JP2013178134A - 水質測定システム - Google Patents
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Abstract
【課題】微生物を連続的に検出、計数すること。
【解決手段】原水バッファタンク１０１内の原水の濁度が所定値（例えば２０度）未満である場合、採水制御部１０５は、原水供給タンク１０３と水質測定装置１の小容量タンク２１とを繋ぐ配管Ｌ６に設けられた電磁二方弁１１０ａを開くことによって、原水供給タンク１０３内の原水を小容量タンク２１内に供給する。一方、原水バッファタンク１０１内の原水の濁度が所定値以上である場合には、採水制御部１０５は、沈殿処理水供給タンク１０３と水質測定装置１の大容量タンク３２とを繋ぐ配管Ｌ７に設けられた電磁二方弁１１０ｂを開くことによって、沈殿処理水供給タンク１０４内の沈殿処理水を大容量タンク２１内に供給する。
【選択図】図７
【解決手段】原水バッファタンク１０１内の原水の濁度が所定値（例えば２０度）未満である場合、採水制御部１０５は、原水供給タンク１０３と水質測定装置１の小容量タンク２１とを繋ぐ配管Ｌ６に設けられた電磁二方弁１１０ａを開くことによって、原水供給タンク１０３内の原水を小容量タンク２１内に供給する。一方、原水バッファタンク１０１内の原水の濁度が所定値以上である場合には、採水制御部１０５は、沈殿処理水供給タンク１０３と水質測定装置１の大容量タンク３２とを繋ぐ配管Ｌ７に設けられた電磁二方弁１１０ｂを開くことによって、沈殿処理水供給タンク１０４内の沈殿処理水を大容量タンク２１内に供給する。
【選択図】図７
Description
本発明は、河川や湖沼等の環境水や上下水道の各処理プロセスにおける処理水等の原水中に含まれる微生物を検出、計数する水質測定システムに関する。
近年、クリプトスポリジウム等の原虫類、腸管出血性大腸菌Ｏ１５７やレジオネラ菌等の細菌、及びウィルス等の微生物による水系感染症の発生が大きな社会問題となっている。水系感染症の発生を防ぐためには、水処理プロセスにおいて微生物をモニタリングすることが重要である。このような背景から、特許出願人は、試料水中に含まれる微生物を膜ろ過によって濃縮し、洗浄液をろ過ユニットに通水することによって膜上に補足された微生物を回収し、回収した微生物に蛍光標識された抗体を結合し、蛍光検出器を用いて微生物を検出、計数する水質測定装置を提案している（特許文献１参照）。
しかしながら、従来の水質測定装置には、測定毎に必要になる大量の試料水を自動採水する機能がなかった。このため、従来の水質測定装置を利用して微生物を検出、計数する際には、試料水が無くなる度毎に作業員が水質測定装置に試料水を補給する必要があり、微生物を連続的に検出、計数することができなかった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、微生物を連続的に検出、計数可能な水質測定システムを提供することにある。
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る水質測定システムは、試料水中に含まれる微生物を膜ろ過によって濃縮し、膜上に補足された微生物を回収し、回収した微生物に蛍光標識された抗体を結合し、蛍光検出器を用いて微生物を検出、計数する水質測定装置と、前記水質測定装置からの補給要求に応じて、前記水質測定装置に試料水を供給する自動採水装置と、を備えることを特徴とする。
本発明に係る水質測定システムは、上記発明において、前記自動採水装置が、原水の濁度を計測する濁度計を備え、該濁度計によって計測された原水の濁度が所定値未満である場合、該原水を前記試料水として前記水質測定装置に供給し、該濁度計によって計測された原水の濁度が所定値以上である場合には、沈殿処理水を前記試料水として前記水質測定装置に供給することを特徴とする。
