JPH0712720A

JPH0712720A - 水中濃度計

Info

Publication number: JPH0712720A
Application number: JP17365293A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takemi; 健竹見; Michio Ohira; 美智男大平
Original assignee: Ebara Jitsugyo Co Ltd
Current assignee: Ebara Jitsugyo Co Ltd
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1995-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】紫外線吸収方式の水中濃度計において、試料
水の流路を工夫させて同一の装置内でオゾン濃度と主と
して有機物等のオゾン以外の成分の存在量指数を得るこ
とを実現させた水中濃度計を提供する。【構成】光学測定手段と、光学測定手段の光学セル内
へ２５４ｎｍ付近の光を吸収しない流体を流入させる第
１流路手段と、光学セル内へオゾン除去装置を介してオ
ゾン以外の成分を含有した試料水を流入させる第２流路
手段と、光学測定手段の光学セル内へオゾンとオゾン以
外の成分を含有した試料水を流入させる第３流路手段と
を備え、光学セル内へ夫々の試料水を選択的に流入させ
ることにより、同一の光学測定手段で試料水中のオゾン
濃度とオゾン以外の成分の吸光度を測定させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上水、下水、工業用水
等のオゾンによる水処理過程等における試料水中のオゾ
ン濃度と、主として有機物等の他の溶存物質の存在量指
数とを紫外線吸収法に基づいて同一の光学測定手段で得
る水中濃度計に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその問題点】従来より、オゾンの水中への
溶解度は、水温や注入するオゾンガスの濃度により大き
く変化し、更に、オゾンそのものは生成と同時に分解す
る等の不安定な性質を有しているために連続的な濃度測
定が必要であり、例えば、紫外線吸収方式の濃度計が知
られている。

【０００３】この紫外線吸収方式による濃度測定は、オ
ゾンが紫外線領域に２５４ｎｍ付近をピークとする吸収
スペクトル（ハートレー帯）を有していることを利用し
て、紫外線透過性の試料セル内に貯溜させた試料水へ２
５３．７ｎｍに強い輝線スペクトルを有する低圧水銀ラ
ンプ等で紫外線を直接照射し、その透過量を測定するこ
とにより、ランバート．ベールの法則に基づいて測定す
るもので、試薬を使用した測定等と比較して極めて精度
が高く、自動化等に優れたものとして一般的に採用され
ている。

【０００４】ところで、水道水や下水の高度処理にオゾ
ンが利用されているが、オゾン処理の目的の一つに水中
の有機物の低減がある。従って、残留している有機物の
量を知ることは重要であり、従来は、この目的のために
例えば、赤外線式の全有機炭素測定器（ＴＯＣ計）や、
ガスクロマトグラフィー、或いは、吸光光度式等の分析
計が溶存オゾン濃度計とは別に専用に用いられている。
従って、厳密には同一の試料の溶存オゾン濃度と有機物
量を測っているのではなく、又、使用者にとっては、両
者の測定器を入手する必要があり、経済的な負担も大き
かった。

【０００５】

【発明の解決すべき手段】本発明は、オゾンと前述の有
機物、特に、水道水で問題となるトリハロメタン（ＴＨ
Ｍ）、または、その前駆物質、または、その他の有機物
で不飽和結合を有する物質等が、２５０〜２６０nmの紫
外線を吸収する性質を有し、既に全有機炭素量と２５０
〜２６０nm付近での光の吸光度には相関関係があること
が知られていることに着目し、試料水の流路を工夫する
ことにより、溶存オゾン濃度と、主として有機物等のオ
ゾン以外の成分の存在量指数を、２５０〜２６０nmの吸
光度を利用して同一の光学測定手段で殆ど同時に測定す
るものである。

