JP2004271441A

JP2004271441A - Biosensor type detector for abnormality of water quality

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Publication number: JP2004271441A
Application number: JP2003065091A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ueno; 野修上; Akihiko Shirota; 田昭彦城; Minoru Fujisawa; 沢実藤; Satoshi Haraguchi; 口智原; Tokusuke Hayami; 見徳介早
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-09-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To washingly remove a precipitate sediment in the inside of a discharge pipe to prevent the pipe from being blocked to continue stably a long term operation for a detector. <P>SOLUTION: Removing means 23, 25, 31, 33 are provided in the discharge pipe 22 to remove fluidly, mechanically or chemically the precipitate sediment, for example, iron oxides, in the inside thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水場や下水処理場等において、取水口から混入する有害物質を、バイオセンサを用いて検知するバイオセンサ型異常水質検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浄水場では、河川水を取水し、この取水を沈殿ろ過層に通して浄化した飲料水を供給しているが、このような通常の処理では除去できない有害物質、例えば、各種の重金属や農薬、環境ホルモンといった物質が河川水中に混入した場合は、取水停止という非常事態になってしまう。
【０００３】
一方、下水処理場では、突発事故により、工場あるいは化学プラントの排水に各種の重金属イオンや有機溶媒、ヒ素シアン等が混入してしまうことがある。これらの有害物質が流入すると、下水処理プロセスにおける活性汚泥微生物が大きな被害を受け、その結果、活性汚泥の活性が低下して処理能力の回復までに多大の時間を必要とする。
【０００４】
したがって、浄水場や下水処理場等において、上記各種の有害物質が混入した場合流入水を迅速かつ感度よく検出し、非常事態になる前に未然に防止対策を講じることが必要である。
【０００５】
この要望に応えて、浄水場では魚行動監視型の毒物検出装置、あるいは、各種の微生物膜を溶存酸素電極に取付けて、その呼吸活性の測定から毒物を検出する装置が、さらに、下水処理場においては特定化学物質の混入した排水を検知する各種のセンサが、それぞれの取水口等に設置されている。
【０００６】
これらの装置のうち、浄水場に設置されている魚行動監視型の毒物検出装置は、魚類が毒物に反応するまでに多くの時間がかかるため、その検出にも長時間を要する。
【０００７】
また、魚類の感度も飼育されている魚類の種類や個体差、および飼育の環境状態によってかなり異なり、さらに、魚行動監視型の毒物検出装置は、その装置自体が大掛かりで、魚類の飼育や管理面においての必要経費が大きい等の問題がある。
【０００８】
他方の、微生物膜を酸素電極に取付けたバイオセンサ型の水質監視装置においては、保持されている微生物が活性状態で働くのは通常中性近傍のｐＨ状態にあるものである。流入被検水中の有機物等によりセンサ表面はよく汚れる。この汚れは洗浄操作を行なってもなかなか除去することができない。センサ表面が汚れると、センサ自体の活性が低下し、また、これらの有機物が栄養源となって、センサに保持されているバクテリアの活性が変わるので、良好な検出精度を維持することが困難になるという問題が生じていた。
【０００９】
一方、下水処理場における流入水の水質異常を検出する装置としては、シアン、ヒ素、重金属、および農薬等の特定の化学物質を対象とした検出装置が考えられているが、広範な有害物質を検出し得る装置とは言い難く、そこで広範な有害物質を検出し得る装置が望まれていた。
【００１０】
そこで、有害物質や雑菌等が繁殖し難い比較的低いｐＨ値のところで作動させることができる鉄酸化細菌をプローブとして用いるバイオセンサ型の水質監視装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。そのバイオセンサ型水質監視装置では、図５に示すように、検査すべき水源すなわち被検水源の被検水（例えば、河川の流水や、浄水場への流入水、下水処理場への流入水など）をポンプ１により被検水導入管２を介して被検水タンク３に一旦貯留し、被検水タンク３からポンプ４により散気水槽５に被検水を送給する。散気水槽５に送られた被検水には気体供給器６から空気あるいは酸素濃度を一定に調整した気体が供給され、溶存酸素濃度が飽和状態とされた状態でポンプ７により被検水導入管８に送出される。被検水導入管８には、鉄液パック１２から鉄液供給ポンプ１３および鉄液配管１４を介して第一鉄含有溶液が送られ、ここで被検水と混合される。この混合液は、気体供給器６から供給される気体によって溶存酸素濃度が飽和状態とされた状態で導入口１５から測定槽１６内に流入される。なお、被検水導入管８には、酸性溶液パック９からポンプ１０および酸性溶液配管１１を介してｐＨ調整用緩衝液が供給され得るように構成されているが、この機能については後述する。
【００１１】
