【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は有機塩素化合物で汚
染された土壌や水の生物的浄化に好適な方法及びそれに
用いる装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method suitable for biological purification of soil and water contaminated with an organochlorine compound and an apparatus used therefor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年の急速な科学技術の進歩は大量の化
学物質や化成品を生みだしている。これらの多くは環境
中に徐々に蓄積しながら自然を汚染している。環境中の
水、大気が循環していることを考えると環境汚染は地球
レベルへと拡大していく深刻な問題である。これまでに
よく知られた汚染物質としては、トリクロロエチレン
(ＴＣＥ)、テトラクロロエチレン(ＰＣＥ)、ダイオキシ
ンなどの有機塩素化合物、あるいはトルエン、キシレ
ン、ベンゼンなどの芳香族化合物、ガソリンなどの燃料
などが挙げられる。2. Description of the Related Art The rapid progress of science and technology in recent years has produced a large amount of chemical substances and chemical products. Many of these are polluting nature while accumulating gradually in the environment. Considering the circulation of water and air in the environment, environmental pollution is a serious problem that spreads to the global level. A well-known pollutant to date is trichloroethylene
(TCE), organic chlorine compounds such as tetrachloroethylene (PCE) and dioxin, aromatic compounds such as toluene, xylene and benzene, and fuels such as gasoline.
【０００３】なかでもトリクロロエチレンやテトラクロ
ロエチレンなどの有機塩素化合物は精密部品の洗浄やド
ライクリーニングなどにおいてかつて大量に使用され、
その漏洩により土壌や地下水の大規模な汚染実態が明ら
かになりつつある。[0003] Among them, organochlorine compounds such as trichlorethylene and tetrachloroethylene have been used in large quantities in washing and dry cleaning of precision parts, and so on.
The leakage is revealing large-scale pollution of soil and groundwater.
【０００４】また、これらの有機塩素化合物は、一般
に、揮発性が高く、場合によっては大気汚染をも引き起
こす。さらに、これら有機塩素化合物の催奇性や発がん
性が指摘され、生物界へも影響を及ぼすことがわかっ
た。そのため、汚染源の遮断はもちろん、すでに汚染が
拡大した土壌や地下水の浄化は早急に解決すべき課題と
なっている。[0004] In addition, these organochlorine compounds are generally highly volatile and sometimes cause air pollution. Furthermore, the teratogenicity and carcinogenicity of these organochlorine compounds were pointed out, and it was found that they also affect the living world. Therefore, purification of soil and groundwater that has already been contaminated has become an urgent issue to be resolved as well as shutting down the source of pollution.
【０００５】有機塩素化合物で汚染された土壌の浄化方
法としては、汚染土壌を掘り起こして加熱処理する方
法、汚染土壌から真空抽出する方法、あるいは汚染物質
を分解する能力を有する微生物を注入する方法などが挙
げられる。[0005] As a method for purifying soil contaminated with organochlorine compounds, a method of excavating contaminated soil and heat-treating it, a method of vacuum extraction from contaminated soil, and a method of injecting microorganisms capable of decomposing contaminants are used. Is mentioned.
【０００６】加熱処理法では土壌から汚染物質をほとん
ど完全に取り除くことが可能であるが、土壌掘削が必要
であることから建造物下の浄化処理は困難であり、また
掘削・加熱処理に要する費用が膨大となるため広範囲な
汚染土壌の浄化にも適用困難である。[0006] The heat treatment method makes it possible to almost completely remove contaminants from the soil. However, since soil excavation is required, purification treatment under a building is difficult, and costs required for excavation and heat treatment are required. It is difficult to apply the method to purification of a wide range of contaminated soils because of the huge amount.
【０００７】さらに、土壌中から加熱蒸発させた有機塩
素化合物は大気汚染の原因になるので、活性炭等に吸着
して回収する必要があるが、この使用済みの活性炭をさ
らに処理する必要が生じる。汚染物質がトリクロロエチ
レンやテトラクロロエチレン等の有機塩素化合物の場
合、この処理時にホスゲン等の更に毒性の高い化合物を
生成してしまうという問題も有る。Further, the organic chlorine compound heated and evaporated from the soil causes air pollution, so it is necessary to adsorb and recover it on activated carbon or the like. However, it is necessary to further treat the used activated carbon. When the pollutant is an organic chlorine compound such as trichloroethylene or tetrachloroethylene, there is also a problem that a more toxic compound such as phosgene is generated during this treatment.
【０００８】これに対して、真空抽出法や微生物利用法
は汚染土壌を掘削する必要がないため安価で簡便である
上、建造物等で地表を使用中の土壌でも地表を使用した
まま修復作業を行なうことができる利点がある。しか
し、真空抽出法は数ppｍ以下の低濃度の有機塩素化合物
の除去効率が低い上に、加熱処理用と同様に回収した有
機塩素化合物を改めて処理する必要がある。On the other hand, the vacuum extraction method and the microbial utilization method are inexpensive and simple because there is no need to excavate contaminated soil. There is an advantage that can be performed. However, the vacuum extraction method has a low efficiency of removing low-concentration organochlorine compounds of several ppm or less, and also requires that the collected organochlorine compounds be treated again as in the case of the heat treatment.
【０００９】一方、微生物利用法は栄養物や酸素など、
土壌中の分解菌の分解活性を高めるための物質や外来の
分解菌を土壌に注入して浄化を行なうものであるが、土
壌によっては注入が困難であったり、広大な汚染地を浄
化するために膨大な注入量が必要となる、注入した栄養
素や分解菌によって生態系に影響を与える場合がある、
といった欠点がある。[0009] On the other hand, the method of utilizing microorganisms includes nutrients and oxygen.
Purification is performed by injecting substances that enhance the decomposition activity of degrading bacteria in the soil and exogenous degrading bacteria into the soil, but depending on the soil it is difficult to inject or purify vast contaminated areas. Require a huge amount of injection, nutrients and degrading bacteria may affect the ecosystem,
There are drawbacks.
【００１０】そこで近年、汚染土壌中の有機塩素化合物
で汚染された空気や地下水を地上に取り出し、分解菌の
充填されたリアクターに導入することで分解処理をする
という方法が試みられてきている。例えば特開平６-２
５４５３７号公報および特開平７-１１２１７６号公報
では、真空抽出法によって汚染空気や地下水を真空抽出
し、地上で微生物によって浄化する方法が提案されてい
る。[0010] In recent years, a method has been attempted in which air or groundwater contaminated with an organochlorine compound in contaminated soil is taken out above the ground and introduced into a reactor filled with decomposing bacteria for decomposition treatment. For example, JP-A-6-2
JP-A-54537 and JP-A-7-112176 propose a method in which contaminated air or groundwater is vacuum-extracted by a vacuum extraction method and purified by microorganisms on the ground.
【００１１】一般的にリアクターは、菌の培養方法の違
いによってバッチ式、回分式、連続培養式に分類される
が、排水処理など、連続的に汚染物質が導入され、それ
を分解していくようなリアクターでは常に一定の分解活
性を保持できる連続培養式が装置の規模を小さく抑える
点で実用的とされ、有機塩素化合物で汚染された土壌の
浄化にも連続培養式が多く検討されている(特開平５-２
３６９１号公報、特開平７-４６９８４号公報)。In general, reactors are classified into a batch type, a batch type, and a continuous culture type depending on the method of culturing bacteria, but contaminants are continuously introduced and decomposed by wastewater treatment or the like. In such a reactor, a continuous culture system that can always maintain a constant decomposition activity is considered to be practical in terms of minimizing the scale of the apparatus, and a continuous culture system is often studied for purification of soil contaminated with organic chlorine compounds. (Japanese Patent Laid-Open No. 5-2
3691, JP-A-7-46984).
