JP2005052697A - Water quality monitoring system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水域の水質監視システムと監視システムに使用される水質監視装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
工場などの事業所から突発的な事故などにより、有害物質が河川・湖沼などの水域に流れ込む事(水質事故)がある。有害物質にはメッキに使用されるシアンなどの致死性のものもあり、事故時には、緊急の対応が要求される。
通常、このような場合、事故の原因者や一般市民などから自治体など関係機関への通報があり、現場の確認が行われ、水質検査により有害物質の特定や濃度、汚染領域の把握がなされる。汚染領域が水路などであれば、水門の閉鎖、中和剤の投入が行われる。河川などの広い水域に流れ出した場合は、状況に応じて浄水場などの取水停止が行われる。また、これと並行して一般市民に該当水域への接近を行わないよう注意を呼びかける。
水路や河川では、汚染物質は流れにより速やかに拡散するので、発見から対策までの時間が経過すればするほど被害が拡大し対策に要する費用・時間がかさむため早期発見が望まれる。事故の早期発見を可能とするためには、河川などの水質を広範囲にわたり常に監視することが望ましい。
【0003】
また、家庭や事業所から排出される排水に含まれるリンや窒素などの栄養塩による河川や湖沼の環境汚染が深刻化してきている。
特に、瀬戸内海や東京湾などの閉鎖水域ではリン・窒素濃度の増加によりプランクトンが大量発生し、赤潮の被害が無視できなくなってきている。これらに対応するため窒素・リンの総量規制が導入され水域の水質監視が行われている。 また、現在、ISO14001などの環境マネジメントシステム規格や事業所内への化学物質の出入り量の管理と規制を行うPRTR法等の化学物質管理法が導入されている。企業としても企業から排出される廃棄物や汚染物質量を抑制することにより環境汚染の防止と共に企業イメージの向上を図る事が望まれている。これらの要求を満たすためにメータサイズの大形の水質自動監視装置が該当水域に設置されている所もあるが、装置が大形・高価なことなどから設置場所が限られ、設置箇所も少ないのが現状である。
【0004】
一方、水道分野では浄水場から各家庭に配水される水道水の水質を水道事業体がチェックすることが義務付けられている。
特に残留塩素・色度・濁度の3項目は毎日検査が必要で、これに対応するため配水末端に水質自動監視装置が設置されるようになってきている。従来は、この装置も河川などの装置と同様、メータサイズの大形であったが、近年、MEMS技術の応用などにより、水質検出部や内部の配管の大幅な小型化が達成され、従来のメータサイズの装置に代わり、A4用紙程度の縦横サイズの装置が開発された(参考文献、三宅他:コンパクト水道水質計の開発、ながれ、vol.21、No.3、p213−219)。小型の装置は、従来装置に比較し低コストで設置も容易となった。
この技術を河川の水質監視に適用すれば水道分野と同様、広域にわたり多数の装置が設置でき監視体制の充実・システム化が図ることが考えられる。また、装置としては、河川や湖沼の水には土壌粒子やプランクトンなどの小さな浮遊物質が大量に含まれるため、これらの粒子を除去する小型の濾過装置が必要になる。
【非特許文献1】
三宅他:コンパクト水道水質計の開発、ながれ、vol.21、No.3、p213−219
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高々、数十センチメートル径の水道管末端を監視する場合と比べ、河川などの水域は桁違いに広く、監視体制を構築するためには自動監視装置の配置の適正化、他の監視方法との組み合わせが重要である。また、また、従来装置では装置構造が複雑で、装置が大型化する恐れがあった。
【0006】
本発明の目的は、小型の水質監視装置により詳細かつ迅速な水域の汚染検出が可能な水質監視システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、河川・湖沼・海などの水域に設けられた排水口と、この排水口から出る排水の水質を連続的に計測する計測手段と、この計測手段からの水質データを外部に伝送する伝送手段とを備えたことにより達成される。
【0008】
また、上記目的は、前記水質データを水質監視センターや排水口に排水を排出する可能性のある事業所に報知する手段を備えたことにより達成される。
【0009】
また、上記目的は、排水口に排水を排出する可能性のある事業所の敷地内や道路に降った雨水の量と水質を計測する水質監視装置と、前記事業所の排水口から出た排水の水質を計測する水質監視装置と、この水質監視装置からの水質データを演算し事業所や道路が排出した汚染物総量を算出する算出手段とを備えたことにより達成される。
【0010】
また、上記目的は、排水を一旦貯留する中間槽と、この中間槽の水位が一定以上になったとき前記排水をくみ上げて水質を測定する手段と、前記中間槽の排水を排出する手段を備えたことにより達成される。
【0011】
また、上記目的は、水域を横断する構築物上に設置された水質監視装置と、この水質監視装置を前記構築物上で移動させる移動機構と、前記水質監視装置に水域から試料水を供給する試料水供給機構と、前記水質監視装置により計測した水質データを外部に伝送する伝送手段とを備えたことにより達成される。
【0012】
また、上記目的は、水域内に設けられたポンプと、このポンプから放出された試料水を貯留させる中間槽と、この中間槽に貯留された試料水の水質を監視する水質監視装置と、この水質監視装置に導入された水質データを外部に伝送する電装手段とを備えたことにより達成される。
【0013】
また、上記目的は、前記試料水の濾過装置と、この濾過装置による濾過水の水質を分析する分析装置を備えた水質監視装置と、前記濾過水と電源を供給するそれぞれの接続部とを有し、前記接続部を着脱可能としたことにより達成される。
【0014】
また、上記目的は、前記水域を監視する監視カメラと、この監視カメラにより得た画像を画像処理して画像内の浮遊物のサイズ、動きを検出する検出手段とを備え、この検出手段から魚と他の浮遊物を分別することにより達成される。
【0015】
また、上記目的は、河川に設置した複数の水質監視装置と、この水質監視装置からの水質データから二つの濃度変化のトレンドを選択する手段と、相互相関を取りトレンド間の時間間隔を決定する手段と、一方のトレンドの時間間隔を変更しもう一方のトレンドとの相互相関が最大になるようにしたときの時間間隔の縮小(拡大)率から汚染発生時刻を推定する手段とを備えたことにより達成される。
【0016】
また、上記目的は、前記汚染発生時刻と、前記河川に設置した流量センサとからの流量データとを演算して汚染発生点を推定することにより達成される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図1により説明する。
図1は、本発明の一実施例を備えた水質監視システムの構成図である。
図1において、小型の水質監視装置1をシアンなどの特定の化学物質を使用している事業所の雨水の排水溝から外部の水路に排出する排水口や下水への排出口に近接して設ける。排水口が数箇所にある場合、事業所内の化学物質保管場所や使用場所からもれ出た場合に推定される排水経路が明らかな場合はその排水経路末端の排水口に設置する。
【0018】
水質監視装置1は太陽電池やバッテリー、電線などの電源31から電力を得る。設置点では、排水口20から出た排水21を受水槽22に一旦受け、受水槽22で混合した排水21の上澄みを連続的に水質監視装置1に取水する。受水槽22は二重底とし、上底板221を受水槽22の側壁に蝶番222を介して取り付ける。また、受水槽22の下低板223と上低板221の間に弾性部材224を挿入する。排水口20より受水槽22に入った排水21が増し、排水21の重量により弾性部材224が変形し上底板221が蝶番222を支点に回転すると、側面に隙間が出来、受水槽22内の排水21が急速に排水される。また受水槽22内にはフロート225が浮び、フロート225に、水質監視装置1に排水21を供給する採水チューブ226が接続されている。受水槽22内の排水21をポンプ111により採水チューブ226を通して水質監視装置1に供給する。
【0019】
また、水質監視装置から出る排水は排水チューブ228を介して、受水槽22または図示しない排水設備(下水管、排水溝、貯留槽など)に排水される。採水チューブ226の先端は、受水槽22内の排水21の液面上下に従い、フロート225が上下することにより、常に水面から一定位置にある。また、受水槽22に取り付けた液面センサ227は受水槽22内の液面位置データを水質監視装置1に送る。水質監視装置1では液面位置データが一定値より低下した場合、受水槽22からの採水を中止する。また、液面位置データが一定位置より上昇した場合、図示しない駆動機構により上低板221を駆動し、受水槽内の排水21を排出することとしてもよい。また、受水槽22に図示しないポンプや電磁弁等の排水機構を取り付け、液面位置データにより受水槽内の排水21を排出してもよいことは言うまでも無い。また、水質監視装置1は排水の排出時間を記録することにより、排水の流量データを得る。
【0020】
本実施例によれば、河川などと異なり、水量の増減の激しい排水口からの排水量を簡単な装置で計ることが出来る。また、排水が出ないときは測定を中止できるので、水質測定用の試薬等のランニングコストを削減できる。また、受水槽22の底部に溜まった汚泥等の異物を排水21とともに一気に排出できるので受水槽22の洗浄が自動で出来安定した計測が可能になる。
【0021】
また、水質監視装置1から得られた水質データは有線または無線の通信手段32により水質監視センター(図示せず)に定期的に送出されると共に、該当事業所(図示せず)にも送出される。また、汚染物質濃度が一定値を超えた場合は、警報を水質監視センターおよび事業所に送出する。
【0022】
これにより、水質監視センターで事業所の個別監視が可能になると共に、事業所はこれらのデータをもとに、廃水処理設備の導入や整備、事業所構内の環境管理を強化すると共に、緊急時の対応を取ることが出来る。
【0023】
また、事業所内に降った雨水、および水道水の水質を計測する水質監視装置を設け、降水量、および水道メータから求めた事業所に入った水の量と汚染物質濃度の積をとることにより事業所内に入った汚染物質総量を把握する。これと、排出口に設けた水質監視装置から得た汚染物質濃度と排水量から事業所外に出た汚染物質総量を把握し、汚染物質量の減量に向けた環境管理を行うことができる。
【0024】