本発明に係る水質測定システムは、上記発明において、前記水質測定装置が、測定の度毎に前記膜を洗浄する機構を備えることを特徴とする。
本発明に係る水質測定システムは、上記発明において、前記水質測定装置が、測定回数が所定回数に到達した際に前記膜の交換を促す情報を出力することを特徴とする。
本発明に係る水質測定システムによれば、作業員が水質測定装置に試料水を補給する必要が無くなるので、微生物を連続的に検出、計数できる。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である水質測定システムの構成について説明する。
〔水質測定システムの構成〕
図１は、本発明の一実施形態である水質測定システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である水質測定システムは、試料水（原水又は沈殿処理水）中に含まれる微生物を膜ろ過によって濃縮し、洗浄液をろ過ユニットに通水することによって膜上に補足された微生物を回収し、回収した微生物に蛍光標識された抗体を結合し、蛍光検出器を用いて微生物を検出、計数する水質測定装置１と、水質測定装置１からの補給要求に応じて水質測定装置１に試料水を供給する自動採水装置１００と、を備えている。
図１は、本発明の一実施形態である水質測定システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である水質測定システムは、試料水（原水又は沈殿処理水）中に含まれる微生物を膜ろ過によって濃縮し、洗浄液をろ過ユニットに通水することによって膜上に補足された微生物を回収し、回収した微生物に蛍光標識された抗体を結合し、蛍光検出器を用いて微生物を検出、計数する水質測定装置１と、水質測定装置１からの補給要求に応じて水質測定装置１に試料水を供給する自動採水装置１００と、を備えている。
〔水質測定装置の構成〕
図２は、図１に示す水質測定装置の外観を示す斜視図である。図３は、図２に示す標識／測定ユニットの内部構成を示す図である。図４は、図１に示す水質測定装置の構成を示すブロック図である。図５は、図４に示すろ過ユニットの構成を示す模式図である。
図２は、図１に示す水質測定装置の外観を示す斜視図である。図３は、図２に示す標識／測定ユニットの内部構成を示す図である。図４は、図１に示す水質測定装置の構成を示すブロック図である。図５は、図４に示すろ過ユニットの構成を示す模式図である。
図２に示すように、水質測定装置１は、小容量試料濃縮部（１Ｌ、平膜ろ過）２、大容量試料濃縮部（１０Ｌ、セラミック膜ろ過）３、及び標識／測定部４を備えている。小容量試料濃縮部２は、平膜を用いて試料水から微生物を分離、濃縮するものである。図４に示すように、小容量試料濃縮部２は、試料水を貯留する小容量タンク２１、洗浄液を貯留する洗浄液タンク２２、平膜を備えるろ過ユニット２３、及び排液を貯留する排液タンク２４を備えている。
図５に示すように、ろ過ユニット２３は、平膜２３ｃを上部部材２３ａ及び下部部材２３ｂによって挟持した構成となっている。上部部材２３ａは、小容量タンク２１内の試料水を供給する配管に接続される接続部２３ｄと、試料水から分離された微生物を含む懸濁液を空気圧によって回収するための加圧及び／又は吸気用の配管に接続される接続部２３ｅと、試料水を回収する配管Ｌ１に接続される接続部２３ｆと、を備えている。下部部材２３ｂは、洗浄液タンク２２内の洗浄液を供給する配管に接続される接続部２３ｇと、排液タンク２４に排液を排出する配管に接続される接続部２３ｈと、を備えている。
