水質監視装置
【課題】原水への特定物質の混入を検出し、物質及び物質の濃度を特定する。
【解決手段】試料水が送水される測定槽１１と、測定槽の内部に配置され、微生物を保持する微生物膜１２を透過する酸素量を測定する酸素電極１３とを有し、酸素電極によって測定された酸素量に基づいて、試料水への特定の物質の混入の有無を検知するバイオセンサ１０と、試料水が送水される反応容器２１ａ，２１ｂと、試料水に特定の物質と反応する薬品を注入する薬品注入手段２２とを有し、薬品を添加後の試料水の変化に応じて、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定する。
【解決手段】試料水が送水される測定槽１１と、測定槽の内部に配置され、微生物を保持する微生物膜１２を透過する酸素量を測定する酸素電極１３とを有し、酸素電極によって測定された酸素量に基づいて、試料水への特定の物質の混入の有無を検知するバイオセンサ１０と、試料水が送水される反応容器２１ａ，２１ｂと、試料水に特定の物質と反応する薬品を注入する薬品注入手段２２とを有し、薬品を添加後の試料水の変化に応じて、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水への特定物質の混入を検出し、物質及び物質の濃度を特定して原水の水質を監視する水質監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原水への有害物質の混入を検出する方法として、有害物質が生物の活性に与える負荷を計測し、試料水の有害性を総合的に評価する方法がある。特に、酸素電極と微生物膜を組み合わせたバイオセンサを用いて、微生物膜の酸素消費量から微生物膜の呼吸活性をモニタリングする方法は、比較的簡単な装置で試料水への有害物質の混入を連続的に監視することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載される異常水質検出装置では、鉄酸化細菌の呼吸活性をモニタリングしている。例えば、鉄酸化細菌等の微生物は、特定の物質によって呼吸反応やその他の代謝反応の阻害を受けたり、細胞壁や細胞膜の破壊等が引き起こされることがある。このように微生物を利用して水質の異常を検出する場合、比較的広範囲な有害物質を検出することができる。
【０００４】
特許文献１に記載されるようなバイオセンサを用いて有害物質の混入を検知した場合、原水に何らかの有害物質が含まれている可能性があることから、取水や送水の停止、汚染源の特定や除去、有害物質の漏洩防止等の対策をとる必要がある。一方、適切な対策をとるためには、有害物質の種類および濃度が特定できていることが望ましい。
【０００５】
しかしながら、評価指標である呼吸活性の変化からは、有害物質の混入は検出できたとしても、有害物質の種別を識別することは困難である。したがって、バイオセンサのみでは、原水に含まれる化学物質を特定することは困難である。
【０００６】
これに対し、有害物質を検出するバイオセンサと試料水に含まれる有害物質の検出を行なう擬似細胞膜センサとの二種類のセンサを併用する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
擬似細胞膜センサでは、特定の化学物質毎に異なる反応が得られるため、有害物質の特定が可能になる。したがって、特許文献２に記載されるような方法では、バイオセンサによる連続的、かつ総括的な有害物質の監視と、擬似細胞膜センサによる化学物質の特定が可能となる。
【特許文献１】特開２００３−２５１３４５号公報
【特許文献２】特開２０００−１６７４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、バイオセンサと擬似細胞膜センサとの２種類の計測器機を利用する場合、２台のセンサが必要となるため、装置が大型化、複雑化するという問題がある。また、擬似細胞膜センサでは、有害物質の種類の特定まですることができるが、濃度の特定は困難である。
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は、原水への特定物質の混入を検出するとともに、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定することができる水質監視装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る水質異常監視は、試料水が送水される測定槽と、測定槽の内部に配置され、微生物を保持する微生物膜を透過する酸素量を測定する酸素電極とを有し、酸素電極によって測定された酸素量に基づいて、試料水への特定の物質の混入の有無を検知するバイオセンサと、試料水が送水される反応容器と、試料水に特定の物質と反応する薬品を注入する薬品注入手段とを有し、薬品を添加後の試料水の変化に応じて、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定する物質特定装置とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、原水への特定物質の混入を検出するとともに、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る水質監視装置は、水道水源（河川、湖沼、ダム、地下水等）から取水する原水や浄水場で処理される原水を試料水とし、この試料水に含まれる有害物質を検出し、試料水に含まれる物質及び物質の濃度特定して試料水の水質を監視する。試料水の有害物質の一例には、シアン化物や重金属（水銀等）や農薬類が挙げられる。
【００１３】
〈第１の実施形態〉
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る水質監視装置１ａは、試料水に含まれる有害物質を検出するバイオセンサ１０と、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定する物質特定装置２０ａとを備えている。また、図１に示す水質監視装置１ａは、バイオセンサ１０及び物質特定装置２０ａに試料水を供給する試料水供給手段３０と、バイオセンサ１０に基質溶液を供給する基質溶液供給手段４０と、バイオセンサ１０に洗浄液を供給する洗浄液供給手段５０と、バイオセンサ１０に校正水を供給する校正水供給手段６０とを備えている。さらに、水質監視装置１ａは、バイオセンサ１０の出力を処理して電流値（測定電流Ｉ）を求める出力処理装置７０と、出力処理装置７０で求められた電流値に応じて物質特定装置２０ａを制御する制御装置８０とを備えている。
【００１４】
