【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水の消毒殺菌システムに関し、例えば上水を殺菌する殺菌システム、下水の二次処理水や再利用水（被処理水）を消毒または殺菌する消毒システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、上水の処理では、浄水処理場において、河川などから採取した原水を前塩素処理してアンモニア性窒素や鉄分等を除去し、次に、凝集処理と急速ろ過法によって懸濁物質を除去し、最後に、後塩素処理で微生物を殺菌するプロセスが行われている。一方、下水の処理では、下水処理場において、活性汚泥法によって有機物やＳＳ成分を除去し、次に、汚泥を分離し、最後に、消毒・殺菌してから河川等に放流するプロセスが行われている。
【０００３】
これら上水と下水の処理のいずれにおいても、消毒殺菌手段に塩素が用いられることが多い。そして、目標とする消毒殺菌レベルの法定基準値は、上水の場合、大腸菌群数が非検出、また一般細菌数１００個／ｍＬ以下と定められている。また、下水道の放流水に関する法定基準は、大腸菌群数３０００個／ｍＬ以下に定められている。一方、上水、下水の区別を問わず、微生物の測定には培養法が用いられており、例えば下水の大腸菌群数の測定にはデソキシコレート寒天培地法による測定が一般に用いられている。この方法はデソキシコレート寒天培地上に微生物コロニー（集落）を形成し、このコロニーの数に基づいて微生物数を計数する方法である。しかし、この方法は、被測定試料そのものまたは該被測定試料の希釈液を、寒天培地上に微生物が均一に分散するように混釈し、栄養分を含む培地上で該微生物を培養することにより各微生物（細胞）を判別可能な大きさのコロニーにまで増殖させ、コロニー数を計数し、このコロニー数から微生物数を得るといった手法であるが、微生物の培養を利用しているために一般に測定に２０時間以上必要であり、迅速な測定手段とは言い難い。従って、実際には消毒の際の塩素の注入率は、この培養法による大腸菌群数の測定値を用いるのではなく、被処理水量、アンモニア濃度、有機物濃度などを考慮した上で経験的に決定している。
【０００４】
ところが、近年、大腸菌群数を迅速に測定して塩素やオゾンの注入率をリアルタイムで制御するという消毒処理システムがいくつか提案されており、例えば特開平７―２０４６７１号及び特開２０００―７９３９６号に一例が開示されている。具体的に説明すると、特開平７―２０４６７１号は、下水二次処理水の再利用処理施設と処理水利用設備とを連結する導水渠の中途部にオゾン処理装置を配備し、オゾン発生装置から処理水中に放散されるオゾンガスの持つ酸化力と殺菌力によって殺菌、脱臭及び脱色を行うようにした下水再利用システムを開示しており、そのシステムでは、大腸菌群測定装置を付設するとともに、オゾン処理装置の下流側に溶存オゾン濃度計を配備し、大腸菌群測定装置によって測定された導水渠の上流側の大腸菌群数と、溶存オゾン濃度計によって測定されたオゾン処理水の溶存オゾン濃度からオゾン処理装置に対する注入オゾン率を適宜変更するような制御を実施しており、オゾン処理装置にオゾンガスが注入されている状態で大腸菌群数が目標値以上であった場合に注入オゾン率を高め、オゾン処理装置にオゾンガスが注入されている状態で大腸菌群数が目標値以下であった場合にはオゾン処理を停止するようになっている。また、特開２０００―７９３９６号のシステムでは、大腸菌群数・有機物濃度・アンモニア自動測定装置の値から、データ処理装置に予め設定した演算式に基づいて、塩素注入量を決定している。
【０００５】
大腸菌群数を迅速に測定する方法として、本発明と同一の出願人による特開２００２−３５５０２４号が挙げられる。この出願で開示された方法では、酵素蛍光法が用いられており、被処理水（処理下水）に含まれる大腸菌群が持つβ−Ｄ−ガラクトシダーゼによる酵素触媒反応を利用して、大腸菌群の数が測定される。基質としては蛍光酵素基質である４−メチルウンベリフェリル−β−Ｄ−ガラクトピラノシド（以下「４−ＭＵＧ」と略す）が用いられる。この４−ＭＵＧは、β―Ｄ―ガラクトシダーゼの触媒作用により、３７℃の温度条件において加水分解反応が促進され、蛍光物質である４−メチルウンベリフェロン（４−ＭＵ）を生成する。被処理水における４−ＭＵ濃度は、蛍光光度計を用いて経時的に測定され、４−ＭＵの生成速度がβ―Ｄ―ガラクトシダーゼ活性値として求められる。そして、この方法では、測定が３０分で完了し、大腸菌群数５００個／ｍＬ以上の測定が可能であった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７―２０４６７１号
【特許文献２】
特開２０００―７９３９６
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の消毒システムは、経験的に塩素注入率を決定するか、実際に大腸菌群数を測定して測定値から塩素またはオゾンの注入率を決定している。しかしながら、経験的に塩素の注入率を決定する場合、処理場の現場では安全を見越して注入量が決定される。そのため、塩素やオゾンが無駄に過剰注入され、さらに残留している塩素が放流先の環境中で悪影響を及ぼしている可能性がある。また、デソキシコレート寒天培地法や大腸菌群測定装置により塩素注入率を決定する場合、大腸菌群数の測定を迅速に行うことができないため、急激な大腸菌群数の変動に対応できず、その結果、消毒が不完全になり、放流水の大腸菌群数が放流基準値である３０００個／ｍＬを上回る可能性がある。また、消毒剤を量を制御する際に大腸菌群数測定装置の出力信号をディジタル信号に変換するが、大腸菌群数は１００〜１０００００個／ｍＬと３桁以上にわたり非常に広範囲の幅を有するため、Ａ／Ｄ変換器のビット数が小さい場合には高い濃度の側に最大出力電圧を設定すると低い大腸菌群数を測定する時の分解能が小さくなる。そのため、ダイナミックレンジが大きく取れず、測定誤差が大きくなるという問題がある。この問題を解消するためにはビット数の高いＡ／Ｄ変換器を利用すればよいが、高分解能・高速変換性能と低コストを全て兼ね備えたものは存在しないのが実情である。
【０００８】
本発明は、上記のような先行のものの問題点を解決するためになされたものであり、放流先の環境中に悪影響を及ぼさず、大腸菌群数の急激な変動に対応可能とする消毒システムを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る消毒システムは、被処理水の消毒または殺菌手段として消毒装置を設けた消毒システムにおいて、微生物の反応により生成した物質の検出手段を具備した微生物測定装置を設置し、微生物測定装置の測定開始直後の測定値から検量線を用いて微生物数を演算し、微生物数に応じた消毒剤の注入量を決定し、さらに時間の経過とともに変化する前記測定値から間欠的または連続的に微生物数を更新して、消毒剤の注入量を時間と共に変化させるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明による消毒システムの実施の形態を示す構成図であり、ここでは下水の二次処理水を消毒する場合を説明するが、本発明は下水の処理や下水の二次処理水の消毒に限るものでなく、例えば上水の後塩素処理の消毒殺菌や下水の再生利用のための消毒処理のほかにも、一般に水の消毒全般に適用可能であることは言うまでもない。
【００１１】
この図において、１は活性汚泥法によるエアレーションタンク（図示せず）により処理された活性汚泥処理水である。２は沈殿槽であり、重力沈降作用により汚泥を分離する。３は沈澄水、４は管渠である。５はオゾン処理装置であり、ここでオゾンによる消毒が行われ、殺菌や有機物などの分解が行われる。６は管渠である。７は被処理水であり、オゾンによる消毒によって大腸菌群数が放流基準値である３０００個／ｍＬ以下になっている。８はポンプであり、流量が１〜２Ｌ／ｍｉｎ程度の小型のものを用いる。９は導水管である。１０は大腸菌群数計測装置であり、ここでは酵素蛍光法を用いてβ−Ｄ―ガラクトシダーゼ活性から大腸菌群数を求める方法を採用している。１１は運転制御装置、１２はオゾン発生装置で、運転制御装置１１はオゾン発生装置１２の制御を行うが、風量や全体の運転の制御を行うトータル制御装置の一部分として構成することも可能である。１３はオゾン導入管であり、オゾンの腐食の対策を施した材料で作られている。１４はディフューザーであり、出来るだけ小さい気泡を発生するために多孔質の材料が用いられている。１５はオゾン気泡であり、高濃度のオゾンを含む気泡である。
【００１２】
大腸菌群数測定装置１０の詳細な構成が図２に示してある。ここで、大腸菌群数測定装置は大腸菌群数を測定するために利用されているが、例えば糞便性大腸菌群数や一般細菌数の測定も、試薬、温度等の測定条件を変更することにより可能である。測定装置１０の構成について具体的に説明すると、導水管９の一端が貯留タンク１７に接続されている。貯留タンク１７は大気圧に開放されている。貯留タンク１７は配管１８を介して三方電磁弁１９の一つのポートに接合されている。三方電磁弁１９の別のポートにはイオン交換水保管容器２２が配管２３を介して接合されている。これにより、イオン交換水保管容器２２に保持されているイオン交換水が、装置の感度校正や配管の内部洗浄を行う時に使用できるようになっている。三方電磁弁１９は電圧を印加しない通常状態でａ−ｂの流路を形成しており、電圧が印加されて作動するとａ−ｂの流路を遮断し、代わりにａ−ｂ’の流路を形成するように構成されている。三方電磁弁１９の更に別のポートは、配管２１・ポンプ２０を介して混合部分２４の一つのポートに接続されている。混合部分２４には通常Ｔ字型あるいはＹ字型の三方管を用いられるが、混合特性を向上させるためにオリフィスを利用することも可能である。
【００１３】
混合試薬容器２５は、酵素反応を行わせる混合試薬を収容している。この混合試薬は、蛍光酵素基質、緩衝液、界面活性剤の混合物である。蛍光酵素基質として４−メチルウンベリフェリルβ−ガラクトピラノシド（以下「４−ＭＵＧ」という。）が含有され、リン酸緩衝液と界面活性剤が含有されている。リン酸緩衝液は、反応時の水素イオン濃度を一定に保持する。界面活性剤は、微生物の細胞膜を軟化させ細胞内の酵素であるβ−Ｄ−ガラクトシダーゼが容易に４−ＭＵＧと反応させる役割と、後段の蛍光強度を測定する際の感度向上の役割を果たす。界面活性剤の具体例として、ラウリル硫酸ナトリウムがある。混合試薬容器２５は、配管２８を介して、三方電磁弁２７の一つのポートに接続されている。
【００１４】
