(57)【要約】    【課題】    試料採水部内部において、試料供給時に付着・蓄積するコンタミを自動洗浄する。    【解決手段】    試料採水・測定操作が終了すると、試料採水部１とＴＯＣ測定部をつなぐ試料供給チューブ１２に、ＴＯＣ測定部側から供給チューブ１２に洗浄することができる塩酸などの試薬を流すことによって、チューブ内に付着・蓄積したコンタミを洗浄することができる。この操作を自動制御し、洗浄する試薬を分析に用いるものと同じものを用いることによって、より効率的な自動水質計測器を提供することができる。    【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料水中の特定成分濃度を測定する分析部、前記分析部へ試料供給チューブを介して試料水を供給する試料採水部、及び前記試料採水部の動作を制御する制御部を備えた自動水質計測器において、
前記制御部は、試料採水前及び／又は後に、前記チューブに洗浄用試薬を流すように制御することを特徴とする自動水質計測器。
【請求項２】
チューブを洗浄する前記試薬は、酸及び／又はアルカリ溶液である請求項１に記載の自動水質計測器。
【請求項３】
チューブを洗浄する前記試薬として、測定に用いられる試薬を兼用する請求項１又は２に記載の自動水質計測器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水、下水、環境水、プラント用水などの試料水中に含まれる成分の測定、検査又は管理のための水質分析計に関し、例えば、試料水中に含まれる全窒素（ＴＮ）、全リン（ＴＰ）、有機汚濁物質の少なくとも１つを測定することのできる水質分析計に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国においては水中の有機汚濁物質、窒素化合物、リン化合物を測定する方法は、ＪＩＳのＫ０１０２環境庁告示１４０号によって公的に規格化されている。
水質分析計の分析方法は、まず試料水中の窒素化合物を硝酸イオンに、リン化合物をリン酸イオンに変換する。
窒素化合物の計測は、ｐＨを２〜３に調整し波長２２０ｎｍでの紫外線吸光度を測定することで計測される。
【０００３】
一方、リン化合物の計測は、リン酸イオンが特有の光吸収を持たないので、発色剤としてモリブテン酸アンモニウム溶液とＬ−アスコルビン酸溶液を添加して発色させ、波長８８０ｎｍでの吸光度を測定している。
【０００４】
また、我が国においては、水質環境保全のために、閉鎖性海域に流入する工場排水に対し、有機汚濁物質についてはすでに総量規制が実施され、ＵＶ（紫外線）計、ＴＯＣ（全有機炭素）計、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）計、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）計などが公定法として採用されている。その中でもＵＶ計は構成の簡素さにより最も普及している。
【０００５】
水質分析を行なう際は、装置に備えた試料採水部により、排水や下水、環境水をくみ上げて分析部に供給する（特許文献１参照。）。しかし、水質分析計の試料採水部は、例えば排水や下水などを採取した場合には、その内部に試料水中に含まれる有機性汚濁物質が付着して蓄積したり、また、微生物膜（例えば、スライムなど）が付着し、試料水に含まれる栄養分や日光によって成長してしまったりすることがある。また、通常自動水質計測器の試料採水時において、試料採水後の採水チューブは、次測定の試料採水まで採水チューブ内は試料又は水で満たされている状態であり、これら試料水による試料採水部の汚れは、人手による定期的な洗浄によって除去している。
【特許文献１】特開２００１−２９６２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動水質計測器の試料採水部が試料又は水で常に満たされている場合、試料採水後の供給チューブの内壁には試料中の成分などが付着することにより、次回測定時にコンタミとしての影響を受け、分析上精度よく計測できないなどの問題があった。
これまで実施していたように測定毎に試料供給チューブを手動で洗浄する場合は、労力と時間を要する。また、連続分析装置の場合には、洗浄中は測定装置を停止しなければならないため、測定データを得ることのできない期間、すなわち欠測期間が生じて連続分析に支障をきたす。
