JP2003254960A - 試料水中の微粒子の個数濃度測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定試料水中の微粒子の個数濃度を自動的
かつ直接的に連続測定可能とし、浄水処理プロセスの機
能監視および適切な制御を可能とする試料水中の微粒子
の個数濃度測定方法および装置を提供する。 【解決手段】 試料水を所定量（Ｓ）貯水する試料水槽
１０と、ろ過フィルタ１１ａ，１１ｂと、このろ過フィ
ルタを透過した清浄水を所定量（Ｔ）貯水する透過水水
槽１２と、前記試料水（Ｓ）と透過水（Ｔ）とを導入し
て試料水を透過水により希釈する混合タンク１３と、希
釈水を全量導入して貯水する希釈水タンク１４と、希釈
水中の微粒子の個数濃度を計測する微粒子計測装置１５
と、前記計測結果と試料水の希釈倍率とに基づく試料水
中の微粒子の個数濃度の演算と、前記各導入水の通流・
停止の制御等を行う演算・制御装置とを備え、浄水処理
プロセスの任意の段階から取り出した試料水中の微粒子
の個数濃度を連続測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、水中の微粒子の
個数濃度測定方法および装置に関し、特に、上水道を対
象とする浄水処理プロセス等において、プロセスを監視
するために、被処理原水もしくは処理過程において取り
出した、試料水中の微粒子の個数濃度を自動的に連続測
定する測定方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】浄水処理において、凝集沈澱−砂ろ過処
理を行なう方法が広く採用されている。例えば、急速ろ
過（砂ろ過）池は、被処理原水中の懸濁物質を薬品によ
って凝集させた後、粒状層に比較的速い流速で水を通
し、主としてろ材への付着とろ層でのふるい分けによっ
て、濁質を除去する。たとえ原水が低濁度であっても、
急速ろ過池でろ過するのみではクリプトスポリジウムを
含め、コロイド・懸濁物質の十分な除去は期待できない
ので、凝集剤を用いて前処理を行なう（「水道施設設計
指針」，（社）日本水道協会，2000年3月発行参照）。

【０００３】図５は、前記従来の急速ろ過処理装置の模
式的なシステム系統図の一例を示す。図５において、被
処理原水は、混和池１、フロック形成池２、沈澱池３、
急速ろ過池４を経て、ろ過水となる。前記混和池１は、
凝集剤を注入した後、直ちに急速な攪拌を与え、凝集剤
を原水中に均一に拡散させる機能を備える。混和時間
は、計画浄水量に対して１〜５分間を標準とする。

【０００４】フロック形成池２は、次の沈澱池３との一
体構造、流水路、機械の設置等を考慮して、長方形とす
るのが一般的で、フロック成長に必要なエネルギーを与
えるため、攪拌装置を備える。滞留時間は、２０〜４０
分間が適当である。沈澱池３は、懸濁物質やフロックの
大部分を重力沈降作用によって除去し、後続の急速ろ過
池４にかかる負担を軽減するために設ける。

【０００５】急速ろ過池４は、浄水処理工程で除濁の最
終段階として用いられ、次の機能を必要とする。 １）水質基準および「水道におけるクリプトスポリジウ
ム暫定対策指針」に適合するろ過水が得られる浄化機能 ２）濁質の量的抑留機能 ３）水質，水量の変動に対する緩衝機能 ４）逆流洗浄等の十分な洗浄機能 前記「水道におけるクリプトスポリジウム暫定対策指
針」は、平成８年１０月に定められ、これにより、クリ
プトスポリジウム対策に関して、急速ろ過処理の役割が
これまで以上に重要となった。この指針によれば、クリ
プトスポリジウムにより水道水が汚染される恐れがある
場合には、急速ろ過池４出口の水の濁度を常時把握し、
急速ろ過池４出口の水の濁度を０．１度以下に維持する
運転管理を行なうこととされている。

【０００６】上記運転管理を行なうため、図５に示すよ
うに、通常、急速ろ過池４の出口には、ろ過水の濁度を
計測するための高感度濁度計６ａが設けられる。また、
原水の濁度を計測するための濁度計５ａも設けられ、こ
の濁度計５ａの測定値に基づき、例えば、凝集剤の注入
制御が行われる。濁度計５ａと高感度濁度計６ａとは、
各位置における水の濁りのレベルが異なるので、各レベ
ルに適した測定レンジを有するものが使用される。

