CN108802108A - 水系内毒性测定装置用微生物反应槽以及使用上述微生物反应槽的水系内毒性测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用硫氧化微生物对水中包含的硫酸根离子的浓度变化所导致的水的电导度变化进行测定，并借此测定出水系内所包含的毒性的测定装置用微生物反应槽以及利用上述微生物反应槽的水系内毒性测定装置，尤其涉及一种利用收容有硫氧化微生物以及硫磺颗粒的外部反应槽收容由从外部供应的原水以及空气混合而成的水试料，并利用内置于上述外部反应槽之内部空间的内部反应槽的内部空间中所内置的电导度测定传感器，对上述水试料的电导度变化进行测定的微生物反应槽，以及利用上述微生物反应槽中的电导度测定传感器所测定出的电导度值，对水试料的毒性度进行运算的毒性测定装置。

Description

水系内毒性测定装置用微生物反应槽以及使用上述微生物反 应槽的水系内毒性测定装置

技术领域

本发明涉及一种利用硫氧化微生物对水中包含的硫酸根离子的浓度变化所导致的水的电导度变化进行测定，并借此对水系中所包含的毒性进行测定的测定装置用微生物反应槽以及利用上述微生物反应槽的水系内毒性测定装置，尤其涉及一种利用收容有硫氧化微生物以及硫磺颗粒的外部反应槽，对由从外部供应的原水以及空气混合而成的水试料进行收容，并利用内置于上述外部反应槽之内部空间中的内部反应槽的内部空间中所内置的电导度测定传感器，对上述水试料的电导度变化进行测定的微生物反应槽，以及利用上述微生物反应槽中的电导度测定传感器所测定出的电导度值，对水试料的毒性度进行运算的毒性测定装置。

背景技术

化学物质所导致的事故不仅会对人类造成直接影响，还会对大气、土壤、水系等造成影响。即，在我们的身边正在不断地发生如工厂废水泄漏、燃油泄漏事故、畜产废水流入、农药过多使用以及农药过多流入等突发性事故，而对于此类事故必须能够快速地采取应对措施。

因此，需要开发出一种能够对流入到上水源、大江、河流、工厂用水、供水设施或上水道等中的毒性物质进行检测的系统并将其安装在适当的位置，以便于能够快速地发现污染源、采取适当的措施并提前预防毒性物质的流入。

此外，作为对水中的毒性物质进行探测的方法，包括利用物理化学性方法执行定性、定量分析的化学性水质毒性探测方法，以及利用生物体的生物学性水质毒性探测方法。

关于上述化学性水质毒性探测方法，因为只能用于对个别的毒性物质进行探测，因此很难在短时间内同时对多个预想的毒性物质进行分析。作为对水中的毒性进行探测的道具，会受到各类毒性物质的直接影响的生物体是最佳的选择，正是因为如上所述的原因，近年来利用生物体的毒性监测技术越来越受到关注。

作为目前所使用的生物学性毒性监测技术，包括利用鱼类、水蚤、藻类、各种类型的微生物等生物体的方法等，而不同的方法分别具有各自不同的特性。

上述毒性监测技术在初期主要采用了利用鱼类的毒性探测方法，但是具有毒性探测个体的大小较大、对毒性的灵敏度较低以及对毒性物质的反应时间较长等缺点。此外，虽然利用水蚤的毒性探测方法也在最近被广泛使用，但是上述方法需要在特定的条件下对水蚤进行管理，且为了克服对毒性的耐受性而需要以一个星期为周期对试验生物进行更换，因此具有维护管理方面的诸多困难。利用各种类型的微生物的方法，则需要通过周期性地提供食物而对微生物进行培育，还需要营造出维持最佳培育条件所需的整体环境。

在这种情况下，急需开发出一种能够克服如上所述的现有技术中所存在的问题的毒性测定装置。

接下来，将对与水系内毒性测定装置相关的代表性的现有技术进行介绍。

大韩民国注册专利公报第10-1244712号，涉及一种利用硫氧化微生物的测定槽分离型生态毒性探测装置，尤其是公开了一种包括：微生物反应槽，配备可供水试料流入和流出的流入口以及流出口，包含硫氧化微生物，能够使硫磺颗粒以及氧气借助于上述硫氧化微生物发生硫酸根离子化；测定槽，与上述微生物反应槽分离并通过连接管与上述微生物反应槽连接，在上述微生物反应槽中生成硫酸根离子的水试料能够通过上述连接管流入；pH测定部以及EC测定部，安装在上述测定槽中，分别用于对已生成硫酸根离子的水试料的电导度(EC)以及pH值进行测定；控制部，通过将上述pH测定部以及EC测定部所测定出的电导度(EC)以及pH值与基准值进行比较，判断上述水试料是否具有毒性；其中，上述连接管分别连接到上述微生物反应槽的流出口以及上述测定槽的流入口且上述测定槽的流入口位于上述微生物反应槽的流出口的下方位置，从而使已在上述微生物反应槽中生成硫酸根离子的水试料能够通过自然乳化流入到上述测定槽中的生态毒性探测装置。

此外，虽然上述现有技术能够避免pH和电导度(EC)的测定值受到将空气和水试料注入到反应槽中时所产生的气泡的影响，但是因为上述微生物反应槽和测定槽相互分离，因此反而会使得在水试料中扩散的硫酸根离子的移动路径变长，从而导致无法通过EC测定部(对应于本发明中的电导度测定传感器)准确地测定出电导度值的问题。所以，目前需要通过持续性地研究开发来进一步解决上述问题。

先行技术文献

专利文献

大韩民国注册专利公报第10-1244712号(2013.03.12)