測定槽１６は温度調整器１７によって温度調整される。測定槽１６に被検水を供給する前に、空気あるいは酸素濃度を一定に調整した気体を気体供給器６から供給して、常に被検水を飽和溶存酸素濃度にして、酸素電極１９の出力の最大値を安定させる必要がある。ここで、飽和溶存酸素濃度は液温度により変化するため、この点において、温度調整器１７によって測定槽１６を一定の温度に維持することは重要なことである。測定槽１６内には、酸素を利用して第一鉄を第二鉄に変えることができる鉄バクテリアを保持する微生物膜１８が取付けられた酸素電極１９が設けられている。さらに、酸素電極１９からの電気出力が取り出され、その電気出力を変換演算手段２０によって増幅・変換し、演算を施して被検水の異常水質を判別する。微生物膜１８に保持される鉄バクテリアは、例えば、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓである。測定槽１６を通った被検水は排出チューブ管２１から排出配管２２を介して排水される。
【００１２】
この化学的挙動の化学反応式は、
４ＦｅＳＯ_４＋Ｏ_２＋２Ｈ_２ＳＯ_４ → ２Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３＋２Ｈ_２Ｏ
のようになり、これによってＦｅ^３＋イオンが生成される。このＦｅ^３＋イオンがさらに水（Ｈ_２Ｏ）と反応して、水酸化鉄Ｆｅ（ＯＨ）_３となり沈殿することになる。微生物膜１８に保持される鉄バクテリアとしては、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ以外にも、上記化学反応式の働きを持つすべての微生物が適用可能である。例えば、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ、Ｇａｌｌｉｏｎｅｌｌａｆｅｒｒｕｇｉｎｅａ、Ｌｅｐｔｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍｆｅｒｒｏｏｘｉｄａｎｓ、Ｌｅｐｔｏｔｈｒｉｘ、Ｓｐｈａｅｒｏｔｉｌｕｓ等が適していることが確認されている。
【００１３】
なお、鉄バクテリアの活性すなわち鉄の酸化量は、温度の影響によっても変化する可能性があるため、測定槽１６は温度調整器１７によって、鉄バクテリアの活性が安定するような温度に維持されるのが望ましい。温度調整器１７は、そういう意味で設けられているものである。図５の水質検出装置では、鉄酸化細菌をプローブとして取付けた溶存酸素電極１９に被検水と鉄液の混合液をポンプ７によって送液し、この送液時における酸素電極１９からの電気出力を監視するものである。その場合、被検水中に水溶性の有害物質が混入した場合、その有害物質は鉄酸化細菌の呼吸活性の低下により隔膜を透過して酸素電極１９に到達し酸素濃度が高くなる。その結果、これを検知する電流値が増加するので、これによって有害物質の混入を検知する。
【００１４】
【特許文献１】
特開２０００−３２１２３３号公報（図１，２とその説明）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなバイオセンサ型水質検出装置は連続運転されると、被検水中の汚濁物質が排水配管２２の内面に徐々に付着し堆積してくる。また、鉄液中の第一鉄の一部が第二鉄に酸化されて、これも徐々に堆積してくる。これらは、配管系の閉塞や、水質検出測定の感度低下につながり、検出精度を低下させる原因となり得る。そのため、図５の装置には、被検水と第一鉄液含有溶液の混合液が送液される導入管８に、酸性溶液パック９からポンプ１０および酸性溶液配管１１を介して酸性溶液を供給し、導入管８や測定槽１６等の被検水通流路に付着堆積している汚濁物質および酸化鉄を除去し、排出する「酸洗浄」を行うことができるようにしている。酸性溶液による汚濁物質の除去は、有機性のものには特に効果的である。また、酸化鉄も再溶解して容易に除去される。さらに、微生物膜１８への付着物も除去され、長期間安定した高度な測定が可能になる。
【００１６】
しかし、配管系において、この酸性溶液による洗浄効果が現れるのは、酸性溶液とある程度接触効率の高い、主に管径の小さいチューブ配管においてであるが、他方で、管径を小さくすればするほど流速が速くなって洗浄効果が高くなる反面、管路の摩擦損失が大きくなるためチューブ配管を長くすると、送液ポンプ容量を大きくする必要が生じ、コスト的に不利になる。そこで、排出チューブ管２１等は比較的細くて短いものが使用され、主な排出経路である排出配管２２には適度に大きな管径の塩ビ（塩化ビニル）配管が利用される。因みに、排出配管２２の管径は排出チューブ管２１のそれの数十倍程度である。しかし、管径が大きくなると、流速が低下し、酸性溶液による定期的な酸洗浄実施にもかかわらず、特に酸化鉄が沈殿堆積し、配管閉塞の事態に発展することがある。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、排出配管２２内に沈殿堆積する酸化鉄を洗浄除去して、配管の閉塞を防ぎ、装置の長期運転を安定して継続し得るようにすることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、酸素電極に鉄酸化細菌を保持した微生物膜を取付け、被検水に含まれる有害物質と鉄酸化細菌との相互作用を用いて酸素電極の電気出力により有害物質を検出する測定槽と、被検水の通流路内を酸洗浄するために被検水に酸性溶液を供給する手段とを備え、測定槽からの排水を、排出配管を介して排出するバイオセンサ型異常水質検出装置において、排出配管に沈澱堆積し得る酸化鉄を含む沈澱堆積物の沈澱堆積を防止する沈澱堆積防止手段を具備したことを特徴とする。
【００１９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のバイオセンサ型異常水質検出装置において、沈澱堆積防止手段が、排出配管に被検水の一部を、測定槽を通すことなく、常時直接導入して排出配管内を流水洗浄する流水洗浄手段からなっていることを特徴とする。
