JP3289522B2 - Bod測定装置 - Google Patents

Bod測定装置

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JP3289522B2
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磯部  健介
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、下水処理場、工場、事
業所などからの排水、および河川、湖沼などの環境水域
における検水中の有機物汚染の尺度である生物化学的酸
素要求量(BOD)を測定する装置、とくに測定値の誤
差の補正と、洗浄時期の検出手段に関する。
【0002】
【従来の技術】BODは20℃、5日間に好気性微生物
によって消費される酸素量をmg/lで表わしたもので
あり、最も代表的な水質汚濁指標として極めて重要であ
る。BODは、通常、日本工業規格(JIS)に定めら
れた工場排水試験法(JISK 0102)や、下水試
験法により、公定法として測定されているが、手分析に
よる公定法に対して、固定化微生物膜を応用した微生物
センサを用いたBODの測定法が、例えば特公昭61−
7258号公報などに記載されている。
【0003】図4は従来のBOD測定装置の要部構成の
一例を示す模式断面図である。図4において、それぞれ
容器1に洗浄液、容器2に校正液、容器3に濃度の異な
る校正液、容器4に検水、容器5に緩衝溶液を入れてあ
り、制御装置6のプログラムに従って、容器1〜4のそ
れぞれの溶液流路に設けたバルブ7〜10を切り替え、
洗浄液、2種類の濃度の校正液、測定検水のうち、いず
れか一つを選択し、これと容器5の緩衝溶液とを、送液
ポンプ11および12を用いて混合し、エアポンプ13
からのエアにより送液中の溶存酸素を飽和させる。
【0004】このとき使用する校正液は、JISの手分
析法および下水試験法で定められたBOD標準溶液であ
り、微生物センサ14の検量線の作成に用いる。また、
洗浄液は配管系の洗浄と、微生物センサ14の出力を標
準状態に戻すために用い、他の溶液を送液する都度、洗
浄液を送って洗浄する。微生物センサ14は、微生物を
多孔質膜に固定化した微生物膜15と、溶存酸素電極1
6およびフローセル17とからなり、溶液の温度を一定
にする熱交換器18とともに、設定温度に温度制御され
た恒温槽19内に組み込んである。
【0005】溶存酸素が飽和した混合溶液は、エアとと
もに恒温槽19内の熱交換器18を通過し、設定温度に
保たれた後、微生物センサ14へ送られ、膜15に固定
された微生物によって、送液された溶液中の有機物を資
化する際に消費される溶存酸素量(呼吸量)を電気信号
(電圧または電流)として出力する。このとき溶存酸素
量は溶液中の有機物の濃度に比例するので、あらかじめ
2種類の濃度既知のBOD標準液を測定して検量線を作
成しておき、これに対して測定検水を測定したときの出
力信号を、制御装置6により比較、演算して測定検水の
BOD濃度を算出し、一連のデータを印字する。
【0006】制御装置6のプログラムは次の通りであ
る。最初に微生物センサ14の出力を標準状態にするた
めに、洗浄液を送り出すようにバルブ7を開く。標準状
態になったとき、または既に標準状態になっているとき
は、バルブ8、7、9、7が逐次開いて2種類の濃度の
校正液を送り、校正後、原点と2種類の校正値を用いて
検量線を作成するとともに、データを印字する。次に測
定検水を送液し、濃度未知の検水の濃度を検量線から演
算してデータを印字する。設定した回数の検水測定が終
わり、センサ出力が標準状態になった時点で再び校正を
開始する。各バルブの作動時間および検水の測定回数な
どの設定は、容易に変更することができる。
【0007】以上のような微生物センサを用いたBOD
測定装置は、排水中のBODを約20〜40分程度で測
定することができ、有効なBOD測定法であり、平成2
年に日本工業規格[JIS K3602:微生物電極に
よる生物化学的酸素消費量「BOD5 」計測器]に採用
され、既に実用化に至っている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
微生物センサを用いたBOD測定装置には、次のような
問題がある。それは長期間連続的に測定を続けるとき、
配管系や熱交換器内に雑菌の繁殖などの生物性汚染が起