【００１２】ところで分解菌が有機塩素化合物を分解す
るためには誘導物質(インデューサー)と呼ばれる化学物
質の存在が必要である場合が多い。この場合、インデュ
ーサーを分解するために発現した酵素、特にオキシゲナ
ーゼによって目的とする有機塩素化合物を分解すること
が可能となる。現在知られている誘導物質としては、フ
ェノール、クレゾール、トルエン等の芳香族化合物やメ
タン等が挙げられ、その多くは分解菌を培養するための
栄養源としても利用されうる。By the way, in order for decomposing bacteria to decompose an organic chlorine compound, the presence of a chemical substance called an inducer is often required. In this case, it becomes possible to decompose the target organochlorine compound by the enzyme expressed in order to decompose the inducer, particularly oxygenase. Currently known inducers include aromatic compounds such as phenol, cresol, and toluene, methane, and the like, and many of them can also be used as nutrient sources for culturing degrading bacteria.
【００１３】有機塩素化合物の分解菌のうち、例えばト
リクロロエチレン分解菌としては、以下の単離株が報告
されており、これらを用いることができる。Among the organic chlorine compound degrading bacteria, for example, the following isolated strains have been reported as trichloroethylene degrading bacteria, and these can be used.
【００１４】Ｗelchia alkenophila sero ５ (ＵＳ
Ｐ ４８７７７３６, ＡＴＣＣ５３５７０)、Ｗelchia
alkenophila sero ３３ (ＵＳＰ ４８７７７３
６, ＡＴＣＣ５３５７１)、Ｍethylocystis sp.strai
n Ｍ(Ａgric.Ｂiol.Ｃheｍ.,５３,2903(1989)、Ｂiosc
i.Ｂiotech.Ｂiocheｍ.,５６,486(1992)、同５６, 736
(1992))、Ｍethylosinus trichospriuｍ ＯＢ３b
(Ａm.Ｃhem.Soc.Natl.Ｍeet.Ｄev.Ｅnviron.Ｍicrobio
l.,２９,365(1989)、Ａppl.Ｅnviron.Ｍicrobiol.,５
５,3155(1989)、Ａppl.Ｂiocheｍ.Ｂiotechnol.,２８,8
77(1991)、特開平２-９２２７４号公報、特開平３-２９
２９７０号公報)、Ｍethyloｍonas sp.ＭＭ２(Ａppl.
Ｅnviron.Ｍicrobiol.,５７,236(1991))、Ａlcaligenes
denitrificans ssp. xylosoxidans ＪＥ７５(Ａrc
h.ｍicrobiol.,１５４,410(1990))、Ａlcaligenes eut
rophus ＪＭＰ１３４(Ａppl.Ｅnviron.Ｍicrobiol.,５
６,1179(1990)) Ｍycobacteriuｍ vaccae ＪＯＢ５(Ｊ.Ｇen.Ｍicrobi
ol.,８２,163(1974)、Ａppl.Ｅnviron.Ｍicrobiol.,５
４,2960(1989)、ＡＴＣＣ ２９６７８)、Ｐseudoｍona
s putida ＢＨ(下水道協会誌,２４,27(1987))、Ｇ４
株(Ａppl.Ｅnviron.Ｍicrobiol.,５２,383 (1986)、同
５３,949(1987)、同５４,951(1989)、同５６,279(199
0)、同５７,193(1991)、ＵＳＰ ４９２５８０２,ＡＴ
ＣＣ ５３６１７)、Ｐseudoｍonas ｍendocina ＫＲ
-１(Ｂio/Ｔechnol.,７，282(1989))、Ｐseudoｍonas
putida Ｆ１(Ａppl.Ｅnviron.Ｍicrobiol.,５４,1703
(1988)、同５４,2578(1988))、Ｐseudoｍonas fluores
cens ＰＦＬ１２(Ａppl.Ｅnviron.Ｍicrobiol.,５４,2
578(1988))、Ｐseudoｍonas putida ＫＷI-９(特開平
６-７０７５３号公報)、Ｂurkholderia cepacia ＫＫ
０１(特開平６-２２７７６９号公報、なお、この菌株は
Ｐseudoｍonas cepacia ＫＫ０１として寄託されたも
のであるが、後日分類変更されたものである)、Ｎitros
oｍonas europaea(Ａppl.Ｅnviron.Ｍicrobiol.,５６,
1169(1990))、Ｌactobacillus vaginalis sp.nov(In
t.Ｊ.Ｓyst.Ｂacteriol.,３９,368(1989)、ＡＴＣＣ
４９５４０) なお、これらの分解菌は、すべて、トリクロロエチレン
を分解するためにインデューサーを必要とする。Welchia alkenophila sero 5 (US
P 4877736, ATCC 53570), Welchia
alkenophila sero 33 (USP 487773
6, ATCC 53571), Methylocystis sp.strai
n M (Agric. Biol. Chem., 53, 2903 (1989), Biosc
i. Biotech. Biochem., 56,486 (1992), 56,736
(1992)), Methylosinus trichosprium OB3b
(Am. Chem. Soc. Natl. Meet. Dev. Environ. Microbio
I., 29, 365 (1989), Appl. Environ. Microbiol., 5
5,3155 (1989), Appl. Biochem. Biotechnol., 28, 8
77 (1991), JP-A-2-92274, JP-A-3-29
No. 2970), Methylomonas sp. MM2 (Appl.
Environ. Microbiol., 57,236 (1991)), Alcaligenes
denitrificans ssp.xylosoxidans JE75 (Arc
h. microbiol., 154, 410 (1990)), Alcaligenes eut
rophus JMP134 (Appl. Environ. Microbiol., 5
6, 1179 (1990)) Mycobacterium vaccae JOB5 (J. Gen. Microbi
ol., 82, 163 (1974), Appl. Environ. Microbiol., 5
4,2960 (1989), ATCC 29678), Pseudomona
s putida BH (Sewerage Association Journal, 24, 27 (1987)), G4
Strain (Appl. Environ. Microbiol., 52,383 (1986), 53,949 (1987), 54,951 (1989), 56,279 (199)
0), 57,193 (1991), USP 4,925,802, AT
CC 53617), Pseudomonas mendocina KR
-1 (Bio / Technol., 7, 282 (1989)), Pseudomonas
putida F1 (Appl. Environ. Microbiol., 54, 1703)
(1988), 54,2578 (1988)), Pseudomonas fluores
cens PFL12 (Appl. Environ. Microbiol., 54, 2)
578 (1988)), Pseudomonas putida KWI-9 (JP-A-6-70753), Burkholderia cepacia KK
01 (Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 6-227770, this strain was deposited as Pseudomonas cepacia KK01, but was changed in classification at a later date), Nitros
omonas europaea (Appl. Environ. Microbiol., 56,
1169 (1990)), Lactobacillus vaginalis sp.nov (In
t.J. Syst. Bacteriol., 39, 368 (1989), ATCC
49540) It should be noted that all of these degrading bacteria require an inducer to degrade trichlorethylene.
【００１５】一方、インデューサーなしで構成的に分解
酵素を発現し、かつその活性が実用上十分に高い分解菌
が変異操作等によって開発されている。例えばトリクロ
ロエチレンを分解する酵素であるオキシゲナーゼを構成
的に発現するＪＭ１株が野性株の突然変異処理によって
取得されている(特開平０８-２９４３８７号公報)。し
かしこのように構成的に分解酵素を発現している分解菌
を連続培養した場合、遺伝的な不安定性から培養時間の
経過とともに分解酵素を発現しない株に変異してしま
い、分解活性が消失してしまう場合がある。On the other hand, a degrading bacterium that expresses a degrading enzyme constitutively without an inducer and has a sufficiently high activity for practical use has been developed by a mutation operation or the like. For example, a JM1 strain that constitutively expresses oxygenase, an enzyme that decomposes trichloroethylene, has been obtained by mutagenizing a wild strain (Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-294487). However, when such a degrading bacterium constitutively expressing a degrading enzyme is continuously cultured, it is mutated to a strain that does not express the degrading enzyme over time due to genetic instability, and the degrading activity is lost. In some cases.