バイオセンサ１０は、測定槽１１と、微生物膜１２と、酸素電極１３とを有する。測定槽１１は、試料水供給手段３０からの試料水と基質溶液供給手段４０からの基質溶液が供給される。尚、測定槽１１への試料水及び基質溶液の供給は、連続的に供給することで水質の連続監視が可能となるが、間欠的に供給することで監視することも可能である。微生物膜１２は、酸素電極１３の先端に備えられ、微生物が固定化されている。この微生物の一例としては、鉄酸化細菌（Thiobacillus ferrooxidans）が挙げられる。また、酸素電極１３は、測定槽１１の内部に配置されている。出力処理装置７０で測定する酸素電極１３からの測定電流Ｉが予め定められる警報値Ａを上回ったとき、試料水には有害物質が含まれていると検出される。
【００１５】
測定槽１１に送水される液体に応じて微生物膜１２に付着している微生物の呼吸活性が変化するため、酸素電極１３を介して出力処理装置７０で測定される電流値も変化する。例えば、測定槽１１に供給される試料水に有害物質が含まれないときは、微生物は基質溶液を栄養源とし、微生物の呼吸が活性化され、酸素は微生物膜１２で消費され、酸素電極１３に到達する酸素量が減少するため、電流値は下がる。一方、測定槽１１に微生物の呼吸活性に影響を与える有害物質を含む試料水が送水されると、微生物膜１２に固定される微生物の呼吸が減少し、酸素が微生物膜１２で消費されなくなり、電流値が上がる。
【００１６】
物質特定装置２０ａは、反応容器２１ａと、薬品注入手段２２と、比色表２３と、攪拌装置２４とを有する。反応容器２１ａには、供給される所定量の液体（試料水）を貯水することが可能であり、所定量以上の液体が流入した場合には排水として反応容器２１ａから排出される。反応容器２１ａは、内部が見えるように容器の少なくとも一部が透明部材２１１で形成されている。図１に示す反応容器２１ａは、前面（紙面）の一部のみが透明部材２１１であるが、全体が透明部材２１１で形成されていてもよい。
【００１７】
薬品注入手段２２は、試料水に特定の物質と反応する薬品を注入する。この薬品注入手段２２は、図１に示すように反応容器２１ａに流入した試料水に薬品を注入してもよいし、反応容器２１ａに流入する前の試料水に薬品を注入してもよい。特定の物質が含まれる試料水に薬品を注入したとき、試料水の色が変化する。この試料水の色の変化は、反応容器２１ａの透明部材２１１を通して把握することができる。
【００１８】
比色表２３は、薬品の添加によって変化する試料水の色の例のリストである。薬品添加後の試料水の色は、試料水に含まれる物質の種類と物質の濃度によって異なる。したがって、比色表２３では、薬品添加後に変化する試料水の色の例と、この色の場合に試料水に含まれると推定される物質及び物質の濃度とを関連付けてリストしている。この比色表２３は、この比色表２３でリストされる色と透明部材２１１を介して観察される反応容器２１ａ内の試料水の色とを比較することができるように反応容器２１ａの近傍に配置されている。
【００１９】
攪拌装置２４は、マグネットスターラーや攪拌扇等、反応容器２１ａ内の試料水と薬品を攪拌する手段である。この攪拌装置２４で攪拌されることで、試料水と薬品が十分に混合されて試料水に特定の物質が含まれているときには試料水の色を変化させることができる。
【００２０】
このように、反応容器２１ａ内で試料水と薬品を混合した後、透明部材２１１を介して把握することのできる試料水の色と比色表でリストされる色とを対比することで、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を容易に特定することができる。
【００２１】
ここで、試料水に含まれる物質によって反応する薬品が異なる。したがって、水質監視装置１ａで複数の物質特定装置２０ａを備えていれば、含有物質の特定の精度を向上させることができる。すなわち、複数の物質特定装置２０ａの薬品注入手段２２でそれぞれ異なる種類の薬品を注入し、各比色表２３がそれぞれ薬品に応じたリストであれば、水質監視装置１ａでは、より多くの物質及び物質の濃度を特定することが可能になる。
【００２２】
なお、図１に示す例では、反応容器２１ａの透明部材２１１を介して試料水の色を観察することができるが、反応容器２１ａが透明部材２１１で形成されていない場合、反応容器２１ａから薬品を注入後の試料水が供給される透明の観察用の容器を備えていてもよい。このような透明用の容器を備えている場合、比色表２３は観察用の容器の近傍に配置されている。
【００２３】
試料水供給手段３０は、バルブ３１及びポンプ３２を介して試料水を測定槽１１に供給する。
【００２４】
基質溶液供給手段４０は、微生物膜１２に保持される微生物の栄養源である基質溶液を備えており、微生物を活性化させるためにこの基質溶液をバルブ４１及びポンプ４２を介して測定槽１１に供給する。例えば、微生物膜１２に保持する微生物が鉄酸化細菌であるとき、鉄酸化細菌の栄養源である２価の鉄イオンを含む溶液を基質溶液とする。
【００２５】
洗浄液供給手段５０は、バイオセンサ１０を洗浄する洗浄液を備えており、バイオセンサ１０を長期間使用しても有害物質の検出の安定性を維持するためにこの洗浄液をバルブ５１及びポンプ４２を介して測定槽１１に供給する。例えば、微生物膜１２に保持する微生物が鉄酸化細菌であるとき、硫酸水溶液（ｐＨ２〜３）を洗浄液とすることができる。
【００２６】
校正水供給手段６０は、バイオセンサ１０における検出の精度を校正する校正水を備えており、バルブ６１及びポンプ３２を介して校正水を測定槽１１に供給する。
【００２７】
図２を用いて、出力処理装置７０によって検出されるバイオセンサ１０での電流の変化の一例を説明する。図２に示す例では、出力処理装置７０が測定時（検出時）に測定した測定電流Ｉが警報値Ａを上回ったときに試料水に有害物質が含まれていると検出する。まず、測定中（ｔ0〜ｔ1）にはバルブ３１及びバルブ４１が開き、バイオセンサ１０には試料水供給手段３０から試料水が供給され、基質溶液供給手段４０から基質溶液が供給されている。
【００２８】
ここで、長時間測定が行なわれることでバイオセンサ１０の有害物質の検出精度が劣ることがあるため、測定電流Ｉの安定性が損なわれた場合や定期的等の所定のタイミングでバイオセンサ１０が洗浄される。洗浄時（ｔ1〜ｔ2）には、バルブ３１及びバルブ５１が開き、バイオセンサ１０には、試料水供給手段３０から試料水が供給され、洗浄液供給手段５０から洗浄液が供給されてバイオセンサ１０が洗浄される。洗浄時には、バイオセンサ１０に基質溶液が供給されないため、微生物膜１２に保持される微生物の呼吸活性が低下し、図２に示すように出力処理装置７０で測定される測定電流Ｉは高くなる。
【００２９】
洗浄後は、スパン校正のため、バルブ５１及びバルブ６１が開き、バイオセンサ１０には、洗浄液供給手段５０から洗浄液が供給され、校正水供給手段６０から校正水が供給されてバイオセンサ１０が校正される。スパン校正時（ｔ2〜ｔ3）にも、基質溶液は供給されないため、微生物膜１２に保持される微生物の呼吸活性の低下が継続し、図２に示すように出力処理装置７０で測定される測定電流Ｉは高くなる。