【００２０】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のバイオセンサ型異常水質検出装置において、沈澱堆積防止手段が、排出配管内をピストンが軸方向に往復動作することにより排出配管内の沈殿堆積物を掻き出し被検水とともに排出させるピストン型洗浄手段からなっていることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載のバイオセンサ型異常水質検出装置において、沈澱堆積防止手段が、排出配管内に高圧流体を噴射することにより排出配管内の沈殿堆積物を吹き飛ばし被検水とともに排出させる噴射型洗浄手段からなっていることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のバイオセンサ型異常水質検出装置において、高圧流体が水であることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に係る発明は、請求項４に記載のバイオセンサ型異常水質検出装置において、高圧流体が空気であることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に係る発明は、請求項１に記載のバイオセンサ型異常水質検出装置において、沈澱堆積防止手段が、排出配管内に沈殿堆積物を溶解させる溶解液を導入する溶解液導入手段からなっていることを特徴とする。
【００２５】
請求項８に係る発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のバイオセンサ型異常水質検出装置において、排出配管内を分解掃除により洗浄し得るように排出配管が複数部分に分解できる構造を持っていることを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２７】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態による異常水質検出装置を示す概略構成図である。図に示すように、第１の実施形態による異常水質検出装置において、被検水源から得た被検水を測定槽１６に導入し、排出チューブ管２１を介して排水する主系統は図５のそれと変わりがない。この装置の特徴は、被検水タンク３と排出配管２２とを洗浄配管２３によって連結し、被検水タンク３に貯めた被検水の一部を常時、洗浄配管２３を介して排出配管２２にその洗浄のために供給することにある。
【００２８】
図示の装置では、気体供給器６から供給される気体によって溶存酸素濃度が飽和状態とされた被検水がポンプ７によって被検水導入管８に送られ、この被検水導入管８内で、鉄液パック１２からポンプ１３および鉄液配管１４を介して供給される第一鉄含有溶液、並びに酸性溶液パック９からポンプ１０および酸性溶液配管１１を介して供給されるｐＨ調整用緩衝液と混合される。この混合液が測定槽１６へ導入口１５から流入される。
【００２９】
被検水中にシアンや、フェノール、農薬等の有害物質が混入された場合、微生物膜１８の鉄バクテリアは活性低下を生じたり死亡したりするため、酸素消費量が少なくなる。このとき、酸素消費量の変化と有害物質の濃度との間には相関関係があり、それ故に酸素消費量の変化から有害物質すなわち異常水質を検出することが可能となる。変換演算手段２０によって求められた異常水質の検出結果は自動的に警報、ガイダンス等の形で出力される。
【００３０】
異常水質検出測定を長時間にわたって継続すると、被測定水中の汚濁物質が導入管８および測定槽１６の内部に徐々に付着堆積するばかりでなく、鉄液中の第一鉄の一部が第二鉄に酸化されて堆積するが、これも導入管８および測定槽１６の内部に徐々に付着堆積してくる。これらの付着堆積物は、導入管８および排出チューブ管２１の閉塞や、水質検出測定の感度低下につながり得る。そのため、本装置には、被検水と第一鉄液含有溶液とｐＨ調整用緩衝液の混合液が送液される導入管８に、酸性溶液パック９から酸性溶液を供給し、導入管８内や測定槽１６内に付着堆積している汚濁物質および酸化鉄を除去、排出する「酸洗浄」を行う。酸性溶液による汚濁物質の除去は、有機性のものには特に効果的である。また、酸化鉄も再溶解して容易に除去される。さらに、微生物膜１８への付着物も除去され、長期間安定した高度な測定が可能となる。
【００３１】
しかし、この酸性溶液の洗浄除去効果が現れるのは、酸性溶液とある程度接触効率の高い、主に管径の小さいチューブ配管においてであるが、その一方で、管径を小さくすればするほど管路の摩擦損失が大きくなるため、チューブ配管を長くすると、ポンプ７、１０、１３等の容量を大きくする必要が生じ、コスト的に不利になる。そこで、主な排出経路において適度な管径の塩ビ（塩化ビニル）配管が利用される。しかし、管径が大きくなると、流速が低下し、酸性溶液による定期的な酸洗浄実施にもかかわらず、特に測定槽１６からの排出物により排出配管２２内に酸化鉄からなる沈殿堆積物２４が沈殿堆積し、排出配管２２が閉塞状態に至る虞がある。
【００３２】
そこで本実施形態では、被検水タンク３に貯留された被検水の一部を、洗浄配管２３を介して排出配管２２に洗浄水として流し、排出配管２２内にある程度の流速を確保することによって、排出配管２２内を常に洗浄状態とする。その結果、排出配管２２の、排出チューブ管２１との合流地点Ｐの下流側においても、酸化鉄等の沈殿堆積物２４の沈殿堆積を低減させることができる。
【００３３】
なお、排出配管２２を容易に複数に分解できる構造とし、排出配管２２を分解することにより、その内部に沈殿堆積した沈殿堆積物２４を容易に清掃除去できるものとしておくのがよい。こうすることにより、排出配管２２の閉塞がなくなり、装置の安定した長期運転を継続することができる。この分解構造は、以下に述べる各実施形態においても適用可能なものである。
【００３４】
＜第２の実施形態＞
図２は本発明の第２の実施形態による異常水質検出装置を示す概略構成図である。
【００３５】
図２に示す実施形態においては、図１の実施形態との比較において、排出配管２２の堆積物除去処理方式が異なるのみである。すなわち、ここでは排出配管２２にゆるめに係合する洗浄用ピストン２５を装入し、これを駆動装置２６によりピストンロッド２７を介して一定時間間隔、例えば１回／日程度の頻度で往復動作させることによって、排出配管２２内の沈殿堆積物２４を機械的な掻き取るか、または沈殿堆積する前に除去するものである。その場合、沈殿堆積成分は排水に含まれた形で、排出配管２２から外部へ排出され、例えば排水トラップ２８へ送出し、回収する。