こり、測定検水中の有機物の一部が、固定化微生物膜へ
到達する前に繁殖した雑菌によって消費されてしまうの
で、センサの出力が低下し、測定誤差を生ずることであ
る。
【0009】また、そのような誤差の発生を防ぐため
に、測定検水の性状によって異なるある一定期間毎に、
配管の交換や熱交換器内の洗浄などのメンテナンスを必
要とするが、その周期は経験的に知ることができる。図
5は、従来の微生物センサを用いたBOD測定装置にお
ける測定例を示す線図であり、縦軸はセンサ測定値、横
軸は経過日数を表わす。この例では、配管系や熱交換器
内の生物性汚染により、次第にセンサ出力が低下し、3
日おきに洗浄が必要であることが経験的に知られる。
【0010】本発明は上述の点に着目してなされたもの
であり、その目的は、配管系や熱交換器内が雑菌の繁殖
などの生物性汚染を受けても、生物性汚染に起因する測
定誤差を補正して正しい測定値を示し、測定検水の性状
により速度の異なる生物性汚染が進行したとき、配管の
交換や熱交換器内の洗浄などのメンテナンス時期を正確
に検知して、これらの自動洗浄が可能なBOD測定装置
を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のBOD測定装置は、従来のBOD測定装
置に下記を追加設置したものである。 1 .多孔質膜に固定化した微生物の呼吸量とは別に、配
管中に繁殖した雑菌による酸素消費量を独立に測定可能
な溶存酸素電極とフローセルからなる汚れ検知センサ。
【0012】2 .熱交換器と汚れ検知センサの配管途中
から流路を系外に導くドレインおよびドレインへの流路
切り替えのための三方バルブ。 3 .熱交換器の洗浄用酸を貯蔵する容器。
【0013】
【作用】本発明のBOD測定装置は、上記のように構成
したために、膜に固定化された微生物の呼吸量と、配管
系や熱交換器内に繁殖した雑菌による酸素消費量とを独
立に検出することにより、配管系や熱交換器内が雑菌の
繁殖など生物性汚染を受けても、汚染による測定誤差を
補正して、正しい測定値が得られるだけでなく、測定検
水の性状により周期の異なる配管系や熱交換器内の洗浄
期間も、測定検水に合わせて正確に検知し、自動的に洗
浄することができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。図
1は、本発明によるBOD測定装置の要部構成を示す模
式断面図であり、図4と共通部分に同一符号を用いて表
わしたものである。本発明による図1の装置の基本的な
構成は図4に示した装置と同じであるが、図1が図4と
異なる点は、図1には、多孔質膜(符号を省略)を固着
した溶存酸素電極20とこれを組み込んだフローセル2
1からなる汚れ検知センサ22、酸洗浄液をバイパスさ
せる三方バルブ23、酸洗浄液を入れる容器24、およ
び容器5(緩衝溶液)の流路に設けたバルブ25を追加
設置したことである。したがって、ここでは図1に基づ
き、主として図4とは異なる点のみ、装置構成とともに
その作動について説明する。
【0015】図1の装置では、校正液または測定検水と
緩衝溶液とを混合し、溶存酸素が飽和した溶液は、エア
とともに恒温槽19中の熱交換器18を通過して設定温
度となった後、まず、汚れ検知センサ22へ送られ、配
管系や熱交換器18内に繁殖した雑菌による溶存酸素消
費量(DO1 )を測定し、この値を測定毎に制御装置6
に記憶させておく。次に、この同じ混合溶液を、微生物
センサ14へ送り、図4のBOD測定装置における場合
と同様に、膜15に固定化した微生物により、送液され
た溶液中の有機物を資化する際に消費される溶存酸素量
(DO2 )を測定する。そして配管系や熱交換器18内
に繁殖した雑菌による溶存酸素消費量(DO1 )と、膜
15に固定化した微生物により送液された溶液中の有機
物を資化する際に消費される溶存酸素量(DO2 )と
を、各測定毎に加算(DO1 +DO 2 )することによ
り、雑菌による溶存酸素消費の微生物センサ14出力減
少分の補正が可能となる。また、例えばDO1 と、濃度
の低い方の校正液を測定したときのDO2 とが等しくな
ったときなどに、制御装置6から信号や表示を出力させ
ることによって、配管系の交換、および熱交換器18の
洗浄時期を検知することができる。熱交換器18の洗浄
時期を検知すると、三方バルブ23によりフローセル2
1への流路をドレイン(バイパス)の方へ切り替え、一
定時間、洗浄用の酸を熱交換器18へ流し、さらに配管