【０００６】

【発明の目的】本発明は上記の事由に着目し、上水、下
水の高度処理等において、特に、有機物の酸化にオゾン
Ｏ₃が使用されているという事実に対し、水中に存在す
る有機物の存在量指数と、溶存するオゾン濃度の両者を
同一の測定器において殆ど同時に得ることにより、反応
に必要なオゾン量を過不足なく注入しているか、或い
は、オゾン注入により有機物量又は質がどう変化してい
るかを時間差なく知り得ると共に、その結果、オゾン量
の不足による水質の悪化の防止、オゾン量の過剰による
経済的損失を低減させ、水処理プラントの運転の最適化
を実現させるものであり、具体的には、紫外線吸収方式
の水中濃度計において、試料水の流路を工夫させて同一
の装置内でオゾン濃度と主として有機物等のオゾン以外
の成分の存在量指数を得ることを実現させ、機能性に優
れた水中濃度計を提供するものである。

【０００７】

【発明の構成】本発明の特許請求の範囲の請求項１の構
成は、光学測定手段と、光学測定手段の光学セル内へ２
５４ｎｍ付近の光を吸収しない流体を流入させる第１流
路手段と、光学セル内へオゾン除去装置を介してオゾン
以外の成分を含有した試料水を流入させる第２流路手段
と、光学測定手段の光学セル内へオゾンとオゾン以外の
成分を含有した試料水を流入させる第３流路手段とを備
え、光学セル内へ夫々の試料水を選択的に流入させるこ
とにより、同一の光学測定手段で試料水中のオゾン濃度
とオゾン以外の成分の吸光度を測定させる構成である。

【０００８】

【発明の実施例〕斯る目的を達成せしめた
本発明を以下実施例の図面により説明する。【０００９】図１は、本発明の水中濃度計の第１実施例
の全体説明図であり、図２は、本発明の水中濃度計の第
２実施例の全体説明図であり、図３は、本発明の水中濃
度計の第３実施例の全体説明図であり、図４は、本発明
の水中濃度計を浄水のオゾン処理水の測定に適用した際
の測定結果を示す図である。

【００１０】本発明の水中濃度計１は、図１乃至図３に
図示の如く、上水、下水、工業用水等のオゾン処理過程
等における試料水中のオゾン濃度を同一の装置内で他の
溶存物質の濃度と共に光学測定する水中濃度計１に関す
るものであって、詳細には、光学測定手段２として紫外
線吸収方式を採用したものである。

【００１１】特許請求の範囲の請求項１の要旨とするも
のは、水中濃度計１は、光学セル２ａを有した光学測定
手段２と、該光学測定手段２の光学セル２ａ内へ２５４
ｎｍ付近の光を吸収しない流体を流入させる第１流路手
段３ａと、該光学セル２内へオゾン除去装置４を介して
オゾン以外の成分を含有した試料水を流入させる第２流
路手段３ｂと、該光学測定手段２の光学セル２ａ内へオ
ゾンとオゾン以外の成分を含有した試料水を流入させる
第３流路手段３ｃを備え、前記光学セル２内へ夫々の試
料水を選択的に流入させることにより、同一の光学測定
手段で試料水中のオゾン濃度とオゾン以外の成分の吸光
度を測定させるものである。

【００１２】即ち、本発明の請求項１の水中濃度計１
は、図１に図示の第１実施例の如く、紫外線吸収方式の
光学セル２ａを有した光学測定手段２と、該光学測定手
段２の光学セル２ａ内へ試料水を流入させるための各流
路手段３ａ．３ｂ．３ｃ．３ｄとを備えたものである。

【００１３】前記光学測定手段２は、低圧水銀ランプ等
の光源ランプ２ｂと、該光源ランプ２より石英ガラス等
の紫外線透過性の光学セル２ａ内を透過した紫外光を受
光する高精度の測定用ディテクター２ｃと、ハーフミラ
ー２ｅ等の光学系を介して光源ランプ２ｂの光量変化を
補償させる為の補償用ディテクター２ｄとで構成されて
おり、また、前記測定用ディテクター２ｃ及び補償用デ
ィテクター２ｄへは、通常、インターフェース（図示せ
ず）等を介して演算装置、デジタル表示器等を接続させ
る。