【００３０】
スパン校正後は、ゼロ校正のため、バルブ４１及びバルブ６１が開き、バイオセンサ１０には、基質溶液供給手段４０から基質溶液が供給され、校正水供給手段６０から校正水が供給されてバイオセンサ１０が校正される。ゼロ校正時（ｔ3〜ｔ4）になると、バイオセンサ１０に基質溶液が供給され、微生物膜１２に保持される微生物の呼吸活性が増加し、図２に示すように出力処理装置７０で測定される測定電流Ｉは低くなる。
【００３１】
ゼロ校正後は、測定のため、バルブ３１及びバルブ４１が開き、バイオセンサ１０には、試料水供給手段３０から試料水が供給され、基質溶液供給手段４０から基質溶液が供給される。測定時（ｔ4〜）にも基質溶液が供給されているため、試料水が有害物質を含まない限り、微生物膜１２に保持される微生物の呼吸が活性化され、出力処理装置７０で測定される測定電流Ｉは、警報値Ａよりも低い状態が継続する。その後、例えばｔ5の時点で有害物質が含有される試料水がバイオセンサ１０に供給された場合、微生物の呼吸活性が低下して出力処理装置７０で測定される測定電流Ｉは上昇し、警報値Ａを上回る。
【００３２】
制御装置８０は、測定時に出力処理装置７０で測定される測定電流Ｉが警報値を上回ったとき、バルブ３３を開に制御するとともにポンプ３４を起動するように制御し、試料水供給手段３０が供給する試料水を物質特定装置２０に送水する。また、制御装置８０は、物質特定装置２０ａを起動する。具体的には、薬品注入手段２２が試料水に薬品を注入するように制御する。
【００３３】
すなわち、図３に示すフローチャートにあるように、制御装置８０は、出力処理装置７０から電流値（測定電流Ｉ）を入力すると（Ｓ０１）、この測定電流Ｉが警報値Ａ以上であるか否かを判定する（Ｓ０２）。
【００３４】
入力した測定電流Ｉが警報値Ａ以上であるときには（Ｓ０２でＹＥＳ）、試料水に有害物質が含まれていると考えられるため、制御装置８０は、物質特定装置２０ａを起動し、試料水に含まれる有害物質を特定するように、物質特定装置２０ａ、バルブ３３及びポンプ３４を制御する（Ｓ０３）。
【００３５】
一方、入力した測定電流Ｉが警報値Ａ以下であるときには（Ｓ０２でＮＯ）、試料水には有害物質は含まれていないと考えられるため、制御装置８０は物質特定装置２０ａを起動せずに、ステップＳ０１に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００３６】
上述した水質監視装置１ａによれば、バイオセンサ１０と物質特定装置２０ａとを有することで、試料水に有害物質を含んでいる場合、バイオセンサ１０で有害物質の混入を検出する他、物質特定装置２０ａによって、有害物質及び有害物質の混入濃度を特定することができる。
【００３７】
また、上述したように、連続的に動作させることのできるバイオセンサ１０で有害物質を検出した場合にのみ制御装置８０の制御によって連続的な監視に適していない物質特定装置２０ａでの特定を行なうようにすることで、物質特定装置２０ａを有効に使用することができる。
【００３８】
なお、上述の説明では、水質監視装置１ａは、バイオセンサ１０による検出で試料水に有害物質を含んでいた場合に制御装置８０が物質特定装置２０ａを起動していたが、ユーザの操作によって物質特定装置２０ａを起動するようにしても良い。
【００３９】
〈第２の実施形態〉
図４に示すように、本発明の第２の実施形態に係る水質監視装置１ｂは、試料水に含まれる有害物質を検出するバイオセンサ１０と、試料水に含まれる物質を特定する物質特定装置２０ｂとを備えている。
【００４０】
この水質監視装置１ｂは、図１を用いて上述した水質監視装置１ａと比較して、物質特定装置２０ａに代えて、物質特定装置２０ｂを備えている点で異なる。以下の説明において、図１を用いて上述した水質監視装置１ａと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
物質特定装置２０ｂは、反応容器２１ｂと、薬品注入手段２２と、攪拌装置２４と、光源２５と、受光器２６とを有する。
【００４２】
光源２５は、反応容器２１ｂ内の試料水に光を照射する。また、受光器２６は、光源２５から照射され、反応容器２１ｂ内の試料水を透過した光を受光する。
【００４３】
物質特定装置２０ｂの反応容器２１ｂは、光源２５と対向する面と、受光器２６を対向する面とが透明部材２１１である必要がある。すなわち、物質特定装置２０ａでは、比色表２３と反応容器２１ａ内の試料水の色を対比できるように、例えば、反応容器２１ａの前面の一部のみが透明部材２１１であっても良かった。一方、物質特定装置２０ｂでは、光源２５から照射され、反応容器２１ｂ内の試料水を透過した光を受光器２６で受光するため、光源２５と向き合う面と、受光器２６と向き合う面とを透明部材２１１にする必要がある。
【００４４】
なお、光源２５又は受光器２６と向き合う面の全面を透明部材としなくても、光源２５から受光器２６の光路を保つことができればよい。すなわち、光源２５から受光器２６までの直線を光路としたとき、光源２５から照射された光がこの光路を通って受光器２６で受光されるように、少なくとも反応容器２１ｂの光路上の部分が透明部材２１１であることが必要である。
【００４５】
吸光度測定手段２７は、光の照射を制御する制御信号を光源２５に出力し、受光器２６から光の受光量を入力する。吸光度測定手段２７は、例えば、所定の光量で光を照射した際に試料水を透過した光の受光量から求められる吸光度と、この吸光度の場合に試料水に含まれると考えられる物質及び物質の濃度を関連付けた有害物データを記憶しており、光源２５から照射した光量と受光器２６から入力した光の受光量に基づいて試料水の吸光度を求め、求めた急高度に応じて試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定する。
【００４６】
この有害物データは、薬品を添加しない状態の試料水であるリファレンス水を透過する光の量と、薬品を添加して呈色反応が生じた状態の試料水を透過する光の量とを予め取得して求められる。例えば、物質特定装置２０ｂでは、定期的にリファレンス水を通水して有害物データを更新してもよい。有害物データを更新した場合、反応容器２１ｂの汚れによる誤差や、光源２５や受光器２６の経年劣化等による誤差にも対応することができる。なお、リファレンス水には純水や濁度を除去した原水を使用することができる。
【００４７】
図５に示すフローチャートを用いて、水質監視装置１ｂにおける処理の流れを説明する。まず、水質監視装置１ａの場合と同様に、制御装置８０が出力処理装置７０から電流値（測定電流Ｉ）入力し（Ｓ１１）、この測定電流Ｉが警報値Ａ以上であるとき（Ｓ１２でＹＥＳ）、制御装置８０は物質特定装置２０ｂを起動する（Ｓ１３）。
【００４８】
