(57)【要約】【課題】サンプルに含まれるフミン質の含有量によらず、紫外線吸収法を用いてＣＯＤを精度良く測定する。【解決手段】サンプルにカチオン系界面活性剤を加えて当該サンプルに含まれるフミン質を凝集させ、凝集したフミン質を前記サンプルから除去して測定液を生成するフミン質除去部１０と、前記測定液に含まれるＣＯＤを紫外線吸収法を用いて測定するＣＯＤ測定部２０とを具備するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルにカチオン系界面活性剤を加えて当該サンプルに含まれるフミン質を凝集させ、凝集したフミン質を前記サンプルから除去して測定液を生成するフミン質除去部と、
前記測定液に含まれるＣＯＤを紫外線吸収法を用いて測定するＣＯＤ測定部とを具備することを特徴とする水質分析システム。
【請求項２】
前記フミン質除去部が、前記測定液を生成する測定液生成部を具備し、
前記測定液生成部が、吸着材を有し、この吸着材に凝集した前記フミン質を吸着させて前記サンプルからフミン質を除去することを特徴とする請求項１記載の水質分析システム。
【請求項３】
前記ＣＯＤ測定部が、
前記フミン質除去部により生成された前記測定液が供給される測定槽と、
前記測定槽に供給された前記測定液に浸漬する測定装置とを具備し、
前記測定装置が、前記測定液に光を照射する光源と、前記測定液を透過した光を検出する光検出器とを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の水質分析システム。
【請求項４】
サンプルにカチオン系界面活性剤を加えて当該サンプルに含まれるフミン質を凝集させる界面活性剤投入ステップと、
凝集した前記フミン質を前記サンプルから除去して測定液を生成するフミン質除去ステップと、
前記測定液に紫外線を照射するとともに、当該測定液を透過した紫外線を検出して、その光強度に基づき前記測定液に含まれるＣＯＤを測定するＣＯＤ測定ステップとを備えることを特徴とする水質分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば排水等の水質を分析するために用いられる水質分析システム及び水質分析方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水や排水等に含まれる例えばＣＯＤ（化学的酸素要求量）を測定する方法としては、採取したサンプルに試薬を混合する工程や、サンプルと試薬との混合液を加熱する工程等を経てＣＯＤを測定するＣＯＤＣｒ法が知られている。この方法は、上述したように、ＣＯＤを測定するまでに複数の工程を有しており、１つの測定結果を得るまでに約２時間かかってしまう。また、前記試薬にはＣｒやＨｇ等の重金属が使用されており、ＣＯＤ測定後の廃液は、これらの重金属を含んだ有害ものになってしまう。
【０００３】
そこで、ＣＯＤの測定には、特許文献１に示すように、上述のＣＯＤＣｒ法に替えて紫外線吸収法が用いられるようになっている。具体的にこの紫外線吸収法は、光源からサンプルに紫外線を照射して、サンプルを透過した紫外線を検出し、得られた光強度信号に基づいて吸光度を算出するとともに、この吸光度をＣＯＤに換算する方法である。この方法によれば、１つの測定結果を得るまでにかかる時間は約２秒となり、ＣＯＤＣｒ法に比べて測定時間を短くすることができ、また、有害なＣｒやＨｇ等の重金属を用いる必要もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−４０９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、例えばフミン質等の直鎖状に結合された炭素を有する物質は、紫外線を吸収しにくく、上述の紫外線吸収法をフミン質が多く含まれるサンプルに対して適用すると、測定誤差が大きくなるという問題が生じる。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、サンプルに含まれるフミン質の含有量によらず、紫外線吸収法を用いてＣＯＤを精度良く測定することをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係る水質分析システムは、サンプルにカチオン系界面活性剤を加えて当該サンプルに含まれるフミン質を凝集させ、凝集したフミン質を前記サンプルから除去して測定液を生成するフミン質除去部と、前記測定液に含まれるＣＯＤを紫外線吸収法を用いて測定するＣＯＤ測定部とを具備することを特徴とするものである。
【０００８】
このような水質分析システムであれば、フミン質除去部がサンプルに含まれるフミン質を除去するので、フミン質による測定誤差を低減することができ、サンプルに含まれるフミン質の含有量にかかわらず、紫外線吸収法を用いてＣＯＤを精度良く測定することができる。
【０００９】