【０００７】なお、浄水処理システムの一例を図５によ
り説明したが、被処理原水の水質に応じて、凝集剤の種
類や注入方法等を変えたり、また、例えば、前記図５に
おけるフロック形成池２や沈殿池３を省略したり、被処
理原水の水質や処理用途等に応じて種々のシステムまた
はプロセスが採用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上水道を対
象とする浄水処理プロセス等において、前記「水道にお
けるクリプトスポリジウム暫定対策指針」に基づく濁度
管理は行なわれているものの、被処理原水もしくは処理
過程における水を取り出し、試料水中の微粒子の個数濃
度を自動的に連続測定することにより、プロセス性能を
監視することは、従来、殆んど行なわれていない。それ
は、主に下記理由によると考えられる。 １）粒子数の測定が暫定指針になく、義務付けられてい
ない。 ２）粒子数の測定経験が乏しく、粒子数と浄水処理状況
の関係に対する把握が出来ていない。 ３）被測定試料水の希釈操作を要し、さらにバッチ的な
測定に手間を要する。即ち、微粒子計測装置の原理上、
粒子数が多く含まれている原水または処理プロセスにお
ける中間の水を直接測定することは不可能な場合が多
く、希釈された原水がバッチ的に測定（手分析）され
る。

【０００９】また、前記「水道におけるクリプトスポリ
ジウム暫定対策指針」に基づく濁度管理は、凝集，沈
澱，ろ過工程が良好に機能しているか否かを判断する指
標にはなるものの、微粒子の個数濃度を測定してはいな
いので、例えば、粒径に応じてどの程度の除去性能が得
られるかや、粒度分布の違いによる処理プロセスの良悪
等を判断することはできないし、また、微粒子の個数濃
度の計測結果に基づき、最適な攪拌方法や凝集剤の種
類，注入方法などを制御することはできない。

【００１０】上記観点から、プロセスにおける任意のプ
ロセス段階から取り出した被測定試料水、例えば、前記
図５における原水，混和池１の後段の水，沈殿池３の後
段の水，急速ろ過池４の後段の水（即ち浄水）の微粒子
の個数濃度を自動的に連続測定して、各プロセスの各段
階での処理状況を把握し、浄水処理プロセスの機能監視
および必要に応じたフィードバック制御を行なうことが
望まれる。

【００１１】特に、浄水処理プロセスにおけるクリプト
スポリジウムの除去性能を直接的に評価する指標として
は、前記濁度測定では十分な指標が得られない。クリプ
トスポリジウムは微生物であるので、その存在を直接検
出する方法としては、顕微鏡による検知方法以外にはな
く、その測定には約４日を要する。そのため、問題とな
る測定結果がでた時点では、既に、それ以前の４日間
は、問題となる水質の状態で消費された後となり、この
方法を日々の管理に反映させることはナンセンスとな
る。

【００１２】そこで、急速ろ過処理における浄水過程で
のクリプトスポリジウムの除去性能を、即時性をもっ
て、かつ従来より直接的に近い方法により評価できる効
果的な代替指標が求められている。この観点から、本願
と同一出願人は、クリプトスポリジウムの除去性能の即
時的かつより効果的な判断を可能とする急速ろ過処理に
おけるろ過水の監視方法および装置の発明に関して、特
願２００１−０９３７３０号により出願している。

【００１３】その発明の要旨は、下記のとおりである。
即ち、「被処理原水に凝集剤を拡散させる混和池と、フ
ロック形成池および同沈澱池３と、急速ろ過池と、原水
計測用の濁度計と、ろ過水中の３μｍ以上の粒子数の出
力機能を有する高感度濁度計と、原水濁度の計測値と原
水粒子数の計測値との予め求めた相関に基づいて、被処
理原水中の３μｍ以上の粒子数（Ａ）を換算して求め、
この換算値と前記ろ過水中の３μｍ以上の粒子数（Ｂ）
とから、３μｍ以上の粒子数の除去率Ｒ＝１００×（Ａ
−Ｂ）／Ａ（％）を演算出力する演算器７とを備えるも
のとし、この除去率によってろ過処理状態を監視するこ
と」を、ねらいとするものである（詳細は、特願２００
１−０９３７３０号参照）。

【００１４】上記特願２００１−０９３７３０号に記載
された発明は、従来より直接的ではあるものの、本質的
には、濁度の計測値に基づき間接的にクリプトスポリジ
ウム相当径の除去率を計測する発明であって、クリプト
スポリジウム相当径の微粒子の個数濃度を自動的かつ直
接的に連続測定することを可能とする発明ではない。