【００１６】そのため連続培養によるリアクターに適用
する分解菌としては現在のところインデューサーによっ
てインデュースを行なう分解菌が好適であり、有機塩素
化合物の処理を行なうためにインデューサーを用いた連
続培養式リアクターの開発が進められている。Therefore, as a decomposing bacterium applied to a reactor by continuous culture, a decomposing bacterium induced by an inducer at present is suitable, and a continuous culturing type reactor using an inducer to treat an organic chlorine compound is preferred. Is being developed.
【００１７】[0017]
【発明が解決しようとする課題】次に有機塩素化合物を
分解する連続培養リアクターの現状の形態について見て
みる。Next, the present embodiment of a continuous culture reactor for decomposing organochlorine compounds will be described.
【００１８】インデューサーを用いて有機塩素化合物を
分解する場合、分解を行なう反応場にインデューサーが
存在すると分解酵素がインデューサーの分解にばかり使
用されてしまい、肝心の有機塩素化合物の分解が進まな
くなるという、いわゆる競合阻害が生じることが分かっ
ている。In the case of decomposing an organic chlorine compound using an inducer, if an inducer is present in the reaction field where the decomposition is carried out, the decomposing enzyme is used only for decomposing the inducer, and the decomposition of the organic chlorine compound is proceeding. It is known that so-called competitive inhibition occurs.
【００１９】バッチ培養であればインデューサーはいつ
かは消費されつくすため問題になりにくいが、連続培養
によるリアクターの場合には次々にインデューサーを含
んだ培地が培養槽に供給されてくるため、分解菌を培養
する槽と有機塩素化合物を分解する槽が同一である場合
には槽内に供給されたインデューサーが速やかに分解菌
によって分解され、槽内のインデューサー濃度が高くな
らないようにする必要がある。In the case of batch culture, the inducer is eventually consumed and is not likely to cause a problem. However, in the case of a reactor of continuous culture, the culture medium containing the inducer is supplied to the culture tank one after another. If the tank for culturing bacteria and the tank for decomposing organochlorine compounds are the same, it is necessary to ensure that the inducer supplied in the tank is quickly decomposed by the decomposing bacteria and the inducer concentration in the tank does not increase. There is.
【００２０】しかし分解菌に有機塩素化合物を分解させ
ると分解菌が生理的にダメージを受け、それによってイ
ンデューサーの分解速度が低下し、連続培養槽内のイン
デューサー濃度が増加するといった問題があった。However, when the organochlorine compound is decomposed by the decomposing bacteria, the decomposing bacteria are physiologically damaged, thereby decreasing the decomposition rate of the inducer and increasing the concentration of the inducer in the continuous culture tank. Was.
【００２１】さらに、フェノールやトルエンといったイ
ンデューサーを用いたときには、インデューサー自身の
濃度上昇によっても分解菌がダメージを受けることがあ
り、増殖速度の低下によって分解菌が連続培養槽から完
全流失してしまったり、インデューサー濃度が低下して
も活性を持った菌が培養されてこないといった、連続培
養そのものに関わる深刻な問題を生じる場合がある。Further, when an inducer such as phenol or toluene is used, the degrading bacteria may be damaged by the increase in the concentration of the inducer itself, and the degrading bacteria may completely flow out of the continuous culture tank due to a decrease in the growth rate. Even if the concentration of the inducer is reduced, a serious problem relating to the continuous culture itself may occur, such as cultivation of an active bacterium even when the inducer concentration is reduced.
【００２２】一方、連続培養に供給するインデューサー
の濃度をあらかじめ低く設定しておけば残留インデュー
サー濃度の上昇をある程度事前に防ぐことができるが、
今度は分解菌に対するインデュース作用が弱くなり、分
解活性が低下してしまうことになる。On the other hand, if the concentration of the inducer to be supplied to the continuous culture is set low in advance, the increase in the residual inducer concentration can be prevented to some extent in advance.
This time, the induce action on the decomposing bacteria is weakened, and the decomposing activity is reduced.
【００２３】そこで分解菌に対するインデュース作用を
継続しながら培養を行なう培養槽と、そこで培養された
分解菌を有機塩素化合物と接触させて分解を行なう分解
槽からなる二槽式リアクターを利用して、インデュース
を行なう工程と有機塩素化合物の分解工程とを分離する
ことが有効である。Therefore, a two-tank reactor consisting of a culturing tank for culturing the bacterium while maintaining the inducing action on the decomposing bacteria and a decomposing tank for decomposing the degrading bacteria cultivated there by contacting with an organic chlorine compound is used. It is effective to separate the step of performing the induction and the step of decomposing the organic chlorine compound.
【００２４】二槽式リアクターであれば、培養槽で大部
分のインデューサーを分解し、分解槽に供給する培養液
中に阻害濃度以上のインデューサーを含まないようにす
ることが可能であり、インデューサーによる競合阻害を
防止、あるいは効果的に低減できる。また、分解槽にお
いて有機塩素化合物の分解によって分解菌がダメージを
受けた場合でも、培養槽から新たな菌体が供給されてく
るので、分解槽での分解効率の低下を防ぐことができ
る。In the case of a two-tank reactor, it is possible to decompose most of the inducer in the culture tank so that the culture solution supplied to the decomposition tank does not contain an inducer having an inhibitory concentration or more. Inhibition of competition by the inducer can be prevented or effectively reduced. Further, even when the decomposing bacteria are damaged by the decomposition of the organic chlorine compound in the decomposing tank, new cells are supplied from the culture tank, so that the degradation efficiency of the decomposing tank can be prevented.
【００２５】一方、分解槽への有機塩素化合物の供給方
法としては、気体状の有機塩素化合物を含有する空気等
のキャリアガスが用いられる。その理由として、まず有
機塩素化合物は気体状で分解処理に供される場合が多い
ことが挙げられる。例えば汚染土壌を物理的に浄化する
方法として良く用いられている真空抽出法では、有機塩
素化合物は気体状で回収され、地上で活性炭に吸着させ
る等の処理を行なっている。On the other hand, as a method for supplying the organic chlorine compound to the decomposition tank, a carrier gas such as air containing a gaseous organic chlorine compound is used. First, the organic chlorine compound is often supplied in a gaseous state for decomposition. For example, in a vacuum extraction method often used as a method for physically purifying contaminated soil, an organochlorine compound is recovered in a gaseous state, and a treatment such as adsorption on activated carbon on the ground is performed.
【００２６】また、地下水等の液体に溶解した状態の有
機塩素化合物を分解する場合、汚染液体を分解槽に供給
し、培養液と混合すると分解菌を含有した廃液が大量に
分解槽から排出され、廃液の処理コストが増大する問題
が生じる。When decomposing an organic chlorine compound dissolved in a liquid such as groundwater, a contaminated liquid is supplied to a decomposition tank, and when mixed with a culture solution, a large amount of waste liquid containing decomposing bacteria is discharged from the decomposition tank. In addition, there is a problem that the cost of treating the waste liquid increases.
【００２７】さらに汚染液体中には環境微生物が大量に
存在することが多く、それらが分解槽に混入すると分解
菌の活性や生育が阻害される可能性がある。それらの環
境微生物の侵入を阻止するために汚染液体を分解槽に導
入する前に環境微生物を通過させないフィルターによっ
て濾過することが考えられるが、汚染液体中には微生物
以外にも様々な大きさの粒子が大量に存在するため、フ
ィルターがたちまち目詰まりを起こしてしまい、それを
防ぐためにはかなりの設備が必要となって来る。Furthermore, the contaminated liquid often contains a large amount of environmental microorganisms, and if they enter the decomposition tank, the activity and growth of the decomposition bacteria may be inhibited. In order to prevent the invasion of these environmental microorganisms, it is conceivable to filter the contaminated liquid with a filter that does not allow the passage of environmental microorganisms before introducing the contaminated liquid into the decomposition tank. Due to the large amount of particles, the filter can quickly become clogged, requiring considerable equipment to prevent it.
