用於淨化被礦物油汙染的介質的添加劑及淨化方法

2023-05-20 05:47:56 1

專利名稱：用於淨化被礦物油汙染的介質的添加劑及淨化方法
技術領域：
本發明涉及一種添加於汙染區域的土壤、地下水或底質土等介質中的礦物油的無 害化劑及礦物油的無害化方法。
背景技術：
作為對因有害化學物質汙染的環境進行淨化的手段，利用微生物進行淨化的方 法受到矚目。此方法與以往的物理、化學處理方法相比，於能源、設備成本較低，且可容易 地進行原地淨化，是其重大優點。此種生物復育(bioremediation)約可分為藉由添加 對汙染物質分解能力高的外來微生物進行淨化的生物強化法(bio-augmentation)，與藉 由對微生物供給營養源等以提高增殖力或汙染物質的代謝力而進行淨化的生物刺激法 (bio-stimulation)。有關利用外來微生物的生物強化法(bio-augmentation)，在考慮其微生物突變、 往區域外擴散等的同時，現正朝向實用化的研究進展著。另一方面，生物刺激法可利用本土 的微生物，且只需將營養鹽類及其它材料添加至作為對象的環境中即可，故日益被採用於 多數汙染處所的原地淨化工程中。為解決對於有機氯化合物的以往生物復育劑的課題，針對有關藉由厭氧性微生物 的有機氯化合物的淨化，曾於專利文獻1及專利文獻2中公開了受汙染的土壤、地下水或底 質土修復所使用的添加劑。這些添加劑對作為營養源、能源的材料的水溶性高，且生物降 解性能佳，故於土壤中容易擴散，且會造成不存在有溶氧(DO dissolved Oxygen,以下稱為 ΓD0J)與鍵結氧(NOxWO)的厭氧狀態，使直到有機氯化合物的分解、淨化為止的工序得以 迅速進行。其結果，用以注入營養劑的井的間隔可加大，藉由自較少地點注入可使效果遍及 寬廣的範圍。又，可於妨礙物質造成影響之前將有機氯化合物分解、淨化，以減低淨化中的 作業量，並可達成淨化期間的縮短。再者，由於選擇在環境中的生物降解性能高的成分，淨 化終了後材料會變成二氧化碳及水，而不會殘留於現場。現有技術文獻專利文獻1日本特開2005-185870號公報專利文獻2日本特開2005-288276號公報

發明內容
如上所述，在以往有機氯化合物的生物復育中，例如，對於以生物復育適用在原地 淨化的情況，以利用厭氧性微生物的技術為主流。另一方面，有關以苯類、汽油等為代表的 礦物油，利用好氧性微生物的生物復育法是有效的。本發明的目的，在於提供一種礦物油的無害化劑及礦物油的無害化方法，其在土 壤、地下水或底質土因礦物油而汙染的情況，將礦物油在原地且有效地淨化的方法中，施以 使汙染物質藉由本土的微生物於短期間內加以淨化的無害化劑，藉此，使對環境的負擔減小且可迅速回復到使用前的環境。本發明的礦物油的無害化劑，其特徵在於，由一種以上的腖(P印tone)、酵母萃 取物、精胺酸、組胺酸、異白胺酸、離胺酸、蘇胺酸、纈胺酸，一種以上的錳、鋅、鐵、鎂、鈷、 鎳、銅、鉬、鈉、鉀、鈣和此等的鹽類，一種以上的硫胺素、對胺基苯甲酸、膽鹼、抗壞血酸、 泛酸、吡哆素、核黃素、菸鹼酸、生物素、肌醇、葉酸、硫辛酸(lipoic acid)、氰基鈷胺素 (cyanocobalamin)，一種以上的銨鹽，與一種以上的磷酸鹽所構成。又，本發明的礦物油的無害化方法，其特徵在於，由下述步驟所構成使對象介質 作成為好氧狀態的步驟；以及供給由一種以上的腖、酵母萃取物、精胺酸、組胺酸、異白胺 酸、離胺酸、蘇胺酸、纈胺酸，一種以上的錳、鋅、鐵、鎂、鈷、鎳、銅、鉬、鈉、鉀、鈣和此等的鹽 類，一種以上的硫胺素、對胺基苯甲酸、膽鹼、抗壞血酸、泛酸、吡哆素、核黃素、菸鹼酸、生物 素、肌醇、葉酸、硫辛酸、氰基鈷胺素，一種以上的銨鹽，與一種以上的磷酸鹽所構成的本發 明的礦物油的無害化劑的步驟。