(57)【要約】 【課題】既存の設備を有効活用して効率的に試料水の吸引濾過濃縮処理を行うことができる。【解決手段】吸引濾過濃縮装置は、配管内の圧力に応じて水位が変化する水面を有する第１容器と、第１容器内の気圧よりも高い気圧になると、第１容器内に気体を移動させる第２容器と、第１容器内の気圧よりも第２容器内の気圧が高いときに第２容器から第１容器への気体の移動を許容し、かつ第１容器内の気圧が第２容器内の気圧よりも高いときに第１容器と第２容器との間での気体の移動を禁止する第１弁と、第２容器内の気圧を利用して、試料水の吸引、濾過および濃縮を行う吸引濾過濃縮部と、第２容器と吸引濾過濃縮部との間に接続され、吸引濾過濃縮部から第２容器への気体の移動を許容または遮断する第２弁と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内の圧力に応じて水位が変化する水面を有する第１容器と、
前記第１容器内の気圧よりも高い気圧になると、前記第１容器内に気体を移動させる第２容器と、
前記第１容器内の気圧よりも前記第２容器内の気圧が高いときに前記第２容器から前記第１容器への気体の移動を許容し、かつ前記第１容器内の気圧が前記第２容器内の気圧よりも高いときに前記第１容器と前記第２容器との間での気体の移動を禁止する第１弁と、
前記第２容器内の気圧を利用して、試料水の吸引、濾過および濃縮を行う吸引濾過濃縮部と、
前記第２容器と前記吸引濾過濃縮部との間に接続され、前記吸引濾過濃縮部から前記第２容器への気体の移動を許容または遮断する第２弁と、を備える、吸引濾過濃縮装置。
【請求項２】
前記第１容器は、前記配管内に負圧がかかると、前記負圧が大きいほど水位がより下がって前記第１容器内の気圧がより小さくなり、
前記第１容器内の気圧がより小さくなるほど、前記第２容器からより多くの気体が前記第１容器に移動する、請求項１に記載の吸引濾過濃縮装置。
【請求項３】
前記第２容器内の気圧は、前記第２弁が開かれない限り維持される、請求項１または２に記載の吸引濾過濃縮装置。
【請求項４】
前記第２容器内の気圧は、前記第１容器内の気圧と等しくなった状態で維持される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の吸引濾過濃縮装置。
【請求項５】
前記第２弁は、前記吸引濾過濃縮部にて試料水の吸引、濾過および濃縮を行う場合に手動または自動的に開かれる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の吸引濾過濃縮装置。
【請求項６】
前記配管は、水処理プラントに設けられ、
前記試料水は、前記水処理プラントから採取された水である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の吸引濾過濃縮装置。
【請求項７】
配管内に負圧がかかると、前記負圧が大きいほど第１容器の水位がより下がって前記第１容器内の気圧がより小さくなり、
前記第１容器内の気圧よりも前記第２容器内の気圧が高くなると、前記第２容器から第１弁を介して前記第１容器に気体が移動し、
前記第２容器内の気圧は、試料水の吸引、濾過および濃縮を行う吸引濾過濃縮部と、前記第２容器と、の間に接続される第２弁が開かれない限り維持され、
前記第２弁が開かれると、前記吸引濾過濃縮部は、前記第２容器内の気圧を利用して、試料水の吸引、濾過および濃縮を行う、吸引濾過濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、吸引濾過濃縮装置および吸引濾過濃縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水を介して健康被害を引き起こす感染性微生物は、クリプトスポリジウムやジアルジア等の原虫、細菌、ウイルスなどと多様であるが、その多くは水中に微量しか存在しないため、検出試験にあたっては試料水を濃縮する処理が必要となる。濃縮処理の方法の一つに、試料水を吸引濾過して、さらに濃縮する処理（以下、吸引濾過濃縮処理）がある。