その後、吸光度測定手段２７は、受光器２６から入力する受光量から吸光度を求め（Ｓ１４）、求めた吸光度に応じて有害物質を特定する（Ｓ１５）。
【００４９】
ステップＳ１５において有害物質が特定できると（Ｓ１６でＹＥＳ）、その有害物質に応じた対策が実行される（Ｓ１７）。また、有害物質が特定できないとき（Ｓ１６でＮＯ）、採水手段９０が起動されてバルブ９１が開となって試料水が採水される（Ｓ１８）。
【００５０】
上述した水質監視装置１ｂによれば、バイオセンサ１０と物質特定装置２０ｂとを有することで、試料水に有害物質を含んでいる場合、バイオセンサ１０で有害物質の混入を検出する他、物質特定装置２０ｂによって、有害物質及び有害物質の混入濃度を特定することができる。
【００５１】
また、上述したように、バイオセンサ１０で有害物質を検出した場合にのみ制御装置８０の制御によって物質特定装置２０ｂでの特定を行なうようにすることで、物質特定装置２０ｂを有効に使用することができる。
【００５２】
なお、上述の説明では、水質監視装置１ｂは、バイオセンサ１０による検出で試料水に有害物質を含んでいた場合に制御装置８０が物質特定装置２０ｂを起動していたが、ユーザの操作によって物質特定装置２０ｂを起動するようにしても良い。
【００５３】
《具体例》
続いて、物質特定装置２０ｂによって、ＪＩＳ−Ｋ−０１０２で規定される「４−ピリジンカルボン酸−ピラゾロン吸光光度法」を使用し、シアン化物を有害物質として特定する場合の例について説明する。
【００５４】
この場合、薬品注入手段２２は、第１試薬「クロラミンＴ溶液（ｐ−トルエンスルホンクロロアミドナトリウム三水和物）」と、第２試薬「４−ピリジンカルボン酸−ピラゾロン溶液」の２種類の薬品を使用する。薬品注入手段２２は、粉末の状態で各試薬を試料水に注入してもよいし、水に希釈した液体の状態で試料水に注入してもよい。
【００５５】
具体的には、薬品注入手段２２は、２０ｍｌの試料水二対して、０．５ｍｌの第１試薬を注入し、約５分間放置する。その後、薬品注入手段２２は、この試料水に１０ｍｌの第２試薬を注入する。第２試薬が注入されると、攪拌装置２４は試料水を攪拌し、約３０分放置する。その後、吸光度測定手段２７によって波長６３８ｎｍ付近の吸光度を測定してシアン及びシアンの濃度を特定する。
【００５６】
ここで、第２試薬は、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド２０ｍｌに０．３ｇの３−メチル１−フェニル−５−ピラゾロンを溶解し、別に約２０ｍｌの水酸化ナトリウム溶液（４０ｇ／ｌ）に４−ピリジンカルボン酸カルボン酸を溶解して塩酸を添加してｐＨを約７として、両溶液の混合液に水を加えて１００ｍｌとすることで調整される。
【００５７】
薬品を注入後の試料水がｐＨ６〜８であるときに呈色反応が最適に現れるため、薬品を注入後の試料水のｐＨがこの範囲（ｐＨ６〜８）を外れている場合には、ｐＨ調整のため、リン酸塩緩衝液を注入することが望ましい。
【００５８】
ここでは、「４−ピリジンカルボン酸−ピラゾロン吸光光度法」を用いて説明したが、「ピリジン−ピラゾロン吸光光度法」を用いても良い。
【００５９】
なお、物質特定装置２０ａの場合、試料水に第２試薬を注入するまでの処理は同一であるが、第２試薬を注入して約３０分放置後、試料水の色を比色表２３でリストされる色とを利用して、シアン及びシアンの濃度を特定する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施形態に係る水質監視装置の構成を説明する図である。
【図２】図１の水質監視装置のバイオセンサにおける測定について説明する図である。
【図３】図１の水質監視装置における処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る水質監視装置の構成を説明する図である。
【図５】図４の水質監視装置における処理の流れを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１ａ，１ｂ…水質監視装置
１０…バイオセンサ
１１…測定槽
１２…微生物膜
１３…酸素電極
２０ａ，２０ｂ…物質特定装置
２１ａ，２１ｂ…反応容器
２１１…透明部材
２２…薬品注入手段
２３…比色表
２４…攪拌装置
２５…光源
２６…受光器
２７…吸光度測定手段
３０…試料水供給手段
４０…基質溶液供給手段
５０…洗浄液供給手段
６０…校正水供給手段
７０…出力処理装置
８０…制御装置
９０…採水手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水への特定物質の混入を検出し、物質及び物質の濃度を特定して原水の水質を監視する水質監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原水への有害物質の混入を検出する方法として、有害物質が生物の活性に与える負荷を計測し、試料水の有害性を総合的に評価する方法がある。特に、酸素電極と微生物膜を組み合わせたバイオセンサを用いて、微生物膜の酸素消費量から微生物膜の呼吸活性をモニタリングする方法は、比較的簡単な装置で試料水への有害物質の混入を連続的に監視することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載される異常水質検出装置では、鉄酸化細菌の呼吸活性をモニタリングしている。例えば、鉄酸化細菌等の微生物は、特定の物質によって呼吸反応やその他の代謝反応の阻害を受けたり、細胞壁や細胞膜の破壊等が引き起こされることがある。このように微生物を利用して水質の異常を検出する場合、比較的広範囲な有害物質を検出することができる。
【０００４】
特許文献１に記載されるようなバイオセンサを用いて有害物質の混入を検知した場合、原水に何らかの有害物質が含まれている可能性があることから、取水や送水の停止、汚染源の特定や除去、有害物質の漏洩防止等の対策をとる必要がある。一方、適切な対策をとるためには、有害物質の種類および濃度が特定できていることが望ましい。
【０００５】
しかしながら、評価指標である呼吸活性の変化からは、有害物質の混入は検出できたとしても、有害物質の種別を識別することは困難である。したがって、バイオセンサのみでは、原水に含まれる化学物質を特定することは困難である。
【０００６】
これに対し、有害物質を検出するバイオセンサと試料水に含まれる有害物質の検出を行なう擬似細胞膜センサとの二種類のセンサを併用する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
擬似細胞膜センサでは、特定の化学物質毎に異なる反応が得られるため、有害物質の特定が可能になる。したがって、特許文献２に記載されるような方法では、バイオセンサによる連続的、かつ総括的な有害物質の監視と、擬似細胞膜センサによる化学物質の特定が可能となる。