【００１４】前記各流路手段３ａ．３ｂ．３ｃ．３ｄ
は、前記光学セル２ａ内へ試料水を選択的に流入させる
ためのものであり、二酸化マンガン等の触媒や吸着剤５
を介してオゾンとオゾン以外の成分を除去した２５４ｎ
ｍ付近の光を吸収しない流体を流入させる第１流路手段
３ａと、亜砒酸等の還元剤添加手段４ａを備えたオゾン
除去装置４内を通過させることにより、オゾンを除去し
た試料水、即ち、オゾン以外の成分を含有した試料水を
流入させる第２流路手段３ｂと、オゾンとオゾン以外の
成分を含有した試料水を流入させる第３流路手段３ｃ
と、第１乃至第３流路手段３ｃ．３ｂ．３ａから選択的
に流入する試料水の流量を調節するための第４流路手段
３ｄから構成されている。

【００１５】前記第１流路手段３ａは、試料水導入口７
ａから吸着剤５、二方弁８ａを介して第４流路手段３ｄ
へ接続されており、従って、二方弁８ａが開状態である
場合には、試料水導入口７ａへ導入させたオゾンとオゾ
ン以外の成分を含有した試料水は、分解又は吸着により
その両者が除去され、つまり、イオン交換水等の純水と
等価の基準水として光学セル２ａ内へ流入し、次いで、
試料水排出口７ｂから排出する。

【００１６】前記第２流路手段３ｂは、試料水導入口７
ａからオゾン除去装置４、二方弁８ｂを介して第４流路
手段３ｄへ接続されており、従って、二方弁８ｂが開状
態である場合には、試料水導入口７ａへ導入させたオゾ
ンとオゾン以外の成分を含有した試料水は、前記オゾン
除去装置４によりオゾンのみが除去されて、オゾン以外
の成分のみを含有した試料水として光学セル２ａ内へ流
入し、次いで、試料水排出口７ｂから排出する。

【００１７】前記第３流路手段３ｃは、試料水導入口７
ａから二方弁８ｃを介して第４流路手段３ｄへ接続され
ており、従って、二方弁８ｃが開状態である場合には、
試料水導入口７ａへ導入させたオゾンとオゾン以外の成
分を含有した試料水がそのまま光学セル２ａ内へ流入
し、次いで、試料水排出口７ｂから排出する。

【００１８】尚、前記各流路手段３ａ．３ｂ．３ｃ．３
ｄ内へ試料水を流入させるにはポンプ装置（図示せず）
等を用いるものであり、流量はフローメーター９により
観測される。

【００１９】本発明の図１に図示の水中濃度計１によ
り、上水、下水、工業用水等のオゾン処理過程等におけ
る試料水中のオゾン濃度及び有機物の濃度を測定するに
は、先ず、二方弁８ａ．８ｂ．８ｃの操作により第１流
路手段３ａのみを連通状態とさせ、活性炭等の吸着剤５
によりオゾンとオゾン以外の成分が除去された試料水の
紫外線の透過光量を前記光学測定手段２により測定す
る。この値は、純水を透過した際の紫外線の透過光量と
等価であり、透過光量Ｉ₁とする。

【００２０】次いで、前記第２流路手段３ｂのみを連通
状態とさせて、オゾン除去装置４によりオゾンのみが除
去された試料水の紫外線の透過光量を前記光学測定手段
２により測定する。この際、得られた透過光量はオゾン
以外の成分による紫外線の吸収後の透過光量Ｉ₂であ
る。

【００２１】次いで、前記第３流路手段３ｃのみを連通
状態とさせて、前記光学測定手段２ａにより紫外線の透
過光量を測定する。この際、得られた透過光量は、オゾ
ンとオゾン以外の成分による紫外線の吸収後の透過光量
Ｉ₃である。