また、紫外線吸収法を用いているので、１つの測定結果を瞬時に得ることができるし、測定に有害な重金属を用いる必要もない。さらに、紫外線吸収法を用いたＣＯＤ測定部は、メンテナンス性に優れ、水質分析システムのライフサイクルコストを安価にすることもできる。
【００１０】
加えて、カチオン系界面活性剤を用いてフミン質を凝集させるので、サンプルからフミン質を低コストで容易に除去することができ、さらに、サンプルの対象を、排水から採取したもののみならず、河川や湖沼から採取したものにすることもできる。
【００１１】
前記フミン質除去部が、前記測定液を生成する測定液生成部を具備し、前記測定液生成部が、吸着材を有し、この吸着材に凝集した前記フミン質を吸着させて前記サンプルからフミン質を除去することが好ましい。
これならば、フミン質を短時間かつ容易にサンプルから除去することができる。
【００１２】
前記ＣＯＤ測定部が、前記フミン質除去部により生成された前記測定液が供給される測定槽と、前記測定槽に供給された前記測定液に浸漬する測定装置とを具備し、前記測定装置が、前記測定液に光を照射する光源と、前記測定液を透過した光を検出する光検出器とを備えていることが好ましい。
これならば、生成された測定液が、測定槽に供給されるとともに、その測定液に測定装置が浸漬されるので、サンプルの連続測定が可能となり、測定値を常時監視することにより、異常値を応答性良く検出することができる。
【００１３】
また、本発明に係る水質分析方法は、サンプルにカチオン系界面活性剤を加えて当該サンプルに含まれるフミン質を凝集させる界面活性剤投入ステップと、凝集した前記フミン質を前記サンプルから除去して測定液を生成するフミン質除去ステップと、前記測定液に紫外線を照射するとともに、当該測定液を透過した紫外線を検出して、その光強度に基づき前記測定液に含まれるＣＯＤを測定するＣＯＤ測定ステップとを備えることを特徴とする方法である。
【００１４】
このような水質分析方法であれば、サンプルからフミン質を除去した測定液に対して紫外線を照射するので、サンプルに含まれるフミン質の含有量にかかわらず、紫外線吸収法を用いてＣＯＤを精度良く測定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
このように構成した本発明によれば、サンプルに含まれるフミン質の含有量によらず、紫外線吸収法を用いてＣＯＤを精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の水質分析システムの全体を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明に係る水質分析システムの一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
本実施形態に係る水質分析システム１００は、例えば排水処理場から採取した排水等のサンプルに含まれる有機性汚濁物質を計測するものであり、本実施形態では、排水等に含まれる例えばＣＯＤを測定するものである。
【００１９】
具体的にこの水質分析システム１００は、図１に示すように、第１槽２０１に収容されたサンプルに含まれるフミン質を除去するフミン質除去部１０と、サンプルからフミン質が除去された測定液に含まれるＣＯＤを紫外線吸収法を用いて測定するＣＯＤ測定部２０とを具備している。
【００２０】
フミン質除去部１０は、サンプルに界面活性剤を加えて、当該サンプルに含まれるフミン質を凝集させる界面活性剤投入部１１と、凝集したフミン質を除去してＣＯＤ測定部２０で測定する測定液を生成する測定液生成部１２とを備えるものである。
【００２１】
界面活性剤投入部１１は、第１槽２０１にカチオン系界面活性剤を添加して、サンプルに含まれるフミン質を凝集させるものであり、本実施形態では、前記第１槽２０１に所定量の４級アンモニウム塩を投入するように構成されている。
【００２２】
より詳細には、界面活性剤投入部１１は、反応槽にカチオン系界面活性剤を添加して、サンプルに含まれるフミン質の陰性官能基とカチオン系界面活性剤の陽性官能基とを電気的に結合させ、逆ミセル（外側が疎水性の凝集体粒子）を形成させる。この逆ミセルは、不溶性を有し、かつ、サイズも大きいので、ろ過又は吸着等の手段でサンプルから分離することができる。
【００２３】
測定液生成部１２は、前述したように、凝集されて逆ミセルを形成するフミン質をサンプルから除去し、測定液を生成するものである。
【００２４】
具体的に、この測定液生成部１２は、カラムと、カラムに充填させた吸着材とを有し、このカラムにフミン質を凝集させたサンプルを通過させることにより、当該フミン質を吸着材に吸着させてサンプルから分離されるように構成されている。
【００２５】
吸着材は、凝集されたフミン質を吸着するように、疎水性の有機高分子からなるものであり、本実施形態では、例えばポリプロピレン樹脂製のビーズである。
【００２６】
このように構成された測定液生成部１２は、上述したようにサンプルからフミン質を除去するとともに、それにより生成された測定液を第２槽２０２へ供給するように構成されている。なお、この第２槽２０２は、供給された測定液を測定するための測定槽である。