【００１５】この発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、この発明の課題は、浄水処理プロセスにおける任
意のプロセス段階から取り出した被測定試料水中の微粒
子の個数濃度を自動的かつ直接的に連続測定可能とし、
ひいては、この測定結果に基づく浄水処理プロセスの機
能監視および適切な制御を可能とする試料水中の微粒子
の個数濃度測定方法および装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、この発明においては、浄水処理プロセスにおける
所定の段階から取り出した被測定試料水中の微粒子の個
数濃度を自動的に連続測定する方法であって、以下の工
程を含むこととする（請求項１の発明）。 １）被測定試料水を、試料水槽に所定量（Ｓ）導入して
貯水する工程。 ２）フィルターを透過した清浄水を、透過水水槽に所定
量（Ｔ）導入して貯水する工程。 ３）前記所定量（Ｓ）の試料水と所定量（Ｔ）の透過水
とを、混合タンクに導入して、前記試料水を透過水によ
り希釈する工程。 ４）前記希釈水を全量、希釈水タンクに導入して貯水す
る工程。 ５）前記希釈タンク内の希釈水を、微粒子計測装置に導
入して、希釈水中の微粒子の個数濃度を計測する工程。 ６）前記所定量（Ｓ）と所定量（Ｔ）とから、試料水の
希釈倍率（Ｓ＋Ｔ）／Ｓを演算し、前記希釈水中の微粒
子個数濃度に前記希釈倍率を乗算することにより、前記
試料水中の微粒子の個数濃度を演算する工程。

【００１７】上記請求項１の発明によれば、詳細は後述
するが、被測定試料水の希釈倍率を、試料水槽と透過水
水槽との容量比を利用して設定して、試料水の希釈を自
動的に行い、希釈水を微粒子計測装置に導入して計測
し、前記希釈倍率を乗算することにより測定することと
したので、被測定試料水中の微粒子の個数濃度が、自動
的かつ直接的に連続測定可能となる。

【００１８】微粒子計測装置としては、例えば、特開平
１０−３１１７８４号公報に記載された測定装置が使用
できる。この計測装置は、詳細は後述するように、試料
水中の微粒子の粒径区分毎の個数濃度の測定と試料水中
の濁度の計測が同時にできる。

【００１９】また、前記請求項１に記載の測定方法にお
いて、前記希釈水中の微粒子個数濃度または希釈水の濁
度の計測結果に基づき、前記希釈倍率（Ｓ＋Ｔ）／Ｓを
変更する（請求項２の発明）。これにより、直線性が保
証される範囲を測定値が外れることなく、精度のよい微
粒子計測が可能となる。詳細は後述する。

【００２０】さらに、前記請求項２に記載の好ましい実
施態様として、前記希釈倍率（Ｓ＋Ｔ）／Ｓの変更は、
前記試料水槽および透過水水槽に導入する水の水位を調
節することにより、前記Ｓおよび／またはＴを変更する
ことにより行なうこととする（請求項３の発明）。これ
により、希釈倍率の変更が容易となる。

【００２１】次に、前記測定方法を実施するための装置
としては、下記請求項４ないし８の発明が好ましい。即
ち、請求項１に記載の測定方法を実施するための装置で
あって、被測定試料水を所定量（Ｓ）導入して貯水する
試料水槽と、清浄水を透過して清浄水中の微粒子を除去
するろ過フィルタと、このろ過フィルタを透過した清浄
水を所定量（Ｔ）導入して貯水する透過水水槽と、前記
所定量（Ｓ）の試料水と所定量（Ｔ）の透過水とを導入
して前記試料水を透過水により希釈する混合タンクと、
前記希釈水を全量導入して貯水する希釈水タンクと、希
釈水中の微粒子の個数濃度を計測する微粒子計測装置
と、前記計測結果と試料水の希釈倍率とに基づく前記試
料水中の微粒子の個数濃度の演算と、前記各導入水の通
流・停止の制御等を行う演算・制御装置とを備えるもの
とする（請求項４の発明）。

【００２２】また、前記請求項４に記載の測定装置にお
いて、前記試料水槽および透過水水槽は、導入する水の
水位を調節するための複数個のオーバーフロー管と、少
なくとも低位のオーバーフロー管に接続された電磁弁と
を備え、さらに、前記演算・制御装置は、希釈水中の微
粒子の個数濃度の計測結果に基づき、前記電磁弁の制御
を行うことにより、希釈倍率（Ｓ＋Ｔ）／Ｓを変更する
制御手段を備えてなるものとする（請求項５の発明）。
これにより、希釈倍率の変更手段がシンプルな構成とな
る。

【００２３】さらに、前記請求項４または５に記載の測
定装置において、前記混合タンクおよび希釈水タンクの
内、少なくとも前記混合タンクは、内空円筒状のタンク
とし、導入水の自流により攪拌して均一な混合を促進す
べく、導入水を、前記円筒の略接線方向に導入してなる
ものとする（請求項６の発明）。これにより、前記導入
水は、自流により攪拌され、攪拌器を設ける必要がない
ので、コスト低減が図れる。なお、前記内空円筒状のタ
ンクは、導入水の自流による実質的な攪拌効果が得られ
るならば、多角形のタンクとしても良い。

【００２４】さらにまた、前記請求項４ないし６のいず
れかに記載の測定装置において、前記ろ過フィルタを、
前記透過水水槽への導入水の導入ライン上に少なくとも
２個並列に配設してなり、一方のろ過フィルタを他のろ
過フィルタを透過した水により逆洗する構成とする（請
求項７の発明）。これにより、逆洗用の水を別途供給す
る設備を設ける必要がないので、コスト低減と省スペー
ス化が図れる。

