(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と、当該電極を支持する電極支持体と、前記電極で感知した電位を測定表示する測定表示部とを具え、前記電極を液体試料に接触させて当該試料の電位を検出する電位検出装置において、
前記電極と前記液体試料とを相対的に移動させる手段を具え、
前記電極支持体が、先端に電極を支持した棒状部材で構成されており、
前記電極と液体試料を相対的に移動させる手段が、駆動モータと、前記棒状部材の電極支持側端部とは反対側の端部を保持する軸受けとを具え、前記軸受けで保持している前記電極支持体の保持箇所を支点として、前記電極支持体を振り子運動させるよう構成されており、
さらに、前記電極支持体先端に設けた電極を振動させる手段を具えることを特徴とする電位検出装置。
【請求項２】
電極と、当該電極を支持する電極支持体と、前記電極で感知した電位を測定表示する測定表示部とを具え、前記電極を液体試料に接触させて当該試料の電位を検出する電位検出装置において、
前記電極と前記液体試料とを相対的に移動させる手段を具え、
前記電極支持体が、先端に電極を支持した棒状部材で構成されており、
前記電極と液体試料を相対的に移動させる手段が、駆動モータと、前記棒状部材の電極支持側端部とは反対側の端部を保持する軸受けとを具え、前記軸受けで保持している前記電極支持体の保持箇所を支点として前記電極支持体を歳差運動させるよう構成されており、
さらに、前記電極支持体先端に設けた電極を振動させる手段を具えることを特徴とする電位検出装置。
【請求項３】
前記電極がディスク形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電位検出装置。
【請求項４】
前記液体試料が嫌気性微生物を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電位検出装置に関するものであり、特に有機系汚水の生物処理装置に用いられる曝気槽内の試料の酸化還元電位や、溶存酸素量、あるいはｐＨ値の測定に好適に用いることのできる電位検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水等の有機性汚水の処理を行うにあたっては、脱窒、脱燐、有害化学物質の除去、希薄濃度排水および高濃度排水の処理等が重要な課題である。近年は、これらの処理を行うに際して、コストやエネルギーの点で優れている微生物を利用した生物処理装置を用いる方法が注目されている。
【０００３】
このような生物処理方法の代表的なものに、活性汚泥のフロック形成能と生化学的酸素要求量（ＢＯＤ）低下能を利用した活性汚泥法がある。活性汚泥法で生物処理を行うシステムには、曝気槽の前半部を嫌気性槽としたＡＯシステム、あるいはＡＯシステムの嫌気性槽と好気性槽の間に無酸素性の脱窒槽を設けたＡ２Ｏシステムなどが知られている。これらのＡＯシステムやＡ２Ｏシステムでは、好気性槽の前段に嫌気性槽を設けて、糸状性細菌の生育を阻害して、好気性槽内でのバルキングの発生を防ぐようにしている。
【０００４】
このような生物処理装置の処理能力を表す指針の一つに、曝気槽内の酸化還元電位がある。特に、嫌気性槽では、槽内の酸化還元電位を測定してその測定値に基づいて嫌気性層内に微散気を行ったり、あるいは接触曝気槽から嫌気性槽内に処理水を返送することによって、汚水処理能力を一定に保つようにしている。したがって、曝気槽の処理能力を一定以上のレベルに保つためには、酸化還元電位を所定の目標値に保つべく槽内の試料の酸化還元電位をモニタリングする必要がある。
【０００５】
この嫌気性槽内の酸化還元電位を測定するにあたっては、従来より槽内の嫌気状態を壊さないために長さ１〜２ｍの浸漬型の検出器が用いられている。しかし、嫌気槽内では試料の動きがなく、また試料中の溶存酸素量を低く保つ必要があるため槽内をエアレーションすることができないため、検出器の電極部分に汚れが付着しやすく、検出精度が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