【００２２】以上の測定値から、２５４ｎｍ付近でのオ
ゾン以外の成分による吸光度Ａｂｓ、及び、溶存オゾン
濃度Ｃは、次式（１）（２）で求めることができる。
尚、各透過光量Ｉ₁．Ｉ₂．Ｉ₃の測定には各試料水が試
料セル２内に流入した時の測定用ディテクター２ｃの信
号、つまり、測定用ディテクター２ｃにより測定された
光量Ｓ−２をそのまま利用しても良いが、光源ランプ２
ｂの光量変動を補正するために、補償用ディテクター２
ｄにより測定された試料セル２に入射する前の紫外線の
光量Ｓ−１を用いてＳ−２／Ｓ−１として演算させるこ
とが好ましい。

【００２３】

【数式】Ａｂｓ＝Ｋ₁ log Ｉ₁／Ｉ₂ …………（１）Ｃ＝Ｋ₂ log Ｉ₂／Ｉ₃ …………（２）Ａｂｓ：２５４ｎｍ付近でのオゾン以外の成分による吸
光度Ｃ：溶存オゾン濃度Ｋ₁ ：比例定数で、試料セル２の光路長によって変わ
る。例えば、光路長が１［ｃｍ］の場合、その値は１で
ある。Ｋ₂ ：比例定数で、試料セル２の光路長等によって変
わる。例えば、光路長が１［ｃｍ］、Ｃの単位が［ｍｇ
／ｌ］、溶存オゾンのモル吸光度係数を３６
００［ｌ／ｍｏｌ．ｃｍ］とすると、Ｋ₂の
値は、１３．３程度となる。

【００２４】上記の式中の対数項は吸光度と呼ばれ、ラ
ンバート・ベールの法則により、この吸光度は溶質の濃
度、及び、光路長に比例する。従って、前述の測定操作
によって、オゾン濃度と有機物等の存在量指数を殆ど同
時に得ることができる。

【００２５】本発明の第２実施例の水中濃度計１は、紫
外線吸収方式の光学セル２ａを有した光学測定手段２
と、該光学測定手段２の光学セル２ａ内へ吸着剤５を介
してオゾンとオゾン以外の成分を除去した２５４ｎｍ付
近の光を吸収しない流体を流入させる第１流路手段３ａ
と、該光学セル２内へオゾン除去装置４を介してオゾン
以外の成分を含有した試料水を流入させる第２流路手段
３ｂと、該光学測定手段２の光学セル２ａ内へオゾンと
オゾン以外の成分を含有した試料水を流入させる第３流
路手段３ｃとを備えた水中濃度計１において、前記オゾ
ン除去装置４を曝気搭とさせ、光学セル２ａ内へは脱泡
器６を介して試料水を流入させる第４流路手段３ｄを備
えたものである。

【００２６】即ち、第２実施例の水中濃度計１は、図２
に図示の如く、前記第２流路手段３ｂ内に介設させたオ
ゾン除去装置４の性能を高め、より信頼性に優れた濃度
測定を可能とさせたものであって、前記オゾン除去装置
４は一定容量の容体内の貯溜部に散気部４ｃを配設させ
た曝気搭から成るものである。

【００２７】前記オゾン除去装置４の散気部４ｃはエア
ー導入手段４ｂと接続されており、従って、該オゾン除
去装置４内に一時的に貯溜させた試料水へ散気部４ｃか
らエアーを圧送し、液相中のオゾンを気相中に移動さ
せ、次いで、気相中のオゾンを気相オゾン分解器４ｄ内
を通過させて外気へ排出させるものである。

【００２８】また、試料水を光学セル２ａ内へ流入させ
る第４流路手段３ｄへは脱泡器６を配設し、前記オゾン
除去装置４で処理された試料水中の気泡を除去させるも
のである。尚、脱泡器６は試料水導入口７ａから導入さ
せた際に含まれる試料水中の気泡も効果的に除去するこ
とができるもので、曝気塔以外のオゾン除去装置４を用
いた際にも効果的に機能する。

【００２９】本発明の第３実施例の水中濃度計１は、紫
外線吸収方式の光学セル２ａを有した光学測定手段２
と、該光学測定手段２の光学セル２ａ内へイオン交換水
等の純水又は空気を流入させる第１流路手段３ａと、該
光学セル２ａ内へオゾン除去装置４を介してオゾン以外
の成分を含有した試料水を流入させる第２流路手段３ｂ
と、該光学セル２ａ内へオゾンとオゾン以外の成分を含
有した試料水を流入させる第３流路手段３ｃとを備えた
ものである。