ろ過ユニット２３は、小容量タンク２１内に貯留されている試料水から微生物を分離する。平膜２３ｃ上に捕捉された微生物は、配管Ｌ１に設けられた電磁二方弁２５及び電磁三方弁２６を制御することによって懸濁液の流路を切り替えることによって回収される。また、水質測定装置１全体の動作を制御する測定制御装置３３（図７参照）は、洗浄液タンク２２内の洗浄液を平膜２３ｃに供給し、配管Ｌ１に設けられた電磁二方弁２５及び電磁三方弁２６を制御することによって洗浄液を排出することにより、測定が行われる度毎に平膜２３ｃを洗浄する。また、測定制御装置３３は、所定回数の測定が行われる度毎に平膜２３ｃを交換することを作業員に促す。
図４に示すように、大容量試料濃縮部３は、セラミック膜３１を用いて大容量タンク３２内に貯留されている沈殿処理水を濃縮して、回収した沈殿処理水を小容量タンク２１内に注入するものである。
図３に示すように、標識／測定部４は、標識部４ａと測定部４ｂとを備えている。図４に示すように、標識部４ａは、標識抗体タンク４１内に貯留されている蛍光標識された抗体を原虫に結合させる標識装置４２を備えている。測定部４ｂは、蛍光検出器４３を用いて試料水中に含まれている微生物を検出、計数し、検出した微生物を回収タンク４４内に分取する。光学検出器４３は、光源４５、フローセル４６、及び検出器４７を備え、フローセル４６内を流れる試料水に例えば波長４８８ｎｍのレーザー光を照射し、蛍光強度と散乱光とを検出器４７で測定することによって、試料水中に含まれている微生物を検出、計数する。
〔自動採水装置の構成〕
図６は、図１に示す自動採水装置の外観を示す斜視図である。図７は、図１に示す自動採水装置の構成を示すブロック図である。
図６は、図１に示す自動採水装置の外観を示す斜視図である。図７は、図１に示す自動採水装置の構成を示すブロック図である。
図６に示すように、自動採水装置１００は、原水バッファタンク１０１、沈殿処理水バッファタンク１０２、原水供給タンク１０３、沈殿処理水供給タンク１０４、及び採水制御部１０５を備えている。
図７に示すように、原水バッファタンク１０１は、配管Ｌ２から供給される原水を貯留するものである。原水バッファタンク１０１には、原水の水位を測定する水位計１０６ａが設けられている。採水制御部１０５は、水位計１０６ａによって計測された原水の水位が所定値以上であるか否かに基づいて、水質測定システムを運転可能か否かを判断する。水位計１０６ｂによって計測された原水の水位が所定値未満である場合、採水制御部１０５は、水質測定システムの運転を待機する。原水バッファタンク１０１のメンテナンス時には、採水制御部１０５は、配管Ｌ２に設けられた三方弁１０７ａを操作することによって原水を系外に排出する。
沈殿処理水バッファタンク１０２は、配管Ｌ３から供給される沈殿処理水を貯留するものである。沈殿処理水バッファタンク１０２には、沈殿処理水の水位を測定する水位計１０６ｂが設けられている。採水制御部１０５は、水位計１０６ｂによって計測された沈殿処理水の水位が所定値以上であるか否かに基づいて、水質測定システムを運転可能か否かを判断する。水位計１０６ｂによって計測された沈殿処理水の水位が所定値未満である場合、採水制御部１０５は、水質測定システムの運転を待機する。沈殿処理水バッファタンク１０３のメンテナンス時には、採水制御部１０５は、配管Ｌ３に設けられた三方弁１０７ｂを操作することによって沈殿処理水を系外に排出する。
原水供給タンク１０３は、ポンプ１０８ａによって配管Ｌ４を介して揚水される原水バッファタンク１０１内の原水を貯留するものである。原水供給タンク１０３には、原水を攪拌する攪拌器１０３ａ、オーバーフローした原水を排出する排水管１０３ｂ、及び原水の水位を測定する水位計１０３ｃが設けられている。採水制御部１０５は、水位計１０３ｃによって計測された原水の水位が所定値以上である場合、水質測定システムの動作を停止する。また、採水制御部１０５は、濁度計１０９によって計測された原水の濁度が所定値以下、且つ、水位計１０６ａによって計測された原水の水位が所定値以上である場合、ポンプ１０８ａを駆動することによって原水供給タンク１０３に原水を供給する。