大韩民国注册专利公报第10-1216666号(2011.02.15)

大韩民国注册专利公报第10-0923733号(2009.10.20)

大韩民国注册专利公报第10-0945554号(2010.02.25)

发明内容

本发明是为了解决水系内毒性测定装置用微生物反应槽以及毒性测定装置相关的现有技术中所存在的问题而研究出的技术，即，因为在现有的利用硫氧化微生物的微生物反应槽中，为了防止包含在水试料中的硫磺颗粒以及空气所导致的电导度测定传感器的测量误差而需要使收容有上述硫磺颗粒以及空气的反应槽和收容有电导度测定传感器的另一个反应槽相互分离，从而导致在水试料中扩散的硫酸根离子的移动路径变长，并进一步造成无法通过电导度测定传感器准确地测定出电导度值的问题；

此外，因为在现有的水系内毒性测定装置中，为了对被测定物质即原水的毒性度进行运算而需要在对如人工河流水等基准试料的电导度值进行测定之后再对上述原水和基准试料之间的毒性度差异进行运算，从而造成在没有考虑到不同类型的原水中常规包含但不至于形成危害的毒性物质所导致的毒性度的情况下对原水的毒性度进行测定的问题，而本发明的主要目的就在于提供解决上述问题的解决方案。

本发明为了实现如上所述的预期目的，

提供一种水系内毒性测定装置用微生物反应槽，尤其是一种对在硫氧化微生物的作用下生成的硫酸根离子所造成的水试料的电导度变化进行测定的微生物反应槽，上述微生物反应槽，包括：外部反应槽，从外部接收原水以及空气的供应并作为水试料使用，在第1内部空间中收容硫氧化微生物以及硫磺颗粒；以及，内部反应槽，内置于上述外部反应槽的第1内部空间，将电导度测定传感器内置到形成于其内部的第2内部空间，在侧部形成对上述第1内部空间和第2内部空间进行连通的一个以上的贯通孔；

此外，还提供一种水系内毒性测定装置，包括：微生物反应槽，在内部空间收容硫氧化微生物和硫磺颗粒，从外部接收原水以及空气的供应并作为水试料使用，配备有对在上述硫氧化微生物的作用下生成的硫酸根离子所导致的水试料的电导度变化进行测定的电导度测定传感器；以及，管理部，包括用于对向上述微生物反应槽的原水以及空气的供应与否和水试料的排出与否进行调节的控制模块，以及用于根据上述电导度测定传感器所检测到的水试料的电导度变化而对水试料的毒性度进行运算的运算模块。

如上所述的适用本发明的水系内毒性测定装置用微生物反应槽，因为可以在电导度测定传感器被内置于内部反应槽的第2内部空间中且内部反应槽被内置于在外部反应槽上形成的第1内部空间中的状态下对水试料的电导度进行测定，因此能够缩短在水试料中形成的硫酸根离子移动到电导度测定传感器时的流动路径，从而更加准确地对时时刻刻或周期性地发生变化的水试料的电导度值进行测定；

尤其是，因为可以对从上述第1内部空间经由内部反应槽中所形成的贯通孔移动到第2内部空间的电导度测定传感器一侧的气泡的积滞现象进行抑制，因此能够防止因为气泡而导致的电导度测定传感器的测量误差；

此外，在利用水系内毒性测定装置对水试料的毒性度进行运算的方法中，因为不需要如人工河流水等基准试料的电导度值，可以将在一段时间内测定出的相应原水的平均电导度变化率作为用于获取特定时间点的水试料毒性度的水试料电导度变化率(SLEC)基准值使用，因此不仅能够在考虑到不同类型的原水中常规包含但不至于形成危害的毒性物质所导致的毒性度的前提下对相应原水的毒性度进行判断，还能够在体现出原水的地域性、季节性、气候性等特性的情况下对原水的毒性度进行判断。

附图说明

图1是对适用本发明之较佳实施例的水系内毒性测定装置用微生物反应槽进行示意的斜视图。

图2是对适用本发明之较佳实施例的水系内毒性测定装置用微生物反应槽进行示意的分离斜视图。

图3a是对适用本发明之较佳实施例的水系内毒性测定装置用微生物反应槽进行示意的侧截面图。

图3b是对适用本发明之较佳实施例的水系内毒性测定装置用微生物反应槽进行示意的平截面图。

图4是对适用本发明之另一较佳实施例的水系内毒性测定装置用微生物反应槽进行示意的侧截面图。

图5至图7是对适用本发明之较佳实施例的水系内毒性测定装置用微生物反应槽的工作状态进行示意的侧截面图。

图8a是对利用适用本发明之较佳实施例的水系内毒性测定装置运算电导度变化率(SLEC)的过程进行示意的图表。

图8b是对利用适用本发明之较佳实施例的水系内毒性测定装置运算出的电导度变化率(SLEC)进行示意的图表。

图9是对在适用本发明之较佳实施例的水系内毒性测定装置中安装多个微生物反应槽的情况进行示意的侧截面图。

图10是对在适用本发明之较佳实施例的水系内毒性测定装置中安装多个微生物反应槽的情况下运算电导度变化率(SLEC)的过程进行示意的图表。

图11是对在适用本发明之较佳实施例的水系内毒性测定装置中安装多个微生物反应槽的情况下运算出的电导度变化率(SLEC)进行示意的图表。

【符号说明】

10：外部反应槽

11：第1内部空间

12a、12b：原水流入口

13：空气流入口

14：水试料排出口

15：原水流入管

16：原水供应泵

17：空气注入泵

18：分隔空间

20：内部反应槽

21：第2内部空间

22：贯通孔

22a：断坎

23：下部吐出部

24：第3内部空间

30：硫磺珠层

31：硫磺颗粒

40：电导度测定传感器

41：电极端子

50：网

51：外壳

具体实施方式

首先，通常从原水采集到的水试料中所包含的硫磺颗粒31，会在氧气和硫氧化微生物的作用下生成硫酸根离子，而上述硫酸根离子会使水试料的电导度发生变化。

此时，如果其物性与水试料相同的原水中包括可能导致上述硫氧化微生物的活性度降低的毒性物质，则上述硫酸根的生成率也将随之发生变化并最终导致水试料的电导度(电导度增加率)发生变化，而本发明涉及一种能够顺利准确地对上述水试料的电导度进行测定的微生物反应槽以及水系内毒性测定装置。