また、幹線道路の橋の付近や、河川に近接し交通事故の勃発する可能性の高い交差点などから排水溝により河川に注ぎ込む排水口にも設置する。これにより、タンクローリーや廃棄物運搬車の交通事故により漏れでた汚染物質の状況を監視し、関係機関に連絡することにより対応を早めることが出来る。また、道路付近に降った雨水の水質を計測する水質監視装置を設け、降水量から求めた道路に入った水の量と汚染物質濃度の積をとることにより、道路に入った汚染物質総量を把握する。これと、道路からの排水が集まる排出口に設けた水質監視装置から得た汚染物質濃度と排水量から、道路や車から出た汚染物質総量(路面とタイヤの接触により双方が摩耗することにより発生する汚染物質、車のブレーキなどの摺動部からの汚染物質などが考えられる)を把握し、道路の整備や車の改良による汚染物質量の減量に向けた環境管理を行うことができる。また、河川の合流点では合流点上流側の河川それぞれにポンプなどにより原水を河川から吸い上げるサンプリング機構を備えた水質監視装置を設置する。
【0025】
図2は、川幅が広い場合の実施例を示す水質監視装置の構成図である。
図2において、橋の上などに設置し、川を横断して原水をサンプリングし水質監視装置で測定する。水質監視装置1は、橋などの河川を横断する構築物33に沿って設けたレールなどの支持体34上に、移動機構35とともに搭載され、移動機構35により支持体34上を構築物33に沿って移動する。また河川上にはフロート225が浮び、フロート225に、水質監視装置1に河川水361を供給する採水チューブ226が接続されている。河川水361をポンプ111により採水チューブ226を通して水質監視装置1に供給する。また、水質監視装置1から出る排水は排水チューブ228を介して、河川または図示しない排水設備(下水管、排水溝、貯留槽など)に排水される。採水チューブ226の先端は、河川水位変化に従い、フロート225が上下することにより、常に水面から一定位置にある。
【0026】
本実施例によれば、河川の幅方向に複数のポイントで河川水の計測が行えるので、河川の幅方向に汚染物質が偏って流れることによる汚染物質の見落としが防止できる。
【0027】
また、橋などの構築物が無い場合は橋を横断するワイアーなどに取り付けた駆動機構上に水質監視装置を設置し、そこから懸架されたチューブを水中に没し、ポンプなどにより水中から原水を吸い上げるサンプリング機構によりチューブ先端から原水を採取する。装置が小型であるので駆動装置も小さく、また、試料水も少量ですむためサンプリング機構のポンプなども小容量・小型化出来るので、装置の設置が容易になり導入コスト、運転コストを小さく出来る。
【0028】
図3は、河川内にポンプを設置した場合の実施例を説明する水質監視装置の構成図である。
図3において、河川内にポンプ112を設け、河川水361を吸引しノズル113から吐出し水流114とし、受水槽22に空中を経由して送り込む。受水槽22には庇229を設け上向きの水流114を庇229に当てて受水槽22に取り込む。受水槽22に取り込んだ河川水は、図1の例と同様二重底として排水を行うこととしてもよい。また、特に排水機構を設けることなく、受水槽22からオーバフローすることにより水の更新を行ってもよいことは言うまでもない。また、河川内に複数のポンプを設け、水質監視装置1を移動してポンプからの水流を受水槽22に受け計測を行う。受水槽22内の排水河川水をポンプ111により採水チューブ226を通して水質監視装置1に供給する。また、水質監視装置1から出る排水は排水チューブ228を介して、受水槽22または図示しない排水設備(下水管、排水溝、貯留槽など)に排水される。
【0029】
本実施例により、河川上にチューブを懸下することなく採水が行えるので、河川の流れにより採水位置がずれることが無い。また、チューブの破断による計測中断が無い。また、フロートや液面センサが不要となり装置が簡素化しコストが低下すると共にメンテナンスが容易となる。
【0030】
図4は、河川内に複数のポンプを設け、受水槽に各ポンプから順次、河川水を導き順次水質監視装置1により計測する場合の実施例説明する水質監視装置の構成図である。
【0031】
図4において、本実施例によれば、水質監視装置を移動することが無いので、メンテナンスが容易な場所に設置できる。また、移動機構が必要ないのでシステムのコストが低下し、メンテナンスが用意となる。また、河川の任意のポイントでの河川水の計測が行えるので、河川に汚染物質が偏って流れることによる汚染物質の見落としが防止できる。また、汚染物質が流入しやすい箇所にポンプを設置するなど採水ポイントの選択が容易になる。
【0032】
図5は、超音波霧化を利用したフィルタリングを行う実施例を説明する水質監視装置の構成図である。
図5において、河川などの水源や水源からくみ上げ一時貯留する受水槽から、試料水211を、水質監視装置1の前処理部5にポンプ111などにより供給する。前処理部は試料水211に含まれる粒子成分を除去するフィルタ作用を有するものであればよいが、本実施例では超音波により液体を微粒化する超音波霧化を利用したフィルタリングを行う。
【0033】
前処理部5は、試料水貯留部531で試料水15をオーバフローさせ一定水位を保つように構成されている。試料水貯留部531の底には超音波振動子52を水面に向かって設置されている。この超音波振動子52に通電することにより、超音波振動子52に対向する試料水水面から試料水211が霧化される。
【0034】
試料水貯留部531上には試料水211の霧化領域を囲む筒状の霧化部容器53が設けられている。霧化部容器53は、水面を覆う外筒532と、霧化領域で発生した霧を導く内筒533とを備えて構成されている。また、霧化部容器53に隣接して筒状の収集部容器54が設けられている。そして、霧化部容器53の内筒533の側面上端と収集部容器54の側面上端とが通路534で結ばれている。さらに、霧化部容器53の外筒532と収集部容器54の下部側面とが通路535で結ばれている。
【0035】
さらに、収集部容器54上に設けられたモータ56の回転軸561が収集部容器54の上面を貫通して収集部容器54内に突出して設けられている。この収集部容器54内の回転軸561には1つ以上の翼から成る翼列57が設置されている。翼は支持リング571と複数の羽根572とを備えて構成されている。羽根572は、支持リング571の外周にモータ56の回転軸561に垂直な平面に対して一定の取付角度を有している。翼列57がモータ56により回転することにより、収集部容器54から霧化部容器53を循環する図の矢印のような流れを形成するこれにより、超音波振動子52により霧化され、霧化部容器53内に入った試料水211が、収集部容器54に至り、翼列57や収集部容器54の壁に衝突することによ収集され滴下して、濾過液212として再生される。収集部容器54下部は漏斗状になっており、下流側の分析装置40に接続する副流路772が出ており、脱着可能なコネクタ401により分割可能となっている。
【0036】
また、試料水貯留部531内の超音波振動子52から霧化領域に至る部分を囲む様にコイル状のヒータ59が設置されている。超音波振動子52により試料水211を霧化する場合試料水貯留部531内に設けた温度センサで試料水211の温度を検出し、試料水211の温度が一定値以下であればヒータ59に電流を流し、試料水211を暖める。これにより、低温の試料水211においても確実な霧化が行なえる。
【0037】
モータ56の回転により、回転軸561に取り付けた翼列57が回転し、霧化部容器53内で霧化した試料水(霧粒子)が内筒533から通路534を通って収集部容器54内に導かれる。霧粒子は収集部容器54内で高速回転する翼列57や壁面と接触し収集部容器の下部に滴下し濾過液212となる。超音波振動子52により霧化された霧粒子は数ミクロンの大きさとなるので、試料水211中に含まれる粒子のうち霧粒子よりもサイズの大きなものは霧化されず収集部容器54に達しない。これによって、霧粒子より大きな粒子は試料水211から分離され、濾過液212には含まれない。したがって、本装置は高性能なフィルタ機能を有する。
【0038】
本実施例によれば、試料水211を供給するチューブなどの流路が前処理部に接続しないので水質監視装置の移動が容易になる。
【0039】
図6は、現場で採水した試料液を分析する実施例を説明する水質監視装置の構成図である。
図6において、前処理装置5と分析装置40がコネクタ401により容易に着脱可能となるので、前処理装置5が無く分析装置40のみで小型軽量となった装置を携帯し、採水した試料を受ける携帯用アタッチメント50を取り付け、人手などにより現場で採水した試料液211(ろ紙などで粒子を除去済み)を分析することが可能になる。また、通信部伝送部を、携帯電話などの携帯IT機器と接続可能とし測定したデータを伝送する。これにより、汚染発生地により近いポイントでの測定に対応することが可能となる。さらに、装置故障時や保守点検時に携帯部のみを取り外し交換して、工場などの生産現場で一括してメンテナンスすることが出来、保守管理が容易になる。
なお、濾過部5の電源は分析装置40から図示しないコネクタを介して供給されることとしてもよい。
【0040】
次に、本発明の分析装置の分析部の例を図7から図14を用いて説明する。 最初に、この実施例の分析部の全体構成を図7から図11を参照しながら説明する。
図7は、本実施例の分析部の構成図である。
図8は、図7のA−A断面図である。
図9は、図7のB−B断面図である。
図10は、図7のC−C断面図である。
図11は、図7のD−D断面図である。
各図において、分析部401は、試料液、試薬、標準液及び洗浄液を送液する流体駆動部8と、流体駆動部8によって送液される試料液及び試薬が混合し反応する分析流路72を有する混合反応部と、分析流路72で反応した反応液の状態を検出する検出部と、を備えて構成されている。
【0041】
上述した混合反応部はマイクロセル7で構成されている。このマイクロセル7は、正面形状が横長の矩形状をしており、平板状の透明なカバーガラス711、シリコン基板712、支持ガラス713から成る3層構造で構成されている。このガラス711、713とシリコン基板712とは陽極接合などにより密着結合されている。そして、シリコン基板712には異方性エッチングにより分析流路72を構成するための溝が一方の面(以後、表面と呼ぶ)から掘ってある。この溝の開口面を塞ぐようにカバーガラス711がシリコン基板712に接合され、この溝が分析流路72として構成されている。
【0042】
分析流路72は、混合流路722、検出流路721、連絡流路723及び蓄流路724を備えて構成されている。混合流路722、検出流路721及び蓄流路724は、マイクロセル7の長手方向に沿って延びるように形成されている。混合流路722はマイクロセル7の上下方向の中央部に形成されている。検出流路721と蓄流路724は混合流路722の上下両側に並行して配置されている。