【００２８】そこで汚染液体中の有機塩素化合物を曝気
によって曝気気体中に取り出し、その汚染気体を分解槽
に曝気することで有機塩素化合物を培養液に溶解させ、
それによって分解菌と有機塩素化合物を接触させて分解
を行なう方法が有効である。Then, the organochlorine compound in the contaminated liquid is taken out into an aerated gas by aeration, and the contaminated gas is aerated in a decomposition tank to dissolve the organochlorine compound in the culture solution.
Thus, a method of decomposing bacteria by contacting the decomposing bacteria with an organic chlorine compound is effective.
【００２９】この方法によれば廃液は培養液だけとな
り、また環境微生物もほとんど液体中に残され、気体中
のミストに存在する微生物はエアーフィルターによって
簡単に除去される。According to this method, the waste liquid becomes only the culture liquid, and the environmental microorganisms are almost left in the liquid, and the microorganisms present in the mist in the gas are easily removed by the air filter.
【００３０】このように有機塩素化合物を気体状で供給
することによって簡便かつ低コストに処理が行なわれ
る。By supplying the organic chlorine compound in gaseous form, the treatment can be performed simply and at low cost.
【００３１】この気体状の有機塩素化合物を分解菌を含
む培養液に溶解させる方法としては、分解槽に満たされ
た培養液中に汚染気体を曝気する気泡塔式と、分解槽に
充填された充填剤の間隙に汚染気体を流通させて充填材
に付着した培養液に有機塩素化合物を溶解させる充填式
の大きく分けて二通りがある。As a method for dissolving the gaseous organochlorine compound in a culture solution containing a decomposing bacterium, there are a bubble column method in which a contaminated gas is aerated in a culture solution filled in a decomposition tank, and a method in which a decomposition tank is filled. There are roughly two types of filling methods for dissolving an organochlorine compound in a culture solution attached to a filler by flowing a pollutant gas through the gap between the fillers.
【００３２】しかし、充填式は分解槽内の培養液量が少
ないため、分解菌の分解能が高くないと分解槽全体の分
解量が低くなってしまうこと、また気体の流量が多い場
合には充填材の間隙を気体が素通りし、有機塩素化合物
の溶解量が減少してしまうという問題がある。However, in the filling type, since the amount of culture solution in the decomposition tank is small, the decomposition amount of the whole decomposition tank is reduced unless the resolution of the decomposing bacteria is high. There is a problem that the gas passes through the gaps between the materials and the amount of dissolved organic chlorine compounds decreases.
【００３３】気泡塔式は分解槽内に最大限培養液を貯留
でき、目の細かいディフューザーを用いて微細な気泡を
発生させれば気体と培養液の接触面積を大きくすること
ができるため、汚染気体の処理にとって有効な方式であ
る。In the bubble column method, the maximum amount of culture solution can be stored in the decomposition tank. If fine bubbles are generated using a fine diffuser, the contact area between the gas and the culture solution can be increased. This is an effective method for gas processing.
【００３４】以上のように、有機塩素化合物を分解する
連続培養リアクターとしてはインデュースと培養を行な
う培養槽と、有機塩素化合物の分解を行なう分解槽の二
槽式で、分解槽を気泡塔式にして気体によって有機塩素
化合物を供給する形態が効率的である。As described above, the continuous culture reactor for decomposing organochlorine compounds is a two-tank type having a culture tank for performing induction and cultivation and a decomposition tank for decomposing organic chlorine compounds. An embodiment in which the organic chlorine compound is supplied by gas in an efficient manner is effective.
【００３５】ところが、本発明者らの知見によれば、分
解菌の発現するオキシゲナーゼを利用して気体状の有機
塩素化合物を分解する場合、汚染気体を分解菌の培養液
に曝気することによって分解菌の菌濃度が減少し、分解
槽の分解能が低下するという問題が生じた。However, according to the findings of the present inventors, when decomposing a gaseous organic chlorine compound using an oxygenase expressed by a degrading bacterium, the decomposing gas is decomposed by exposing the contaminated gas to a culture solution of the degrading bacterium. There is a problem that the concentration of the bacteria decreases and the resolution of the decomposition tank decreases.
【００３６】この曝気による菌濃度の減少は、曝気する
気体中に有機塩素化合物が含まれていない場合にも同様
にして起こる。分解槽内の菌濃度を維持するためには培
養槽から供給する培養液の供給速度をかなり早くしなけ
ればならず、そのため培養槽のサイズ、培地量、廃液量
等の培養コストが増大してしまう。The decrease in the bacterial concentration due to the aeration also occurs when the gas to be aerated does not contain an organic chlorine compound. In order to maintain the concentration of bacteria in the digestion tank, the supply rate of the culture solution supplied from the culture tank must be considerably increased, which increases the culture cost such as the size of the culture tank, the amount of medium, and the amount of waste liquid. I will.
【００３７】したがって曝気による菌濃度の低下を抑え
ることがオキシゲナーゼによる有機塩素化合物の分解リ
アクターにとって重要な課題となっている。Therefore, it is an important issue for the reactor for decomposing organochlorine compounds by oxygenase to suppress the decrease in bacterial concentration due to aeration.
【００３８】[0038]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決することを目的としたものである。すなわち本発明
は、オキシゲナーゼの作用を利用して有機塩素化合物を
分解し得る微生物により気体に含まれる有機塩素化合物
を連続的に分解する方法であって、(Ａ) 前記微生物を
培養液中で連続的に培養する工程と、(Ｂ) 前記工程
(Ａ)から連続的に供給される微生物を含む培養液と、有
機塩素化合物を含有する気体とを連続的に接触させて、
該有機塩素化合物を分解する工程とを有し、前記工程
(Ａ)における培養液中の溶存酸素濃度を制御して、前記
工程(Ｂ)における培養液中の微生物の菌濃度を維持する
ことを特徴とする有機塩素化合物の分解方法である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems. That is, the present invention is a method for continuously decomposing an organochlorine compound contained in a gas by a microorganism capable of decomposing an organochlorine compound by utilizing the action of oxygenase, wherein (A) the microorganism is continuously decomposed in a culture solution. Culturing, and (B) the step
(A) by continuously contacting a culture solution containing microorganisms continuously supplied from a gas containing an organic chlorine compound,
Decomposing the organic chlorine compound.
A method for decomposing an organochlorine compound, comprising controlling the concentration of dissolved oxygen in a culture solution in (A) to maintain the concentration of microorganisms in the culture solution in step (B).
【００３９】該好適な溶存酸素濃度は、該微生物の増殖
を妨げず、かつオキシゲナーゼの活性を抑制する範囲で
あることが好ましい。The preferred dissolved oxygen concentration is preferably in a range that does not hinder the growth of the microorganism and that suppresses the activity of oxygenase.