校正用混合試薬容器２６は、装置の校正用に、蛍光物質、緩衝液、界面活性剤の混合液を収容している。蛍光物質としては、４−メチルウンベリフェロン（以下「４−ＭＵ」という。）が用いられている。緩衝液、界面活性剤は、混合試薬容器２５の内容物と同一である。校正用混合試薬容器２６は、配管２９を介して三方電磁弁２７の別のポートに接続されている。三方電磁弁２７は電圧を印加しない通常状態でｃ−ｄの流路を形成しており、電圧が印加されて作動するとｃ−ｄの流路を遮断し、代わりにｃ−ｄ’の流路を形成するように構成されている。三方電磁弁２７の更に別のポートは、ポンプ３０を備えた配管３２を介して、二方電磁弁３１の一方のポートに接続されている。二方電磁弁３１の他方のポートは、配管３３を介して混合部分２４の別のポートに接続されている。二方電磁弁３１は、電圧が印加されていない通常状態で閉じており、電圧が印加されると流路を開放するように設定されている。混合部分２４の更に別のポートは、配管３４を介して反応部分３５に接続されている。
【００１５】
反応部分３５はコイル状の管で、恒温槽４０に収められている。反応部分３５は、区間３６、区間３７、区間３８、区間３９の４つの部分に仮想的に等分割して表示されている。恒温槽４０の内部は一定の温度に保たれており、例えば３８℃に調整されている。反応部分３５の他方の端部は、混合部分４１の一つのポートに接続されている。容器４２は、アルカリ溶液を収容している。このアルカリ溶液には、例えば３Ｍグリシン−水酸化ナトリウム溶液（ｐＨ１０．５）が用いられる。容器４２は、ポンプ４４を備えた配管４３を介して二方電磁弁４５の一方のポートに接続されている。二方電磁弁４５は電圧が印加されていない通常状態では閉じているが、電圧が印加されると流路を開放するように設定されている。二方電磁弁４５の他方のポートは、配管４６を介して混合部４１の別のポートに接続されている。混合部分４１の構造は混合部分２４と同一である。混合部分４１の更に別のポートは、配管４７が接続されている。配管４７は、検出部分４８内のフローセル４９の一方のポートに接続されている。
【００１６】
検出部分４８で利用される蛍光の励起光源５０として、本実施の形態では中心波長３８０ｎｍの紫ＬＥＤが２個利用されている。これらの紫ＬＥＤを含む回路は、点灯個数を変化させたり、個々が独立に点灯できるように設計されている。励起光及びフローセルから発した蛍光の波長スペクトルのうち有効な波長のみを通過させるためのバンドパスフィルタ５１、５２、蛍光を検出する光電子増倍管５３が配置されている。光電子増倍管５３は、増幅回路を内蔵したものを採用してもよいし、Ｓ／Ｎ比を確保する目的で増幅回路が分離されているものでもよい。本実施の形態では蛍光の測定波長が４５０ｎｍに設定されているが、その波長は測定する蛍光物質に依存する。フローセル４９の他方のポートは、配管５４を介して廃液容器５５に接続されている。光電子増倍管５３の出力はケーブル５６を介してＡ／Ｄ変換ボード５７に接続され、さらにケーブル５８を介して外部の運転制御装置１１（図１参照）に接続されている。なお、図示しないが運転制御装置１１の一部は、大腸菌群数測定装置１０内のポンプ２０、３０、４４や三方電磁弁１９、２７、二方電磁弁３１、４５の開閉、恒温槽４０の温度設定、紫ＬＥＤ５０の点灯個数の制御の役割も果たしている。
【００１７】
図１と図２を参照して動作を説明する。図１において、活性汚泥法で処理された活性汚泥処理水１は、沈殿槽２に供給され、そこで汚泥と沈澄水に分離される。沈殿槽２で分離された沈澄水３は、管渠４を介してオゾン処理装置５に導かれる。オゾン処理装置５で殺菌消毒された消毒処理水７は、管渠６を介して河川などに放流される。管渠６を流れる消毒処理水７の一部は、ポンプ８により導水管９を介して大腸菌群計測装置１０に導かれる。大腸菌群測定装置１０は大腸菌群数を測定する。そして、測定された大腸菌群数に基づき、運転制御装置１１がオゾン発生装置１２のオゾン発生量の制御する。オゾン発生装置１２で発生したオゾンは、オゾン導入管１３を介して曝気装置１４に導かれ、オゾン処理装置５に収容されている沈澄水３にオゾン気泡１５として導入される。導入されたオゾンは沈澄水３に溶解し、その溶解したオゾンが大腸菌群や有機物などに速やかに反応して消毒をする。
【００１８】
図２に示す大腸菌群数測定装置１０において、導水管９を介して導かれた試料水を貯水タンク１７に貯留しておく。貯水タンク１７をオーバーフローした試料水は排水管１６を介して排水される。大腸菌群数の測定に際し、三方電磁弁１９、２９を切り換え、ａ−ｂ、ｃ−ｄで示す流路を開放する。また、二方電磁弁３１を開放し、ポンプ２０、３０を動作させる。これにより、貯水タンク１７からの試料水と混合試薬容器２５からの混合試薬が混合部２４、配管３４で混合され、反応部分３５に送られる。反応部分３５の配管内には前回測定した時の試料水が残存している。したがって、この残存試料水が完全に置換されるまで、ポンプ２０と３０を動作させる。その後、２つの紫ＬＥＤ５０を共に点灯する。そして、反応部分３５の内部が新たな試料水によって完全に置換された状態でポンプ２０と３０を停止させ、二方電磁弁３１を閉じ、ここでの酵素触媒反応の開始時間をタイマＡの初期値（反応０分時）に設定する。以後、タイマＡの計測時間を用いて、例えばタイマＡの計測時間が１分の時を「反応１分時」という。反応部分３５では大腸菌群が持つβ−Ｄ−ガラクトシダーゼの触媒加水分解反応により、４―ＭＵＧがガラクトースと４−ＭＵに分解される。反応１分時、二方電磁弁３１を閉じ、二方電磁弁４５を開き、ポンプ２０と４４を駆動し、フローセル４９に反応液を送液する。なお、ポンプ２０と４４の動作時間はフローセル４９に十分反応液が行き渡るまでの時間に設定されており、その時間内に反応部分３５の全反応液のうちの一部分のみが送られる。具体的に、反応部分３４の４つに等分割された区間３６、３７、３８、３９のうち、区間３９に相当する部分の量である。この送液量はフローセル４９の大きさより十分大きく設定されている。容器４２から吸引された３Ｍグリシン−水酸化ナトリウム溶液により反応部分３５の反応液はアルカリ性となり、酵素触媒反応を停止する。この時の動作により、区間３６の反応液が区間３７に、区間３７の反応液が区間３８に、区間３８の反応液が区間３９にそれぞれ移動する。
【００１９】
測定開始初期、紫ＬＥＤ５０は２個とも点灯している。そして、ＬＥＤ５０から出射された光はフィルタ５１を介してフローセル４８内の反応液に照射され、反応液内の４―ＭＵが励起されて４５０ｎｍ付近の蛍光を発する。蛍光は光電子増倍管５３により検出される。光電子増倍管５３の出力電圧はＡ／Ｄ変換ボード５７によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。変換された信号はケーブル５８を介して運転制御装置１１へ送られる。運転制御装置において出力電圧からあらかじめ設定した検量線（図３）を利用して４−ＭＵ濃度を決定する。以上が反応１分時の時の動作であるが、この後、反応１分時と同様の処理を反応１０分時を実施する。このとき、二方電磁弁２０を閉じ、二方電磁弁４４を開いたままで、ポンプ２０と４４を動作し、反応部分３５の一部である区間３９（反応１分時において区間３８から移動した部分）の部分をフローセル４９に送液する。その後、反応１分時と同様に、４−ＭＵ濃度を求める。反応１分時の４−ＭＵ濃度と反応１０分時の４−ＭＵ濃度から４−ＭＵ濃度の時間に対する傾きを求め、これをβ−Ｄ−ガラクトシダーゼの活性値とする。β−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値はあらかじめ求めておいた係数を利用して大腸菌群数に換算する。求めた大腸菌群数に応じてオゾン発生装置１２のオゾン発生量を決定し、ディフィーザー１４からオゾンを注入する。オゾン発生量の決定に際してはここではＰＩＤ制御法を用いている。しかし、実際にはオゾンは大腸菌群のほかに有機物、ＳＳ等によっても消費されるため、それらも勘案した上で注入量を決定する。
【００２０】
この時に求めたβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値が予め決められた一定値、例えば１０μｇ／Ｌ／ｍｉｎを超えた場合、紫ＬＥＤの点灯個数を２個から１個に変更する。この後、同様に反応２０分時、反応３０分時の測定を実行して得られた出力電圧は、反応１分時または反応１０分時とは別の検量線（図４）を用いて４−ＭＵ濃度を計算する。得られた４−ＭＵ濃度の変化から最小二乗法により傾きを求め、β−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値を計算し、反応１０分時に計算したβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値と置き換える。置き換えられたβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値から大腸菌群数を計算して、オゾンの注入量を決定する動作については反応１０分時の動作と全く同様である。なお、測定開始から３０分後の測定完了までの光電子増倍管５３の出力電圧の時間変化は図５、４−ＭＵの濃度変化は図６のようになる。測定完了後、大腸菌群計測装置１０を測定開始前の状態へ初期化し、例えば１０分後に再度繰り返して動作させる。すなわち４０分を１サイクルとして繰り返し動作する。これら一連の動作のフロー図を図７に示す。
【００２１】
通常、Ａ／Ｄ変換器５７は最大入力電圧が所定の値（例えば５Ｖ）に決められており、光電子増倍管５３の出力電圧はこれを超えないようにする必要がある。一方、Ａ／Ｄ変換器５７は１２または１６ビットのものが多く用いられている。例えば、１２ビットのＡ／Ｄ変換器を用いた場合、入力電圧が０−５Ｖのとき、最小分解能は０．００１２Ｖとなる。しかし、光電子増倍管５３の出力電圧が小さい場合、入力電圧が最小分解能付近のレベルとなり、外部ノイズの影響を受けやすくなることから、Ｓ／Ｎ比が低下する。大腸菌群数が高い場合、酵素反応により生成される４−ＭＵ濃度も高くなる。実際の大腸菌群数の変動は１００個／ｍＬから１００００００個／ｍＬであり、オーダーにして４桁異なるため、単一の検量線で全ての大腸菌群数の範囲を測定するのは困難である。消毒処理水７の大腸菌群数が小さい測定初期、例えば反応１分時と反応１０分時の測定値を用いてβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値を求める場合、全体的に出力電圧値は小さく、また最小二乗法でβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値を求める時のデータ数も２点と少ないため、測定誤差が大きい。ただし、実際の消毒処理水を用いて、反応３０分時の測定完了後β−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値から測定誤差を比較したところ、誤差は±２０％の範囲内であった。このことから明らかのように、反応１分時と反応１０分時の測定値の値からβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値を求め、大腸菌群数を演算する場合、測定時間が短いものの、ある程度の誤差を含んでいるものと考えられる。