そこで本発明は、試料採水部の内部において供給チューブを自動洗浄することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、試料水中の特定成分濃度を測定する分析部、前記分析部へ試料供給チューブを介して試料水を供給する試料採水部、及び前記試料採水部の動作を制御する制御部を備えた自動水質計測器において、前記制御部は、試料採水前及び／又は後に、前記チューブに洗浄用試薬を流すように制御することを特徴とする。
チューブを洗浄する前記試薬の一例は、酸及び／又はアルカリ溶液である。
その洗浄用試薬として、測定に用いられる試薬を兼用してもよい。
試料採水前及び／又は後とは、試料採水前と後の一方又は両方の意味を表しており、酸及び／又はアルカリ溶液も同様に一方又は両方の意味を表している。
【発明の効果】
【０００８】
試料採水時の前及び／又は後に、試料供給チューブを試薬によって洗浄することを機械で制御し、自動化することによって、次回測定時のコンタミとしての汚れの影響を防ぐことができる。
また、洗浄する試薬を試料分析に用いる試薬と同じものを用いることによって、装置の構成を簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は一実施例の水質分析計の試料採水部を概略的に示した断面図である。
この実施例では、オンラインＴＯＣ計における試料採水部を説明する。
この試料採水部１は中央部に採水容器２の約半分の高さをもつ仕切り板４を備え、この仕切り板４により、試料水を採取する試料採取部２ａと、採取された試料を攪拌し均一化してＴＯＣ計測部１９へ供給するホモジナイザ２ｂとに分けられている。
破線で示された部材１０はストレーナであり、試料採取時に試料採取部２ａからホモジナイザ２ｂへ仕切り板４を越えて流れ込む試料水中のゴミを取り除く。
【００１０】
６は試料水を採水容器２に供給する供給チューブであり、採水容器２の試料採取部２ａ側面に取り付けられている。８、１６はそれぞれ試料採取部２ａ及びホモジナイザ２ｂの試料水などを外部に排出するための排水管であり、これらはそれぞれ電磁弁９、１７によって開閉されるようになっている。
【００１１】
ホモジナイザ２ｂの側面下方には、ＴＯＣ計測部１９に試料水を供給するための試料水供給チューブ１２が取り付けられている。ＴＯＣ計測部１９は試料水供給チューブ１２から供給された試料水を測定部へ導くことができるとともに、試料水供給チューブ１２に逆方向に洗浄用の水又は試薬を流すことができるようになっている。１４はホモジナイザ２ｂ内で試料水を攪拌して均一化させる攪拌器であり、攪拌器１４はモータ（図示略）によって回転させられ、ホモジナイザ２ｂ内の試料水を攪拌する。
【００１２】
ホモジナイザ２ｂの側面上方からは、洗浄水噴出手段として純水を先端より噴出するノズル２０が差し込まれている。ノズル２０の先端はストレーナ１０に向けられており、先端部より噴出する純水によってストレーナ１０やその周辺に付着した汚れが除去される。
採水容器２の試料採取部２ａの側面には仕切り板４の上端よりも高い位置に排水口７が設けられ、試料水採取時や採水容器２への試料水の供給量が多すぎる場合など、採水容器２内に試料水が溢れないように排水口７から試料水が排出される。
【００１３】
以下に動作を説明する。
試料水は供給チューブ６から連続的に試料採取部２ａに供給され、測定スケジュールに従って電磁弁９が閉じられて試料採取部２ａに溜められる。試料採取部２ａに溜まった試料水の水位が仕切り板４の高さを越えると、試料水はストレーナ１０を通ってホモジナイザ２ｂに流れ込む。このとき、ホモジナイザ２ｂに流れ込む試料水に含まれていたゴミはストレーナ１０によって取り除かれる。電磁弁９は測定スケジュールに従って所定時間後に開けられて供給チューブ６からの試料水は排水管８から排出される。
【００１４】
ホモジナイザ２ｂでは電磁弁１７が閉じられており、流れ込んだ試料水は攪拌器１４によって均一化された後、下方の試料水供給チューブ１２を通ってＴＯＣ計測部１９に供給される。このとき、供給チューブ６からの試料水の供給量が、ＴＯＣ計測部１９への試料水供給量よりも大きくても、水位が排水口７に達すると排水口７より排水されるので、試料水が採水容器２の上面まで達することはない。
【００１５】
ＴＯＣ計測部１９への試料水供給が終了すると、電磁弁１７が開けられてホモジナイザ２ｂに残留した試料水は排水管８及び１６より排出される。その後、ＴＯＣ計測部１９から試薬が試料供給チューブ１２を試料採水部１の方向に流され、排水管１６から排出される。その試薬としては、例えば塩酸溶液が流されることによって試料供給チューブ１２内が洗浄される。続いてＴＯＣ測定部１９から試料供給チューブ１２に水が流される。その後、ノズル２０の先端部より洗浄水として純水が噴出され、ストレーナ１０やその周辺に吹き付けられて洗浄が行われる。