即，适用本发明的微生物反应槽能够配备于如上所述的利用硫磺颗粒31以及硫氧化微生物对水试料的电导度变化进行测定并借此进一步测定出水系(原水)中所包含的毒性度的测定装置中，或涉及到与上述测定装置连接并将所测定出的水试料电导度信号传递到上述测定装置之管理部中的水系内毒性测定装置。

具体来讲，适用本发明的微生物反应槽所测定出的水试料电导度信号将被传递到水系内毒性测定装置的管理部并转换成电导度变化率，管理部对上述电导度变化率和事先计算出的相应原水的平均电导度变化率进行比较，并作为运算原水毒性度的基础数据使用。

下面，结合图1至图11，将适用本发明的实施例分为水系内毒性测定装置用微生物反应槽以及水系内毒性测定装置并进行详细说明如下。

[水系内毒性测定装置用微生物反应槽]

本发明涉及一种水系内毒性测定装置用微生物反应槽，尤其是一种对在硫氧化微生物的作用下生成的硫酸根离子所造成的水试料的电导度变化进行测定的微生物反应槽，上述微生物反应槽，包括：外部反应槽10，从外部接收原水以及空气的供应并作为水试料使用，在第1内部空间11中收容硫氧化微生物以及硫磺颗粒31；以及，内部反应槽20，内置于上述外部反应槽10的第1内部空间11，将电导度测定传感器40内置到形成于其内部的第2内部空间21，在侧部形成对上述第1内部空间11和第2内部空间21进行连通的一个以上的贯通孔22。

即，适用本发明的微生物反应槽，宏观上包括外部反应槽10以及配备有电导度测定传感器40的内部反应槽20。

具体来讲，上述外部反应槽10采用从外部接收原水以及空气并作为水试料使用，在第1内部空间11中收容硫氧化微生物和硫磺颗粒31的构成，从外部接收原水中的一部分并作为水试料使用，通过使收容在上述第1内部空间11中的硫化微生物和硫磺颗粒31被浸泡在上述水试料中，从而生成硫酸根离子。

即，被供应到上述外部反应槽10中的原水能够是如上水源、大江、河流、工厂用水、供水设施或上水道等类型的被测定物质，而上述类型的原水中的一部分将在被采集之后经由原水流入管15供应到外部反应槽10中。

此时，上述原水流入管15能够通过配备原水供应泵16，使得流动到原水流入管15中的原水具有一定的水压并借此顺利地流动到外部反应槽10的第1内部空间11中，或者在不配备原水供应泵16的情况下，利用与原水流入管15连接的主原水流入管的水压使原水中的一部分自然地流动到原水流入管15，然后再流动到上述第1内部空间11中。

在上述过程中经由上述原水流入管15流入到外部反应槽10的第1内部空间11中的原水，将作为用于测定电导度的水试料使用。

此外，在上述原水流入管15中还能够配备如电磁阀等阀门，从而对在原水流入管15中流动的原水的流动与否以及流动量进行调节。

此外，供应到上述外部反应槽10中的空气用于为收容于外部反应槽10的第1内部空间11中的硫氧化微生物提供呼吸所需的充足的氧气，能够采用可以顺利地将上述空气供应到上述外部反应槽10的第1内部空间11中的各种不同的方式将上述空气供应到上述第1内部空间11中。

即，上述空气既能够在混合到上述原水中的状态下供应到上述第1内部空间11中，也能够在独立于上述原水的状态下供应到上述第1内部空间11中，具体信息将在后续的内容中进行详细的说明。

此外，上述外部反应槽10能够将如上所述的从外部供应过来的由原水以及空气混合而成的水试料收容到在外部反应槽10的内部形成的第1内部空间11中，能够采用可以使收容于上述第1内部空间11中的硫氧化微生物和硫磺颗粒31浸泡在上述水试料中的各种形态的构成。

下面，作为上述外部反应槽10的较佳实施例，将以如图2所示的在内部形成具有一定高度和内径的第1内部空间11的气缸形态为例进行说明。

此时，上述外部反应槽10能够在其下部形成可以同时接收原水以及空气流入的原水流入口12a或可以分别接收原水以及空气流入的原水流入口12b以及空气流入口13，并在外部反应槽10的侧部上侧形成可以将收容于第1内部空间11中的水试料排出到外部的水试料排出口14。

即，如上所述的外部反应槽10能够在外部反应槽10的下部接收原水以及空气的流入，并在外部反应槽10的上部一侧对已完成电导度测定的水试料进行排出，从而使收容在第1内部空间11中的硫磺颗粒31与水试料以及空气能够充分且均匀地发生接触。

具体来讲，当原水以及空气经由如上所述的在外部反应槽10的下部形成的原水流入口12a或原水流入口12b以及空气流入口13供应到第1内部空间11中时，混合于水试料中的空气将因为比重而自然地从第1内部空间11的下部向上部一侧流动，此时，供应到收容于第1内部空间11中的硫磺颗粒31上的气泡将穿过硫磺颗粒31之间的缝隙并被传递到裸露于硫磺颗粒31表面上的硫氧化微生物中。

