DE69826558T2

DE69826558T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Sanierung von verunreinigten Medien

Info

Publication number: DE69826558T2
Application number: DE69826558T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Ohta-ku Kawaguchi; Etsuko Ohta-ku Sugawa; Yoshiyuki Ohta-ku Toge; Akira Ohta-ku Kuriyama; Takeshi Ohta-ku Imamura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2018-05-15
Also published as: EP0878214A3; US6319706B1; CA2237767A1; DE69826558D1; EP0878214B1; JPH11285684A; JP3673640B2; EP0878214A2; CA2237767C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sanierung eines durch einen Schadstoff verunreinigten Mediums und eine Vorrichtung dafür.
Beschreibung des Standes der Technik
Bedingt durch die jüngsten Fortschritte in der Technik wurde eine große Menge chemischer Stoffe produziert, die für die Umwelt gefährlich sind. Umweltverschmutzung durch chemische Stoffe ist weltweit ein ernstes Problem, da Wasser und Luft überall in der ganzen Welt zirkulieren können. Als Beispiele bekannter Schadstoffe können halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe (z.B. Dichlorethylen (DCE), Trichlorethylen (TCE), Tetrachlorethylen (PCE) und Dioxin), aromatische Verbindungen (z.B. Toluol, Xylol und Benzol), Rohöl, Benzin und ähnliches genannt werden. Zur Veranschaulichung: Dichlorethylen, Trichlorethylen, Tetrachlorethylen und andere halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe wurden in groben Mengen als Lösungsmittel zum Reinigen von Präzisionsbauteilen oder zur chemischen Reinigung eingesetzt. Es ist festgestellt worden, dass diese Stoffe in den Erdboden sickern und den Erdboden sowie das Grundwasser verunreinigen. Da diese Schadstoffe im Allgemeinen leichtflüchtig sind, werden sie auch als Luftverschmutzung verursachend betrachtet. Außerdem können sie das biotische Naturreich ernsthaft beeinflussen, da sich unlängst gezeigt hat, dass solche Schadstoffe Krebs erregend und teratogen (Missbildungen bewirkend) sind. Dementsprechend besteht Bedarf, unverzüglich Technologien zur Sanierung von verunreinigten Medien, wie Erdboden, Luft und Wasser, zu entwickeln.
Als eine mögliche Lösung für die vorstehend genannten Probleme ist das Verfahren zum Abbau von Schadstoffen mit Hilfe von Mikroorganismen weiter vorangetrieben worden. Zum Beispiel wurde berichtet, dass die nachstehenden Mikroorganismen eine TCE abbauende Wirksamkeit bzw. Wirkung aufweisen:

Welchia alkenophila sero 5 (ATCC 53570; USP 4877736),
Welchia alkenophila sero 33 (ATCC 53571; USP 4877736),
Methylocystis sp. Stamm M (Agric. Biol. Chem., 53, 2903(1989); Biosci. Biotech. Biochem., 56, 486(1992); ebenda 56, 736(1992)),
Methylosinus trichosprium OB3b (Am. Chem. Soc. Natl. Meet. Dev. Environ. Microbiol., 29, 365(1989); Appl. Environ. Microbiol., 55, 3155(1989); Appl. Biochem. Biotechnol., 28, 877(1991); Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-92274; Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 3-292970),
Methylomonas sp. MM2 (Appl. Environ. Microbiol., 57, 236(1991)),
Alcaligenes denitrificans subsp. xylosoxidans JE75 (Arch. Microbiol., 154, 410(1990)),
Alcaligenes eutrophus JMP134 (Appl. Environ. Microbiol., 56, 1179(1990)),
Mycobacterium vaccae JOBS (J. Gen. Microbiol., 82, 163(1974), Appl. Environ. Microbiol., 54, 2960(1989), ATCC 29678),
Pseudomonas putida BH (Journal of the Japan Sewage Works Association, 24, 27(1987)),
Pseudomonas sp. Stamm G4 (Appl. Environ. Microbiol., 52, 383(1986); ebenda 53, 949(1987); ebenda 54, 951(1988), ebenda 56, 1279(1990); ebenda 57, 1935(1991); USP 4925802; ATCC 53617; dieser Mikroorganismus wurde zuerst in Pseudomonas cepacia, dann jedoch in Pseudomonas sp. eingeordnet),
Pseudomonas mendocina KR-1 (Bio. Technol., 7, 282(1989)),
Pseudomonas putida F1 (Appl. Environ. Microbiol., 54, 1703(1988), ebenda 54, 2578(1988)),
Pseudomonas fluorescens PFL12 (Appl. Environ. Microbiol., 54, 2578(1988)),
Pseudomonas putida KWI-9 (Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-70753),
Pseudomonas cepacia KK01 (Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-227769), Nitrosomonas europaea (Appl. Environ. Microbiol., 56, 1169(1990)), und
Lactobacillus vaginalis sp. nov. (Int. J. Syst. Bacteriol., 39, 368(1989), ATCC 49540) und so weiter.

Ein praktisches Beispiel eines Verfahrens zum Abbau von Schadstoffen und daher zur Sanierung von Medien mit Hilfe eines solchen Mikroorganismus umfasst den Vorgang, den Mikroorganismus mit dem Schadstoff in Berührung zu bringen.
Der Abbau von Schadstoffen in Medien mit Hilfe von Mikroorganismen ist bis jetzt kein völlig zufriedenstellendes Verfahren. Genauer gesagt ist es zum Beispiel schwierig, die Konzentration von Trichlorethylen im Grundwasser unter die Umweltqualitätsnorm (0,03 μg/ml) in Japan von 1997 zu senken, und selbst wenn es möglich ist, dauert eine solche Reaktion relativ lange. Um den Abbau eines Schadstoffes durch einen Mikroorganismus weiter zu steigern, werden Verfahren benötigt, um die Abbauwirkung in Bezug auf den Schadstoff zu verbessern oder die Zeitdauer, die zum Abbau des Schadstoffes durch den Mikroorganismus erforderlich ist, zu verkürzen.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass ein Mikroorganismus, der durch ein beim Abbau eines Schadstoffes gebildetes Zwischenprodukt oder ähnliches geschädigt wird und dessen Abbauwirkung für den Schadstoff bei verlängerter Berührungszeit mit dem Schadstoff abnimmt, eine längere Reaktionszeit benötigt, um den Schadstoff auf eine vorgegebene geringere Konzentration abzubauen. Um ein Medium, das einen Schadstoff in einer Konzentration von etwa der Umweltqualitätsnorm enthält, weiter wirksam zu sanieren, ist es ausgesprochen nütz lich, dass es mit einem Mikroorganismus in Berührung kommt, der eine hohe abbauende Wirkung für den Schadstoff aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wurde basierend auf den obigen Ergebnissen vervollkommnet. Deshalb ist es eine wichtige Aufgabe der Erfindung, ein wirksameres Verfahren zur Sanierung eines einen Schadstoff enthaltenden Mediums und eine dafür verwendete Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines wirksameren Sanierungsverfahrens für einen verunreinigten Boden.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgaben stellt die Erfindung in einer Ausführungsform ein Verfahren zur Sanierung eines verunreinigten Mediums bereit, das die nachstehenden Schritte umfasst:

(a) Bereitstellen einer Membran zwischen einem ersten Medium, das einen Schadstoff enthält, und einem zweiten Medium, das einen Mikroorganismus enthält, der geeignet ist, den Schadstoff abzubauen, wobei die Membran für den Schadstoff durchlässig und für den Mikroorganismus undurchlässig ist; und
(b) Transportieren des Schadstoffes aus dem ersten Medium durch die Membran zu dem zweiten Medium, um es dem Mikroorganismus zu ermöglichen, den Schadstoff abzubauen; dadurch gekennzeichnet, dass dieser Transportschritt dadurch erfolgt, dass ein Fließen des ersten Mediums in entgegengesetzter Richtung zum Fließen des zweiten Mediums veranlasst wird.

Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung (aspect) ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Sanierung eines verunreingten Mediums gerichtet, die ein Gehäuse mit (a) einem ersten Durchgang für ein erstes Medium, das einen Schadstoff enthält; (b) einem zweiten Durchgang für ein zweites Medium, das einen Mikroorganismus zum Abbau des Schadstoffes enthält, wobei der zweite Durchgang in Fluid-Kommunikation (fluidischer Verbindung) mit dem ersten Durchgang steht; (c) eine Membran, die für den Schadstoff durchlässig und für den Mikroorganismus undurchlässig ist und zwischen dem ersten und dem zweiten Durchgang angeordnet ist; und (d) eine Einrichtung umfasst, die dafür sorgt, dass das erste Medium und das zweite Medium in entgegengesetzte Richtungen fließen.
Gemäß diesen Ausführungsformen kann eine weitere Verbesserung bei der Sanierung des verunreinigten Mediums erreicht und außerdem die für die Sanierung benötigte Zeit verkürzt werden. Es ist noch nicht klar, warum die Ausführungsform, die den Durchfluss des ersten Mediums entgegengesetzt zum Durchfluss des zweiten Mediums umfasst, zusätzliche Vorteile liefert. Wahrscheinlich werden verbesserte Ergebnisse erzielt, weil die Ausführungsform einen Kontakt bzw. eine Verbindung zwischen dem Schadstoff und dem Mikroorganismus auf einem bestimmten Niveau aufrechterhält. Das heißt, wenn der Durchfluss des ersten und des zweiten Mediums in die gleiche Richtung erfolgt, dann ist stromabwärts des Durchflusses die Konzentration des Schadstoffes in dem ersten Medium verringert. Da die Abbauwirkung der Mikroorganismen in dem zweiten Medium geschwächt sein kann, kann außerdem der Kontakt zwischen Mikroorganismus und Schadstoff abnehmen, und somit kann es länger dauern, eine weitere Sanierung zu erreichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Verfahren zur Sanierung eines verunreinigten Mediums und eine dafür verwendete Vorrichtung veranschaulicht.
2 ist eine schematische Darstellung, die ein Verfahren zur Sanierung eines verunreinigten Mediums und eine dafür verwendete Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform des in 2 gezeigten Reaktionsbehälters.
4 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung einer weiteren Ausführungsform des in 2 gezeigten Reaktionsbehälters.
5 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer Vorrichtung zur Sanierung von Erdboden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
6 ist eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform des Reaktionsbehälters der in 5 gezeigten Vorrichtung.
7 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines weiteren Reaktionsbehälters.
8 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung einer noch weiteren Ausführungsform des in 2 gezeigten Reaktionsbehälters.
9 ist eine schematische Darstellung, die eine in Referenzbeispiel 1 verwendete Vorrichtung zur Sanierung eines verunreinigten Mediums veranschaulicht.
10 ist eine grafische Darstellung, die zeitliche Änderungen von TCE-Konzentrationen in verunreinigten Medien in Referenzbeispiel 1 und in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 darstellt.
11 ist eine grafische Darstellung, die eine zeitliche Änderung der TCE-Konzentration in dem verunreinigten Medium in Referenzbeispiel 2 zeigt.
12 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer in Referenzbeispiel 3 verwendeten Vorrichtung zur Sanierung von Erdboden veranschaulicht.
13 ist eine grafische Darstellung, die zeitliche Änderungen der TCE-Konzentrationen in verunreinigten Medien in Referenzbeispiel 3 und in Vergleichsbeispiel 3 zeigt.
14 ist eine schematische Darstellung, die den Aufbau einer in Beispiel 4 verwendeten Vorrichtung zur Sanierung eines verunreinigten Mediums veranschaulicht.
15 ist eine grafische Darstellung, die zeitliche Änderungen von TCE-Konzentrationen in verunreinigten Medien in Beispiel 4 und in den Vergleichsbeispielen 4 und 5 zeigt.
16 ist eine grafische Darstellung, die zeitliche Änderungen der TCE-Konzentrationen in verunreinigten Medien in Beispiel 4 und in den Vergleichsbeispielen 4 und 5 zeigt.
g ist eine grafische Darstellung, die zeitliche Änderungen der TCE-Konzentrationen in verunreinigten Medien in Beispiel 5 und in Referenzbeispiel 5 zeigt.
18 ist eine grafische Darstellung, die die zeitliche Änderung der TCE-Konzentration in einem verunreinigten Medium in Referenzbeispiel 4 zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf mehrere Hintergrundbeispiele und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben.
Erste Ausführungsform
Die Erfindung stellt in einem ersten Hintergrundbeispiel ein Sanierungsverfahren mit fließenden Mikroorganismen bereit, das in einem Bereich in unmittelbarer Nähe eines Schadstoffes (z.B. Erdboden, Grundwasser) die Bildung eines Raumes umfasst, der von einem Diaphragma bzw. einer Membran umgeben wird, die der Schadstoff, jedoch kein Mikroorganismus durchdringen kann. Ein Fluid, das den Schadstoff enthält, dringt durch die Membran in das Fluid ein, das den Mikroorganismus enthält. Die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in 1 gezeigt.
In 1 bezeichnen die Bezugszahlen 101 einen Brutschrank für den Mikroorganismus, der eine Abbauwirkung für den Schadstoff aufweist; 102 einen Bereich, in dem der Mikroorganismus fließt (Mikroorganismus-Fließbereich) und der eine äußere Wand umfasst, die aus einer Membran besteht, die dem Mikroorganismus das Durchdringen nicht ermöglicht, jedoch dem Schadstoff das Durchdringen ermöglicht; 103 einen Abfallspeicher, in dem das Medium aufbewahrt wird, das den Mikroorganismus enthält, der mit dem Schadstoff in dem Mikroorganismus-Fließbereich 102 in Kontakt gebracht worden ist. Die Bezugszahl 104 bezeichnet einen den Schadstoff enthaltenden Bereich. Die Pumpe 105 überführt das den Mikroorganismus enthaltende Medium von dem Brutschrank 101 zum Mikroorganismus-Fließbereich 102.
Wenn der Schadstoff die Membran durchdringt, kommt er mit dem Mikroorganismus in dem Mikroorganismus-Fließbereich 102 in Berührung und wird durch den Mikroorganismus abgebaut. Somit nimmt die Konzentration des Schadstoffes in dem verunreinigten Bereich ab, und der verunreinigte Bereich ist saniert. Dieser Aufbau verbessert die Wirksamkeit einer Kontaktherstellung zwischen dem Mikroorganismus und dem Schadstoff und verbessert die Wirksamkeit einer Sanierung des verunreinigten Bereiches im Vergleich zum direkten Einleiten von Mikroorganismen in verunreinigte Bereiche.
Beim Einleiten von Mikroorganismen in die verunreinigten Bereiche 104 über den Bereich 102 ist es bevorzugt, dass der Mikroorganismus-Fließbereich die Quelle der Umweltver schmutzung umgibt, um das Entweichen des Schadstoffes zu verhindern.
In einem Bereich, in dem der Schadstoff fließt, kann der Mikroorganismus-Fließbereich vorzugsweise so in den Bereich eingefügt werden, dass eine wirksame Isolierung des Schadstoffes gewährleistet ist. Zu diesem Zweck sollte der zu behandelnde, Schadstoffe enthaltende Bereich neben anderen Faktoren gemäß dem Aufbau des verunreinigten Bereichs, der Art und der Konzentration des Schadstoffes auf geeignete Weise ausgewählt werden.
Der in den Mikroorganismus-Fließbereich einzuleitende Mikroorganismus tritt bevorzugt in solch einer Umgebung in Kontakt mit dem Schadstoff, die es ihm ermöglicht, den Schadstoff am wirksamsten abzubauen. Zu diesem Zweck wird im Allgemeinen ein Mikroorganismus in einem flüssigen Nährmedium gezüchtet, bis er seine größtmögliche Wirkung in einem optimierten Nährmedium zeigt. Jedoch wird der Mikroorganismus selbst in solch einem optimierten Nährmedium beim Abbau von zum Beispiel Trichlorethylen oder anderen halogenierten organischen Verbindungen durch ein Zwischenprodukt der Abbaureaktion zerstört, wodurch sich seine Wirksamkeit mit der Zeit verschlechtert. Es wird angenommen, dass der Mikroorganismus vorzugsweise in seiner Anaphase (Kernteilungsphase) der logarithmischen Wachstumsphase in das System eingeleitet werden sollte. Unter dem Gesichtspunkt der Wirksamkeit und der gesamten Zellzahl stellt der Mikroorganismus in dieser Phase seinen größtmöglichen Nutzen bereit.
Dementsprechend ist es bevorzugt, dem Mikroorganismus nicht zu ermöglichen, stationär bzw. unbewegt in dem Mikroorganismus-Fließbereich 102 zu verbleiben, sondern ihn ständig zuzuführen, damit er frisch und aktiv bleibt. Noch bevorzugter ist es, wenn der Mikroorganismus im optimalen Stadium seines Lebenszyklus zugeführt wird, wobei ein diesen Mikroorganismus enthaltendes Medium so transportiert wird, dass er in der Reaktionszone oder dem Reaktionsbereich in einem aktiven Zustand vorhanden ist.
Für den Ausgangsstoff, die Porengröße und andere Merkmale des Diaphragmas oder der Membran gibt es keine Einschränkungen und sie können vorzugsweise auf der Basis der Eignung, für den Schadstoff durchlässig zu sein, ausgewählt werden. Wenn der Schadstoff biologisch giftig ist, kann zum Beispiel die Konzentration des mit dem Mikroorganismus in Berührung kommenden Schadstoffes dadurch gesteuert werden, dass die Durchlässigkeit des Diaphragmas für den Schadstoff unterdrückt wird. Die Porengröße kann Null sein (mit anderen Worten, das Diaphragma kann porenfrei sein), wenn der Schadstoff das Material des Diaphragmas genügend durchdringen kann.
Die Abbauwirkung kann außerdem durch Einstellung des Oberflächenbereiches des Diaphragmas gesteuert werden. Zur Veranschaulichung, in einem aus einer porösen Hohlfasermembran bestehenden Diaphragma wird durch eine geeignete Auswahl der Porengröße der Hohlfaser der Oberflächenbereich im Verhältnis zum Fluidvolumen eingestellt und damit die Konzentration des dem Mikroorganismus zuzuführenden Schadstoffes geregelt. Wenn ein Schadstoff eingesetzt wird, der eine ausreichend hohe Durchlässigkeit aufweist, kann nur ein Teil des Diaphragmas aus einem Material bestehen, welches der Schadstoff durchdringen kann. Der Rest des Diaphragmas kann aus einem Material bestehen, das nicht von dem Schadstoff durchdrungen wird. Falls gewünscht, kann eine Membran verwendet werden, die teilweise porös und teilweise porenfrei ist oder nicht von dem Schadstoff durchdrungen wird.
Der hier verwendete Begriff "Fluid" umfasst – wenn nicht anders definiert – Gas, Flüssigkeit oder eine Mischung von Gas und Flüssigkeit. Das den Schadstoff enthaltende Fluid kann gasförmig, eine Flüssigkeit oder eine Mischung aus einem Gas und einer Flüssigkeit sein. Wenn ein solches Fluid, wie eine Schadstoff enthaltende Gas-Flüssigkeitsmischung, in dem Durchgang beigemischt (zugegeben) wird, kann möglicherwise aus dem Reaktionsbereich ein Gas oder eine Flüssigkeit abgegeben werden, die nicht völlig frei von dem Schadstoff sind. Diese Situation sollte vermieden werden.
In jedem Fall sollten der Ausgangsstoff, die Porengröße und der Oberflächenbereich des Diaphragmas, die Durchflussrate des den Mikroorganismus enthaltenden Mediums oder andere Faktoren vorzugsweise in Abhängigkeit von der Abbauwirkung des Mikroorganismus, der Konzentration des Schadstoffes in dem verunreinigten Medium, der Giftigkeit des Schadstoffes oder ähnlichem festgelegt werden.
Der in diesem Hintergrundbeispiel zu verwendende Mikroorganismus kann auf geeignete Weise aus bekannten Mikroben, die eine Abbauwirkung für einen zu behandelnden gewünschten Schadstoff aufweisen, ausgewählt werden. Typische Mikroorganismen mit Abbauwirkung umfassen:

Welchia alkenophila sero 5 (ATCC 53570; USP 4877736),
Welchia alkenophila sero 33 (ATCC 53571; USP 4877736), Methylocystis sp. Stamm M (Agric. Biol. Chem., 53, 2903(1989); Biosci. Biotech. Biochem., 56, 486(1992); ebenda 56, 736(1992),
Methylosinus trichosprium OB3b (Am. Chem. Soc. Natl. Meet. Dev. Environ. Microbiol., 29, 365(1989); Appl. Environ. Microbiol., 55, 3155(1989); Appl. Biochem. Biotechnol., 28, 877(1991); Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-92274; Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 3-292970),
Methylomonas sp. MM2 (Appl. Environ. Microbiol., 57, 236(1991)),
Alcaligenes denitrificans subsp. xylosoxidans JE75 (Arch. Microbiol., 154, 410(1990)),
Alcaligenes eutrophus JMP134 (Appl. Environ. Microbiol., 56, 1179(1990)), Mycobacterium vaccae JOB5 (J. Gen. Microbiol., 82, 163(1974), Appl. Environ. Microbiol., 54, 2960(1989), ATCC 29678),
Pseudomonas putida BH (Journal of the Japan Sewage Works Association, 24, 27(1987)),
Pseudomonas sp. Stamm G4 (App1. Environ. Microbiol., 52, 383(1986); ebenda 53, 949(1987); ebenda 54, 951(1988), ebenda 56, 1279(1990); ebenda 57, 1935(1991); USP 4925802; ATCC 53617; dieser Mikroorganismus wurde zuerst in Pseudomonas cepacia, dann jedoch in Pseudomonas sp. eingeordnet,
Pseudomonas mendocina KR-1 (Bio. Technol., 7, 282(1989)),
Pseudomonas putida F1 (Appl. Environ. Microbiol., 54, 1703(1988), ebenda 54, 2578(1988)),
Pseudomonas fluorescens PFL12 (Appl. Environ. Microbiol., 54, 2578(1988)),
Pseudomonas putida KWI-9 (Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-70753),
Pseudomonas cepacia KK01 (Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-227769),
Nitrosomonas europaea (Appl. Environ. Microbiol., 56, 1169(1990)), und
Lactobacillus vaginalis sp. nov. (Int. J. Syst. Bacteriol., 39, 368(1989), ATCC 49540) und so weiter.