【００４０】また、該微生物の連続培養がオキシゲナー
ゼのインデューサーを含む培地によること、該酸素の供
給が空気によるものであること、さらには該有機塩素化
合物の供給を行なう気体(キャリアガス)が空気であるこ
とが好ましい。Further, the continuous culture of the microorganism is performed by a medium containing an oxygenase inducer, the supply of oxygen is performed by air, and the gas (carrier gas) for supplying the organochlorine compound is air. It is preferred that
【００４１】さらに、該微生物がバルクホルデリア・セ
パシア(Ｂurkholderia cepacia)ＫＫ０１株で、このＫ
Ｋ０１株における該好適な溶存酸素濃度の範囲がトリク
ロロエチレンの分解速度が１２μg/hr/１０9cellを超え
ないように制御されることが好ましい。また、該ＫＫ０
１株の好適な溶存酸素濃度の範囲が、培養槽への酸素の
供給が空気による場合に空気の流速として該ＫＫ０１株
の培養液１ｍLあたり０.０２ｍL/ｍin以上０.０５ｍL/
ｍin以下にするものであることが好ましい。Further, the microorganism is Bulkholderia cepacia strain KK01,
It is preferable that the range of the suitable dissolved oxygen concentration in the K01 strain is controlled so that the decomposition rate of trichlorethylene does not exceed 12 μg / hr / 109 cells. In addition, the KK0
The preferred range of dissolved oxygen concentration for one strain is 0.02 mL / min to 0.05 mL / min per 1 mL of the culture of the KK01 strain when the supply of oxygen to the culture tank is air.
It is preferable that it is not more than min.
【００４２】また、本発明は、オキシゲナーゼの作用を
利用して有機塩素化合物を分解し得る微生物により気体
に含まれる有機塩素化合物を連続的に分解する装置であ
って、前記微生物を含む培養液と、有機塩素化合物を含
有する気体とを連続的に接触させて、該有機塩素化合物
を分解するための分解槽と、前記微生物を培養液中で連
続的に培養する培養槽と、該培養槽から連続的に排出さ
れる前記微生物を含む培養液を前記分解槽に連続的に供
給する手段と、前記分解槽に前記有機塩素化合物を含む
気体を連続的に供給する手段と前記分解槽内の微生物の
菌濃度を検知し、検知された菌濃度に基づいて、前記培
養槽内の培養液中の溶存酸素濃度を、前記分解槽内の微
生物の菌濃度が維持される範囲に制御する手段とを有す
ることを特徴とする有機塩素化合物の分解装置である。The present invention also provides an apparatus for continuously decomposing an organochlorine compound contained in a gas by a microorganism capable of decomposing an organochlorine compound by utilizing the action of oxygenase. A decomposition tank for continuously contacting a gas containing an organic chlorine compound to decompose the organic chlorine compound, a culture tank for continuously culturing the microorganism in a culture solution, and Means for continuously supplying a culture solution containing the microorganisms continuously discharged to the decomposition tank, means for continuously supplying a gas containing the organochlorine compound to the decomposition tank, and microorganisms in the decomposition tank Means for controlling the concentration of dissolved oxygen in the culture solution in the culture tank in a range in which the concentration of microorganisms in the decomposition tank is maintained based on the detected concentration of the bacteria. Characterized by having An apparatus for decomposing organic chlorinated compounds.
【００４３】[0043]
【発明の実施の形態】従来、微生物の培養時に培養液中
の溶存酸素を制御する例としては、培地中の溶存酸素濃
度を制御することで微生物によるアデノシン生産性を向
上したもの(特開平６-１２５７８１号公報)、酸素制限
下に微生物を培養することで高濃度の有機溶媒存在化で
微生物の生菌数を高く維持したもの(特開平１０-２３４
３５８号公報)、開放系の培養液の溶存酸素量を制御す
ることで微生物菌体を捕食する原生動物の増殖を防止す
ることで微生物の培養効率を高めたもの(特開平１０-３
１３８５４号公報)等があるが、これらはいずれも曝気
による菌濃度の低下を防止するためのものではなく、ま
た有機塩素化合物の浄化を行なうものでもない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Conventionally, as an example of controlling dissolved oxygen in a culture solution at the time of culturing a microorganism, there is known a method in which the concentration of dissolved oxygen in a culture medium is controlled to improve the adenosine productivity by the microorganism (Japanese Patent Application Laid-Open No. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-234), a method of maintaining a high viable count of microorganisms by culturing the microorganisms under oxygen limitation and in the presence of a high-concentration organic solvent.
No. 358), which enhances the cultivation efficiency of microorganisms by controlling the amount of dissolved oxygen in an open culture to prevent the growth of protozoa that prey on microbial cells (Japanese Patent Laid-Open No. 10-3).
No. 13854), but none of them are intended to prevent a decrease in bacterial concentration due to aeration, nor to purify organic chlorine compounds.
【００４４】以下、本発明をより具体的に説明する。Hereinafter, the present invention will be described more specifically.
【００４５】課題のところで述べたように、本発明には
有機塩素化合物分解菌を連続培養し、かつオキシゲナー
ゼを発現させて分解活性をインデュースする培養槽と実
際に有機塩素化合物を分解する分解槽を別にした２槽式
リアクターが好ましく用いられる。インデューサーを含
有した培地を連続的に培養槽に供給することで分解菌を
連続的に培養し、かつ分解活性をインデュースする。こ
の分解活性のインデュースはオキシゲナーゼの発現を介
して行なわれる。As described above, the present invention relates to a culture tank for continuously culturing organochlorine compound-degrading bacteria and expressing oxygenase to induce the degradation activity, and a decomposition tank for actually decomposing the organic chlorine compound. Is preferably used. By continuously supplying the culture medium containing the inducer to the culture tank, the degrading bacteria are continuously cultured and the degrading activity is induced. This degradation activity is induced through the expression of oxygenase.
【００４６】培養槽で生産された培養液は分解槽に供給
され、分解槽内に貯留される。この貯留された培養液に
有機塩素化合物を含有した汚染気体をディフューザー等
によって分解槽下部から曝気し、培養液中に汚染気体中
の有機塩素化合物を溶解させる。The culture solution produced in the culture tank is supplied to the decomposition tank and stored in the decomposition tank. A contaminated gas containing an organic chlorine compound is aerated from the lower part of the decomposition tank by a diffuser or the like to the stored culture solution to dissolve the organic chlorine compound in the contaminated gas in the culture solution.
【００４７】培養液に溶解した有機塩素化合物は菌体表
面に付着した後菌体内に取り込まれ、菌体内のオキシゲ
ナーゼによって分解される。汚染気体は気泡として分解
槽内を上昇する間に浄化され、リアクター外に排出され
る。The organochlorine compound dissolved in the culture solution is taken into the cells after adhering to the surface of the cells, and decomposed by oxygenase in the cells. The contaminated gas is purified as bubbles while rising in the decomposition tank, and is discharged outside the reactor.
【００４８】本発明においては、このような有機塩素化
合物を含有した気体を浄化するリアクターにおいて、培
養槽の培養液中の溶存酸素濃度が分解槽内での分解菌の
菌濃度が維持できる範囲に制御される。In the present invention, in such a reactor for purifying a gas containing an organochlorine compound, the concentration of dissolved oxygen in the culture solution in the culture tank is adjusted so that the concentration of the degrading bacteria in the decomposition tank can be maintained. Controlled.
【００４９】分解槽において分解菌が増殖し、また分解
活性がインデュースされるには酸素が必要であるが、こ
のときの酸素の供給量が多いと分解槽で曝気された分解
菌の菌濃度が低下しやすいことを本発明者は見出した。Oxygen is required for the decomposing bacteria to grow in the decomposing tank and to induce the degrading activity. At this time, if the supply of oxygen is large, the bacterial concentration of the decomposed bacteria aerated in the decomposing tank is required. The present inventor has found that is easily reduced.
【００５０】この原因は今のところ明確にはわかってい
ないが、培養時におけるオキシゲナーゼの発現量が多す
ぎることが考えられる。オキシゲナーゼはその酸化作用
によって有機塩素化合物を分解するが、反面その酸化作
用が分解菌自身に害作用を及ぼすものと考えられる。The cause of this has not been clearly elucidated so far, but it is considered that the expression level of oxygenase during culture is too large. Oxygenase decomposes organic chlorine compounds by its oxidizing action, but on the other hand, the oxidizing action is considered to have a detrimental effect on the decomposing bacteria itself.
