(57)【要約】【課題】  迅速かつ精度よく近似ＢＯＤ５濃度を測定することができる近似ＢＯＤ５測定装置および方法を提供する。【解決手段】  標準液、試料液についてＢＯＤｓ測定装置１０によるＢＯＤｓ濃度測定の際のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データを取得し、標準液、試料液についてのＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度（ＴＯＣｉｎ、ＴＯＣｏｕｔ）をＴＯＣ計１３により測定し、標準液、試料液についてバイオセンサ出力（Ｓ）からＢＯＤ５に関係する指標データ（Ｄ）を抽出し、ＢＯＤｓ測定前後の有機体炭素濃度（ＴＯＣｉｎ、ＴＯＣｏｕｔ）に基づいてＴＯＣ分解率を算出し、標準液、試料液についてＴＯＣ分解率と指標データ（Ｄ）とに基づいて標準液、試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データ（Ｅ）を算出し、標準液、試料液の換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度（Ｆ）を算出する。【選択図】図１
2005140757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢＯＤ５濃度が既知の標準液および測定対象の試料液のそれぞれについてバイオセンサを用いたＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定の際のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データを取得し、
標準液および試料液それぞれについてＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定前後における有機体炭素濃度の変化に関係するデータを取得し、
標準液および試料液それぞれについてバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データからＢＯＤ５濃度に関係する指標データを抽出し、
標準液および試料液それぞれについて指標データと有機体炭素濃度の変化に関係するデータとに基づいて標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出し、
標準液と試料液とのそれぞれの換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出することを特徴とする近似ＢＯＤ５測定方法。
【請求項２】
ＢＯＤ５濃度が既知の標準液および測定対象の試料液のそれぞれについてバイオセンサを用いたＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定の際のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データを取得し、
標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度に関係するデータを測定し、
標準液および試料液のそれぞれについてバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データからＢＯＤ５濃度に関係する指標データを抽出し、
標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度に関係するデータに基づいてＴＯＣ分解率を算出し、
標準液および試料液のそれぞれについてＴＯＣ分解率と指標データとに基づいて標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出し、
標準液と試料液とのそれぞれの換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出することを特徴とする近似ＢＯＤ５測定方法。
【請求項３】
ＢＯＤ５濃度が既知の標準液および測定対象の試料液のそれぞれについてバイオセンサを用いたＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定の際のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データを取得し、
標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定前の有機体炭素濃度（ＴＯＣｉｎ）をＴＯＣ計により測定し、
ＢＯＤｓ測定装置によりＢＯＤｓ濃度を測定した後の標準液および試料液それぞれについての有機体炭素濃度（ＴＯＣｏｕｔ）をＴＯＣ計により測定し、
標準液および試料液のそれぞれについてバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データからＢＯＤ５濃度に関係する指標データを抽出し、
標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度（ＴＯＣｉｎ、ＴＯＣｏｕｔ）に基づいて、ＴＯＣ分解率を算出し、
標準液および試料液のそれぞれについてＴＯＣ分解率と指標データとに基づいて標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出し、
標準液と試料液とのそれぞれの換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出することを特徴とする近似ＢＯＤ５測定方法。
【請求項４】
ＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度に関係するデータはＴＯＣ計、ＴＯＤ計、ＣＯＤ計、吸光度検出器のいずれかにより測定されることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の近似ＢＯＤ測定方法。
【請求項５】
指標データとして、標準液又は試料液それぞれについて測定開始直後のバイオセンサ出力（Ｓ）が直線的に経時変化する領域のバイオセンサ出力の積分値を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の近似ＢＯＤ５測定方法。
【請求項６】
ＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定は、標準液についてのＢＯＤｓ濃度測定と試料液についてのＢＯＤｓ濃度測定とを交互に行うことを特徴とする請求項１〜５の記載のいずれかに記載のＢＯＤ５測定方法。
【請求項７】
少なくともＢＯＤ５濃度が既知の標準液、測定対象の試料液を含む複数の流体を供給する流体供給部と、
バイオセンサを使用して標準液および試料液それぞれのＢＯＤｓ濃度を測定するＢＯＤｓ測定装置と、
ＢＯＤｓ測定装置によりＢＯＤｓ濃度が測定された後の標準液および試料液を捕集する捕集部と、
標準液および試料液それぞれのＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定前の有機炭素濃度に関係するデータおよびＢＯＤｓ濃度測定後の有機体炭素濃度に関係するデータを測定する検出器と、
標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ測定装置のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データからＢＯＤ５濃度に関係する指標データを抽出する指標データ抽出部と、
