JP2017133999A - Water quality analysis device and water quality analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水質分析装置に関するとともに、水質分析装置を用いて水質を分析する方法に関する。 The present invention relates to a water quality analyzer and a method for analyzing water quality using the water quality analyzer.
特許文献1には、岩石を収納した反応セルとシリンジとが連通管によって連結され、その連通管には採取バルブが設けられた溶出元素採取装置が開示されている。この溶出元素採取装置の使用の際には、採取バルブを開状態にして、岩石の中を透水した二酸化炭素溶解溶液をシリンジによって吸引する。
特許文献2には、収納容器に取水口が設けられ、その取水口にシリンジが連結された間隙水抽出装置が開示されている。間隙水抽出装置の使用の際には、岩石及び超純水を収納容器に収容し、岩石に含まれる間隙水を超純水に抽出し、その超純水をシリンジによって吸引する。そして、シリンジに採取した水に含まれる間隙水の水質を分析する。 Patent Literature 2 discloses a pore water extraction device in which a water intake is provided in a storage container and a syringe is connected to the water intake. When using the pore water extraction device, rock and ultrapure water are accommodated in a storage container, the pore water contained in the rock is extracted into ultrapure water, and the ultrapure water is sucked with a syringe. And the quality of the pore water contained in the water collected in the syringe is analyzed.
特許文献3には、地盤のボーリング孔内にサンプラーボトルを沈降させて、地下水をそのサンプラーボトルに採取し、そのサンプラーボトルを地上に引き上げ、そのサンプラーボトルとpH計とORP計を窒素充填グローブボックスに収容し、そのグローブボックス内でサンプラーボトルを開封することで地下水のpHとORPをpH計及びORP計に寄って測定することが開示されている。 In Patent Document 3, a sampler bottle is settled in the borehole of the ground, groundwater is collected in the sampler bottle, the sampler bottle is pulled up to the ground, the sampler bottle, the pH meter, and the ORP meter are filled with nitrogen. And measuring the pH and ORP of groundwater by approaching the pH meter and ORP meter by opening the sampler bottle in the glove box.
ところで、特許文献2に記載の技術では、採取現場の岩石を収納容器に収納するまでの過程で、岩石中の間隙水に空気中の酸素が接触してしまうので、間隙水の溶存成分が変化して、間隙水の水質を正確に分析することができなかった。
特許文献3に記載の技術では、地下水のpH及びORPを測定するのに多くの工程を経る必要があり、その測定に時間を要していた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、水を可能な限り気中に暴露させずに、その水の水質を短時間で測定できるようにすることを目的とする。
By the way, in the technique of patent document 2, since the oxygen in air contacts the pore water in a rock in the process until it accommodates the rock of a collection field in a storage container, the dissolved component of pore water changes. Therefore, the water quality of pore water could not be accurately analyzed.
In the technique described in Patent Document 3, it is necessary to go through many steps to measure the pH and ORP of groundwater, and the measurement takes time.
This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at enabling it to measure the water quality of the water in a short time, without exposing water to air as much as possible.
以上の課題を解決するための主たる発明は、取水部と、前記取水部に接続されたセンサ収容部と、前記センサ収容部に接続され、前記センサ収容部内の空気を吸引する吸引機器と、前記センサ収容部に収容され、水質指標を検知するセンサ部と、を備える水質分析装置である。
また、前記水質分析装置を用いた水質分析方法は、前記取水部を測定地に設置する設置工程と、前記設置工程後に、前記吸引機器により前記センサ収容部内の空気を吸引することによって前記測定地の水を前記センサ収容部内に吸い上げる吸い上げ工程と、前記吸い上げ工程によって前記センサ収容部に吸い上げられた水の水質指標を前記センサ部によって検知する検知工程と、を備える。
The main invention for solving the above problems includes a water intake, a sensor storage connected to the water intake, a suction device connected to the sensor storage and sucking air in the sensor storage, and And a sensor unit that is housed in the sensor housing unit and detects a water quality index.