【００３０】即ち、第３実施例の水中濃度計１は、図３
に図示の如く、第１実施例及び第２実施例の水中濃度計
１において、第１流路手段３ａ内に配設した吸着剤５を
省略させたものであり、この水中濃度計１においては、
基準水導入口７ａからイオン交換水等の純水又は空気を
流入させるものであり、試料水中のオゾン以外の物質の
濃度が高く、吸着剤等でオゾン以外の物質を充分除去で
きない様な場合に適する。

【００３１】又、第３実施例の水中濃度計１の方式に於
いては、第４流路手段３ｄ中の調節弁８ｄを閉じた状態
にして２５４ｎｍ付近の光を吸収しない流体として空気
等の気体を７ｃより流入させて、Ｉ₁を求めても良い。
この場合、純水で求めたＩ₁より、空気で求めたＩ₁（記
号Ｉ₁ａとする）は、空気による光散乱のためやや小さ
くなり、７ｃに純水を供給した場合に比べ、計算される
吸光度（ｌｏｇＩ₁ａ／Ｉ₂）は、０．０２程度小さくな
るが、この場合は、その差を次式（３）により補正すれ
ば良い。

【００３２】

【数式】

Ａｂｓ＝logＩ₁ａ／Ｉ₂＋０．０２…………（３）

【００３３】図４は、本発明の水中濃度計１を実際に浄
水のオゾン処理水の測定に適用させ、その測定結果を示
した説明図である。測定結果により、溶存オゾン濃度
と、紫外線吸光度との間に負の相関があることがわか
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、前述の如く構成したものであ
り、試料水の流路を工夫させて同一の装置内、即ち、同
一の光学測定手段でオゾン濃度と主として有機物等のオ
ゾン以外の成分の存在量指数を殆ど同時に得ることがで
きるので、従来の如く、二種類の測定装置を必要とせ
ず、水処理プラントの運転の自動化に大きく貢献するこ
とができる。また、本発明では曝気によりオゾンを含ま
ない試料水を得ることにより、化学的影響を回避するこ
とができる等の機能性、信頼性に優れた水中濃度計を提
供させた画期的で且つ極めて有意義な発明である。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水中濃度計の第１実施例の全体説明図
である。

【図２】本発明の水中濃度計の第２実施例の全体説明図
である。

【図３】本発明の水中濃度計の第３実施例の全体説明図
である。

【図４】本発明の水中濃度計を浄水のオゾン処理水の測
定に適用した際の測定結果を示す図である。

【符号の説明】

１水中濃度計２光学測定手段２ａ光学セル２ｂ光源ランプ２ｃ測定用ディテクター２ｄ補償用ディテクター２ｅハーフミラー３ａ第１流路手段３ｂ第２流路手段３ｃ第３流路手段３ｄ第４流路手段４オゾン除去装置４ａ還元剤添加手段４ｂエアー導入手段４ｃ散気部４ｄ気相オゾン分解器５吸着剤６脱泡器７ａ試料水導入口７ｂ試料水排出口７ｃ基準水導入手段８ａ二方弁８ｂ二方弁８ｃ二方弁８ｄ調節弁９フローメーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外線吸収方式の光学測定手段と、該光学
セル内へ２５４ｎｍ付近の光を吸収しない流体を流入さ
せる第１流路手段と、該光学セル内へオゾン除去装置を
介してオゾン以外の成分を含有した試料水を流入させる
第２流路手段と、該光学測定手段の光学セル内へオゾン
とオゾン以外の成分を含有した試料水を流入させる第３
流路手段とを備え、前記光学セル内へ夫々の試料水を選
択的に流入させることにより、同一の光学測定手段で試
料水中のオゾン濃度とオゾン以外の成分の存在量指数を
得ることを特徴とする水中濃度計。