【０００３】
上水道などの水処理プラントにて感染性微生物検出試験のために吸引濾過濃縮処理を行うには、吸引ポンプを用いるのが一般的であるが、検査のための装置が大がかりとなり、消費電力も増えるという問題がある。
【０００４】
その一方で、水処理プラント内の配管内には、上流に位置するポンプの停止時等に負圧がかかることから、配管内の負圧を抑制するためにサージタンクを設けることがある。配管内の負圧に応じて、サージタンク内の水位が変化し、負圧を吸収するが、配管内に発生した負圧を有効活用する例は知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−７５７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、既存の設備を有効活用して効率的に試料水の吸引濾過濃縮処理を行うことが可能な吸引濾過濃縮装置および吸引濾過濃縮方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態によれば、配管内の圧力に応じて水位が変化する水面を有する第１容器と、
前記第１容器内の気圧よりも高い気圧になると、前記第１容器内に気体を移動させる第２容器と、
前記第１容器内の気圧よりも前記第２容器内の気圧が高いときに前記第２容器から前記第１容器への気体の移動を許容し、かつ前記第１容器内の気圧が前記第２容器内の気圧よりも高いときに前記第１容器と前記第２容器との間での気体の移動を禁止する第１弁と、
前記第２容器内の気圧を利用して、試料水の吸引、濾過および濃縮を行う吸引濾過濃縮部と、
前記第２容器と前記吸引濾過濃縮部との間に接続され、前記吸引濾過濃縮部から前記第２容器への気体の移動を許容または遮断する第２弁と、を備える、吸引濾過濃縮装置が適用される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態による吸引濾過濃縮装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】図１の吸引濾過濃縮装置の処理動作を示す工程図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態による吸引濾過濃縮装置は、試料水に含まれる微量な感染性微生物などを検出するものであり、大量の試料水を吸引濾過して、さらに濃縮する吸引濾過濃縮処理を行うものである。吸引濾過濃縮処理の後に行われる感染性微生物などの検出処理は、公知の手法を用いて行われるため、検出処理の詳細は省略し、以下では吸引濾過濃縮処理について主に説明する。
【００１０】
図１は一実施形態による吸引濾過濃縮装置１の概略構成を示すブロック図である。図１の吸引濾過濃縮装置１は、例えば、河川や地下水などの環境水、工業用水などを処理する上水処理施設内に設けられている。また、下水を浄化する下水処理施設や排水を浄化する排水処理施設内に図１の吸引濾過濃縮装置１を設けてもよい。図１の吸引濾過濃縮装置１は、水が流れる配管２に接続されており、この配管２には不図示のポンプの一時停止等により負圧が発生する場合があることを前提としている。すなわち、図１の吸引濾過濃縮装置１は、配管２内に発生する負圧を有効活用して吸引濾過濃縮処理を行うものである。図１の吸引濾過濃縮装置１が吸引濾過濃縮処理を行う試料水は、必ずしも配管２を流れる水であるとは限らない。例えば、水処理プラント内の配管２とは別の場所から採取した水を試料水として用いてもよい。
【００１１】
図１の吸引濾過濃縮装置１は、第１容器３と、第２容器４と、第１弁５と、吸引濾過濃縮部６と、第２弁７とを備えている。
【００１２】
第１容器３は、配管２に接続されており、配管２内の圧力に応じて水位が変化する水面を有する。第１容器３としては、既存のサージタンクを流用することができる。配管２内に負圧がかからない通常状態では、第１容器３には一定量の水が貯められており、配管２内に負圧がかかると、第１容器３内の水が自動的に配管２に流れるようにして、配管２内の負圧を自動的に解消する。
