JP3831235B2 - Soil packed column test system - Google Patents

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JP3831235B2
JP3831235B2 JP2001363766A JP2001363766A JP3831235B2 JP 3831235 B2 JP3831235 B2 JP 3831235B2 JP 2001363766 A JP2001363766 A JP 2001363766A JP 2001363766 A JP2001363766 A JP 2001363766A JP 3831235 B2 JP3831235 B2 JP 3831235B2
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真悟 須藤
直子 菊田
亮三 牛尾
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌充填カラム試験システムに関し、さらに詳しくは、連続通水式の土壌充填カラムを用いて簡易かつ効率的に実施でき、汚染された土壌のバイオレメディエーション(環境修復)・トリータビリティー(処理可能性)調査の信頼性を高められる土壌充填カラム試験システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
古くからクロム、カドミウム、鉛などの重金属による公害防止が叫ばれているが、近年、産業廃棄物であるフェノール、シアン、フロンなどのハロゲン化炭化水素、あるいはゴミ処理の際に発生するダイオキシン化合物などが土壌を汚染し、雨水とともに流出し飲料水に混入することで、地域住民の健康被害や心理的不安を引き起こすなどの問題が各地で頻発している。汚染された土壌は取り除き、清浄な土壌で置きかえることが根本的な対策とされているが、この作業には多大な時間と労力、コストがかかっていた。
【0003】
これに代わりうる手段として、汚染された土壌に汚染物質を分解しうる微生物を散布(注入)するバイオレメディエーション法などが検討され、有望視されているが、この手段を適用するには、対象となる土壌や、そこに生息する微生物などの特性を予めカラム試験によって把握しておくことが重要となる。
【0004】
カラム試験は、サイトキャラクタリゼーション(原位置地下環境の把握)およびフラスコ試験で得られた情報を反映して実施され、現地での施工設計に必要なデータ(施工技術、コスト、時間など)を取得するのが目的である。実汚染サイトの地下環境に模した土壌充填カラムに、フラスコ試験で得られた修復に効果的な条件の栄養液を、修復実施時に想定される地下流速で連続供給し、これにより、対象となる汚染物質分解菌の活性化条件を求め、施工方法を決定し、修復に必要なコストや時間について信頼性のより高いデータを収集することを意図したものである。
【0005】
これまで我国では約10年間にわたって、バイオレメディエーション技術の開発が盛んに行われてきたが、カラム試験などの実施に関しては、ノウハウ的な要素が多いといわれ、情報量が極めて不足しているのが現状である。
【0006】
特表平10−503583号公報には、ゴルフコースの土壌中の水分をモニタリングする化学成分試料の採取用ライシメータが提案され、特開平10−225677号公報には、有機汚染物質、特にハロゲン化脂肪族化合物、ハロゲン化芳香族化合物で汚染された土壌、地下水のバイオレメディエーション用組成物とその方法が提案されている。
【0007】
現在、カラム試験としては、例えば、図2に示すようなカラム試験装置を用いた方法が一般的である。円筒状の土壌充填カラム1(以下、単にカラムという)の内部に、汚染された土地と同様になるよう対象土壌・砂を詰め、カラムを立てた状態で設置する。栄養液貯蔵タンク11から、栄養液をポンプ12によってカラム1に供給する。栄養液は、カラム1内部を上昇して流れ、土壌に生息する微生物によって一部消費された後、流出液タンク13へと排出される。
【0008】
土壌の性質などは、カラム1のサンプリング口15’から流出液を抜き出して分析する。しかし、この試験装置では装置部材を温度管理しないため、カラム試験の対象濃度を設定しているときは、カラム内部だけでなく全ての送水経路上で微生物活性が一様に高まり、カラム外部で微生物が発生して、通水経路が封鎖されるなどの問題があった。
【0009】
上記の特表平10−503583号公報に記載された装置は、土壌中から地下水をサンプリングするには有用であるが、バイオレメディエーション前に実施するカラム試験装置への改造、転用はできない。また、特開平10−225677号公報には、汚染物質を還元し分解する微生物(土着細菌)を栄養成分で刺激する方法が記載されているが、カラム試験については何の記載もない。
【0010】
従来採用されていたカラムの構造を図4に示す。カラム1は、このように連通した一本の細長い管構造をしているため、土を採取するには、カラム試験を終えた装置を解体する段階で、カラム内部の土壌2を全て掻き出さないと土壌の評価が行なえなかった。従って、土壌を一度しか採取できず評価上問題があり、また、カラム奥深くの土壌を掻き出す必要性が生じ、操作が大変に煩雑であった。
【0011】