【００２２】
一方、より正確な値が得られる反応３０分時の測定値が得られた時点で初めてオゾン注入量を決定する場合、３０分以上前の大腸菌群数を利用していることになり、例えば図８のように、急激に大腸菌群数が上昇する場合は対応することが困難となり、放流基準値である大腸菌群数３０００個／ｍＬを超えることが予想され、好ましくない。このような理由から、測定誤差が含まれている反応１分時、反応１０分時の値を用いるか、より正確な反応１分時〜反応３０分時の値を用いるか、どちらがリアルタイムかつ放流基準値を守るのに有効かということになるが、図８のように大腸菌群数の時間変化がきわめて大きい場合は前者の値を用いるのが有効であるのは明らかである。このような大腸菌群数が突発的に上昇する原因としては、降雨などのケースが知られている。
【００２３】
この実施の形態では微生物数として大腸菌群数を指標として述べたが、大腸菌数や一般細菌数を指標とすることも可能である。この場合、用いる試薬として４−ＭＵＧの代わりにそれぞれ大腸菌には４−メチルウンベリフェリル―β−Ｄ―グルクロニド、一般細菌にはフロレッセインジアセテートを用い、大腸菌が所持している酵素であるβ−Ｄ−グルクロニダーゼ、一般の微生物が所持している酵素であるエステラーゼの活性値を測定する。この場合の指標は大腸菌数や一般細菌数となる。大腸菌数を測定する場合、構成や動作については全く同様であるが、一般細菌数を測定する場合は紫ＬＥＤ５０の代わりに波長４９５ｎｍを発するＬＥＤに変更し、更にフィルタ５１、５２、光電子増倍管５３の光学的仕様をＬＥＤ及び蛍光物質に応じて変更する必要があるが、その他の構成や動作については同様であるのでここでは省略する。
【００２４】
また、導水管９の接続先として、管渠６の代わりに管渠４に接続してもよい。この場合は消毒殺菌前の処理水の大腸菌群数を測定することになり、消毒後の大腸菌群数を直接確認することができないが、よりリアルタイムの測定が可能となる。動作については全く同様であるので説明は省略する。
【００２５】
実施の形態２．
図９は、本発明による消毒システムの実施の形態２を示す構成図であり、実施の形態１と重複する部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。具体的に、本実施の形態では、図２の紫ＬＥＤ５０の代わりに、２つのＵＶランプ５９が検出部分４８の外部に設置されている。ＵＶランプ５９が発光する光の中心波長は３８５ｎｍである。各ＵＶランプ５９は、光ケーブル６０の一端が光学的に接続され、他端がフィルタ５１の周辺に配置されている。ただし、ＵＶランプはＬＥＤと比較すると高熱やノイズを発するため、フィルタやフローセルや光電子増倍管の近辺に設置することは好ましくない。ここで、光導出手段は光ケーブルで構成されているが、光学レンズや反射鏡などにより構成してもよい。また例示しないがＵＶランプに代えて、キセノンランプやレーザーを用いることもできる。
【００２６】
この実施の形態は、実施の形態１の紫ＬＥＤ５０をＵＶランプ５９に置き換えている点でのみ相違するもので、その動作は実施の形態１と同様である。したがって、動作の説明は省略する。
【００２７】
実施の形態３．
実施の形態３の構成は実施の形態１とほぼ同一である。しかし、この実施の形態３の動作は実施の形態１と異なるので、その動作についてのみ以下に説明する。ここでも重複する部分については省略し、異なる部分についてのみ説明する。図２において紫ＬＥＤ５０は反応１０分時に点灯個数を２個から１個に変化させていたが、ここでは図１０に示す紫ＬＥＤ５０の印加電圧―光量曲線に基づき、反応１分時と比較して半分程度となるように、印加電圧を変化させる。具体的には、図１０に示すように、反応１分時に印加電圧３．５Ｖとして光量１．２ｍＷとしていたものを、反応１０分時の完了後に印加電圧３．１５Ｖとして光量を０．６ｍＷとするものである。ただし、図１０はＬＥＤ一個の場合であるので、この実施の形態においては、光量は約２倍となる。図１０から明らかなように、印加電圧と光量は直線的な関係ではないため、スライド状に電圧を変更するのではなく、スイッチ切換えにより一意的に印加電圧を変更できるような回路構成が望ましい。この実施の形態においては光量を半分にするように変更しているが、任意に変更することも可能である。その場合、その光量の出力電圧と４−ＭＵ濃度の関係を示す検量線を別に作成する必要がある。その他の動作については実施の形態１と同様であるので省略する。
【００２８】
実施の形態４．
この実施の形態は実施の形態１と構成の点で同一であるが、動作の点で異なるためにそれについてのみ説明する。また、ここでも重複する部分については省略し、異なる部分についてのみ説明する。図２において、タイマＡが反応１分時となった時、二方電磁弁３１を閉じ、二方電磁弁４５を開き、ポンプ２０と４４を動作させ、フローセル４９に反応液を送液する。ここでも実施の形態１と同様に、送液量は区間３９に相当する部分の量である。容器４２から吸引された３Ｍグリシン−水酸化ナトリウム溶液により反応部分３５の反応液はアルカリ性になり酵素触媒反応を停止する。
【００２９】
測定開始初期、紫ＬＥＤ５０は２個点灯し、発した光はフィルタ５１を介してフローセル４９内の反応液に照射され、反応液内の４―ＭＵが励起され４５０ｎｍ付近の蛍光を発する。蛍光は光電子増倍管５３により検出され、その出力電圧はＡ／Ｄ変換ボード５７によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。変換された信号はケーブル５８を介して運転制御装置１１へ送られる。運転制御装置１１において出力電圧からあらかじめ設定した検量線（図３）から４−ＭＵ濃度を決定する。以上が反応１分時の時の動作であるが、この後、１０分後に反応１分時と同様に反応１０分時を実施する。すなわち、二方電磁弁３１を閉じ、二方電磁弁４４を開いたまま、ポンプ２０と４４を動作させ、フローセル４９に反応部分３５の一部である区間３９の部分（反応１分時において区間３８から移動した部分）を送液する。その後の動作は反応１分時と同様に行い、４−ＭＵ濃度を求める。１分時の４−ＭＵ濃度と１０分時の４−ＭＵ濃度から４−ＭＵ濃度の時間に対する傾きを求め、これをβ−Ｄ−ガラクトシダーゼの活性値とする。β−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値はあらかじめ求めておいた係数を利用して大腸菌群数に換算する。求めた大腸菌群数に応じてオゾン発生装置１２のオゾン発生量を決定し、ディフィーザー１４からオゾンを注入する。
【００３０】
この時に求めたβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値が一定値、例えばここでは１０μｇ／Ｌ／ｍｉｎを超えた場合、測定を終了し、その後の測定は行わないものとする。また、紫ＬＥＤの点灯個数については２個のままで変更しないものとする。その後、例えば１０分後、タイマＡの計測時間を反応０分時に再設定して同じ動作を行う。このケースの場合は実施の形態１とは異なり、２０分を１サイクルとして繰り返し動作を行う。
【００３１】
一方、β−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値が１０μｇ／Ｌ／ｍｉｎを超えない場合、同様に紫ＬＥＤの点灯個数を２個のままとし、実施の形態１と同様に反応２０分時、反応３０分時の動作を行う。最終的なβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値を求めてオゾン注入量を決定し、測定終了後例えば１０分後に再度繰り返して動作させるところについても全く同様である。これらの動作のフロー図を示すものとして図１１に示す。
【００３２】
このように動作させることで、実施の形態１と比較して以下の点で有利である。大腸菌群数が高い場合、特に急激に大腸菌群数が上昇する場合、放流基準値である３０００個／ｍＬを遵守するために、よりリアルタイムな測定を行い、オゾン注入量もリアルタイムに変更する必要があるが、大腸菌群数が高い場合はβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値が大きいため、ダイナミックレンジを大きくとることができ、測定時間を短くすることが可能である。一方、大腸菌群数が低くかつ変動がなだらかな場合は、放流基準値をリアルタイムで遵守する必要がなく、より大腸菌群数の正確な値を求めることが必要なため、反応時間を長くとることにより、ダイナミックレンジを大きく取ることが可能となる。しかし、常時において正確な大腸菌群数を測定するという観点から、実施の形態１の方が有利である。
【００３３】
実施の形態５．
実施の形態５にかかる消毒システムを図１と図１２に示す。この実施の形態についても実施の形態１と同様な部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図１２において、図２に示す実施の形態１の反応部分３５に相当する部分を二つ設け、それぞれ反応部分６２、６３とする。各反応部分は三方電磁弁６１と三方管６４に接続されている。三方管６４の一端には配管６５を介して混合部分４１に接続される。また、図示しないが反応部分６２、６３には実施の形態１の図２の区間３６〜３９に相当する仮想的な区間をそれぞれ設けている。その他の構成については実施の形態１を示す図１及び図２と同様である。
【００３４】
次に、図１と図１２を用いて動作について説明する。この実施の形態においても実施の形態１と重複する部分は省略し、異なる部分についてのみ説明する。図１において、消毒処理水６はポンプ８により導水管９を介して大腸菌群計測装置１０に導かれ、貯水タンク１７に貯留される。三方電磁弁１９、２７をそれぞれａ−ｂ、ｃ−ｄ側に切換え、二方電磁弁３１を開き、ポンプ２０、３０を動作させる。混合部分２４、配管３４で試料水と混合試薬は混合される。初期状態において、三方電磁弁６１はＡ−Ｂの方向に切換えておき、反応部分６２の配管内に試料水と混合試薬の混合物が導入される。反応部分６２には前回測定した時に残存した試料水があるため、それが完全に置換されるまで、ポンプ２０と３０を動作させる。完全に置換された状態でポンプ２０と３０を停止させ、二方電磁弁３１を閉じ、酵素触媒反応の開始時間としてタイマＡを反応０分時に設定する。反応部分６２では、大腸菌群が持つβ−Ｄ−ガラクトシダーゼの触媒加水分解反応により、４―ＭＵＧがガラクトースと４−メチルウンベリフェロンに分解される。タイマＡが反応１分時となった時、二方電磁弁３１を閉じ、二方電磁弁４４を開き、ポンプ２０と４４を動作させ、フローセル４９に反応液を送液する。なお、ポンプ２０と４４の動作はフローセル４９に十分反応液が行き渡るまでの動作時間としており、反応部分６２の全反応液のうちの一部のみが送られることになる。容器４２から吸引された３Ｍグリシン−水酸化ナトリウム溶液により、反応部分６２の反応液はアルカリ性となり酵素触媒反応を停止する。