【特許文献１】特開２００３−２５１３４５号公報
【特許文献２】特開２０００−１６７４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、バイオセンサと擬似細胞膜センサとの２種類の計測器機を利用する場合、２台のセンサが必要となるため、装置が大型化、複雑化するという問題がある。また、擬似細胞膜センサでは、有害物質の種類の特定まですることができるが、濃度の特定は困難である。
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は、原水への特定物質の混入を検出するとともに、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定することができる水質監視装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る水質異常監視は、試料水が送水される測定槽と、測定槽の内部に配置され、微生物を保持する微生物膜を透過する酸素量を測定する酸素電極とを有し、酸素電極によって測定された酸素量に基づいて、試料水への特定の物質の混入の有無を検知するバイオセンサと、試料水が送水される反応容器と、試料水に特定の物質と反応する薬品を注入する薬品注入手段とを有し、薬品を添加後の試料水の変化に応じて、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定する物質特定装置とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、原水への特定物質の混入を検出するとともに、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る水質監視装置は、水道水源（河川、湖沼、ダム、地下水等）から取水する原水や浄水場で処理される原水を試料水とし、この試料水に含まれる有害物質を検出し、試料水に含まれる物質及び物質の濃度特定して試料水の水質を監視する。試料水の有害物質の一例には、シアン化物や重金属（水銀等）や農薬類が挙げられる。
【００１３】
〈第１の実施形態〉
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る水質監視装置１ａは、試料水に含まれる有害物質を検出するバイオセンサ１０と、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定する物質特定装置２０ａとを備えている。また、図１に示す水質監視装置１ａは、バイオセンサ１０及び物質特定装置２０ａに試料水を供給する試料水供給手段３０と、バイオセンサ１０に基質溶液を供給する基質溶液供給手段４０と、バイオセンサ１０に洗浄液を供給する洗浄液供給手段５０と、バイオセンサ１０に校正水を供給する校正水供給手段６０とを備えている。さらに、水質監視装置１ａは、バイオセンサ１０の出力を処理して電流値（測定電流Ｉ）を求める出力処理装置７０と、出力処理装置７０で求められた電流値に応じて物質特定装置２０ａを制御する制御装置８０とを備えている。
【００１４】
バイオセンサ１０は、測定槽１１と、微生物膜１２と、酸素電極１３とを有する。測定槽１１は、試料水供給手段３０からの試料水と基質溶液供給手段４０からの基質溶液が供給される。尚、測定槽１１への試料水及び基質溶液の供給は、連続的に供給することで水質の連続監視が可能となるが、間欠的に供給することで監視することも可能である。微生物膜１２は、酸素電極１３の先端に備えられ、微生物が固定化されている。この微生物の一例としては、鉄酸化細菌（Thiobacillus ferrooxidans）が挙げられる。また、酸素電極１３は、測定槽１１の内部に配置されている。出力処理装置７０で測定する酸素電極１３からの測定電流Ｉが予め定められる警報値Ａを上回ったとき、試料水には有害物質が含まれていると検出される。
【００１５】
測定槽１１に送水される液体に応じて微生物膜１２に付着している微生物の呼吸活性が変化するため、酸素電極１３を介して出力処理装置７０で測定される電流値も変化する。例えば、測定槽１１に供給される試料水に有害物質が含まれないときは、微生物は基質溶液を栄養源とし、微生物の呼吸が活性化され、酸素は微生物膜１２で消費され、酸素電極１３に到達する酸素量が減少するため、電流値は下がる。一方、測定槽１１に微生物の呼吸活性に影響を与える有害物質を含む試料水が送水されると、微生物膜１２に固定される微生物の呼吸が減少し、酸素が微生物膜１２で消費されなくなり、電流値が上がる。
【００１６】
物質特定装置２０ａは、反応容器２１ａと、薬品注入手段２２と、比色表２３と、攪拌装置２４とを有する。反応容器２１ａには、供給される所定量の液体（試料水）を貯水することが可能であり、所定量以上の液体が流入した場合には排水として反応容器２１ａから排出される。反応容器２１ａは、内部が見えるように容器の少なくとも一部が透明部材２１１で形成されている。図１に示す反応容器２１ａは、前面（紙面）の一部のみが透明部材２１１であるが、全体が透明部材２１１で形成されていてもよい。
【００１７】
薬品注入手段２２は、試料水に特定の物質と反応する薬品を注入する。この薬品注入手段２２は、図１に示すように反応容器２１ａに流入した試料水に薬品を注入してもよいし、反応容器２１ａに流入する前の試料水に薬品を注入してもよい。特定の物質が含まれる試料水に薬品を注入したとき、試料水の色が変化する。この試料水の色の変化は、反応容器２１ａの透明部材２１１を通して把握することができる。
【００１８】
比色表２３は、薬品の添加によって変化する試料水の色の例のリストである。薬品添加後の試料水の色は、試料水に含まれる物質の種類と物質の濃度によって異なる。したがって、比色表２３では、薬品添加後に変化する試料水の色の例と、この色の場合に試料水に含まれると推定される物質及び物質の濃度とを関連付けてリストしている。この比色表２３は、この比色表２３でリストされる色と透明部材２１１を介して観察される反応容器２１ａ内の試料水の色とを比較することができるように反応容器２１ａの近傍に配置されている。
【００１９】
攪拌装置２４は、マグネットスターラーや攪拌扇等、反応容器２１ａ内の試料水と薬品を攪拌する手段である。この攪拌装置２４で攪拌されることで、試料水と薬品が十分に混合されて試料水に特定の物質が含まれているときには試料水の色を変化させることができる。
【００２０】
このように、反応容器２１ａ内で試料水と薬品を混合した後、透明部材２１１を介して把握することのできる試料水の色と比色表でリストされる色とを対比することで、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を容易に特定することができる。
【００２１】