此外，在如上所述的于外部反应槽10的下部形成可以同时接收原水以及空气流入的原水流入口12a的情况下，能够通过将上述原水流入管15连接到上述原水流入口12a而将原水供应到第1内部空间11中，此时，能够在上述原水流入管15的特定部分连接用于供应空气的空气流入管，从而在将空气混合到从上述原水流入管15向第1内部空间11流动的原水中之后再向原水流入口12a进行流动。

此时，通过在上述空气流入管的一侧(连接原水流入管15的相反一侧)配备空气注入泵17，从而将外部反应槽10的外部空气泵送到上述空气流入管中为宜。

此外，经由上述空气流入管供应到第1内部空间11中的空气，不仅在将原水作为水试料供应到第1内部空间11时，在第1内部空间11的原水供应被中断的状态(水试料的停滞状态)下也会被持续性地供应到第1内部空间11中，从而持续性地为硫氧化微生物供应呼吸所需的氧气为宜。

此外，本发明也能够通过在上述空气流入管的一侧连接氧气罐而替代上述空气注入泵17，从而为硫氧化微生物供应纯净的氧气。

此外，在如上所述的于外部反应槽10的下部分别形成可以独立接收原水以及空气流入的原水流入口12b以及空气流入口13的情况下，能够通过将上述原水流入管15连接到上述原水流入口12b而将原水供应到第1内部空间11中，并通过将上述空气流入管连接到上述空气流入口13而将空气供应到第1内部空间11中。

即，通过采用如上所述的在外部反应槽10中形成独立的原水流入口12b和空气流入口13的方式，能够更加有效地对供应到第1内部空间11中的原水和空气进行独立调节。

此外，上述水试料排出口14用于对收容在上述第1内部空间11内部的已完成电导度测定的水试料进行排出，以便于将新的水试料供应到第1内部空间11的内部，同时还用于将包含在水试料中的空气排出到外部反应槽的外部。

此时，上述水试料排出口14如图3a所示，形成于外部反应槽10的侧部，尤其是通过形成于侧部的上部一侧，从而使一定量的水试料能够被收容于第1内部空间11的下部和上部之间为宜。

此外，收容在上述第1内部空间11内部的已完成电导度测定的水试料将在通过上述原水流入口12a、12b流入到第1内部空间11中的新原水(水试料)的水压作用下被挤压到第1内部空间11的上部一侧，然后通过上述水试料排出口14排出到外部反应槽10的外部。

此时，上述水试料排出口14如图3a所示，能够以管状形态向外部反应槽10的外侧突出一定长度形成。即，上述水试料排出口14从外部反应槽10连接的一侧向另一侧向下延长一定长度形成，通过使收容于上述第1内部空间11中的水试料的量始终与上述水试料排出口14的下端齐平，能够确保第1内部空间11中所收容的水试料始终保持定量的状态。

此外，收容于上述外部反应槽10的第1内部空间11中的硫氧化微生物和硫磺颗粒31，用于生成能够使收容于第1内部空间11中的水试料的电导度发生变化的硫酸根离子，如上所述，在硫氧化微生物进行呼吸时，硫磺颗粒31中的一部分将发生离子化并被转换成硫酸根离子，从而使收容在第1内部空间11中的水试料的电导度发生变化。

此时，能够使用公知的上述硫氧化微生物和硫磺颗粒31，且上述硫氧化微生物和硫磺颗粒31能够独立地收容于上述第1内部空间11中，也能够使用包含硫氧化微生物的上述硫磺颗粒31。

此外，为了使上述空气与收容在第1内部空间11中的硫氧化微生物以及硫磺颗粒31均匀接触而使其以气泡形态混合到水试料中为宜，而为了进一步提升接触效果，上述第1内部空间11的下部、与上述原水流入口12a或空气流入口13相邻的第1内部空间11的特定部分还能够包括用于执行曝气的曝气部。

即，上述曝气部能够采用可以将供应到第1内部空间11中的空气细分成气泡形态的各种不同的形态，较佳地，能够包括如图2、图3a所示的形成有多个通孔的网50。

此时，作为上述网50，既能够单纯地将网50安装到第1内部空间11的下部、与上述原水流入口12a或空气流入口13相邻的第1内部空间11的特定部分，也能够在上述网50的外部额外安装用于维持网50的形态的外壳51。

具体来讲，上述外壳51采用其外径与第1内部空间11的下部内径相同或类似的环状形态并在上述环状形态的外壳51的内侧配备上述网50，从而能够将从原水流入口12a或空气流入口13供应到第1内部空间11中的空气细分成气泡形态。

此外，上述网50还能够使从原水流入口12a或空气流入口13向第1内部空间11流入的气泡沿着第1内部空间11的水平截面方向展开并从第1内部空间11的下部向上部流动，同时能够防止堆积在网50上部的硫磺颗粒31(或硫磺珠)通过原水流入口12a、12b或空气注入口发生流失。

此外，上述内部反应槽20内置于上述外部反应槽10的第1内部空间11，将电导度测定传感器40内置到形成于其内部的第2内部空间21，在侧部形成对上述第1内部空间11和第2内部空间21进行连通的一个以上的贯通孔22，能够以与硫磺颗粒31以及空气气泡分离的状态将电导度测定传感器40浸泡在水试料中，其中，上述电导度测定传感器40用于对在停滞收容于上述第1内部空间11的水试料中生成的硫酸根离子所导致的水试料的电导度变化进行测定。