【００２５】また、前記請求項４ないし７のいずれかに
記載の測定装置において、前記演算・制御装置は、さら
に、浄水処理プロセスにおける処理水のクリプトスポリ
ジウム相当径の粒子数除去率の演算手段を備え、この演
算手段は、被処理原水中のクリプトスポリジウム相当径
の粒子数（Ａ）の計測結果と、別途計測した処理水中の
クリプトスポリジウム相当径の粒子数（Ｂ）の計測結果
とを入力し、前記粒子数（Ａ）と粒子数（Ｂ）とから、
クリプトスポリジウム相当径の粒子数除去率を、除去率
Ｒ＝１００×（Ａ−Ｂ）／Ａ（％）として演算出力する
ものとする（請求項８の発明）。なお、通常、急速ろ過
池４の後段の処理水中の粒子数は比較的少ないので、粒
子数（Ｂ）の計測に際して、前記請求項１の手順の希釈
操作は省略できる場合が殆んどである。

【００２６】上記請求項８の発明によれば、クリプトス
ポリジウムの除去性能を、即時的かつ直接的に評価する
ことができる。

【００２７】クリプトスポリジウムは、微生物であっ
て、その粒子相当径は、３〜５μｍ程度とも４〜６μｍ
程度ともいわれているが、いずれにせよ、粒子相当径を
妥当な範囲に設定し、その範囲の粒子の除去率、あるい
は、所定の粒子相当径下限値以上の粒子の除去率を計測
することにより、クリプトスポリジウムの除去性能が、
直接的に把握でき、例えば、前記除去率を、所定の値
（例えば、９９．９％）以下に管理することを指標とし
た場合、従来の濁度指標に比べて、直接的な指標とする
ことができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１および図２に基づき、この発
明の実施例について以下にのべる。

【００２９】（構成の概要）図１は、この発明に係る試
料水中の微粒子の個数濃度測定装置の概略構成のシステ
ム系統図を示し、図２は制御系統に着目した模式的ブロ
ック系統図を示す。

【００３０】図１に示す測定装置は、被測定試料水をポ
ンプＰ１により所定量（Ｓ）導入して貯水する試料水槽
１０と、清浄水を透過して清浄水中の微粒子を除去する
２個のろ過フィルタ１１ａ，１１ｂと、このろ過フィル
タを透過した清浄水をポンプＰ２により所定量（Ｔ）導
入して貯水する透過水水槽１２と、前記所定量（Ｓ）の
試料水と所定量（Ｔ）の透過水とを導入して試料水を透
過水により希釈する混合タンク１３と、前記希釈水を全
量導入して貯水する希釈水タンク１４と、ポンプＰ３に
より希釈水を導入し、この希釈水中の微粒子の個数濃度
を計測する微粒子計測装置１５と、前記計測結果と試料
水の希釈倍率とに基づく前記試料水中の微粒子の個数濃
度の演算と、前記各導入水の通流・停止の制御等を行う
演算・制御装置（図２において部番２０として図示）と
を備える。

【００３１】図１において、ＳＶ１〜ＳＶ１６は、前記
各導入水の通流・停止の開閉制御を行なうために設けた
電磁弁、ＦＳ１，ＦＳ２はそれぞれ試料水槽１０および
透過水水槽１２に配設したオーバーフロー管１０ａ，１
０ｂ，１２ａ，１２ｂの導出部に設けたフロースイッ
チ、１４ａは希釈水タンク１４に設けた液面計である。
なお、前記オーバーフロー管は希釈倍率調整用に設けた
もので、詳細は後述する。

【００３２】システム全体の把握を容易にする観点か
ら、図１の詳細を述べる前に、図２に示す制御系統の模
式的ブロック図の概要に関して先に述べる。図２に示す
制御系統は、図１に示した各部材の計測制御機能に着目
して、その係合関係を示すもので、演算・制御装置２
０、微粒子計測装置２１Ａ（２箇所で計測した結果を必
要とする場合は、さらに２１Ｂ）、液面計２３、フロー
スイッチ２４、電磁弁２６、ポンプ２７とからなり、各
個数をブロック内に示す。例えば、電磁弁２６は前記Ｓ
Ｖ１〜ＳＶ１６に対応する１６個である。

【００３３】演算・制御装置２０は、微粒子計測装置２
１Ａ（および２１Ｂ），フロースイッチ２４，液面計２
３等の計測結果を入力値とし、電磁弁２６、ポンプ２７
等の駆動を制御する。また、必要に応じコンピュータを
有し、各種の演算や出力，表示等を行なう機能を備え
る。