ここで、試料水に含まれる物質によって反応する薬品が異なる。したがって、水質監視装置１ａで複数の物質特定装置２０ａを備えていれば、含有物質の特定の精度を向上させることができる。すなわち、複数の物質特定装置２０ａの薬品注入手段２２でそれぞれ異なる種類の薬品を注入し、各比色表２３がそれぞれ薬品に応じたリストであれば、水質監視装置１ａでは、より多くの物質及び物質の濃度を特定することが可能になる。
【００２２】
なお、図１に示す例では、反応容器２１ａの透明部材２１１を介して試料水の色を観察することができるが、反応容器２１ａが透明部材２１１で形成されていない場合、反応容器２１ａから薬品を注入後の試料水が供給される透明の観察用の容器を備えていてもよい。このような透明用の容器を備えている場合、比色表２３は観察用の容器の近傍に配置されている。
【００２３】
試料水供給手段３０は、バルブ３１及びポンプ３２を介して試料水を測定槽１１に供給する。
【００２４】
基質溶液供給手段４０は、微生物膜１２に保持される微生物の栄養源である基質溶液を備えており、微生物を活性化させるためにこの基質溶液をバルブ４１及びポンプ４２を介して測定槽１１に供給する。例えば、微生物膜１２に保持する微生物が鉄酸化細菌であるとき、鉄酸化細菌の栄養源である２価の鉄イオンを含む溶液を基質溶液とする。
【００２５】
洗浄液供給手段５０は、バイオセンサ１０を洗浄する洗浄液を備えており、バイオセンサ１０を長期間使用しても有害物質の検出の安定性を維持するためにこの洗浄液をバルブ５１及びポンプ４２を介して測定槽１１に供給する。例えば、微生物膜１２に保持する微生物が鉄酸化細菌であるとき、硫酸水溶液（ｐＨ２〜３）を洗浄液とすることができる。
【００２６】
校正水供給手段６０は、バイオセンサ１０における検出の精度を校正する校正水を備えており、バルブ６１及びポンプ３２を介して校正水を測定槽１１に供給する。
【００２７】
図２を用いて、出力処理装置７０によって検出されるバイオセンサ１０での電流の変化の一例を説明する。図２に示す例では、出力処理装置７０が測定時（検出時）に測定した測定電流Ｉが警報値Ａを上回ったときに試料水に有害物質が含まれていると検出する。まず、測定中（ｔ0〜ｔ1）にはバルブ３１及びバルブ４１が開き、バイオセンサ１０には試料水供給手段３０から試料水が供給され、基質溶液供給手段４０から基質溶液が供給されている。
【００２８】
ここで、長時間測定が行なわれることでバイオセンサ１０の有害物質の検出精度が劣ることがあるため、測定電流Ｉの安定性が損なわれた場合や定期的等の所定のタイミングでバイオセンサ１０が洗浄される。洗浄時（ｔ1〜ｔ2）には、バルブ３１及びバルブ５１が開き、バイオセンサ１０には、試料水供給手段３０から試料水が供給され、洗浄液供給手段５０から洗浄液が供給されてバイオセンサ１０が洗浄される。洗浄時には、バイオセンサ１０に基質溶液が供給されないため、微生物膜１２に保持される微生物の呼吸活性が低下し、図２に示すように出力処理装置７０で測定される測定電流Ｉは高くなる。
【００２９】
洗浄後は、スパン校正のため、バルブ５１及びバルブ６１が開き、バイオセンサ１０には、洗浄液供給手段５０から洗浄液が供給され、校正水供給手段６０から校正水が供給されてバイオセンサ１０が校正される。スパン校正時（ｔ2〜ｔ3）にも、基質溶液は供給されないため、微生物膜１２に保持される微生物の呼吸活性の低下が継続し、図２に示すように出力処理装置７０で測定される測定電流Ｉは高くなる。
【００３０】
スパン校正後は、ゼロ校正のため、バルブ４１及びバルブ６１が開き、バイオセンサ１０には、基質溶液供給手段４０から基質溶液が供給され、校正水供給手段６０から校正水が供給されてバイオセンサ１０が校正される。ゼロ校正時（ｔ3〜ｔ4）になると、バイオセンサ１０に基質溶液が供給され、微生物膜１２に保持される微生物の呼吸活性が増加し、図２に示すように出力処理装置７０で測定される測定電流Ｉは低くなる。
【００３１】
ゼロ校正後は、測定のため、バルブ３１及びバルブ４１が開き、バイオセンサ１０には、試料水供給手段３０から試料水が供給され、基質溶液供給手段４０から基質溶液が供給される。測定時（ｔ4〜）にも基質溶液が供給されているため、試料水が有害物質を含まない限り、微生物膜１２に保持される微生物の呼吸が活性化され、出力処理装置７０で測定される測定電流Ｉは、警報値Ａよりも低い状態が継続する。その後、例えばｔ5の時点で有害物質が含有される試料水がバイオセンサ１０に供給された場合、微生物の呼吸活性が低下して出力処理装置７０で測定される測定電流Ｉは上昇し、警報値Ａを上回る。
【００３２】
制御装置８０は、測定時に出力処理装置７０で測定される測定電流Ｉが警報値を上回ったとき、バルブ３３を開に制御するとともにポンプ３４を起動するように制御し、試料水供給手段３０が供給する試料水を物質特定装置２０に送水する。また、制御装置８０は、物質特定装置２０ａを起動する。具体的には、薬品注入手段２２が試料水に薬品を注入するように制御する。
【００３３】
すなわち、図３に示すフローチャートにあるように、制御装置８０は、出力処理装置７０から電流値（測定電流Ｉ）を入力すると（Ｓ０１）、この測定電流Ｉが警報値Ａ以上であるか否かを判定する（Ｓ０２）。
【００３４】
入力した測定電流Ｉが警報値Ａ以上であるときには（Ｓ０２でＹＥＳ）、試料水に有害物質が含まれていると考えられるため、制御装置８０は、物質特定装置２０ａを起動し、試料水に含まれる有害物質を特定するように、物質特定装置２０ａ、バルブ３３及びポンプ３４を制御する（Ｓ０３）。
【００３５】
一方、入力した測定電流Ｉが警報値Ａ以下であるときには（Ｓ０２でＮＯ）、試料水には有害物質は含まれていないと考えられるため、制御装置８０は物質特定装置２０ａを起動せずに、ステップＳ０１に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００３６】
上述した水質監視装置１ａによれば、バイオセンサ１０と物質特定装置２０ａとを有することで、試料水に有害物質を含んでいる場合、バイオセンサ１０で有害物質の混入を検出する他、物質特定装置２０ａによって、有害物質及び有害物質の混入濃度を特定することができる。
【００３７】
また、上述したように、連続的に動作させることのできるバイオセンサ１０で有害物質を検出した場合にのみ制御装置８０の制御によって連続的な監視に適していない物質特定装置２０ａでの特定を行なうようにすることで、物質特定装置２０ａを有効に使用することができる。
【００３８】
なお、上述の説明では、水質監視装置１ａは、バイオセンサ１０による検出で試料水に有害物質を含んでいた場合に制御装置８０が物質特定装置２０ａを起動していたが、ユーザの操作によって物質特定装置２０ａを起動するようにしても良い。
【００３９】
〈第２の実施形態〉
図４に示すように、本発明の第２の実施形態に係る水質監視装置１ｂは、試料水に含まれる有害物質を検出するバイオセンサ１０と、試料水に含まれる物質を特定する物質特定装置２０ｂとを備えている。
