JP3505559B2 - 汚濁負荷量計 - Google Patents

汚濁負荷量計

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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明はバイオセンサを用い
て、下・排水処理プロセスの流入水の汚濁負荷量を計測
する装置に関する。
【従来の技術】現在、下・排水処理プロセスにおいて計
測や制御に利用されている項目は、流入下水量、送風
量、返送汚泥量など、物理的な量の指標が主体であり、
水の汚濁の状況など水質に関連する化学・生物学的な量
の指標は、溶存酸素濃度や汚泥濃度などがある程度であ
る。しかしながら、大都市の下・排水や放流水の水質基
準レベルの維持が難しい処理場の下・排水については、
下・排水の水質向上や水資源としての処理水の再利用と
いう観点から、活性汚泥微生物処理やオゾン処理などの
高度処理の重要性が高まってきており、これに対応した
質的計測技術・制御技術の必要性に大きな関心が寄せら
れている。その中で、流入水の有機汚濁負荷量の計測
は、下・排水の浄化の主役である活性汚泥微生物の餌と
なる有機物の量を把握する上で重要であるが、正確に計
測できる手段がないため、従来は通日試験と称して、１
日における流入下水の時間的な濃度変化、平均濃度、負
荷量の把握等を目的とし、それぞれの処理場の実態に合
わせて適当な時間間隔で採水し、生物化学的酸素要求量
（ＢＯＤ）を手分析で測定することにより行われてき
た。しかし、手分析によるＢＯＤの測定は、長時間を要
することから、処理の効率化を図るためリアルタイムで
有機汚濁負荷量を計測できる連続的自動モニタリング装
置の開発が望まれていた。従来、有機汚濁負荷量に関連
した計測器としては、全有機炭素量（ＴＯＣ）計と生物
化学的酸素要求量（ＢＯＤ）計があげらる。ＴＯＣ計に
よる測定は、水中の有機物を６００°Ｃで燃焼または酸
化剤で酸化分解してＣＯ2 に変換し、ＣＯ2 の赤外線の
吸光度を非分散の赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）で測定
して有機物の量を求める方法である。この方法は全ての
有機物をＣＯ2 に酸化して測定できるが、生物による酸
化分解とはメカニズムが異なるため、必ずしも活性汚泥
微生物への負荷量と一致しない。例えば、難分解性の有
機物が水中に存在すると、それも有機汚濁負荷量（活性
汚泥微生物の餌）として測定してしまうという欠点があ
った。ＢＯＤ計による測定は、手分析をそのまま自動化
した方式もあるが、更に進んだ方式として、活性汚泥微
生物または雑食性の酵母を固定化した固定化微生物膜と
溶存酸素電極とより構成されたバイオセンサを用いて、
水中の有機物を微生物が資化する際に消費する酸素の量
を溶存酸素電極で測定するものがあり、約４０分程度と
ほぼリアルタイムで計測が可能であり、微生物を用いる
ことから、測定結果を活性汚泥微生物への汚濁物質の負
荷量（Ｃ−ＢＯＤ）として把握することが期待できる。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機汚
濁負荷量をバイオセンサを用いたＣ−ＢＯＤ計で測定す
る方法では、大きくみて次の４つの問題点があった。 １）アンモニア性窒素を硝化する微生物に関する負荷量
（Ｎ−ＢＯＤ）が計測できない。 ２）活性汚泥微生物や雑食性の酵母など下・排水の浄化
に有効な生物に有害な物質が水中に存在する場合でも、
これを検知できないため、測定値が低めの値になり、汚
濁負荷量が実際より低めに見積もられる可能性がある。 ３）有害物質による活性汚泥微生物の阻害を考慮したプ
ロセスの運転管理ができない。 ４）溶解性の成分の計測を目的とした水質計に適した懸
濁物質除去装置がない。
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、計測は有機物由来の負荷量の計測部と、
アンモニア性窒素由来の硝化への負荷量の計測部および
有害物質の計測部との３部で構成し、前処理は懸濁物質
除去手段としては中空糸膜モジュ−ルを用いた前処理部
を、さらに希釈部、演算・制御部、記録部も含めて、汚
濁負荷量計を構成した。上記構成の汚濁負荷量計は、汚
濁負荷量を有機物系負荷量および硝化系負荷量として計
測でき、また硝化菌の呼吸活性の低下を検出することに
より有害物質の混入を検出できるので、下水処理の活性