【００５１】菌体内のオキシゲナーゼの量が多いと酸素
存在下で酸化作用を発現し、そのとき有機塩素化合物等
の酸化対象物が存在すればその酸化のために酸化作用が
使用されるが、その際もある割合で菌体構成成分に対し
て酸化作用を及ぼす。When the amount of oxygenase in the cells is large, an oxidizing action is exhibited in the presence of oxygen. At that time, if an object to be oxidized such as an organic chlorine compound is present, the oxidizing action is used for the oxidation. Oxidizing action is exerted on bacterial cell components at a certain ratio.
【００５２】分解菌はそのようなオキシゲナーゼによる
酸化作用から自分の体を保護するために活性酸素除去等
の防御機能を保有しているが、オキシゲナーゼの量が多
く、菌の存在する環境に酸素が多い場合には酸化作用が
強く働き、防御機能を上回って菌体を傷つけ、死にいた
らしめものと考えられる。Degradative bacteria have a protective function such as removal of active oxygen to protect their body from the oxidizing action of oxygenase. However, the amount of oxygenase is large, and oxygen is contained in the environment where the bacteria exist. In many cases, the oxidizing effect is strong, and it is thought that the cells surpass the defense function and damage the cells, resulting in death.
【００５３】分解槽における汚染気体の供給量が多いと
気体中の酸素によって酸素の供給量が多くなるため、分
解槽内の培養液は酸素過剰の状態になっている。さらに
汚染気体中の有機塩素化合物の含有率もあまり多くない
ため、それだけオキシゲナーゼの酸化作用が菌体構成成
分に振り向けられることになる。When the supply amount of the pollutant gas in the decomposition tank is large, the supply amount of oxygen is increased by the oxygen in the gas, so that the culture solution in the decomposition tank is in an excessive oxygen state. Furthermore, since the content of the organochlorine compound in the polluted gas is not very high, the oxidizing action of oxygenase is directed to the cell components.
【００５４】そこでインデュース時の酸素供給量をある
程度制限して発現するオキシゲナーゼの量を少なくすれ
ば、分解槽においてオキシゲナーゼの酸化作用が分解菌
に害を及ぼす閾値に達しなくなるものと考えられる。Therefore, it is considered that if the amount of oxygenase expressed is reduced by limiting the amount of oxygen supplied at the time of induction to a certain extent, the oxidizing action of oxygenase in the decomposition tank will not reach the threshold value that harms the decomposing bacteria.
【００５５】しかし酸素はインデュースのためにも分解
菌の増殖のためにもある程度必要であるため、酸素供給
量、すなわち、溶存酵素濃度を制御する必要が生じる。However, since oxygen is required to some extent both for the induction and for the growth of the degrading bacteria, it is necessary to control the oxygen supply amount, that is, the dissolved enzyme concentration.
【００５６】菌濃度の低下防止に有効な培養槽の培養液
中の溶存酸素濃度の指標になるものとしてはいくつか考
えられるが、最も直接的には培養槽内にある一定量の培
養液のオキシゲナーゼ活性を測ることが挙げられる。具
体的には、分解対象とする有機塩素化合物やそれ以外の
オキシゲナーゼで分解される物質の分解速度を測定すれ
ば良い。また、間接的だが最も簡便な方法として、酸素
供給のために用いる気体の曝気速度によって範囲を規定
することが挙げられる。例えば酸素供給を空気で行なう
場合、培養槽の曝気のために通気する空気の流速を流量
計によって測定すればよい。There are several possible indicators of the dissolved oxygen concentration in the culture medium in the culture tank that are effective in preventing the decrease in the bacterial concentration. Measuring oxygenase activity. Specifically, the decomposition rate of an organic chlorine compound to be decomposed or another substance decomposed by oxygenase may be measured. In addition, the indirect but simplest method is to define the range by the aeration rate of the gas used for supplying oxygen. For example, when oxygen is supplied by air, the flow rate of air to be aerated for aeration of the culture tank may be measured by a flow meter.
【００５７】有効な溶存酸素濃度の範囲は使用する分解
菌によって異なるが、有機塩素化合物としてのトリクロ
ロエチレンの分解槽への供給を行なうキャリアガスが空
気であり、分解菌がＫＫ０１株の場合にはトリクロロエ
チレンの分解速度が１２μg/hr/１０9cellを超えないよ
うに溶存酸素濃度を制御することが好ましい。すなわ
ち、分解速度が高すぎると分解菌が受けるダメージが大
きくなり、菌濃度の維持が困難となる場合がある。ま
た、培養槽への酸素供給が空気による場合には空気の流
速として培養培養液１ｍLあたり０.０２ｍL/ｍin以上
０.０５ｍL/ｍin以下となるようにすれば培養とオキシ
ゲナーゼの発現が可能であり、かつ分解槽での曝気によ
る死滅が防止できることを確認している。Although the effective range of the dissolved oxygen concentration varies depending on the decomposing bacteria used, air is the carrier gas for supplying trichlorethylene as an organochlorine compound to the decomposing tank, and when the decomposing bacteria is strain KK01, trichloroethylene is used. It is preferable to control the concentration of dissolved oxygen so that the decomposition rate does not exceed 12 μg / hr / 109 cells. That is, if the decomposition rate is too high, the damage to the decomposing bacteria increases, and it may be difficult to maintain the bacterial concentration. Further, when oxygen is supplied to the culture tank by air, the culture and expression of oxygenase can be performed if the flow rate of air is adjusted to be 0.02 mL / min or more and 0.05 mL / min or less per 1 mL of the culture medium. In addition, it has been confirmed that death due to aeration in the decomposition tank can be prevented.
【００５８】一方、トリクロロエチレンの分解速度の下
限は特に定めないが、分解効率の面では５μg/hr/１０9
cell以上が望まれる。On the other hand, although the lower limit of the decomposition rate of trichlorethylene is not particularly defined, the decomposition efficiency is 5 μg / hr / 109
Cell or more is desired.
【００５９】本発明で用いられる装置を図１に示す。FIG. 1 shows an apparatus used in the present invention.
【００６０】(１)は培養槽であり、Ｍ９培地(４)の供給
口と、供給のための液体ポンプ(５)と、培養液(６)を分
解槽(８)へと送る排液管(７)とを有し、分解槽(８)との
間にも同様の液体ポンプ(５)を有する。A culture tank (1) is a supply port for the M9 medium (4), a liquid pump (5) for supply, and a drainage pipe for sending the culture solution (6) to the decomposition tank (8). (7), and a similar liquid pump (5) is provided between it and the decomposition tank (8).
【００６１】空気(２)の通気手段として、送入管ならび
にその槽内側の一端にディフューザー(３)を、また、排
気管(１１)とを有する。As means for ventilating the air (2), there are provided an inlet pipe, a diffuser (3) at one end inside the tank, and an exhaust pipe (11).
【００６２】(８)の分解槽には、前記培養槽の排液管
(７)の先端がそのまま供給口でつながっており、分解後
の液の排出のためには同様の機構、排液管(７)と液体ポ
ンプ(５)が設けられている。In the decomposition tank of (8), the drainage pipe of the culture tank is used.
The tip of (7) is directly connected to the supply port, and a similar mechanism, a drain pipe (7) and a liquid pump (5) are provided for discharging the liquid after decomposition.
【００６３】また、トリクロロエチレン含有空気(１０)
の供給手段としてパーミエーター(９)とディフューザー
(３)がそれぞれ送気管の両端、槽の外側と内側に配され
ている。分解の進んだ排気を系外に出すために、排気管
(１１)の途中に活性炭(１２)が設けられ、またトリクロ
ロエチレンの分解除去の程度を評価するために(気体)サ
ンプリングポート(１３)が設けられている。Further, the air containing trichlorethylene (10)
(9) and diffuser as supply means
(3) are disposed at both ends of the air supply pipe and outside and inside the tank, respectively. An exhaust pipe is used to take the exhaust gas that has been
An activated carbon (12) is provided in the middle of (11), and a (gas) sampling port (13) is provided for evaluating the degree of decomposition and removal of trichlorethylene.