The water quality analysis method using the water quality analyzer includes an installation step of installing the water intake unit at a measurement site, and the measurement site by sucking air in the sensor housing unit by the suction device after the installation step. A suction step of sucking up the water into the sensor housing portion, and a detection step of detecting the water quality index of the water sucked into the sensor housing portion by the suction step by the sensor portion.
本発明によれば、センサ収容部内の空気を吸引機器により吸引すると、センサ収容部内が負圧になるので、その負圧により測定地の水がセンサ収容部内に吸引される。そして、センサ部がセンサ収容部に収容されているので、測定地の水がセンサ収容部に採取してすぐに、その水の水質指標をセンサ部によって検知することができる。また、採取した水の気中への暴露を抑えることができ、水質指標の測定値が正確になる。 According to the present invention, when the air in the sensor housing portion is sucked by the suction device, the inside of the sensor housing portion becomes negative pressure, and the water in the measurement site is sucked into the sensor housing portion by the negative pressure. And since the sensor part is accommodated in the sensor accommodating part, the water quality parameter | index of the water can be detected by the sensor part as soon as the water of a measurement place is extract | collected by the sensor accommodating part. In addition, exposure of the collected water to the air can be suppressed, and the measured value of the water quality index becomes accurate.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiments described below are given various technically preferable limitations for carrying out the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
図1は、水質分析装置1の使用状態を示した図面である。
水質分析装置1は採水器及び水質計器を備え、その採水器はフィルタ10、吸引機器20、センサ収容部30及び可撓性チューブ60,70を備え、その水質測定器はセンサ部40、分析機本体50及びケーブル80を備える。
FIG. 1 is a drawing showing a usage state of the
The
取水フィルタ10は、セラミック製の多孔質な濾材により構成されている。
The
センサ収容部(センサホルダ)30は、センサ部40が装着される有底筒状の透明なハウジング31と、そのハウジング31の開口の内周面に周方向に設けられた止水材32と、を有する。そのハウジング31の開口にはセンサ部40が挿入され、センサ部40の先端面及び外周面とハウジング31の内面との間には空隙36が形成される。止水材32はリング状に形成されたゴム材からなり、その止水材32によってハウジング31の開口の内周面とセンサ部40の外周面との間が止水されている。ハウジング31の底面には、ハウジング31の内部空間に通じる連結ポート33が形成され、ハウジング31の外周面には、ハウジング31の内部空間に通じる連結ポート34が形成されている。連結ポート33には、連結ポート33を開閉する栓35が設けられている。
The sensor accommodating portion (sensor holder) 30 includes a bottomed cylindrical
センサ収容部30と取水フィルタ10は可撓性チューブ60によって連結されている。つまり、可撓性チューブ60の一端が取水フィルタ10に連結され、その可撓性チューブ60の他端がセンサ収容部30の連結ポート33に連結されている。