【００３５】
測定開始初期、紫ＬＥＤ５０は２個とも点灯する。これらＬＥＤ５０から出射された光はフィルタ５１を介してフローセル４９内の反応液に照射され、これにおり反応液内の４―メチルウンベリフェロンが励起されて４５０ｎｍ付近の蛍光を発する。蛍光は光電子増倍管５３により検出され、その出力電圧はＡ／Ｄ変換ボード５７によりアナログ信号からディジタル信号に変換される。変換された信号はケーブル５８を介して運転制御装置１１へ送られる。運転制御装置において出力電圧からあらかじめ設定した検量線（図３）から４−ＭＵ濃度を決定する。以上が反応１分時の時の動作であるが、この後、１０分後に反応１分時と同様に反応１０分時を実施する。すなわち二方電磁弁３１を閉じ、二方電磁弁４４を開いたまま、ポンプ２０と４４を動作させ、フローセル４９に反応部分６２の一部分を送液する。その後の動作については反応１分時と同様に行い、４−ＭＵ濃度を求める。１分時の４−ＭＵ濃度と１０分時の４−ＭＵ濃度から４−ＭＵ濃度の時間に対する傾きを求め、これをβ−Ｄ−ガラクトシダーゼの活性値とする。求めたβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値はあらかじめ求めておいた係数を利用して大腸菌群数に換算する。求めた大腸菌群数に応じてオゾン発生装置１２のオゾン発生量を決定し、ディフィーザー１４からオゾンを注入する。
【００３６】
この時に求めたβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値が予め決められた一定の値、例えばここでは１０μｇ／Ｌ／ｍｉｎを超えた場合、紫ＬＥＤの点灯個数をこれまで２個であったものを１個に変更する。ただし、ここでは実施の形態１とは異なり、直ちに点灯個数を変更せず、この設定値を一旦保存する。
【００３７】
続いて、反応１５分時、三方電磁弁６１をＡ−Ｃの方向に切換えて、反応部分６３の部分に混合試薬を導入する。すなわち、三方電磁弁１９、２７をそれぞれａ−ｂ、ｃ−ｄ側に切換え、二方電磁弁３１を開き、ポンプ２０、３０を動作させる。混合部２４、配管３４で試料水と混合試薬は混合され、反応部分６３の配管内に試料水と混合試薬の混合物が導入される。反応部分６３には前回測定した時に残存した試料水があるため、それが完全に置換されるまで、ポンプ２０と３０を動作させる。完全に置換された状態でポンプ２０と３０を停止させ、二方電磁弁３１を閉じ、ここでの酵素触媒反応の開始時間としてタイマＢの０分時と設定する。このタイマＢは反応部分６０のタイマＡとは別個に動作させる。反応部分６３では大腸菌群が持つβ−Ｄ−ガラクトシダーゼの触媒加水分解反応により４―ＭＵＧはガラクトースと４−メチルウンベリフェロンに分解される。タイマＢが反応１分時となった時に、二方電磁弁３１を閉じ、二方電磁弁４５を開き、ポンプ２０と４４を動作させ、フローセル４９に反応液を送液する。反応部分６２の場合と同様、反応部分６３の全反応液のうちの一部のみが送られることになる。容器４２から吸引された３Ｍグリシン−水酸化ナトリウム溶液により反応部分６１の反応液はアルカリ性となり酵素触媒反応を停止する。
【００３８】
以上の説明から明らかなように、反応部分６３は反応部分６２に対して反応時間を１５分遅らせているのみであり、ほぼ同様な動作を行っている。これらの全体的な時間的動作の概念図を図１０に示す。
【００３９】
反応部分６２、６３のそれぞれの反応２０、３０分後の測定を実行して得られた出力電圧をもとに、反応１０分時とは別の検量線（図４）を用いて４−ＭＵ濃度を計算し、得られた４−ＭＵ濃度の変化から最小二乗法により傾きを求め、β−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値を計算し、反応１０分時のβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値と置き換える。置き換えられたβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ活性値から大腸菌群数を計算してオゾンの注入量を決定する動作については実施の形態１と全く同様である。
【００４０】
その後、反応部分６２に相当するタイマＡの反応２０分後、反応３０分後に、三方電磁弁６１をＡ―Ｂに切換えて紫ＬＥＤの点灯個数を反応１分時に記憶した点灯個数として同様な動作を行い、同時にタイマＢに相当する反応部分６３の部分も動作させ、反応部分６２の場合と同様の動作を行う。それぞれの反応部分の測定完了後、例えば１０分後に再度繰り返して動作させる。すなわち４０分を１サイクルとして繰り返し動作を行う。
【００４１】
実施の形態１と比較すると、消毒処理水７の採水頻度が多くなるため、より大腸菌群数の変動に迅速に対応することが可能となる。また、実施の形態１に示す図６のように急激に大腸菌群数が上昇する場合、例えば反応部分６２の反応１０分後の測定値がある一定値以上と検出した場合、反応部分６３の反応開始直後から紫ＬＥＤ５０の点灯個数を１個とするような動作でもよく、この場合は反応時間が短縮されるため、よりリアルタイムで効率よく測定することが可能となる。また実施の形態４と同様にこの実施の形態においても、反応時間を大腸菌群数に応じて変化させることも有効である。
【００４２】
同様に反応部分を３つ以上に増やせば増やすほど、より大腸菌群数の変動に迅速に対応することが可能となるが、反応部分の時間間隔が数分程度しか短縮しないため、図８の変動の条件においてはリアルタイムに測定するという意味ではあまり向上しない。一方、大腸菌群計測装置１０の装置構成と動作が非常に複雑になり、メンテナンス面で煩雑になるため好ましくない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明に係る各水の消毒システム消毒システムは以上のように構成されているので以下に記載されるような効果を奏する。被処理水の消毒または殺菌手段として消毒装置を設けた消毒システムにおいて、微生物の反応により生成した物質の検出手段を具備した微生物測定装置を設置し、微生物測定装置の測定開始直後の測定値を微生物数として設定し、微生物数に応じた消毒剤の注入量を決定し、さらに時間の経過とともに変化する測定値を間欠的または連続的に微生物数に代入して、消毒剤の注入量を時間と共に変化させるもので、放流先の環境中に悪影響を及ぼさず、微生物数の急激な変動に対応可能とする消毒システムを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる水の消毒システムの構成図である
【図２】本発明の実施の形態１に係わり、大腸菌群計測装置１０の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係わり、紫ＬＥＤ５０の１個点灯時における出力電圧と４−ＭＵ濃度の検量線を示す特性図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係わり、紫ＬＥＤ５０の２個点灯時における出力電圧と４−ＭＵ濃度の検量線を示す特性図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係わり、反応時間の経過にともなう出力電圧の変化を示した特性図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係わり、反応時間の経過にともなう４−ＭＵ濃度の変化を示した特性図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係わり、大腸菌群計測装置１０の動作のフローを示すフロー図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係わり、流入する沈澄水の大腸菌群数の変化を示す特性図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係わり、大腸菌群計測装置１０の構成図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係わり、紫ＬＥＤ５０の印加電圧−光量を関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係わり、大腸菌群計測装置１０の動作のフローを示すフロー図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係わり、大腸菌群計測装置１０の構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係わり、反応部分６２と反応部分６３に相当する時間的動作の概念図である。
【符号の説明】
１． 活性汚泥処理水、 ２． 沈澄槽、 ３． 沈澄水、 ４． 管渠、 ５． オゾン処理装置、 ６． 管渠、 ７． 消毒処理水、 ８． ポンプ、 ９． 導水管、 １０． 大腸菌群数測定装置、 １１． 運転制御装置、 １２． オゾン発生装置、 １３． オゾン導入管、 １４． ディフューザー、 １５． オゾン気泡、 １６． 排水管、 １７． 貯留タンク、 １８． 配管、 １９． 三方電磁弁、 ２０． ポンプ、 ２１． 配管、 ２２． イオン交換水保管容器、 ２３． 配管、 ２４． 混合部分、 ２５． 混合試薬容器、 ２６． 校正用混合試薬容器、 ２７． 三方電磁弁、 ２８． 配管、 ２９． 配管、 ３０． ポンプ、 ３１． 二方電磁弁、 ３２． 配管、 ３３．配管、 ３４． 配管、 ３５． 反応部分、 ３６． 区間、 ３７． 区間、 ３８． 区間、 ３９． 区間、 ４０． 恒温槽、 ４１． 混合部分、 ４２． 容器、 ４３． 配管、 ４４． ポンプ、 ４５． 二方電磁弁、 ４６． 配管、 ４７． 配管、 ４８．検出部分、 ４９． フローセル、 ５０． 紫ＬＥＤ、 ５１． フィルタ、 ５２． フィルタ、 ５３． 光電子増倍管、 ５４． 配管、 ５５． 廃液容器、 ５６． ケーブル、 ５７． Ａ／Ｄ変換ボード、 ５８． ケーブル、 ５９． ＵＶランプ、 ６０． 光ケーブル、 ６１． 三方電磁弁、 ６２． 反応部分、 ６３． 反応部分、 ６４． 三方管、 ６５． 配管。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a disinfection and disinfection system for water, for example, a disinfection system for disinfecting tap water, and a disinfection system for disinfecting or disinfecting secondary sewage water and reused water (water to be treated).