本發明的礦物油的無害化劑中，進而添加有一種以上的脂肪酸鈉、單烷基硫酸鹽、 烷基聚氧化乙烯硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽、單烷基磷酸鹽、烷基二甲基胺氧化物、烷基羧基甜 菜鹼、聚氧乙烯烷基醚、脂肪酸山梨糖醇酐酯、烷基聚糖、脂肪酸二乙醇醯胺、烷基單甘油 醚、脂肪酸鉀、α-磺基脂肪酸酯鈉、直鏈烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸酯鈉、烷基醚硫酸酯鈉、 α-烯烴磺酸鈉、烷基磺酸鈉、蔗糖脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂 肪酸酯、脂肪酸烷醇醯胺、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、烷基胺基脂肪酸鈉、烷基 甜菜鹼、烷基胺氧化物、烷基三甲基銨鹽、二烷基二甲基銨鹽、鼠李糖脂(rhamnolipid)、甘 露糖基赤蘚醇脂。對象介質的透水係數未達IO-4Cm/秒的情況可施加壓力。又，將對象介質作成為好 氧狀態的步驟，最好使對象介質的PH範圍處於5. 5 9. 0，並且注入DO濃度為5mg/L以上 的水的工序。使對象介質作成為好氧狀態的工序，也可為使作為對象的介質作成為DO濃度為 2mg/L 以上、氧化還原電位(Oxidation-reduction Potential ；0RP，以下也稱為「0RP」)為 OmV以上的好氧狀態的步驟。本發明的礦物油的無害化劑及使用其的礦物油的無害化方法，系使供給至對象介 質的物質，讓微生物利用作為營養源或呼吸源而活性化、增殖，而使礦物油無害化。如此，考慮到構成參與分解礦物油的過程的微生物群的各種微生物全體的功能作 用，供給多種性質不同的物質作為添加劑，藉此，可達成有效率且不易殘留有害物質的生物
復育方法。又，藉由配合修復對象的土質而設定構成添加劑的各物質的調配比可提高修復效^ ο依據本發明的礦物油的無害化劑及礦物油的無害化方法，可迅速且低成本地將礦 物油淨化。
具體實施例方式以下，就本發明的礦物油的無害化劑及用以實施本發明的礦物油的無害化方法的 最佳形態進行說明。
本發明的礦物油的無害化劑中所用的「一種以上的銨鹽」，為例如一種以上的硫酸 銨、磷酸氫二銨等，可將所有在結構上被認定或評定為胺鹽的物貭當作此銨鹽使用。水溶性 以較高為佳，作為對象的介質在供給時，為提高本發明的效果，以自供給場所移動性較高者 較為有效。又，本發明的礦物油的無害化劑中所用的「一種以上的磷酸鹽」，為例如一種以上 的磷酸氫二銨、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀等，可將所有在結構上被認定或評定為磷酸鹽的物 貭當作此磷酸鹽使用。水溶性以較高為佳，作為對象介質在供給時，為提高本發明的效果， 以自供給場所移動性較高者較為有效。本發明的礦物油的無害化劑及礦物油的無害化方法中的對象介質，有例如通常存 在有當地微生物的土壤、地下水或底質土，然而只要介質為微生物可生存的環境，即使藉由 自外部添加微生物的方式，也可得到同樣的效果。本發明的礦物油的無害化劑是添加於汙染地區的土壤、地下水或底質土等的介質 中。藉由配合介質的性質而設定構成本發明的礦物油的無害化劑的各物質的調配比可提高 修復效果。又，添加劑的形態為固體狀、液體狀、漿料狀等，依汙染地區的地層等的地質狀態、 或汙染地區的汙染狀態而決定。供給方法通常為使其溶解於水中再供給至介質的方法，只 藉由用機械與介質混合的方法等也可得到同等效果。本發明作為無害化的對象的物質為礦物油，例如苯、甲苯、二甲苯、乙基苯等的苯 類、汽油、燈油、輕油的物質，惟通常只要是認定為礦物油或礦油的物質皆可，不限定於此寸。