The sensor housing 30 and the
吸引機器20は、シリンダ21、プランジャ22、プランジャロッド23、フランジ24、取水ポート25及び栓26等を有するシリンジからなる。シリンダ21は、一端側に底部を有するとともに他端側が開口した筒状体に形成されている。シリンダ21の一端部には、シリンダ21の内部空間に通じる取水ポート25が形成され、その取水ポート25には、取水ポート25を開閉する栓26が設けられている。プランジャロッド23の一端にプランジャ22が取り付けられ、プランジャロッド23の他端にフランジ24が設けられている。プランジャロッド23の一端側がシリンダ21に挿入され、プランジャ22がシリンダ21の内周面に対して摺動可能となってシリンダ21に嵌め込まれている。プランジャ22は少なくともその外周面にゴムを有し、そのゴムによってシリンダ21の内周面とプランジャ22の外周面との間が止水されている。
The
センサ収容部30と吸引機器20は可撓性チューブ70によって接続されている。つまり、可撓性チューブ70の一端がセンサ収容部30の連結ポート34に連結され、可撓性チューブ70の他端が吸引機器20の取水ポート25に連結されている。
The sensor housing
センサ部40は、水質を表す指標を検知する検知部である。センサ部40と分析機本体50がケーブルによって接続され、センサ部40の検知結果が分析機本体50に転送される。分析機本体50はセンサ部40に電力を供給したり、センサ部40を制御したり、各種の演算処理をしたりする。また、分析機本体50には液晶ディスプレイ等の表示部51が設けられており、検知された水質指標が表示部51に表示される。
The
具体的には、センサ部40には、水質指標の測定原理に応じた構造体と、その構造体に取り付けられているとともに、物理量を電気信号に変換する一又は複数のセンサ等とが設けられている。水質指標としては、例えば導電率、電気抵抗率、総溶解不純得物濃度、塩分濃度、温度、水素イオン濃度指数(pH)、酸化還元電位(ORP)、溶存酸素量(DO)、浮遊物質量(SS)、濁度、透明度、色、残留塩素等である。構造体は、水質を表す指標の測定に適した構造を有する。センサとしては、例えば、電気抵抗センサ、電流センサ、電圧センサ、光センサ、フォトダイオード、光電変換素子、イメージセンサ、温度センサ、熱電対、サーミスタ、圧力センサ、磁気センサ等である。分析機本体50には電子回路が内蔵されており、その電子回路はセンサ部40のセンサによって出力された電気信号を増幅・処理等することによって水質の指標を演算する。電子回路がディスプレイ51を駆動することによって、電子回路によって演算された水質の指標がディスプレイ51に表示される。また、分析機本体50にはメモリが内蔵されており、電子回路がそのメモリを駆動することによって、電子回路によって演算された水質の指標がメモリに記録される。
なお、センサ部40、分析機本体50及びケーブル80のセットには、市販されたポータブル水質計を用いることができる。
Specifically, the
A commercially available portable water quality meter can be used to set the
続いて、水質分析装置1を用いた間隙水の分析方法について説明する。
まず、吸引機器20を組み立てる。つまり、栓26を開けた上で、プランジャ22をシリンダ21の開口に嵌め込んで、プランジャ22及びプランジャロッド23をシリンダ21に押し込むことによって、プランジャ22をシリンダ21の底部にまで移動させる。これにより、プランジャ22よりもシリンダ21の底部側の領域内の空気を排出し、その領域の容積をほぼ0にする。
次に、可撓性チューブ70の一端をセンサ収容部30の連結ポート34に連結し、可撓性チューブ70の他端を吸引機器20の取水ポート25に連結する。また、可撓性チューブ60の一端を取水フィルタ10に連結し、可撓性チューブ60の他端をセンサ収容部30の連結ポート33に連結する。
次に、栓35を開けた上で、センサ部40をセンサ収容部30のハウジング31の開口に挿入して、センサ部40をセンサ収容部30に取り付ける。そして、センサ部40と分析機本体50をケーブル80によって接続する。
Next, a method for analyzing pore water using the
First, the
Next, one end of the
Next, after opening the
また、原位置の地盤90に取水フィルタ10を埋設する。そうすると、地盤90の間隙水が水圧により取水フィルタ10に集水される。地盤90は、河川、沼、池、湖、海等の水底の地盤でもよいし、地上の地盤でもよいし、堆積されたヘドロであってもよい。
次に、プランジャロッド23を引いて、プランジャ22をシリンダ21の開口側(図中上方)へ移動させる。そうすると、負圧によってセンサ収容部30のハウジング31内の空気が吸引機器20のシリンダ21に吸引されるとともに、ハウジング31内の負圧によって地盤90中の間隙水が取水フィルタ10に吸引される。取水フィルタ10に吸引される間隙水は取水フィルタ10によって濾過されて、ハウジング31内に流入する。更にプランジャロッド23を引くことによって、間隙水をハウジング31内に充填するとともに、シリンダ21内に吸引する。ここで、ハウジング31が透明材からなるので、ハウジング31内の間隙水を観察して、間隙水の充填を目視することができる。また、間隙水が取水フィルタ10によって濾過されるので、土砂等が可撓性チューブ60,70やセンサ収容部30等に詰まらない。