[0002]
[Prior art]
Generally, in the treatment of clean water, raw water collected from rivers, etc. is pre-chlorinated to remove ammonia nitrogen, iron, etc. at a water treatment plant, and then suspended substances are removed by coagulation and rapid filtration. Finally, there is a process of disinfecting microorganisms by post-chlorination. On the other hand, in sewage treatment, a process is performed in a sewage treatment plant where organic matter and SS components are removed by an activated sludge method, then sludge is separated, and finally, the sludge is disinfected and sterilized before being discharged into rivers and the like. ing.
[0003]
In both treatment of clean water and sewage, chlorine is often used for disinfection and sterilization. Then, the legal standard value of the target disinfection and sterilization level is set such that the number of coliform bacteria is not detected and the number of general bacteria is 100 / mL or less in the case of drinking water. In addition, the statutory standard regarding the effluent of the sewer is set to be 3000 or less coliforms / mL. On the other hand, a culture method is used for measuring microorganisms regardless of whether the water is sewage or sewage. For example, a measurement using a desoxycholate agar medium method is generally used for measuring the number of coliform bacteria in sewage. In this method, microbial colonies (communities) are formed on a desoxycholate agar medium, and the number of microorganisms is counted based on the number of the colonies. However, according to this method, each sample is diluted by diluting the sample to be measured or a diluent of the sample to be dispersed on an agar medium, and culturing the microorganism on a nutrient-containing medium. This method involves growing microorganisms (cells) to colonies of a size that can be discriminated, counting the number of colonies, and obtaining the number of microorganisms from the number of colonies. It takes more than 20 hours, which is not a quick measuring means. Therefore, actually, the chlorine injection rate at the time of disinfection is determined empirically in consideration of the amount of water to be treated, ammonia concentration, organic matter concentration, etc., instead of using the measured value of the number of coliform bacteria by this culture method. are doing.
[0004]
However, in recent years, several disinfection treatment systems have been proposed in which the number of coliform bacteria is quickly measured to control the injection rate of chlorine or ozone in real time. For example, JP-A-7-204671 and JP-A-2000-79396 have been proposed. Discloses an example. More specifically, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-204671 discloses that an ozone treatment device is provided in the middle of a headrace that connects a sewage secondary treatment water recycling treatment facility and a treated water utilization facility, and an ozone generator is provided. It discloses a sewage recycling system that sterilizes, deodorizes, and decolorizes by the oxidizing power and bactericidal power of ozone gas released into the treated water. Dissolved ozone concentration meter is installed downstream of the device. Control is performed to appropriately change the injection ozone rate to the device, and the number of coliform bacteria is below the target value while ozone gas is being injected into the ozone treatment device. The injection of ozone rate enhanced if it was in, so as to stop the ozone treatment in the case of E. coli group count in a state in which ozone gas is injected is equal to or less than the target value to an ozone treatment apparatus. In the system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-79396, the amount of chlorine to be injected is determined from the number of coliform bacteria, the concentration of organic matter, and the value of the ammonia automatic measuring device based on an arithmetic expression preset in the data processing device.
[0005]
As a method for rapidly measuring the number of coliforms, JP-A-2002-355024 by the same applicant as the present invention can be mentioned. In the method disclosed in this application, the enzyme fluorescence method is used, and the number of Escherichia coli groups is determined by utilizing the enzyme catalyzed reaction of β-D-galactosidase of the Escherichia coli group contained in the water to be treated (treated sewage). Is measured. As the substrate, a fluorescent enzyme substrate, 4-methylumbelliferyl-β-D-galactopyranoside (hereinafter abbreviated as “4-MUG”) is used. The hydrolysis of 4-MUG is accelerated by the catalytic action of β-D-galactosidase at a temperature of 37 ° C. to produce 4-methylumbelliferone (4-MU) as a fluorescent substance. The 4-MU concentration in the water to be treated is measured over time using a fluorometer, and the production rate of 4-MU is determined as a β-D-galactosidase activity value. In this method, the measurement was completed in 30 minutes, and the measurement of 500 or more coliforms / mL was possible.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-204671
[Patent Document 2]
JP 2000-79396A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional disinfection system, the chlorine injection rate is determined empirically or the number of coliform bacteria is actually measured to determine the chlorine or ozone injection rate from the measured value. However, when the chlorine injection rate is empirically determined, the injection amount is determined in anticipation of safety at the treatment plant site. Therefore, chlorine and ozone may be excessively injected excessively, and the remaining chlorine may have an adverse effect on the environment of the discharge destination. In addition, when the chlorine injection rate is determined by the desoxycholate agar medium method or the coliform bacteria measuring device, the number of coliforms cannot be measured quickly, so that it is not possible to cope with a rapid change in the number of coliforms, resulting in disinfection. May be incomplete and the number of coliform bacteria in the effluent may exceed the effluent standard value of 3000 / mL. In addition, when controlling the amount of the disinfectant, the output signal of the coliform bacteria count measuring device is converted into a digital signal. However, since the coliform bacteria count has a very wide range of 100 to 100000 / mL or more, which is three digits or more. When the number of bits of the A / D converter is small, setting the maximum output voltage on the higher concentration side reduces the resolution when measuring a low number of coliform bacteria. Therefore, there is a problem that a large dynamic range cannot be obtained and a measurement error increases. To solve this problem, an A / D converter having a high number of bits may be used. However, there is no device that has both high resolution and high speed conversion performance and low cost.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and has a disinfection system that does not adversely affect the environment of the discharge destination and that can respond to a rapid change in the number of coliform bacteria. It is intended to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The disinfection system according to the present invention is a disinfection system provided with a disinfection device as a disinfection or sterilization means for the water to be treated, in which a microorganism measurement apparatus equipped with a detection means for a substance generated by a reaction of a microorganism is installed, and Calculate the number of microorganisms using the calibration curve from the measurement values immediately after the start of measurement, determine the injection amount of the disinfectant according to the number of microorganisms, and intermittently or continuously from the measurement values that change with time. The number is updated to change the disinfectant injection amount over time.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a disinfection system according to the present invention. Here, a case of disinfecting secondary sewage water will be described. It is needless to say that the present invention is not limited to the disinfection of water, but may be generally applied to the disinfection of water in general, in addition to the disinfection and sterilization of post-chlorination of water supply and the disinfection treatment for sewage recycling.
[0011]
In this figure, reference numeral 1 denotes activated sludge treated water treated by an aeration tank (not shown) by the activated sludge method. Reference numeral 2 denotes a sedimentation tank, which separates sludge by gravity sedimentation. Reference numeral 3 denotes clarified water, and 4 denotes a sewer. Reference numeral 5 denotes an ozone treatment device, which performs ozone disinfection, sterilization, and decomposition of organic substances and the like. 6 is a sewer. Reference numeral 7 denotes water to be treated, and the number of coliforms has been reduced to 3000 / mL or less, which is the discharge standard value, by disinfection with ozone. A pump 8 is a small pump having a flow rate of about 1 to 2 L / min. 9 is a water pipe. Reference numeral 10 denotes a coliform group counting apparatus, which employs a method for determining the number of coliforms from β-D-galactosidase activity using an enzyme fluorescence method. Reference numeral 11 denotes an operation control device, and 12 denotes an ozone generation device. The operation control device 11 controls the ozone generation device 12. However, the operation control device 11 may be configured as a part of a total control device that controls air flow and overall operation. . Reference numeral 13 denotes an ozone introduction pipe, which is made of a material which is provided with measures against ozone corrosion. Reference numeral 14 denotes a diffuser, which is made of a porous material in order to generate bubbles as small as possible. Reference numeral 15 denotes an ozone bubble, which is a bubble containing a high concentration of ozone.
[0012]
FIG. 2 shows a detailed configuration of the coliform bacillus group counting device 10. Here, the coliform enumeration device is used to measure the number of coliforms.For example, the number of fecal coliforms and the number of general bacteria can be measured by changing measurement conditions such as reagents and temperature. It is. Describing the configuration of the measuring device 10 specifically, one end of the water pipe 9 is connected to the storage tank 17. The storage tank 17 is open to atmospheric pressure. The storage tank 17 is connected to one port of a three-way solenoid valve 19 via a pipe 18. An ion-exchanged water storage container 22 is connected to another port of the three-way solenoid valve 19 via a pipe 23. Thus, the ion-exchanged water held in the ion-exchanged water storage container 22 can be used when calibrating the sensitivity of the apparatus or cleaning the inside of the pipe. The three-way solenoid valve 19 forms an a-b flow path in a normal state where no voltage is applied, and when the voltage is applied and operates, the a-b flow path is shut off. Is formed. Yet another port of the three-way solenoid valve 19 is connected to one port of the mixing section 24 via a pipe 21 and a pump 20. Generally, a T-shaped or Y-shaped three-way tube is used for the mixing portion 24, but an orifice can be used to improve the mixing characteristics.
[0013]
The mixed reagent container 25 contains a mixed reagent for performing an enzyme reaction. This mixed reagent is a mixture of a fluorescent enzyme substrate, a buffer, and a surfactant. 4-methylumbelliferyl β-galactopyranoside (hereinafter referred to as “4-MUG”) is contained as a fluorescent enzyme substrate, and a phosphate buffer and a surfactant are contained. The phosphate buffer maintains a constant hydrogen ion concentration during the reaction. The surfactant plays a role in softening the cell membrane of the microorganism to allow β-D-galactosidase which is an enzyme in the cell to easily react with 4-MUG, and a role in improving the sensitivity when measuring the fluorescence intensity at the latter stage. A specific example of the surfactant is sodium lauryl sulfate. The mixed reagent container 25 is connected to one port of a three-way solenoid valve 27 via a pipe 28.