即，上述内部反应槽20采用如图2所示的具有一定高度和外径的气缸形态，将电导度测定传感器40内置到形成于其内部的第2内部空间21，以其外周面与上述第1内部空间11的内周面相隔一定距离的状态内置到上述外部反应槽的第1内部空间11。

具体来讲，内置到上述内部反应槽20的第2内部空间21的电导度测定传感器40采用公知的构成，在电导度测定传感器40的特定部分配备用于对水试料的电导度进行测定的电极端子41(下面，将以电极端子41配备于电导度测定传感器40下部的情况作为较佳实施例进行说明)，此时，如果上述电极端子41与收容在水试料中的硫磺颗粒31直接接触或与水试料中所包含的气泡发生接触，则将无法准确地测定出电导度。

本发明将上述内部反应槽20内置到外部反应槽10的第1内部空间11，并通过形成于内部反应槽20侧部的贯通孔22使上述第1内部空间11和第2内部空间21相互连通，借此，能够避免收容于第1内部空间11的水试料中所包含的气泡与内置到第2内部空间21的电导度测定传感器40的电极端子41发生接触，同时能够避免收容于水试料中的硫磺颗粒31与上述电极端子41发生接触。

其中，为了防止气泡或硫磺颗粒31与在内置于第2内部空间21的电导度测定传感器40的下部配备的电极端子41发生直接接触，对上述内部反应槽20的下部进行封闭为宜，而第2内部空间21的上部形成与外部连通的开放状态，从而使流入到第2内部空间21中的空气能够自然排出到外部为宜。

此外，上述内部反应槽20的上端能够采用以漏斗状向上逐渐展开的形态，以便于安装或结合到上述外部反应槽10的上端。

此外，在上述外部反应槽10的第1内部空间11的下部，能够由利用硫氧化微生物和硫磺颗粒31制成的多个硫磺珠构成硫磺珠层30，而上述内部反应槽20的下部将位于上述硫磺珠层30的上部。

即，如上所述构成的硫磺珠层30是由将粉末状的硫磺颗粒31聚合成一定大小而制成的多个硫磺珠构成，使得在水试料中生成的硫酸根离子能够通过上述多个硫磺珠之间的空隙更快地得到扩散，从而使分别在第1内部空间11的下部和上部生成的硫酸根离子能够更快地混合并借此使水试料的硫酸根离子浓度更快地进入稳定的状态，最终有效地确保通过上述贯通孔22从第1内部空间11向第2内部空间21流动的水试料中所包含的硫酸根离子浓度的可靠性。

此外，在上述构成的外部反应槽10的第1内部空间11中生成的硫酸根离子，将在停滞收容于第1内部空间11的水试料中以均匀的浓度扩散到第2内部空间21，此时上述硫酸根离子将在上述硫磺珠层30上，向在第1内部空间11的内周面和内部反应槽20的外周面之间形成的分隔空间18(属于第1内部空间11的一部分)扩散，而扩散到上述分隔空间18中的硫酸根离子将通过与上述分隔空间18连通的上述贯通孔22流入到第2内部空间21，接下来利用内置于上述第2内部空间21中的电导度测定传感器40对水试料的电导度值进行检测。

此时，停滞收容于第1内部空间11的水试料中所生成的硫酸根离子的浓度，将随着水试料的停滞时间的延长而逐渐升高，因此其水试料的电导度值也将随之增加。此外，当因为原水中包含可能阻碍硫氧化微生物呼吸(繁殖)的毒性物质而导致水试料中同样包含上述毒性物质时，上述硫酸根离子的浓度增加速度将随着停滞时间的延长而逐渐降低，因此其水试料的电导度值增加率也将低于无毒性状态下的值。具体信息将在后续的内容中进行详细的说明。

此外，本发明为了将如上所述的因为与电导度测定传感器40的电极端子41接触的气泡所导致的电导度值测量误差减至最少，使上述内部反应槽20从下部到上部形成一定的高度，并在上述内部反应槽20的下部形成其外周的下部中央部分向下方以圆形形态突出的下部突出部23。

即，上述构成的下部突出部23将在与内部反应槽20的下部对应的外周中的一部分形成圆形形态，借此，在第2内部空间21的水试料中所包含的气泡中，沿着内部反应槽20下部的外周面向内部反应槽20的上部一侧移动的气泡将不会过多地凝聚在内部反应槽20的下部外周面，而是能够快速地移动到内部反应槽20的上部。

具体来讲，上述下部突出部23如图5所示，通过采用向下突出的形态而使得处于封闭状态的内部反应槽20下部的外周中央部分形成向下方的圆形形态，从而避免在下部突出部23的外周面上升的气泡在圆形形态的下部突出部23的外周面发生聚集并借此将气泡聚集变大的现象将至最低，最终防止气泡聚集变大并流入到上述贯通孔22中的现象。

此时，上述下部突出部23的外周面的弯曲程度能够根据供应到第1内部空间11中的空气的量，根据相关从业人员的判断设定为适当的值。

此外，在如上所述的于内部反应槽20的下部形成上述下部突出部23的情况下，上述贯通孔22将形成于与上述下部突出部23的上侧对应的内部反应槽20的侧部，从而使在内部反应槽20的侧部外侧形成的上述贯通孔22的入口与内部反应槽20的侧部外周面处于平行的状态。

即，在上述构成的贯通孔22中，因为贯通孔22的深度方向与从具有圆形形态外周面的下部突出部23向上运动的气泡的流动方向(从下部向上部方向垂直的状态)垂直相交，因此能够避免向贯通孔22一侧上升的气泡流入到贯通孔22中，从而确保大多数气泡能够直接上升到上述分隔空间18的上部。

