JP2008008066A - 無菌無酸素コアの採取加工方法及びそのシステム - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
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Abstract
【解決手段】本発明のコア採取加工システムは、原水を処理して無菌水を生成する無菌水生成部700と、無菌水生成部700で生成した無菌水から水中酸素濃度が無酸素状態の懸濁気泡水を生成する懸濁気泡水生成部100と、懸濁気泡水生成部100で生成した懸濁気泡水を用いてコアを掘削して採取するコア採取装置800と、コア採取装置で採取されたコアを加工するコア加工部900とを備える。さらに、無菌水生成部700は、原水をろ過して第2原水を生成する第1フィルタ701と、第1フィルタ701により生成された第2原水をろ過して無菌水を生成する、逆浸透膜製の第2フィルタ703と、第2フィルタ703を無菌水により洗浄する洗浄ライン710とを備える。
【選択図】図2
Description
また、一般環境調査や土木調査においても、地下水汚染の原因とされるクローム、砒素、マンガン等は、酸化によって化合物(イオン)の形が異なってしまうため、酸素存在下において採取されたコアサンプルでは、高精度な環境調査を行うことができない。
さらに、地下微生物学的調査のための試料採取においても、嫌気性菌や好気性菌に対して、空気中の酸素が飽和し、しかも雑菌が除去されていない表層水を掘削水として使用する場合には、水中溶存酸素は生存環境中の存在比・栄養物質の酸化影響をもたらし、酸素存在下において採取されたコアサンプルでは、高精度な環境調査あるいは微生物調査を行うことができない。
第4の従来技術として、本出願人により出願された特許文献2(特開2002−295169号公報)には、脱気清水と窒素とを界面活性剤とともに混合して掘削を行うことにより、無酸素でコアを採取するものである。第4の従来技術では、界面活性剤の使用を前提としているため、コアが界面活性剤で汚染されて高精度な環境調査を行うことができない上に、任意の不活性ガス混合比を得ることもできなかった。微生物学的には、本工法では、仮に酸素除去に有用であったとしても無菌水の連続生成には無力である。
前記コア情報測定記憶手段は、前記コアの深度、方位、傾斜、pHの何れか一つ又はこれらの組合せを測定し記憶することを特徴とするコア採取加工システムである。
図1に本発明のコア採取加工システムの全体構成を示している。このコア採取加工システムは、(1)無菌無酸素懸濁気泡水生成システム2000と、(2)コア採取システム800と、(3)無菌無酸素コア採取バレル着脱・仮包装部900と、(4)無菌無酸素コア加工・試験システム3000と、(5)被圧溶存ガス含有間隙水の密閉型採水システム1000と、(6)無菌無酸素コアを被圧溶存ガス含有間隙水とともに密閉する体積拘束耐圧型試験セル1100とを含むことができる。
図2は本発明に係る無菌無酸素の懸濁気泡水生成システム2000の全体構成を示す概略図である。無菌無酸素懸の濁気泡水生成システム2000は、原水供給部101と、無菌水生成部700と、懸濁気泡水生成部100とから構成されている。
図1に示した掘削コア採取システム800は、図4(a)二重管式コア採取装置300、図4(b)三重管式コア採取装置361、または図5のビニルスリーブ付ワイヤライン式定方位コア採取装置820の何れかを備えている。なお、図1に示した掘削コア採取システム800’は、掘削孔が鉛直方向でなく、傾斜方向に形成された場合を示すものであり、掘削孔が傾斜方向の場合にも本発明は適用可能である。
一方、図4(b)に示す三重管式を適用した掘削コア採取装置342は、先端に錐冠337を有し回転可能なインナーチューブ(三重管式)339と、該インナーチューブ(三重管式)339の外側に位置し先端にアウターチューブ錐冠338を備えるアウターチューブ341と、インナーチューブ(三重管式)339の内側下端に設けられたコアケースチューブ343と、コアケースチューブ343の内側下端に設けられ、その内側にコアを収納することができる内蔵包装部361(図6参照)とを備えている。
図8に示すインナーチューブ取扱システム900は、無菌無酸素水中でインナーチューブ(コアバレル)を仮密封してその後の取り扱いを可能とするものである。