所謂本發明的礦物油的無害化劑於無害化中所利用的微生物，系存在於汙染土壤 中、可用與一般微生物同樣的方法增殖的微生物，可於含有無機鹽、氮源、其它營養源的無 機營養培養基、有機營養培養基等中增殖的可將礦物油無害化的微生物。或混合外來微生 物、或使用萃取自微生物基因所作成的重組微生物、或將微生物固定化於單體上的情況，皆 可適用於本發明的汙染物質的無害化劑及無害化方法。由一種以上的腖、酵母萃取物、精胺酸、組胺酸、異白胺酸、離胺酸、蘇胺酸、纈胺 酸，一種以上的錳、鋅、鐵、鎂、鈷、鎳、銅、鉬、鈉、鉀、鈣和此等的鹽類，一種以上的硫胺素、對 胺基苯甲酸、膽鹼、抗壞血酸、泛酸、吡哆素、核黃素、菸鹼酸、生物素、肌醇、葉酸、硫辛酸、氰 基鈷胺素，一種以上的銨鹽，與一種以上的磷酸鹽所構成的添加物，作為攸關分解汙染物質 的微生物的活性化、增殖的營養源是有效的，可依作為對象的汙染物質的種類及濃度、介質 的種類、利用的微生物種等而選擇使用的物質的種類與添加量。由一種以上的脂肪酸鈉、單烷基硫酸鹽、烷基聚氧化乙烯硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽、 單烷基磷酸鹽、烷基二甲基胺氧化物、烷基羧基甜菜鹼、聚氧乙烯烷基醚、脂肪酸山梨糖醇 酐酯、烷基聚糖、脂肪酸二乙醇醯胺、烷基單甘油醚、脂肪酸鉀、α -磺基脂肪酸酯鈉、直鏈烷 基苯磺酸鈉、烷基硫酸酯鈉、烷基醚硫酸酯鈉、α -烯烴磺酸鈉、烷基磺酸鈉、蔗糖脂肪酸酯、 山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、脂肪酸烷醇醯胺、聚氧乙烯烷基醚、 聚氧乙烯烷基苯基醚、烷基胺基脂肪酸鈉、烷基甜菜鹼、烷基胺氧化物、烷基三甲基銨鹽、二 烷基二甲基銨鹽、鼠李糖脂、甘露糖基赤蘚醇脂所構成的添加物，為用以使吸附於土壤中的 礦物油容易往水相移行的物質群，作為提高使脂溶性物質往水的移動性的材料，於用以提高微生物使對象物質無害化時的利用性(bioavailability)是有效的，為於食品工業範疇 中作為食品添加物等而利用的有害性低的物質。氧由空氣供給或與土壤混練等，供給方法不受限定。溶解於水中以DO的形態供給 至介質的方法，就介質內的擴散、效果的波及面考慮為較佳。作為一最佳的方法，從用以分 解對象汙染物質的好氧性微生物的活性化和增殖的觀點出發，藉由注入DO濃度為5mg/L以 上的水而形成一 DO濃度2mg/L以上、ORP值OmV以上的好氧狀態乃是可取的。於將溶解有本發明的無害化劑或氧的水供給至介質的情況，以依表示水容易通過 的指標的透水係數而選定注入方法為佳。即，透水係數未達IO-4Cm/秒的情況藉由施加壓 力、於透水係數為IO-4Cm/秒以上的情況藉由自然流下而供給是適當的。本發明中，由於藉由利用微生物迅速地進行礦物油的無害化，故適用於通常適於 微生物可生息的環境中，或必須形成環境並管理。就此考慮，以使PH處於5. 5 9. 0的範 圍為佳。以上述條件，本發明可使礦物油無害化。因而，即使對於使用以往淨化方法有困難 或費時的汙染介質，本發明亦是一可於減輕環境負擔、縮短工期並降低成本的同時實現無 害化的淨化方法。以下，用實施例對本發明的礦物油的無害化劑及礦物油的無害化方法更詳細地進 行說明，惟本發明的技術範圍並非限定於這些實施例。實施例1例示藉由本發明的礦物油的無害化劑及礦物油的無害化方法使地下水中的苯類 無害化的事例。為了實際驗證受苯類汙染的地下水的原地淨化中的添加劑的淨化效果，於地下水 經確認受到苯類汙染的處所施行小型試驗。小型試驗現場的平面區域為長IOmX寬10m，地 下水位為2. 2m，自地表起算的對象層厚為5m的範圍。於此試驗中，將苯類(苯、甲苯、二甲 苯)的濃度、DO濃度(mg/L)、0RP值(mV)作為參數來測定。苯類的濃度依據公定分析法(JIS-K0125)用氣相色譜質譜儀測定。