专利名称：污染土壤的净化方法
技术领域：
本发明涉及通过向被有机污染物质污染的污染土壤通气，使具有有机污染物质分解性能的需氧微生物活化，将有机污染物质发酵分解从而将污染土壤净化的污染土壤的净化方法。
背景技术：
近年来，作为被有机污染物质污染的污染土壤的净化方法，有通过向被有机污染物质污染的污染土壤通气，使具有有机污染物质分解性能的需氧微生物活化，使有机污染物质发酵分解来进行污染土壤净化的通气型生物修复法(例如，参见特开平7-100459号公报)。
采用这种污染土壤的净化方法时，在冬季或寒冷地区等低温时，由于将冷的空气通入污染土壤，因此污染土壤的温度降低，不能使需氧微生物充分活化。其结果污染土壤的净化效率显著下降。
因此，目前为止为了在冬季或寒冷地区等低温时也使需氧微生物活化，有利用了人工腐殖土与糖类的污染土壤的净化方法(例如，参见特开2002-1303号公报)、利用了糟糠类的污染土壤的净化方法(例如，参见特开2004-254508号公报)。
发明内容
为了充分提高污染土壤的净化效率，需要将污染土壤控制在促进具有有机污染物质分解性能的需氧微生物活性的温度带。但是，采用现有的方法时，不能充分使低温时的污染土壤的温度上升，存在需氧微生物活化不充分的问题。另外，当污染土壤的温度过分地上升时，在土壤内活化的菌丛不同，故存在不能使净化效率充分提高的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种即使在低温时也能控制污染土壤的温度，促进具有有机污染物质分解性能的需氧微生物活化，充分提高污染土壤净化效率的净化方法。
为了解决上述课题，本发明涉及一种通过向被有机污染物质污染的污染土壤通气，使具有上述有机污染物质分解性能的需氧微生物活化，将上述有机污染物质发酵分解从而将上述污染土壤净化的污染土壤的净化方法，其特征在于向上述污染土壤添加含有糟糠类的发酵辅助材料，控制通气量以使该污染土壤的温度达到10～50℃。
另外，本发明的特征在于，添加相对于上述污染土壤的质量为0.2～5质量％的上述发酵辅助材料。
另外，本发明的特征在于通过将吸气与送气组合来进行上述通气量的控制。
另外，本发明的特征在于上述通气量的控制中，暂时停止通气。
另外，本发明的特征在于将上述有机污染物质的易分解性成分分解后，减少上述通气量。
<与相关文献的交叉引用>
本申请以2005年2月28日申请的日本特愿2005-54140号为基础主张优先权，并援用其内容。
图1是表示向上述土壤添加2质量％HC，采用生物堆型(バイオパイル型)通气的净化方法中的土壤温度变化的曲线图。
图2是表示以被作为污染物质的油分(正己烷提取物)污染的污染土壤作为对象，吸气型通气方式中的污染土壤净化效率考查结果的曲线图。
图3是表示不同HC添加量下气温与土壤温度关系的曲线图。
图4是表示对污染土壤的HC添加量与通气量关系的曲线图。
图5是表示将吸气与送气组合时的试验结果的曲线图。
图6是表示暂时停止通气时的试验结果的曲线图。
图7是表示将有机污染物质的易分解性成分分解后减少通气量时的试验结果的曲线图，(a)表示土中温度的经时变化，(b)表示油分含量的经时变化。
具体实施例方式 下面，参照附图对用于实施本发明的最佳方案进行说明。
首先，本发明实施方案中的污染土壤的净化方法，是通过向被有机污染物质污染的污染土壤(下面也简称为“土壤”)通气，使具有有机污染物质分解性能的需氧微生物选择性地活化，将污染物质发酵分解从而净化污染土壤的污染土壤的净化方法，该方法的构成是向污染土壤添加含有糟糠类的发酵辅助材料，控制通气量以使污染土壤的温度达到10～50℃。