此外，上述构成的贯通孔22如图5所示，能够以在内部反应槽20外侧形成的入口内径大于在内部反应槽20内侧形成的吐出口内径的倾斜状态形成。

即，如上所述，通过使贯通孔22的入口内径大于贯通孔22的吐出口内径并形成从入口向贯通孔22一侧倾斜的状态，能够避免在贯通孔22入口的倾斜断坎22a中凝结的气泡过多地从入口向吐出口一侧流入，而是使更多的气泡沿着在入口断坎22a上形成的倾斜面以及内部反应槽20的侧部外周面向上述分隔空间18流动。

此外，当上述贯通孔22形成于与下部突出部23的上侧对应的内部反应槽20的侧部时，在上述下部突出部23的内部将形成与上述内部反应槽20的第2内部空间21连通的第3内部空间24，在上述第3内部空间24中内置电导度测定传感器40，此时上述电导度测定传感器40的电极端子41将位于上述贯通孔22下端的下侧位置。

即，在上述下部突出部23中形成的第3内部空间24将与内部反应槽20的第2内部空间21的下部连通，从而使第2内部空间21的下部中的一部分起到第3内部空间24的功能。

此时，在上述下部突出部23的内部形成的第3内部空间24具有与下部突出部23的外周面对应的圆形形态的内周面。

具体来讲，内置于内部反应槽20的第2内部空间21中的电导度测定传感器40的下部一部分将被内置到上述第2内部空间21，使得配备于电导度测定传感器40中的电极端子41位于上述贯通孔22下端的下侧位置，从而避免通过贯通孔22流入到第2内部空间21中的气泡与配备于电导度测定传感器40的电极端子41发生接触。

具体来讲，通过上述贯通孔22流入到第2内部空间21内部的气泡将因为比重而持续性地上升，此时，如果内置于上述第3内部空间24的电导度测定传感器40的电极端子41位于上述贯通孔22下端的下侧位置，则能够避免向上述电极端子41一侧流动的气泡与电极端子41发生接触，并借此将因为气泡与电极端子41发生接触而导致的测定误差将至最低。

即，在现有的利用硫氧化微生物的毒性测定装置中，为了降低在微生物反应槽中为了向硫氧化微生物提供呼吸所需的氧气而进行曝气时产生的气泡所导致的电导度测定传感器40的测定误差，将收容有包含硫氧化微生物的硫磺颗粒31的反应槽和配备有上述电导度测定传感器40的测定槽分别配置在不同的垂直以及水平位置，从而形成各自独立的形态。

与此相反，通过适用本发明的上述第3内部空间24、贯通孔22以及电导度测定传感器40的电极端子41之间的配置方式，能够对现有技术中位于不同的垂直以及水平方向上的配置进行简化，不仅能够对微生物反应槽的结构以及体积进行简化，同时还能够更加准确地测定出水试料的电导度。

[水系内毒性测定装置]

本发明还涉及一种水系内毒性测定装置，包括：微生物反应槽，在内部空间收容硫氧化微生物和硫磺颗粒31，从外部接收原水以及空气的供应并作为水试料使用，配备有对在上述硫氧化微生物的作用下生成的硫酸根离子所导致的水试料的电导度变化进行测定的电导度测定传感器40；以及，管理部，包括用于对向上述微生物反应槽的原水以及空气的供应与否和水试料的排出与否进行调节的控制模块，以及用于根据上述电导度测定传感器40所检测到的水试料的电导度变化而对水试料的毒性度进行运算的运算模块。

即，适用本发明的水系内毒性测定装置宏观上包括微生物反应槽以及管理部。

具体来讲，上述微生物反应槽能够采用在内部空间收容硫氧化微生物和硫磺颗粒31，从外部接收原水的供应并作为水试料使用，配备有对在上述硫氧化微生物的作用下生成的硫酸根离子所导致的水试料的电导度变化进行测定的电导度测定传感器40的各种不同的形态，较佳地，能够是包括在上述内容中具体说明的外部反应槽10以及内部反应槽20的微生物反应槽。

接下来，在本发明中作为水系内毒性测定装置中所包含的微生物反应槽的较佳实施例，将以包括在上述内容中具体说明的外部反应槽10以及内部反应槽20的情况为例进行说明，而与其相关的具体信息请参阅上述的内容。

此外，上述管理部包括控制模块以及计算模块，其中上述控制模块用于对上述微生物反应槽的原水供应与否、水试料的排出与否进行调节。

具体来讲，上述控制模块能够通过对与上述外部反应槽10连接的原水流入管15中所配备的原水供应泵16的工作与否进行调节，从而对第1内部空间11的原水供应与否进行调节。

此时，利用上述控制模块对原水的供应与否进行调节的操作，还包括通过对上述原水供应泵16的工作时间进行调节而对原水的供应量或原水的供应周期等进行调节的功能。

此外，上述控制模块还能够通过对用于向水试料混入空气的空气注入泵17的工作与否进行调节，从而对第1内部空间11的空气供应与否进行调节。

即，上述空气注入泵17能够与上述原水流入管15的特定部分连接，或通过与上述外部反应槽10连接的单独的空气流入管向第1内部空间11供应空气，此时，上述控制模块对上述空气注入泵17的工作与否进行调节。

此外，利用上述控制模块对空气的供应与否进行调节的操作，还包括通过对上述空气注入泵17的工作时间进行调节而对空气的供应量或空气的供应周期等进行调节的功能。

此外，利用上述控制模块对水试料的排出与否进行调节的操作，能够通过利用上述控制模块对上述原水供应泵16的工作与否进行调节而实现。即，收容于上述第1内部空间11中的水试料将在停滞一段时间(下述水试料换水周期)之后再被更换成新的水试料。