標準液および試料液のそれぞれについて、ＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度に関係するデータと指標データとに基づいて標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出する換算指標データ算出部と、
標準液および試料液のそれぞれの換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出するＢＯＤ５算出部とを備えたことを特徴とする近似ＢＯＤ５測定装置。
【請求項８】
少なくともＢＯＤ５濃度が既知の標準液、測定対象の試料液を含む複数の流体を供給する流体供給部と、
バイオセンサを使用して標準液および試料液それぞれのＢＯＤｓ濃度を測定するＢＯＤｓ測定装置と、
ＢＯＤｓ測定装置によりＢＯＤｓ濃度が測定された後の標準液および試料液を捕集する捕集部と、
標準液および試料液それぞれのＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定前の有機炭素濃度に関係するデータおよびＢＯＤｓ濃度測定後の有機体炭素濃度に関係するデータを測定する検出器と、
標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ測定装置のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データからＢＯＤ５濃度に関係する指標データを抽出する指標データ抽出部と、
標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素に関係するデータに基づいてＴＯＣ分解率を算出する変化率算出部と、
標準液および試料液のそれぞれについてＴＯＣ分解率と指標データとに基づいて標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出する換算指標データ算出部と、
標準液および試料液のそれぞれの換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出するＢＯＤ５算出部とを備えたことを特徴とする近似ＢＯＤ５測定装置。
【請求項９】
少なくともＢＯＤ５濃度が既知の標準液、測定対象の試料液を含む複数の流体を供給する流体供給部と、
バイオセンサを使用して標準液および試料液それぞれのＢＯＤｓ濃度を測定するＢＯＤｓ測定装置と、
ＢＯＤｓ測定装置によりＢＯＤｓ濃度が測定された後の標準液および試料液を捕集する捕集部と、
標準液および試料液それぞれのＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定前の有機炭素濃度（ＴＯＣｉｎ）およびＢＯＤｓ濃度測定後の有機体炭素濃度（ＴＯＣｏｕｔ）を測定するＴＯＣ計と、
標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ測定装置のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データからＢＯＤ５濃度に関係する指標データを抽出する指標データ抽出部と、
標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度（ＴＯＣｉｎ、ＴＯＣｏｕｔ）に基づいてＴＯＣ分解率を算出する変化率算出部と、
標準液および試料液のそれぞれについて算出したＴＯＣ分解率と指標データとに基づいて標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出する換算指標データ算出部と、
標準液および試料液のそれぞれの換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出するＢＯＤ５算出部とを備えたことを特徴とする近似ＢＯＤ５測定装置。
【請求項１０】
ＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度に関係するデータはＴＯＣ計、ＴＯＤ計、ＣＯＤ計、吸光度検出器のいずれかにより測定されることを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載の近似ＢＯＤ測定装置。
【請求項１１】
指標データとして、標準液又は試料液それぞれについて測定開始直後のバイオセンサ出力（Ｓ）が直線的に経時変化する領域のバイオセンサ出力の積分値を用いることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の近似ＢＯＤ５測定装置。
【請求項１２】
ＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定は、標準液についてのＢＯＤｓ濃度測定と試料液についてのＢＯＤｓ濃度測定とを交互に行うことを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載のＢＯＤ５測定装置。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれかに記載のＢＯＤ５測定装置と、
水源から試料液を採取してＢＯＤ５測定装置に送る試料液採取部と、
ＢＯＤ５測定装置により算出したＢＯＤ５濃度の値に基づいて水源の水質を監視し、監視結果を出力する水質監視部とを備えたことを特徴とする水質監視装置。
【請求項１４】
請求項７〜１２のいずれかに記載のＢＯＤ５測定装置と、
外部から供給される廃水の廃水処理を行う排水処理装置と、
廃水処理装置から廃水を採取しＢＯＤ５測定装置に試料液として送る試料液採取部と、
ＢＯＤ５測定装置により算出したＢＯＤ５の値に基づいて廃水の水質を監視し、監視結果を出力する水質監視部と、
水質監視部からの出力に基づいて廃水処理装置の運転を制御する廃水処理制御部とを備えたことを特徴とする廃水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生活廃水、工場廃水等の廃水処理、河川等の水質監視において有機物汚染の指標として用いられるＢＯＤ５（生物化学的酸素要求量）濃度の測定方法、測定装置に関し、さらに詳細にはＢＯＤ５を短時間のうちに精度よく測定することができる近似ＢＯＤ５測定方法、近似ＢＯＤ５測定装置に関する。
また、本発明は、上記近似ＢＯＤ５測定装置を応用して水質監視や排水処理を行う水質監視装置、排水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、河川に放流している廃水の水質は、微生物を利用した管理指標のひとつであるＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）で規制されている。
ＢＯＤは、水中の好気性微生物により、有機性物質が分解される時に消費される溶存酸素量のことであり、ＪＩＳ  Ｋ０１０２に規定された公定法では、２０℃、５日間に消費される溶存酸素量をppmあるいはＯ２mg/Lで表したものである。
なおＢＯＤには、ＪＩＳ  Ｋ０１０２で規定された方法以外の簡易な測定方法で測定されたＢＯＤ（後述するＢＯＤｓ）があり、２つを区別するために、ＪＩＳ  Ｋ０１０２で定められた公定法で得られるＢＯＤを、以後、ＢＯＤ５と呼ぶ。
【０００３】
ＢＯＤ５測定方法は、測定結果を得るまでに５日間を要する。しかしながら廃水処理施設等では、現在廃水処理施設内を流れている廃水の水質についてリアルタイムな情報が求められることから、測定結果が出るまでに５日も要するＢＯＤ５測定方法をそのまま利用して水質の管理することはできない。