このような状況下、簡単な構造でありながら操作が容易で効率的、かつ精度のよい連続通水式の土壌充填カラム試験システムの出現が切望されていた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑み、連続通水式のカラムを用いて簡易かつ効率的に実施でき、汚染された土壌の環境修復・可能性調査の信頼性を高められる土壌充填カラム試験システムを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成するため、鋭意研究を進めた結果、連続通水式土壌充填カラム試験システムのカラム内の土壌温度を実際の土壌地下温度にできるだけ近似させ、一方、栄養液貯蔵タンクおよびサンプリング流出液は、密閉された状態で低温下に保存することにより、雑菌の繁殖を抑制でき、また、連結・分離可能な単位カラムを積み重ねた構造のカラムを採用することで、簡単な構造でありながら操作が容易で効率的、かつ精度のよい連続通水式土壌充填カラム試験システムが得られることを見出し、本発明を完成させた。
【0014】
すなわち、本発明の第1の発明は、汚染物質分解菌の混入した土壌・砂を充填した土壌充填カラム(A)に、該分解菌を活性化するのに必要な栄養物質を含む栄養液を貯蔵した貯蔵タンク(B)から栄養液を上向流で連続供給し、カラム(A)から流出する流出液をサンプリングし、サンプリングされた流出液(C)を分析することにより該分解菌の活性化条件を決定する連続通水式土壌充填カラム試験システムであって、カラム(A)内の土壌温度は、温度雰囲気調整手段によって実際の土壌地下温度にできるだけ近似させ、一方、貯蔵タンク(B)およびサンプリング流出液(C)は、雑菌の繁殖を抑制するために密閉された状態で低温下に保存することを特徴とする連続通水式土壌充填カラム試験システムが提供される。
【0015】
また、本発明の第2の発明は、第1の発明において、システムを構成する全部材が、遮光性の物質で被覆または形成されることを特徴とする連続通水式土壌充填カラム試験システムが提供される。
【0016】
また、本発明の第3の発明は、第1の発明において、カラム(A)内の土壌を好気的環境条件にするために、酸素混合ガスで事前にバブリングした栄養液を用いることを特徴とする連続通水式土壌充填カラム試験システムが提供される。
【0017】
また、本発明の第4の発明は、第3の発明において、上記酸素混合ガスが、空気または不活性ガスに所定量の酸素を混入したものであることを特徴とする連続通水式土壌充填カラム試験システムが提供される。
【0018】
また、本発明の第5の発明は、第1の発明において、カラム(A)は、多段に積み上げられた複数の単位カラムからなり、かつ各単位カラムの連結する節ごとに接合した形態を持ち、しかも、節部分で切り離すことにより一節分量の土壌を評価対象用試料として抜き出すことができる構造を有することを特徴とする連続通水式土壌充填カラム試験システムが提供される。
【0019】
また、本発明の第6の発明は、第5の発明において、抜き出された土壌の代わりに、該土壌と同じ形状であってかつ通液可能な内部充填材を持つスぺーサーを、抜き出した後に生まれた空隙部分に配設することを特徴とする連続通水式土壌充填カラム試験システムが提供される。
【0020】
さらに、本発明の第7の発明は、第1の発明において、カラム(A)、またはカラム(A)と貯蔵タンク(B)とを結ぶ送水配管中に、圧力計または差圧計を設置することを特徴とする連続通水式土壌充填カラム試験システムが提供される。
【0021】
【発明の実施の形態】
1.カラム試験システム
本発明のカラム試験システムは、カラム内の土壌温度を実際の土壌地下温度に近似させ、かつ栄養液の貯蔵タンクおよびサンプリング流出液は、雑菌の繁殖を抑制するため低温下に保存することで連続通水式土壌充填カラム試験装置を構成したことを特徴としている。
【0022】
すなわち、本発明のシステムは、土壌を充填したカラム、栄養液の貯蔵タンク、およびサンプリング流出液の貯蔵タンクなどから構成され、カラムは土壌が実際の土壌地下温度近辺となるよう温度雰囲気調整手段によって調整し、また、常温以上の条件で雑菌が繁殖する少なくとも栄養液の貯蔵タンク、サンプリング流出液の貯蔵タンクを冷蔵庫に入れることで低温に維持するように工夫されている。
【0023】
カラム内には、評価対象となる土壌に模した土壌が充填される。一般に、土壌は、その環境での生存に適した多種多様な微生物が生息した状態にある。汚染物質である重金属、フェノール、シアン、フロン、ダイオキシン化合物などの種類に応じて、その分解・処理にはいかなる微生物が好ましいか、それをどの程度存在させればよいかなどは、バイオレメディエーションを実施するうえで重要な判断材料である。
【0024】
汚染物質の一例としてシアン化合物を取り上げれば、金属シアノ錯体などを分解できるとされるバチリス・ズブチリス・クボタ、フザリウム・オキシスボルム、ゴルドナ属もしくはバークホルデリア属に属する微生物などが使用できると考えられる。
【0025】
当然、栄養物質は微生物の種類に応じて適宜選定される。シアン化合物を分解する微生物であれば、酸素源および炭素源として、グルコース、フルクトース、ガラクトース、サッカロース、ラクトース、マルトースなどを含有させることが望ましいようである。
【0026】
これら栄養物質は、水などに溶解してタンクに貯蔵される。栄養液は、カラムの下部から1〜20ml/hrの速度で導入され、上向流れで抜き出され、サンプリング流出タンクに貯蔵され、また、途中の配管から採取され分析される。栄養液を上向流れにするのは、下降流れではカラム内部の土壌に水道(みずみち)ができて、実験誤差の原因となるためである。