Beispiele der bevorzugten Mikroorganismen umfassen den Stamm J1 (FERM BP-5102), den Stamm JM1 (FERM BP-5352), den Stamm JM2N (FERM BP-5961) und ähnliches, wenn der Schadstoff ein halogenierter aliphatischer Kohlenwasserstoff (z.B. Dichlorethylen, Trichlorethylen oder Tetrachlorethylen) oder eine aromatische Verbindung (z.B. Phenol oder Toluol) ist. Jeder der Stämme J1, JM1 und JM2N wurde in den nachstehenden anhängigen US-Anmeldungen Nr. 454 515 (am 30. Mai 1995 eingereicht), Nr. 608 808 (am 29. Februar 1996 eingereicht) und Nr. 902 941 (am 30. Juli 1997 eingereicht) beschrieben.
Ferner wurde jeder der Stämme nach den Begriffen und Bedingungen des Vertrages von Budapest unter der Zugriffsnummer FERM BP-5102 (Stamm J1), FERM BP-5352 (Stamm JM1) und FERM BP-5961 (Stamm JM2N) hinterlegt. Außerdem können für diesen Zweck wirksame Bakterien, Mikroalgen, Pilze, Mykobakterien, Protozoen und ähnliches, die eine Schadstoff abbauende Wirksamkeit aufweisen, eingesetzt werden.
Zweites Hintergrundbeispiel
2 ist eine schematische Darstellung, die ein zweites Hintergrundbeispiel des Sanierungsverfahrens für ein verunreinigtes Medium und eine dafür verwendete Vorrichtung veranschaulicht.
In 2 zeigen die Bezugszahlen 201, 202 bzw. 203 einen Behälter für ein erstes Medium, das einen Schadstoff enthält; einen Behälter für ein zweites Medium, das einen Mikroorganismus enthält, der geeignet ist, den Schadstoff abzubauen; und einen Reaktionsbehälter, in dem der Mikroorganismus und das erste Medium durch Einfügung einer Membran, die der Schadstoff, aber nicht der Mikroorganismus durchdringen kann, miteinander indirekt in Berührung kommen. Die Bezugszahl 204 ist eine Einrichtung, wie eine Pumpe, zum Zuführen des den Mikroorganismus enthaltenden zweiten Mediums von dem Behälter 202 zum Reaktionsbehälter 203; 205 ist eine Einrichtung, wie eine Pumpe, zum Zuführen des ersten Mediums von dem Behälter 201 zum Reaktionsbehälter 203; 206 ist ein Tank zum Aufbewahren des zweiten Mediums, das mit dem Schadstoff in dem Reaktionsbehälter 203 in Berührung gebracht wurde; 207 ist ein Tank zum Aufbewahren des ersten Mediums, das in dem Reaktionsbehälter 203 behandelt wurde. Dieses Beispiel unterscheidet sich von dem ersten Hintergrundbeispiel dadurch, dass das erste Medium, das den Schadstoff enthält, zum Fließen veranlasst wird.
3 und 4 sind jeweils vergrößerte Querschnittsdarstellungen einer anderen Realisierung bzw. Ausführung des in 2 gezeigten Reaktionsbehälters 203. In 3 und
4 bezeichnet die Bezugszahl 301 ein röhrenförmiges Gehäuse mit einer ersten Öffnung 303 und einer zweiten Öffnung 304. Eine der ersten und der zweiten Öffnungen wird als Einlass des ersten Mediums, das den Schadstoff enthält, in das röhrenförmige Gehäuse und die andere als Auslass desselben verwendet, womit das röhrenförmige Gehäuse einen Durchgang für das erste Medium bildet. Die Bezugszahl 302 bezeichnet ein röhrenförmiges Element, das in dem röhrenförmigen Gehäuse 301 eingeschlossen ist. Dieses röhrenförmige Element weist eine erste Öffnung 305 und eine zweite Öffnung 306 auf. Die äußere Wand 307 des röhrenförmigen Elements 302 besteht aus einer Membran, die der Mikroorganismus nicht, wohl aber der Schadstoff durchdringen kann. Das röhrenförmige Element 302 bildet einen Durchgang für das zweite Medium, das den Mikroorganismus mit der Abbauwirkung für den Schadstoff enthält.
In diesem Reaktionsbehälter kommen das erste und das zweite Medium, während sie jeweils fließen, durch die Einfügung der äußeren Wand 307 des röhrenförmigen Elements 302 im Inneren des röhrenförmigen Gehäuses 301 miteinander in Berührung. Der Schadstoff durchdringt die äußere Wand 307, kommt mit dem darin befindlichen Mikroorganismus in Berührung und wird abgebaut. Das in 3 gezeigte, röhrenförmige Gehäuse ist derart ausgebildet, dass ein Fluid, das in dem in der Kammer eingeschlossenen röhrenförmigen Element fließt, in eine vorgegebene Richtung, zum Beispiel von der ersten Öffnung 303 zu der zweiten Öffnung 304, fließt. In dem in 4 gezeigten röhrenförmigen Gehäuse gibt es keine Regelmäßigkeit zwischen der Richtung des Fluides, das in dem in der Kammer eingeschlossenen röhrenförmigen Element fließt, und der Richtung des ersten Mediums, das in dem röhrenförmigen Gehäuse fließt.
Da die Abbauwirkung des Mikroorganismus mit dem Volumen des behandelten Schadstoffes abnimmt, schwankt sie zwischen dem stromaufwärts gelegenen Bereich und dem stromabwärts gelegenen Bereich des röhrenförmigen Elements 302. Mit anderen Worten, die Abbauwirkung des am Anfang in das röhrenförmige Element eingeleiteten Mikroorganismus ist in dem stromaufwärts gelegenen Bereich des röhrenförmigen Elements 302 höher. Mittels der in 3 gezeigten Vorrichtung und auch durch Steuerung der Fließrichtungen des ersten und des zweiten Mediums wird die Sanierung des verunreinigten Mediums mit Hilfe der Verteilung (des Unterschieds) der Abbauwirkung des Mikroorganismus in dem röhrenförmigen Element verbessert. Dieser Aufbau wird nachstehend als vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
In der in 4 gezeigten Vorrichtung entspricht die Abbauwirkung bei mehrmaligem Hin- und Herfließen des Mikroorganismus einem Mittelwert der Abbauwirkungen des Mikroorganismus. Dieser Aufbau wird vorteilhafterweise zur Behandlung eines ersten Mediums verwendet, das den Schadstoff in vergleichsweise geringer Konzentration enthält.
Drittes Hintergrundbeispiel
Das vorstehend erwähnte zweite Hintergrundbeispiel ist auf ein Verfahren zur Sanierung von verunreinigtem Boden an Ort und Stelle anwendbar. 5 ist eine schematische Darstellung, die ein solches Verfahren veranschaulicht. In
5 stellt die Bezugszahl 501 einen verunreinigten Bodenbereich dar, und 502 ist eine Saugpumpe zum Sammeln entweder von Schadstoff in dem Bodenbereich 501 oder eines den Schadstoff enthaltenden Mediums, um das erste Medium, das den Schadstoff enthält, zu einem Reaktionsbehälter 503 zu leiten. In dem Reaktionsbehälter 503 kommt es zwischen dem ersten Medium, das den Schadstoff im Boden enthält, und dem Mikroorganismus zu einer Reaktion.
6 und 7 sind jeweils eine vergrößerte Querschnittsdarstellung, die eine unterschiedliche Ausführung des in
5 gezeigten Reaktionsbehälters 503 veranschaulichen. Diese Ausführungen umfassen jeweils ein röhrenförmiges Element 302, das in einem röhrenförmigen Gehäuse 301 aufgenommen ist, wie es in 3 oder 4 dargestellt wird. Das röhrenförmige Gehäuse 301 weist ein bleistiftförmiges Äußeres auf, damit es ohne weiteres in den Bodenbereich eindringt. Der Boden des röhrenförmigen Gehäuses 301 ist mit einer Öffnung 504 (eine zweite Öffnung) versehen, um das den Schadstoff enthaltende, erste Medium ab- oder anzusaugen. Das den Schadstoff enthaltende, erste Medium wird von der in 5 dargestellten Saugpumpe 502 durch die zweite Öffnung 504 angesaugt und fließt zu der ersten Öffnung 505 und kommt vermittels der eingefügten Membran mit dem den Mikroorganismus enthaltenden zweiten Medium in Berührung, das in dem im röhrenförmigen Gehäuse 301 aufgenommenen röhrenförmigen Element 302 fließt. Der Schadstoff im ersten Medium durchdringt die Wand des röhrenförmigen Elements 302 und kommt darin mit dem Mikroorganismus in Berührung und wird so durch diesen abgebaut.
Vierte Ausführungsform
Die vierte erfindungsgemäße Ausführungsform ist ein Verfahren zur Behandlung eines verunreinigten Mediums und eine dafür verwendete Vorrichtung.
8 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung, die eine weitere Ausführungsform des Reaktionsbehälters 203 von 2 veranschaulicht, in der die Bezugszahl 801 ein röhrenförmiges Gehäuse bezeichnet, das einen Durchgang für das erste Medium bildet und an jedem Ende eine Öffnung 803 als Einlass und eine Öffnung 804 als Auslass jeweils für das erste Medium aufweist. Die Bezugszahl 802 bezeichnet ein röhrenförmiges Element, dessen äußere Wand aus einer Membran besteht, die der Schadstoff, jedoch nicht der Mikroorganismus durchdringen kann. Dieses röhrenförmige Element weist erste und zweite Öffnungen 805 bzw. 806 auf, die einen Durchgang für das zweite Medium, das zum Beispiel von der ersten Öffnung 805 nach unten zu der zweiten Öffnung 806 fließt, bilden. Das röhrenförmige Element 802 ist in dem röhrenförmigen Gehäuse 801 derart gewunden und aufgenommen, dass das zweite Medium beim Einleiten durch den Einlass 805 in das röhrenförmige Element 802 in eine Richtung von dem Auslass 804 für das erste Medium nach unten zum Einlass 803 für das erste Medium in dem röhrenförmigen Gehäuse 801 fließt.