还有，本发明作为净化对象的有机污染物质，例如，可以举出汽油、煤油、轻油、重油、机械油、润滑油、原油等来自石油的油分，焦油或苯等来自煤炭的油分，三氯乙烯或四氯乙烯等有机氯类化合物，上述油分中含有的苯、甲苯、乙苯、二甲苯等。
另外，作为上述构成中的需氧微生物，可以举出一般活菌、丝状菌、放线菌、石油同化性菌等，但本发明中并不限于这些微生物，只要具有使有机污染物质发酵分解的性能即可，也可以是其他需氧微生物。另外，如果考虑净化土壤的再利用，可以采用使污染土壤中含有的需氧微生物活化的方法，但并不限于此。
其次，对本发明的效果，即污染土壤的适当的温度控制产生的净化效率的提高效果及土壤改善效果分别加以说明。
本发明中的发酵辅助材料，以糟糠类作为主成分，作为糟糠类，是选自小麦糠、末粉、米糠、玉米糠及谷蛋白类(gluten field)的至少1种。另外，该发酵辅助材料，例如，既可以全部由糟糠类构成，也可以根据需要还适当配合pH缓冲剂、腐殖酸类、钙或镁等矿物类、珍珠岩、沸石、硅藻土等矿物，其他土壤改良材料。作为本发明的发酵辅助材料，例如，可以举出以小麦糠作为主成分的市场销售的ヒ一トコンポ(商品名)。还有，在本发明的实施例中，采用了该ヒ一トコンポ作为发酵辅助材料。通过往污染土壤中添加、配合这样的发酵辅助材料，例如ヒ一トコンポ(下面简称为“HC”)，能够使土壤温度充分上升。
因此，在冬季或寒冷地区等低温时向污染土壤通气，即使把冷的空气向土壤中送气和/或吸气，也可使需氧微生物活化，污染物质分解性能提高，但有时温度上升过度，因此通过通气进行控制。
还有，当土壤温度低于10℃时，土壤中需氧微生物的污染物质分解活性降低到几乎无法确认的程度。另一方面，在土壤温度高于50℃的范围下，菌丛完全不同，不能期待污染物质的分解活性。另外，作为优选的土壤温度25～40℃，具有最佳的分解活性，故有机污染物质的净化效率充分提高。
在实施例中，采用生物堆型通气进行净化。还有，使HC的添加量为2质量％。另外，为了调节到需氧微生物的分解活性提高的土壤温度，向污染土壤通气的风量，每1m3土壤为0.02m3/分(＝0.02VVM)。另外，作为营养源，以C(油分)∶N(氮)∶P(磷)＝100∶5∶0.5的比例添加氮及磷。
把如上所述将2质量％的HC添加至上述土壤，采用生物堆型通气的净化方法中土壤温度的变化示于图1。还有，图1(a)是表示送气型通气方式中土壤温度变化的图线，图1(b)是表示吸气型通气方式中土壤温度变化的曲线。还有，该图中的GL意指地平面(groundlevel)，例如，GL+30意指从地平面至+30cm的区间。
通过HC的添加，如图1(a)所示，送气型通气方式中的土壤温度，确认最大约30℃的温度上升。另一方面，如图1(b)所示，吸气型通气方式中的土壤温度，温度上升5℃左右。作为其原因，认为吸气型通气方式的堆为小型(送气型通气方式的堆为32m3，而吸气型通气方式为5m3)，容易放热。还有，标准区添加了牛粪堆肥与营养源，而搅拌区与标准区同样，添加了牛粪堆肥与营养源，而且每隔1周进行搅拌。
另外，以被作为污染物质的油分(正己烷提取物)污染的污染土壤作为对象，考查吸气型通气方式中的污染土壤净化效率。其结果示于图2。
图2(a)是表示污染土壤净化效率的利用了GC/FID(带氢焰离子化检测器的气相色谱)法的油分浓度测定结果的图，图2(b)是表示利用了四氯化碳/IR法的油分浓度测定结果的图。还有，FID(氢焰离子化检测器)，利用使可燃性有机化合物在氢焰中燃烧时生成的离子与电子，检测流动的电流。另外，四氯化碳/IR法是对用四氯化碳提取的有机化合物，利用红外线照射产生的吸收状态进行分析。