【0027】
システムを構成する全部材は、遮光性の物質で構成することが望ましい。テフロン(登録商標)などプラスチック製の配管は、外部表面をシートなどで覆うとよい。実際にバイオレメディエーションが適用される場所は通常地下であり、光は届かない。よって、光合成微生物(藍藻類など)が増殖して汚染対象物質が分解されると分析誤差を招くが、遮光性物質を採用すれば光合成微生物の繁殖を抑制でき、精度の向上が期待できる。
【0028】
酸素混合ガスで事前に栄養液をバブリングすれば、カラム内部の土壌を好気的環境条件にすることができる。酸素混合ガスは、酸素を空気または不活性ガスで希釈し、これらの割合を調整して栄養液貯蔵タンクに供給する。これによって、従来はハード面で困難であった、所定の溶存酸素濃度レベルで段階的に酸素濃度の水準を分けることが実現可能となった。
【0029】
2.カラム
カラムは、多段に積み上げた複数の単位カラムからなり、この節部分で連結でき、容易に切り離せる構造なので、一節分量の土壌を評価対象用試料として抜き出すことができる。カラム1の内径は10〜30mm、全長は500〜1500mm(単位カラムの長さは150〜200mm)とするのが望ましい。また、抜き出す土壌の形状と同じ外形を有するスペーサーを用意しておき、この通液可能な内部充填材を持つスペーサーを、土壌を抜き出した後の空隙部分に位置させれば、試験を最後まで続行することができる。
【0030】
浄化対象が土壌なので、カラム中の土壌の評価(土壌の充填密度、間隙率、透水係数など基本物性の算出、あるいは流出液の分析による浄化作用の評価)を行う必要があるが、これまではカラム試験最終の解体時にのみカラムから土壌を採取するか、試験途中にカラム内の土壌を採取するにも、カラムの中間部に設けた窓から内部の土壌を掻き出していた。そのため、一度しかカラム内の土壌を採取できず、また、カラム奥深くの土壌を掻き出さねばならず操作が煩雑であった。しかし、本発明のカラムであれば、このような問題はことごとく解決される。
【0031】
装置部材の全てを遮光性物質で構成しているので、光合成微生物が増殖して、カラムや配管内での閉塞を抑制し、圧力上昇を低減できるが、それでも条件によっては、その可能性はゼロとはいえない。このような事態に備えて、カラム壁や節に枝管を取り付け、圧力計もしくは差圧計を設置すれば、早期に対応がとれる。
【0032】
【実施例】
以下に実施例を示すが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。
【0033】
本発明のカラム試験装置と、その使用方法の概要を図1によって説明する。
円筒状のカラム1の内部に、汚染された土地と同様となるように対象土壌・砂を詰め、カラムを立てた状態で設置する。
【0034】
カラム内の土壌温度は、空調、恒温室などの温度雰囲気調整手段を用いて、実際に土壌が存在する地下温度である10〜20℃、例えば約15℃となるように調整し、微生物の活性化状態をより正確に再現できるようにした。
【0035】
カラム1には、栄養液貯蔵タンク11、流出液貯蔵タンク13を配管によって連結する。栄養液は、ポンプ12を使用したり、水頭差を利用してカラム1に供給される。ポンプ12は、特に限定されないが、定量容積ポンプが好ましい。
【0036】
栄養液は、カラム内部を上向きに流れ、土壌に生息する微生物によって一部消費されて、流出液貯蔵タンク13にて貯蔵される。土壌の性質、微生物の生息状況などは、カラム1の上部サンプリング口15’から流出液を抜き出して分析することで決定される。
【0037】
栄養液貯蔵タンク11、流出液貯蔵タンク13は、冷蔵庫10内(庫内温度4℃)に格納され、低温に維持されている。冷蔵庫10内部の温度は、微生物の種類、土壌が置かれた現地の環境などによって適宜設定されるが、通常は10℃以下、好ましくは5℃以下とされる。このように試験装置のタンクなど装置部材が低温に管理されているため、送水経路上で微生物活性が一様に高まる恐れを低減できる。
【0038】
カラム内部の土壌を好気的環境条件にするには、供給する栄養液の溶存酸素濃度を調整すればよい。このため栄養液貯蔵タンク11内の栄養液は、エアポンプ20を駆動し滅菌用エアフィルター21を介して供給される酸素混合ガスでバブリングし、溶存酸素濃度を平衡状態に保持する。酸素混合ガスは、酸素と空気(不活性ガス)の混合物であり、配管23から空気あるいは不活性ガスを供給して混合されるが、その割合を変えれば、容易に所望とする酸素濃度に調整できる。これは酸素混合ガスと栄養液である液相との間での酸素濃度に関する気液平衡を利用したものである。
【0039】
カラム1の手前には、圧力計16と、分析サンプリング用の流出液サンプリング口15が設置されている。圧力計16を設置するのは、カラム中の土壌あるいはカラム1への送水配管上に菌が異常繁殖し、空隙が閉塞するとカラム試験を続行できなくなるので、その閉塞状況が発生する予兆を的確に捉えて通水条件を変更するためである。圧力計はカラム、またはその節部などに枝管を取り付けて設置されるが、差圧計であってもよい。
【0040】
光合成微生物の繁殖を抑制するため、配管など装置の全部材を遮光性物質で構成する。例えば、ステンレスチューブ等を使用したり、テフロン(登録商標)チューブ部分には遮光性材料、例えば、銀紙などのシートや不透明なビニールテープなどを巻きつけるのが望ましい。
【0041】