連絡流路723は検出流路721と蓄流路724とを連通するように上下に延びて形成されている。
【0043】
試薬注入孔733〜735は、シリコン基板712の溝をエッチングした面の反対側(以後、裏面と呼ぶ)から多数の微小孔をエッチングにより作成して構成されている。これにより、試薬注入孔733〜735は裏面側から微小孔を通して試薬を分析流路側に噴出できるようになっている。分析流路72の幅は通常1mm程度であり、試薬注入孔部分の微小孔は数十μmの角孔で100個程度配列されている。このように非常に小さな孔を多数配列しているため試薬注入孔733、734、735から噴出された試薬は分析流路72を満たした試料液と数秒で急速に拡散混合される。
【0044】
分析流路72は、その一側に吸排孔731が形成され、その他側に作動液孔737が形成されている。具体的には、吸排孔731は混合流路722の端部に形成され(ここを便宜的に最上流とする)、作動液孔737は蓄流路724の端部に形成されている(ここを便宜的に最下流とする)。この吸排孔731と作動液孔737との間には、標準液孔732、第2試薬注入試薬注入孔733、第1試薬注入孔734、第3試薬注入孔735及び洗浄液孔736が形成されている。
【0045】
分析流路72の一部である混合流路722には、エッチングにより標準液孔732、第2試薬注入孔733、第1試薬注入孔734が吸排孔731側から順に設けられている。標準液孔732はシリコン基板712の裏面からエッチングにより流路幅程度の単一の孔を貫通して形成され、これに対応する支持ガラス713の部分にも貫通する孔が形成されている。標準液孔732には標準液駆動部84が接続されている。この標準液駆動部84は、ポンプ84aと、その両側のバルブ84bとを備えて構成されている。この標準液駆動部84の他側には標準液槽84cが接続されている。標準液槽84cには標準液として純水が収納されている。
【0046】
混合流路722の第2試薬注入孔733には第2試薬駆動部82が接続されている。この第2試薬駆動部82は、ポンプ82aと、その両側のバルブ82bとを備えて構成されている。この第2試薬駆動部52の他側には第2試薬槽82cが接続されている。第2試薬槽82cには第2試薬が収納されている。
【0047】
混合流路722の第1試薬注入孔734には第1試薬駆動部81が接続されている。この第1試薬駆動部81は、ポンプ81aと、その両側のバルブ81bとを備えて構成されている。この第1試薬駆動部81の他側には第1試薬槽81cが接続されている。第1試薬槽81cには第1試薬が収納されている。
【0048】
第1試薬注入孔734の下流側で90°屈曲した分析流路72はさらに下流側で2回90°屈曲する。この後者の2箇所の屈曲部間は光が通過する検出流路721になっている。光源751から発した光753は、検出流路721の一端の側壁で反射し検出流路721内を通過して他端の側壁で反射し、光センサ752に至る。光源751がLEDなどの拡散光源の場合、一部の光は側壁で反射した後流路内面を何回か反射しながら他端に至るため、カバーガラス711の検出流路側に金属などからなる薄い反射膜を蒸着やスパッタにより成膜することが望ましい。なお、光源751及び光センサ752は、反応液の状態を検出するための検出部を構成する。
【0049】
検出流路721の下流側の上下に延びる連絡流路723の下部には第3試薬注入孔735が設けられている。分析流路72は、第3試薬注入孔735の下流側でさらに90°屈曲し、蓄流路724となる。蓄流路724の下流側には標準液孔732と同様の構造の洗浄液孔736、作動液孔737が設けられている。
【0050】
連絡流路723の第3試薬注入孔735には第3試薬駆動部83が接続されている。この第3試薬駆動部83は、ポンプ83aと、その両側のバルブ83bとを備えて構成されている。この第3試薬駆動部83の他側には第3試薬槽83cが接続されている。第3試薬槽83cには第3試薬が収納されている。
【0051】
蓄流路724の洗浄液孔736には洗浄液駆動部86が接続されている。この洗浄液駆動部86は、ポンプ86aと、その両側のバルブ86bとを備えて構成されている。この洗浄液駆動部86の他側には洗浄液槽86cが接続されている。洗浄液槽86cには洗浄液が収納されている。
【0052】
蓄流路724の作動液孔737には作動液駆動部85が接続されている。この作動液駆動部85は、ポンプ85aと、その両側のバルブ85bとを備えて構成されている。この作動液駆動部85の他側には作動液槽85cが接続されている。作動液槽85cには作動液として純水が収納されている。
【0053】
また、支持ガラス713は、シリコン基板712の検出流路721部分の裏面には存在せず、シリコン基板712の裏面下部にのみ設けられている。シリコン基板712の検出流路721部分の裏面にはヒータ75が設けられている。このヒータ75としては、露出したシリコン基板712上に金属膜を蒸着またはスパッタしたヒータが設けられるか、あるいはフィルム状のヒータが接着して設けられる。
【0054】
そして、検出流路721と混合流路722との間のシリコン基板712にはエッチングにより長孔74が設けられている。この長孔74は混合流路722に沿って長く延びて形成されている。この長孔74の上方にヒータ75が配置され、その下方に支持ガラス713が配置されている。このように構成することにより、ガラスに比べ熱伝導率の大きなシリコン基板712を通ってヒータ75の熱が逃げるのを長孔74によって防ぐことができる。
【0055】
なお、図7の例では異方性エッチングにより形成された分析流路72の幅は1mm程度、深さは0.3mm程度、長さが100mm程度で構成されている。従って、分析流路72の体積は30μL程度と極微量であり、試料液及び試薬の使用量が微量で済むだけではなく、試料液及び試薬の混合液を加熱して反応させる場合の電力がわずかで済ますことができる。
【0056】
次に、本実施例による計測動作を説明する。
【0057】
この分析部では、標準液校正動作(0測定とも呼ぶ)により、測定対象の化学成分が存在しない標準液に試料液測定時と同様に試薬を混合したり加熱したりする動作を行ない、基準となる化学成分の濃度0の場合の光753の検出部透過量を求める。次に、試料液測定動作により、試料液を導入して試料液測定を行ない、試料液での光753の検出部透過量を求める。
【0058】
図12は、試料液中に含まれる化学成分の濃度を示す校正曲線のグラフである。
図12において、二つの透過量の比から吸光度を求め、あらかじめ測定した図12に示す校正曲線に照らし合わせて試料液中に含まれる化学成分の濃度を求めるものである。
【0059】
標準液校正動作を以下に説明する。まず、第1試薬駆動部81、第2試薬駆動部82、標準液駆動部84及び作動液駆動部85を動作させ、第1試薬と第2試薬と標準液とを混合させて第1混合液を生成する。
【0060】
ここで、作動液駆動部85は吸入動作、第1試薬駆動部81、第2試薬駆動部82及び標準液駆動部84は注入動作とする。作動液の流量をQd、第1試薬の流量をQ1、第2試薬の流量をQ2、標準液の流量をQr、これらの流体の出入りにより生じる吸排孔731での流入あるいは流出の流量をQsとすると(流量の値はマイクロセル7への流入を正、マイクロセル7からの流出を負とする)、マイクロセル7内の体積は一定なので、次の式(11)が成立する。
【0061】
Q1+Q2+Qr+Qd+Qs=0 (11)
この式(1)から流量Qsを求めると、次の式(12)が得られる。
【0062】
Qs=−(Q1+Q2+Qr+Qd) (12)
0測定の場合には吸排孔731から試料液が導入されることは望ましくないので、吸排孔731での流量Qsを、Qs≦0となるよう設定する。この場合、Qs=0を実際に確保することは難しいため、標準液の一部が吸排孔731側に流れるように設定することが望ましい。したがって、この時の標準液の試薬注入孔側への流量QRは、次の式(13)で得られる。
【0063】
QR=Qr+Qs=−(Q1+Q2+Qd) (13)
この式(3)から明らかなように、Q1:Q2:QRから成る混合比で第1試薬と第2試薬と標準液とが混合されて第1混合液が生成される。ここで、この混合比を対象とする化学成分と各試薬間の反応が十分に行われる規定の混合比に対応するよう設定する。以上の関係を有する第1試薬、第2試薬、標準液からなる第1混合液の先端が下流側の第3試薬注入孔735に達した時点で各駆動部81、82、84、85を停止する。
【0064】
次いで、検出流路721に対応して設けたヒータ75に電流を通し、検出流路721の第1混合液を所定温度に加熱し、この温度に所定時間保持する。これにより、第1混合液内では、第1試薬及び第2試薬が試料液の化学成分と反応し、第1混合液が第1反応液に変化する。
【0065】
次いで、第3試薬駆動部83及び作動液駆動部85を動作させ、第1反応液と第3試薬とを混合させて第2混合液を生成する。ここで、作動液駆動部85は吸入動作、第3試薬駆動部83は注入動作とする。作動液の流量をQd、第3試薬の流量をQ3とすると、次の式(14)を満足するように設定する。
【0066】
|Q3|≦|Qd| (14)
ここで、Q3、Q3+Qd(第1反応液の流量)は対象とする化学成分と各試薬間の反応が十分に行われる規定の混合比に対応するよう設定する。さらに、第1反応液及び第3試薬からなる第2混合液の先端が下流側の作動液孔737に達した時点で各駆動部を停止する。
【0067】
次いで、作動液駆動部85を吐出動作とし、先に第2混合液を形成した時の吸い込み量だけ吐き戻した後に、作動液駆動部85を停止する。これにより、マイクロセル7内の最奥部まで達した第2混合液は、検出流路721側に逆流する。
【0068】
次いで、検出流路721に対応するヒータ75に電流を通し、検出流路721の第2混合液を所定温度に加熱し、この温度に所定時間保持する。これにより、第2混合液内では、第3試薬が第1反応液の化学成分と反応し、第2混合液が第2反応液に変化する。以上の動作により得た第2反応液の透過光量を計測する。
この計測は、上述した光源751及び光センサ752からなる光検出部により行なう。なお、この逆流時に第3試薬駆動部83を注入動作することにより、第1反応液と第3試薬の混合を行なってもよい。
【0069】
次いで、作動液駆動部85を吐出動作させ、マイクロセル7内の反応液などの廃水を最上流の吸排孔731から排出する。このようにして0測定が完了する。
【0070】
続いて、試料液測定動作を説明する。まず、第1試薬駆動部81、第2試薬駆動部82及び作動液駆動部85を動作させ、第1試薬と第2試薬と試料液とを混合させて第1混合液を生成する。作動液駆動部85は吸入動作、第1試薬駆動部81、第2試薬駆動部82は注入動作とする。
【0071】