汚泥プロセスの微生物に対する汚濁物質の負荷量とその
質（有機物負荷と硝化に対する負荷）、さらに有害物質
の流入による活性汚泥微生物への影響を考慮したプロセ
スの制御・管理が可能となり、従来装置の１）、２）、
３）の課題が解決できた。また、中空糸膜モジュ−ルを
懸濁物質除去手段として採用したことにより、安定に前
記バイオセンサに検水を供給することが可能となり、装
置の保守面での性能の向上が可能となり、４）の課題が
解決できた。
【発明の実施の形態】本発明による汚濁負荷量計１は第
１図に示すように、前処理部２、有機物系負荷量（Ｃ−
ＢＯＤ）計測部３、硝化系負荷量（Ｎ−ＢＯＤ）計測部
４、有害物質計測部５、希釈部６、演算・制御部７、記
録・表示部８より構成される。実際の計測の一連の動作
は、演算・制御部７で全てが制御されるが、まず検水
（測定試料水）が前処理部２で、配管の閉塞原因となる
懸濁物質を取り除かれる。その後、有害物質計測部５
と、希釈部６を通した有機物系負荷量計測部３と、希釈
部６を通した硝化系負荷量計測部４とへ並列に導入され
る。３つの計測部では、それぞれが予め設定されたシ−
ケンスに従い、各標準液によるセンサの自動校正が行わ
れた後に、検水のモニタリングが連続的に行われる。有
機物系負荷量計測部３、硝化系負荷量計測部４での測定
結果は、演算・制御部７で演算され、それぞれ有機物系
負荷量、硝化系負荷量として記録・表示部８で記録・表
示され、もし、有害物質計測部５での測定結果で有害物
質が検知された場合には、それぞれの負荷量の測定値に
有害物質が混入している表示が行われる。次に、各構成
部分の概要を説明する。前処理部２の構成を第２図に示
す。前処理部２は中空糸膜モジュ−ル（または不織布を
用いた濾過装置）２２を収納した水槽２１と、エア−ポ
ンプ２３、検水吸引ポンプ２４、圧力センサ２５、一次
貯溜槽２６、散気管２７などより構成されている。動作
は、まず検水を中空糸膜モジュ−ル２２を通して一定時
間検水吸引ポンプ２４で吸引し、一定時間エアポンプ２
３と散気管２７とによるバブリングで中空糸膜モジュ−
ル２２の洗浄工程を繰り返しながら、中空糸膜モジュ−
ルを通過した検水すなわち測定試料水を一次貯溜槽２６
に送る。この測定試料水を有害物質計測部６と、希釈部
３を通した有機物系負荷量計測部３と、希釈部３を通し
た硝化系負荷量計測部４とへ並列に導入され測定が行な
われる。有機物系負荷量計測部３の構成の一例を第３図
に示す。この計測部３はＣ−ＢＯＤ用バイオセンサ３
０、恒温槽３１、エアポンプ３２、緩衝溶液Ａ３３、イ
オン交換水３４、標準溶液Ａ３５、標準溶液Ｂ３６、洗
浄液３７、ポンプＡ３８、ポンプＢ３９から構成され、
有機物系の負荷量を測定できる。特願平６−２９０７９
０号公報には、その測定動作の詳細が記載されている。
硝化系負荷量計測部４の構成の一例を第４図に示す。こ
の計測部４はＮ−ＢＯＤ用バイオセンサ４０、恒温槽４
１、エアポンプ４２、緩衝溶液Ｂ４３、イオン交換水４
４、標準溶液Ｃ４５、洗浄液４６、ポンプＡ４７、ポン
プＢ４８から構成され、硝化系負荷量を測定できる。特
開平７−３５７４１号公報には、その測定動作の詳細が
記載されている。有害物質計測部５の構成の一例を第５
図に示す。この計測部５は有害物質用バイオセンサ５
０、恒温槽５１、エアポンプ５２、緩衝溶液Ｃ５３、緩
衝溶液Ｄ５４、イオン交換水５５、洗浄液５６、ポンプ
Ａ５７、ポンプＢ５８から構成され、有害物質を測定で
きる。特開平２−２５６５４号公報には、その測定動作
の詳細が記載されている。以上はＣ−ＣＯＤとＮ−ＣＯ
Ｄとを測定する有機汚濁負荷量計の構成と動作の概略の
説明であるが、Ｃ−ＣＯＤまたはＮ−ＣＯＤだけを測定
する有機汚濁負荷量計を製作したい場合には、上記の構
成から、それぞれ硝化系負荷量計測部４または 有機物
系負荷量計測部３を除いて装置を構成することにより、
目的を達成できる。
【発明の効果】本発明の汚濁負荷量計は、汚濁負荷量を
有機物系負荷量および硝化系負荷量として計測でき、し
かも有害物質の混入の検知が可能なので活性汚泥プロセ
スの微生物に対する負荷量を質的に把握できると同時に
活性汚泥微生物への影響を考慮したプロセスの運転・制
御・管理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚濁負荷量計の装置構成を示す図
【図２】本発明の汚濁負荷量計の前処理部の構成を示す
図
【図３】本発明の汚濁負荷量計の有機系負荷量計測部の