【００３６】
ピストンロッド２７を備えるこの実施形態は、特に排出配管２２が比較的短い場合に適している。
【００３７】
この実施形態によれば、排出配管２２内への沈殿堆積物２４を除去し、それにより、排出配管２２内の閉塞がなく、装置の安定した長期運転を継続することが可能となる。
【００３８】
＜第３の実施形態＞
図３は本発明の第３の実施形態による異常水質検出装置を示す概略構成図である。
【００３９】
本実施形態は、図２の実施形態と類似するが、ここでは洗浄用ピストンを用いるのではなく、コンプレッサ２９を用いて生成されるか、または既存の圧縮空気を用いて生成された高圧水あるいは圧縮空気を、高圧配管３０を介して、排出配管２２の上流端に設けられた噴出ノズル３１から排出配管２２内に一定時間間隔で噴射し、排出配管２２内の沈殿堆積物２４を清掃除去し、それを被検水とともに排水トラップ２８に回収する。圧縮空気を用いる方式は容易に実施することができるという利点があるが、洗浄効率の点で若干問題がある。その点、高圧水を用いる方式は容易実施性と洗浄効率性の両者を適度に兼ね備えている。
【００４０】
この実施形態によっても、排出配管２２内への沈殿堆積物２４の沈殿堆積を無くし、排出配管２２内の閉塞を防止し、装置の安定した長期運転を継続することができる。
【００４１】
＜第４の実施形態＞
図４は本発明の第４の実施形態による異常水質検出装置を示す概略構成図である。
【００４２】
本実施形態においては、排出配管２２の上流端に溶解液配管３２を接続し、溶解液タンク３３から溶解液を、ポンプ３４を介して排出配管２２内に流入させるようにしている。
【００４３】
この実施形態によれば、排出配管２２内の沈殿堆積物２４、例えば酸化鉄を溶解液によって溶解させ、その排水を排出配管２２から、図示していない排水処理設備に導いて排水処理を行う。したがって、排出配管２２内への沈殿堆積物２４の沈殿堆積による配管閉塞がなく、装置の安定した長期運転を継続することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、バイオセンサ型異常水質検出装置の排出配管内に沈殿堆積しやすい酸化鉄等の沈澱堆積物を効果的に除去し、排出配管内の閉塞を防ぎ、装置の長期運転を安定して継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による異常水質検出装置の第１の実施形態を示す構成概略図。
【図２】本発明による異常水質検出装置の第２の実施形態を示す構成概略図。
【図３】本発明による異常水質検出装置の第３の実施形態を示す構成概略図。
【図４】本発明による異常水質検出装置の第４の実施形態を示す構成概略図。
【図５】従来の異常水質検出装置の構成例を示す系統図。
【符号の説明】
１ポンプ
２被検水導入管
３被検水タンク
４ポンプ
５散気水槽
６気体供給器
７ポンプ
８被検水導入管
９酸性溶液パック
１０ポンプ
１１酸性溶液配管
１２鉄液パック
１３鉄液供給ポンプ
１４鉄液配管
１５導入口
１６測定槽
１７温度調整器
１８微生物膜
１９酸素電極
２０変換演算手段
２１排出チューブ管
２２排出配管
２３洗浄配管
２４沈澱堆積物
２５洗浄用ピストン
２６駆動装置
２７ピストンロッド
２８排水トラップ
２９コンプレッサ
３０高圧配管
３１噴出ノズル
３２溶解液配管
３３溶解液タンク
３４ポンプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a biosensor-type abnormal water quality detection device that detects, using a biosensor, harmful substances mixed in from an intake in a water purification plant, a sewage treatment plant, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, water purification plants take river water and supply drinking water purified by passing this water through a sedimentation filtration layer.However, harmful substances that cannot be removed by such normal treatment, for example, various heavy metals and When substances such as pesticides and environmental hormones are mixed into river water, an emergency situation occurs in which water intake is stopped.
[0003]
On the other hand, in a sewage treatment plant, various heavy metal ions, organic solvents, arsenic cyanide, and the like may be mixed into wastewater of a factory or a chemical plant due to an unexpected accident. When these harmful substances flow, activated sludge microorganisms in the sewage treatment process are seriously damaged, and as a result, the activity of the activated sludge is reduced, and a large amount of time is required until the treatment capacity is restored.