[0014]
The calibration mixed reagent container 26 contains a mixed solution of a fluorescent substance, a buffer, and a surfactant for calibration of the apparatus. As the fluorescent substance, 4-methylumbelliferone (hereinafter referred to as "4-MU") is used. The buffer and the surfactant are the same as the contents of the mixed reagent container 25. The mixed reagent container for calibration 26 is connected to another port of the three-way solenoid valve 27 via a pipe 29. The three-way solenoid valve 27 forms a flow path of cd in a normal state where no voltage is applied, and when the voltage is applied and operates, the flow path of cd is cut off. Is formed. Still another port of the three-way solenoid valve 27 is connected to one port of the two-way solenoid valve 31 via a pipe 32 having a pump 30. The other port of the two-way solenoid valve 31 is connected to another port of the mixing section 24 via a pipe 33. The two-way solenoid valve 31 is closed in a normal state where no voltage is applied, and is set to open the flow path when a voltage is applied. Yet another port of the mixing section 24 is connected to a reaction section 35 via a pipe 34.
[0015]
The reaction part 35 is a coiled tube and is housed in a thermostat 40. The reaction part 35 is virtually divided into four parts, a section 36, a section 37, a section 38, and a section 39, and displayed. The inside of the thermostat 40 is maintained at a constant temperature, for example, adjusted to 38 ° C. The other end of the reaction section 35 is connected to one port of the mixing section 41. The container 42 contains an alkaline solution. As the alkaline solution, for example, a 3M glycine-sodium hydroxide solution (pH 10.5) is used. The container 42 is connected to one port of a two-way solenoid valve 45 via a pipe 43 having a pump 44. The two-way solenoid valve 45 is closed in a normal state where no voltage is applied, but is set to open the flow path when a voltage is applied. The other port of the two-way solenoid valve 45 is connected to another port of the mixing section 41 via a pipe 46. The structure of the mixing section 41 is the same as that of the mixing section 24. Another port of the mixing section 41 is connected to a pipe 47. The pipe 47 is connected to one port of a flow cell 49 in the detection section 48.
[0016]
In the present embodiment, two violet LEDs having a center wavelength of 380 nm are used as the excitation light source 50 for the fluorescence used in the detection part 48. The circuit including these purple LEDs is designed so that the number of lights can be changed or each can be turned on independently. Band-pass filters 51 and 52 for passing only effective wavelengths of the wavelength spectrum of the excitation light and the fluorescence emitted from the flow cell, and a photomultiplier 53 for detecting the fluorescence are arranged. As the photomultiplier tube 53, a photomultiplier tube having a built-in amplifier circuit may be employed, or a photomultiplier tube having a separate amplifier circuit for the purpose of ensuring an S / N ratio may be used. In the present embodiment, the measurement wavelength of the fluorescence is set to 450 nm, but the wavelength depends on the fluorescent substance to be measured. The other port of the flow cell 49 is connected to a waste liquid container 55 via a pipe 54. The output of the photomultiplier tube 53 is connected to an A / D conversion board 57 via a cable 56, and further connected to an external operation control device 11 (see FIG. 1) via a cable 58. Although not shown, a part of the operation control device 11 includes the pumps 20, 30, and 44, the three-way solenoid valves 19, 27, and the two-way solenoid valves 31, 45 in the coliform bacteria count measuring device 10, and the opening and closing of the two-way solenoid valves 31, 45. It also plays the role of setting the temperature and controlling the number of lighted purple LEDs 50.
[0017]
The operation will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, activated sludge treated water 1 treated by the activated sludge method is supplied to a sedimentation tank 2 where it is separated into sludge and settled water. The sedimented water 3 separated in the sedimentation tank 2 is guided to an ozone treatment device 5 via a sewer 4. The disinfected treated water 7 sterilized by the ozone treatment device 5 is discharged to a river or the like via the pipe 6. A part of the disinfecting water 7 flowing through the sewer 6 is guided by the pump 8 to the coliform bacteria measuring apparatus 10 through the water pipe 9. The coliform bacteria measuring device 10 measures the number of coliform bacteria. Then, the operation control device 11 controls the ozone generation amount of the ozone generation device 12 based on the measured number of coliform bacteria. Ozone generated by the ozone generator 12 is guided to an aerator 14 via an ozone introduction pipe 13, and is introduced as ozone bubbles 15 into the clarified water 3 stored in the ozone processor 5. The introduced ozone is dissolved in the sedimentation water 3, and the dissolved ozone quickly reacts with coliform bacteria, organic substances, and the like to perform disinfection.
[0018]
In the apparatus for measuring the number of coliform bacteria 10 shown in FIG. 2, the sample water guided through the water pipe 9 is stored in the water storage tank 17. The sample water overflowing the water storage tank 17 is drained through the drain pipe 16. When measuring the number of coliform bacteria, the three-way solenoid valves 19 and 29 are switched, and the flow paths indicated by ab and cd are opened. Further, the two-way solenoid valve 31 is opened, and the pumps 20 and 30 are operated. Thus, the sample water from the water storage tank 17 and the mixed reagent from the mixed reagent container 25 are mixed in the mixing section 24 and the pipe 34 and sent to the reaction section 35. The sample water from the previous measurement remains in the piping of the reaction part 35. Therefore, the pumps 20 and 30 are operated until the remaining sample water is completely replaced. Thereafter, the two purple LEDs 50 are turned on together. Then, the pumps 20 and 30 are stopped in a state where the inside of the reaction part 35 is completely replaced by the new sample water, the two-way solenoid valve 31 is closed, and the start time of the enzyme catalyzed reaction is set to the initial time of the timer A. Set to the value (at 0 min of reaction). Hereinafter, using the measurement time of the timer A, for example, the time when the measurement time of the timer A is 1 minute is referred to as “1 minute of reaction”. In the reaction part 35, 4-MUG is decomposed into galactose and 4-MU by a catalytic hydrolysis reaction of β-D-galactosidase possessed by the Escherichia coli group. One minute after the reaction, the two-way solenoid valve 31 is closed, the two-way solenoid valve 45 is opened, the pumps 20 and 44 are driven, and the reaction solution is sent to the flow cell 49. The operation time of the pumps 20 and 44 is set to a time until the reaction solution is sufficiently distributed to the flow cell 49, and only a part of the entire reaction solution in the reaction portion 35 is sent within that time. Specifically, it is an amount of a portion corresponding to the section 39 among the sections 36, 37, 38, and 39 equally divided into four parts of the reaction portion 34. This liquid sending amount is set to be sufficiently larger than the size of the flow cell 49. The 3M glycine-sodium hydroxide solution sucked from the container 42 makes the reaction solution in the reaction portion 35 alkaline, and stops the enzyme-catalyzed reaction. By this operation, the reaction solution in the section 36 moves to the section 37, the reaction solution in the section 37 moves to the section 38, and the reaction solution in the section 38 moves to the section 39.
[0019]
At the beginning of the measurement, both purple LEDs 50 are lit. Then, the light emitted from the LED 50 is applied to the reaction solution in the flow cell 48 via the filter 51, and 4-MU in the reaction solution is excited to emit fluorescence at around 450 nm. The fluorescence is detected by the photomultiplier tube 53. The output voltage of the photomultiplier tube 53 is converted from an analog signal to a digital signal by an A / D conversion board 57. The converted signal is sent to the operation control device 11 via the cable 58. In the operation control device, the 4-MU concentration is determined from the output voltage using a calibration curve (FIG. 3) set in advance. The above is the operation at the time of one minute of the reaction. After that, the same processing as at the time of one minute of the reaction is performed at the time of ten minutes of the reaction. At this time, while the two-way solenoid valve 20 is closed and the two-way solenoid valve 44 is kept open, the pumps 20 and 44 are operated to move from the section 39 which is a part of the reaction portion 35 (from the section 38 at one minute of the reaction). The part is sent to the flow cell 49. Then, the 4-MU concentration is determined in the same manner as in the case of 1 minute of the reaction. From the 4-MU concentration at 1 minute of the reaction and the 4-MU concentration at 10 minutes of the reaction, a gradient of the 4-MU concentration with respect to time is determined, and this is defined as the β-D-galactosidase activity value. The β-D-galactosidase activity value is converted into the number of coliform bacteria using a coefficient determined in advance. The ozone generation amount of the ozone generator 12 is determined according to the obtained number of coliform bacteria, and ozone is injected from the diffuser 14. In determining the ozone generation amount, the PID control method is used here. However, actually, ozone is consumed not only by the coliform group but also by organic substances, SS, and the like. Therefore, the injection amount is determined in consideration of these factors.
[0020]
When the β-D-galactosidase activity value obtained at this time exceeds a predetermined constant value, for example, 10 μg / L / min, the number of lighted purple LEDs is changed from two to one. Thereafter, the output voltage obtained by similarly performing the measurement at the time of 20 minutes of the reaction and the time of 30 minutes of the reaction is calculated using a calibration curve (FIG. 4) different from that at the time of 1 minute or 10 minutes of the reaction. -Calculate the MU concentration. From the obtained change in the 4-MU concentration, the slope is obtained by the least squares method, and the β-D-galactosidase activity value is calculated, and replaced with the β-D-galactosidase activity value calculated 10 minutes after the reaction. The operation of calculating the number of coliforms from the replaced β-D-galactosidase activity value and determining the amount of ozone to be injected is exactly the same as the operation at 10 minutes of the reaction. The time change of the output voltage of the photomultiplier tube 53 from the start of the measurement to the completion of the measurement 30 minutes later is as shown in FIG. After the measurement is completed, the coliform bacillus measuring device 10 is initialized to a state before the start of the measurement, and is operated again, for example, 10 minutes later. That is, the operation is repeated with 40 minutes as one cycle. FIG. 7 shows a flowchart of a series of these operations.