塩酸溶液と水による試料供給チューブ１２の洗浄と、ノズル２０の先端から洗浄水を噴出して行なう洗浄は、順序を変えて行なうことも、同時に行なうことも可能である。
【００１６】
以上の洗浄操作を自動で行なうことで測定動作が終了する。
試料供給チューブ１２の洗浄は、試料測定後に限らず試料測定前に行なうことも可能であり、洗浄に用いる試薬は酸及び／又はアルカリ溶液によって行なうことが可能である。また、試料供給チューブ１２の洗浄を複数種類の試薬によって複数回行なうことも可能であり、洗浄後に蒸留水を流すことも好ましい。
【００１７】
図２は一実施例の全リン測定装置の構成を概略的に示す図である。
２１は試料調整槽であり、試料水が常時流れており、チューブ５０を介してポートバルブ２８ｂの１つのポートに接続されており、測定時に試料水が採取される。
ポートバルブ２８ｂの他のポートには酸化反応部３２の試料供給・採取部３５と、測定部３６が接続され、ポートバルブ２８ｂの共通ポートは他のポートバルブ２８ａの１つのポートに接続されている。
【００１８】
ポートバルブ２８ａの各ポートには、試薬や測定校正用水などの液２２〜２７を貯留するための容器が配管によって接続されている。この実施例においては、液２２はモリブデン青色法のための発色剤である硫酸酸性モリブデン酸アンモニウム・酒石酸アンチモニルカリウム溶液、液２３は同じく発色のための還元剤Ｌ−アスコルビン酸溶液、液２４は酸化分解の前処理用の硫酸溶液、液２５はモリブデン発色のための酸性濃度調整用の水酸化ナトリウム溶液、液２６は塩酸溶液、液２７は吸光度測定のためのブランク水としてのリン濃度ゼロの純水であるとする。
【００１９】
ポートバルブ２８ａの共通ポートにはシリンジポンプ３７が接続されており、シリンジポンプ３７はモータ４５により駆動させられ、ポートバルブ２８ａ，２８ｂを介して試料水や試薬などを酸化反応部３２や測定部３６に導くともに、シリンジポンプ３７内にて試料水に試薬などを添加することができる。
【００２０】
酸化反応部３２は反応容器３０内で試料水を加熱し、試料水に酸素源を供給しながら紫外線照射することによってリン化合物を酸化分解するものである。酸化反応部３２は、反応容器３０の中心部に紫外線を発生する紫外線ランプ２９を備え、反応容器３０の外側に温度調節を行なうヒータ３１を備えている。また、反応容器３０の下部には酸素源として空気を供給するブロアなどの空気供給機構３４が電磁バルブ３３を介して取り付けられている。酸素源としては空気に限らず、酸素ガス又は酸素を含む他の混合ガスを使用してもよい。
【００２１】
反応容器３０の試料供給・採取部３５は、試料調整槽２１の試料水を反応容器３０に供給し、酸化反応終了後の試料水を採取して測定部３６に供給するものである。４４は反応容器３０の底部に設けられた試料水排出用のドレインである。
【００２２】
測定部３６は酸化分解反応終了後の試料水によるモリブデン青発色反応液の吸光度を測定するものであり、詳しくは図示していないが、試料セルと、特定の波長（例えば、８８０ｎｍ又は７１０ｎｍ）の光を発生させて試料セルに照射する光源と、試料セルを透過した光を検出するセンサなどから構成されている。
演算処理部３８は測定部３６で測定された吸光度を全リン濃度に変換し、表示部３９に表示する。
【００２３】
４２は入力部であり、オペレータは入力部４２から酸化反応部における酸化条件や試料水に添加する試薬の量や濃度を入力することで、制御部４０がオペレータの入力した条件に基づいた制御を行なう。制御部４０はＣＰＵであり、専用のマイクロコンピュータや汎用のパーソナルコンピュータにより実現され、ポートバルブ２８ａ、２８ｂの切換え動作、シリンジポンプ３７を駆動するモータ４５の動作、ヒータ３１による反応容器３０の加熱温度や加熱時間、測定部３６の測定動作、紫外線ランプ２９のオン／オフ、及びバルブ３３による空気供給動作の制御を行なう。
【００２４】
この実施例における全リン測定装置における全リン測定の動作を図３のフローチャート図を参照して説明する。
試料水の採水前に、ポートバルブ２８ａ，２８ｂを介して塩酸溶液２６をチューブ５０に流し、その後、純粋２７をチューブ５０に流してチューブ５０内を洗浄する。
試料調整槽２１の試料水をポートバルブ２８ａ、２８ｂを介してシリンジポンプ３７に計量して採取し、必要に応じてポートバルブ２８ａを介してブランク水２７をシリンジポンプ３７に吸入して希釈する。次に前処理として、試料水が約１Ｎになるようポートバルブ２８ａを介して硫酸２４を添加する。硫酸の添加により試料水に含まれている縮合リン酸の加水分解が促進される。