此試驗中使用 的添加劑為酵母萃取物2kg、精胺酸2kg、抗壞血酸1kg、磷酸氫二銨350kg、氯化鉀50kg、氯 化鈉5kg、磷酸氫二鉀50kg、蔗糖脂肪酸酯20kg的混合物。於現場對50噸自來水，將此添加劑於槽中一邊混合一邊自注入井滴入至地下水 中，同時於自來水中使氧以平均20mg/L溶解、以3e/分鐘的流速連續地注入地下水中。該 現場土壤的透水係數為5. IX IO-3Cm/秒，故以自然流下方式注入井中而施行。又，作為比較例在同一現場施行對井水吹入空氣曝氣的方法。在兩者的情況中，自注入井起的地下水流的下遊0. 5m與3m的位置設置觀測井，定 期測定地下水中的DO濃度(mg/L)。又在本實施例中定期測定地下水中的苯類濃度及ORP值(mV)。將上述實施例1及比較例中各參數的測定結果示於表1。[表 1]在現地小型試驗中各參數的變動
6 由表1可知藉由添加劑的注入，汙染區域的DO與ORP成為以微生物進行好氧分 解的佳適條件，形成汙染的分解環境，於試驗期間中維持著。對象苯類的濃度於試驗開始 15 30日後減低至符合環境標準的程度。另一方面，於比較例所示以往技術的曝氣法的情 況，於離注入井0. 5m處，初期雖暫時可看到氧濃度的增加，然而其後降回2mg/L以下，無法 供給好氧性微生物活動所需的充分的氧。其原因，因注入井處進行曝氣使得氣泡聚積於井 周圍，致妨礙其後的水及氧的移動之故。由上述結果可證實藉由微生物進行地下水中的礦 物油(尤其是苯類)的淨化中，本發明的礦物油的無害化劑及礦物油的無害化方法是有效 的。實施例2示例藉由本發明的礦物油的無害化劑及礦物油的無害化方法使地下水中的苯類 無害化的事例。為了實際驗證受礦物油汙染的地下水的原地淨化中的添加劑的淨化效果，地下水 經確認受到礦物油汙染的處所施行小型試驗。小型試驗現場的平面區域為長IOmX寬10m， 地下水位為1. 5m,自地表起算的對象層厚為3m的範圍。在此試驗中，對礦物油以全石油烴(以下稱為TPH)的濃度、DO濃度(mg/L)、ORP 值(mV)作為參數來測定。TPH的濃度使用附有氫焰離子化偵測器的氣相色譜儀(以下稱為 GC-FID)測定。此試驗中使用的添加劑為腖(P印tone) 2kg、蘇胺酸2kg、核黃素lkg、磷酸氫 二銨220kg、氯化鉀30kg、氯化鈉5kg、氯化鎂5kg、磷酸氫二鉀30kg、山梨糖醇酐脂肪酸酯 20kg的混合物。在現場對30噸自來水，將此添加劑於槽中一邊混合一邊自注入井滴入至地下水 中，同時於自來水中使氧以平均30mg/L溶解、以3e/分鐘的流速連續地注入地下水中。該現場土壤的透水係數為1.4X10_3Cm/秒，故以自然流下方式注入井中而施行。於自注入井 起的地下水流的下遊2m的位置設置觀測井，定期測定TPH濃度及DO濃度(mg/L)、ORP值 (mV)、pH。將實施例2中各參數的測定結果示於表2。[表 2]在現地小型試驗中各參數的變動 由表2可知藉由添加劑的注入，汙染區域的DO與ORP成為以微生物進行好氧分 解的佳適條件，形成汙染的分解環境，於試驗期間中維持著。對象礦物油為試驗開始起30 日後，濃度減低至定量下限以下。由上述結果可知本發明的礦物油的無害化劑及礦物油的 無害化方法經證實対藉由微生物進行地下水中的礦物油的淨化為有效的。
權利要求
一種礦物油的無害化劑，其特徵在於，由一種以上的腖(peptone)、酵母萃取物、精胺酸、組胺酸、異白胺酸、離胺酸、蘇胺酸、纈胺酸，一種以上的錳、鋅、鐵、鎂、鈷、鎳、銅、鉬、鈉、鉀、鈣和此等的鹽類，一種以上的硫胺素、對胺基苯甲酸、膽鹼、抗壞血酸、泛酸、吡哆素、核黃素、菸鹼酸、生物素、肌醇、葉酸、硫辛酸(lipoic acid)、氰基鈷胺素(cyanocobalamine)，一種以上的銨鹽，與一種以上的磷酸鹽所構成。