【００６４】また、図５は本発明の装置の別の態様であ
る。前記図１のすべての構成を含む他、培養槽(１)、分
解槽(８)の少なくとも一方に培養液のサンプリングポー
ト(１４)を有し、サンプリングされた培養液は分析装置
(１５)に送られる。分析装置は培養液・分解液中の菌濃
度や分解活性などの測定ができるものであればいかなる
ものでも構わないが、分光光度計による菌濃度測定装置
が簡便で必要な精度を有し好ましい。FIG. 5 shows another embodiment of the apparatus of the present invention. In addition to including all the components shown in FIG. 1, at least one of the culture tank (1) and the decomposition tank (8) has a culture solution sampling port (14), and the sampled culture solution is analyzed by an analyzer.
It is sent to (15). The analyzer may be of any type as long as it can measure the concentration of bacteria and the decomposition activity in the culture solution / decomposed solution. However, a device for measuring the concentration of bacteria using a spectrophotometer is preferred because it is simple and has the required accuracy.
【００６５】測定されたデータはデータ処理/制御指令
装置(１６)に送られる。このデータ処理/制御指令装置
(１６)は、送られてきたデータを自動解析しそれに基づ
き制御のための信号を出力できるものであればいかなる
ものでも構わないが、必要な制御用ソフトウェアをイン
ストールしたパーソナルコンピュータやワークステーシ
ョンがコストやメインテナンスの点で好ましい。The measured data is sent to a data processing / control command device (16). This data processing / control command device
(16) is not limited as long as it can automatically analyze the transmitted data and output a control signal based on the data. However, a personal computer or a workstation in which necessary control software is installed is costly. It is preferable from the viewpoint of maintenance.
【００６６】データ処理/制御指令装置(１６)で判断さ
れた結果は培養槽の送気管の流量調節バルブ(１７)に、
さらに必要に応じてＭ９培地の供給部の流量調節バルブ
(不図示)に送られ、空気送入量やＭ９培地の供給速度を
制御する。The result determined by the data processing / control command device (16) is supplied to the flow rate control valve (17) of the air supply pipe of the culture tank.
Further, if necessary, a flow control valve in the supply section of the M9 medium.
(Not shown) to control the air supply amount and the supply speed of the M9 medium.
【００６７】図６に制御アルゴリズムの一例を示す。菌
濃度が一定以下に、もしくはその減少速度が一定以上に
なった場合に送気量を減らし、逆に菌濃度が一定以上に
なった場合に送気量を増やすものである。なお、ここに
挙げた数値は実施例の結果をもとに仮に定めたものであ
り、培養・分解に支障のない範囲で自由に変更してよ
い。また、アルゴリズムの組み方はここに示すかぎりで
はなく、同様の効果をもたらすものであればいかなるも
のでも構わない。FIG. 6 shows an example of the control algorithm. The air supply amount is reduced when the bacterial concentration is below a certain level or the rate of decrease thereof is above a certain level, and conversely, when the bacterial concentration is above a certain level, the air supply amount is increased. In addition, the numerical values listed here are provisionally determined based on the results of the examples, and may be freely changed within a range that does not hinder culture and decomposition. The algorithm is not limited to the one shown here, and any algorithm may be used as long as the same effect can be obtained.
【００６８】[0068]
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明する。The present invention will be described more specifically with reference to the following examples.
【００６９】[実施例１]フェノールをインデューサーと
するトリクロロエチレン分解菌である、バルクホルデリ
ア・セパシア(Ｂurkholderia cepacia)ＫＫ０１株(通
商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所、受託番
号:ＦＥＲＭ ＢＰ-４２３５、受託日:平成４年３月１
１日)を坂口フラスコ中のフェノール２００ppｍ、酵母
エキス０.２％、ミネラルを含有したＭ９培地４００ｍL
に接種し、３０℃、１２０rpｍで振とう培養を行なっ
た。Example 1 Bulkholderia cepacia KK01 strain, a trichloroethylene-degrading bacterium using phenol as an inducer (Biotechnological Research Institute, Ministry of International Trade and Industry, Accession number: FERM BP) -4235, Contract date: March 1, 1992
1 day) in a Sakaguchi flask, 400 mL of M9 medium containing 200 ppm of phenol, 0.2% of yeast extract, and minerals.
And shaking culture was performed at 30 ° C. and 120 rpm.
【００７０】 Ｍ９培地の成分(ミネラルのみ) Ｎa2ＨＰＯ4:６.２g ＫＨ2ＰＯ4:３.０g ＮaＣl:０.５g ＮＨ4Ｃl:１.０g （培地１リットル中;pＨ７.０） この培養液３８０ｍLを図１に示すような直径４５ｍ
ｍ、長さ３００ｍｍの円筒形の培養槽(１)に注入し、５
ｍL/ｍinで空気(２)をディフューザー(３)によって通気
しながらフェノール１０００ppｍとミネラルを含有した
Ｍ９培地(４)を液体ポンプ(５)によって２０ｍL/hrで供
給し、２３.５℃に温度制御して連続培養を行なった。
培養槽内の培養液量は３８０ｍLとなるように設定し、
それを越えて生産された培養液(６)は排液管(７)から液
体ポンプ(５)によって外部に排出するようにした。Components of M9 medium (mineral only) Na2 HPO4 : 6.2 g KH2 PO4 : 3.0 g NaCl: 0.5 g NH4 Cl: 1.0 g (1 liter of medium; pH 7.0) 380 mL of the culture solution is 45 m in diameter as shown in FIG.
m, into a cylindrical culture tank (1) having a length of 300 mm.
M9 medium (4) containing phenol (1000 ppm) and minerals was supplied at 20 mL / hr by a liquid pump (5) while air (2) was passed through a diffuser (3) at a flow rate of mL / min, and the temperature was controlled at 23.5 ° C. Then, continuous culture was performed.
The culture volume in the culture tank was set to be 380 mL,
The culture solution (6) produced beyond that was drained out of the drainage pipe (7) by the liquid pump (5).
【００７１】一週間馴致後、培養槽から排出する培養液
を直径３０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの円筒形の分解槽
(８)に供給した。分解槽内の培養液量は７００ｍLとな
るように設定し、それを越えて供給された培養液(６)は
排液管(７)から液体ポンプ(５)によって外部に排出する
ようにした。分解槽に培養液が貯留された後、分解槽に
パーミエーター(９)からトリクロロエチレン含有空気
(１０)を導入し、ディフューザー(３)によって培養液に
溶解させた。このとき分解槽へのトリクロロエチレンの
導入濃度は気相濃度として５ppｍとし、流量は１５０ｍ
L/ｍinとした。培養液を通過した汚染空気は排気管(１
１)から排出し、活性炭を充填したカラム(１２)を通過
させて外部へ排出した。After acclimatization for one week, the culture solution discharged from the culture tank is subjected to a cylindrical decomposition tank having a diameter of 30 mm and a length of 1000 mm.
(8). The volume of the culture solution in the decomposition tank was set to be 700 mL, and the culture solution (6) supplied beyond that was discharged outside from the drain pipe (7) by the liquid pump (5). After the culture solution is stored in the decomposition tank, air containing trichlorethylene is supplied from the permeator (9) to the decomposition tank.
(10) was introduced and dissolved in a culture solution by a diffuser (3). At this time, the concentration of trichlorethylene introduced into the decomposition tank was 5 ppm in gas phase, and the flow rate was 150 m.
L / min. The contaminated air that has passed through the culture solution is exhausted (1
It was discharged from 1), passed through a column (12) filled with activated carbon, and discharged to the outside.