Das den Schadstoff enthaltende, erste Medium wird mittels einer Zuführeinrichtung, wie einer Pumpe, von einem nicht gezeigten, ersten Behälter durch den Einlass 803 in das röhrenförmige Gehäuse 801 eingeleitet. Das den Mikroorganismus enthaltende, zweite Medium, das in einem nicht gezeigten, zweiten Behälter aufgenommen und in der Abbauwirkung für den Schadstoff verbessert ist, wird unter Anwendung einer Zuführeinrichtung durch die Öffnung 805 in das röhrenförmige Element 802 eingeleitet. Das erste und das zweite Medium fließen jeweils in entgegengesetzte Richtungen zueinander und kommen durch die Einfügung der äußeren Wand des röhrenförmigen Elements 802 indirekt miteinander in Berührung. Dieser Aufbau erzeugt einen Gradienten der Abbauwirkung des Mikroorganismus für den Schadstoff von stromaufwärts nach stromabwärts in dem röhrenförmigen Element 802. Genauer gesagt wird die Schadstoff abbauende Wirksamkeit des in das röhrenförmige Element 802 eingeleiteten Mikroorganismus unmittelbar nach Einleitung auf ein Höchstmaß gebracht und nimmt in stromabwärtiger Richtung ab, da das den Mikroorganismus enthaltende, zweite Medium stromabwärts fließt und den Schadstoff in dem ersten Medium, das die Membran durchdrungen hat, abbaut.
Durch die Nutzung des Gradientens der Schadstoffabbauwirkung erzielt diese Ausführungsform eine noch stärkere Sanierung des ersten Mediums. Diese Ausführungsform stellt ein System bereit, in welchem das den Schadstoff in hoher Konzentration enthaltende, erste Medium und der Mikroorganismus mit einer vergleichsweise minimalen Schadstoffabbauwirkung in der Umgebung des Einlasses 803 für das erste Medium in dem röhrenförmigen Gehäuse 801 miteinander in Berührung kommen, und in welchem das den Schadstoff in relativ geringer Konzentration enthaltende, erste Medium sowie der Mikroorganismus mit einer größtmöglichen Schadstoff abbauenden Wirksamkeit in der Umgebung des Auslasses 804 für das erste Medium in dem röhren förmigen Gehäuse 801 miteinander in Berührung kommen. In diesem System nimmt die Schadstoffkonzentration in dem ersten Medium in der Größenordnung weniger ab als in der Ausführungsform, in der das erste und das zweite Medium in die gleiche Richtung fließen. Deshalb kann in diesem System die Schadstoffkonzentration stabil und kontinuierlich abnehmen.
Als der in dieser Ausführungsform verwendete Mikroorganismus sind diejenigen bevorzugt, die zum Abbau des Schadstoffes geeignet sind. Da sich die Abbauwirkung stromabwärts des Durchflusses des den Mikroorganismus enthaltenden Mediums verschlechtert, wird eine vorteilhaftere Verwendung mit Mikroorganismen erreicht, die eine solche Schadstoff abbauende Wirksamkeit zur Senkung der Schadstoffkonzentration selbst dann aufweisen, wenn sich die Abbauwirkung verschlechtert.
Beschreibung des ersten Mediums
Das erste, den Schadstoff enthaltende Medium kann ein Gas, eine Flüssigkeit oder eine Mischung eines Gases und einer Flüssigkeit (eine Gas-Flüssigkeitsmischung) sein. Wenn das erste Medium eine Gas-Flüssigkeitsmischung ist, ist es bevorzugt ein Fließen des ersten Mediums zu veranlassen, bei dem das erste Medium in dem Durchgang nicht geschüttelt bzw. aufgewirbelt wird, das heißt, der Gegenstrom gegen das zweite Medium nicht gestört wird. Dieser gleichmäßige Durchfluss wird die Schadstoffkonzentration in dem ersten Medium weiter senken oder die Reaktionszeit verkürzen. In jedem Fall sollten Ausgangsmaterial, Porengröße und Oberflächenbereich des Diaphragmas, die Durchflussraten des den Mikroorganismus enthaltenden Mediums und des den Schadstoff enthaltenden Mediums oder anderes vorzugsweise in Abhängigkeit von der Abbauwirkung des Mikroorganismus, der Konzentration des Schadstoffes in dem verunreinigten Medium, der Giftigkeit des Schadstoffes oder ähnlichem festgelegt werden.
Beschreibung des zweiten Mediums
Im Allgemeinen wird ein Mikroorganismus in einem flüssigen Nährmedium gezüchtet, wobei er seine maximale, Schadstoff abbauende Wirksamkeit in einem optimierten Nährmedium zeigt. Es ist deshalb in dieser Ausführungsform bevorzugt und vorteilhaft, dass der Mikroorganismus mit einer Schadstoff abbauenden Wirksamkeit mit dem Schadstoff in einer Umgebung in Berührung kommt, die es dem Mikroorganismus ermöglicht, seine Wirksamkeit am effizientesten zu zeigen. Dementsprechend besteht das zweite Medium vorzugsweise aus einem flüssigen Medium, insbesondere einem für den Mikroorganismus optimierten, flüssigen Medium.
Der Mikroorganismus wird zu dem Zeitpunkt, an dem er den Schadstoff abbaut, vorzugsweise in der Anaphase der logarithmischen Wachstumsphase verwendet. Es ist zweckmäßig, dass der Mikroorganismus der Reaktionszone zugeführt und veranlasst wird, in dem zweiten Medium zu fließen und in der Zone so lange zurückgehalten wird, wie er aktiv bleibt. Deshalb sollte ein Behälter für das zweite Medium zweckmäßigerweise ein Brutschrank für den Mikroorganismus sein, um zum Beispiel die Schadstoff abbauende Wirksamkeit des Mikroorganismus zu steuern.
Beschreibung der die äußere Wand des röhrenförmigen Elements bildenden Membran
Die Membran, die die äußere Wand 307 des röhrenförmigen Elements 302 bildet, ist vorzugsweise eine Membran, durch die der Schadstoff, aber nicht der Mikroorganismus fließen kann. Sofern die Membran diese Anforderung erfüllt, gibt es für das Material, die Porengröße und andere Parameter keine Einschränkungen und sie können entsprechend der Größe des abzubauenden Schadstoffes und des zu verwendenden Mikroorganismus ausgewählt werden. Zur Veranschaulichung, die Molekülgröße (Durchmesser) von Trichlorethylen liegt in der Größenordnung von Angström (1 Å = 0,1 nm), und die Größe des Stammes JM1 (FERM BP-5352) mit einer Abbauwirkung für Trichlorethylen beträgt etwa 0,5 bis 1 μm. In diesem Falle kann zweckmäßiger weise eine Membran aus einer Hohlfaser oder ähnlichem als röhrenförmiges Element 302 mit einer Porengröße verwendet werden, bei der das Trichlorethylen und nicht der Mikroorganismus die äußere Wand durchdringen kann. Die Abbauwirkung kann außerdem durch das Einstellen des Oberflächenbereiches des Diaphragmas gesteuert werden. Wenn zum Beispiel eine poröse Membran aus Hohlfaser als Diaphragma verwendet wird, bestimmt die Auswahl der Porengröße der Hohlfasermembran den Oberflächenbereich im Verhältnis zum Fluidvolumen und steuert damit die Schadstoffkonzentration. Als Hohlfasermembranen können zum Beispiel solche verwendet werden, die aus Fluorharzen, Polysulfonen oder Zellulosen bestehen.
Wenn der Schadstoff gegenüber dem Ausgangsmaterial der Membran eine ausreichende Durchlässigkeit aufweist, kann von einer Hohlfasermembran Gebrauch gemacht werden, die porenlos ist. Beispielhaft kann TCE und ähnliches eine aus Polysulfon bestehende Hohlfasermembran selbst bei fehlenden Poren durchdringen. In dieser Ausführungsform kann die Schadstoffkonzentration gesteuert werden, indem das Diaphragma so hergestellt wird, dass es zum Teil aus einem Material besteht, das für den Schadstoff durchlässig ist.
Wenn der Schadstoff oder sein Zwischenprodukt während des Abbauprozesses eine biologische Giftigkeit besitzt, kann die Schadstoffkonzentration steuerbar werden, indem eine Membran verwendet wird, die eine relativ geringe Durchlässigkeit für den Schadstoff aufweist.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn das erste und das zweite Medium jeweils in entgegengesetzter Richtung zueinander fließen, und die Schadstoffkonzentration ist geringer als in dem Fall, in dem die beiden Medien in gleicher Richtung fließen. Dieser Zustand hängt zum Teil von dem zu verwendenden Mikroorganismus, der Ausgangskonzentration des Schadstoffes in dem ersten Medium, der Art des ersten und des zweiten Mediums, der Berührungszeit des ersten und des zweiten Mediums (z.B. die Länge der Reaktionszone oder des Reaktionsfeldes, die Durchflussraten des ersten und des zweiten Mediums) und den Eigenschaften der zwischen dem ersten und dem zweiten Medium angeordneten Membran ab. Nachstehend werden praktische Beispiele der Ausführungsformen beschrieben, in denen ein entgegengesetzter Durchfluss des ersten Mediums und des zweiten Mediums größere Vorteile gegenüber einem einseitig gerichteten Durchfluss bieten.
Zur Veranschaulichung, wenn eine wie nachstehend angegebene Sanierung durchgeführt wurde, war in dem ersten Medium in der Nähe des Auslasses des röhrenförmigen Gehäuses praktisch kein Trichlorethylen nachweisbar. Das erste Medium war 100 ppm Trichlorethylen enthaltende Luft; das zweite Medium war ein Nährmedium, das 2,3 × 10⁶ Zellen/ml des mikrobiellen Stammes JM1 (FERM BP-5253) enthielt, die durch 3 Tage langes Inkubieren des Mikroorganismus in dem Medium M9 mit der nachstehenden Zusammensetzung erhalten worden waren; das röhrenförmige Gehäuse war eine Glassäule [30 mm x 1000 mm (Innendurchmesser × Länge)]; das röhrenförmige Element war eine aus Fluorharz bestehende Hohlfasermembran [30 mm × 4 mm × 3 mm (Länge × Außendurchmesser × Innendurchmesser); Handelsname: Poreflon-Filterröhrchen (Poreflon Filter Tube), Flon Kogyo K.K.]; der Durchsatz bzw. die Durchflussrate des ersten Mediums betrug 3 Liter/Stunde und die Durchflussrate des zweiten Mediums in entgegengesetzter Richtung zum ersten Medium betrug 5,9 ml/Stunde. Wenn das erste und das zweite Medium in der gleichen Richtung transportiert wurden, näherte sich im Gegensatz dazu die TCE-Konzentration in dem ersten Medium in der Umgebung des Auslasses der Glassäule etwa 15 bis 30 ppm und es war schwierig, die Konzentration unter diesen Wert zu senken. Dementsprechend ist es vorteilhaft, zu veranlassen, dass das erste und das zweite Medium in entgegengesetzten Richtungen zueinander fließen. [Zusammensetzung des Mediums M9]