【００３４】（構成および機能等の詳細）上記図１およ
び図２のような構成を備えた微粒子の個数濃度測定装置
による基本的測定手順は、前記請求項１の発明として記
載したとおりであるが、構成および機能などの詳細につ
いて、以下に述べる。

【００３５】まず、希釈倍率の決定に関して述べる。希
釈倍率は試料水槽１０の容量と透過水水槽１２の容量で
決定され、電磁弁ＳＶ３あるいはＳＶ７の開閉により、
各々低位，高位（L，H）の２種類の容量を選択できる。
L，Hは、前記希釈倍率調整用のオーバーフロー管１０
ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂと前記電磁弁ＳＶ３あるい
はＳＶ７によって規定される。各水槽の容量は、希釈倍
率に関係して、微粒子計測装置１５の測定値（即ち、図
２における２１Ａの出力）により決定され、直線性が保
証される範囲を測定値が外れる前に希釈倍率を、計測・
制御装置により電磁弁ＳＶ３またはＳＶ７を操作して、
自動的に変更する。

【００３６】例えば、試料水槽１０の容量を高位（H）
に選択して試料水槽内に貯水する場合には、ＳＶ１開，
ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４閉として、試料水を導入する。
試料水の水面が上昇して、オーバーフロー管１０ｂから
水が溢れ出し、フロースイッチＦＳ１が水流を検知すれ
ばポンプＰ１を停止し、ＳＶ１を閉とする。上記によ
り、試料水槽１０内には、オーバーフロー管１０ｂによ
って定まる液位まで貯水される。試料水槽１０の容量を
低位（L）に選択して試料水槽内に貯水する場合には、
ＳＶ１，ＳＶ３開、ＳＶ２，ＳＶ４閉として、試料水を
導入し、上記と同様の手順により、試料水槽１０内に
は、オーバーフロー管１０ａによって定まる液位まで貯
水される。

【００３７】希釈倍率は、前記低位，高位（L，H）と、
透過水水槽１２における低位，高位（L，H）とによっ
て、後述するように、多数の倍率選定が可能となる。透
過水水槽１２の容量決定に関しても、上記試料水槽と同
様に行なうことができる。透過水水槽１２への導入水
は、ろ過フィルタ１１ａ，１１ｂおよびＳＶ５を介し
て、注入される。

【００３８】実験結果によれば、希釈倍率を自動的に変
更（ダウンおよびアップ）する条件としては、下記が好
ましい。なお、L，Hの選定や希釈倍率の具体例について
は、後述する。 ・希釈倍率をダウンさせる条件 濁度が0.05mg/L以下、あるいは微粒子0.5μmが8,000個/
mL以下 ・希釈倍率をアップさせる条件 濁度が0.5mg/L以上、あるいは微粒子0.5μmが80,000個/
mL以上 次に、混合タンク１３への注水について述べる。試料水
槽１０、透過水水槽１２が満水になり、各々フロートス
イッチＦＳ１，ＦＳ２がオンとなった場合、かつ、混合
タンク注水中でない場合に、以下の動作により混合タン
ク注水を行う。

【００３９】即ち、ＳＶ９閉、ＳＶ１閉、ＳＶ２開、Ｓ
Ｖ５閉、ＳＶ６開とし、試料水槽１０および透過水水槽
１２内の水をそれぞれ全量、混合タンク１３へ導入す
る。混合タンク１３は、前述のように、内空円筒状のタ
ンクとし、導入水が円筒の略接線方向に導入されるよう
に構成されており、導入水の自流により、試料水と透過
水とが攪拌されて、試料水が透過水によって、均一に混
合かつ希釈される。

【００４０】混合タンク１３への注水が終了した後、Ｓ
Ｖ９開により希釈水タンク１４に注水を行う。希釈水タ
ンク１４には、液面計１４ａが設けられ、液位の上限値
および下限値が検出される。液位の上限値は、希釈水が
導出可能であることを意味し、下限値は希釈水タンク１
４内が空の状態を意味する。希釈水が導出可能で、微粒
子計測装置１５が、自動洗浄中でない場合、ＳＶ１１
開，ポンプＰ３オンにより、微粒子計測装置１５への送
水を行ない、希釈水中の微粒子の個数濃度を計測する。
前記希釈倍率を変化させる条件になった場合には、ＳＶ
１０を開として、測定対象水を全て排出し、次の測定の
ためにスタンバイする。

【００４１】微粒子計測装置１５としては、前述のよう
に、例えば、特開平１０−３１１７８４号公報に記載さ
れた計測装置が使用できる。この計測装置の特徴は、従
来の濁度計では困難であった低濁度の測定を可能とし、
微粒子の個数濃度の計測をベースとしている点にあり、
その構成の概要は下記のとおりである。