本発明のカラムの構造を図3に示した。カラム1は、単位カラム1a(内径が約20mm、長さ約150〜200mm)を多段(6段)で積み上げた構造(全長1000mm程度)をしている。カラムの節と節はナット4によって互いに連結され、かつ容易に切り離すことができる。
【0042】
土壌を分析する際は、ナットを緩めて、節と節とを切り離し、一節分に相当する量の土壌2を評価対象用試料として抜き出せばよい。その際には、スペーサー(抜き出した構造体と同様のもの)を代わりに装着する。スぺーサーは、通液可能な内部充填材を内部に保有しており、内部充填材は、例えば滅菌可能なビーズ玉、シリコン栓などであってもよい。
【0043】
スペーサーは、それ自体とカラム内部に充填された土壌が移動しないように、土止め3の構造を有するものが望ましい。土止め3の構造とは、孔を有する円盤状のものや、汎用されている網などで、前者は例えば0.5mm×10mmのスリットや直径0.5mmの孔を有するプラスチック円盤が挙げられ、一方、後者は一般家庭の流しで用いられている生ゴミネットなどを使用することができる。好ましい網目のサイズは、例えば一辺(直径)が0.05〜0.5mm程度である。
【0044】
カラムには複数箇所に圧力計を設置できるが、1個所であっても、内部圧力の上昇を検知してカラム内における微生物異常を検出できる。
【0045】
【発明の効果】
本発明のカラム試験装置によれば、カラムを土壌地下温度に近似させるとともに、栄養液、サンプリング流出液を低温で管理し、雑菌の繁殖を抑制する手段を設けたことにより、連続カラム通水試験を効率よく実施でき、バイオレメディエーションに向けて信頼性の高い事前評価体制を組むことが可能になる。また、これを構成するカラムは、単位カラムの節部分で切り離せる構造であり、評価対象の土壌を細分化して取り出せ、煩雑な操作がなくなり、その工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の土壌充填カラム試験システムの概略図である。
【図2】従来の土壌充填カラム試験システムの概略図である。
【図3】本発明の試験システムに用いるカラムの縦断面図と、その実施形態の説明図である。
【図4】従来の試験システムに用いるカラムの縦断面図である。
【符合の説明】
1 カラム
2 土壌
10 冷蔵庫
11 栄養液貯蔵タンク
14 サンプリング流出液タンク
15、15’ サンプリング口
20 エアポンプ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a soil-filled column test system, and more particularly, can be carried out simply and efficiently using a continuous water-flowing soil-filled column, and bioremediation (treating of environment) and treatability of contaminated soil ( (Processability) The present invention relates to a soil-filled column test system that can increase the reliability of the survey.
[0002]
[Prior art]
Pollution prevention by heavy metals such as chromium, cadmium and lead has been screamed for a long time, but in recent years, industrial wastes such as halogenated hydrocarbons such as phenol, cyan and chlorofluorocarbons, or dioxin compounds generated during waste disposal Contamination of soil, runoff with rainwater, and mixing with drinking water has caused frequent problems such as causing health damage and psychological anxiety for local residents. The fundamental measure is to remove the contaminated soil and replace it with clean soil. However, this operation takes a lot of time, labor and cost.
[0003]
As an alternative, bioremediation methods such as spraying (injecting) microorganisms capable of degrading pollutants into contaminated soil have been studied and are considered promising. It is important to know beforehand the properties of the soil and microorganisms that inhabit it by column tests.