【００１３】
第２容器４は、第１容器３内の気圧よりも高い気圧になると、第１容器３内に気体を移動させる。気体とは、第２容器４内の空気である。第２容器４内の気圧は、通常状態では、第１容器３内の気圧と同じである。また、第１容器３内の気圧が低くなると、第２容器４から第１容器３に気体が移動して、最終的には第１容器３内の気圧と同じ気圧になる。
【００１４】
第１容器３と第２容器４との間には、第１弁５が接続されている。第１弁５は、第１容器３内の気圧よりも第２容器４内の気圧が高いときに第２容器４から第１容器３への気体の移動を許容し、かつ第１容器３内の気圧が第２容器４内の気圧よりも高いときに第１容器３と第２容器４との間での気体の移動を禁止する。このように、第１弁５は、一方向のみの気体の移動を許容する弁である。第１弁５としては、逆止弁や逆流防止弁と呼ばれる弁を適用可能である。
【００１５】
吸引濾過濃縮部６は、第２容器４内の気圧を利用して、試料水の吸引、濾過および濃縮を行う。吸引濾過濃縮部６の詳細な構成は後述する。
【００１６】
第２容器４と吸引濾過濃縮部６との間には第２弁７が接続されている。第２弁７は、吸引濾過濃縮部６から第２容器４への気体の移動を許容または遮断する。第２弁７は、吸引濾過濃縮部６にて試料水の吸引、濾過および濃縮を行う場合に手動で開かれる弁であってもよい。あるいは、第２弁７は、吸引濾過濃縮部６に試料水が入れられたことをセンサ等で検知して、自動的に開く弁（例えば、電磁弁など）であってもよい。
【００１７】
吸引濾過濃縮部６は、フィルタホールドセット１１と、フィルタ１２と、マニホールド１３と、トラップ用吸引瓶１４とを有する。フィルタホールドセット１１は、試料水が投入される容器である。マニホールド１３は、上部に載せたフィルタ１２をフィルターホールドセット１１により固定し、フィルタ１２を透過した試料水をトラップ用吸引瓶１４に導く。フィルタ１２は、検出したい微生物等によって異なるが、例えば、セルロースアセテートタイプやポリカーボネイトタイプのメンブレンフィルタなどが用いられる。フィルタ１２は、孔径の異なる複数の膜を重ねたものでもよい。
【００１８】
トラップ用吸引瓶１４は、フィルタ１２を透過した試料水を廃棄用に貯める容器である。トラップ用吸引瓶１４が満杯になると、トラップ用吸引瓶１４を取り外して、内部の試料水を廃棄する。トラップ用吸引瓶１４は、第２弁７を介して第２容器４に接続されている。マニホールド１３内とトラップ用吸引瓶１４内の気圧よりも第２容器４内の気圧の方が低くなると、マニホールド１３からトラップ用吸引瓶１４に試料水を吸引する吸引力が生じる。この吸引力は、第２容器４内の気圧が低いほど大きくなる。第２容器４内の気圧は、上述したように、配管２内の負圧に依存する。よって、配管２内でより大きな負圧が発生すると、第１容器３内と第２容器４内の気圧がより低くなり、トラップ用吸引瓶１４に試料水を吸引する吸引力がより大きくなって、試料水の濃縮がより促進することになる。
【００１９】
図２は図１の吸引濾過濃縮装置１の処理動作を示す工程図である。第１容器３内の水位は、配管２内の圧力により自動的に変動するが、通常状態では、第１容器３内の所定の高さまで水が貯まるように設計されている。すなわち、通常状態では、第１容器３は、配管２内の圧力と、第１容器３内の気圧とが釣り合う水位になっている（ステップＳ１）。このとき、第２容器４内の気圧も、第１容器３内の気圧と等しくなっている。このように、通常状態では、配管２内の圧力と、第１容器３内の気圧と、第２容器４内の気圧とがバランスされた状態になっている。
【００２０】
ここで、配管２の直前に配置された不図示のポンプが急停止したなどの理由で、配管２内に負圧がかかると（ステップＳ２）、第１容器３内に貯められた水が配管２内に供給されて、負圧を解消する。これにより、第１容器３内の水位が下がり、それに伴って、第１容器３内の気圧も下がる（ステップＳ３）。第１容器３は、第１弁５を介して第２容器４と接続されており、第１容器３内の気圧が下がると、第１容器３内の気圧よりも第２容器４内の気圧の方が高くなり、第２容器４内の気体が第１弁５を通って第１容器３内に流れ、やがて、第１容器３内の気圧と第２容器４内の気圧とが等しくなる。これにより、第２容器４内の気圧が通常状態よりも下がることなる（ステップＳ４）。
