃度10,000mg/kg の洗浄土壌を得た（脱水工程）。
【００２０】
さらに、得られた洗浄土壌に栄養塩類（油分：窒素：燐＝100 ：22：5 ）を徐放性添加剤の形態で添加し、また、保水および通気改良材として大鋸屑を土壌乾重量に対して10％、そして、土質改良材としてゼオライトを 2％となるように加えて混合した。この混合土壌を用いて、3 〜 6 m3のバイオパイルを造成した（バイオパイル造成工程）。バイオパイルの散水および通気用のパイプをパイル内のガス中酸素濃度をモニタリングし、酸素消費速度が200mg Ｏ2 /kg-soil/min以上となるよう通気流量の調整ならびに水溶性栄養塩類の添加を行った（バイオパイル処理）。約２か月間のバイオパイル処理後、パイル土壌の油分濃度は、3,000mg/kgとなった。
【００２１】
〔実施例２〕
実施例１のバイオパイル処理土壌を再度土壌洗浄法により処理した。即ち、油分濃度3,000mg/kgのバイオパイル処理土壌を水でリパルプしてスラリー濃度20％（ｗ／ｗ）のスラリーとし、アトリッション後、二次浮上分離工程に供し、泡沫浮上分離した結果、含油浮上泡沫によって油分の分離がさらに進み、脱水後、油分濃度1,500mg/kgの修復土壌を得ることができた。
【００２２】
〔実施例３〕
油分濃度25,000mg/kg の汚染土壌を篩い分けして石や植物残渣等の異物を除去し、副資材として大鋸屑を乾土重量当たり10％となるように添加した。また、栄養塩として油分：窒素：リン＝ 1,000：11.5：5 となるように徐放性の固形肥料を加えて混合した。前記の実施例１の場合と同様に、通気および散水性の塩化ビニル製パイプを埋設したパイルを造成した。パイルは温室内に設置し、気温を18〜24℃に管理して処理を実施した。通気流量は、パイル内の酸素濃度が 5〜15％（酸素消費速度 500〜200mg Ｏ2 /kg-soil/min. ）となるように制御した。処理実施中は、パイルをビニルシートで覆った状態で運転し、パイル土壌の含水率を18％程度に保つことができた。約３か月間の運転期間中に栄養塩の補給を１回実施した（水溶性リン酸塩の供給）。土壌の油分濃度は30日目で約17,000mg/kg へ、60日目で約14,000mg/kg へと減少し、３か月間の処理後には12,000mg/kg まで減少した。このバイオパイル処理土壌を用いて土壌洗浄法による残存油分の分離・除去を実施した。バイオパイル処理土壌は、パルプ濃度 17 ％で解砕して、泡沫浮上分離装置で処理した。
【００２３】
得られた結果を表１に示した。浮物（フロス）は全土壌の重量分布で13.8％であり、油分濃度85,300mg/kg にまで濃縮されて回収された。残土壌（重量分布86.2％）は、油分濃度1,066mg/kgとなり、低濃度の洗浄土壌として回収された。
【００２４】
【表１】
0003748000.tif 000002
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、バイオレメディエーション処理において、微生物は、油分を分解させると共に、油分の分解過程で界面活性剤（バイオサーファクタント）を生成し、土壌粒子の微細孔に付着した難分解性の油分を遊離させる等有効に作用するので、高濃度の油分や微生物に難分解性の油分を効率的に分離できるが、油分の付着条件に左右されることの多い土壌洗浄法と併用することにより、汚染油の濃度や組成に係わらず相乗的な油分の分離効果が得られるものである。
【００２６】
即ち、土壌洗浄処理の後バイオレメディエーションによる油分解処理を行うことにより、高濃度の汚染油についても洗浄処理で効率的に除去し、その洗浄土壌に付着残存する油分をバイオレメディエーションにより効果的に除去分離する油汚染土壌の修復方法を提供できるという効果を奏する。また、前記のように土壌洗浄後バイオレメディエーション処理し、引き続き再土壌洗浄を施すことにより、油分の濃度および組成に係わらず、さらに効率的に且つ十分に油分の分離除去を可能とする油汚染土壌の修復方法を提供できるという効果を奏する。比較的に低濃度の油汚染土壌に対しては、バイオレメディエーション処理の後、土壌洗浄を施すことにより、効率的に従って経済的に油分の分離除去が可能になる油汚染土壌の修復方法の提供が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油汚染土壌の修復方法を示す工程図である。
【図２】図１の修復方法に連続する再土壌洗浄法を示す工程図である。
【図１】
0003748000.tif 000003
【図２】
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