[0004]
The column test is carried out by reflecting the information obtained from site characterization (understanding the in-situ underground environment) and flask test, and acquiring the data (construction technology, cost, time, etc.) necessary for local construction design. The purpose is to do. Nutrient solution with conditions effective for restoration obtained by flask tests is continuously supplied to the soil-filled column that simulates the underground environment of the actual contaminated site at the underground flow rate assumed at the time of restoration. It is intended to collect activation data for pollutant-degrading bacteria, determine the construction method, and collect more reliable data on the cost and time required for restoration.
[0005]
Up to now, bioremediation technology has been actively developed in Japan for about 10 years, but it is said that there are many know-how elements in conducting column tests and the amount of information is extremely short. Currently.
[0006]
Japanese National Publication No. 10-503583 proposes a lysimeter for collecting a chemical component sample for monitoring moisture in the soil of a golf course, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-225677 discloses an organic pollutant, particularly a halogenated fat. Compositions for bioremediation of soils and groundwater contaminated with aromatic compounds, halogenated aromatic compounds and methods therefor have been proposed.
[0007]
At present, as a column test, for example, a method using a column test apparatus as shown in FIG. 2 is common. A cylindrical soil-filled column 1 (hereinafter simply referred to as a column) is filled with target soil / sand so as to be the same as the contaminated land, and is installed in a standing state. A nutrient solution is supplied from the nutrient solution storage tank 11 to the column 1 by a pump 12. The nutrient solution ascends inside the column 1 and is partially consumed by microorganisms that inhabit the soil, and then discharged to the effluent tank 13.
[0008]
The nature of the soil is analyzed by extracting the effluent from the sampling port 15 ′ of the column 1. However, since the temperature of the apparatus members is not controlled in this test apparatus, when the target concentration for the column test is set, the microbial activity is uniformly increased not only inside the column but also in all the water supply paths, and the microorganisms outside the column Occurred and the water passage was blocked.
[0009]
The apparatus described in the above-mentioned Japanese translation of PCT publication No. 10-503583 is useful for sampling groundwater from soil, but cannot be modified or diverted to a column test apparatus to be implemented before bioremediation. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-225677 describes a method of stimulating microorganisms (indigenous bacteria) that reduce and degrade pollutants with nutrients, but there is no description about the column test.
[0010]
FIG. 4 shows the structure of a column conventionally employed. Since the column 1 has a single elongated tube structure that communicates in this way, in order to collect soil, the soil 2 inside the column is not scraped out at the stage of disassembling the device that has finished the column test. And the soil could not be evaluated. Therefore, the soil can be collected only once and there is a problem in evaluation, and it becomes necessary to scrape the soil deep in the column, and the operation is very complicated.
[0011]
Under such circumstances, there has been an urgent need for a continuous water-soil-type soil-filled column test system that is simple in structure, easy to operate, and accurate.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above-mentioned problems, the present invention is a soil-filled column test system that can be implemented simply and efficiently using a continuous water flow column and can enhance the reliability of environmental repair and possibility investigation of contaminated soil. The purpose is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent research to achieve the above object, the inventors of the present invention approximated the soil temperature in the column of the continuous-flow soil-filled column test system as much as possible to the actual soil underground temperature, By storing the liquid storage tank and sampling effluent at a low temperature in a sealed state, it is possible to suppress the growth of various bacteria, and by adopting a column with a structure in which unit columns that can be connected and separated are stacked, The present inventors have found that a continuous water-soil-filled column test system having a simple structure, which is easy to operate, efficient and accurate can be obtained.
[0014]
That is, according to the first aspect of the present invention, a nutrient solution containing a nutrient necessary for activating the decomposing bacteria is applied to a soil packed column (A) filled with soil / sand mixed with degrading bacteria. The nutrient solution is continuously supplied in an upward flow from the stored storage tank (B), the effluent flowing out from the column (A) is sampled, and the activity of the decomposing bacteria is analyzed by analyzing the sampled effluent (C). A continuous water-flowing soil-filled column test system for determining the crystallization conditions, wherein the soil temperature in the column (A) is approximated as much as possible to the actual soil underground temperature by means of temperature atmosphere adjustment, while the storage tank (B) In addition, a continuous water-flowing soil-filled column test system is provided in which the sampling effluent (C) is stored at a low temperature in a sealed state in order to suppress the propagation of germs.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the continuous water-borne soil-filled column test system according to the first aspect, wherein all members constituting the system are coated or formed with a light-shielding substance. Provided.