即，上述原水供应泵16将在需要更换水试料时工作并向第1内部空间11供应新的水试料，此时，收容于上述第1内部空间11中的水试料将在新水试料的流动力的作用下从第1内部空间11挤压出来并通过水试料排出口进行排出。

在上述过程中，在完成如上所述的水试料的换水操作之后，上述控制模块能够通过停止原水供应泵16的工作而中断水试料的排出。

此外，上述运算模块能够将上述电导度测定传感器40所测定出的水试料的电导度值作为电导度信号进行接收并运算出水试料的电导度变化率，再利用上述水试料的电导度变化率运算出水试料的毒性度。

接下来，对在运算模块中运算出电导度变化率以及利用上述电导度变化率运算出水试料毒性度的较佳实施例进行具体说明如下。

具体来讲，在适用本发明的上述微生物反应槽的内部空间中，上述水试料是以第1周期、第2周期、第3周期……第N周期的水试料换水周期依次进行多次换水处理，上述运算模块从电导度测定传感器40接收在上述多个水试料换水周期中分别测定到的水试料的电导度值，并运算出在各个水试料换水周期时间点的水试料电导度变化率，上述运算模块利用上述各个水试料换水周期的水试料电导度变化率运算出特定时间点的水试料毒性度。

即，收容于上述微生物反应槽的内部空间(外部反应槽10的第1内部空间11)中的水试料将包含处于持续流动状态的原水中所包含的毒性物质，本发明通过对上述水试料的毒性度进行判断而对原水的毒性度进行判断。

其中，在上述构成的第1内部空间11中所收容的水试料是以第1周期、第2周期、第3周期……第N周期的水试料换水周期依次进行多次换水处理，并借助于原水的流动分别获取特定的地点以及时间点的水试料，从而对获取到水试料的时间点的原水毒性度进行判断。

此时，上述水试料换水周期能够根据从业人员的判断设定以几秒至几天为单位的换水周期，也能够利用多个微生物反应槽在各自不同的时间点分别获取水试料，然后在其中的某一个微生物反应槽的第1内部空间11中的水试料停滞的期间内，在另一个微生物反应槽的第1内部空间11中获取新水试料，从而实现水试料换水周期的交替。

此外，上述运算模块从电导度测定传感器40接收在多个水试料换水周期中分别测定出的水试料的电导度值，并运算出在各个水试料换水周期时间点的水试料电导度变化率。

即，以如上所述的多个水试料换水周期中的某一个水试料换水周期为例，当水试料中没有包含毒性物质时，停滞收容于上述第1内部空间11中的水试料将因为硫氧化微生物的持续性的呼吸而在停滞时间逐渐延长时导致硫酸根离子浓度的增加，而上述硫酸根离子的浓度增加将使得电导度值(EC)随之逐渐增加，因此运算模块将运算出如图8a所示的具有特定倾斜度的电导度变化率(SLEC)。

但是，当因为原水中包含毒性物质而导致水试料中也包含相同的毒性物质时，上述硫氧化微生物的生存将变得困难并因此导致其代谢产物即硫酸根离子浓度的增加速度的降低，进而生成与其成正比的电导度值，因此运算模块将运算出变化率的倾斜度逐渐减小的电导度变化率(SLEC)。

即，上述运算模块将利用能够体现出停滞水试料的电导度值经时(△t＝t2-t1)变化(△EC＝EC2-EC1)的下述公示1运算出电导度变化率(SLEC)。

此时，上述t1为第1内部空间11的水试料供应结束时间，t2是在水试料停滞之后水试料的排出时间，上述t2能够由从业人员自由进行设定。

此外，上述△t能够对应于水试料的换水周期，准确地讲，△t等于从水试料的换水周期减去向第1内部空间11供应水试料的时间A的结果。

此外，上述EC1为上述t1时间点的水试料电导度值，EC2为上述t2时间点下的水试料的电导度值。

[公式1]

SLEC＝△EC/△t

此外，上述运算模块能够利用如上所述的方式分别运算出多个水试料换水周期下的电导度变化率(SLEC)，而各个电导度变化率(SLEC)能够被保存到包含于运算模块的数据库中。

此外，上述运算模块能够利用通过如上所述的方式获取到的多个水试料换水周期的各个水试料电导度变化率(SLEC)运算出特定时间点的水试料毒性度，此时，上述在多个水试料换水周期中分别获取到的水试料电导度变化率(SLEC)的平均值能够作为用于获取特定时间点的水试料毒性度的水试料电导度变化率(SLEC)基准值使用。

此时，在本发明中用于运算水试料电导度变化率(SLEC)的平均值的多个水试料换水周期的获取时间，能够根据从业人员的判断进行适当的调节。但是，如果上述水试料电导度变化率(SLEC)的平均值是在特别长的期间(例如几个月至几年)内获取到的值，则对于可能会因为季节或水源的变化而发生变化且对人体、家畜或产业设备无害的原水毒性物质变化的水系内毒性度判断的准确度会降低，因此，可以根据从业人员的判断将对特定区间内的电导度变化率(SLEC)进行平均所得的平均电导度变化率作为对一定时间点的水试料的毒性度进行测定的电导度变化率(SLEC)基准值(以下简称为基准电导度变化率(SLECS))进行使用。

即，上述运算模块能够利用下述公式2运算出特定时间点的水试料毒性度。

[公式2]