【０００４】
そのため、測定時間が短いＴＯＣ（有機体炭素量）計やＴＯＤ（全酸素消費量）計で廃水中の有機体炭素濃度等を定量し、過去に蓄積したＢＯＤ５濃度とＴＯＣ濃度（あるいはＴＯＤ濃度）との対応関係データを用いて、ＢＯＤ５濃度／ＴＯＣ濃度比、ＢＯＤ５濃度／ＴＯＤ濃度比からＢＯＤ５濃度を統計的に予測する管理手法が多用されている。
【０００５】
一方、バイオセンサ（微生物を固定した膜と酸素電極で構成したものをいう）を使って短時間のうちにＢＯＤ濃度（以下、ＢＯＤ５濃度と区別するためバイオセンサによるＢＯＤ濃度をＢＯＤｓ濃度という）を簡易的に測定するＢＯＤｓ測定装置が普及している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特公昭６１−７２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＪＩＳ  Ｋ  ３６０２には、ＢＯＤｓ測定装置（例えば王子計測機器株式会社製のBF-2000を使用）でＢＯＤｓ濃度を測定する方法が規定されている。図３はこのＢＯＤｓ測定装置によりＢＯＤｓ濃度を測定するときの測定サイクルを説明する図であり、図４はＢＯＤｓ濃度の測定原理を説明する図（バイオセンサ出力からＢＯＤｓを算出することを説明する図）である。
【０００７】
バイオセンサを装着したフローセルに、標準液（グルコース・グルタミン酸溶液、ＢＯＤ５濃度は２０［mg/L］）、および有機性物質などを含む試料液を順次供給する。これらの液がバイオセンサ先端の微生物膜に接触すると、標準液中のグルコース・グルタミン酸や試料中の有機性物質などが分解される。
【０００８】
この微生物分解により、標準液および試料液中の溶存酸素が消費される。このとき溶存酸素の消費を酸素電極の出力として検知することができる。そして試料液およびＢＯＤ５濃度が既知（例えば２０［mg/L］）である標準液について、出力変化量を検出することにより、ＢＯＤｓ濃度を次式（１）により求めることができる。
【０００９】
ＢＯＤｓ濃度＝（試料液の最大出力変化量Ｙ／標準液の最大出力変化量Ｘ）×２０［mg/L］・・・・・（１）
【００１０】
この（１）式に代入する試料液最大出力変化量（Ｙ）および標準液最大出力変化量（Ｘ）を、図３に示すタイミングで順次測定する。
すなわち、まず、３分間試料液を供給し、続いて１５分洗浄水を流して、フローセルなどを洗浄し、出力信号Ｓがベースラインに戻るのを待つ。
【００１１】
続いてフローセルに５分間標準液（図中ＳＴＤで示す）を供給し、バイオセンサの出力をプロットする。そして５分間のバイオセンサ出力Ｓの最大差を「標準液出力値」（標準液の最大出力変化量Ｘ）として取得する。続いて１５分洗浄水を流してベースラインに戻るのを待つ。
【００１２】
続いてフローセルに５分間試料液（図中ＳＰＬで示す）を供給し、バイオセンサの出力をプロットする。そして５分間のバイオセンサ出力Ｓの最大差を「試料液出力値」（試料液の最大出力変化量Ｙ）として取得する。続いて１５分洗浄水を流してベースラインに戻るのを待つ。
【００１３】
そして取得した「標準液出力値」（標準液の最大出力変化量Ｘ）、「試料液出力値」（試料液の最大出力変化量Ｙ）と（１）式とによりＢＯＤｓ濃度が算出される。
【００１４】
上述したＢＯＤｓ測定装置を用いたＪＩＳ  Ｋ３６０２によるＢＯＤｓ測定方法によれば、ＢＯＤｓ濃度を1時間程度で測定することができるものの、測定対象となる廃水の性状、特に、含有される有機化合物（バイオセンサに用いられている微生物の活性を阻害する物質等）によって生分解の難易度が異なることから、必ずしもＢＯＤｓ濃度とＢＯＤ５濃度とは一致しなかった。
【００１５】
例えば、ＢＯＤｓ濃度算出のベースとなる標準液および試料液についての酸素電極出力値の最大変化量が同じでも、試料の性状により、外部プリンターに出力させたバイオセンサ出力の経時変化の曲線形状が個々に異なっており、経時変化曲線が異なる試料のＢＯＤ５濃度をＢＯＤｓ濃度から予測することはできなかった。
【００１６】
したがって、たとえＢＯＤｓ測定装置によりＢＯＤｓ濃度を測定した場合でも、ＢＯＤｓ濃度はＢＯＤ５濃度と異なるものとして扱い、ＴＯＣ計やＴＯＤ計による場合と同様に、ＢＯＤ５濃度／ＢＯＤｓ濃度比からＢＯＤ５濃度を統計的に予測しなければならなかった。
【００１７】
このように、過去の蓄積データを参照してＢＯＤ５濃度／ＴＯＣ濃度比、ＢＯＤ５濃度／ＴＯＤ濃度比およびＢＯＤ５濃度／ＢＯＤｓ濃度比からＢＯＤ５濃度を統計的に予測する手法は、日常の廃水処理や水質管理のリアルタイム性を要する測定において不可欠になっているが、その一方で、次のような短所があった。
【００１８】
予め測定対象となる廃水のＢＯＤ５濃度、ＴＯＤ濃度、ＴＯＣ濃度、ＢＯＤｓ濃度の過去のデータを、データベースとして利用できるように蓄積しておかねばならなかった。
また、上記の各データを蓄積していたとしても、古い測定データと最新の測定データとを常に入れ換えて更新する必要があった。
また、工場等では事業活動の変更やトラブル等によって、過去の蓄積データが必ずしも再現される保証はなく、状況判断や対応に適切さを欠く場合があった。
そのため、過去からの蓄積データに基づいた統計的予測ではなく、近似ＢＯＤ５濃度（５日間かけて測定する本来のＢＯＤ５濃度の値と近似している代替のＢＯＤ濃度）を測定できる方法が切望されていた。
【００１９】
そこで本発明は、ＢＯＤ５濃度を精度よく、しかも迅速に測定することができる新しい近似ＢＯＤ５測定方法および近似ＢＯＤ５測定装置を提供することを目的とする。
また、新しい近似ＢＯＤ５測定方法、近似ＢＯＤ５測定装置を用いた水質監視装置、廃水処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するためになされた本発明の近似ＢＯＤ５測定方法は、ＢＯＤ５濃度が既知の標準液および測定対象の試料液のそれぞれについてバイオセンサを用いたＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定の際のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データを取得し、標準液および試料液それぞれについてＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定前後における有機体炭素濃度の変化に関係するデータを取得し、標準液および試料液それぞれについてバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データからＢＯＤ５濃度に関係する指標データを抽出し、標準液および試料液それぞれについて指標データと有機体炭素濃度の変化に関係するデータとに基づいて標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出し、標準液と試料液とのそれぞれの換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出するようにしている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の近似ＢＯＤ５測定方法では、ＢＯＤｓ測定装置から得られる本来のＢＯＤｓ濃度を用いてＢＯＤ５濃度を統計的に予測するのではなく、ＢＯＤｓ測定装置のバイオセンサの出力（Ｓ）からＢＯＤ５の測定の指標となる指標データを直接抽出し、さらに抽出した指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出するという全く新しい方法でＢＯＤ５濃度を測定するものである。