【００４０】
この水質監視装置１ｂは、図１を用いて上述した水質監視装置１ａと比較して、物質特定装置２０ａに代えて、物質特定装置２０ｂを備えている点で異なる。以下の説明において、図１を用いて上述した水質監視装置１ａと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
物質特定装置２０ｂは、反応容器２１ｂと、薬品注入手段２２と、攪拌装置２４と、光源２５と、受光器２６とを有する。
【００４２】
光源２５は、反応容器２１ｂ内の試料水に光を照射する。また、受光器２６は、光源２５から照射され、反応容器２１ｂ内の試料水を透過した光を受光する。
【００４３】
物質特定装置２０ｂの反応容器２１ｂは、光源２５と対向する面と、受光器２６を対向する面とが透明部材２１１である必要がある。すなわち、物質特定装置２０ａでは、比色表２３と反応容器２１ａ内の試料水の色を対比できるように、例えば、反応容器２１ａの前面の一部のみが透明部材２１１であっても良かった。一方、物質特定装置２０ｂでは、光源２５から照射され、反応容器２１ｂ内の試料水を透過した光を受光器２６で受光するため、光源２５と向き合う面と、受光器２６と向き合う面とを透明部材２１１にする必要がある。
【００４４】
なお、光源２５又は受光器２６と向き合う面の全面を透明部材としなくても、光源２５から受光器２６の光路を保つことができればよい。すなわち、光源２５から受光器２６までの直線を光路としたとき、光源２５から照射された光がこの光路を通って受光器２６で受光されるように、少なくとも反応容器２１ｂの光路上の部分が透明部材２１１であることが必要である。
【００４５】
吸光度測定手段２７は、光の照射を制御する制御信号を光源２５に出力し、受光器２６から光の受光量を入力する。吸光度測定手段２７は、例えば、所定の光量で光を照射した際に試料水を透過した光の受光量から求められる吸光度と、この吸光度の場合に試料水に含まれると考えられる物質及び物質の濃度を関連付けた有害物データを記憶しており、光源２５から照射した光量と受光器２６から入力した光の受光量に基づいて試料水の吸光度を求め、求めた急高度に応じて試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定する。
【００４６】
この有害物データは、薬品を添加しない状態の試料水であるリファレンス水を透過する光の量と、薬品を添加して呈色反応が生じた状態の試料水を透過する光の量とを予め取得して求められる。例えば、物質特定装置２０ｂでは、定期的にリファレンス水を通水して有害物データを更新してもよい。有害物データを更新した場合、反応容器２１ｂの汚れによる誤差や、光源２５や受光器２６の経年劣化等による誤差にも対応することができる。なお、リファレンス水には純水や濁度を除去した原水を使用することができる。
【００４７】
図５に示すフローチャートを用いて、水質監視装置１ｂにおける処理の流れを説明する。まず、水質監視装置１ａの場合と同様に、制御装置８０が出力処理装置７０から電流値（測定電流Ｉ）入力し（Ｓ１１）、この測定電流Ｉが警報値Ａ以上であるとき（Ｓ１２でＹＥＳ）、制御装置８０は物質特定装置２０ｂを起動する（Ｓ１３）。
【００４８】
その後、吸光度測定手段２７は、受光器２６から入力する受光量から吸光度を求め（Ｓ１４）、求めた吸光度に応じて有害物質を特定する（Ｓ１５）。
【００４９】
ステップＳ１５において有害物質が特定できると（Ｓ１６でＹＥＳ）、その有害物質に応じた対策が実行される（Ｓ１７）。また、有害物質が特定できないとき（Ｓ１６でＮＯ）、採水手段９０が起動されてバルブ９１が開となって試料水が採水される（Ｓ１８）。
【００５０】
上述した水質監視装置１ｂによれば、バイオセンサ１０と物質特定装置２０ｂとを有することで、試料水に有害物質を含んでいる場合、バイオセンサ１０で有害物質の混入を検出する他、物質特定装置２０ｂによって、有害物質及び有害物質の混入濃度を特定することができる。
【００５１】
また、上述したように、バイオセンサ１０で有害物質を検出した場合にのみ制御装置８０の制御によって物質特定装置２０ｂでの特定を行なうようにすることで、物質特定装置２０ｂを有効に使用することができる。
【００５２】
なお、上述の説明では、水質監視装置１ｂは、バイオセンサ１０による検出で試料水に有害物質を含んでいた場合に制御装置８０が物質特定装置２０ｂを起動していたが、ユーザの操作によって物質特定装置２０ｂを起動するようにしても良い。
【００５３】
《具体例》
続いて、物質特定装置２０ｂによって、ＪＩＳ−Ｋ−０１０２で規定される「４−ピリジンカルボン酸−ピラゾロン吸光光度法」を使用し、シアン化物を有害物質として特定する場合の例について説明する。
【００５４】
この場合、薬品注入手段２２は、第１試薬「クロラミンＴ溶液（ｐ−トルエンスルホンクロロアミドナトリウム三水和物）」と、第２試薬「４−ピリジンカルボン酸−ピラゾロン溶液」の２種類の薬品を使用する。薬品注入手段２２は、粉末の状態で各試薬を試料水に注入してもよいし、水に希釈した液体の状態で試料水に注入してもよい。
【００５５】
具体的には、薬品注入手段２２は、２０ｍｌの試料水二対して、０．５ｍｌの第１試薬を注入し、約５分間放置する。その後、薬品注入手段２２は、この試料水に１０ｍｌの第２試薬を注入する。第２試薬が注入されると、攪拌装置２４は試料水を攪拌し、約３０分放置する。その後、吸光度測定手段２７によって波長６３８ｎｍ付近の吸光度を測定してシアン及びシアンの濃度を特定する。
【００５６】
ここで、第２試薬は、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド２０ｍｌに０．３ｇの３−メチル１−フェニル−５−ピラゾロンを溶解し、別に約２０ｍｌの水酸化ナトリウム溶液（４０ｇ／ｌ）に４−ピリジンカルボン酸カルボン酸を溶解して塩酸を添加してｐＨを約７として、両溶液の混合液に水を加えて１００ｍｌとすることで調整される。
【００５７】
薬品を注入後の試料水がｐＨ６〜８であるときに呈色反応が最適に現れるため、薬品を注入後の試料水のｐＨがこの範囲（ｐＨ６〜８）を外れている場合には、ｐＨ調整のため、リン酸塩緩衝液を注入することが望ましい。
【００５８】
ここでは、「４−ピリジンカルボン酸−ピラゾロン吸光光度法」を用いて説明したが、「ピリジン−ピラゾロン吸光光度法」を用いても良い。
【００５９】
なお、物質特定装置２０ａの場合、試料水に第２試薬を注入するまでの処理は同一であるが、第２試薬を注入して約３０分放置後、試料水の色を比色表２３でリストされる色とを利用して、シアン及びシアンの濃度を特定する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施形態に係る水質監視装置の構成を説明する図である。