[0004]
Therefore, it is necessary to detect inflow water quickly and sensitively when the above-mentioned various harmful substances are mixed in a water purification plant or a sewage treatment plant, and to take preventive measures before an emergency occurs.
[0005]
In response to this demand, water purification plants have been equipped with a fish behavior monitoring type toxic substance detection device, or a device that attaches various microbial membranes to a dissolved oxygen electrode and detects the toxic substance by measuring its respiratory activity. In, various sensors for detecting wastewater mixed with a specific chemical substance are installed at respective water intakes and the like.
[0006]
Among these devices, a fish behavior monitoring type toxic substance detection device installed in a water purification plant requires a long time for fishes to react to the toxic substance, and thus requires a long time for detection.
[0007]
In addition, the sensitivity of fish varies considerably depending on the type and individual differences of the fish being raised and the environmental conditions of the rearing.Furthermore, the toxicological detection device of the fish behavior monitoring type itself is a large-scale device, However, there is a problem that the necessary expenses are large.
[0008]
On the other hand, in a biosensor type water quality monitoring device in which a microbial membrane is attached to an oxygen electrode, the microorganisms held in an active state usually work in a neutral pH state. The sensor surface is often contaminated with organic substances and the like in the inflowing test water. This dirt cannot be easily removed even by performing a washing operation. If the sensor surface is soiled, the activity of the sensor itself decreases, and the organic substances serving as nutrients change the activity of the bacteria held by the sensor, making it difficult to maintain good detection accuracy. Problem had arisen.
[0009]
On the other hand, as a device for detecting an abnormality in water quality of inflow water at a sewage treatment plant, a detection device targeting specific chemical substances such as cyanide, arsenic, heavy metals, and pesticides has been considered. It is hard to say that the device can be detected, and there has been a demand for a device capable of detecting a wide range of harmful substances.
[0010]
Therefore, a biosensor-type water quality monitoring device using, as a probe, an iron-oxidizing bacterium that can be operated at a relatively low pH value at which harmful substances and various germs are not easily propagated has been developed (for example, see Patent Document 1). . In the biosensor type water quality monitoring device, as shown in FIG. 5, the water source to be inspected, that is, the test water of the test water source (for example, flowing water of a river, inflow water to a water purification plant, inflow water to a sewage treatment plant, ) Is temporarily stored in the test water tank 3 by the pump 1 via the test water introduction pipe 2, and the test water is supplied from the test water tank 3 to the aeration tank 5 by the pump 4. The test water sent to the water diffuser tank 5 is supplied with air or a gas whose oxygen concentration is adjusted to be constant from the gas supply unit 6 and the test water is introduced by the pump 7 in a state where the dissolved oxygen concentration is in a saturated state. It is delivered to tube 8. The ferrous solution is sent from the iron liquid pack 12 to the test water introduction pipe 8 via the iron liquid supply pump 13 and the iron liquid pipe 14, where it is mixed with the test water. This mixed liquid is introduced into the measuring tank 16 from the inlet 15 in a state where the dissolved oxygen concentration is saturated by the gas supplied from the gas supply device 6. The test water introduction pipe 8 is configured so that a buffer solution for pH adjustment can be supplied from the acidic solution pack 9 via the pump 10 and the acidic solution pipe 11, and this function will be described later.
[0011]
The temperature of the measuring tank 16 is adjusted by a temperature adjuster 17. Before supplying the test water to the measuring tank 16, air or a gas whose oxygen concentration is adjusted to be constant is supplied from the gas supply device 6, and the test water is always set to the saturated dissolved oxygen concentration, and the output of the oxygen electrode 19 is output. It is necessary to stabilize the maximum value of. Here, since the saturated dissolved oxygen concentration changes depending on the liquid temperature, it is important at this point to maintain the measurement tank 16 at a constant temperature by the temperature controller 17. An oxygen electrode 19 provided with a microbial membrane 18 holding an iron bacterium capable of converting ferrous iron to ferric iron using oxygen is provided in the measuring tank 16. Further, the electrical output from the oxygen electrode 19 is taken out, the electrical output is amplified and converted by the conversion calculating means 20, and the calculation is performed to determine the abnormal water quality of the test water. The iron bacterium held on the microbial membrane 18 is, for example, Thiobacillus ferrooxidans. The test water passing through the measuring tank 16 is drained from the discharge tube pipe 21 via the discharge pipe 22.
[0012]
The chemical equation of this chemical behavior is
4FeSO ₄ + O ₂ + 2H ₂ SO ₄ → 2Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ + 2H ₂ O
This produces Fe ³⁺ ions. This Fe ³⁺ ion further reacts with water (H ₂ O), and becomes Fe (OH) ₃ iron hydroxide and precipitates. As the iron bacteria held on the microbial membrane 18, all microorganisms having the function of the above chemical reaction formula can be applied, in addition to Thiobacillus ferrooxidans. For example, it has been confirmed that Thiobacillus ferrooxidans, Gallionella ferruginea, Leptospirillum ferrooxidans, Leptothrix, Sphaerotilus, and the like are suitable.