図1に示すように、無菌無酸素コア加工・試験システム3000には、無菌無酸素環境中でコアを取扱い加工する手袋付無菌無酸素コア取扱いチューブ200と、加工されたコアを被圧状態復元して保存する三次元加圧保存用セル400と、手袋付無菌無酸素コア加工ボックス500とが含まれる。これらに関しては、特許文献3(特開2006−70618号公報)に開示されたものを用いる。
図1に示した体積拘束試験セル1100について、図9乃至図11を用いて説明する。この体積拘束試験セル1100の側断面図を図9に示す。体積拘束試験セル1100は、略円筒形状ステンレス製の第1容器1101a及び第2容器1101bと、第1容器1101a及び第2容器1101bの間に挟まれるステンレス製試料ホルダ1105とから構成される。(後述する第2の使用方法では、全体が耐圧であることが必要であるため、ステンレス製とした。)
第1容器1101aは、その内部に地下水等の試験用水の出し入れを行う第1開口1120aと、第1開口1120aを覆う第1キャップ1102aと、第1キャップ1102aと第1開口1120aとの間を密閉する第1パッキン1103aとを含む。
このような、体積拘束試験セル1100を用いた第1の試験方法を説明する。始めに、図1に示した手袋付無菌無酸素コア加工ボックス500内で、円盤状に加工したコアサンプル13(無菌無酸素供試体)を、耐圧型・片手組立方式の体積拘束耐圧複合セル1100(2セル方式)中に、各パーツに備えられた組立案内嵌合凹凸を手掛に片手で組込む。次いで、原位置で密閉型地下水採取装置により原位置孔内水頭圧加圧状態で溶存ガスとともに採取した地下水を2分して、一方の地下水を第1容器1101aに満たす。他方の地下水は、無菌無酸素雰囲気中で放射性トレーサーを溶解せしめて試験水として調整し、第2容器1101bに満たす。そして、放射性トレーサーの第2容器1101bから第1容器1101aへの拡散・透過・収着試験を実施することができる。なお、原位置で採取した地下水は、主として礫層・断層破砕帯等を経由した原位置の孔内湧水である。(この場合には常圧操作であるので、試験セル1110a及び1110b部分のみは、透明なアクリル製であっても良い。)
上記第1の試験方法を発展せしめた第2の試験方法を説明する。上記円盤状供試体を上記耐圧型・片手組立方式の体積拘束セル1100内に組込んだ後、バルブ付Y字型の分岐管を経由して、密閉型採水装置で採取して溶存ガスが共存した状態で、前記試験用セルに封入した供試体セットについて、前記と同様に拡散・透過・収着試験を実施する。(この場合には被加圧水を使用するので、試験セル1110a及び1110b部分もまた、ステンレス製とする。)
さらに、第3の試験方法としては、同様操作により無菌無酸素雰囲気中で円盤状に加工した供試体をさらに粉砕調製した粉末供試体についても、無菌無酸素環境中で、焼結金属フィルターを隔離材としたバッチ式の収着・脱着・イオン交換容量試験、微生物試験に供することもできる。(この場合は常圧・加圧操作に応じて試験セル1110a及び1110b部分は、ステンレス製と透明なアクリル製を選択する。)
第4の試験方法として、前記第3の試験方法において、体積拘束型耐圧セル1100の変形として(1セル方式の体積拘束型耐圧セル)を使用し、同様に溶存ガス共存状態における拡散・透過・収着試験を実施することもできる。
本発明によれば、従来技術で困難であった掘削水中の微生物と溶存酸素濃度を実用上無菌無酸素にした掘削用水を懸濁気泡水として連続的に生成せしめ、地上から100m以深では効率的なコア採取が可能とされるワイヤラインオールコア採取工法において、これまでスライム排除が低劣であり、かつ操作中の機械的振動からコアを保護するための従来組込禁忌とされてきたビニルスリーブ組込を懸濁気泡水とワイヤライン工法の組合せにより可能とするという画期的な効果を収めた。さらにインナーチューブ中コアバレル頂部にタイマー作動の方位・深度計測・記録のためのシステムを組込むことにより、高速、定位置、高品質、無菌無酸素で、コア採取を可能ならしめた。
1000 密閉型採水システム
2000 無菌無酸素懸濁気泡水生成システム
3000 無菌無酸素コア加工・試験システム
100 無菌無酸素懸濁気泡水生成装置(懸濁気泡水生成部、懸濁気泡水生成工程)
200 無菌無酸素コア加工・取扱装置(コア加工部、コア加工工程)
400 三次元加圧保存用セル
500 手袋付無菌無酸素コア加工ボックス