【００４２】即ち、「試料水に光ビームを照射し、試料
水中の微粒子によって散乱される光を光電変換素子で光
電変換し、前記光ビーム中を前記微粒子が通過する度に
前記光電変換によって得られる単位時間内の各パルス信
号を入力信号として入力し、ピークホールド回路でその
波高値を測定し、この測定値に基づいて、粒径区分ごと
の試料水中の微粒子の個数濃度を求め、該各個数濃度に
対して粒径区分ごとに個別の係数を乗じて試料水の濁度
を求める。」構成としている（詳細は、前記公報参
照）。

【００４３】この微粒子計測装置による計測結果を、図
２に示す２１Ａから演算・制御装置２０にホールドし、
この演算・制御装置２０は、前記希釈倍率決定用の電磁
弁の操作に関係して予めホールドされた試料水の希釈倍
率と前記計測結果とを乗算し、試料水中の微粒子の個数
濃度の演算を行い、この値を出力する。希釈水タンク１
４内が空の状態においては、ＳＶ１１閉，ポンプＰ３オ
フとして、微粒子計測装置１５は保守とする。

【００４４】なお、図１において、ろ過フィルタ１１
ａ，１１ｂは、前述のように、透過水水槽１２への導入
水の導入ライン上に２個並列に配設されており、一方の
ろ過フィルタを他のろ過フィルタを透過した水により、
ＳＶ１３〜ＳＶ１６の電磁弁の開閉操作により、逆洗す
ることができるように構成されている。また、透過水水
槽１２へ水を注入しない場合であって、逆洗モードでは
ない場合には、浄水をろ過フィルタに循環してスタンバ
イするようにしている。１６で示す逆止弁は、この循環
方向を規定し、不浄な水が逆流するのを防止するために
設けている。即ち、図１において、前記循環路は、ポン
プＰ２を基点として、ＳＶ１３，１５、続いてろ過フィ
ルタ１１ａ，１１ｂ、ＳＶ８、逆止弁１６を経てポンプ
Ｐ２に戻る回路として形成される。

【００４５】次に、請求項８の発明に関して述べる。図
１に示す試料水中の微粒子の個数濃度の測定装置は、浄
水処理プロセス中の所定の一箇所から取り水した試料水
の測定に関わる。二箇所の測定データを用いて所定の演
算を行なうためには、図２に示すように、演算・制御装
置２０は、二箇所の測定データを入力し、前記所定の演
算を行なう演算手段を備える必要がある。

【００４６】請求項８の発明においては、前述のよう
に、前記演算・制御装置２０は、浄水処理プロセスにお
ける処理水のクリプトスポリジウム相当径の粒子数除去
率の演算手段を備え、この演算手段は、被処理原水中の
クリプトスポリジウム相当径の粒子数（Ａ）の計測結果
（図２における２１Ａの出力）と、別途計測した処理水
中のクリプトスポリジウム相当径の粒子数（Ｂ）の計測
結果（図２における２１Ｂの出力）とを入力し、前記粒
子数（Ａ）と粒子数（Ｂ）とから、クリプトスポリジウ
ム相当径の粒子数除去率を、除去率Ｒ＝１００×（Ａ−
Ｂ）／Ａ（％）として演算出力する機能を有する。な
お、この場合、粒子数（Ｂ）の計測（図２における２１
Ｂの計測）においては、希釈操作は省略できる。

【００４７】（実験結果）上記微粒子の個数濃度の測定
装置に関し、希釈率を変えて、水位の安定時間や希釈率
の設定値と実験値との誤差等につき実験を行った結果に
ついて、以下に述べる。 １）水位安定時間の確認 試料水槽１０、透過水水槽１２への注水が完了した後、
水位が安定するまでは、各水槽からのオーバーフローが
終了しないので、混合タンク１３への注水操作は、各水
槽への注水を終了させた後、水位が安定するまで待つこ
とが必要である。そこで、各水槽への注水終了後から、
オーバーフローがなくなるまでの時間を計測し、制御ソ
フトに反映させた。

【００４８】ポンプＰ１およびＰ２から各水槽への送水
量に応じて、水位安定時間は変化するが、最大でも、試
料水は12〜16秒、透過水は28〜33秒以下であった。そこ
で、水位安定時間は、試料水は20秒、透過水は40秒と設
定した。 ２）試料水および透過水送水時間（混合タンク注水時
間）の確認 試料水および透過水水槽１０，１２から混合タンク１３
へ注水を行っている間は、混合タンク１３から希釈水タ
ンク１４への注水は行ってはならない。そこで、混合タ
ンク注水にかかる時間を計測し、制御ソフトにて希釈水
タンク注水に対してリミットをかけることとした。

【００４９】試料水および透過水水槽から混合タンクへ
の注水が完了するまでにかかる時間は、最大容量Hの場
合で、試料水は53秒、透過水は162秒であった。そこ
で、試料水および透過水送水時間は、試料水は60秒、透
過水は180秒と設定した。 ３）混合水送水時間（希釈水タンク注水時間）の確認 混合タンク１３から希釈水タンク１４へ注水を行ってい
る間は、試料水および透過水から混合タンクへの注水は
行ってはならない。そこで、希釈水タンク注水にかかる
時間を計測し、制御ソフトにて混合タンク注水に対して
リミットをかけることとした。