この付着した汚れを落とすため、従来は検出器先端の電極部分に水ジェット式洗浄装置、超音波洗浄装置、あるいはセラミックス研磨式洗浄装置などを設けて、連続的にあるいは間欠的に電極の洗浄を行うようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水ジェット方式では、溶存酸素がほぼ飽和状態にある洗浄水を吹き付けて洗浄を行うため、この溶存酸素による酸化還元反応への影響が懸念される。また、セラミックス研磨方式では、試料自体に動きがない嫌気性槽内では逆に電極部に汚れをなすりつけることになり、うまく洗浄できない。また、超音波を用いた洗浄方式も考えられるが、超音波の振動では電極部分に付いた汚れ、特にバルキングを振り落とすには不十分である。このように、従来の技術ではいずれの方法で洗浄しても電極の汚れを十分に汚れを落とすことができず、安定した状態で正確に測定ができないという問題があった。なお、電極を引き上げて洗浄することも行われているが、この方法では電極部分が好気状態にさらされることになるので、洗浄後、安定して測定できる状態に戻るまで時間がかかってしまうという問題がある。
【０００８】
特に酸化還元電位の測定では、金属電極の表面状態（汚れの付着状態）と、試料の溶存酸素とが測定結果に大きく影響するため、試料に流れがなく、溶存酸素の値が低い嫌気性槽内の試料の酸化還元電位を上記の方法で正確かつ安定した状態で連続的にモニタリングを行うのは困難である。
【０００９】
本発明は、これらの問題点を解決して、電極表面に汚れを付着させることなく、正確かつ安定した状態で試料の電位を連続的にモニタリングすることができる電位検出装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の電位検出器は、電極と、当該電極を支持する電極支持体と、前記電極で感知した電位を測定表示する測定表示部とを具え、前記電極を液体試料に接触させて当該試料の電位を検出する電位検出装置において、前記電極と前記液体試料とを相対的に移動させる手段を具えることを特徴とする。
【００１１】
このように、電極と液体試料とを相対的に移動させることによって電極表面に汚れが付着するのを防止することができ、安定かつ正確に試料の電位を連続モニタリングすることが可能となる。
【００１２】
より具体的には、前記電極と液体試料を相対的に移動させる手段が、試料吸排ポンプと、試料吸引路と、電極チャンバと、吸引した試料を元に戻す試料排出路とで構成した閉鎖試料循環系を具え、
試料吸排ポンプで液体試料を吸排して閉鎖試料循環系内で循環させて前記電極と試料の接触を図るようにした。
【００１３】
このように、閉鎖試料循環系を構築して試料を循環移動させて電極と接触させる構成では、試料に流速を与えることによって電極表面に汚れが付着するのを防止できると共に、閉鎖試料循環系中で測定を行っているため、試料中の溶存酸素の量を変化させることがなく電位を検出することができる。この構成は、生物処理装置の嫌気性槽において酸化還元電位を測定する場合に、特に好適に用いることができる。
【００１４】
ここで、前記電極チャンバが、試料流通路に対して斜めに設けた電極支持体保持部を具え、電極支持体先端に設けた電極を前記試料流通路を流れる試料に対向させることが好ましい。
このような構成により、電極表面に汚れが付着しにくくなり、より正確に電位の検出を行うことができる。また、例え電極表面に汚れが付いたとしても、対向して流れてくる試料でこれを除去することができる。
【００１５】
本発明の電位検出装置の他の実施形態においては、前記電極支持体が先端に電極を支持した棒状部材で構成されており、前記電極と液体試料を相対的に移動させる手段が、駆動モータと、前記棒状部材の電極支持側端部と反対側の端部を保持する軸受けとを具え、前記軸受けで保持している前記電極支持体の保持箇所を支点として、前記電極支持体を振り子運動、あるいは歳差運動させるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
このように、試料に対して電極を移動させることによっても電極の自浄効果を得ることができる。この場合、電極支持体先端に設置した電極を駆動させる手段を更に設けて、支持体の振り子運動や歳差運動に加えて電極自体を振動させることによって、電極の自浄効果をより一層高めることができる。
【００１７】