吸引機器20による吸引によって目的の量の間隙水がシリンダ21内に貯留されたら、プランジャ22及びプランジャロッド23の引きを終了する。
その後すぐに、栓26,35を閉める。これにより、シリンダ21が密閉状態となり、取水ポート25を通じた外気の侵入を抑えられる。センサ収容部30についても同様に密閉状態となる。
Further, the
Next, the
When the target amount of pore water is stored in the
Immediately thereafter, the
次に、分析機本体50を操作して、水質指標の測定を開始する。そうすると、センサ収容部30内の間隙水の水資指標がセンサ部40によって検知され、その水質指標が分析機本体50の表示部51に表示される。なお、吸引機器20によって間隙水を吸い上げている時に、分析機本体50及びセンサ部40によって水質指標を測定してもよい。
Next, the analyzer
次に、取水フィルタ10を地盤90から引き抜き、可撓性チューブ70を取水ポート25から取り外す。
Next, the
採水後は、採取した間隙水を吸引機器20ごと試験場に搬送し、試験場では、採取した間隙水を分析する。例えばBOD(生物化学的酸素消費量)分析、COD(化学的酸素要求量)分析、大腸菌群数分析、ヘキサン抽出物質分析、全りん分析等を行うが、特にセンサ部40及び分析機本体50によって測定できない水質指標を測定することが好ましい。間隙水の分析に際しては、シリンダ21内に間隙水を収容した状態で水質試験を行う。
After sampling, the collected pore water is transported to the test site together with the
本実施形態によれば、地盤90から間隙水を吸い上げてすぐにその間隙水の水質の指標を測定することができる。また、地盤90から間隙水を吸引した直後にその間隙水の水質指標を測定したので、特に、ハウジング31に間隙水が充填された直後に栓35の閉栓によって間隙水を密閉したので、ハウジング31内の間隙水が空気・酸素に接触する時間・機会が減る。よって、水質指標の測定値が正確となる。特に、測定する水質指標が溶存酸素量である場合に有効的である。
According to the present embodiment, the water quality index of the pore water can be measured immediately after the pore water is sucked up from the
また、採水直後に栓26の閉栓によってシリンダ21内の間隙水を密閉したので、その間隙水の気中への暴露を抑制できる。よって、その後の試験場における水質検査の結果の正確性が向上する。
Further, since the gap water in the
また、取水フィルタ10が設けられているので、その取水フィルタ10を原位置の地盤90に埋設して、原位置の間隙水を直接採取することができる。それゆえ、間隙水の気中への暴露を抑えられ、センサ部40及び分析機本体50による測定結果が正確となる。
Further, since the
上記実施形態では、栓26が取水ポート25に設けられていたが、可撓性チューブ70に設けられていてもよい。栓35についても可撓性チューブ60に設けられてもよい。
また、可撓性チューブ60の代わりに、剛性の高い非可撓性の管によって取水フィルタ10とセンサ収容部30が接続されてもよい。可撓性チューブ70も非可撓性管に変更してもよい。
また、多孔質な取水フィルタ10をストレーナ型フィルタに変更してもよい。
また、シリンダ21の他端がキャップ等の蓋部材によって閉塞され、プランジャロッド23が蓋部材を貫通し、その蓋部材に通気孔が形成されていてもよい。
また、可撓性チューブ60を省略し、取水フィルタ10がセンサ収容部30の連結ポート33に直接接続されてもよい。可撓性チューブ70についても同様であり、センサ収容部30の連結ポート34と吸引機器20の取水ポート25が直接接続されてもよい。
In the above embodiment, the
Further, instead of the
Further, the porous
Further, the other end of the
Further, the
また、吸引機器20を手動又は電動の揚水ポンプに変更してもよい。この場合、シリンダ21のような採水容器がその揚水ポンプ自体に設けられていないときには、その揚水ポンプの下流側に採水容器を接続することが好ましい。そうすれば、その揚水ポンプで揚水した間隙水を採水容器に貯留することができる。
Further, the
また、取水フィルタ10を河川、湖、沼、池、海、井戸、受水槽等の原位置(測定地)の水に浸漬し、吸引機器20によって原位置の水を揚水し、その揚水した水の水質の指標をセンサ部40及び分析機本体50によって測定してもよい。
Further, the