水试料的毒性度(％)＝{(SLECS-SLEC)/SLEC}×100

此时，上述SLECS是对从上述多个周期的水试料中随意选择的一部分区间的电导度变化率进行平均所得的平均电导度变化率即基准电导度变化率，而上述SLEC是对毒性度进行测定的特定时间点(任意时间点)的水试料电导度变化率。

即，如上所述，通过运算模块运算出的水试料毒性度能够小于100％，其毒性度越接近100％，代表原水中所包含的毒性物质的组成越高，而毒性度越接近0或为负数，代表原水中所包含的毒性物质的毒性越低。

此外，如图9所示，当具有多个微生物反应槽时，上述多个微生物反应槽中的某一个微生物反应槽R1和另一个微生物反应槽R2具有各自不同的水试料换水周期，从而能够在不同的时间点进行水交换，当上述某一个微生物反应槽R1中的水试料处于停滞状态时上述另一个微生物反应槽R2将执行水试料的换水处理，因此能够持续性地对经时变化的原水毒性进行测定。

上面对适用本发明的较佳实施例进行了详细说明，但本发明并不限定于上述实施例，具有本发明所属技术领域之一般知识的人员能够根据上述实施例在不脱离本发明之要旨的范围内进行各种形式的变更。

Claims (11)

1.一种水系内毒性测定装置用微生物反应槽，其特征在于：

一种对在硫氧化微生物的作用下生成的硫酸根离子所造成的水试料的电导度变化进行测定的微生物反应槽，

上述微生物反应槽，包括：

外部反应槽(10)，从外部接收原水以及空气的供应并作为水试料使用，在第1内部空间(11)中收容硫氧化微生物以及硫磺颗粒(31)；以及，

内部反应槽(20)，内置于上述外部反应槽(10)的第1内部空间(11)，将电导度测定传感器(40)内置到形成于其内部的第2内部空间(21)，在侧部形成对上述第1内部空间(11)和第2内部空间(21)进行连通的一个以上的贯通孔(22)。

2.根据权利要求1所述的水系内毒性测定装置用微生物反应槽，其特征在于：

上述外部反应槽(10)，

在其下部形成可以同时接收原水以及空气流入的原水流入口(12A)，或可以分别接收原水以及空气流入的原水流入口(12B)以及空气流入口(13)，并在其侧部的上侧形成可以将收容于第1内部空间(11)中的水试料排出到外部的水试料排出口(14)。

3.根据权利要求2所述的水系内毒性测定装置用微生物反应槽，其特征在于：

在上述第1内部空间(11)的下部，由利用硫氧化微生物和硫磺颗粒(31)制成的多个硫磺珠构成硫磺珠层(30)，

而上述内部反应槽(20)的下部位于上述硫磺珠层(30)的上部。

4.根据权利要求2所述的水系内毒性测定装置用微生物反应槽，其特征在于：

上述内部反应槽(20)，

从下部到上部形成一定的高度，

在上述内部反应槽(20)的下部，

形成其外周的下部中央部分向下方以圆形形态突出的下部突出部(23)。

5.根据权利要求4所述的水系内毒性测定装置用微生物反应槽，其特征在于：

上述贯通孔(22)，

形成于与上述下部突出部(23)的上侧对应的内部反应槽(20)的侧部。

6.根据权利要求5所述的水系内毒性测定装置用微生物反应槽，其特征在于：

上述贯通孔(22)，

以在内部反应槽(20)外侧形成的入口内径大于在内部反应槽(20)内侧形成的吐出口内径的倾斜状态形成。

7.根据权利要求5所述的水系内毒性测定装置用微生物反应槽，其特征在于：

在上述下部突出部(23)的内部，

形成与上述内部反应槽(20)的第2内部空间(21)连通的第3内部空间(24)，

在上述第3内部空间(24)中内置电导度测定传感器(40)，此时上述电导度测定传感器(40)的电极端子(41)位于上述贯通孔(22)下端的下侧位置。

8.一种水系内毒性测定装置，包括：

微生物反应槽，在内部空间收容硫氧化微生物和硫磺颗粒(31)，从外部接收原水以及空气的供应并作为水试料使用，配备有对在上述硫氧化微生物的作用下生成的硫酸根离子所导致的水试料的电导度变化进行测定的电导度测定传感器(40)；以及，

管理部，包括用于对向上述微生物反应槽的原水以及空气的供应与否和水试料的排出与否进行调节的控制模块，以及用于根据上述电导度测定传感器(40)所检测到的水试料的电导度变化而对水试料的毒性度进行运算的运算模块。

9.根据权利要求8所述的水系内毒性测定装置，其特征在于：

在上述微生物反应槽的内部空间中，

上述水试料是以第1周期、第2周期、第3周期……第N周期的水试料换水周期依次进行多次换水处理，

上述运算模块，

从电导度测定传感器(40)接收在上述多个水试料换水周期中分别测定到的水试料的电导度值，并运算出在各个水试料换水周期时间点的水试料电导度变化率，

上述运算模块，

利用上述各个水试料换水周期的水试料电导度变化率运算出特定时间点的水试料毒性度。

10.根据权利要求9所述的水系内毒性测定装置，其特征在于：

上述水试料的毒性度，是利用公式

水试料的毒性度(％)＝{(SLECS-SLEC)/SLEC}×100

进行运算。

(上述SLEC是任意时间点的水试料的电导度变化率，上述SLECS是对从上述多个周期的水试料中随意选择的一部分区间的电导度变化率进行平均所得的平均电导度变化率即基准电导度变化率。)

11.根据权利要求9所述的水系内毒性测定装置，其特征在于：

上述微生物反应槽由多个构成，

上述多个微生物反应槽的水试料换水周期分别为各自不同的时间点。