[0021]
Normally, the maximum input voltage of the A / D converter 57 is determined to a predetermined value (for example, 5 V), and the output voltage of the photomultiplier tube 53 must not exceed this value. On the other hand, a 12 or 16 bit A / D converter 57 is often used. For example, when a 12-bit A / D converter is used, when the input voltage is 0-5V, the minimum resolution is 0.0012V. However, when the output voltage of the photomultiplier tube 53 is small, the input voltage becomes a level near the minimum resolution, and is susceptible to external noise, so that the S / N ratio decreases. When the number of coliforms is high, the concentration of 4-MU produced by the enzymatic reaction is also high. The actual variation in the number of coliform bacteria is from 100 / mL to 1,000,000 / mL, and differs by four orders of magnitude. Therefore, it is difficult to measure the entire range of the number of coliform bacteria with a single calibration curve. When the β-D-galactosidase activity value is obtained by using the measurement values at the time of 1 minute and 10 minutes of the reaction when the number of coliform bacteria in the disinfection treated water 7 is small, for example, the output voltage value is small as a whole, When the β-D-galactosidase activity value is determined by the least-squares method, the number of data is as small as two points, so that the measurement error is large. However, when the measurement error was compared with the β-D-galactosidase activity value after completion of the measurement at the time of the reaction 30 minutes using the actual disinfected water, the error was within ± 20%. As is clear from this, when the β-D-galactosidase activity value is determined from the measured values at 1 minute and 10 minutes of the reaction and the number of coliforms is calculated, the measurement time is short, but some error It is thought that it contains.
[0022]
On the other hand, when the ozone injection amount is determined for the first time when the measured value at the time of the reaction 30 minutes at which a more accurate value is obtained is obtained, the number of coliform bacteria 30 minutes or more before is used. It is difficult to cope with a sudden increase in the number of coliform bacteria as in the case of 8, and it is expected that the number of coliform bacteria will exceed the release standard value of 3000 bacteria / mL, which is not preferable. For this reason, which of the 1 minute reaction and 10 minute reaction, which include the measurement error, or the more accurate value of 1 minute reaction to 30 minute reaction, whichever contains the measurement error, is used in real time and discharge. Although it is effective to keep the reference value, it is clear that the use of the former value is effective when the time change of the number of coliform bacteria is extremely large as shown in FIG. As a cause of such a sudden increase in the number of coliforms, cases such as rainfall are known.
[0023]
In this embodiment, the number of microorganisms is described using the number of coliforms as an index, but the number of coliforms or the number of general bacteria may be used as an index. In this case, instead of 4-MUG, 4-methylumbelliferyl-β-D-glucuronide is used for Escherichia coli and Florescein diacetate is used for general bacteria, instead of 4-MUG. -The activity value of D-glucuronidase, an esterase which is an enzyme possessed by general microorganisms, is measured. In this case, the index is the number of E. coli or the number of general bacteria. When measuring the number of Escherichia coli, the configuration and operation are exactly the same, but when measuring the number of general bacteria, change to an LED emitting a wavelength of 495 nm instead of the purple LED 50, and further filter 51, 52, photomultiplier tube Although it is necessary to change the optical specifications of 53 according to the LED and the fluorescent substance, the other configurations and operations are the same, and will not be described here.
[0024]
Further, the connection of the water pipe 9 may be connected to the sewer 4 instead of the sewer 6. In this case, the number of coliforms in the treated water before the disinfection is measured, and the number of coliforms after the disinfection cannot be directly confirmed, but more real-time measurement is possible. The operation is completely the same, and the description is omitted.
[0025]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 9 is a configuration diagram showing a second embodiment of the disinfection system according to the present invention, and the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted, and only different parts will be described. Specifically, in the present embodiment, two UV lamps 59 are provided outside the detection portion 48 instead of the purple LED 50 in FIG. The center wavelength of the light emitted by the UV lamp 59 is 385 nm. One end of the optical cable 60 is optically connected to each UV lamp 59, and the other end is arranged around the filter 51. However, since a UV lamp emits high heat and noise as compared with an LED, it is not preferable to install the UV lamp near a filter, a flow cell, or a photomultiplier tube. Here, the light guiding means is constituted by an optical cable, but may be constituted by an optical lens or a reflecting mirror. Although not illustrated, a xenon lamp or a laser can be used instead of the UV lamp.
[0026]
This embodiment differs from the first embodiment only in that the purple LED 50 of the first embodiment is replaced with a UV lamp 59, and the operation is the same as that of the first embodiment. Therefore, description of the operation is omitted.
[0027]
Embodiment 3 FIG.
The configuration of the third embodiment is almost the same as that of the first embodiment. However, the operation of the third embodiment is different from that of the first embodiment, and only the operation will be described below. Here, overlapping parts are omitted, and only different parts will be described. In FIG. 2, the number of lit LEDs of the purple LED 50 was changed from 2 to 1 at the time of 10 minutes of the reaction, but here, based on the applied voltage-light amount curve of the purple LED 50 shown in FIG. The applied voltage is changed so as to be about half. Specifically, as shown in FIG. 10, the applied voltage of 3.5 V at 1 minute of the reaction and the amount of light of 1.2 mW was changed to the applied voltage of 3.15 V after the completion of the reaction of 10 minutes and the amount of light at 0.6 mW. Is what you do. However, since FIG. 10 shows the case of one LED, in this embodiment, the amount of light is approximately doubled. As is clear from FIG. 10, since the applied voltage and the light amount do not have a linear relationship, it is desirable to have a circuit configuration in which the applied voltage can be uniquely changed by switching, instead of changing the voltage in a sliding manner. In this embodiment, the amount of light is changed to half, but it can be changed arbitrarily. In that case, it is necessary to separately create a calibration curve indicating the relationship between the output voltage of the light quantity and the 4-MU concentration. Other operations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated.
[0028]
Embodiment 4 FIG.
This embodiment is the same as the first embodiment in the configuration, but differs in the operation, and therefore, only the configuration will be described. Also, here, overlapping parts are omitted, and only different parts will be described. In FIG. 2, when the timer A reaches 1 minute, the two-way solenoid valve 31 is closed, the two-way solenoid valve 45 is opened, the pumps 20 and 44 are operated, and the reaction solution is sent to the flow cell 49. Here, as in the first embodiment, the liquid transfer amount is the amount of the portion corresponding to the section 39. The 3M glycine-sodium hydroxide solution sucked from the container 42 makes the reaction solution of the reaction portion 35 alkaline, and stops the enzyme-catalyzed reaction.
[0029]
At the beginning of the measurement, two purple LEDs 50 are turned on, and the emitted light is applied to the reaction solution in the flow cell 49 via the filter 51, and 4-MU in the reaction solution is excited to emit fluorescence at around 450 nm. The fluorescent light is detected by the photomultiplier tube 53, and the output voltage is converted from an analog signal to a digital signal by the A / D conversion board 57. The converted signal is sent to the operation control device 11 via the cable 58. The operation control device 11 determines the 4-MU concentration from a calibration curve (FIG. 3) preset from the output voltage. The above is the operation at the time of 1 minute of the reaction. After that, 10 minutes after the reaction is performed 10 minutes later in the same manner as at the time of 1 minute of the reaction. That is, while the two-way solenoid valve 31 is closed and the two-way solenoid valve 44 is opened, the pumps 20 and 44 are operated, and the part of the section 39 which is a part of the reaction section 35 (the section (Part moved from 38). The subsequent operation is performed in the same manner as in the case of 1 minute of the reaction, and the 4-MU concentration is determined. From the 4-MU concentration at 1 minute and the 4-MU concentration at 10 minutes, the slope of the 4-MU concentration with respect to time is determined, and this is defined as the β-D-galactosidase activity value. The β-D-galactosidase activity value is converted into the number of coliform bacteria using a coefficient determined in advance. The ozone generation amount of the ozone generator 12 is determined according to the obtained number of coliform bacteria, and ozone is injected from the diffuser 14.
[0030]
If the β-D-galactosidase activity value obtained at this time exceeds a certain value, for example, 10 μg / L / min here, the measurement is terminated, and no subsequent measurement is performed. The number of lit purple LEDs is assumed to be two and not changed. Then, for example, 10 minutes later, the same operation is performed by resetting the measurement time of the timer A to 0 minutes of the reaction. In this case, unlike Embodiment 1, the operation is repeated with 20 minutes as one cycle.
[0031]
On the other hand, when the β-D-galactosidase activity value does not exceed 10 μg / L / min, the number of lit LEDs of the purple LED is also kept at 2, and the reaction time is 20 minutes and 30 minutes as in the first embodiment. The operation of is performed. The same applies to the case where the ozone injection amount is determined by obtaining the final β-D-galactosidase activity value and the operation is repeated again, for example, 10 minutes after the measurement is completed. FIG. 11 shows a flowchart of these operations.
[0032]
This operation is advantageous in the following points as compared with the first embodiment. When the number of coliform bacteria is high, especially when the number of coliform bacteria rises rapidly, it is necessary to perform more real-time measurement and change the ozone injection amount in real time in order to comply with the discharge standard value of 3000 cells / mL. However, when the number of coliforms is high, the β-D-galactosidase activity value is large, so that the dynamic range can be widened and the measurement time can be shortened. On the other hand, when the number of coliform bacteria is low and the fluctuation is gentle, it is not necessary to observe the release standard value in real time, and it is necessary to obtain a more accurate value of the number of coliform bacteria. Thus, a large dynamic range can be obtained. However, the first embodiment is more advantageous from the viewpoint of always accurately measuring the number of coliforms.
[0033]
Embodiment 5 FIG.
FIGS. 1 and 12 show a disinfection system according to the fifth embodiment. Also in this embodiment, the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted, and only different parts will be described. In FIG. 12, two portions corresponding to the reaction portion 35 of the first embodiment shown in FIG. 2 are provided, which are referred to as reaction portions 62 and 63, respectively. Each reaction part is connected to a three-way solenoid valve 61 and a three-way pipe 64. One end of the three-way pipe 64 is connected to the mixing section 41 via a pipe 65. Although not shown, virtual sections corresponding to the sections 36 to 39 in FIG. 2 of the first embodiment are provided in the reaction portions 62 and 63, respectively. Other configurations are the same as those in FIGS. 1 and 2 showing the first embodiment.