上記実施形態では、栓26,35を開けた状態でプランジャ22をシリンダ21の開口側(図中上方)へ引き、間隙水をハウジング31及びシリンダ21に吸い上げたが、次のようにしてもよい。つまり、まず栓26を開けて、栓35を閉じる。次に、プランジャ22をシリンダ21の開口側へ引くと、ハウジング31内の空気が吸引機器20のシリンダ21に吸引されるので、ハウジング31内が負圧になる。そして、プランジャ22を引いた状態を保って、栓35を開栓する。そうすると、ハウジング31内の負圧によって地盤90中の間隙水が取水フィルタ10に吸引されて、センサ収容部30のハウジング31内に流入する。更にプランジャロッド23を引くことによって、間隙水をハウジング31内に充填するとともに、シリンダ21内に吸引する。所定量の間隙水がシリンダ21内に貯留されたら、上記実施形態の場合と同様に、プランジャ22及びプランジャロッド23の引きを終了し、すぐに栓26,35を閉め、その後、分析機本体50を操作することによってセンサ収容部30内の間隙水の水資指標をセンサ部40によって検知する。
In the above embodiment, the
1…水質分析装置, 10…取水フィルタ(取水部), 20…吸引機器, 30…センサ収容部, 31…ハウジング, 32…止水材 40…センサ部, 50…分析機本体, 90…地盤
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記取水部に接続されたセンサ収容部と、
前記センサ収容部に接続され、前記センサ収容部内の空気を吸引する吸引機器と、
前記センサ収容部に収容され、水質指標を検知するセンサ部と、を備える水質分析装置。 The intake section,
A sensor housing connected to the water intake;
A suction device connected to the sensor housing portion for sucking air in the sensor housing portion;
A water quality analyzer comprising: a sensor unit that is housed in the sensor housing unit and detects a water quality index.
前記センサ部が前記止水材に嵌め込まれた状態で前記ハウジングの開口に挿入され、前記止水材が前記センサ部と前記ハウジングとの間に挟み込まれている請求項1に記載の水質分析装置。 The sensor accommodating portion has a housing provided in a bottomed cylindrical shape, and a water stop material provided in a circumferential direction in the opening of the housing,
The water quality analyzer according to claim 1, wherein the sensor unit is inserted into the opening of the housing in a state where the sensor unit is fitted in the water blocking material, and the water blocking material is sandwiched between the sensor unit and the housing. .
前記取水部を測定地に設置する設置工程と、
前記設置工程後に、前記吸引機器により前記センサ収容部内の空気を吸引することによって前記測定地の水を前記センサ収容部内に吸い上げる吸い上げ工程と、
前記吸い上げ工程によって前記センサ収容部に吸い上げられた水の水質指標を前記センサ部によって検知する検知工程と、を備える水質分析方法。 A water quality analysis method using the water quality analyzer according to any one of claims 1 to 6,
An installation step of installing the water intake unit at a measurement site;
After the installation step, a suction step of sucking up water in the measurement site into the sensor housing portion by sucking air in the sensor housing portion by the suction device;
A water quality analysis method comprising: a detection step of detecting, by the sensor unit, a water quality index of the water sucked into the sensor housing unit by the suction step.
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