ここで、作動液の流量をQd、第1試薬の流量をQ1、第2試薬の流量をQ2とすると、吸排孔731からマイクロセル7に吸入される試料液の流量Qsは、次の式(15)で表わせる。
【0072】
Qs=−(Q1+Q2+Qd) (15)
ここで、Q1:Q2:Qsを上述した標準液での混合比Q1:Q2:QRと一致させる。これにより、吸排孔731から試料液が吸入され、第2試薬注入孔733、第1試薬注入孔734から噴出される第2試薬及び第1試薬と混合されて第1混合液が生成される。この第1試薬、第2試薬、試料液からなる第1混合液の先端が下流側の第3試薬注入孔735に達した時点で各駆動部81、82、85を停止する。
【0073】
次いで、検出流路721に対応して設けたヒータ75に電流を通し、検出流路721の第1混合液を所定温度に加熱し、この温度に所定時間保持する。これにより、第1混合液内では、第1試薬及び第2試薬と試料液の化学成分とが反応し、第1混合液が第1反応液に変化する。
【0074】
次いで、第3試薬駆動部83及び作動液駆動部85を動作させ、第1反応液と第3試薬とを混合させて第2混合液を生成する。ここで、作動液駆動部85は吸入動作、第3試薬駆動部83は注入動作とする。作動液の流量をQd、第3試薬の流量をQ3とすると(流量の値はマイクロセルへの注入を正、マイクロセルからの吸入を負とする)、次の式(16)を満足するように設定する。
【0075】
|Q3|≦|Qd| (16)
第1反応液及び第3試薬からなる第2混合液の先端が下流側の作動液孔737に達した時点で各駆動部を停止する。
【0076】
次いで、作動液駆動部85を吐出動作として先に第2混合液を形成した時の吸い込み量だけ吐き戻した後に、作動液駆動部85を停止する。これによりマイクロセル7内の最奥部まで達した第2混合液は、検出流路721側に逆流する。なお、この逆流時に第3試薬駆動部83を注入動作することにより、第1反応液と第3試薬の混合を行なってもよい。
【0077】
次いで、検出流路721に対応するヒータ75に電流を通し、検出流路721の第2混合液を所定温度に加熱し、この温度に所定時間保持する。これにより、第2混合液内では、第3試薬が試料液の化学成分と反応し、第2混合液が第2反応液に変化し発色する。以上の動作により発色した第2反応液の透過光量を計測する。この計測は、上述した光源751及び光センサ752からなる光検出部により行なう。
【0078】
次いで、作動液駆動部85を吐出動作させ、マイクロセル7内の反応液などの廃水を最上流の吸排孔731から排出する。このようにして試料液の測定が完了する。
【0079】
以上の標準液校正動作と試料液測定動作を1サイクルとして、以後の測定を行なう。なお、本実施例では、第1の反応に2つの試薬を使用し、第2の反応に1つの試薬を使用したが、対象とする化学成分によって試薬数が異なるときは試薬注入孔数を増減または十分な数の試薬注入孔を備え動作試薬注入孔数を変えることにより対応できる。また、加熱を要しない反応では加熱動作を省略してもよい。
【0080】
本実施例によれば、検出流路721の前後に試薬注入孔733〜735を備えたため、2段階の反応を要するシアンなどの水質分析が可能となる。また、ヒータ75により混合液を加熱できるので試薬の反応時間が短縮でき、測定時間を短縮できる。また、試料液がマイクロセル7内から外部の作動液駆動部85に達することがないので、作動液駆動部85に至る流路や作動液駆動部85を構成するポンプ85aやバルブ85bを汚染したり閉塞したり腐食したりすることがなく、装置の信頼性が向上し、メンテナンスに要する費用を節約できる。
【0081】
本実施例の特長をさらに具体的に説明すると、流体駆動部8は、分析流路72中に作動液を送液したり分析流路72中の液体を吸液したりする作動液駆動部85と、分析流路72に試薬を送液する試薬駆動部81、82と、を備え、分析流路72は、試料液に接続される吸排孔731を一側に形成し、作動液駆動部85に接続される作動液孔737を他側に形成し、吸排孔731と作動液孔737との間に位置しかつ試薬駆動部81、82に接続される試薬注入孔733、734を形成し、試薬注入孔733、734より作動液孔737側に位置して反
応液の検出流路72を形成している。この構成によって、作動液駆動部85及び試薬駆動部81、82を動作させることにより吸排孔731から試料液が分析流路72に導入されると共に試薬注入孔733、734から試薬が分析流路72に注入され、試料液と試薬とが混合されて反応し、その反応液の状態を検出流路721で検出することができる。しかも、これらの動作は、従来技術と比較して試薬液孔733、734と検出流路721との位置を変更するのみで可能となると共に、マイクロセル7より外部の作動液駆動部85に試料液や反応液が送液されることなく行なうことができる。従って、試料液や反応液の送液がマイクロセル7内に止められて小型化が図れ、作動液駆動部85が試料液や反応液で汚染されてしまうことがなく、長期にわたりメンテナンスを不要とすることができる。
【0082】
また、マイクロセル7の分析流路72は、試料液に接続される吸排孔731を一側に形成し、作動液駆動部85に接続される作動液孔737を他側に形成し、吸排孔731と作動液孔737との間に位置しかつ試薬駆動部に接続される複数の試薬注入孔を形成し、複数の試薬注入孔の間に反応液の検出流路721を形成しているので、作動液駆動部85及び吸排孔731側の試薬駆動部81、82を動作させることにより吸排孔731から試料液が分析流路72に送液されると共に吸排孔731側の試薬注入孔733、734から試薬が分析流路72に送液され、この試薬と試料液とが混合されて反応し、さらに作動液駆動部85及び作動液孔737側の試薬駆動部83を作動させることにより検出流路721の反応液が作動液孔737側の試薬注入孔435を通るように送液されると共に作動液孔737側の第3試薬注入孔735から試薬が分析流路72に送液されてこの試薬と反応液とが混合され、さらに作動液駆動部85を逆に動作させることにより混合液を検出流路721に戻して反応させ、この反応液の状態を検出流路721で検出することができる。従って、複数の反応部を同じ検出流路721で共有させることにより小型化でき、しかも複数の試薬を用いて複数の反応を行なわせることが必要な化学成分の分析ができる。
【0083】
また、複数の試薬注入孔733、734と735との間に検出流路721を形成すると共に、マイクロセル7の検出流路721に対応する部分にのみヒータ75を設けているので、複数の検出流路721を形成しそれぞれにヒータ75を設けるものと比較してヒータ75を小さくかつ安価にすることができる。
【0084】
また、複数の試薬注入孔733、734と735との間に検出流路721を形成し、作動液孔737側の第3試薬注入孔735よりさらに作動液孔737側に蓄流路724を形成しているので、複数の試薬を用いて複数の反応を行なわせることができると共にその検出流路721を共有させることができるという効果を奏しつつ、作動液孔737側の第3試薬注入孔735から試薬が分析流路72に送液されて反応液と混合される流路が蓄流路724により確保でき、動作時に作動液駆動部85に混合液を送液しないようにすることができる。
【0085】
また、マイクロセル7の分析流路72は、吸排孔731及び試薬注入孔733、734が形成された混合流路722と検出流路721と蓄流路724とをマイクロセル4の長手方向に沿って延びるように形成すると共に、混合流路722の両側に検出流路721と蓄流路724とを並行して配置しているので、小型のマイクロセル7で混合流路722、検出流路721、蓄流路724に必要な長さを確保することができると共に、複数の試薬注入孔733〜735及び作動液孔737を検出流路721に対して一側に纏めて配置でき、全体のスペースファクタを良好なものとすることができる。
【0086】
また、吸排孔731と作動液孔737との間に位置しかつ試薬駆動部81、82に接続される試薬注入孔733、734を形成し、試薬注入孔733、734より作動液孔737側に位置して反応液の検出流路721を形成し、試薬注入孔733、734より吸排孔731側に位置しかつ標準液駆動部84に接続される標準液孔732を形成しているので、作動液駆動部85、試薬駆動部81、82及び標準液駆動部84を動作させて標準液による基準となる測定を行ない、それから試料液による測定を行なって基準となる測定結果と比較して化学成分の分析を行なうことができると共に、これらの動作は作動液駆動部85に試料液や反応液を送液しないで行なうことができる。これにより、長期にわたりメンテナンス不要で、精度の高い分析を行なうことができる。
【0087】
また、マイクロセル7は異方性エッチングした溝を有するシリコン基板712と透明なカバーガラス712とで分析流路72を形成し、試薬注入孔733〜735は多数の微細孔よりなる試薬注入孔で形成しているので、極めて小型なマイクロセル7とすることができる。
【0088】
図13は、図14のE−E断面図である。
図14は、本発明の実施例を備えた分析装置の要部斜視図である。
各図において、マイクロセル7は流路ブロック77上に搭載されている。この流路ブロック77は、紫外線硬化樹脂による光造形技術などにより3次元流路を形成すると共に、複数のマイクロセル7を同一面側に並置している。この3次元流路(図示せず)は、その一端がマイクロセル7に設けた試薬注入孔733〜735や孔732、736、737に接続され、その他端が流路ブロック77表面のマイクロセル7などの設置されていない空き場所に開口されている。この開口に、各外部の駆動部のバルブなどが接続されている。
【0089】
さらに、流路ブロック77には、各マイクロセル7の吸排孔731の直下を通るように試料液通路771が設けられている。この試料液通路771は、流路ブロック77を貫通して直線状に形成され、マイクロセル7の吸排孔731と接続されている。本実施例のように、複数のマイクロセルを搭載する場合は、試料液通路771に沿ってマイクロセル7が整列され、各マイクロセル7の吸排孔731と試料液通路771が接続されている。さらに、試料液通路771の一側は図5、図6などの実施例に示す濾過装置から濾過液212がコネクタ401を介して供給される(試料液が清澄な場合は濾過を行わなくてもよいことは言うまでもない)。また、副流路772に接続され、試料液通路771の他側は排水側に接続されている。副流路772の先端付近(流路ブロック77に近接する部分)にはヒータ773が設置されている。このヒータ773は試料液の加熱脱気用であり、ヒータ773で試料液を加熱することにより脱気した試料液がマイクロセル7に供給される。
【0090】
本実施例によれば、複数のマイクロセル7に一つの流路ブロック77に形成された一本の試料液通路771により試料液を供給することが出来る。また、一つの流路ブロック77に形成した3次元流路を介して外部の駆動部のバルブなどが接続することができる。これにより、分析部の構成を簡単なものとすることができる。