[0034]
Next, the operation will be described with reference to FIGS. Also in this embodiment, parts overlapping with the first embodiment are omitted, and only different parts will be described. In FIG. 1, the disinfection-treated water 6 is guided by a pump 8 to a coliform bacteria measuring apparatus 10 through a water pipe 9 and stored in a water storage tank 17. The three-way solenoid valves 19 and 27 are switched to ab and cd sides, respectively, the two-way solenoid valve 31 is opened, and the pumps 20 and 30 are operated. The sample water and the mixed reagent are mixed in the mixing section 24 and the pipe 34. In the initial state, the three-way solenoid valve 61 is switched in the direction of AB, and the mixture of the sample water and the mixed reagent is introduced into the piping of the reaction part 62. Since there is sample water remaining in the reaction portion 62 at the time of the previous measurement, the pumps 20 and 30 are operated until the sample water is completely replaced. With the pump completely replaced, the pumps 20 and 30 are stopped, the two-way electromagnetic valve 31 is closed, and the timer A is set to 0 minute as the start time of the enzyme-catalyzed reaction. In the reaction part 62, 4-MUG is decomposed into galactose and 4-methylumbelliferone by a catalytic hydrolysis reaction of β-D-galactosidase possessed by the coliform group. When the timer A reaches 1 minute of the reaction, the two-way solenoid valve 31 is closed, the two-way solenoid valve 44 is opened, the pumps 20 and 44 are operated, and the reaction solution is sent to the flow cell 49. The operation of the pumps 20 and 44 is an operation time until the reaction liquid is sufficiently distributed to the flow cell 49, and only a part of the entire reaction liquid in the reaction part 62 is sent. The 3M glycine-sodium hydroxide solution sucked from the container 42 makes the reaction solution of the reaction portion 62 alkaline, and stops the enzyme-catalyzed reaction.
[0035]
At the beginning of the measurement, both of the purple LEDs 50 light up. The light emitted from the LEDs 50 is applied to the reaction solution in the flow cell 49 via the filter 51, and 4-methylumbelliferone in the reaction solution is excited to emit fluorescence at around 450 nm. The fluorescent light is detected by the photomultiplier tube 53, and the output voltage is converted from an analog signal to a digital signal by the A / D conversion board 57. The converted signal is sent to the operation control device 11 via the cable 58. In the operation control device, the 4-MU concentration is determined from a calibration curve (FIG. 3) preset from the output voltage. The above is the operation at the time of 1 minute of the reaction. After that, 10 minutes after the reaction is performed 10 minutes later in the same manner as at the time of 1 minute of the reaction. That is, while the two-way solenoid valve 31 is closed and the two-way solenoid valve 44 is opened, the pumps 20 and 44 are operated to send a part of the reaction part 62 to the flow cell 49. The subsequent operation is performed in the same manner as in the case of 1 minute of the reaction, and the 4-MU concentration is determined. From the 4-MU concentration at 1 minute and the 4-MU concentration at 10 minutes, the slope of the 4-MU concentration with respect to time is determined, and this is defined as the β-D-galactosidase activity value. The obtained β-D-galactosidase activity value is converted into the number of coliforms using a coefficient previously determined. The ozone generation amount of the ozone generator 12 is determined according to the obtained number of coliform bacteria, and ozone is injected from the diffuser 14.
[0036]
If the β-D-galactosidase activity value obtained at this time exceeds a predetermined constant value, for example, 10 μg / L / min, the number of lit LEDs of the purple LED is changed from one to two. Change to However, here, unlike the first embodiment, this set value is temporarily stored without changing the number of lights immediately.
[0037]
Subsequently, at 15 minutes of the reaction, the three-way solenoid valve 61 is switched to the direction of AC to introduce the mixed reagent into the reaction portion 63. That is, the three-way solenoid valves 19 and 27 are switched to ab and cd sides, respectively, the two-way solenoid valve 31 is opened, and the pumps 20 and 30 are operated. The sample water and the mixed reagent are mixed in the mixing section 24 and the pipe 34, and a mixture of the sample water and the mixed reagent is introduced into the pipe of the reaction section 63. Since there is sample water remaining in the reaction portion 63 at the time of the previous measurement, the pumps 20 and 30 are operated until the sample water is completely replaced. With the pump completely replaced, the pumps 20 and 30 are stopped, the two-way solenoid valve 31 is closed, and the start time of the enzyme-catalyzed reaction is set to 0 minutes on the timer B. This timer B is operated separately from the timer A of the reaction part 60. In the reaction part 63, 4-MUG is decomposed into galactose and 4-methylumbelliferone by a catalytic hydrolysis reaction of β-D-galactosidase possessed by the coliform group. When the timer B reaches 1 minute of the reaction, the two-way solenoid valve 31 is closed, the two-way solenoid valve 45 is opened, the pumps 20 and 44 are operated, and the reaction solution is sent to the flow cell 49. As in the case of the reaction part 62, only a part of the entire reaction liquid of the reaction part 63 is sent. The 3M glycine-sodium hydroxide solution sucked from the container 42 makes the reaction solution of the reaction portion 61 alkaline, and stops the enzyme-catalyzed reaction.
[0038]
As is evident from the above description, the reaction part 63 performs almost the same operation except that the reaction time is delayed by 15 minutes with respect to the reaction part 62. FIG. 10 is a conceptual diagram of these overall temporal operations.
[0039]
Based on the output voltage obtained by performing the measurement of each of the reaction portions 62 and 63 after 20 and 30 minutes of the reaction, 4-MU using a calibration curve (FIG. 4) different from that at the time of 10 minutes of the reaction. The concentration is calculated, the slope is determined by the least squares method from the obtained change in the 4-MU concentration, the β-D-galactosidase activity value is calculated, and replaced with the β-D-galactosidase activity value at 10 minutes after the reaction. The operation of calculating the number of coliform bacteria from the replaced β-D-galactosidase activity value to determine the ozone injection amount is exactly the same as in the first embodiment.
[0040]
Thereafter, after 20 minutes of reaction of timer A corresponding to the reaction portion 62, and 30 minutes after the reaction, the three-way solenoid valve 61 is switched to AB, and the same operation is performed with the number of lighted purple LEDs as the number of lighted lights stored at the time of one minute of reaction. At the same time, the part of the reaction part 63 corresponding to the timer B is also operated, and the same operation as in the case of the reaction part 62 is performed. After the measurement of each reaction part is completed, for example, 10 minutes later, the operation is repeated again. That is, the operation is repeated with 40 minutes as one cycle.
[0041]
Compared with the first embodiment, the frequency of water sampling of the disinfected treated water 7 is increased, so that it is possible to more quickly respond to a change in the number of coliform bacteria. When the number of coliform bacteria rapidly increases as shown in FIG. 6 in the first embodiment, for example, when the measured value of the reaction part 62 after 10 minutes of the reaction is detected to be a certain value or more, the reaction of the reaction part 63 The operation may be such that the number of lit LEDs of the purple LED 50 is set to one immediately after the start. In this case, since the reaction time is shortened, the measurement can be performed more efficiently in real time. Also in this embodiment, as in Embodiment 4, it is effective to change the reaction time according to the number of coliform bacteria.
[0042]
Similarly, as the number of reaction parts is increased to three or more, it is possible to respond more quickly to the change in the number of coliforms. However, since the time interval between the reaction parts is reduced by only a few minutes, the change in FIG. Under the conditions described above, there is not much improvement in the sense that measurement is performed in real time. On the other hand, the device configuration and operation of the coliform bacillus group measuring device 10 become extremely complicated, and the maintenance becomes complicated, which is not preferable.
[0043]
【The invention's effect】
Since each water disinfection system according to the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. In a disinfection system provided with a disinfecting device as a disinfecting or disinfecting means for the water to be treated, a microbial measuring device equipped with a detecting means for a substance generated by the reaction of the microorganism is installed, and the measured value immediately after the start of the measurement by the microbial measuring device is determined by the microorganism. Set the number as a number, determine the injection amount of the disinfectant according to the number of microorganisms, further intermittently or continuously substitute the measured value that changes over time into the number of microorganisms, and set the injection amount of the disinfectant with time. This makes it possible to obtain a disinfection system which does not adversely affect the environment at the discharge destination and can cope with a rapid change in the number of microorganisms.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a water disinfection system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of the coliform bacillus measuring apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an output voltage and a calibration curve of 4-MU concentration when one purple LED 50 is lit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a calibration curve of an output voltage and a 4-MU concentration when two purple LEDs 50 are lit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating a change in an output voltage with a lapse of reaction time according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a change in 4-MU concentration over time according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing an operation flow of the coliform bacteria measuring apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a change in the number of coliform bacteria in influent sediment water according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of the coliform bacillus measuring apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between applied voltage and light amount of a purple LED 50 according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing an operation flow of the coliform bacillus measuring apparatus 10 according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram of an Escherichia coli group measuring apparatus 10 according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a conceptual diagram of a temporal operation corresponding to a reaction part 62 and a reaction part 63 according to the fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Activated sludge treated water; 2. settling tank; 3. clarified water; Sewer, 5. Ozone treatment device, 6. Sewer, 7. 7. Disinfection treated water, Pump, 9. 9. water pipe; 10. Escherichia coli group counting device, Operation control device, 12. Ozone generator, 13. Ozone inlet tube, 14. Diffuser, 15. Ozone bubbles, 16. Drain pipes, 17. Storage tank, 18. Piping, 19. 19. three-way solenoid valve; Pump, 21. Piping, 22. 23. Deionized water storage container, Piping, 24. Mixing portion, 25. Mixed reagent container, 26. Mixed reagent container for calibration, 27. 28. three-way solenoid valve; Piping, 29. Piping, 30. Pump, 31. Two-way solenoid valve; Piping, 33. Piping, 34. Piping, 35. Reaction part, 36. Section, 37. Section, 38. Section, 39. Section, 40. Constant temperature bath, 41. Mixing part, 42. Container, 43. Piping, 44. Pump, 45. Two-way solenoid valve, 46. Plumbing, 47. Plumbing, 48. Detection part, 49. Flow cell, 50. Purple LED, 51. Filter, 52. Filter, 53. 54. photomultiplier tube Piping, 55. Waste liquid container, 56. Cable, 57. A / D conversion board, 58. Cable, 59. UV lamp, 60. Optical cable, 61. Three-way solenoid valve, 62. Reaction part, 63. Reaction part; Three-way tube, 65. Piping.