如图2所示，在吸气型堆中，基于GC/FID法(参见图2(a))与四氯化碳/IR法(参见图2(b))的油分浓度，任何一种在标准区均在第1个月连续减少，而在HC添加区，前2周急剧减少，其后直到第1个月结束未观察到浓度变化。另外，在HC添加区，前2周急剧减少，但其后直到第1个月结束未观察到浓度变化。另外，在HC添加区，油分浓度减少速度上升的结果暗示如下可能性，前2周油分主要的易分解性成分(例如，汽油成分、轻油成分等，或碳原子数较少的脂肪烃、3环以下的芳香烃等)被分解，迅速达到平衡状态。还有，作为油分浓度减少的原因，除了需氧微生物的油分分解活性提高，还认为土壤温度的上升促进了油分中的挥发性成分的蒸发散失。
<土壤改善效果> 另外，由于本发明的发酵辅助材料含有大量植物性纤维，通过添加发酵辅助材料，土壤的通气性提高，而且灼热减量也增加。其结果看到土壤改善效果。将表示这种土壤通气性的湿润密度(g/cm3)及土壤粒子间的间隙率(％)示于表1。另一方面，将作为土壤中含有的有机物量指标的灼热减量(％)示于表2。
表1 如表1所示，通过添加2质量％的HC，湿润密度减小，同时土粒子间的间隙率增加。由此可知，通过添加2质量％HC，土壤的通气性提高。
表2 如表2所示，通过添加2质量％HC，灼热减量增加约0.6％。还有，上表中未表示，但夏季的HC添加量，由于土壤温度充分高，与低温时相比可以为少量。通过成分土壤的通气性提高，大量含有有机物的土壤，不妨碍需氧微生物的活化，用需氧微生物促进有机污染物质的分解。
图3为表示在不同HC添加量下气温与土壤温度的关系的图。根据这些关系，当土壤温度为10～50℃时，HC添加量可以为0.2～5质量％。另外，土壤温度为更优选的温度25～40℃时，HC添加量为0.5～5质量％即可。具体的添加量可根据气温等条件适当决定。
图4是表示向污染土壤的HC添加量与通气量的关系图。即使添加HC，如不进行充分的通气，则需氧微生物的活性变得不充分，另一方面，当通气超过必需量时，例如，低温时通气量过多时，有可能产生使土壤温度下降的结果。因此，通气量满足必要通气量，更优选控制在必要通气量+0.03VVM左右的范围内。
在上述净化工序中的通气，通过控制吸气或送气的任一方来进行。这些控制方法还取决于堆的大小或通气性能。然而，因土质不同通过吸气或送气的任何一种进行通气控制时，还要考虑堆内产生空气筋，或者堆内需氧微生物的活化消耗空气中的氧，空气无法充分通行，整个堆内的需氧微生物无法充分活化。因此，为了在整个堆内使需氧微生物产生充分的分解活性，优选将吸气和送气组合。由此，改变空气筋，或从堆内部及外缘进行通气成为可能，能够使空气充分遍及在土壤中。当进行这种通气控制时，对堆内的温度进行控制以使需氧微生物的活化充分进行变得容易。还有，吸气与送气的组合可适当设定，例如，把吸气与送气交替切换周期地进行。另外，从吸气向送气的切换以及从送气向吸气的切换定时，例如，在通气时测定土壤温度、二氧化碳浓度，边考虑其测定结果边进行适当设定。
该实施例的结果示于图5。在本实施例中，向土壤中添加0.3质量％HC，从初日(0日)至20日为吸气，从第20日切换成送气，进行通气。
如图5所示，通过向土壤中添加HC，土中温度开始上升，用7～11日到达最大温度30℃，然后逐渐下降。伴随着土中温度的上升，氧浓度减少，二氧化碳浓度上升。由此，暗示微生物活性升高。另一方面，在土中温度逐渐下降的期间(从第11日至第20日)，氧浓度及二氧化碳浓度值几乎不变，微生物活性所必需的氧有缺乏的危险。因此，在第20日从吸气切换成送气，借此使氧浓度上升，使二氧化碳浓度减少。通过这种通气方式的切换，空气(氧)向土中的扩散效果提高，油分分解效果也提高。即，在第初日为413mg/kg的油分浓度，在第16日不过微减至378mg/kg。然而，在第20日，通过把通气方式切换成送气，在第26日油分浓度大幅减少至250mg/kg以下。