なお、本発明の装置に用いる電極はディスク形状とするのが好ましい。生物処理装置の曝気槽等で使用する場合にピン型の電極に比べて汚れが付着しにくくなるためである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の電位検出装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明にかかる電位検出装置の第１実施形態の構成を示す図である。図１において、符号１はスクリューポンプ、２は電極を設置する電極チャンバ、３は吸引ホース、４は排出ホースであり、これらの要素を連結して試料流通路を形成している。符号５は、酸化還元電位測定表示部（図示せず）へ測定信号を送るための配線である。
【００２０】
吸引ホース３とポンプ１との間には抜管付きフランジ１１、ホースバンド１２、およびパッキン１３が配置されており、ホース３とポンプ１との間を水密に保っている。電極チャンバ２とポンプ１との間には、抜管付きフランジ１４と、パッキン１５を設け、また、電極チャンバ２と排出ホース４との間に、継手管１６とホースバンド１７を設けて、電極チャンバ２の上流側端部と下流側端部とをそれぞれ水密に保持している。電極チャンバ２内に電極支持体２１を装填して、この支持体２１の先端に設けた測定電極２２と対照電極２３を試料流通路内に位置させて試料と電極の接触を図る。
【００２１】
嫌気性槽３０内の試料をスクリューポンプ１で採水して試料流通路を循環させることにより、電極チャンバ２内に装填した電極２２、２３に試料を接触させて電位を検出すると共に、試料に適当に流速を与えることによって、電極（特に測定電極２２）の表面に汚れが付着しないようにしている。この試料は、排出ホース４を通って再び嫌気性層３０内に戻り、嫌気性槽３０、吸引ホース３、電極チャンバ２、排出ホース４にて閉ループ測定系が構築されている。
【００２２】
図２は、電極チャンバ２の詳細な構成を示す断面図である。電極チャンバ２は、筒状の試料通路２０１と電極支持部２０２とで構成されており、電極支持部２０２に電極支持体２１を挿入保持する。電極支持部２０２は試料通路２０１に対して下流側に向けて斜めに分岐しており、電極支持部２０２に支持体２１を取り付けたとき、先端に設けた測定電極２２表面が試料の流れに対向して位置するように構成されている。なお、測定電極２２は汚れが付着しにくくなるようにディスク形状とする。
【００２３】
なお、本例では、電極支持部２０２を試料通路に対して斜めに分岐させるようにしたが、試料通路の対向正面に電極支持部を設けて電極を試料の流れに対向させることもできる。
【００２４】
【表１】
0004475751.tif 000002
【００２５】
上記の表１に、図１に示す本発明の第１実施形態において、ポンプの流量を５〜１５Ｌ／分とした場合の、電極チャンバ２の上流側における試料の線速度(mm/sec）を示す。本願人が実験を行った結果、上流側、すなわち測定電極２２の設定位置Ｐにおいて線速度が３００ｍｍ／分程度あれば、電極に汚れが付着することなく、かつ、安定して電位を測定できることがわかった。従って、電極を常にきれいな状態に保ち、安定して測定を行うためにはポンプの性能と、測定試料の粘性度等を考慮して、最適な径の電極チャンバを用いればよい。
【００２６】
図３は、本発明の電位測定装置の第２実施形態の構成を示す図である。第２実施形態は、電極支持体を棒状にした浸漬型の測定装置であり、支持体先端に測定電極と対照電極を設け、この支持体を試料に浸漬させて測定を行う。ここでは、電極支持体を測定試料内で振り子運動をさせることによって、支持体先端に設けた電極に付着した汚れを落とすようにしている。
【００２７】
測定電極４０および対照電極４１は、棒状の電極支持体４５の先端に支持されており、この支持体４５を測定試料の所定の深さまで挿入して試料の酸化還元電位を測定する。電極支持体４５の手元側の端部は、軸受け４２を介して支持台４３に保持されており、手元側端部を駆動モータ４４にて水平方向に駆動することによって、この軸受け４２の保持箇所を中心にして電極支持体４２を振り子運動させるようにしている。この動きによって電極４０および４１表面の汚れを落とすことができる。
【００２８】
なお、支持体４１先端の電極部にモータ（図示せず）で振動を与えて、より一層洗浄効果を高めるようにしている。