【0091】
図15は、本発明の監視システム例を示す構成図である。
図15において、河川などに設置した監視カメラ90から水質監視センター91に送られた河川水面の画像から、一定時間ごとに水面および水中の物体(浮遊物92と呼ぶ)の数、大きさ、動き(速度、方向、方向変化)などを画像処理により計量し、それぞれのデータのトレンドを記録する。浮遊物92のサイズが数cm〜数十cm以下の物を魚候補物体とする、さらに魚候補物体のうち、上流側に向かうなど水に逆らう動きが検出された場合は生魚として分類する。また、動きの変化頻度などを水槽などで飼育された魚の動きのパターンや監視システムで過去に記録した動きのパターンと比較し異常行動であるかどうかを判断し異常行動のある場合は異常魚、異常行動の無い場合は正常魚と分類するする。
【0092】
また、水に従う動きの場合は、外形状や色などから判断して魚類似の場合は仮死魚として分類する。また、それ以外の物体は一般浮遊物として分類する。また、それぞれに分類された検出物を望遠レンズ(図示せず)と駆動機構931により拡大追跡可能な監視カメラ93で拡大して撮像し画像記録する。一定時間内に検出された異常魚、仮死魚数が設定した数以上になった場合は、アラームを発する。このとき、オペレータが在席の場合は、オペレータがモニタ画面に表示した画像記録済みの異常魚、仮死魚を見て本当に魚かどうかを最終判断する。
【0093】
この判断を入力手段によりシステムに入力すると、システムは各関係機関の端末に場所や浮遊物の数、などと合わせ警報を送出する。なお、川岸などに川水を引き込んだ池様の場所を設け、池の入口、出口を網などで仕切り、この池に監視カメラを設け魚の監視を行っても良い。本実施例に拠れば、河川内の魚を直接監視できるので、異常を早期に発見できる。また、水槽などで飼育する場合に必要な、給餌や清掃などの管理が不要となる。
【0094】
また、上記監視システムで異常が発見された場合、異常場所を含む流域に存在する水質監視装置の計測頻度を上げると共に、各水質監視装置からの過去の水質情報を呼び出し、各計測ポイントでの水質データトレンド間の相関を計算して、変化が上流側計測点から下流側計測点に及んでいることが認識された場合は、最上流側計測点より上流側に事故発生点が存在すると見て関係部署に通報する。また、変化した水質項目が特定できた場合は、その項目についてさらに頻度を上げて計測し関連の無い水質項目については計測頻度を通常の頻度以下に下げる。これにより、事故発生点の判明が早くなる。
【0095】
従来の汚染物質流入箇所の特定方法では、例えば、汚染物質が一時的に流れ込み、河川横断面に即座に均一に広がり流下していった場合、流れ込んだ時刻からt(s)だけ時間が経過し時に、流れ込んだ場所から流下距離x(m)の位置での、汚染物質の濃度C(x、t)(mg/L)は、
【数1】
となる。ただし、u:計算区間での代表的な流速(m)、Dx:拡散係数(m2/s)、C0:汚水濃度(mg/L)、Q0:汚水流入量(L)である。このような式から汚染拡大の予測を行っているが、実際の河川の状態をかなり単純化しており、河川の状態をそのまま反映するものではないので、実際に水質を計測し予測を補正している。また、例えば特開平11−256665で示すように汚染を発見してから水質計測・計算を行うため迅速な対応が出来ない恐れがあった。
【0096】
本実施例では、最初に水質監視装置により汚染物質が確認された場合の発生時間・場所の推測方法を示す。ある河川の上流側と下流側に設置した複数の水質監視装置で汚染物質が確認されたとする。このとき、複数の水質監視装置からの汚染物質濃度データトレンド間の相互相関を取り、それぞれのトレンド間の時間差を求める。次に、それぞれのトレンドの時間差分(図16参照、以下、トレンド941、942の組に付考察する)
b=(t2−t1) (数2)
をシフトし、2つのトレンドのピークを合わせる(t1、t2は汚染物質流入時を時刻0としたときの水質監視装置で汚染物質が検出された時刻を表す。汚染物質流入時の絶対的な時刻は不明である)。さらに、一方のトレンドの時間間隔を実際の時間間隔のa1倍とする。通常、下流側では拡散によりトレンドが広がるので下流側の時間間隔を狭める(0<a1<1とする)。その後、2つのデータの相互相関を取り、相関が大きくなった場合は、さらに時間間隔をa2(0<a2<a1)倍とする。また、相関が小さくなった場合は、時間間隔をa2(a1<a2<1)とする。以上を繰り返し、n回目に相互相関の変化が設定した値以上になった時に作業を中止する。トレンドの時間変化が(数1)に従うとする。
(数1)のexp内の項の分子は、時間が変化してもt=x/uの周りでは対称であるが、分母はtの増加に比例して大きくなる。従って、時間間隔をt2/t1とすれば2つのトレンドの形状が一致し相互相関が最大になると考えられる。したがって、
an=t2/t1 (数3)
となり、(数2)と(数3)から、t2、t1を求めることができる。t2、t1に相当する実際の時刻は明らかなので、汚染物質流入の実際の時刻が確定できる。水質監視装置からのデータが3つ以上ある場合は、結果が複数出るが、これらの平均または、(数1)がよく成り立つと思われる範囲(河川の蛇行や他河川の流入などの少ない範囲)のデータ組を選ぶ。一方、汚染物質、流入箇所は水質監視装置付近に設置した流速計などで求めた流速や事前にトレーサなどを流し確認したデータから川の流速uを求める。この川の流速に先ほど求めたt1やt2などの時刻をかけ水質監視装置からの距離を求め、汚染物質流入ポイントを推測する。また、このデータを各関係機関に送付し現場を確認する。
【0097】
本実施例によれば、水質監視装置により汚染の発見と計測が同時に出来るので汚染物質流入箇所の推定が早期に出来、汚染の拡大を防ぐことが出来る。
【0098】
また、河川に水質監視装置が設置されていない場合、汚染源からの通報が無く、魚の斃死などで汚染物質の流入が推定された場合、異常発生ポイントおよび、異常発生ポイントの上流側、下流側に臨時に車載または携帯の水質監視装置を設置し水質監視ポイントとする。これらの水質計測ポイントからのデータを水質監視センターに送信し上記の様な相関分析により汚染物質流入ポイントを推定する。通常時、これらの監視システムでは一定の計測ポイントを巡回し計測を行い、水質データの蓄積を行い、水質悪化の状況を把握し、異常時に集合し計測にあたることとしてもよい(異常発生流域は別流域の装備・人員の応援を受けることもできる)。
【0099】
本実施例によれば、水質監視システムを複数の河川で運用できるので装置、人員コストの削減が出来る。
【0100】
また、シアンなどの毒性物質以外にリン・窒素などの環境汚染物質についても特定の汚染物質流入箇所を推定することが出来る。リン・窒素などの環境汚染物質はよほどの高濃度で無い限り、魚類などの水生生物を即座に死に至らしめるものではない。従って、魚の斃死などで発見されないため前期方法はさらに有効となる。また、汚染物資流入箇所が推定された場合は、推定箇所周辺の該当事業所排水の水質検査を実施し排出源の特定を行い、浄化対策を指示できる。
【0101】
また、耕作地などの面源による汚染は、肥料散布時期に汚染物質が増加するなど季節的な変化や短期間での明確な変動が見られないことなどから推定できる。
また、家庭排水などによる汚染は、人の1日周期の活動に対応した1日周期での変化が見られることから推定できる。これらの、面源とみなせるデータから、各流域での下水処理場などの設置の提案・立案が可能になる。
【0102】
また、事業者により継続的に汚染物質が排出されている場合、はっきりしたピークが見られないが、事業者よりの排水が流入する地点より下流側の水質計測ポイントでは水質の悪化が観測される。また、休日などの操業停止日には水質が改善するなどの情報が得られる。これらの情報から事業者よりの継続的な排出が推定される場合は、車載や携帯の水質監視装置により汚染が確認された計測ポイントから上流側に水質計測を行う。この場合、汚染流入箇所に向かって徐々に水質が悪化してゆく。汚染流入箇所を過ぎると水質が急に改善されるので、水質が急に改善されるポイントを探す。異常により汚染物資流入箇所が推定された場合は、推定箇所周辺の該当事業所排水の水質検査を実施し排出源の特定を行い、浄化対策を指示する。
【0103】
この場合、船などに水質監視装置を積載し連続的に水質を計測してゆくことにより場所の特定がより精密になる。分析装置が小型であれば積載する船も小型ですむので小さな河川での観測が容易になる。
【0104】
【発明の効果】
本発明によれば、小型の水質監視装置により詳細かつ迅速な水域の汚染検出が出来るので水質事故時の対策が早急に出来るとともに、水環境の管理、汚染物排出事業所での水質管理が容易な水質監視システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施例を備えた水質監視システムの構成図である。
【図2】図2は、本発明の一実施例を備えた水質監視システムの構成図である。
【図3】図3は、本発明の一実施例を備えた水質監視システムの構成図である。
【図4】図4は、本発明の一実施例を備えた水質監視システムの構成図である。
【図5】図5は、本発明の一実施例を備えた水質監視装置の構成図である。
【図6】図6は、本発明の一実施例を備えた水質監視装置の構成図である。
【図7】図7は、本発明の一実施例を備えた分析部の構造図である。
【図8】図8は、マイクロセルのA−A断面図である。
【図9】図9は、マイクロセルのB−B断面図である。
【図10】図10は、マイクロセルのC−C断面図である。
【図11】図11は、マイクロセルのD−D断面図である。
【図12】図12は、校正曲線の特性図である。
【図13】図13は、図14のE−E断面図である。
【図14】図14は、本発明の一実施例を備えた分析装置の要部斜視図である。
【図15】図15は、本発明の一実施例を備えた水質監視システムの構成図である。
【図16】図16は、本発明の一実施例を備えた処理ステップを表す図である。
【符号の説明】
1・・水質監視装置、7・・マイクロセル、8・・前処理装置、20・・排水口、21・・排水、22・・受水槽、31・・電源、32・・通信手段、33・・構築物、35・・移動機構、40・・分析装置、90、93・・監視カメラ、91・・水質監視センター、941、942・・トレンド。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water quality monitoring system for a water area and a water quality monitoring device used in the monitoring system.