[0013]
Since the activity of iron bacteria, that is, the amount of oxidized iron, may change due to the influence of temperature, the measuring tank 16 is maintained at a temperature at which the activity of iron bacteria is stabilized by the temperature controller 17. It is desirable. The temperature controller 17 is provided in that sense. In the water quality detection device of FIG. 5, a mixed solution of test water and iron solution is sent to the dissolved oxygen electrode 19 to which the iron-oxidizing bacteria is attached as a probe by the pump 7, and the electric output from the oxygen electrode 19 at the time of this solution sending is performed. Is to monitor. In this case, when a water-soluble harmful substance is mixed into the test water, the harmful substance permeates the diaphragm and reaches the oxygen electrode 19 due to a decrease in the respiratory activity of the iron-oxidizing bacteria, and the oxygen concentration increases. As a result, the current value for detecting this is increased, thereby detecting the contamination of harmful substances.
[0014]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-32233 (FIGS. 1 and 2 and description thereof)
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, when such a biosensor type water quality detecting device is operated continuously, pollutants in the test water gradually adhere to and accumulate on the inner surface of the drainage pipe 22. In addition, part of ferrous iron in the iron liquid is oxidized to ferric iron, and this is gradually deposited. These may lead to blockage of the piping system and decrease in sensitivity of water quality detection measurement, which may cause a decrease in detection accuracy. For this reason, in the apparatus shown in FIG. 5, an acidic solution is supplied from an acidic solution pack 9 through a pump 10 and an acidic solution pipe 11 to an introduction pipe 8 through which a mixed solution of the test water and the ferrous solution is sent. It is possible to perform "acid cleaning" in which contaminants and iron oxide which are supplied and adhered and deposited in the test water passage such as the introduction pipe 8 and the measuring tank 16 are removed and discharged. Removal of pollutants by acidic solutions is particularly effective for organic ones. In addition, iron oxide is redissolved and easily removed. Further, the deposits on the microbial membrane 18 are also removed, and a long-term stable advanced measurement becomes possible.
[0016]
However, in the piping system, the cleaning effect by the acidic solution appears in the tube piping having a high efficiency of contact with the acidic solution to some extent and mainly in the small-diameter tube piping. On the other hand, the flow rate is increased and the cleaning effect is enhanced. On the other hand, the friction loss in the pipeline is increased. Therefore, if the length of the tube is increased, the capacity of the liquid feed pump needs to be increased, which is disadvantageous in cost. Therefore, a relatively thin and short discharge tube tube 21 is used, and a PVC (vinyl chloride) tube having a moderately large diameter is used as the discharge tube 22 which is a main discharge path. Incidentally, the pipe diameter of the discharge pipe 22 is about several tens of times that of the discharge tube pipe 21. However, when the pipe diameter increases, the flow rate decreases, and in spite of the periodic acid cleaning with an acidic solution, particularly, iron oxide precipitates and deposits, which may cause a situation in which the pipe is blocked.
[0017]
Therefore, an object of the present invention is to wash and remove iron oxide that precipitates and accumulates in the discharge pipe 22, prevent the pipe from being clogged, and stably continue the long-term operation of the apparatus.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 attaches a microbial membrane holding iron oxidizing bacteria to an oxygen electrode, and uses an interaction between harmful substances contained in the test water and the iron oxidizing bacteria. Equipped with a measuring tank for detecting harmful substances based on the electrical output of the electrode, and a means for supplying an acidic solution to the test water for acid washing in the flow path of the test water, and discharging wastewater from the measuring tank. The biosensor type abnormal water quality detection apparatus for discharging via a pipe is characterized by comprising a sedimentation / precipitation preventing means for preventing a sedimentary deposit containing iron oxide which can be deposited on the discharge pipe.
[0019]
According to a second aspect of the present invention, in the biosensor type abnormal water quality detecting device according to the first aspect, the sedimentation / prevention means always directly introduces a part of the test water to the discharge pipe without passing through the measurement tank. And running water washing means for washing the inside of the discharge pipe with running water.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, in the biosensor type abnormal water quality detection device according to the first aspect, the sedimentation / prevention means includes a sedimentary sediment in the discharge pipe by the piston reciprocating in the discharge pipe in the axial direction. And a piston type cleaning means for scraping out and discharging together with the test water.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, in the biosensor type abnormal water quality detecting device according to the first aspect, the sedimentation and sedimentation prevention means blows off sedimentary sediment in the discharge piping by injecting a high-pressure fluid into the discharge piping. It is characterized by comprising an injection type cleaning means for discharging together with the water sample.
[0022]
The invention according to claim 5 is the biosensor type abnormal water quality detection device according to claim 4, wherein the high-pressure fluid is water.
[0023]
The invention according to claim 6 is the biosensor type abnormal water quality detection device according to claim 4, wherein the high-pressure fluid is air.
[0024]
According to a seventh aspect of the present invention, in the biosensor type abnormal water quality detecting apparatus according to the first aspect, the sedimentation / prevention means comprises a solution introduction means for introducing a solution for dissolving the sediment into the discharge pipe. It is characterized by having.