【００７２】分解槽内の培養液を経日的にサンプリング
し、フェノール２００ppｍ、酵母エキス０.２％、ミネ
ラルを含有したＭ９培地を用いてプレートカウントして
菌濃度を求めた。その結果を図２に示す。The culture solution in the decomposition tank was sampled daily, and the bacterial concentration was determined by plate counting using an M9 medium containing 200 ppm of phenol, 0.2% of yeast extract, and minerals. The result is shown in FIG.
【００７３】同時に分解槽からの排出気体をサンプリン
グポート(１３)からシリンジを用いて経日的にサンプリ
ングし、ガスクロマトグラフィーによってトリクロロエ
チレン濃度を測定し、分解効率を求めた。その結果を図
３に示す。At the same time, the gas discharged from the decomposition tank was sampled daily using a syringe from the sampling port (13), and the concentration of trichlorethylene was measured by gas chromatography to determine the decomposition efficiency. The result is shown in FIG.
【００７４】また、トリクロロエチレン導入時の培養槽
内の培養液の菌あたりのトリクロロエチレン分解活性を
測定した。分解活性は、１０ｍLの培養液を２０ｍL容量
のバイアル瓶に注入し、テフロンコーティングしたゴム
栓でキャップし、気相部分のトリクロロエチレン濃度を
ガスクロマトグラフィーによって定量する方法によって
求めた。その結果を図４に示す。Further, the trichlorethylene decomposition activity per cell of the culture solution in the culture tank at the time of introducing trichloroethylene was measured. The degradation activity was determined by injecting 10 mL of the culture solution into a 20 mL vial, capping with a Teflon-coated rubber stopper, and quantifying the trichlorethylene concentration in the gas phase by gas chromatography. FIG. 4 shows the results.
【００７５】次に上記の工程を踏まえながら培養槽への
通気量を１０,１５,２０,３０,５０ｍL/ｍinと順次上昇
させ、同様に分解槽内の培養液の菌濃度、分解槽のトリ
クロロエチレン分解効率、培養槽内の培養液のトリクロ
ロエチレン分解活性を測定し、それらの結果を図２、図
３、図４に示す。Next, the air flow rate into the culture tank was gradually increased to 10, 15, 20, 30, 50 mL / min while taking the above steps into account. Similarly, the bacterial concentration of the culture solution in the decomposition tank and the trichloroethylene The decomposition efficiency and the trichloroethylene decomposition activity of the culture solution in the culture tank were measured, and the results are shown in FIGS. 2, 3, and 4.
【００７６】通気量が１０〜２０ｍL/ｍinの場合、分解
効率が約９０％と高い値を保ち、菌濃度も１０9cell/ｍ
L近くを保った。これに対し、５ｍL/ｍinの場合(１ｍL
あたり０.０１３ｍL)、分解効率が５０〜６０％と低
く、菌濃度も１０〜２０ｍL/ｍinの場合に比べやや低か
った。また、通気量を３０ｍL/ｍin以上にすると、２〜
４日目から菌の死滅による濃度低下と分解効率の低下が
顕著となった。When the ventilation rate is 10 to 20 mL / min, the decomposition efficiency is maintained at a high value of about 90%, and the bacterial concentration is 109 cell / m 2.
L kept close. In contrast, in the case of 5 mL / min (1 mL
0.013 mL), the decomposition efficiency was as low as 50 to 60%, and the bacterial concentration was slightly lower than that in the case of 10 to 20 mL / min. Also, if the air flow rate is 30 mL / min or more,
From the fourth day, the decrease in concentration and the degradation efficiency due to the killing of the bacteria became remarkable.
【００７７】一方、分解活性は通気量の増加に伴い、わ
ずかな増加の傾向があるものの、全体としてはほぼ一定
に近かった。On the other hand, the decomposition activity tended to slightly increase with the increase of the aeration amount, but was almost constant as a whole.
【００７８】これらの結果から、培養時の酸素供給速度
をある範囲に制御することで分解時の菌濃度の低下を抑
制することが可能となり、リアクターの分解能力の低下
を防止することが可能となることがわかる。From these results, by controlling the oxygen supply rate during the culturing to a certain range, it is possible to suppress a decrease in the bacterial concentration during the decomposition, and to prevent a reduction in the decomposition ability of the reactor. It turns out that it becomes.
【００７９】また特にＫＫ０１株を用いたトリクロロエ
チレンの処理に関しては、培養時の培養液のトリクロロ
エチレンの分解速度として１２μg/hr/１０9cell以下、
培養槽への酸素供給が空気による場合には空気の流速と
して培養培養液１ｍLあたり０.０５ｍL/ｍin以下であれ
ば菌濃度の低下を抑制することが可能となり、また培養
培養液１ｍLあたり０.０２ｍL/ｍin以上であれば菌の十
分な増殖が可能であることがわかる。In particular, with regard to the treatment of trichlorethylene using the KK01 strain, the decomposition rate of trichlorethylene in the culture solution during the culture was 12 μg / hr / 109 cells or less.
When oxygen is supplied to the culture tank by air, if the flow rate of air is 0.05 mL / min or less per 1 mL of the culture medium, it is possible to suppress a decrease in the bacterial concentration, and it is also possible to suppress the decrease in the bacterial concentration by 0.1 mL / mL. It can be seen that sufficient proliferation of the bacterium is possible if it is at least 02 mL / min.
【００８０】[0080]
【発明の効果】本発明により、有機塩素化合物分解菌の
連続培養によって気体状の有機塩素化合物の分解を行な
うリアクターにおいて、有機塩素化合物の連続分解が可
能となる。According to the present invention, continuous decomposition of organochlorine compounds is possible in a reactor in which gaseous organochlorine compounds are decomposed by continuous culture of organochlorine compound-decomposing bacteria.
【図１】本発明で用いられる装置を実施例に従って示し
たものである。FIG. 1 shows an apparatus used in the present invention according to an embodiment.
【図２】分解槽内の培養液の菌濃度の経時変化を培養槽
への通気量別に示したものである。FIG. 2 shows the time-dependent change in the bacterial concentration of a culture solution in a decomposition tank for each aeration amount to the culture tank.
【図３】分解槽のトリクロロエチレン分解効率の経時変
化を培養槽への通気量別に示したものである。FIG. 3 shows changes over time in trichlorethylene decomposition efficiency of a decomposition tank for each aeration amount to a culture tank.
【図４】培養槽内の培養液のトリクロロエチレン分解活
性を培養槽への通気量別に示したものである。FIG. 4 shows the trichloroethylene degrading activity of a culture solution in a culture tank according to the amount of aeration to the culture tank.
【図５】本発明の装置の別の態様を示したものである。FIG. 5 shows another embodiment of the device of the present invention.
【図６】図５の装置での送気量を制御するアルゴリズム
の一例である。FIG. 6 is an example of an algorithm for controlling an air supply amount in the apparatus of FIG. 5;
１ 培養槽 ２ 空気 ３ ディフューザー ４ Ｍ９培地 ５ 液体ポンプ ６ 培養液 ７ 排液管 ８ 分解槽 ９ パーミエーター １０ トリクロロエチレン含有空気 １１ 排気管 １２ カラム １３ サンプリングポート １４ 培養液用サンプリングポート １５ 分光光度計・分析装置 １６ データ処理/制御指令装置 １７ 流量調節バルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Culture tank 2 Air 3 Diffuser 4 M9 culture medium 5 Liquid pump 6 Culture liquid 7 Drain pipe 8 Decomposition tank 9 Permeator 10 Trichlorethylene containing air 11 Exhaust pipe 12 Column 13 Sampling port 14 Culture medium sampling port 15 Spectrophotometer / analysis Device 16 Data processing / control command device 17 Flow control valve
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） (Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｃ１２Ｒ 1:01）Continued on the front page (51) Int.Cl.7 Identification FI FI Theme Court II (Reference) (C12N 1/20 C12R 1:01)
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