【００２２】
すなわち、ＢＯＤｓ測定装置のバイオセンサの出力（Ｓ）から指標データを直接抽出し、さらにＢＯＤｓ濃度測定前とＢＯＤｓ濃度測定後とにおける標準液中および試料液中の有機体炭素濃度の変化に関係するデータを取得する。
さらに抽出した指標データと有機体炭素濃度の変化に関係するデータとに基づいて、標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出する。これにより標準液や試料液に含まれる有機体炭素の分解の程度がばらつくことによる影響をなくした規格化したデータが得られる。
そして、標準液の換算指標データと試料液の換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出する。
【００２３】
この方法で算出したＢＯＤ５濃度は、ＪＩＳ  Ｋ０１０２の公定法に基づいて実測されたＢＯＤ５濃度とよく一致しており、後述するようにＢＯＤ５濃度の迅速（約１時間程度で測定結果が得られる）かつ精度よい測定方法となりうることが実験的に確かめられた。
【００２４】
また、本発明の近似ＢＯＤ５測定方法は、ＢＯＤ５濃度が既知の標準液および測定対象の試料液のそれぞれについてバイオセンサを用いたＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定の際のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データを取得し、標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度に関係するデータを測定し、標準液および試料液のそれぞれについてバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データからＢＯＤ５濃度に関係する指標データを抽出し、標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度に関係するデータに基づいてＴＯＣ分解率を算出し、標準液および試料液のそれぞれについてＴＯＣ分解率と指標データとに基づいて標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出し、標準液と試料液とのそれぞれの換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出するようにしてもよい。
これによれば、有機体炭素濃度の変化に関係するデータとしてＴＯＣ分解率を利用することができ、ＴＯＣ分解率を用いることにより精度のよい測定を行うことができる。
【００２５】
また、本発明の近似ＢＯＤ５測定方法は、ＢＯＤ５濃度が既知の標準液および測定対象の試料液のそれぞれについてバイオセンサを用いたＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定の際のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データを取得し、標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定前の有機体炭素濃度（ＴＯＣｉｎ）をＴＯＣ計により測定し、ＢＯＤｓ測定装置によりＢＯＤｓ濃度を測定した後の標準液および試料液それぞれについての有機体炭素濃度（ＴＯＣｏｕｔ）をＴＯＣ計により測定し、標準液および試料液のそれぞれについてバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データからＢＯＤ５濃度に関係する指標データを抽出し、標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度（ＴＯＣｉｎ、ＴＯＣｏｕｔ）に基づいて、ＴＯＣ分解率を算出し、標準液および試料液のそれぞれについてＴＯＣ分解率と指標データとに基づいて標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出し、標準液と試料液とのそれぞれの換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出するようにしてもよい。
これによれば、ＴＯＣ計による有機炭素体濃度測定で得た有機炭素体濃度を利用することができる。
【００２６】
また、本発明の近似ＢＯＤ５測定方法は、ＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度に関係するデータはＴＯＣ計、ＴＯＤ計、ＣＯＤ計、吸光度検出器のいずれかにより測定されるようにしてもよい。
これによれば、有機体炭素濃度の変化に対応したデータをＴＯＣ計、ＴＯＤ計、ＣＯＤ計、吸光度検出器のいずれかを用いて取得することができる。
【００２７】
また、本発明の近似ＢＯＤ５測定方法は、指標データとして、標準液又は試料液それぞれについて測定開始直後のバイオセンサ出力（Ｓ）が直線的に経時変化する領域のバイオセンサ出力の積分値を用いるようにしてもよい。
この方法で算出したＢＯＤ５濃度は、ＪＩＳ  Ｋ０１０２の公定法に基づいて実測されたＢＯＤ５濃度とよく一致しており、しかもＢＯＤ５濃度の実測値に非常に近い値が試料の性状に関わらず得られることが実験的に確かめられた。
後述するようにＢＯＤ５濃度の迅速（約１時間程度で測定結果が得られる）かつ精度よい測定方法となりうることが実験的に確かめられた。
【００２８】
また、本発明の近似ＢＯＤ５測定方法は、ＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定は、標準液についてのＢＯＤｓ濃度測定と試料液についてのＢＯＤｓ濃度測定とを交互に行うようにしてもよい。
バイオセンサの出力には、前回の測定の影響が次回の測定において履歴的に残る傾向がある。そこで、試料液ばかりを続けて測定するのではなく、試料液と標準液とを交互に測定するようにすることで、各試料液の測定直前には必ず標準液の測定が行われるようにして履歴的の影響を均等にすることができる。
【００２９】
また、上記課題を解決するためになされた本発明の近似ＢＯＤ５測定装置は、少なくともＢＯＤ５濃度が既知の標準液、測定対象の試料液を含む複数の流体を供給する流体供給部と、バイオセンサを使用して標準液および試料液それぞれのＢＯＤｓ濃度を測定するＢＯＤｓ測定装置と、ＢＯＤｓ測定装置によりＢＯＤｓ濃度が測定された後の標準液および試料液を捕集する捕集部と、標準液および試料液それぞれのＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定前の有機炭素濃度に関係するデータおよびＢＯＤｓ濃度測定後の有機体炭素濃度に関係するデータを測定する検出器と、標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ測定装置のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データからＢＯＤ５濃度に関係する指標データを抽出する指標データ抽出部と、標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素に関係するデータと指標データとに基づいて標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出する換算指標データ算出部と、標準液および試料液のそれぞれの換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出するＢＯＤ５算出部とを備えるようにしている。