【図２】図１の水質監視装置のバイオセンサにおける測定について説明する図である。
【図３】図１の水質監視装置における処理の流れを説明するフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る水質監視装置の構成を説明する図である。
【図５】図４の水質監視装置における処理の流れを説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１ａ，１ｂ…水質監視装置
１０…バイオセンサ
１１…測定槽
１２…微生物膜
１３…酸素電極
２０ａ，２０ｂ…物質特定装置
２１ａ，２１ｂ…反応容器
２１１…透明部材
２２…薬品注入手段
２３…比色表
２４…攪拌装置
２５…光源
２６…受光器
２７…吸光度測定手段
３０…試料水供給手段
４０…基質溶液供給手段
５０…洗浄液供給手段
６０…校正水供給手段
７０…出力処理装置
８０…制御装置
９０…採水手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料水が送水される測定槽と、前記測定槽の内部に配置され、微生物を保持する微生物膜を透過する酸素量を測定する酸素電極とを有し、前記酸素電極によって測定された酸素量に基づいて、試料水への特定の物質の混入の有無を検知するバイオセンサと、
試料水が送水される反応容器と、試料水に特定の物質と反応する薬品を注入する薬品注入手段とを有し、薬品を添加後の試料水の変化に応じて、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定する物質特定装置と、
を備えることを特徴とする水質監視装置。
【請求項２】
前記バイオセンサによって特定の物質の混入されていることが検出された場合に、前記反応容器に試料水を送水するとともに、前記物質特定装置を起動する制御装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の水質監視装置。
【請求項３】
前記反応容器は、少なくとも一部が透明素材で形成され、
前記物質特定装置は、
試料水と薬品の呈色反応で生じる色と、各呈色反応が生じた場合に試料水に含まれる物質の名称及び物質の濃度とが関連付けられるリストである比色表を有し、当該比色表を前記反応容器の透明部材の近傍に設置することを特徴とする請求項１又は２に記載の水質監視装置。
【請求項４】
前記物質特定装置は、
薬品と反応後の試料水の吸光度を測定し、測定された吸光度に応じて試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定する吸光度測定手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の水質監視装置。
【請求項５】
前記反応容器は、少なくとも対向する二ヶ所が透明部材で形成され、
前記物質特定装置は、
前記透明部材を通る光路に沿って光を照射する光源と、
前記光源から照射され、前記反応容器内の試料水を透過した光を受光する受光器と、
前記光源から照射した光の強度と前記受光器で受光した光の強度とから前記反応容器内の試料水の吸光度を測定し、測定された吸光度に応じて試料水に含まれる物質および物質の濃度を特定する吸光度測定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の水質監視装置。
【請求項６】
前記微生物膜で保持する微生物として、鉄酸化細菌を利用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の水質監視装置。
【請求項１】
試料水が送水される測定槽と、前記測定槽の内部に配置され、微生物を保持する微生物膜を透過する酸素量を測定する酸素電極とを有し、前記酸素電極によって測定された酸素量に基づいて、試料水への特定の物質の混入の有無を検知するバイオセンサと、
試料水が送水される反応容器と、試料水に特定の物質と反応する薬品を注入する薬品注入手段とを有し、薬品を添加後の試料水の変化に応じて、試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定する物質特定装置と、
を備えることを特徴とする水質監視装置。
【請求項２】
前記バイオセンサによって特定の物質の混入されていることが検出された場合に、前記反応容器に試料水を送水するとともに、前記物質特定装置を起動する制御装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の水質監視装置。
【請求項３】
前記反応容器は、少なくとも一部が透明素材で形成され、
前記物質特定装置は、
試料水と薬品の呈色反応で生じる色と、各呈色反応が生じた場合に試料水に含まれる物質の名称及び物質の濃度とが関連付けられるリストである比色表を有し、当該比色表を前記反応容器の透明部材の近傍に設置することを特徴とする請求項１又は２に記載の水質監視装置。
【請求項４】
前記物質特定装置は、
薬品と反応後の試料水の吸光度を測定し、測定された吸光度に応じて試料水に含まれる物質及び物質の濃度を特定する吸光度測定手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の水質監視装置。
【請求項５】
前記反応容器は、少なくとも対向する二ヶ所が透明部材で形成され、
前記物質特定装置は、
前記透明部材を通る光路に沿って光を照射する光源と、
前記光源から照射され、前記反応容器内の試料水を透過した光を受光する受光器と、
前記光源から照射した光の強度と前記受光器で受光した光の強度とから前記反応容器内の試料水の吸光度を測定し、測定された吸光度に応じて試料水に含まれる物質および物質の濃度を特定する吸光度測定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の水質監視装置。
【請求項６】
前記微生物膜で保持する微生物として、鉄酸化細菌を利用することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の水質監視装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１３３７８３（Ｐ２０１０−１３３７８３Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０８６３０（Ｐ２００８−３０８６３０）
【出願日】平成２０年１２月３日（２００８．１２．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月３日（２００８．１２．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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