[0002]
[Prior art]
There are cases where hazardous substances flow into water areas such as rivers and lakes (water quality accidents) due to sudden accidents from business establishments such as factories. Some harmful substances, such as cyanide used for plating, are fatal, and urgent action is required in the event of an accident.
Usually, in such cases, the person who caused the accident or the general public reports to the relevant organizations such as local governments, the site is confirmed, and the water quality inspection identifies the hazardous substances, identifies the concentration, and identifies the contaminated area. . If the contaminated area is a waterway, the sluice gate is closed and a neutralizing agent is introduced. If it flows into a wide water area such as a river, water intake is stopped at the water purification plant depending on the situation. In parallel with this, we call on the general public not to approach the water area.
In waterways and rivers, pollutants diffuse quickly due to the flow, so the longer the time from discovery to countermeasures, the greater the damage and the higher the cost and time required for countermeasures, so early detection is desirable. In order to enable early detection of accidents, it is desirable to constantly monitor the water quality of rivers and other areas over a wide area.
[0003]
In addition, environmental pollution of rivers and lakes due to nutrient salts such as phosphorus and nitrogen contained in wastewater discharged from households and business establishments has become serious.
In particular, in closed waters such as the Seto Inland Sea and Tokyo Bay, a large amount of plankton is generated due to an increase in phosphorus and nitrogen concentrations, and the damage of the red tide cannot be ignored. In order to respond to these, restrictions on the total amount of nitrogen and phosphorus have been introduced, and water quality monitoring is being conducted in the water area. Currently, environmental management system standards such as ISO 14001 and chemical substance management methods such as the PRTR method for managing and regulating the amount of chemicals entering and leaving the office are introduced. As a company, it is desired to prevent environmental pollution and improve the corporate image by controlling the amount of waste and pollutants discharged from the company. In order to meet these requirements, there are places where large-sized automatic water quality monitoring devices are installed in the corresponding water areas, but the installation location is limited and the number of installation locations is limited because the device is large and expensive. is the current situation.
[0004]
On the other hand, in the water supply field, it is obliged for water utilities to check the quality of tap water distributed from the water purification plant to each household.
In particular, the three items of residual chlorine, chromaticity, and turbidity require daily inspection, and in response to this, an automatic water quality monitoring device has been installed at the end of water distribution. In the past, this device was also large in size like river devices, but in recent years, due to the application of MEMS technology, the water quality detection unit and internal piping have been greatly reduced in size. Instead of a meter-sized device, a device of vertical and horizontal size of about A4 size was developed (reference document, Miyake et al .: Development of a compact tap water quality meter, flow, vol. 21, No. 3, p213-219). The small device is cheaper and easier to install than the conventional device.
If this technology is applied to water quality monitoring of rivers, it is possible to install a large number of devices over a wide area, as in the water supply field, and to improve and systematize the monitoring system. Moreover, since the water of rivers and lakes contains a large amount of small suspended solids such as soil particles and plankton, a small filtration device that removes these particles is required.
[Non-Patent Document 1]
Miyake et al .: Development of compact tap water quality meter, flow, vol. 21, no. 3, p213-219
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, compared to the case of monitoring the end of a water pipe with a diameter of several tens of centimeters at the most, the water area of rivers and the like is extremely wide, and in order to build a monitoring system, the arrangement of automatic monitoring devices is optimized and other monitoring is performed. The combination with the method is important. In addition, the conventional apparatus has a complicated apparatus structure, which may increase the size of the apparatus.
[0006]
An object of the present invention is to provide a water quality monitoring system capable of detecting contamination of a water area in detail and quickly with a small water quality monitoring device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The above-mentioned purpose is to transmit drainage ports provided in water areas such as rivers, lakes, and seas, measurement means for continuously measuring the quality of waste water discharged from the drainage ports, and transmitting water quality data from the measurement means to the outside. This is achieved by providing transmission means.
[0008]
Further, the above object is achieved by providing means for notifying the water quality data to a water quality monitoring center or a business establishment that may discharge the drainage to a drain outlet.
[0009]
In addition, the above objectives are to monitor the amount and quality of rainwater that falls on the premises and roads of business establishments where there is a possibility of discharging wastewater to the drainage outlets, and the wastewater discharged from the establishment's drainage outlets. This is achieved by providing a water quality monitoring device for measuring the water quality of the water and a calculation means for calculating water quality data from the water quality monitoring device and calculating the total amount of pollutants discharged from the offices and roads.
[0010]
Further, the above object includes an intermediate tank for temporarily storing waste water, means for pumping up the waste water when the water level of the intermediate tank exceeds a certain level, measuring water quality, and means for discharging the waste water from the intermediate tank. Is achieved.
[0011]
In addition, the object is to provide a water quality monitoring device installed on a structure that crosses the water area, a moving mechanism that moves the water quality monitoring device on the structure, and sample water that supplies sample water from the water area to the water quality monitoring device. This is achieved by including a supply mechanism and transmission means for transmitting water quality data measured by the water quality monitoring device to the outside.
[0012]
Further, the object is to provide a pump provided in the water area, an intermediate tank for storing the sample water discharged from the pump, a water quality monitoring device for monitoring the quality of the sample water stored in the intermediate tank, This is achieved by providing electrical means for transmitting water quality data introduced to the water quality monitoring device to the outside.
[0013]
Further, the object is to provide a filter device for the sample water, a water quality monitoring device provided with an analysis device for analyzing the quality of the filtered water by the filter device, and each connection part for supplying the filtered water and power. This is achieved by making the connecting portion detachable.
[0014]
In addition, the object includes a monitoring camera that monitors the water area, and a detection unit that detects the size and movement of suspended matter in the image by performing image processing on an image obtained by the monitoring camera. And is achieved by fractionating other floats.
[0015]
In addition, the above object is to determine a time interval between trends by taking a cross-correlation between a plurality of water quality monitoring devices installed in a river and means for selecting two trends of concentration change from water quality data from the water quality monitoring device. And means for estimating the time of occurrence of contamination from the rate of reduction (expansion) of the time interval when the time interval of one trend is changed to maximize the cross-correlation with the other trend. Is achieved.
[0016]
The above object is achieved by calculating the pollution occurrence time and the flow rate data from the flow rate sensor installed in the river to estimate the pollution occurrence point.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of a water quality monitoring system provided with an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a small water quality monitoring device 1 is provided in the vicinity of a drainage outlet and a drainage outlet for draining from a rainwater drainage channel of an establishment using a specific chemical substance such as cyan to an external water channel. . If there are several drain outlets, install the drain outlet at the end of the drainage path if the estimated drainage path from the chemical substance storage place or use place in the establishment is clear.
[0018]
The water quality monitoring device 1 obtains electric power from a
[0019]
Further, the drainage discharged from the water quality monitoring device is drained via the
[0020]
According to the present embodiment, unlike a river or the like, it is possible to measure the amount of drainage from a drain outlet where the amount of water increases and decreases with a simple device. In addition, since the measurement can be stopped when there is no drainage, the running cost of a reagent for measuring water quality can be reduced. Further, since foreign matters such as sludge accumulated at the bottom of the
[0021]
Further, the water quality data obtained from the water quality monitoring device 1 is periodically sent to a water quality monitoring center (not shown) by a wired or wireless communication means 32 and also sent to a corresponding office (not shown). The In addition, if the pollutant concentration exceeds a certain value, an alarm is sent to the water quality monitoring center and business office.
[0022]
As a result, the water quality monitoring center can individually monitor the establishments, and based on these data, the establishments will enhance the introduction and maintenance of wastewater treatment facilities, environmental management within the establishments, and emergency situations. Can be taken.
[0023]
In addition, by installing a water quality monitoring device that measures the quality of rainwater and tap water that falls within the establishment, the product of precipitation and the amount of water entering the establishment obtained from the water meter and the concentration of pollutants are taken. Know the total amount of pollutants entering the office. From this and the pollutant concentration obtained from the water quality monitoring device installed at the discharge port and the amount of drainage, the total amount of pollutants that have flowed out of the office can be grasped, and environmental management can be performed to reduce the amount of pollutants.