これによれば、上述したＢＯＤ５測定方法を利用してＢＯＤ５濃度を迅速かつ精度よく測定することができる画期的なＢＯＤ５測定装置を提供することができる。
【００３０】
また、上記課題を解決するためになされた本発明の近似ＢＯＤ５測定装置は、少なくともＢＯＤ５濃度が既知の標準液、測定対象の試料液を含む複数の流体を供給する流体供給部と、バイオセンサを使用して標準液および試料液それぞれのＢＯＤｓ濃度を測定するＢＯＤｓ測定装置と、ＢＯＤｓ測定装置によりＢＯＤｓ濃度が測定された後の標準液および試料液を捕集する捕集部と、標準液および試料液それぞれのＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定前の有機炭素濃度に関係するデータおよびＢＯＤｓ濃度測定後の有機体炭素濃度に関係するデータを測定する検出器と、標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ測定装置のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データからＢＯＤ５濃度に関係する指標データを抽出する指標データ抽出部と、標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素に関係するデータに基づいてＴＯＣ分解率を算出する変化率算出部と、標準液および試料液のそれぞれについてＴＯＣ分解率と指標データとに基づいて標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出する換算指標データ算出部と、標準液および試料液のそれぞれの換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出するＢＯＤ５算出部とを備えるようにしてもよい。
【００３１】
また、本発明の近似ＢＯＤ５測定装置は、少なくともＢＯＤ５濃度が既知の標準液、測定対象の試料液を含む複数の流体を供給する流体供給部と、バイオセンサを使用して標準液および試料液それぞれのＢＯＤｓ濃度を測定するＢＯＤｓ測定装置と、ＢＯＤｓ測定装置によりＢＯＤｓ濃度が測定された後の標準液および試料液を捕集する捕集部と、標準液および試料液それぞれのＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定前の有機炭素濃度（ＴＯＣｉｎ）およびＢＯＤｓ濃度測定後の有機体炭素濃度（ＴＯＣｏｕｔ）を測定するＴＯＣ計と、標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ測定装置のバイオセンサ出力（Ｓ）の経時変化データからＢＯＤ５濃度に関係する指標データを抽出する指標データ抽出部と、標準液および試料液のそれぞれについてＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度（ＴＯＣｉｎ、ＴＯＣｏｕｔ）に基づいてＴＯＣ分解率を算出する変化率算出部と、標準液および試料液のそれぞれについて算出したＴＯＣ分解率と指標データとに基づいて標準液や試料液に含まれる有機体炭素がすべて分解した場合の指標データに換算した換算指標データを算出する換算指標データ算出部と、標準液および試料液のそれぞれの換算指標データに基づいてＢＯＤ５濃度を算出するＢＯＤ５算出部とを備えるようにしてもよい。
【００３２】
また、本発明の近似ＢＯＤ５測定装置は、ＢＯＤｓ濃度測定前後の有機体炭素濃度に関係するデータはＴＯＣ計、ＴＯＤ計、ＣＯＤ計、吸光度検出器のいずれかにより測定されるようにしてもよい。
【００３３】
また、本発明の近似ＢＯＤ５測定装置は、指標データとして、標準液又は試料液それぞれについて測定開始直後のバイオセンサ出力（Ｓ）が直線的に経時変化する領域のバイオセンサ出力の積分値を用いるようにしてもよい。
【００３４】
また、本発明の近似ＢＯＤ５測定装置は、ＢＯＤｓ測定装置によるＢＯＤｓ濃度測定において、標準液についてのＢＯＤｓ濃度測定と試料液についてのＢＯＤｓ濃度測定とを交互に行うようにしてもよい。
【００３５】
また、別の観点からなされた本発明の水質監視装置は、上記記載の近似ＢＯＤ５測定装置と、水源から試料液を採取してＢＯＤ５測定装置に送る試料液採取部と、ＢＯＤ５測定装置により算出したＢＯＤ５濃度の値に基づいて水源の水質を監視し、監視結果を出力する水質監視部とを備えるようにしている。
これによれば、上述した近似ＢＯＤ５測定装置を利用してＢＯＤ５濃度を迅速かつ精度よく測定することができるので、試料液供給部から供給される試料液について1時間程度の時間差で水質監視を行うことができる水質監視装置を提供することができる。
【００３６】
さらに別の観点からなされた本発明の廃水処理システムは、上記記載の近似ＢＯＤ５測定装置と、外部から供給される廃水の廃水処理を行う廃水処理装置と、廃水処理装置から廃水を採取しＢＯＤ５測定装置に試料液として送る試料液採取部と、ＢＯＤ５測定装置により算出したＢＯＤ５の値に基づいて廃水の水質を監視し、監視結果を出力する水質監視部と、水質監視部からの出力に基づいて廃水処理装置の運転を制御する廃水処理制御部とを備えるようにしている。
これによれば、上述した近似ＢＯＤ５測定装置を利用してＢＯＤ５濃度を迅速かつ精度よく測定することができるので、試料液供給部から廃水処理装置の廃水を採取してＢＯＤ５測定装置で１時間程度の短時間のうちにＢＯＤ５濃度を測定し、測定したＢＯＤ５濃度に基づいて水質監視部が監視結果を出力し、廃水処理制御部が水質監視部の出力結果に基づいて廃水処理装置の適切な制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（ＴＯＣ分解率の測定）
最初に、本発明の近似ＢＯＤ５測定方法での演算処理について理解するため、各標準液や試料液について測定したＴＯＣ分解率とその分析結果について説明する。
【００３８】
従来のＢＯＤｓ測定装置により得られたＢＯＤｓ濃度は、必ずしもＢＯＤ５濃度と一致せず、特に、含有有機化合物の存在によっては値が大きく異なっている。
そこで、この理由を解明するため、ＢＯＤｓ濃度測定のためにフローセルに供給された標準液および試料液を、フローセルの出口に設置した補集器で全量回収するようにし、ＢＯＤの主成分である有機体炭素濃度を、フローセル入口と出口とで別々に測定して、次式（２）でＴＯＣ分解率を算出した。
【００３９】
ＴＯＣ分解率＝｛［（入口濃度（TOCin）×係数（K））−（出口濃度（TOCout）−ブランク濃度）］／（入口濃度（TOCin）×係数（K））｝×１００  ・・・・・・・・（２）
ここで、係数Kは、リン酸緩衝液による希釈率を係数として組み込んだものであり（例えば標準液8.8ml/5分、リン酸緩衝液2.8ml/5分で流す場合はK＝8.8/(8.8+2.8)となる)、ブランク濃度はリン酸緩衝液のみの場合のＴＯＣ濃度である。
【００４０】
表１は複数の異なる試料液についてのＴＯＣ分解率の算出結果である。これらの測定結果から標準液および試料液ともに、ＴＯＣ分解率は一定でなく、完全に酸化分解されていないことが判明した。
【００４１】
ＴＯＣ分解率が一定でなく、完全に酸化分解されない（生分解反応が完結しない）理由として、次の２点が上げられる。
（１）ＢＯＤｓ測定装置では、標準液および試料液をフローセルに供給している５分間の酸素消費量を計測しているが、この時間は生分解反応時間としては短すぎる。（これに対してＢＯＤ５測定では、試料中の有機体炭素などの生分解に伴って５日間に消費される酸素量を計測していることから、生分解反応はほとんど完結していると考えられる）。