另外，作为使空气充分遍及的方法，也有通过暂时停止通气从而设置不进行空气流通的时间的方法(例如，间歇通气)。采用这种控制方法，低温时容易使堆内的温度恒定。另外，通过暂时停止需氧微生物消耗的氧的供给，给微生物以负荷，然后进行通气时，能够谋求微生物活性的提高。例如，可以考虑反复进行通气12小时后停止通气12小时等。进行这种通气控制的定时，根据土壤等、堆状况或污染状态、气温等适当设定。
该实施例的结果示于图6。在本实施例中，向土壤中添加2质量％HC，在通气量20mL/min/L、氛围气温度5℃下进行间歇通气。该间歇通气以8小时通气/日反复进行。另外，作为比较例还进行连续通气(24小时通气/日)。
如图6所示，当实施了间歇通气时，与实施了连续通气时相比，虽然土中温度的最高温度低，但温度高的状态持续。由此，对于2～3周的净化试验，间歇通气与连续通气相比，可以期待净化效果的促进。
这种需氧微生物的污染分解活性受作为被分解物质的有机污染物质的质量左右。因此，易分解性成分大致被分解，因微生物活性而使耗氧量减少后，例如，由于低温时利用通气将低温的外气送入堆内部，故能引起土壤温度降低。因残留的有机污染物质不是易分解性成分，故通过减少通气量，使需氧微生物活化的土壤温度得到适当维持，从而能够更加促进污染净化。
该实施例的结果示于图7。向土壤中添加2质量％HC，搅拌至第1个月(第28日)，然后把该土壤进行分区，分成对通气量进行控制的区(本实施例)与对通气量未控制的区(比较例)。还有，在对通气量进行控制的区，第28日以后，使通气量从25mL/min/L减少至5mL/min/L。在第28日，土中温度急剧减少，暗示土壤中含有的有机污染物质的易分解性成分被分解。另一方面，在对通气量进行控制的区，通气量以25mL/min/L继续。其结果，如本实施例那样在对通气量进行控制的区，与对通气量未控制的区相比，可以使土中温度的减少幅度减小(参见图7(a))，另外，能够使油分含量的减少幅度增大(参见图7(b))。
按照本发明，即使低温时也能够把污染土壤的温度控制在需氧微生物的活性变得充分的温度，能够使污染土壤的净化效率充分提高。另外，由于土壤通气性也提高，故也能够改善土壤的性状。
权利要求
1.污染土壤的净化方法，是通过向被有机污染物质污染的污染土壤通气，使具有上述有机污染物质分解性能的需氧微生物活化，将上述有机污染物质发酵分解从而将上述污染土壤净化的污染土壤的净化方法，其特征在于，向上述污染土壤中添加含有糟糠类的发酵辅助材料，控制通气量以使该污染土壤的温度为10～50℃。
2.权利要求1所述的污染土壤的净化方法，其特征在于，相对于上述污染土壤的质量，添加0.2～5质量％上述发酵辅助材料。
3.权利要求1或2所述的污染土壤的净化方法，其特征在于，通过将吸气与送气组合来进行上述通气量的控制。
4.权利要求1～3任一项所述的污染土壤的净化方法，其特征在于，在上述通气量的控制中，将通气暂时停止。
5.权利要求1～4任一项所述的污染土壤的净化方法，其特征在于，在将上述有机污染物质的易分解性成分分解后，使上述通气量减少。
全文摘要
本发明提供即使在低温时也可控制污染土壤的温度，促进具有有机污染物质分解性能的需氧微生物活化，充分提高污染土壤净化效率的净化方法。本发明涉及通过向被有机污染物质污染的污染土壤通气，使具有有机污染物质分解性能的需氧微生物活化，将有机污染物质发酵分解从而将污染土壤净化的污染土壤的净化方法，其中，向污染土壤中添加含有糟糠类的发酵辅助材料，控制通气量以使污染土壤的温度为10～50℃。
文档编号B09C1/10GK101119812SQ200680004738
公开日2008年2月6日 申请日期2006年2月13日 优先权日2005年2月28日
发明者石川洋二, 高田尚哉, 小松透, 椎叶究, 小峰法子 申请人:株式会社大林组, 日清制粉株式会社