【００２１】
第１弁５は、第２容器４から第１容器３に気体を流すことはできても、第１容器３から第２容器４に気体を流すことはできないため、第２容器４から第１容器３に流れた気体が第２容器４に逆流するおそれはない。よって、第２容器４から第１容器３に流れた気体の量だけ、第２容器４の気圧は下がって、配管２内の負圧が解消された後にも、その気圧が維持される（ステップＳ５）。第２弁７は、この状態では閉じられているため、第２容器４は、配管２内の負圧によって下げられた気圧をそのまま維持することができる。
【００２２】
その後、吸引濾過濃縮部６内のフィルタホールドセット１１に試料水が投入されると（ステップＳ６）、第２弁７が手動または自動で開けられる（ステップＳ７）。この状態では、第２容器４内の気圧は、フィルタホールドセット１１内とマニホールド１３内の気圧よりも低いため、フィルタホールドセット１１内に投入された試料水は、第２容器４内の気圧に吸引されて、フィルタ１２とマニホールド１３を通過した後、トラップ用吸引瓶１４に貯められる（ステップＳ８）。第２容器４の気圧が低いほど、試料水の吸引力が強くなるため、より多くの試料水の吸引濾過濃縮処理を行うことが可能となる。
【００２３】
第２弁７を開けると、マニホールド１３内とトラップ用吸引瓶１４の気体が第２弁７を介して第２容器４に流れ込むため、第２容器４内の気圧は徐々に上昇し、試料水の吸引力も落ちてしまう。このため、試料水の吸引力が落ちると、再び手動または自動的に第２弁７を閉じて（ステップＳ９）、再度、ステップＳ１以降の処理が繰り返される必要がある。
【００２４】
第２容器４の体積がトラップ用吸引瓶１４の体積よりもはるかに大きい場合には、第２弁７を一度開くだけで、所望量の試料水を吸引濾過濃縮処理することが可能となるが、第２容器４の体積がそれほど大きくない場合は、所望量の試料水を吸引濾過濃縮処理するには第２弁７を複数回開閉させる必要がある。第２弁７を複数回開閉させる場合、第２弁７を閉じた後、配管２内が負圧になるまで待機する必要がある。
【００２５】
このように、本実施形態では、配管２内に負圧がかかると、配管２内の圧力に応じて水位が変化する水面を有する第１容器３内に貯められた水が配管２に流れて、負圧が解消されるようにする。このとき、第１容器３の水位が下がって、第１容器３内の気圧が下がると、第１容器３に第１弁５を介して接続されている第２容器４内の気体が第１弁５を介して第１容器３内に移動し、第２容器４内の気圧も下がる。第１弁５は、第１容器３から第２容器４への気体の移動ができないようにしており、第２弁７は通常状態では閉じられているため、第２容器４内の気圧は下がった状態で保持される。これにより、配管２内の負圧分の気圧を第２容器４内に保持することができる。その後、吸引濾過濃縮部６に試料水が投入されると、第２容器４内の気圧によって試料水はトラップ用吸引瓶１４の方向に吸引され、フィルタ１２にて、試料水の濾過および濃縮が行われる。以上により、本実施形態によれば、吸引ポンプなどの吸引手段を別個に設けなくても、配管２内の負圧を利用して、試料水の吸引濾過濃縮処理を行うことができる。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１  吸引濾過濃縮装置、２  配管、３  第１容器、４  第２容器、５  第１弁、６  吸引濾過濃縮部、７  第２弁、１１  フィルタホールドセット、１２  フィルタ、１３  マニホールド、１４  トラップ用吸引瓶
【図１】
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【図２】
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