（２）試料に含まれる有機性物質の種類やこれらの固定微生物への馴致度により、生分解の難易度が異なる。そのため、一定とならない。
【００４２】
つまり、ＪＩＳ  Ｋ３６０２に規定されているＢＯＤｓ測定装置での５分間の生分解反応により測定されるＢＯＤｓ濃度では、必ずしも微生物による生分解反応が完結しておらず、標準液や試料液に含まれる有機体炭素の分解率が測定ごとにばらついて一定ではないことがＢＯＤｓ濃度とＢＯＤ５濃度との不一致に影響していると考えられる。
【表１】
2005140757.tif 000003
【００４３】
そこで、この分析結果を逆に利用すべく、ＴＯＣ分解率を積極的に活用し、得られたＢＯＤｓ濃度を完全に生分解反応が完結したときの値に換算することが考えられる。
まず、５分間の生分解反応により測定された本来のＢＯＤｓ濃度（すなわちＪＩＳ  Ｋ３６０２に規定された公定法によるＢＯＤｓ濃度）を換算計算の元となる指標データとし、これにＴＯＣ分解率を用いて有機体炭素が１００％分解した場合に換算した換算ＢＯＤｓ濃度（試行的なＢＯＤｓ濃度）を算出した結果、換算ＢＯＤｓ濃度とＢＯＤ５濃度との関係には改善が見られた。しかし、まだ一致度は十分ではないため、さらに一致度を上げることが望まれた。
【００４４】
それゆえ、さらにＢＯＤ５濃度との一致度の高いデータを得ることができるようにするための指標データとして、どのような値が適切であるかを試行錯誤し、ＢＯＤｓ濃度測定に伴って生じるバイオセンサの出力を検討した結果、標準液や試料液のＴＯＣ分解率（生分解反応率）の差は、バイオセンサの出力の経時変化曲線のうち、初期の直線部分に最も現れることを実験的に見出した。すなわち、経時変化曲線の直線部分の積分値を指標データとし、この指標データに対しＴＯＣ分解率を用いて換算することによりＢＯＤ５濃度との一致度が高いデータを得ることができることを見出した。
【００４５】
以上のことから、ＢＯＤｓ測定装置とＴＯＣ計とによるＢＯＤｓ濃度の測定（バイオセンサの出力測定）、ＢＯＤｓ濃度測定前の標準液中、試料液中の有機体炭素濃度測定、ＢＯＤｓ濃度が測定された後の標準液中、試料液中の有機体炭素濃度測定とを組み合わせて、以下に示すステップで演算処理することにより、簡易的に近似ＢＯＤ５濃度を測定できる方法を確立した。
【００４６】
（近似ＢＯＤ５測定方法）
近似ＢＯＤ５濃度を測定するための測定方法は以下のステップからなる。
（ａ）ＢＯＤｓ測定装置の出口側に捕集装置を用いて、ＢＯＤｓ濃度を測定する過程でフローセルから排出される標準液および試料液を捕集する。
（ｂ）標準液および試料液のＴＯＣ濃度と、（ａ）で捕集された標準液および試料液のＴＯＣ濃度を測定し、（２）式を用いＴＯＣ分解率を算出する。
【００４７】
（ｃ）ＢＯＤｓ濃度の測定において、標準液および試料液のバイオセンサの出力の経時変化データをデータ収集装置（例えば株式会社キーエンス製NR-1000）により取り込み、取り込んだ経時変化データからバイオセンサの出力が直線的に変化する初期の部分の出力を抽出する。抽出した直線部分の開始点をＡ、終了点をＢとする。さらにＡ、Ｂ間の所要時間Ｃを標準液および試料液についてそれぞれ求める。このＡ点、Ｂ点について図を用いて説明する。
【００４８】
図６は標準液、試料液についてのバイオセンサ出力の経時変化データの一例を示す図である。図において横軸は一定間隔ごとに取り込むデータの取込み点数であり時間軸を示している。また、縦軸はバイオセンサの出力であり、ここでは２．１Ｖ付近にベースラインがあり、バイオセンサの出力が小さくなるにつれて出力が下側にシフトするようになっている。
【００４９】
測定サイクル（図３と同じ測定サイクル）が開始されると、標準液、試料液ともにベースラインの２．１Ｖ付近から直線的に変化し、しばらくすると傾斜が曲線になる。５分経過した時点で標準液や試料液の供給が停止されて洗浄水が供給されると、再び出力はベースラインまで戻るようになる。
この図において、測定開始初期の出力が直線的に変化する領域（破線で囲んだ領域）において開始点Ａ、終了点Ｂの２点を定め、その２点の間の経過時間Ｃを求める。
なお、経時変化データから直線部分の抽出する作業は、データ処理ソフトにより自動的に行うことができる。
【００５０】
（ｄ）標準液および試料液についてのＢＯＤ５濃度に関係するデータとして、次式（３）により定義される指標面積Ｄ（すなわち測定開始直後のバイオセンサ出力が直線的に経時変化する領域におけるバイオセンサ出力の積分値）を算出し、これを後述する換算計算の指標データとする。
Ｄ＝（Ａ−Ｂ）×Ｃ／２  ・・・・・（３）
【００５１】
（ｅ）標準液および試料液のＴＯＣ（ＴＯＤも可）分解率を用いて１００［％］分解した場合に換算した換算指標面積（換算指標データ）Ｅを次式（４）により算出する。
Ｅ＝（１００／TOC分解率）×（面積（Ｄ））  ・・・・・（４）
【００５２】
（ｆ）（ｅ）で得た標準液および試料液の換算指標面積Ｅ（換算指標データ）から次式（５）を用いて計算ＢＯＤ５濃度Ｆを算出する。
Ｆ＝（試料液の換算指標面積（Ｅｓｐｌ）／標準液の換算指標面積（Ｅｓｔｄ））×２０［mg/L］  ・・・・・（５）
【００５３】
なお、この測定方法において、ＢＯＤｓ濃度測定と、（ＢＯＤｓ測定前の）標準液および試料液を測定する順番は、いずれが先でもよく、同時に並行して行ってもよい。
また、標準液と試料液とのＢＯＤｓ濃度測定は、交互に行うのが好ましい。これは、バイオセンサの性質として前回の生分解反応の影響が履歴として残る傾向があるため、試料液での測定前に必ず標準液での測定を挟むようにすることでそのような影響をできるだけ排除するためである。
【００５４】
なお、上述した方法では、ＴＯＣ計によるＴＯＣ濃度測定を行ったが、これに代えてＴＯＤ計を用いてＴＯＤ濃度を測定するようにしてもよい。要するに主として有機体炭素量を求めることができればよく、吸光度検出器やＣＯＤ濃度検出器等の他の検出器で代用してもよい。
【００５５】
（近似ＢＯＤ５測定装置）
次に、上述した近似ＢＯＤ５測定方法を実施するための近似ＢＯＤ５測定装置の一実施形態について図面を用いて説明する。
【００５６】
図１は、本発明の一実施形態である近似ＢＯＤ５測定装置の構成を示す図である。この近似ＢＯＤ５測定装置１は、主にＢＯＤｓ測定装置１０と、捕集器１２と、ＴＯＣ計１３と、エアーポンプ１４と、流体供給部２０と、データ処理装置３０とから構成される。
【００５７】
ＢＯＤｓ測定装置１０は、ＪＩＳ  Ｋ３６０２に記載のＢＯＤｓ濃度測定方法に基づいてＢＯＤｓ濃度を測定するものであり、バイオセンサ１１を備えている。バイオセンサ１１はバイオセンサ先端の微生物膜と酸素電極とが組み合わされた構造をしており、微生物膜がフローセル内に装着されている。有機性物質を含む液体がフローセルに供給されることにより微生物膜と接触し、有機物質が分解される。この微生物分解の際に溶存酸素が消費され、その酸素消費に伴って発生する電流を酸素電極が検知し、外部に出力信号（Ｓ）として出力するようにしてある。ここではＢＯＤｓ測定装置１０として王子計測機器株式会社製ＢＦ−２０００を使用している。
【００５８】
なお、バイオセンサ１１に使用する微生物膜は、処理すべき廃水の活性汚泥を培養物により調製する。例えば、処理すべき廃水系から１Ｌの廃水を採取し、グルコース・グルタミン酸を各１．５ｍｇとＪＩＳ  Ｋ  ０１０２に記載の緩衝液（ｐＨ７．２、Ａ液）、硫酸マグネシウム溶液（Ｂ液）、塩化カルシウム溶液（Ｃ液）および塩化鉄（ＩＩＩ）溶液（Ｄ液）各２ｍｌをそれぞれ加え、ｐＨを中性付近に保ちながら、２５℃で曝気下に約１５時間培養した後、培養液を遠心分離して沈殿物を取得し、この沈殿物を同一廃水系の廃水に懸濁する。このような培養工程を３回繰り返して、活性汚泥の培養物を得る。