[0025]
The invention according to claim 8 is the biosensor type abnormal water quality detection device according to any one of claims 1 to 7, wherein the discharge pipe can be disassembled into a plurality of parts so that the inside of the discharge pipe can be cleaned by disassembly and cleaning. It is characterized by having a structure.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
<First embodiment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an abnormal water quality detection device according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the abnormal water quality detection device according to the first embodiment, the main system for introducing the test water obtained from the test water source into the measurement tank 16 and discharging the water through the discharge tube pipe 21 is shown in FIG. It is no different from that. The feature of this apparatus is that the test water tank 3 and the discharge pipe 22 are connected by a cleaning pipe 23, and a part of the test water stored in the test water tank 3 is constantly discharged through the cleaning pipe 23. To supply it for cleaning.
[0028]
In the illustrated apparatus, the test water in which the dissolved oxygen concentration is saturated by the gas supplied from the gas supply device 6 is sent to the test water introduction pipe 8 by the pump 7, and the test water is introduced into the test water introduction pipe 8. A ferrous-containing solution supplied from the iron solution pack 12 via the pump 13 and the iron solution pipe 14, and a pH adjusting buffer supplied from the acid solution pack 9 via the pump 10 and the acid solution pipe 11. Mixed. This mixed solution flows into the measuring tank 16 from the inlet 15.
[0029]
When harmful substances such as cyan, phenol, and pesticides are mixed in the test water, the iron bacteria on the microbial membrane 18 decrease in activity or die, and thus the oxygen consumption is reduced. At this time, there is a correlation between the change in the oxygen consumption and the concentration of the harmful substance, and therefore, the harmful substance, that is, the abnormal water quality can be detected from the change in the oxygen consumption. The detection result of the abnormal water quality obtained by the conversion calculating means 20 is automatically output in the form of a warning, guidance, or the like.
[0030]
When the abnormal water quality detection measurement is continued for a long time, not only does the pollutant in the water to be measured gradually adhere and accumulate inside the introduction pipe 8 and the measuring tank 16, but also a part of the ferrous iron in the iron liquid becomes secondarily. It is oxidized to iron and deposited, and this is also gradually deposited and deposited inside the introduction pipe 8 and the measuring tank 16. These deposits can lead to blockage of the inlet tube 8 and the outlet tube tube 21 and a decrease in the sensitivity of water quality detection measurement. For this reason, the acidic solution is supplied from the acidic solution pack 9 to the introduction pipe 8 through which the mixture of the test water, the ferrous solution-containing solution, and the buffer solution for pH adjustment is supplied. "Acid washing" for removing and discharging polluting substances and iron oxide adhering and accumulating in the inside and the measuring tank 16 is performed. Removal of pollutants by acidic solutions is particularly effective for organic ones. In addition, iron oxide is redissolved and easily removed. Furthermore, the deposits on the microbial membrane 18 are also removed, and a long-term stable advanced measurement is possible.
[0031]
However, the effect of washing and removing the acidic solution appears only in a tube pipe having a small diameter, which has a high efficiency of contact with the acidic solution to some extent, but on the other hand, the smaller the pipe diameter is, the more the pipe line becomes. When the tube pipe is lengthened, it is necessary to increase the capacity of the pumps 7, 10, 13 and the like, which is disadvantageous in cost. Therefore, a PVC (vinyl chloride) pipe having an appropriate pipe diameter is used in the main discharge path. However, when the pipe diameter increases, the flow rate decreases, and despite the periodic acid cleaning with the acidic solution, the sediment 24 composed of iron oxide is formed in the discharge pipe 22 due to the discharge from the measuring tank 16 in particular. There is a possibility that the sediment is deposited and the discharge pipe 22 is closed.
[0032]
Therefore, in the present embodiment, a part of the test water stored in the test water tank 3 is caused to flow as cleaning water to the discharge pipe 22 via the cleaning pipe 23 to secure a certain flow rate in the discharge pipe 22. As a result, the inside of the discharge pipe 22 is always in a cleaning state. As a result, the sedimentation of the sediment 24 such as iron oxide can be reduced also on the downstream side of the discharge pipe 22 at the junction P with the discharge tube pipe 21.
[0033]
Preferably, the discharge pipe 22 has a structure that can be easily disassembled into a plurality of parts, and by disassembling the discharge pipe 22, the sediment 24 deposited and deposited therein can be easily cleaned and removed. By doing so, the blockage of the discharge pipe 22 is eliminated, and stable long-term operation of the apparatus can be continued. This disassembled structure can be applied to each of the embodiments described below.
[0034]
<Second embodiment>
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an abnormal water quality detection device according to a second embodiment of the present invention.
[0035]
The embodiment shown in FIG. 2 is different from the embodiment of FIG. 1 only in the method of removing deposits on the discharge pipe 22. That is, here, the cleaning piston 25 that is loosely engaged with the discharge pipe 22 is inserted, and this is reciprocated at a constant time interval, for example, once / day by the driving device 26 via the piston rod 27. Thereby, the sediment 24 in the discharge pipe 22 is mechanically scraped or removed before the sediment is deposited. In this case, the sedimentation component is discharged from the discharge pipe 22 to the outside in a form included in the wastewater, and is sent to, for example, a drain trap 28 to be collected.
[0036]
This embodiment with a piston rod 27 is particularly suitable when the discharge line 22 is relatively short.
[0037]
According to this embodiment, the sediment deposits 24 in the discharge pipe 22 are removed, so that there is no blockage in the discharge pipe 22 and stable long-term operation of the apparatus can be continued.