途中に残った洗浄用の酸を洗浄水で置換した後、再び校
正および測定を行なう。
【0016】図2は本発明のBOD測定装置における測
定例を示す線図である。図2の縦軸は、微生物センサ
の出力から演算した測定値と、雑菌の酸素消費に基づ
く汚れ検知センサ22の出力から演算した測定値とを同
一目盛りで示し、横軸は経過日数である。図2では微生
物膜の出力を○でプロットし(図5の再掲)、雑菌によ
る出力を△でプロットしてある。図2の結果から、これ
ら二つの測定値を加算することにより、雑菌の溶存酸素
消費に起因する微生物センサ14の出力減少分の補正が
可能となる。
【0017】図3は補正後の結果を示す線図である。図
3の縦軸は、微生物センサ14の出力に、雑菌の酸素消
費に基づく汚れ検知センサ22の出力を加算し演算した
測定値(補正値)であり、横軸は経過日数である。図3
から補正により10日間程度連続して安定な測定ができ
ることがわかる。以上のように、本発明によれば従来の
BOD測定装置に比べて、配管系や熱交換器内の生物性
汚染による測定誤差の影響を受け難く、測定検水毎に周
期の異なる配管系や熱交換器内の洗浄時期も、測定検水
に合わせて正確に検知し、自動的に洗浄することが可能
になるので、長期間連続して安定に精度よく測定するこ
とができる。
【0018】
【発明の効果】本発明のBOD測定装置は、従来の微生
物センサに加えて、その前段に汚れ検知センサを設け、
多孔質膜に固定化された微生物の呼吸量と、配管系や熱
交換器内に繁殖した雑菌による酸素消費量とを独立に検
出することができるようにしたため、配管系や熱交換器
内が雑菌の繁殖など生物性汚染を受けても、生物性汚染
による測定誤差を補正して正しい測定値が得られ、測定
検水によって速度の異なる配管系や熱交換器内の生物性
汚染が進行したときに、配管類の交換や熱交換器の洗浄
などのメンテナンス時期を正確に検知し、自動洗浄を行
なうことが可能となるので、検水中のBODを長期間安
定な状態で精度よく測定を続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のBOD測定装置の要部構成を示す模式
断面図
【図2】本発明のBOD測定装置における補正前の測定
結果を示す線図
【図3】本発明のBOD測定装置における補正後の測定
結果を示す線図
【図4】従来のBOD測定装置の要部構成を示す模式断
面図
【図5】従来のBOD測定装置における測定結果を示す
線図
【符号の説明】
1 容器 2 容器 3 容器 4 容器 5 容器 6 制御装置 7 バルブ 8 バルブ 9 バルブ 10 バルブ 11 送液ポンプ 12 送液ポンプ 13 エアポンプ14 微生物センサ 15 微生物膜 16 溶存酸素電極 17 フローセル 18 熱交換器 19 恒温槽 20 溶存酸素電極 21 フローセル22 汚れ検知センサ 23 三方バルブ 24 容器 25 バルブ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−156360(JP,A) 特開 昭61−8662(JP,A) 実開 平7−6757(JP,U) 実開 平6−3322(JP,U) 実開 平6−130031(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 33/18 105

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定検水と緩衝溶液の混合液の溶存酸素を
    飽和させた後、熱交換器を通して設定温度に保った恒温
    槽中の微生物センサに送り、あらかじめ定めた制御装置
    のプログラムに基づき、混合液中の有機物を資化する際
    に消費される微生物の溶存酸素量を電気信号として出力
    するとともに、測定休止時に洗浄液を用いて配管系の洗
    浄可能なBOD測定装置であって、 a.微生物センサの前段に配置し、溶存酸素電極とフロ
    ーセルからなり配管系に繁殖した雑菌による酸素消費量
    を出力する汚れ検知センサと、 b.熱交換器と汚れ検知センサの配管途中から流路を系
    外に導くドレイン c.汚れ検知センサとドレインへの流路を切り替える三
    方バルブと、 d.熱交換器の洗浄用酸を貯蔵する容器 とを備えたことを特徴とするBOD測定装置。
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