そして、培養物の微量を多孔質のメンブレンフィルターのような固定膜に固定することにより、バイオセンサの微生物膜を調製する。
【００５９】
捕集器１２は、ＢＯＤｓ測定装置１０から流出してきた液体（標準液、試料液、洗浄水、リン酸緩衝液が流れる）からＢＯＤｓ測定後の標準液２１を捕集したり、ＢＯＤｓ測定後の試料液２３を捕集したりする。
捕集器１２は、標準液回収用と試料液回収用とを別々に用意し、図示しない容器切替機構により標準液と試料液とを別々に回収する。
なお、洗浄水２２が流出している間は、切換バルブ４０を操作することにより外部に廃棄される。
【００６０】
ＴＯＣ計１３は、測定対象液中の有機体炭素量を測定するものであり、具体的には島津製作所製ＴＯＣ−５０００を使用している。
ここでは、まず、標準液２１原液および試料液２３原液のＴＯＣ濃度が測定される。このＴＯＣ濃度は、ＢＯＤｓ測定装置１０におけるＢＯＤｓ測定前のＴＯＣ濃度（ＴＯＣｉｎ）として扱われる。
【００６１】
ＴＯＣ計１３は、また、捕集器１２に捕集された標準液、捕集器１２に捕集された試料液のＴＯＣ濃度が測定される。このＴＯＣ濃度は、ＢＯＤｓ測定装置１０におけるＢＯＤ測定後のＴＯＣ濃度（ＴＯＣｏｕｔ）として扱われる。
【００６２】
流体供給部２０は、標準液２１（グルコース・グルタミン酸溶液、ＢＯＤ５濃度は２０［mg/L］）、洗浄水２２、試料液２３が用意されている。これらの液体はバルブ２５、２６、２７およびポンプ２８を適宜駆動することにより調製され、ＢＯＤｓ測定装置１０に供給される。また、液体供給部２０にはリン酸緩衝液２４が用意され、ポンプ２９により常時供給される。リン酸緩衝液は微生物膜の活性のために用いられる。
エアーポンプ１４は、流体供給部２０とＢＯＤｓ測定装置１０との間の流路に接続され、常時エアーレーションすることにより、微生物による有機体炭素の分解に利用される酸素を供給している。
【００６３】
標準液２１を測定する際にはバルブ２５を開くとともにポンプ２８を駆動し、さらにリン酸緩衝液２４を送るポンプ２９を駆動することにより、両ポンプの回転速度により定まる流量比の混合液体がＢＯＤｓ測定装置１０に供給される。
同様に試料液２３を測定する際にはバルブ２６を開くとともにポンプ２８を駆動し、さらにリン酸緩衝液２４を送るポンプ２９を駆動する。
ＢＯＤｓ測定装置１０を洗浄するときは、バルブ２６を開いてポンプ２８を駆動することにより洗浄水を供給する。
また、流体供給部２０はＴＯＣ計１３にも標準液２１、試料液２３が供給されるように流路接続してある。
【００６４】
データ処理装置３０は、標準液２１および試料液２３のそれぞれについて、バイオセンサ１１からの出力（Ｓ）と、ＴＯＣ計１３からのＢＯＤｓ濃度測定前のＴＯＣ濃度（ＴＯＣｉｎ）と、ＢＯＤｓ濃度測定後のＴＯＣ濃度（ＴＯＣｏｕｔ）の各データとに基づいて、演算処理を行うものである。
具体的にはＢＯＤｓ測定装置１０のバイオセンサ１１の出力（Ｓ）をサンプリングするキーエンス製データ収集システムＮＲ−１０００と、取得したデータに基づいて演算を行う汎用パーソナルコンピュータとにより構成される。
【００６５】
データ処理装置３０により実行される演算をさらに機能的に分類して説明すると、指標データ抽出部３１、変化率算出部３２、換算指標データ算出部３３、ＢＯＤ５算出部３４とに分類することができる。
【００６６】
指標データ抽出部３１では、標準液および試料液のそれぞれについて、ＢＯＤｓ測定装置１０のバイオセンサ１１の出力（Ｓ）から指標データを抽出する演算を行う。すなわち、上述した（３）式で定義される指標面積Ｄ（測定開始直後のバイオセンサ出力が直線的に経時変化する領域におけるバイオセンサ出力の積分値）を指標データとして算出する。
【００６７】
変化率算出部３２では、標準液および試料液のそれぞれについて、ＢＯＤｓ測定前後の有機体炭素濃度（ＴＯＣｉｎ、ＴＯＣｏｕｔ）に基づいて、上述した（２）式で定義されるＴＯＣ分解率を算出する。
【００６８】
換算指標データ算出部３３では、標準液および試料液のそれぞれについて、上述した（４）式に基づいて換算指標面積（換算指標データ）Ｅを算出する。
【００６９】
ＢＯＤ５算出部３４では、標準液および試料液の換算指標面積（換算指標データ）から上述した（５）式を用いて計算ＢＯＤ５濃度Ｆを算出する。
【００７０】
次に、この近似ＢＯＤｓ測定装置１による測定動作について図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７１】
ｓｔ１０１：
ＢＯＤｓ測定装置１０に標準液２１とリン酸緩衝液２４が送られ、ＢＯＤｓ測定が行われる。このときのバイオセンサ１１の出力（Ｓ）が測定される。
ｓｔ１０２：
データ処理装置３０により、（３）式に基づいて出力（Ｓ）から指標面積（Ｄｓｔｄ）が算出され、記憶される。
【００７２】
ｓｔ１０３：
ＴＯＣ計１３に標準液２１が送られ、標準液中の有機炭素濃度（ＴＯＣｉｎ）が測定され、記憶される。なお、この測定はｓ１０１と同時に並行して行う。
ｓｔ１０４：
ＢＯＤｓ測定装置１０の出口側の捕集器１２に、ｓ１０１でＢＯＤｓ濃度が測定された後の標準液が全量回収された後、標準液中の残存有機体炭素濃度（ＴＯＣｏｕｔ）が測定される。
ｓｔ１０５：
ｓｔ１０３、ｓｔ１０４で測定した有機体炭素濃度（ＴＯＣｉｎ、ＴＯＣｏｕｔ）から（２）式に基づいて、標準液のＴＯＣ分解率が算出され、記憶される。
【００７３】
ｓｔ１０６：
ＢＯＤｓ測定装置１０に試料液２３とリン酸緩衝液２４が送られ、ＢＯＤｓ測定が行われる。このときのバイオセンサ１１の出力（Ｓ）が測定される。
ｓｔ１０７：
データ処理装置３０により、（３）式に基づいて出力（Ｓ）から指標面積（Ｄｓｐｌ）が算出され、記憶される。
【００７４】
ｓｔ１０８：
ＴＯＣ計１３に試料液２３が送られ、試料液中の有機炭素濃度（ＴＯＣｉｎ）が測定され、記憶される。なお、この測定はｓ１０６と同時に並行して行う。
ｓｔ１０９：
ＢＯＤｓ測定装置１０の出口側の捕集器１２に、ｓ１０６でＢＯＤｓ濃度が測定された後の試料液２３が全量回収された後、試料液中の残存有機体炭素濃度（ＴＯＣｏｕｔ）が測定される。
【００７５】
ｓｔ１１０：
ｓｔ１０８、ｓｔ１０９で測定した有機体炭素濃度（ＴＯＣｉｎ、ＴＯＣｏｕｔ）から（２）式に基づいて、試料液のＴＯＣ分解率が算出される。
ｓｔ１１１：
ｓｔ１０２、ｓｔ１０５、ｓｔ１０７、ｓｔ１１０で求めたＤｓｔｄ、標準液のＴＯＣ分解率、Ｄｓｐｌ、試料液のＴＯＣ分解率を用いて、（４）式に基づいて、ＴＯＣ分解率が１００［％］のときに換算した換算指標面積Ｅｓｔｄ（標準液）、Ｅｓｐｌ（試料液）が算出される。
ｓｔ１１２：
ｓｔ１１１で算出された換算試料面積Ｅｓｔｄ、Ｅｓｐｌを用いて（５）式に基づいて、計算ＢＯＤ５濃度が算出される。
【００７６】
以上の動作を順次実行することにより、短時間（約１時間）のうちにＢＯＤ５濃度を算出することができる。
【００７７】
（測定例）
次に、上述した近似ＢＯＤ５測定装置による測定例について説明する。
数日間にわたって廃水を採取し、さらにＢＯＤｓ測定に影響がある有機化合物を不定期に添加するようにして試料液を調製し、これらの試料液についてＪＩＳ  Ｋ０１０２で規定する公定法により測定したＢＯＤ５濃度、ＪＩＳ  Ｋ３６０２で規定する公定法により測定したＢＯＤｓ濃度、本発明の近似ＢＯＤ５測定装置により求めた計算ＢＯＤ５濃度を測定し比較した。各試料液についてはガスクロマトグラフィー法により含有する有機溶媒についても測定した。