構成を示す図
【図４】本発明の汚濁負荷量計の硝化系負荷量計測部の
構成を示す図
【図５】本発明の汚濁負荷量計の有害物質計測部の構成
を示す図。
【符号の説明】１ 汚濁負荷量計２ 前処理部３ 有機物系負荷量（Ｃ−ＢＯＤ）計測部４ 硝化系負荷量（Ｎ−ＢＯＤ）計測部５ 有害物質計測部 ６ 希釈部 ７ 演算・制御部 ８ 記録・表示部 ２１ 水槽 ２２ 中空糸膜モジュ−ル ２３ エア−ポンプ ２４ 検水吸引ポンプ ２５ 圧力センサ ２６ 一次貯溜槽 ２７ 散気管 ３０ Ｃ−ＢＯＤ用バイオセンサ ４０ Ｎ−ＢＯＤ用バイオセンサ ５０ 有害物質用バイオセンサ ３１，４１，５１ 恒温槽 ３２，４２，５２ エアポンプ ３３ 緩衝溶液Ａ ４３ 緩衝溶液Ｂ ５３ 緩衝溶液Ｃ ５４ 緩衝溶液Ｄ ３４，４４，５５ イオン交換水 ３５ 標準溶液Ａ ３６ 標準溶液Ｂ ４５ 標準溶液Ｃ ３７，４６，５６ 洗浄液 ３８，４７，５７ ポンプＡ ３９，４８，５８ ポンプＢ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 63/02 Ｂ０１Ｄ 63/02 63/04 63/04 65/02 ５２０ 65/02 ５２０ Ｃ１２Ｍ 1/40 Ｃ１２Ｍ 1/40 Ｂ Ｃ１２Ｑ 1/02 Ｃ１２Ｑ 1/02 Ｇ０１Ｎ 27/327 Ｇ０１Ｎ 27/30 ３５５ 27/416 27/46 Ｎ (72)発明者 上野 健郎 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−35741（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−222041（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−83575（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−126293（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−96287（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−10921（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 33/18

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】下・排水処理プロセスの流入水中の有機汚
    濁負荷量を測定する装置において、懸濁物質除去手段と
    しての懸濁物質前処理部と、有機物系負荷量計測部およ
    び硝化系負荷量計測部と、負荷量計測用の微生物または
    下・排水の浄化に有効な生物に対する有害物質測定部と
    を備えることを特徴とする汚濁負荷量計。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の汚濁負荷量計において、
    有機物系負荷量、硝化系負荷量、有害物質のうち、少な
    くとも１種類以上の計測にバイオセンサを用いることを
    特徴とする汚濁負荷量計。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の汚濁負荷量計において、
    有機物負荷量計測用バイセンサが従属栄養細菌を固定化
    した固定化微生物膜と溶存酸素電極とで構成されている
    ことを特徴とする汚濁負荷量計。
  4. 【請求項４】請求項１に記載の汚濁負荷量計において、
    硝化系負荷量計測用バイオセンサが独立栄養細菌の亜硝
    酸生成菌を固定化した固定化微生物膜と溶存酸素電極で
    構成されていることを特徴とする汚濁負荷量計。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の汚濁負荷量計において、
    有害物質計測用バイオセンサが独立栄養細菌の亜硝酸生
    成菌を固定化した固定化微生物膜と溶存酸素電極で構成
    されていることを特徴とする汚濁負荷量計。
  6. 【請求項６】請求項１に記載の汚濁負荷量計において、
    懸濁物質前処理部が中空糸膜モジュ−ルを用いたことを
    特徴とする汚濁負荷量計。
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