【００２９】
図４は、本発明の電位測定装置の第３実施形態の構成を示す図である。第３実施形態は、第２実施形態と同様に棒状の電極支持体を試料内に浸漬させて測定を行うが、支持体先端に設けた電極を測定試料内で歳差運動をさせることによって、電極に付着した汚れを落とすようにしている。
【００３０】
測定電極５０および対照電極５１を棒状の電極支持体５５の先端に支持して、支持体５５を測定試料の所定の深さまで挿入して試料の酸化還元電位を測定する。電極支持体５５の反対側の端部は、変形自在の軸受け５２を介して支持台５４に固定されており、電極支持体５５の手元側端部を駆動モータ５４によって回転運動させることによって、支持体５１を歳差運動させて、この動きによって電極５０および５１の表面の汚れを落とすようにしている。ここでも、先端の電極部にモータ（図示せず）で振動を与えるようにしている。
【００３１】
なお、第２、第３の実施形態では、電極支持体４５、５５の駆動部を試料外に設けるようにしているが、電極、電極支持体、駆動部ともに試料内に設けるように構成することも可能である。
【００３２】
上述の実施形態では、電極支持体２１の先端に設けた測定電極２２をディスク形状のものとしたが、ピン型のものを用いても良い。ただし、粘性が高い試料や、汚れが付着しやすい試料の電位を測定する場合はディスク形状とするのが好ましい。電極の材質には金またはプラチナを好適に用いることができるが、測定の安定性を考慮すると金を用いることが好ましい。
【００３３】
上述の実施形態では、試料の酸化還元電位の測定を例にとって説明したが、本発明の装置は、これに限らず、ｐＨ値の測定、試料内の溶存酸素量の測定等にも利用することができる。また、上述の実施形態では、嫌気性槽を測定対象としているが、本発明の装置は好気性槽においても好適に利用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
上述したとおり、本発明の電位測定装置では、試料と電極を相対的に移動させるようにしているため、電極表面に汚れが付着しにくくなり、正確な測定を行うことができる。エアレーションを行わないため、試料内の溶存酸素の状態を変えることなく電位を測定することが可能であり、溶存酸素が測定に大きく影響する生物処理装置、特に嫌気性槽内の試料の電位を測定する場合に、好適に利用できる。更に、電極を外部に取り出すことなく洗浄できるため、試料の連続モニタリングを行う場合に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電位測定装置の第１実施形態の構成を示す図である。
【図２】図１に示す電位測定装置に好適に用いられる電極チャンバの構成を示す図である。
【図３】本発明にかかる電位測定装置の第２実施形態の構成を示す図である。
【図４】本発明にかかる電位測定装置の第３実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
１                  スクリューポンプ
２                  電極チャンバ
３                  吸引ホース
４                  排出ホース
５                  配線
１１、１４          抜管付きフランジ
１３、１５          パッキン
１２、１７          ホースバンド
１６                継手管
２１、４５          電極支持体
２２、４０、５０    測定電極
２３、４１、５１    対照電極
３０                嫌気性槽
４２、５２          軸受け
４３、５３          支持台
４４、５４          駆動モータ
２０１              試料通路
２０２              電極支持部
Ｐ                  電極設定位置
【図１】
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【図２】
0004475751.tif 000004
【図３】
0004475751.tif 000005
【図４】
0004475751.tif 000006