【００７８】
測定結果を表２に示す。また、ＢＯＤｓ濃度とＢＯＤ５濃度の関係を図７に示し、計算ＢＯＤ５濃度とＢＯＤ５濃度との関係を図８に示す（なお、表２に示す各データと表１の各データとは、同じ試料番号（試料Ｎｏ）のものは同じ試料液のデータである）。
【００７９】
表２および図７に見られるように、ＢＯＤ５濃度とＢＯＤｓ濃度との関係は相関係数Ｒ２が０．７８９であり弱い相関であることを示している。これらの関係を近似的に直線式で表した場合の直線式の傾きを示す定数は５．３３０６であり、ＢＯＤｓ濃度とＢＯＤ５濃度との一致度は決してよくない。特に、図７に見られるように、ＤＭＦを添加した３つの試料については完全に外れており、ＤＭＦのような有機化合物がＢＯＤｓ濃度とＢＯＤ５濃度との関係に大きく影響を与えている。
【００８０】
一方、表２および表８に見られるように、ＢＯＤ５濃度と計算ＢＯＤ５濃度との関係は、相関係数Ｒ２が０．９６５３であり、強い相関を示している。また、両者は比例関係にありかつ比例定数が１に非常に近い値を示しており、計算ＢＯＤ５濃度とＢＯＤ５濃度との一致度はよい。したがって本発明の近似ＢＯＤ５測定装置で測定し算出した計算ＢＯＤ５濃度をＢＯＤ５濃度と見なすことができ、廃水処理施設のモニタ等に役立たせることができる。
【表２】
2005140757.tif 000004
【００８１】
（水質監視装置および廃水処理装置）
次に、本発明の他の実施形態である近似ＢＯＤ５測定装置を応用した水質監視装置および廃水処理システムについて図２を用いて説明する。この廃水処理システム５０は、水質監視装置６０と、廃水処理制御部６４と、廃水処理装置７０とから構成される。
【００８２】
水質監視装置６０は、近似ＢＯＤ５測定装置６１と、水質監視部６２と試料液採取部６３とから構成される。
【００８３】
近似ＢＯＤ５測定装置６１は、図１の近似ＢＯＤ５測定装置１と同一であり、後述するように廃水処理装置７０（水源）から採取した廃水を試料液２３とすることができ、採取した試料液２３を少なくとも１時間間隔で測定することができるようにしてある。
【００８４】
水質監視部６２は、近似ＢＯＤ５測定装置６１で求めた計算ＢＯＤ５濃度の測定結果に基づいて水質を監視する。例えば判断基準となる計算ＢＯＤ５濃度の基準値や許容変動幅を記憶しておき、測定結果をこれらの基準値と比較する監視を継続的に行い、測定値を随時出力するとともに、測定値が基準値を超えたり、一定期間内に許容変動幅を超えたりした場合に警報信号を出力することにより水質の監視が行われる。
【００８５】
試料液採取部６３は、廃水処理装置７０から廃水を採取して近似ＢＯＤ５測定装置６１の流体供給部２０（図１参照）に送るための配管流路で構成される。
【００８６】
廃水処理制御部６４は、水質監視部６２から出力される測定値や警報信号等の監視結果を受けて、この監視結果に基づいて適切な制御信号を廃水処理装置７０に送る。
【００８７】
廃水処理装置７０は、廃水貯留槽７１、廃水処理槽７２、沈殿槽７３、希釈水貯留槽７４、工場等の廃水出口と廃水貯留槽７１とを流路接続する配管７５、廃水貯留槽７１と廃水処理槽７２とを流路接続する配管７６、廃水処理槽７２と沈殿槽７３とを流路接続する配管７７、沈殿槽７３から廃水を排出する配管７８、希釈水貯留槽７４から廃水貯留槽７１に希釈水を供給するための配管７９、配管７６の途中に設けられた流量調節弁８１、配管７８の途中に設けられた流量調節機能付の三方弁８２、配管７９の途中に設けられた流量調節弁８３、三方弁８２と廃水処理槽７２とを流路接続する戻し配管８０とから構成される。流量調節弁８１、三方弁８２、流量調節弁８３は、廃水処理制御部６４からの制御信号により制御されるようにしてある。
【００８８】
この廃水処理システム５０では、工場等の廃水出口からの廃水が配管７５を経て廃水貯留槽７１に導かれ、処理量に応じて廃水貯留槽７１から配管７６および流量調節弁８１を経て廃水処理槽７２へ送られる。
廃水処理槽７２では活性汚泥を用いて廃水が処理される。処理された廃水は配管７７を経て沈殿槽７３に送られる。沈殿槽７３で一定時間滞留した処理水は配管７８および三方弁８２を経て外部に排出される。
【００８９】
廃水処理装置７０の配管７６を流れる廃水は、一部が試料採取部６３で採取され、ＢＯＤ５測定装置６１に送られる。なお、試料採取部６３は測定目的に応じて配管７６の他に配管７８、廃水処理槽７２、三方弁８２の出口側近傍（外部への排出口）等の適当な位置から試料を採取するようにしてもよい。
【００９０】
近似ＢＯＤ５測定装置６１に送られた廃水は、１時間程度で測定を終え、計算ＢＯＤ５濃度が算出されて、水質監視部６２に送られる。
水質監視部６２は、計算ＢＯＤ５濃度の測定結果を廃水処理制御部６４に随時出力するようにしてあり、さらに、あらかじめ記憶されてある基準値と現時点の測定値とが比較され、測定値が基準値を超えると警報信号が出力されるようにしてある。
【００９１】
廃水処理制御部６４は、水質監視部６２から送られる警報信号等の監視結果に基づいて制御信号を流量調節弁８１、三方弁８２、流量調節弁８３に出力する。
流量調節弁８１への制御信号が出力されると、廃水貯留槽７１から廃水処理槽７２への廃水の流れが増減され、または停止される。
三方弁８２への制御信号が出力されると、外部（公共用水域）への排出が停止され、あるいは処理水が戻し配管８０を経て廃水処理槽７２に返送される。
流量調節弁８３への制御信号が出力されると、希釈水貯留槽７４から廃水貯留槽７１へ希釈水が加えられて、廃水貯留槽７１中の廃水が希釈される。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明によれば、近似ＢＯＤ５濃度を迅速かつ精度よく測定することができるので、本来のＢＯＤ５濃度と見なすことができる近似ＢＯＤ濃度（計算ＢＯＤ濃度）をリアルタイムで取得するときに利用することができる。また、上記近似ＢＯＤ濃度を用いた近似ＢＯＤ５測定装置を提供する場合に利用することができる。また、このような近似ＢＯＤ５測定装置を応用した水質監視装置、廃水処理システムを提供する場合に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の一実施形態である近似ＢＯＤ５測定装置の構成を示す図。
【図２】本発明の一実施形態である近似ＢＯＤ５測定装置を応用した水質監視装置および廃水処理システムの構成を示す図。
【図３】ＢＯＤｓ測定装置による測定サイクルを説明する図。
【図４】バイオセンサ出力の経時変化を示す図。
【図５】近似ＢＯＤ５測定装置による測定時のフローチャート。
【図６】バイオセンサ出力の経時変化と指標データを説明する図。
【図７】ＢＯＤｓとＢＯＤ５との関係を示す図。
【図８】ＢＯＤ５とＢＯＤｓからのＢＯＤ５（計算ＢＯＤ５）との関係を示す図。
【符号の説明】
【００９４】
１  近似ＢＯＤ５測定装置
１０  ＢＯＤｓ測定装置
１１  バイオセンサ
１２  捕集器（捕集部）
１３  ＴＯＣ計
２０  流体供給部
２１  標準液
２３  試料液
３０  データ処理装置
３１  指標データ算出部
３２  変化率算出部
３３  換算指標データ算出部
３４  ＢＯＤ５算出部
５０  廃水処理システム
６０  水質監視装置
６１  近似ＢＯＤ５測定装置
６２  水質監視部
６３  試料液採取部
６４  廃水処理制御部
７０  廃水処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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