[0038]
<Third embodiment>
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an abnormal water quality detection device according to a third embodiment of the present invention.
[0039]
This embodiment is similar to the embodiment of FIG. 2, but instead of using a cleaning piston, high-pressure water generated using a compressor 29 or using existing compressed air or Compressed air is injected at regular intervals from the ejection nozzle 31 provided at the upstream end of the discharge pipe 22 into the discharge pipe 22 through the high-pressure pipe 30 to clean and remove the sediment 24 in the discharge pipe 22. Then, it is collected in the drain trap 28 together with the test water. The method using compressed air has the advantage that it can be easily implemented, but has some problems in terms of cleaning efficiency. In this regard, the method using high-pressure water has both easy operability and cleaning efficiency.
[0040]
According to this embodiment also, sedimentation of the sediment 24 in the discharge pipe 22 can be eliminated, the blockage in the discharge pipe 22 can be prevented, and stable long-term operation of the apparatus can be continued.
[0041]
<Fourth embodiment>
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an abnormal water quality detection device according to a fourth embodiment of the present invention.
[0042]
In the present embodiment, a solution pipe 32 is connected to the upstream end of the discharge pipe 22, and the solution is allowed to flow from the solution tank 33 into the discharge pipe 22 via the pump 34.
[0043]
According to this embodiment, the sediment 24, for example, iron oxide, in the discharge pipe 22 is dissolved by a dissolving solution, and the waste water is guided from the discharge pipe 22 to waste water treatment equipment (not shown) to perform waste water treatment. Therefore, there is no clogging of the pipe due to the sedimentation of the sediment 24 in the discharge pipe 22, and stable long-term operation of the apparatus can be continued.
[0044]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION As mentioned above, according to this invention, the sedimentation deposits, such as iron oxide which are easy to precipitate and deposit in the discharge pipe of a biosensor type abnormal water quality detection apparatus, are effectively removed, the blockage in a discharge pipe is prevented, Long-term operation can be stably continued.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an abnormal water quality detection device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the abnormal water quality detection device according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the abnormal water quality detection device according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the abnormal water quality detection device according to the present invention.
FIG. 5 is a system diagram showing a configuration example of a conventional abnormal water quality detection device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pump 2 Test water introduction pipe 3 Test water tank 4 Pump 5 Aeration tank 6 Gas supply device 7 Pump 8 Test water introduction pipe 9 Acid solution pack 10 Pump 11 Acid solution pipe 12 Iron solution pack 13 Iron solution supply pump 14 Iron liquid pipe 15 Inlet 16 Measurement tank 17 Temperature controller 18 Microbial membrane 19 Oxygen electrode 20 Conversion operation means 21 Drain tube pipe 22 Drain pipe 23 Wash pipe 24 Precipitated sediment 25 Cleaning piston 26 Drive unit 27 Piston rod 28 Drain Trap 29 Compressor 30 High pressure pipe 31 Spout nozzle 32 Dissolver pipe 33 Dissolver tank 34 Pump

Claims

A measuring tank for attaching a microbial membrane holding iron oxidizing bacteria to the oxygen electrode, detecting a harmful substance by an electric output of the oxygen electrode using an interaction between the harmful substance contained in the test water and the iron oxidizing bacteria, An acid solution supply means for supplying an acid solution to the test water in order to wash the inside of the flow path of the test water with an acid solution, and a biosensor type abnormal water quality which discharges wastewater from the measurement tank through a discharge pipe. A biosensor-type abnormal water quality detecting device, comprising: a detecting device, wherein a sedimentation preventing means for preventing sedimentation of a sediment containing iron oxide capable of sedimenting and depositing on the discharge pipe is provided.

The sedimentation / precipitation preventing means comprises running water washing means for always introducing a part of the test water to the discharge pipe without passing through the measurement tank and washing the inside of the discharge pipe with running water. The biosensor type abnormal water quality detection device according to claim 1.

The sediment accumulation preventing means comprises a piston type washing means for scraping out sediment deposits in the discharge pipe by a piston reciprocating in the discharge pipe in an axial direction and discharging the sediment together with the test water. The biosensor type abnormal water quality detection device according to claim 1.

2. The method according to claim 1, wherein the sediment accumulation preventing means comprises an injection type cleaning means for blowing out high-pressure fluid into the discharge pipe to blow off sediment deposits in the discharge pipe and discharge the same together with the test water. 2. The biosensor type abnormal water quality detection device according to 1.

The said high-pressure fluid is water, The biosensor type | formula abnormal water quality detection apparatus of Claim 4 characterized by the above-mentioned.

The said high-pressure fluid is air, The biosensor type | formula abnormal water quality detection apparatus of Claim 4 characterized by the above-mentioned.

2. The biosensor type abnormal water quality detecting apparatus according to claim 1, wherein the precipitation prevention means comprises a solution introduction means for introducing a solution for dissolving the sediment in the discharge pipe.

The biosensor type abnormal water quality according to any one of claims 1 to 7, wherein the discharge pipe has a structure that can be disassembled into a plurality of parts so that the inside of the discharge pipe can be washed by disassembly and cleaning. Detection device.