[0016]
The third invention of the present invention is characterized in that, in the first invention, a nutrient solution pre-bubbled with an oxygen mixed gas is used in order to make the soil in the column (A) an aerobic environmental condition. A continuous water-based soil packed column test system is provided.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, the oxygen mixed gas is a mixture of air and inert gas mixed with a predetermined amount of oxygen. A column test system is provided.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, the column (A) is composed of a plurality of unit columns stacked in multiple stages, and has a configuration in which the nodes connected to each unit column are joined. In addition, there is provided a continuous water-flowing soil-filled column test system characterized by having a structure capable of extracting a portion of soil as a sample for evaluation by separating at a node portion.
[0019]
In addition, in a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, instead of the extracted soil, a spacer having the same shape as the soil and having an internal filler that can be passed is extracted. A continuous water-flowing soil-filled column test system is provided, which is characterized in that the system is disposed in a void portion that has been born.
[0020]
Further, according to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect, a pressure gauge or a differential pressure gauge is installed in the water supply pipe connecting the column (A) or the column (A) and the storage tank (B). A continuous water-based soil packed column test system is provided.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1. Column Test System The column test system of the present invention approximates the soil temperature in the column to the actual soil underground temperature, and the nutrient solution storage tank and the sampling effluent are stored at a low temperature to suppress the propagation of various bacteria. This is characterized in that a continuous water-flowing soil-filled column test apparatus was constructed.
[0022]
That is, the system of the present invention includes a column filled with soil, a storage tank for nutrient solution, and a storage tank for sampling effluent, and the column is adjusted by the temperature atmosphere adjusting means so that the soil is close to the actual soil underground temperature. In addition, it is devised to maintain at a low temperature by placing at least a nutrient solution storage tank and a sampling effluent storage tank in which various bacteria propagate under normal temperature or higher conditions in a refrigerator.
[0023]
The column is filled with soil that mimics the soil to be evaluated. In general, soil is inhabited by a wide variety of microorganisms suitable for survival in the environment. Depending on the type of pollutants such as heavy metals, phenol, cyanide, chlorofluorocarbon and dioxin compounds, bioremediation is carried out to determine what kind of microorganism is preferable for decomposition and treatment and how much it should be present. This is an important judgment material.
[0024]
Taking a cyanide compound as an example of the pollutant, it is considered that microorganisms belonging to the genus Bacillus, Subtilis, Kubota, Fusarium oxysborum, Gordona or Burkholderia, which can decompose metal cyano complexes and the like, can be used.
[0025]
Naturally, the nutrient substance is appropriately selected according to the type of microorganism. For microorganisms that decompose cyanide, it seems desirable to contain glucose, fructose, galactose, saccharose, lactose, maltose, etc. as oxygen and carbon sources.
[0026]
These nutrients are dissolved in water and stored in a tank. The nutrient solution is introduced from the bottom of the column at a rate of 1 to 20 ml / hr, extracted in an upward flow, stored in a sampling effluent tank, and collected from an intermediate pipe and analyzed. The reason why the nutrient solution is made to flow upward is that in the downward flow, water is formed in the soil inside the column, causing experimental errors.
[0027]
It is desirable that all members constituting the system are made of a light shielding material. For plastic pipes such as Teflon (registered trademark), the outer surface may be covered with a sheet or the like. In fact, the place where bioremediation is applied is usually underground, and does not reach light. Therefore, if a photosynthetic microorganism (such as cyanobacteria) grows and the pollutant is decomposed, an analysis error is caused. However, if a light-shielding substance is used, the reproduction of the photosynthetic microorganism can be suppressed and an improvement in accuracy can be expected.
[0028]
If the nutrient solution is previously bubbled with an oxygen mixed gas, the soil inside the column can be brought into an aerobic environmental condition. In the oxygen mixed gas, oxygen is diluted with air or an inert gas, and the ratio thereof is adjusted and supplied to the nutrient solution storage tank. As a result, it has become possible to divide the oxygen concentration level step by step at a predetermined dissolved oxygen concentration level, which has conventionally been difficult in terms of hardware.
[0029]
2. The column column is composed of a plurality of unit columns stacked in multiple stages, and can be connected at this node portion and can be easily separated, so that one volume of soil can be extracted as a sample for evaluation. The inner diameter of the column 1 is preferably 10 to 30 mm, and the total length is 500 to 1500 mm (the length of the unit column is 150 to 200 mm). In addition, prepare a spacer having the same external shape as the shape of the soil to be extracted, and if the spacer with the internal filler that can be passed through is positioned in the void after extracting the soil, the test will continue to the end. can do.
[0030]
Since the object to be purified is soil, it is necessary to evaluate the soil in the column (calculation of basic physical properties such as soil packing density, porosity, hydraulic conductivity, or evaluation of purification action by analysis of effluent). In order to collect soil from the column only at the time of the final dismantling of the column test, or to collect soil in the column during the test, the soil inside was scraped from a window provided in the middle part of the column. For this reason, the soil in the column can be collected only once, and the soil deep in the column has to be scraped off, and the operation is complicated. However, with the column of the present invention, all such problems are solved.