【００２７】
ＣＯＤ測定部２０は、第２槽２０２に供給された測定液に含まれる有機性汚濁物質を測定するものであり、本実施形態では、紫外線吸収法を用いてＣＯＤを測定するように構成されている。
【００２８】
具体的に、このＣＯＤ測定部２０は、紫外線を測定液に照射する光源及び測定液を透過した紫外線を検出する検出器を有する測定装置２１と、検出器により得られた光強度信号に基づいて、測定液に含まれるＣＯＤを算出する情報処理装置２２とを具備するものである。なお、光源及び検出器はいずれも図示していない。
【００２９】
測定装置２１は、図１に示すように、少なくとも一部が第２槽２０２に供給された測定液に浸漬するように配設されている。
【００３０】
情報処理装置２２は、物理的に言えば、例えばＣＰＵ、内部メモリ、ＡＤコンバータなどから構成された電気回路であり、機能的に言えば、メモリに記憶されたプログラムにしたがって前記ＣＰＵやその周辺機器が協働することにより、光強度信号受付部、吸光度算出部、ＣＯＤ換算部としての機能を発揮するものである。
【００３１】
光強度信号受付部は、検出器からの光強度信号を受け付けて、吸光度算出部に送信する。
【００３２】
吸光度算出部は、紫外線が光源から検出器に到るまでに測定液を透過した距離と、前記光強度信号受付部から受信した光強度信号とに基づいて、光源から射出された紫外線の光強度が、測定液を透過することにより吸収された割合（吸光度）を算出するものである。
【００３３】
ＣＯＤ換算部は、吸光度算出部から吸光度を受け付けるとともに、所定の換算式に基づいて、吸光度を測定液に含まれるＣＯＤに換算するものである。
【００３４】
なお、本実施形態では、情報処理装置２２と制御部３０とが随時データ通信を行い、測定結果が異常値となっていないか常時監視できるように構成されている。
【００３５】
このように構成された本実施形態に係る水質分析システム１００によれば、フミン質除去部１０がサンプルに含まれるフミン質を除去するので、フミン質による測定誤差を低減することができ、サンプルに含まれるフミン質の含有量にかかわらず、紫外線吸収法を用いてＣＯＤを精度良く測定することができる。また、紫外線吸収法を用いているので、１つの測定結果を瞬時に得ることができる。さらに、紫外線吸収法を用いることにより、測定に有害な重金属を用いる必要もないうえ、メンテナンス性に優れ、ライフサイクルコストを安価にすることができる。
【００３６】
また、界面活性剤投入部１１により第１槽２０１に添加される界面活性剤が、カチオン系界面活性剤であるので、本実施形態に係る水質分析システム１００を、排水処理場での計測のみならず、河川や湖沼にも適用することも可能である。
【００３７】
さらに、測定液生成部１２が、疎水性の有機高分子からなる吸着材をカラムに充填させ、そのカラムにフミン質を凝集させたサンプルを通過させるように構成されているので、短時間かつ容易にサンプルからフミン質を除去することができる。また、吸着材が疎水性の有機高分子からなるものであり、有機溶媒等で洗浄することにより再利用することができる。加えて、疎水性の有機高分子としてポリプロピレンを用いているので、この吸着材は、生体に対して無害であり、その上、廃棄焼却時にもダイオキシン等の有害物質を発生しない。
【００３８】
加えて、測定装置２１が、第２槽２０２に供給された測定液に浸漬するように配設されており、サンプルの連続測定が可能であり、測定結果が異常値となっていないか常時監視することにより、応答性を良く異常値の検出をすることができる。
【００３９】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００４０】
例えば、前記実施形態では、測定液生成部が、凝集させたフミン質を吸着材に吸着させて除去していたが、例えば、ろ過等によりフミン質を除去するように構成されていても良い。また、測定液生成部が、凝集させたフミン質を第１槽内で沈殿させ、その後、第１槽の上澄みのみを測定液として第２槽へ供給するように構成されていても良い。
【００４１】
また、前記実施形態では、界面活性剤投入部が、サンプルを収容した第１槽に界面活性剤を添加するように構成されていたが、オペレータが、第１槽に界面活性剤を投入するようにしても良い。
【００４２】
さらに、前記実施形態では、水質分析システムが、排水に含まれる有機性汚濁物質として、ＣＯＤを測定していたが、ＢＯＤ（生化学的酸素要求量）を測定するものであっても良い。
【００４３】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４４】
１００・・・水質分析システム
１０  ・・・フミン質除去部
１１  ・・・界面活性剤投入部
１２  ・・・除去部
２０  ・・・ＣＯＤ測定部
２１  ・・・測定装置
２２  ・・・情報処理装置
【図１】
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