2.如權利要求1所述的礦物油的無害化劑，其特徵在於，添加有一種以上的脂肪酸鈉、 單烷基硫酸鹽、烷基聚氧化乙烯硫酸鹽、烷基苯磺酸鹽、單烷基磷酸鹽、烷基二甲基胺氧化 物、烷基羧基甜菜鹼、聚氧乙烯烷基醚、脂肪酸山梨糖醇酐酯、烷基聚糖、脂肪酸二乙醇醯 胺、烷基單甘油醚、脂肪酸鉀、α-磺基脂肪酸酯鈉、直鏈烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸酯鈉、烷 基醚硫酸酯鈉、α 「烯烴磺酸鈉、烷基磺酸鈉、蔗糖脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙 烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、脂肪酸烷醇醯胺、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、烷基胺 基脂肪酸鈉、烷基甜菜鹼、烷基胺氧化物、烷基三甲基銨鹽、二烷基二甲基銨鹽、鼠李糖脂 (rhamnolipid)、甘露糖基赤蘚醇脂。
3.一種礦物油的無害化方法，其特徵在於，由下述步驟所構成使對象介質作成為好氧狀態的步驟；以及供給由一種以上的腖、酵母萃取物、精胺酸、組胺酸、異白胺酸、離胺酸、蘇胺酸、纈胺 酸，一種以上的錳、鋅、鐵、鎂、鈷、鎳、銅、鉬、鈉、鉀、鈣和此等的鹽類，一種以上的硫胺素、對 胺基苯甲酸、膽鹼、抗壞血酸、泛酸、吡哆素、核黃素、菸鹼酸、生物素、肌醇、葉酸、硫辛酸、氰 基鈷胺素，一種以上的銨鹽，與一種以上的磷酸鹽所構成的礦物油的無害化劑的步驟。
4.如權利要求3所述的礦物油的無害化方法，其特徵在於，礦物油的無害化劑進而含 有一種以上的脂肪酸鈉、單烷基硫酸鹽、烷基聚氧化乙烯硫酸鹽、烷基苯磺 酸鹽、單烷基磷 酸鹽、烷基二甲基胺氧化物、烷基羧基甜菜鹼、聚氧乙烯烷基醚、脂肪酸山梨糖醇酐酯、烷基 聚糖、脂肪酸二乙醇醯胺、烷基單甘油醚、脂肪酸鉀、α 「磺基脂肪酸酯鈉、直鏈烷基苯磺酸 鈉、烷基硫酸酯鈉、烷基醚硫酸酯鈉、α -烯烴磺酸鈉、烷基磺酸鈉、蔗糖脂肪酸酯、山梨糖醇 酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、脂肪酸烷醇醯胺、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯 烷基苯基醚、烷基胺基脂肪酸鈉、烷基甜菜鹼、烷基胺氧化物、烷基三甲基銨鹽、二烷基二甲 基銨鹽、鼠李糖脂(rhamnolipid)、甘露糖基赤蘚醇脂。
5.如權利要求3或4所述的礦物油的無害化方法，其特徵在於，當作為對象介質的透水 係數未達KT4Cm/秒的情形時須施加壓力。
6.如權利要求3所述的礦物油的無害化方法，其特徵在於，該使對象介質作成為好氧 狀態的步驟，是使對象介質的PH範圍處於5. 5 9. 0，並且注入溶氧濃度為5mg/L以上的水 的步驟。
7.如權利要求3所述的礦物油的無害化方法，其特徵在於，該好氧狀態是使對象介質 作成為溶氧濃度為2mg/L以上、氧化還原電位值為OmV以上。
全文摘要
本發明提供一種用以使礦物油藉由微生物而迅速地無害化的添加劑及其方法。解決手段為一種礦物油的無害化方法，其利用由一種以上的腖(peptone)等、一種以上的銨鹽與磷酸鹽、一種以上的脂肪酸鈉等所構成的礦物油的無害化劑，作為微生物的營養源或呼吸源，使其活性化、增殖，透過微生物來促進礦物油的無害化，迅速且低成本地進行介質的淨化。
文檔編號A62D3/02GK101890211SQ20091020955
公開日2010年11月24日 申請日期2009年10月29日 優先權日2009年5月21日
發明者史林瓦蘇魯·瑞迪·普察拉帕裡, 山口·重德, 錢桌拉喀奇·沙裡哈裡 申請人:環保股份有限公司