Na₂HPO₄ 6, 2 g/l

KH₂PO₄ 3 g/l

NaCl 0,5 g/l

NH₄Cl 1 g/l

Natrium-Glutamat 5 g/l

Wasser Rest
In einer weiteren Ausführungsform, in der eine Verunreinigung wie nachstehend saniert wurde, war Trichlorethylen in dem ersten Medium in der Umgebung des Auslasses des röhrenförmigen Gehäuses praktisch nicht nachweisbar. Das erste Medium bestand aus 200 ppm Trichlorethylen enthaltender Luft, das zweite Medium war ein Nährmedium, das 8,4 × 10⁸ Zellen/ml von Pseudomonas cepacia KK01 (FERM BP-4235) enthielt, die durch etwa 50 Stunden langes Inkubieren des Mikroorganismus in einem M9-Medium, das ferner 0,1% Hefeextrakt und 300 ppm Phenol enthielt, erhalten worden waren; das röhrenförmige Gehäuse war eine Glassäule [30 mm × 1000 mm (Innendurchmesser × Länge)]; das röhrenförmige Element war eine aus einem Fluorharz bestehende Hohlfasermembran [30 mm × 4 mm × 3 mm (Länge × Außendurchmesser × Innendurchmesser), Handelsname: Poreflon-Filterröhrchen, Flon Kogyo K.K.]; die Durchflussrate des ersten Mediums betrug 1,8 1/h und die Durchflussrate des zweiten Mediums 4,9 ml/h in einer zum ersten Medium entgegengesetzten Richtung. Im Gegensatz dazu war die TCE-Konzentration in dem ersten Medium in der Umgebung des Auslasses der Glassäule nur auf etwa 45 ppm zurückgegangen, wenn das erste und das zweite Medium in die gleiche Richtung flossen, wobei es schwierig war, die Konzentration unter diesen Wert zu senken. Dementsprechend ist es vorteilhaft, zu veranlassen, dass das erste und das zweite Medium unter den vorstehend genannten Bedingungen in entgegengesetzte Richtungen zueinander fließen.
Als ein noch weiteres Beispiel wurde eine Verunreinigung wie nachstehend saniert, wobei die Konzentration von Trichlorethylen in dem ersten Medium in der Umgebung des Auslasses des röhrenförmigen Gehäuses nicht mehr als 0,02 ppm betrug. Das erste Medium bestand aus 20 ppm Trichlorethylen enthaltendes Wasser; das zweite Medium war ein Nährmedium, das 1,3 × 10⁹ Zellen/ml des Stammes JM1 (FERM BP-5253) enthielt, die durch etwa 48 Stunden langes Inkubieren des Mikroorganismus in einem M9-Medium, das ferner 0,5% Natrium-Glutamat enthielt, erhalten worden waren; das röhrenförmige Gehäuse war eine Glassäule [45 mm × 500 mm (Innendurchmesser × Länge)]; das röhrenförmige Element war eine aus einem Fluorharz bestehende Hohlfasermembran [30 mm × 4 mm × 3 mm (Länge × Außendurchmesser × Innendurchmesser), Handelsname: Poreflon--Filterröhrchen, von Flon Kogyo K.K. hergestellt]; die Durchflussrate des ersten Mediums betrug 50 ml/h und die Durchflussrate des zweiten Mediums 10 ml/h in der entgegengesetzten Richtung. Im Gegensatz dazu wurde die Konzentration von Trichlorethylen nur auf etwa 0,2 ppm verringert, wenn das erste und das zweite Medium veranlasst wurden, in die gleiche Richtung zu fließen. Deshalb ist es vorteilhaft, zu veranlassen, dass das erste und das zweite Medium unter den vorstehend genannten Bedingungen in entgegengesetzten Richtungen zueinander fliegen.
Die vorstehend genannte, vierte Ausführungsform veranschaulicht einen Aufbau, bei dem das röhrenförmige Element 302 für das zweite Medium ein einzelner Durchgang ist. In dem röhrenförmigen Gehäuse können jedoch mehrere röhrenförmige Elemente verwendet werden, um die Wirksamkeit der Sanierung des ersten Mediums zu verbessern. Eine Steuerung der Durchflussrate des Mikroorganismen enthaltenden Mediums in dem röhrenförmigen Element 302 führt zu einer feineren Regelung der Verteilung der Abbauwirkung in dem Reaktionsapparat und ermöglicht es daher, einen wirksameren Einfluss auszuüben, wenn in dem verunreinigten Fluid Schwankungen der Schadstoffkonzentration auftreten. So kann die Abbauwirkung des Mikroorganismus voll ausgenutzt werden, um den Schadstoff vollständig abzubauen.
In der vorstehend genannten, vierten Ausführungsform fließt das zweite Medium in dem röhrenförmigen Element 302. Falls gewünscht, kann jedoch das erste Medium in dem röhrenförmigen Element 302 fließen. wenn das erste Medium eine große Menge an Teilchen enthält oder wenn zum Beispiel eine feine Hohlfasermembran als röhrenförmiges Element 302 verwendet wird, kann die Hohlfasermembran verstopfen. Es ist bevorzugt, ein Verstopfen, das die Wirksamkeit des Verfahrens verringert, zu verhindern.
In dem Aufbau der vorstehend erwähnten vierten Ausführungsform wird der Mikroorganismus in dem in 2 gezeigten Behälter 202 als Brutschrank gezüchtet und anschließend in den Reaktionsbehälter 203 eingeleitet. Es kann auch ein Aufbau verwendet werden, bei dem der Mikroorganismus nicht in dem Behälter 202, sondern in einem getrennt angeordneten Brutschrank gezüchtet wird, und das sich ergebende Nährmedium in dem Behälter 202 aufbewahrt wird. Die verwendeten Zuführeinrichtungen 204 und 205 leiten einen Durchfluss des ersten und/oder des zweiten Mediums ein und schließen zum Beispiel eine Einrichtung ein, die den hydrostatischen Druck nutzt. Bei dieser vorteilhaften Weiterbildung wird das erste Medium zeitweilig in dem Behälter 201 aufbewahrt. Dieser ist nicht wesentlich, wird aber vorzugsweise in der vorstehend genannten Ausführungsform verwendet, da der Behälter 201 Schwankungen der Konzentration oder des Volumens des verunreinigten Mediums entgegenwirkt oder verhindert, die die Behandlung des verunreinigten Mediums in dem Reaktionsbehälter 203 ungünstig beeinflussen.
Zum Transportieren des den Mikroorganismus enthaltenden Mediums in dem röhrenförmigen Element ist der Druck des Mediums vorzugsweise geringer als der des Mediums, das den Schadstoff enthält, um das Verstopfen der zwischen den beiden Medien angeordneten Membran zu hemmen oder zu verhindern. Wenn der Schadstoff ein halogenierter aliphatischer Kohlenwasserstoff (z.B. Trichlorethylen) ist, kann die Wirksamkeit eines Massenaustausches (Stoffübergang) verbessert werden, indem ein Diaphragma verwendet wird, das aus einem hydrophoben Material gebildet ist, und der Druck des verunreinigten Mediums erhöht wird. In diesem Fall kann die Wirksamkeit des Kontaktes durch eine Behandlung des Mediums noch weiter verbessert werden, um Partikel, die eine Pfropfenbildung verursachen, zum Beispiel dadurch auszu schließen, dass solche Partikel zuvor eliminiert werden, um den Druck des verunreinigten Mediums zu erhöhen.
Wie vorstehend beschrieben, stellt die Erfindung eine wirksame Sanierung eines einen Schadstoff enthaltenden Mediums mit Hilfe eines Mikroorganismus bereit. Sie erhöht außerdem die Reaktionsgeschwindigkeit des Schadstoffes mit dem Mikroorganismus, um die zur Sanierung benötigte Zeit zu verkürzen. Sie erreicht eine verbesserte Sanierung des Mediums, das den Schadstoff enthält, in kürzerer Zeit.
Die Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die nachstehenden Beispiele ausführlicher beschrieben.
Referenzbeispiel 1
Die in 9 gezeigte Vorrichtung wurde gemäß der nachstehenden Vorgehensweise aufgebaut:
Für das röhrenförmige Gehäuse 901, das den Reaktionsbehälter 203 bildet, wurde eine Glassäule (Innendurchmesser 30 mm, Länge 1000 mm) mit Schrauböffnungen an jedem Ende und zwei Schraubkappen 902 verwendet. In das Innere der Schraubkappen 902 wurden mit Teflon beschichtete Gummidichtungen eingesetzt, wobei die Mittelpunkte der Kappen und Dichtungen mit Nadellöchern versehen waren, durch die die 0,7 mm-Teflon-Röhrchen 903 und 904 durchgeführt wurden, um die erste und die zweite Öffnung des röhrenförmigen Gehäuses 901 zu bilden.
Ein Ende des Teflon-Röhrchens 903 wurde über einen Durchflussmesser 905 mit einem Normgas-Erzeuger 906 (Permeater PD-1B, von Gastech Inc. hergestellt) verbunden, und ein Ende des anderen Teflon-Röhrchens 904 wurde mit einer Entnahmeöffnung 907 und einem mit Aktivkohle gefüllten Abscheider 909 verbunden.
Als Nächstes wurde als röhrenförmiges Element 902 ein Poreflon-Filterröhrchen (Außendurchmesser 4 mm, Innendurchmesser 3 mm, Flon Kogyo K.K.) etwa 30 m in die Säule gemäß 4 eingesetzt, wobei die beiden Enden des Röhrchens durch Löcher, die in den Dichtungen und Schraubkappen 902 angeordnet waren, aus der Säule heraus geführt wurden und ein Ende mit einem Tank (ein Behälter) 910 zum Zuführen eines zweiten Mediums, das einen Mikroorganismus enthält, und das andere Ende mit einem Abwassertank 911 verbunden wurde.
Der Behälter 910 für das zweite Medium wurde mit einem Nährmedium gefüllt, das einen Mikroorganismus mit einer Abbauwirkung enthielt. Dem Behälter wurde jeden Tag erneut frisches und lebendes Nährmedium zugeführt. Als Mikroorganismus wurde der Stamm JM1 (FERM BP-5352) in einer Zellkonzentration von 1,2 × 10⁸ Zellen/ml nach 3 Tage langer Züchtung eingesetzt. Die Zusammensetzung des Mediums war wie folgt:

Na₂HPO₄ 6,2 g/l

KH₂PO₄ 3 g/l

NaCl 0,5 g/l

NH₄Cl g/l

Natrium-Glutamat.H₂O 10 g/l

Wasser Rest
Der Normgas-Erzeuger 906 (standard gas generator) wurde mit Trichlorethylen (TCE) versorgt und so eingestellt, daß der Säule 100 ppm TCE enthaltende Luft zugeführt wurden. Das Durchflussvolumen des Normgases wurde mit dem Durchflussmesser 905 auf 3 l/h geregelt.
Die Säule wurde anschließend aufrecht an einem Stativ befestigt und die Durchflussrate des zweiten Mediums auf 17,7 ml/h eingestellt, indem die Höhe des Behälters 910 für das zweite Medium und die Höhe des Abwassertanks 911 eingestellt wurden. Diese Durchflussrate war so beschaffen, dass der Mikroorganismus das Poreflon-Filterröhrchen in der Säule in etwa einem halben Tag durchflossen hatte.
Als Nächstes wurde dem Poreflon-Filterröhrchen das den Mikroorganismus enthaltende Nährmedium zugeführt, und nach Beendi gung der vollständigen Beschickung des Nährmediums in das Röhrchen wurde die TCE enthaltende Luft eingeleitet. Die Konzentration von TCE in der Luft wurde an der am Teflonröhrchen 904 angeordneten Entnahmeöffnung 907 überwacht und durch einen Gaschromatographen gemessen, der mit einem Flammenionisationsdetektor FID versehen war (Handelsname: GC14B, von Shimadzu Corp., Japan hergestellt). In einer 5-tägigen ununterbrochenen Messung wurde wie in 10 gezeigt kein TCE festgestellt.
Vergleichsbeispiel 1
Die Messung der TCE-Konzentration wurde 5 Tage lang in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass in dem Behälter 910 nur ein Nährmedium ohne Mikroorganismen eingesetzt worden war. Wie aus 10 deutlich wird, begann die Feststellung von TCE zu dem Zeitpunkt, als die Luft innerhalb der Säule ersetzt wurde. Dies zeigt, dass TCE durch den Mikroorganismus in Beispiel 1 abgebaut wurde.
Vergleichsbeispiel 2
Die Konzentration von TCE in dem Luftdurchfluss aus dem Teflon-Röhrchen 904 wurde überwacht und 5 Tage lang nach der gleichen Vorgehensweise wie in Beispiel 1 gemessen, mit der Ausnahme, dass dem Nährmedium nicht erneut frisches Material zugeführt wurde, nachdem es zu Beginn in das Poreflon-Filterröhrchen 902 eingefüllt worden war. TCE wurde etwa 10 Stunden nach Versuchsbeginn nachgewiesen, und die Vorrichtung hatte ihre Sanierungswirkung nach 17 Stunden nahezu verloren.
Referenzbeispiel 2
Ein Versuch wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer dass anstelle des Normgas-Erzeugers 906 ein Tank verwendet wurde, der 40 l einer wässrigen 5 ppm TCE-Lösung enthielt, um der Säule eine Lösung mit einer Durchflussrate von 0,25 l/h zuzuführen. Um die TCE-Lösung der Säule zuzuführen, wurde eine Rollenpumpe (RP-MRF1, von FURUE SCIENCE Co., Ltd. hergestellt) eingesetzt. Von dem aus dem Teflonröhrchen 904 abgegebenen, behandelten Wasser wurde durch die Entnahmeöffnung 907 eine Probe entnommen und auf herkömmliche Weise einer Messung mit einem Elektroneneinfangdetektor ECD (Handelsname: GC14B, von Shimadzu Corp., Japan hergestellt) unterzogen. Die Versuchsergebnisse sind in 11 erläutert.
Wie sich aus 11 ergibt, verringerte sich die Konzentration des verunreinigten Wassers allmählich mit abnehmender wässriger TCE-Lösung in dem Zuführtank, da das TCE in der Lösung in dem Tank in die Gasphase überging. In der zweiten Hälfte des Versuchs wurde kein vollständig abgebautes TCE nachgewiesen, nachdem es nach etwa 30 Stunden vom Beginn des Versuches an als nicht vollständig abgebaut nachgewiesen worden war. Es wurde herausgefunden, dass dieses Versuchssystem den Abbau von TCE in einer Konzentration von bis zu etwa 4,5 ppm bewirkt.
Referenzbeispiel 3
In einem rostfreien Versuchsbehälter 1201 (Innendurchmesser: 36 cm, Tiefe innen; 36 cm) wurde wie in 12 gezeigt ein Versuchsboden vorbereitet. Zuerst wurde eine Schicht aus grobem Kies (scabbled rubble) (mittlerer Durchmesser: 0,7 cm) etwa 6 cm dick auf dem Boden des Versuchsbehälters 1201 gebildet. Als Nächstes wurden auf der Schicht aus grobem Kies vier verdichtete Schichten (mittlerer Nassverdichtungsgrad: 1,8 g/cm³), jeweils etwa 6 cm dick, als feine Sandschicht 1205 (mttlerer Feuchtigkeitsgehalt: 13%) gebildet. Auf der Oberseite dieser Schichten wurde in gleicher Weise wie in der untersten Schicht eine weitere Schicht 1203 aus grobem Kies, etwa 6 cm dick, gebildet. Während der Vorbereitung dieses Sandbodens wurde ein nicht rostender Reaktionsbehälter 1207 (Innendurchmesser 30 mm, Länge 30 cm) derart eingebettet, dass sich das vordere Ende des Reaktionsbehälters 20 cm im Boden befand. Dieser Reaktionsbehälter 1207 wies den gleichen Aufbau wie die in 7 gezeigte Vorrichtung auf. Genauer gesagt wies der Reaktionsbehälter an einem Ende eine Öffnung auf, um den in dem Boden befindlichen Schadstoff von einer Öffnung an dem anderen Ende anzusaugen, wobei als röhrenförmiges Element 302 (nicht gezeigt) eine aus Fluorharz bestehende 10-m Hohlfasermembran (Handelsname: Poreflon-Filterröhrchen, Außendurchmesser 4 mm, Innendurchmesser 3 mm, von Flon Kogyo K.K. hergestellt) darin untergebracht wurde. Die Hohlfasermembran 302 war derart in dem Reaktionsbehälter 1207 untergebracht, dass die Durchflussrichtung des zweiten Mediums in Bezug auf die des ersten Mediums zufällig war, wie in 4 veranschaulicht ist. Der Versuchsbehälter 1201 wurde anschließend mit einem Eisendeckel 1208 verschlossen.
Als Nächstes wurde ein Ende des in dem Reaktionsbehälter aufgenommenen röhrenförmigen Elements 302 durch ein Teflon-Röhrchen 1209 mit dem Behälter 1202 für ein zweites, einen Mikroorganismus enthaltendes Medium verbunden, und das andere Ende wurde durch ein Teflon-Röhrchen 1211 mit dem Abwassertank 911 verbunden. An die Öffnung des Reaktionsbehälters 1207, die nicht im Boden eingebettet war, wurde ein Teflon-Röhrchen 1213 unter Zwischenschalten einer Saugpumpe 1215 angeschlossen, um das erste, den Schadstoff enthaltende Medium von dem Boden über den Reaktionsbehälter 1207 anzusaugen. Mit dem Teflon-Röhrchen 1213 wurde eine Entnahmeöffnung 907 und ein Aktivkohle-Abscheider 909 verbunden.
Der Mikroorganismus wurde in einem Sammelbehälter 202 (nicht gezeigt) in der gleichen Weise wie in Referenzbeispiel 1 gezüchtet, und das sich ergebende Nährmedium wurde dem in dem Reaktionsbehälter 1207 aufgenommenen, röhrenförmigen Element 302 mit einer Durchflussrate von 9,2 ml/h in diesem röhrenförmigen Element zugeführt. Zwölf Stunden später wurde das röhrenförmige Element 302 mit dem Nährmedium beschickt, und anschließend wurden 150 ml einer 100 ppm Trichlorethylen enthaltenden, wässrigen Lösung durch ein in dem Boden des Versuchsbehälters 1201 angeordnetes, nicht rostendes Rohr in die grobe Kiesschicht 1203 eingespritzt. Das nicht rostende Rohr wurde geschlossen und die eingespritzte, Trichlorethylen enthaltende Lösung wurde 5 Stunden lang stehen gelassen. Dann ließ man die Pumpe 1215 laufen (Durchflussrate: 3 l/h), um Trichlorethylen enthaltende Luft im Boden in den Reaktionsbehälter strömen zu lassen und diese durch Einfügung des Poreflon-Filterröhrchens mit dem Nährmedium in Berührung zu bringen.
Aus der von dem vorderen Ende des Reaktionsbehälters abgesaugten Luft wurde über die Entnahmeöffnung 907 periodisch eine Probe entnommen und die TCE-Konzentration in der Luft durch mit FID ausgerüsteter Gaschromatographie (Handelsname: GC14B, von Shimadzu Corp., Japan hergestellt) bestimmt. Als Ergebnis wurde die TCE-Konzentration in der Gasphase wie in 13 gezeigt auf einem Wert von nicht höher als 0,01 ppm gehalten.
Vergleichsbeispiel 3
Zuerst wurde ein Versuchsbehälter mit seinen Hilfsgeräten in der gleichen Weise wie in Referenzbeispiel 3 vorbereitet.
Als Nächstes wurde dem in dem Reaktionsbehälter befindlichen Rohr Leitungswasser anstelle des Nährmediums, das den Schadstoff abbauenden Mikroorganismus enthielt, zur Sanierung zugeführt. Nach 24 Stunden langem Zuführen von Leitungswasser wurden 150 ml einer wässrigen Lösung, die als Schadstoff 100 ppm Trichlorethylen enthielt, von dem nicht rostenden Rohr 1219 in dem unteren Bereich des Reaktionsbehälters in die Schicht aus grobem Kies in dem untersten Teil des Versuchsbodens eingespritzt. Nachdem das nicht rostende Rohr geschlossen worden war und es der Lösung ermöglicht worden war, 5 Stunden lang zu stehen, wurde die Pumpe in Betrieb gesetzt. Die TCE-Konzentration in der Luft am Auslass am oberen Ende des Reaktionsbehälters wurde aufgezeichnet und durch Gaschromatographie gemessen (Detektor: FID, von Shimadzu Corp., Japan hergestellt).
Die Versuchsergebnisse sind in 13 dargestellt. Wie deutlich wird, wurde herausgefunden, dass die Vorteile der Erfindung nicht durch Adsorption oder ähnlichem, sondern durch den Abbau durch den Mikroorganismus bewirkt werden.
Beispiel 4
Die in den 8 und 14 gezeigte Vorrichtung wurde gemäß der nachstehenden Vorgehensweise aufgebaut.
Als röhrenförmiges Gehäuse 801, das einen Reaktionsbehälter bildet, wurden eine Glassäule (Innendurchmesser 30 mm, Länge 1000 mm) mit Schrauböffnungen an beiden Enden und zwei Schraubkappen 902 vorbereitet. Das Innere der Schraubkappen 902 wurde mit Teflon beschichteten Gummidichtungen ausgekleidet, wobei die Mittelpunkte der Kappen und Dichtungen mit Nadellöchern versehen waren, durch die die 0,7 mm-Teflon-Röhrchen 903 und 904 durchgeführt wurden, um jeweils einen Einlass 803 und einen Auslass 804 für den Schadstoff in dem röhrenförmigen Gehäuse 801 zu bilden. Ein Ende des Teflon-Röhrchens 903 wurde an den Normgas-Erzeuger 906 (Permeater PD-1B, von Gastech Inc. hergestellt) angeschlossen, und ein Ende des anderen Teflon-Röhrchens 904 wurde mit einer Entnahmeöffnung 907 und einem mit Aktivkohle gefüllten Abscheider 909 verbunden.
Als Nächstes wurde ein Poreflon-Filterröhrchen (Außendurchmesser 4 mm, Innendurchmesser 3 mm, Flon Kogyo K.K.) als röhrenförmiges Element 802 etwa 30 m in die Säule eingesetzt, wobei die beiden Enden des Röhrchens aus der Säule durch in den Dichtungen und Schraubkappen 902 geöffnete Löcher herausgeführt wurden und das eine Ende mit einem Tank (Behälter) 910 verbunden war, um das zweite, einen Mikroorganismus enthaltende Medium zuzuführen, und das andere Ende mit einem Abwassertank 911 verbunden war. Das Poreflon-Filterröhrchen wurde gemäß 8 spiralförmig eingebracht, derart, dass der Durchfluss des zweiten Mediums, das den Mikroorganismus enthielt, in dem Röhrchen in Richtung des Auslasses 804 für verunreinigtes Medium zu dem Einlass 803 für verunreinigtes Medium der Säule verlief.
Der Behälter 910 für das zweite Medium wurde mit einem Nährmedium gefüllt, in dem ein zum Abbau des Schadstoffes geeigneter Mikroorganismus gezüchtet worden war. Dem Behälter wurde jeden Tag erneut ein frisches und lebendes Nährmedium zugeführt. Als Mikroorganismus wurde der Stamm JM1 (FERM BP-5352) in einer Zellkonzentration von 1,2 × 10⁸ Zellen/ml nach 3 Tage langem Züchten eingesetzt. Die Zusammensetzung des Mediums war wie folgt:

Na₂HPO₄ 6,2 g/l

KH₂PO₄ 3 g/l

NaCl 0,5 g/l

NH₄Cl 1 g/l

Natrium-Glutamat 5 g/l

Wasser Rest
Der Normgas-Erzeuger 906 wurde mit Trichlorethylen (TCE) versorgt und eingestellt, um der Säule Luft zuzuführen, die 100 ppm TCE enthielt. Das Durchflussvolumen des Normgases wurde mit dem Durchflussmesser 905 auf 3 l/h eingestellt.
Die Säule wurde anschließend aufrecht an einem Stativ befestigt und die Durchflussrate des zweiten Mediums auf 5,9 ml/h eingestellt, indem die Höhe des Behälters 910 für das zweite Medium und die Höhe des Abwassertanks 911 eingestellt wurden. Diese Durchflussrate war so beschaffen, dass der Mikroorganismus das Filterröhrchen aus Poreflon in der Säule in etwa 1,5 Tagen durchlaufen hatte.
Als Nächstes wurde das den Mikroorganismus enthaltende Nährmedium eingefüllt, um das Poreflon-Filterröhrchen zu versorgen, und nach Beendigung der Einfüllung des Nährmediums in das Röhrchen wurde die TCE enthaltende Luft eingeleitet. Die TCE-Konzentration in der Luft wurde mit der Entnahmeöffnung 907 überwacht und durch einen Gaschromatographen gemessen, der mit FID ausgestattet war (Handelsname: GC14B, von Shimadzu Corp., Japan hergestellt). Als Ergebnis wurde in einer 5-tägigen ununterbrochenen Messung, wie in den 15 und 16 gezeigt ist, kein TCE festgestellt.
Obwohl die Durchflussrate des zweiten Mediums in diesem Beispiel etwa ein Drittel von der in Referenzbeispiel 1 betrug, gab es in den TCE-Konzentrationen in dem Gas zwischen beiden Beispielen keinen bedeutenden Unterschied. Dies zeigt, dass die Abbauwirkung für TCE in diesem Beispiel gegenüber der von Referenzbeispiel 1 weiter erhöht worden ist.
Vergleichsbeispiel 4
Die TCE-Konzentration wurde gemessen und 5 Tage lang in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 überwacht, mit der Ausnahme, dass der Behälter 910 nur mit einem Nährmedium gefüllt worden war. Wie aus 15 und 16 ersichtlich ist, begann eine Feststellung von TCE zu dem Zeitpunkt, als die in dem Inneren der Säule befindliche Luft ersetzt wurde. Dies zeigt, dass TCE durch den Mikroorganismus in Beispiel 4 abgebaut wurde.
Vergleichsbeispiel 5
Die TCE-Konzentration in der Luft von dem Teflon-Filterröhrchen 904 wurde überwacht und 5 Tage lang nach der gleichen Verfahrensweise wie in Beispiel 4 gemessen, mit der Ausnahme, dass das Nährmedium nach der anfänglichen Beschickung in das Teflon-Röhrchen 904 nicht erneut zugeführt wurde. TCE wurde etwa 10 Stunden in den Versuch hinein festgestellt, wobei die Vorrichtung in 17 Stunden nahezu ihre Sanierungswirkung verloren hatte, wie es in 15 und
16 veranschaulicht ist.
Beispiel 5
Ein Versuch wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass anstelle des Normgas-Erzeugers 906 ein 40 l wässrige 5 ppm TCE-Lösung enthaltender Behälter verwendet wurde, um die wässrige TCE-Lösung der Säule mit einer Durchflussrate von 0,25 l/h zuzuführen. Als Zuführeinrichtung für die TCE-Lösung in die Säule wurde eine Rollenpumpe (RP-MRF1, von FURUE SCIENCE Co., Ltd. herge stellt) eingesetzt. Von dem behandelten Wasser, das aus dem Teflon-Röhrchen 904 abgeleitet wurde, wurde aus der Entnahmeöffnung 907 eine Probe entnommen und auf herkömmliche Art und Weise einer Messung mit einer mit FID (Handelsname: GC14B, hergestellt von Shimadzu Corp., Japan) ausgerüsteten Gaschromatographie unterzogen. Die Versuchsergebnisse sind in 17 dargelegt. Wie aus 17 verständlich wird, verringerte sich die Konzentration des verunreinigten Wassers allmählich mit abnehmender wässriger TCE-Lösung in dem Zuführtank, da sich das TCE in der Lösung zu einer Gasphase in dem Behälter entwickelt hatte. 4 Tage in den Versuch hinein wurde nicht festgestellt, dass TCE vollständig abgebaut worden war, nachdem TCE 3 Tage nach Beginn des Versuchs festgestellt worden war. Es wurde herausgefunden, dass dieses Versuchssystem bestenfalls einen Abbau von TCE bis zu einem Verhältnis von 2 mg pro Stunde bewirkt.
Referenzbeispiel 5
Die TCE-Konzentration in dem behandelten Wasser wurde 5 Tage lang überwacht und in ähnlicher Weise wie in Beispiel 5 gemessen, mit der Ausnahme, dass das Poreflon-Filterröhrchen in der Säule derart beschickt wurde, dass die Durchflussrichtung des zweiten Mediums in dem Poreflon-Filterröhrchen in Bezug auf die des ersten Mediums in der Säule zufällig war, wie es in 4 dargestellt ist. Wie in 17 gezeigt ist, wurde TCE in diesem Referenzbeispiel immer in etwas höheren Konzentrationen als denjenigen von Beispiel 5 festgestellt.
Referenzbeispiel 4
Ein Sanierungsversuch wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass das TCE enthaltende Gas und das einen Mikroorganismus enthaltende Nährmedium in der gleichen Richtung transportiert wurden. Aus den in 18 dargestellten Ergebnissen wird verständlich, dass die TCE-Konzentration in dem Gas konstant von 100 ppm auf etwa 20 ppm verringert werden konnte.
Für einen Fachmann ist es nahe liegend, andere Ausführungsformen und Änderungen zu erkennen, und die Erfindung soll, abgesehen von den nachstehend dargelegten Ansprüchen, keinerlei Einschränkungen unterliegen.

Claims

Verfahren zur Sanierung eines verunreinigten Mediums, das die nachstehenden Schritte umfaßt: (a) Bereitstellen einer Membran zwischen einem ersten Medium, das einen Schadstoff enthält, und einem zweiten Medium, das einen Mikroorganismus enthält, der geeignet ist, den Schadstoff abzubauen, wobei die Membran für den Schadstoff durchlässig und für den Mikroorganismus undurchlässig ist; und (b) Transportieren des Schadstoffes aus dem ersten Medium durch die Membran zu dem zweiten Medium, um es dem Mikroorganismus zu ermöglichen, den Schadstoff abzubauen; dadurch gekennzeichnet, daß der Transportschritt dadurch erfolgt, daß ein Fließen des ersten Mediums in entgegengesetzter Richtung zum Fließen des zweiten Mediums veranlaßt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Mikroorganismus um den als FERM BP-5102 hinterlegten Stamm J1 handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Mikroorganismus um den als FERM BP-5352 hinterlegten Stamm JM1 handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichaet, daß es sich bei dem Mikroorganismus um den als FERM BP-5961 hinterlegten Stamm JM2N handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schadstoff einen halogenierten aliphatischen Kohlenwasserstoff umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoff mindestens eine der nachstehenden Verbindungen, d.h. Dichlorethylen, Trichlorethylen oder Tetrachlorethylen, umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schadstoff eine aromatische Verbindung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran ein poröses Harz ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran eine poröse Hohlfasermembran ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Medium entweder gasförmig oder flüssig ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Medium flüssig ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das des Weiteren die nachstehenden Schritte umfaßt: (a) Bereitstellen einer Vorrichtung, die (i) ein röhrenförmiges Gehäuse mit Öffnungen an jedem ihrer Enden zum Transportieren eines ersten Mediums, das den Schadstoff enthält, und (ii) ein röhrenförmiges Element zum Transportieren eines zweiten Mediums umfaßt, das einen Mikroorganismus enthält, der geeignet ist, den Schadstoff abzubauen, wobei das röhrenförmige Element eine Außenwand aufweist, die aus einer Membran besteht, die für den Schadstoff durchlässig und für den Mikroorganismus undurchlässig ist, und so in dem röhrenförmigen Gehäuse angeordnet ist, daß die Membran zwischen dem ersten Medium und dem zweiten Medium liegt; (b) Versenken der Vorrichtung in den Boden, die den Schadstoff enthält; (c) Einbringen des Schadstoffes aus dem Boden in das röhrenförmige Gehäuse durch eine der Öffnungen; und (d) Einleiten des zweiten Mediums, das den Mikroorganismus enthält, in das röhrenförmige Element, und Ermöglichen eines Durchtritts des Schadstoffs durch die Membran, damit er von dem Mikroorganismus abgebaut wird.
Vorrichtung zur Sanierung eines verunreinigten Mediums, die ein Gehäuse mit (a) einem ersten Durchgang für ein erstes Medium, das einen Schadstoff enthält; (b) einen zweiten Durchgang für ein zweites Medium, das einen Mikroorganismus zum Abbau des Schadstoffes enthält, wobei der zweite Durchgang in Fluid-Kommunikation mit dem ersten Durchgang steht; (c) eine Membran, die für den Schadstoff durchlässig und für den Mikroorganismus undurchlässig ist, die zwischen dem ersten und dem zweiten Durchgang angeordnet ist; und (d) eine Einrichtung umfaßt, die dafür sorgt, daß das erste Medium und das zweite Medium in entgegengesetzte Richtungen fließen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Schadstoff einen halogenierten aliphatischen Kohlenwasserstoff umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoff mindestens eine der nach stehenden Verbindungen, d.h. Dichlorethylen, Trichlorethylen oder Tetrachlorethylen, umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Membran ein poröses Harz ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Membran eine poröse Hohlfasermembran ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das erste Medium entweder gasförmig oder flüssig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das zweite Medium flüssig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Durchgang für das erste Medium ein röhrenförmiges Gehäuse mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung ist, und der Durchgang für das zweite Medium ein röhrenförmiges Element mit einer Außenwand ist, die aus der Membran besteht, und wobei das röhrenförmige Element so angeordnet ist, daß die Membran zwischen dem ersten Medium und dem zweiten Medium liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die erste Öffnung und die zweite Öffnung an entgegengesetzten Enden des röhrenförmigen Gehäuses angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das röhrenförmige Element spiralförmig in dem röhrenförmigen Gehäuse angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei es sich bei dem Mikroorganismus um den als FERM BP-5102 hinterlegten Stamm J1 handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei es sich bei dem Mikroorganismus um den als FERM BP-5352 hinterlegten Stamm JM1 handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei es sich bei dem Mikroorganismus um den als FERM BP-5961 hinterlegten Stamm JM2N handelt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Durchgang für das zweite Medium ein röhrenförmiges Element mit einer Außenwand ist, die aus der Membran besteht, wobei das röhrenförmige Element so in dem röhrenförmigen Gehäuse angeordnet ist, daß das zweite Medium in der Richtung von der zweiten Öffnung zu der ersten Öffnung des röhrenförmigen Gehäuses fließt.
Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei das röhrenförmige Element spiralförmig in dem röhrenförmigen Gehäuse angeordnet ist.