700 無菌水生成部(無菌水生成工程)
800 コア採取システム(コア採取部、コア採取工程)
820 ビニルスリーブ付定方位型ワイヤライン式コア採取装置
900 無菌無酸素水中コアバレル仮包装部
1100 体積拘束試験セル
102 原水タンク
104 送水ポンプ
108 第1気液混合槽
110 不活性ガスボンベ
112 気液分離器
114 衝突材
116 脱気ポンプ
122 送水ポンプ
124 水中酸素濃度計
126 第2気液混合槽
128 不活性ガスボンベ
141 第1懸濁気泡水
142 第2懸濁気泡水
144 第1泡分散要素
145 第2泡分散要素
150 サイクロン式気液分離装置
337 錐冠
338 アウターチューブ
339 インナーチューブ(三重管式)
340 アウターチューブ(二重管式)
341 アウターチューブ(三重管式)
343 コアケースチューブ
345 回転部(スイベルヘッド)
355 掘削水供給ノズル
361 内蔵包装部(二重管式又は三重管式用ビニルスリーブ)
380 ケーシング
382 二重管式コア採取装置
386 インナーチューブ(二重管式又はワイヤライン式)
388 ロッド
801 ワイヤ
802 アウターチューブ
803 インナーチューブ
804 コアケースチューブ
805 孔壁
806 キャップ
807 深度定時測定記録部(コア情報測定記憶手段、コア情報測定記憶工程)
808 方位傾斜定時測定記録部(コア情報測定記憶手段、コア情報測定記憶工程)
809 包装部
810 捻れ検出用のビニルスリブケース
811 マーキングコアリフタ(コア情報測定記憶手段、コア情報測定記憶工程)
813 オーバーショット
814 把持部
1101a 第1容器
1101b 第2容器
1104 フィルタ押え部材
1104a フィルタ押え体
1105 試料ホルダ
1107 パッキン
1112 組立用補助ボルト
1113 コアサンプル
1120a 第1開口
1120b 第2開口
Claims (17)
- 原水を処理して無菌水を生成する無菌水生成工程と、前記無菌水生成工程で生成した前記無菌水から水中酸素濃度が無酸素状態の懸濁気泡水を生成する懸濁気泡水生成工程と、前記懸濁気泡水生成工程で生成した前記懸濁気泡水を用いてコアを掘削して採取するコア採取工程と、前記コア採取工程で採取された前記コアを加工するコア加工工程とを備えるコア採取加工方法において、
前記無菌水生成工程は、
第1フィルタにより原水をろ過して第2原水を生成する第2原水生成工程と、
前記第2原水生成工程で生成された前記第2原水を、逆浸透膜製の第2フィルタによりろ過して前記無菌水を生成する無菌水生成工程と、
前記無菌水生成工程で生成した前記無菌水により、前記第2フィルタを洗浄する洗浄工程とを備えることを特徴とするコア採取加工方法。 - 請求項1に記載のコア採取加工方法において、前記洗浄工程は、所定タイミングで前記第2フィルタを前記無菌水により洗浄することを特徴とするコア採取加工方法。
- 請求項1又は2に記載のコア採取加工方法において、前記洗浄工程は、前記第2フィルタの上流側を前記無菌水により洗浄することを特徴とするコア採取加工方法。
- 請求項1乃至3の何れか一項に記載のコア採取加工方法において、前記無菌水生成工程で生成した前記無菌水を、前記懸濁気泡水生成工程を経由することなく、前記コア採取工程又は前記コア加工工程に供給することを特徴とするコア採取加工方法。
- 請求項1乃至3の何れか一項に記載のコア採取加工方法において、
前記懸濁気泡水生成工程は、
前記無菌水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第1気液混合工程と、
前記第1気液混合工程で生成した前記懸濁気泡水から気体を分離して無酸素水を生成する気液分離工程と、
前記気液分離工程に残留する酸素を含むガスを脱気により排除する脱気工程と、
前記気液分離工程で生成した前記無酸素水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第2気液混合工程とを備えることを特徴とするコア採取加工方法。 - 請求項5に記載のコア採取加工方法において、前記無菌水生成工程で生成した前記無菌水を、前記懸濁気泡水生成工程の前記第1気液混合工程を経由することなく、前記懸濁気泡水生成工程の前記第2気液混合工程に供給することを特徴とするコア採取加工方法。