[0024]
It will also be installed at drainage outlets that pour into rivers by drainage from the vicinity of highway bridges and intersections that are close to rivers and are likely to cause traffic accidents. As a result, it is possible to speed up the response by monitoring the status of the pollutant leaked due to the traffic accident of the tank lorry or the waste transport vehicle and contacting the related organizations. In addition, a water quality monitoring device that measures the quality of rainwater that falls near the road is installed, and the total amount of pollutants entering the road is calculated by taking the product of the amount of water entering the road and the concentration of pollutants determined from precipitation. To grasp. From this and the pollutant concentration and drainage obtained from the water quality monitoring device installed at the outlet where the drainage from the road collects, the total amount of pollutant from the road and car (generated by contact between the road surface and the tire) And the environmental management for reducing the amount of pollutants by improving the road and improving the car. At the river junction, a water quality monitoring device equipped with a sampling mechanism that draws raw water from the river by a pump or the like is installed in each river upstream of the junction.
[0025]
FIG. 2 is a configuration diagram of a water quality monitoring apparatus showing an embodiment when the river width is wide.
In Fig. 2, it is installed on a bridge, etc., and raw water is sampled across the river and measured with a water quality monitoring device. The water quality monitoring device 1 is mounted together with a moving
[0026]
According to the present embodiment, since river water can be measured at a plurality of points in the width direction of the river, it is possible to prevent oversight of pollutants due to the pollutants flowing in an uneven direction in the width direction of the river.
[0027]
If there is no structure such as a bridge, install a water quality monitoring device on the drive mechanism attached to the wire that crosses the bridge, so that the suspended tube is submerged in water, and the raw water is sucked up from the water by a pump or the like. The raw water is collected from the tube tip by the sampling mechanism. Since the device is small, the drive device is small, and since the sample water is small, the pump of the sampling mechanism can be reduced in capacity and size, so that the installation of the device is facilitated and the introduction cost and the operation cost can be reduced.
[0028]
FIG. 3 is a configuration diagram of a water quality monitoring apparatus for explaining an embodiment when a pump is installed in a river.
In FIG. 3, a pump 112 is provided in the river, the
[0029]
According to this embodiment, water sampling can be performed without hanging a tube on the river, so that the water sampling position does not shift due to the flow of the river. In addition, there is no measurement interruption due to tube breakage. In addition, a float and a liquid level sensor are not required, the apparatus is simplified, the cost is reduced, and maintenance is facilitated.
[0030]
FIG. 4 is a configuration diagram of a water quality monitoring apparatus for explaining an embodiment in which a plurality of pumps are provided in a river, and river water is sequentially guided from each pump to a water receiving tank and is sequentially measured by the water quality monitoring apparatus 1.
[0031]
In FIG. 4, according to the present embodiment, since the water quality monitoring device is not moved, it can be installed in a place where maintenance is easy. In addition, since no moving mechanism is required, the cost of the system is reduced, and maintenance is prepared. Moreover, since the river water can be measured at any point in the river, it is possible to prevent the pollutant from being overlooked due to the pollutant flowing unevenly in the river. In addition, it is easy to select water sampling points such as installing a pump at a location where pollutants tend to flow.
[0032]
FIG. 5 is a configuration diagram of a water quality monitoring apparatus for explaining an embodiment for performing filtering using ultrasonic atomization.
In FIG. 5,
[0033]
The pretreatment unit 5 is configured to overflow the sample water 15 in the sample water storage unit 531 and maintain a constant water level. An
[0034]
On the sample water storage part 531, a cylindrical
[0035]
Further, a
[0036]
In addition, a coil-shaped
[0037]
Due to the rotation of the motor 56, the blade row 57 attached to the
[0038]
According to this embodiment, since the flow path such as a tube for supplying the
[0039]
FIG. 6 is a configuration diagram of a water quality monitoring apparatus for explaining an example of analyzing a sample solution collected on site.
In FIG. 6, the pretreatment device 5 and the
Note that the power of the filtration unit 5 may be supplied from the
[0040]
Next, an example of the analysis unit of the analyzer of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the overall configuration of the analysis unit of this embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a configuration diagram of the analysis unit of the present embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
9 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
10 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
11 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.
In each figure, an
[0041]
The above-described mixing reaction part is constituted by a
[0042]
The
The
[0043]
The reagent injection holes 733 to 735 are formed by etching a large number of micro holes from the opposite side (hereinafter referred to as the back surface) of the etched surface of the
[0044]
The
[0045]
In the mixing
[0046]
A second reagent driving unit 82 is connected to the second
[0047]
A first reagent driving unit 81 is connected to the first
[0048]
The
[0049]
A third
[0050]
A third
[0051]
A cleaning
[0052]
A hydraulic
[0053]
Further, the
[0054]
A
[0055]
In the example of FIG. 7, the
[0056]
Next, the measurement operation according to this embodiment will be described.
[0057]
In this analysis unit, the standard solution calibration operation (also referred to as 0 measurement) performs the operation of mixing and heating the reagent to the standard solution in which the chemical component to be measured does not exist in the same manner as the sample solution measurement. The amount of light 753 transmitted through the detector when the chemical component concentration is 0 is obtained. Next, by the sample solution measurement operation, the sample solution is introduced to measure the sample solution, and the amount of light 753 transmitted through the detection portion in the sample solution is obtained.
[0058]
FIG. 12 is a calibration curve graph showing the concentrations of chemical components contained in the sample solution.
In FIG. 12, the absorbance is obtained from the ratio of the two permeation amounts, and the concentration of the chemical component contained in the sample solution is obtained in light of the previously measured calibration curve shown in FIG.
[0059]
The standard solution calibration operation will be described below. First, the first reagent driving unit 81, the second reagent driving unit 82, the standard
[0060]
Here, the hydraulic
[0061]
Q1 + Q2 + Qr + Qd + Qs = 0 (11)
When the flow rate Qs is obtained from this equation (1), the following equation (12) is obtained.
[0062]
Qs = − (Q1 + Q2 + Qr + Qd) (12)
In the case of 0 measurement, since it is not desirable that the sample liquid is introduced from the suction /
[0063]
QR = Qr + Qs = − (Q1 + Q2 + Qd) (13)
As is apparent from the equation (3), the first reagent, the second reagent, and the standard solution are mixed at a mixing ratio of Q1: Q2: QR to generate the first mixed solution. Here, the mixing ratio is set so as to correspond to a specified mixing ratio at which the reaction between the chemical component and each reagent is sufficiently performed. Each
[0064]
Next, an electric current is passed through a
[0065]
Next, the third
[0066]
| Q3 | ≦ | Qd | (14)
Here, Q3 and Q3 + Qd (flow rate of the first reaction liquid) are set so as to correspond to a prescribed mixing ratio at which the reaction between the target chemical component and each reagent is sufficiently performed. Further, each drive unit is stopped when the tip of the second mixed liquid composed of the first reaction liquid and the third reagent reaches the downstream working
[0067]
Next, the hydraulic
[0068]
Next, an electric current is passed through the
This measurement is performed by the light detection unit including the
[0069]
Next, the hydraulic
[0070]
Subsequently, the sample solution measurement operation will be described. First, the first reagent driving unit 81, the second reagent driving unit 82, and the hydraulic
[0071]
Here, when the flow rate of the working fluid is Qd, the flow rate of the first reagent is Q1, and the flow rate of the second reagent is Q2, the flow rate Qs of the sample liquid sucked into the
[0072]
Qs =-(Q1 + Q2 + Qd) (15)
Here, Q1: Q2: Qs is made to coincide with the mixing ratio Q1: Q2: QR in the standard solution described above. As a result, the sample liquid is sucked from the intake /
[0073]
Next, an electric current is passed through a
[0074]
Next, the third
[0075]
| Q3 | ≦ | Qd | (16)
When the tip of the second mixed liquid composed of the first reaction liquid and the third reagent reaches the downstream working
[0076]
Next, after the hydraulic
[0077]
Next, an electric current is passed through the
[0078]
Next, the hydraulic
[0079]
The above standard solution calibration operation and sample solution measurement operation are taken as one cycle, and subsequent measurements are performed. In this example, two reagents were used for the first reaction and one reagent was used for the second reaction. However, when the number of reagents differs depending on the target chemical component, the number of reagent injection holes is increased or decreased. Alternatively, this can be dealt with by providing a sufficient number of reagent injection holes and changing the number of operating reagent injection holes. Further, the heating operation may be omitted for reactions that do not require heating.
[0080]
According to the present embodiment, since the reagent injection holes 733 to 735 are provided before and after the
[0081]
The feature of the present embodiment will be described more specifically. The
A reaction
[0082]
The
[0083]
In addition, the
[0084]
Further, a
[0085]
The
[0086]
In addition, reagent injection holes 733 and 734 that are located between the suction /
[0087]
In addition, the
[0088]
13 is a cross-sectional view taken along line EE in FIG.
FIG. 14 is a perspective view of an essential part of an analyzer equipped with an embodiment of the present invention.
In each figure, the
[0089]
Further, a
[0090]
According to the present embodiment, the sample liquid can be supplied to the plurality of
[0091]
FIG. 15 is a configuration diagram showing an example of a monitoring system of the present invention.
In FIG. 15, from the image of the river water surface sent to the water quality monitoring center 91 from the monitoring
[0092]
In the case of movement according to water, if it is similar to a fish, judging from the outer shape and color, the movement is classified as a dead fish. Other objects are classified as general suspended matters. Further, the detected objects classified into each are enlarged and imaged and recorded by a telephoto lens (not shown) and a
[0093]
When this determination is input to the system by the input means, the system sends a warning to the terminals of each related organization together with the location, the number of suspended objects, and the like. It is also possible to provide a pond-like place where river water is drawn on the river bank, etc., partition the entrance and exit of the pond with a net, and monitor the fish by installing a surveillance camera in the pond. According to the present embodiment, the fish in the river can be monitored directly, so that an abnormality can be detected early. In addition, management such as feeding and cleaning necessary for rearing in an aquarium is not required.