【００５０】混合タンクから希釈水タンクへの注水が完
了するまでにかかる時間は、混合タンクにたまる最大容
量25Lの場合で、153秒であった。そこで、混合水送水時
間は180秒とした。 ４）原水水槽、透過水水槽の容量の再現性 微粒子計測装置１５の測定値は、希釈倍率で乗算され、
希釈倍率は試料水槽１０、透過水水槽１２の容量によっ
て決定されるので、希釈操作毎の容量のバラツキが測定
値に誤差を生じさせることになる。そこで、各水槽のL
とHの容量を５回測定し、再現性を確認することで、測
定値への影響を調査した。

【００５１】試料水槽、透過水水槽の容量の測定結果を
図３に示す。どの場合もCV値は1％以下であり、容量の
再現性は許容範囲であった。なお、CV値は、（標準偏差
／平均値）×１００％である。制御ソフトでは希釈倍率
は各水槽の容量を入力できるように設定してあり、その
設定値は図３の結果から得られる平均値を入力する。従
って、容量の誤差はその平均値から外れる量で規定され
る。容量の誤差は1％以下であり、許容範囲内であっ
た。

【００５２】次に、図３の結果から推算される希釈倍率
の誤差を、図４に示す。ここで、容量の測定値が正規分
布であることを仮定すると、希釈倍率の誤差ΔEは、試
料水槽の誤差と透過水水槽の誤差を用いて以下の［数
１］のように計算される。

【００５３】

【数１】 ここで、Ｖ_Rは原水容量、Ｖ_Pは希釈水容量、f（Ｖ_R，Ｖ
_P）は希釈倍率の計算式、ΔＥは希釈倍率の誤差、ΔＥ_R
は原水容量の誤差、ΔＥ_Pは透過水容量の誤差である。
結果は全ての希釈倍率において誤差率１％以下であり、
許容範囲内であった。

【００５４】

【発明の効果】上記のとおり、この発明によれば、被測
定試料水を所定量（Ｓ）導入して貯水する試料水槽と、
清浄水を透過して清浄水中の微粒子を除去するろ過フィ
ルタと、このろ過フィルタを透過した清浄水を所定量
（Ｔ）導入して貯水する透過水水槽と、前記所定量
（Ｓ）の試料水と所定量（Ｔ）の透過水とを導入して前
記試料水を透過水により希釈する混合タンクと、前記希
釈水を全量導入して貯水する希釈水タンクと、希釈水中
の微粒子の個数濃度を計測する微粒子計測装置と、前記
計測結果と試料水の希釈倍率とに基づく前記試料水中の
微粒子の個数濃度の演算と、前記各導入水の通流・停止
の制御等を行う演算・制御装置とを備えるものとし、被
測定試料水の希釈倍率を、試料水槽と透過水水槽との容
量比を利用して設定して、試料水の希釈を自動的に行
い、希釈水を微粒子計測装置に導入して計測し、前記希
釈倍率を乗算することにより測定することとしたので、
浄水処理プロセスにおける任意のプロセス段階から取り
出した被測定試料水中の微粒子の個数濃度を自動的かつ
直接的に連続測定可能とし、ひいては、この測定結果に
基づく浄水処理プロセスの機能監視および適切な制御を
可能とする試料水中の微粒子の個数濃度測定方法および
装置を提供することができる。

【００５５】特に、前記演算・制御装置を、浄水処理プ
ロセスにおける処理水のクリプトスポリジウム相当径の
粒子数除去率の演算手段を備えるものとすることによ
り、クリプトスポリジウムの除去性能を、即時的かつ直
接的に評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る試料水中の微粒子の個数濃度測
定装置の概略構成を示すシステム系統図