[0031]
Since all the device members are made of a light-shielding substance, photosynthetic microorganisms can grow and block clogging in columns and pipes to reduce pressure rise, but there is still no possibility depending on the conditions. That's not true. In preparation for such a situation, if a branch pipe is attached to the column wall or node and a pressure gauge or a differential pressure gauge is installed, an early response can be obtained.
[0032]
【Example】
Examples are shown below, but the present invention is not limited to these examples.
[0033]
An outline of the column test apparatus of the present invention and a method for using the column test apparatus will be described with reference to FIG.
The target soil / sand is packed inside the cylindrical column 1 so as to be the same as the contaminated land, and the column is set up in a standing state.
[0034]
The soil temperature in the column is adjusted to 10 to 20 ° C., for example, about 15 ° C., which is the underground temperature at which the soil actually exists, by using temperature atmosphere adjusting means such as air conditioning and temperature-controlled room, and the activity of microorganisms It was made possible to reproduce the computerized state more accurately.
[0035]
A nutrient liquid storage tank 11 and an effluent storage tank 13 are connected to the column 1 by piping. The nutrient solution is supplied to the column 1 using the pump 12 or utilizing the water head difference. The pump 12 is not particularly limited, but a fixed volume pump is preferable.
[0036]
The nutrient solution flows upward in the column, is partially consumed by microorganisms that inhabit the soil, and is stored in the effluent storage tank 13. The nature of the soil, the microbial habitat, and the like are determined by extracting and analyzing the effluent from the upper sampling port 15 ′ of the column 1.
[0037]
The nutrient solution storage tank 11 and the effluent storage tank 13 are stored in the refrigerator 10 (internal temperature 4 ° C.) and maintained at a low temperature. The temperature inside the refrigerator 10 is appropriately set depending on the type of microorganism, the local environment where the soil is placed, and the like, but is usually 10 ° C. or lower, preferably 5 ° C. or lower. Thus, since apparatus members, such as a tank of a test apparatus, are managed at low temperature, a possibility that microbial activity may increase uniformly on a water supply path can be reduced.
[0038]
In order to make the soil inside the column an aerobic environmental condition, the dissolved oxygen concentration of the nutrient solution to be supplied may be adjusted. For this reason, the nutrient solution in the nutrient solution storage tank 11 is bubbled with an oxygen mixed gas supplied via the sterilization air filter 21 by driving the air pump 20 to maintain the dissolved oxygen concentration in an equilibrium state. The oxygen mixed gas is a mixture of oxygen and air (inert gas), and is mixed by supplying air or inert gas from the pipe 23. If the ratio is changed, it is easily adjusted to the desired oxygen concentration. it can. This utilizes the gas-liquid equilibrium regarding the oxygen concentration between the oxygen mixed gas and the liquid phase which is a nutrient solution.
[0039]
A pressure gauge 16 and an effluent sampling port 15 for analysis sampling are installed in front of the column 1. The pressure gauge 16 is installed because bacteria grow abnormally on the soil in the column or the water supply pipe to the column 1 and the column test cannot be continued if the gap is blocked. This is to change the water flow conditions. The pressure gauge is installed with a branch pipe attached to the column or its node, but may be a differential pressure gauge.
[0040]
In order to suppress the propagation of photosynthetic microorganisms, all members of the apparatus such as piping are made of a light shielding material. For example, it is desirable to use a stainless steel tube or the like, or to wrap a Teflon (registered trademark) tube portion with a light shielding material, for example, a sheet of silver paper or an opaque vinyl tape.
[0041]
The structure of the column of the present invention is shown in FIG. The column 1 has a structure (total length: about 1000 mm) in which unit columns 1a (inner diameter is about 20 mm, length is about 150 to 200 mm) are stacked in multiple stages (six stages). The column nodes and nodes are connected to each other by nuts 4 and can be easily disconnected.
[0042]
When analyzing the soil, the nuts may be loosened to separate the nodes, and the amount of soil 2 corresponding to one node may be extracted as the sample for evaluation. In that case, a spacer (similar to the extracted structure) is attached instead. The spacer has an internal filler that can be passed therethrough, and the internal filler may be, for example, a bead ball that can be sterilized, a silicon stopper, or the like.
[0043]
The spacer preferably has the structure of the earth retaining 3 so that itself and the soil filled in the column do not move. The structure of the earth retaining 3 is a disk-like thing having a hole or a widely used net, and the former includes, for example, a plastic disk having a 0.5 mm × 10 mm slit or a 0.5 mm diameter hole, On the other hand, the latter can use the garbage net etc. which are used in the sink of a general household. A preferable mesh size is, for example, about 0.05 to 0.5 mm on one side (diameter).
[0044]
The column can be equipped with pressure gauges at a plurality of locations, but even at one location, an increase in internal pressure can be detected to detect microbial abnormalities in the column.