[0094]
In addition, when an abnormality is discovered in the monitoring system, the frequency of water quality monitoring devices existing in the basin including the abnormal location is increased, and past water quality information from each water quality monitoring device is called in, and the water quality at each measurement point is If the correlation between data trends is calculated and it is recognized that the change is from the upstream measurement point to the downstream measurement point, it is assumed that there is an accident point upstream from the most upstream measurement point. Report to the relevant department. In addition, when a changed water quality item can be identified, the frequency is further increased for the item, and the measurement frequency is decreased to a normal frequency or less for an unrelated water quality item. This speeds up the determination of the accident point.
[0095]
In the conventional method for identifying the pollutant inflow point, for example, when the pollutant temporarily flows in and immediately spreads evenly across the river cross section, the time elapses from the time when the pollutant flows. Sometimes, the concentration C (x, t) (mg / L) of the pollutant at the flow distance x (m) from the place where it flows is
[Expression 1]
It becomes. Where u: typical flow velocity (m) in the calculation interval, D x : Diffusion coefficient (m2 / s), C 0 : Sewage concentration (mg / L), Q 0 : Sewage inflow (L). Although this formula predicts pollution expansion, it actually simplifies the actual river condition and does not reflect the river condition as it is, so it actually measures the water quality and corrects the prediction. Yes. Further, for example, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 11-256665, since water quality measurement / calculation is performed after the contamination is discovered, there is a fear that a quick response cannot be performed.
[0096]
In this embodiment, a method for estimating the occurrence time / location when a pollutant is first confirmed by a water quality monitoring device will be described. Assume that pollutants have been confirmed by multiple water quality monitoring devices installed upstream and downstream of a river. At this time, a cross-correlation between pollutant concentration data trends from a plurality of water quality monitoring devices is taken, and a time difference between each trend is obtained. Next, the time difference of each trend (refer to FIG. 16, hereinafter, considered as a set of
b = (t2-t1) (Equation 2)
And t2 and t2 match the peaks of the two trends (t1 and t2 represent the time when the pollutant was detected by the water quality monitoring device when the pollutant inflow time is 0. Absolute time when the pollutant flows in Is unknown). Furthermore, the time interval of one trend is set to a1 times the actual time interval. Usually, since the trend spreads by diffusion on the downstream side, the time interval on the downstream side is narrowed (0 <a1 <1). Thereafter, the cross-correlation between the two data is taken, and when the correlation becomes large, the time interval is further increased by a2 (0 <a2 <a1). When the correlation becomes small, the time interval is set to a2 (a1 <a2 <1). The above is repeated, and the operation is stopped when the cross-correlation change exceeds the set value for the nth time. It is assumed that the time change of the trend follows (Equation 1).
The numerator of the term in exp in (Expression 1) is symmetric around t = x / u even if time changes, but the denominator increases in proportion to the increase in t. Therefore, if the time interval is t2 / t1, it is considered that the shapes of the two trends coincide and the cross-correlation is maximized. Therefore,
an = t2 / t1 (Equation 3)
Thus, t2 and t1 can be obtained from (Equation 2) and (Equation 3). Since the actual time corresponding to t2 and t1 is clear, the actual time of pollutant inflow can be determined. If there are three or more data from the water quality monitoring device, multiple results will be obtained, but the average of these or the range where (Equation 1) seems to hold well (the range where there is little meandering rivers or inflows of other rivers) Select the data set. On the other hand, for the pollutant and the inflow location, the flow velocity u of the river is obtained from the flow velocity obtained by a current meter installed near the water quality monitoring device or the data confirmed by running a tracer in advance. The distance from the water quality monitoring device is obtained by multiplying the flow velocity of this river by the time t1 or t2 obtained previously, and the pollutant inflow point is estimated. In addition, this data is sent to each related organization to confirm the site.
[0097]
According to this embodiment, since the water quality monitoring device can simultaneously detect and measure the contamination, it is possible to estimate the inflow of the pollutant at an early stage and prevent the spread of the contamination.
[0098]
In addition, when there is no water quality monitoring device in the river, there is no report from the pollution source, and when the inflow of pollutants is estimated due to the drowning of fish, etc., the abnormality occurrence point and the upstream and downstream sides of the abnormality occurrence point Temporarily install an on-board or portable water quality monitoring device as a water quality monitoring point. Data from these water quality measurement points is transmitted to the water quality monitoring center, and the pollutant inflow point is estimated by the correlation analysis as described above. Under normal circumstances, these monitoring systems circulate and measure certain measurement points, accumulate water quality data, understand the situation of water quality deterioration, and gather at the time of abnormalities and take measurements (excluding abnormal basins) Basin equipment and personnel can also be supported).
[0099]
According to this embodiment, since the water quality monitoring system can be operated in a plurality of rivers, the cost of equipment and personnel can be reduced.
[0100]
In addition to toxic substances such as cyan, environmental pollutants such as phosphorus and nitrogen can also be used to estimate specific pollutant inflow locations. Environmental pollutants such as phosphorus and nitrogen will not cause fish and other aquatic organisms to die immediately unless they are at very high concentrations. Therefore, the method is more effective because it is not found due to moribund fish. In addition, if a polluted material inflow location is estimated, it is possible to conduct a water quality inspection of the drainage of the relevant business around the estimated location, specify the emission source, and instruct purification measures.
[0101]
In addition, contamination by surface sources such as cultivated land can be estimated from seasonal changes such as an increase in pollutants during the fertilizer application period and the absence of clear fluctuations in a short period.
Moreover, the contamination by household wastewater etc. can be estimated from the fact that changes in the daily cycle corresponding to the activities of the human daily cycle are observed. From these data that can be regarded as surface sources, it is possible to propose and plan the installation of sewage treatment plants in each basin.
[0102]
In addition, when pollutants are continuously discharged by the operator, no clear peak is observed, but deterioration of water quality is observed at the water quality measurement point downstream from the point where the wastewater from the operator flows. . In addition, information such as improvement in water quality can be obtained on the days of operation suspension such as holidays. If continuous discharge from the operator is estimated from these information, water quality is measured upstream from the measurement point where contamination was confirmed by the on-board or portable water quality monitoring device. In this case, the water quality gradually deteriorates toward the contamination inflow site. Since the water quality suddenly improves after passing the contamination inflow point, look for points where the water quality suddenly improves. If a pollutant inflow location is estimated due to an abnormality, conduct a water quality test on the wastewater around the estimated location, identify the source of discharge, and instruct purification measures.
[0103]
In this case, the location can be specified more accurately by loading a water quality monitoring device on a ship and continuously measuring the water quality. If the analyzer is small, the ship to be loaded can be small, and observation in a small river becomes easy.
[0104]
【The invention's effect】
According to the present invention, detailed and quick detection of water pollution can be performed with a small water quality monitoring device, so that countermeasures in the event of a water quality accident can be made quickly, and water environment management and water quality management at a pollutant discharge establishment are easy. Water quality monitoring system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a water quality monitoring system provided with an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a water quality monitoring system provided with an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a water quality monitoring system provided with an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a water quality monitoring system provided with an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a water quality monitoring apparatus provided with an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a water quality monitoring apparatus provided with an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a structural diagram of an analysis unit provided with an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the microcell taken along the line AA.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the microcell taken along the line BB.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the microcell taken along the line CC.
FIG. 11 is a cross-sectional view of the micro cell taken along the line DD.
FIG. 12 is a characteristic diagram of a calibration curve.
13 is a cross-sectional view taken along the line E-E in FIG. 14;
FIG. 14 is a perspective view of an essential part of an analyzer equipped with an embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a configuration diagram of a water quality monitoring system provided with an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram representing processing steps comprising an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 .... Water quality monitoring device, 7 .... Microcell, 8 .... Pretreatment device, 20 .... Drain port, 21 ... Drainage, 22 .... Water tank, 31 ... Power supply, 32 ... Communication means, 33 ...・ Structure, 35 ・ ・ Movement mechanism, 40 ・ ・ Analyzer, 90, 93 ・ ・ Monitoring camera, 91 ・ ・ Water quality monitoring center, 941, 942 ・ ・ Trend.
Claims (10)
前記水質データを水質監視センターや排水口に排水を排出する可能性のある事業所に報知する手段を備えたことを特徴とする水質監視システム。The water quality monitoring system according to claim 1,
A water quality monitoring system comprising means for notifying the water quality data to a water quality monitoring center or a business establishment that may discharge the wastewater to a drain outlet.
排水を一旦貯留する中間槽と、この中間槽の水位が一定以上になったとき前記排水をくみ上げて水質を測定する手段と、前記中間槽の排水を排出する手段を備えたことを特徴とする水質監視システム。In the water quality monitoring system according to any one of claims 1 to 3,
An intermediate tank for temporarily storing waste water, means for measuring the water quality by pumping up the waste water when the water level of the intermediate tank exceeds a certain level, and means for discharging the waste water of the intermediate tank Water quality monitoring system.
前記試料水の濾過装置と、この濾過装置による濾過水の水質を分析する分析装置を備えた水質監視装置と、前記濾過水と電源を供給するそれぞれの接続部とを有し、前記接続部を着脱可能としたことを特徴とする水質監視システム。The water quality monitoring system according to claim 6,
The sample water filtration device, a water quality monitoring device provided with an analysis device for analyzing the quality of filtered water by the filtration device, and each connection portion for supplying the filtered water and power, and the connection portion A water quality monitoring system that is detachable.
前記水域を監視する監視カメラと、この監視カメラにより得た画像を画像処理して画像内の浮遊物のサイズ、動きを検出する検出手段とを備え、この検出手段から魚と他の浮遊物を分別することを特徴とする水質監視システム。The water quality monitoring system according to claim 6,
A monitoring camera for monitoring the water area, and a detection means for detecting the size and movement of the floating substance in the image by performing image processing on the image obtained by the monitoring camera, from which the fish and other floating substances are detected. Water quality monitoring system characterized by sorting.
前記汚染発生時刻と、前記河川に設置した流量センサとからの流量データとを演算して汚染発生点を推定することを特徴とする水質監視システム。The water quality monitoring system according to claim 9, wherein
A water quality monitoring system, wherein the pollution occurrence point is estimated by calculating the pollution occurrence time and flow data from a flow sensor installed in the river.
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