【図２】図１のシステムの制御系統の模式的ブロック系
統図

【図３】試料水槽、透過水水槽の容量の測定結果を示す
図

【図４】図３の結果から推算される希釈倍率の誤差を示
す図

【図５】従来の急速ろ過処理装置におけるろ過水の監視
装置の模式的なシステム系統図

【符号の説明】

１０：試料水槽、１０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂ：オ
ーバーフロー管、１１ａ，１１ｂ：ろ過フィルタ、１
２：透過水水槽、１３：混合タンク、１４：希釈水タン
ク、１４ａ，２３：液面計、１５，２１Ａ，２１Ｂ：微
粒子計測装置、２０：演算・制御装置、２４，ＦＳ１，
ＦＳ２：フロースイッチ、２６，ＳＶ１〜ＳＶ１６：電
磁弁、２７，Ｐ１〜Ｐ３：ポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 孝次 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 佐川 学 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 浄水処理プロセスにおける所定の段階か
   ら取り出した被測定試料水中の微粒子の個数濃度を自動
   的に連続測定する方法であって、以下の工程を含むこと
   を特徴とする試料水中の微粒子の個数濃度測定方法。 １）被測定試料水を、試料水槽に所定量（Ｓ）導入して
   貯水する工程。 ２）フィルターを透過した清浄水を、透過水水槽に所定
   量（Ｔ）導入して貯水する工程。 ３）前記所定量（Ｓ）の試料水と所定量（Ｔ）の透過水
   とを、混合タンクに導入して、前記試料水を透過水によ
   り希釈する工程。 ４）前記希釈水を全量、希釈水タンクに導入して貯水す
   る工程。 ５）前記希釈タンク内の希釈水を、微粒子計測装置に導
   入して、希釈水中の微粒子の個数濃度を計測する工程。 ６）前記所定量（Ｓ）と所定量（Ｔ）とから、試料水の
   希釈倍率（Ｓ＋Ｔ）／Ｓを演算し、前記希釈水中の微粒
   子個数濃度に前記希釈倍率を乗算することにより、前記
   試料水中の微粒子の個数濃度を演算する工程。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の測定方法において、前
   記希釈水中の微粒子個数濃度または希釈水の濁度の計測
   結果に基づき、前記希釈倍率（Ｓ＋Ｔ）／Ｓを変更する
   ことを特徴とする試料水中の微粒子の個数濃度測定方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の測定方法において、前
   記希釈倍率（Ｓ＋Ｔ）／Ｓの変更は、前記試料水槽およ
   び透過水水槽に導入する水の水位を調節することによ
   り、前記Ｓおよび／またはＴを変更することにより行な
   うことを特徴とする試料水中の微粒子の個数濃度測定方
   法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の測定方法を実施するた
   めの装置であって、被測定試料水を所定量（Ｓ）導入し
   て貯水する試料水槽と、清浄水を透過して清浄水中の微
   粒子を除去するろ過フィルタと、このろ過フィルタを透
   過した清浄水を所定量（Ｔ）導入して貯水する透過水水
   槽と、前記所定量（Ｓ）の試料水と所定量（Ｔ）の透過
   水とを導入して前記試料水を透過水により希釈する混合
   タンクと、前記希釈水を全量導入して貯水する希釈水タ
   ンクと、希釈水中の微粒子の個数濃度を計測する微粒子
   計測装置と、前記計測結果と試料水の希釈倍率とに基づ
   く前記試料水中の微粒子の個数濃度の演算と、前記各導
   入水の通流・停止の制御等を行う演算・制御装置とを備
   えることを特徴とする試料水中の微粒子の個数濃度測定
   装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の測定装置において、前
   記試料水槽および透過水水槽は、導入する水の水位を調
   節するための複数個のオーバーフロー管と、少なくとも
   低位のオーバーフロー管に接続された電磁弁とを備え、
   さらに、前記演算・制御装置は、希釈水中の微粒子の個
   数濃度の計測結果に基づき、前記電磁弁の制御を行うこ
   とにより、希釈倍率（Ｓ＋Ｔ）／Ｓを変更する制御手段
   を備えてなることを特徴とする試料水中の微粒子の個数
   濃度測定装置。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の測定装置にお
   いて、前記混合タンクおよび希釈水タンクの内、少なく
   とも前記混合タンクは、内空円筒状のタンクとし、導入
   水の自流により攪拌して均一な混合を促進すべく、導入
   水を、前記円筒の略接線方向に導入してなることを特徴
   とする試料水中の微粒子の個数濃度測定装置。
7. 【請求項７】 請求項４ないし６のいずれかに記載の測
   定装置において、前記ろ過フィルタを、前記透過水水槽
   への導入水の導入ライン上に少なくとも２個並列に配設
   してなり、一方のろ過フィルタを他のろ過フィルタを透
   過した水により逆洗する構成とすることを特徴とする試
   料水中の微粒子の個数濃度測定装置。
8. 【請求項８】 請求項４ないし７のいずれかに記載の測
   定装置において、前記演算・制御装置は、さらに、浄水
   処理プロセスにおける処理水のクリプトスポリジウム相
   当径の粒子数除去率の演算手段を備え、この演算手段
   は、被処理原水中のクリプトスポリジウム相当径の粒子
   数（Ａ）の計測結果と、別途計測した処理水中のクリプ
   トスポリジウム相当径の粒子数（Ｂ）の計測結果とを入
   力し、前記粒子数（Ａ）と粒子数（Ｂ）とから、クリプ
   トスポリジウム相当径の粒子数除去率を、除去率Ｒ＝１
   ００×（Ａ−Ｂ）／Ａ（％）として演算出力するものと
   することを特徴とする試料水中の微粒子の個数濃度測定
   装置。