- 請求項1乃至6の何れか一項に記載のコア採取加工方法において、
前記コア採取工程は、コア採取地層における採取された前記コアの状態に関する情報を、コア情報測定記憶手段により測定し記憶するコア情報測定記憶工程を備えることを特徴とするコア採取加工方法。 - 請求項7記載のコア採取加工方法において、
前記コア情報測定記憶工程は、前記コアの深度、方位、傾斜、pHの何れか一つ又はこれらの組合せを測定し記憶することを特徴とするコア採取加工方法。 - 原水を処理して無菌水を生成する無菌水生成部と、前記無菌水生成部で生成した前記無菌水から水中酸素濃度が無酸素状態の懸濁気泡水を生成する懸濁気泡水生成部と、前記懸濁気泡水生成部で生成した前記懸濁気泡水を用いてコアを掘削して採取するコア採取装置と、前記コア採取装置で採取された前記コアを加工するコア加工部とを備えるコア採取加工システムにおいて、
前記無菌水生成部は、
原水をろ過して第2原水を生成する第1フィルタと、
前記第1フィルタにより生成された前記第2原水をろ過して前記無菌水を生成する、逆浸透膜製の第2フィルタと、
前記第2フィルタを前記無菌水により洗浄する洗浄手段とを備えることを特徴とするコア採取加工システム。 - 請求項9に記載のコア採取加工システムにおいて、前記洗浄手段は、所定タイミングで前記第2フィルタを前記無菌水により洗浄することを特徴とするコア採取加工システム。
- 請求項9又は10に記載のコア採取加工システムにおいて、前記洗浄手段は、前記第2フィルタの上流側を前記無菌水により洗浄することを特徴とするコア採取加工システム。
- 請求項9乃至11の何れか一項に記載のコア採取加工システムにおいて、前記無菌水生成部で生成した前記無菌水を、前記懸濁気泡水生成部を経由することなく、前記コア採取装置又は前記コア加工部に供給することを特徴とするコア採取加工システム。
- 請求項9乃至11の何れか一項に記載のコア採取加工システムにおいて、
前記懸濁気泡水生成部は、
前記無菌水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第1気液混合槽と、
前記第1気液混合槽で生成した前記懸濁気泡水から気体を分離して無酸素水を生成する気液分離槽と、
前記気液分離槽に残留する酸素を含むガスを脱気により排除する脱気手段と、
前記気液分離槽で生成した前記無酸素水に不活性ガスを混合して懸濁気泡水を生成する第2気液混合槽とを備えることを特徴とするコア採取加工システム。 - 請求項13に記載のコア採取加工システムにおいて、前記無菌水生成部で生成した前記無菌水を、前記懸濁気泡水生成部の前記第1気液混合槽を経由することなく、前記懸濁気泡水生成部の前記第2気液混合槽に供給することを特徴とするコア採取加工システム。
- 請求項9乃至14の何れか一項に記載のコア採取加工システムにおいて、前記コア採取装置は、コア採取地層における採取された前記コアの状態に関する情報を、測定し記憶するコア情報測定記憶手段を備えることを特徴とするコア採取加工システム。
- 請求項15記載のコア採取加工システムにおいて、
前記コア情報測定記憶手段は、前記コアの深度、方位、傾斜、pHの何れか一つ又はこれらの組合せを測定し記憶することを特徴とするコア採取加工システム。 - 請求項1乃至16の何れか一項に記載のコア採取加工システムにおいて、
前記無菌無酸素水を掘削水に使用して採取した無菌無酸素コアを無酸素状態を保持しつつ円盤状に加工して供試体を調整し、
前記供試体を耐圧型・片手組立方式の体積拘束セル内の空間を二分するように、前記体積拘束セルに組込み、前記体積拘束セル内の一方の空間にはトレーサーを添加した後、
バルブ付Y字型の分岐管を経由して、密閉型採水装置で採取され溶存ガスが共存した状態の原位置地下水を、前記体積拘束セル内の二分された前記空間のそれぞれを介して、前記供試体に対して同時に注入して、前記トレーサーの移動を検出することにより、
前記供試体に対する前記原位置地下水の拡散・透過・収着試験の実施を可能にすることを特徴とする試験方法。
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- 2006-06-30 JP JP2006180797A patent/JP4714644B2/ja active Active
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