【００２５】
前処理終了後の試料水を、ポートバルブ２８ａ、２８ｂを介して、ヒータ３１によって約９５℃に加熱された反応容器３０へ試料水を導入する。
続いて空気供給機構３４より酸素源としての空気を試料水へ１分間当り試料水に対し約３倍の体積量で注入するとともに、試料水に紫外線ランプ２９により約２０分間紫外線を照射する。これにより、リン化合物はオルトリン酸まで酸化分解される。この反応では、注入された空気中の酸素が紫外線照射を受けて酸素原子やオゾンとなり、この酸素原子やオゾンが試料水中のリン化合物の分解を促進する。
【００２６】
酸化反応終了後、空気供給と紫外線照射を止め、試料水の一定量をポートバルブ２８ａ、２８ｂを介してシリンジポンプ３７に計量して採取し、そこへポートバルブ２８ａを介して水酸化ナトリウム溶液２５、モリブデン酸アンモニウム・酒石酸アンチモニルカリウム溶液２２及びＬ−アスコルビン酸溶液２３を添加して、試料水をモリブデン青発色反応液とする。その反応液をポートバルブ２８ａ、２８ｂを介して測定部３６に導き、例えば波長８８０ｎｍの光の吸光度を測定し、ダーク補正とゼロ点補正を行なう。測定結果は演算処理部３８に取り込まれる。演算処理部３８には、試料水の希釈率や校正データが入力されており、これらのデータに基づいて試料水中のリン化合物の全リン濃度を求められる。
【００２７】
試料水加熱温度、加熱時間、空気注入量、硫酸濃度などは試料水により変更してもよいが、それらの設定値としては、試料水加熱温度は５０〜１００℃、加熱時間は１０分〜４５分、空気注入量は１分間当り試料水体積量の１００〜５００％、酸化反応中の試料水硫酸濃度は０．４〜２Ｎが適当である。
【００２８】
表１は、この実施例の装置を用いて、試料として工場排水の全リン濃度連続測定中における、採水チューブの酸洗浄の有無による結果を示したものである。
採水チューブの酸洗浄を行なわない場合の全リン濃度値はペルオキソニ硫酸カリウム分解法（JIS K0102 46.3.1）による手分析の測定結果に対し高い値を示したが、試料水採水前に酸洗浄を行なったときの測定値は前記手分析値とよく一致した値となった。試料水の採水後に洗浄した場合も、採水の前と後にともに洗浄した場合も、同様の結果であった。
これより、酸洗浄することによって正確な測定が行なえることがわかった。
また、酸洗浄にかえてアルカリ洗浄を行なっても同様の結果が得られた。さらに、酸とアルカリを前後して流すことにより、より効率的にチューブの洗浄を行なうことができる。
【００２９】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３０】
ＴＯＣや全リン、全窒素測定器などの水質分析装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施例を示す概略図である。
【図２】一実施例の全リン測定装置の構成を概略的に示す構成図である。
【図３】同実施例の動作を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００３２】
１          試料採水部
２          採水容器
２ａ          試料採取部
２ｂ          ホモジナイザ
４          仕切り板
６          供給チューブ
７          排出口
８,１６        排水管
９,１５，１７  バルブ
１０          ストレーナ
１２          試料水供給チューブ
１３          供給チューブ
１４          攪拌器
１９          ＴＯＣ計測器
２０          ノズル
２１      試料調整槽
２２、２３、２４、２５、２６、２７      試薬又は水
２８ａ、２８ｂ      ポートバルブ
２９      紫外線ランプ
３０      反応容器
３１      ヒータ
３２      酸化反応部
３３      電磁バルブ
３４      空気供給機構
３６      測定部
３７      シリンジポンプ
３８      演算処理部
３９      表示部
４０      制御部
４２      入力部
４４      ドレイン
４５      モータ
【図１】
2005345315.tif 000004
【図２】
2005345315.tif 000005
【図３】
2005345315.tif 000006