[0045]
【The invention's effect】
According to the column test apparatus of the present invention, the column is approximated to the soil underground temperature, the nutrient solution and the sampling effluent are controlled at a low temperature, and a means for suppressing the propagation of various bacteria is provided. Can be implemented efficiently, and a highly reliable prior evaluation system can be established for bioremediation. Moreover, the column which comprises this is a structure which can be cut | disconnected by the node part of a unit column, the soil of evaluation object can be subdivided and taken out, a complicated operation is eliminated, and the industrial value is very large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a soil packed column test system of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of a conventional soil packed column test system.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a column used in the test system of the present invention and an explanatory view of the embodiment.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a column used in a conventional test system.
[Explanation of sign]
1 column 2 soil 10 refrigerator 11 nutrient solution storage tank 14 sampling effluent tank 15, 15 ′ sampling port 20 air pump

Claims (7)

汚染物質分解菌の混入した土壌・砂を充填した土壌充填カラム(A)に、該分解菌を活性化するのに必要な栄養物質を含む栄養液を貯蔵した貯蔵タンク(B)から栄養液を上向流で連続供給し、カラム(A)から流出する流出液をサンプリングし、サンプリングされた流出液(C)を分析することにより該分解菌の活性化条件を決定する連続通水式土壌充填カラム試験システムであって、
カラム(A)内の土壌温度は、温度雰囲気調整手段によって実際の土壌地下温度に近似させ、一方、貯蔵タンク(B)および流出液(C)は、雑菌の繁殖を抑制するために密閉された状態で低温下に保存することを特徴とする連続通水式土壌充填カラム試験システム。
Nutrient solution from a storage tank (B) storing nutrient solution containing nutrients necessary to activate the decomposed bacteria in a soil-filled column (A) filled with soil and sand mixed with contaminant-degrading bacteria Continuously feeding in upward flow, sampling the effluent flowing out from the column (A), and analyzing the sampled effluent (C) to determine the activation conditions for the degrading bacteria A column test system,
The soil temperature in the column (A) was approximated to the actual soil underground temperature by the temperature atmosphere adjusting means, while the storage tank (B) and the effluent (C) were sealed to suppress the propagation of various bacteria. A continuous water-flowing soil packed column test system characterized by being stored under low temperature in a state.
システムを構成する全部材が、遮光性の物質で被覆または形成されることを特徴とする請求項1に記載の連続通水式土壌充填カラム試験システム。2. The continuous water-flowing soil-filled column test system according to claim 1, wherein all members constituting the system are coated or formed with a light-shielding substance. カラム(A)内の土壌を好気的環境条件にするために、酸素混合ガスで事前にバブリングした栄養液を用いることを特徴とする請求項1に記載の連続通水式土壌充填カラム試験システム。The continuous water-flowing soil-filled column test system according to claim 1, wherein a nutrient solution pre-bubbled with an oxygen mixed gas is used to bring the soil in the column (A) to an aerobic environmental condition. . 上記酸素混合ガスが、空気または不活性ガスに所定量の酸素を混入したものであることを特徴とする請求項3に記載の連続通水式土壌充填カラム試験システム。The continuous water-flowing soil packed column test system according to claim 3, wherein the oxygen mixed gas is a mixture of air or an inert gas with a predetermined amount of oxygen. カラム(A)は、多段に積み上げられた複数の単位カラムからなり、かつ各単位カラムの連結する節ごとに接合した形態を持ち、しかも、節部分で切り離すことにより一節分量の土壌を評価対象用試料として抜き出すことができる構造を有することを特徴とする請求項1に記載の連続通水式土壌充填カラム試験システム。Column (A) consists of a plurality of unit columns stacked in multiple stages, and has a form joined to each node connected to each unit column. Moreover, by separating the soil at the node part, one column of soil is used for evaluation. It has a structure which can be extracted as a sample, The continuous water flow type soil-filled column test system of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 抜き出された土壌の代わりに、該土壌と同じ形状であってかつ通液可能な内部充填材を持つスぺーサーを、抜き出した後に生まれた空隙部分に配設することを特徴とする請求項5に記載の連続通水式土壌充填カラム試験システム。Instead of the extracted soil, a spacer having an internal filler that has the same shape as the soil and is capable of passing liquid is disposed in a void portion that is created after the extraction. 5. The continuous water-flowing soil-filled column test system according to 5. カラム(A)、またはカラム(A)と貯蔵タンク(B)とを結ぶ送水配管中に、圧力計または差圧計を設置することを特徴とする請求項1に記載の連続通水式土壌充填カラム試験システム。The continuous water-flowing soil-filled column according to claim 1, wherein a pressure gauge or a differential pressure gauge is installed in the column (A) or a water supply pipe connecting the column (A) and the storage tank (B). Test system.
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