沈殿処理水供給タンク１０４は、ポンプ１０８ｂによって配管Ｌ５を介して揚水される沈殿処理水バッファタンク１０２内の沈殿処理水を貯留するものである。沈殿処理水供給タンク１０４には、沈殿処理水を攪拌する攪拌器１０４ａ、オーバーフローした沈殿処理水を排出する排水管１０４ｂ、及び沈殿処理水の水位を測定する水位計１０４ｃが設けられている。採水制御部１０５は、水位計１０４ｃによって計測された沈殿処理水の水位が所定値以上である場合、水質測定システムの動作を停止する。また、採水制御部１０５は、濁度計１０９によって計測された原水の濁度が所定値以下、且つ、水位計１０６ｂによって計測された沈殿処理水の水位が所定値以上である場合、ポンプ１０８ｂを駆動することによって沈殿処理水供給タンク１０４に沈殿処理水を供給する。
採水制御部１０５は、マイクロコンピュータ等の演算処理装置によって構成され、自動採水装置１００全体の動作を制御する。具体的には、採水制御部１０５は、濁度計１０９を利用して原水バッファタンク１０１内の原水の濁度を常時検出し、水質測定装置１の測定制御部３３から試料水の補給要求を受信すると、原水バッファタンク１０１内の原水の濁度に基づいて原水供給タンク１０３内の原水又は沈殿処理水タンク１０４内の沈殿処理水を水質測定装置１に供給する。
例えば、原水バッファタンク１０１内の原水の濁度が所定値（例えば２０度）未満である場合、採水制御部１０５は、原水供給タンク１０３と水質測定装置１の小容量タンク２１とを繋ぐ配管Ｌ６に設けられた電磁二方弁１１０ａを開くことによって、原水供給タンク１０３内の原水を小容量タンク２１内に供給する。一方、原水バッファタンク１０１内の原水の濁度が所定値以上である場合には、採水制御部１０５は、沈殿処理水供給タンク１０３と水質測定装置１の大容量タンク３２とを繋ぐ配管Ｌ７に設けられた電磁二方弁１１０ｂを開くことによって、沈殿処理水供給タンク１０４内の沈殿処理水を大容量タンク２１内に供給する。
なお、通常時、配管Ｌ７に設けられた電磁二方弁１１０ｃは閉じられ、沈殿処理水タンク３２に設けられた電磁三方弁１１１によって沈殿処理水タンク３２内は加圧された状態になっている。このため、沈殿処理水供給タンク１０４から沈殿処理水を供給する際には、水質測定装置１全体の動作を制御する測定制御部３３は、電磁二方弁１１０ｃを開き、電磁三方弁１１１を大気開放することによって、沈殿処理水タンク３２内を大気開放する。
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である水質測定システムでは、自動採水装置１００が、水質測定装置１からの補給要求に応じて、水質測定装置１に試料水を供給するので、作業員が水質測定装置１に試料水を補給する必要が無くなり、微生物を連続的に検出、計数することができる。
また、一平膜２３ｃを交換せずに測定を繰り返すと微生物の回収率が上昇するが、本発明の一実施形態である水質測定システムでは、水質測定装置１が、測定の度毎に平膜２３ｃを洗浄する機構を備えるので、微生物の回収率が上昇することなく、安定した回収率で微生物を連続的に検出、計数することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
１ 水質測定装置
２ 小容量試料濃縮部
３ 大容量試料濃縮部
４ 標識／測定部
４ａ 標識部
４ｂ 測定部
２１ 小容量タンク
２２ 洗浄液タンク
２３ ろ過ユニット
２４ 排液タンク
３１ セラミック膜
３２ 大容量タンク
４１ 標識抗体タンク
４２ 標識装置
４３ 蛍光検出器
４４ 回収タンク
４５ 光源
４６ フローセル
４７ 検出器
１００ 自動採水装置
１０１ 原水バッファタンク
１０２ 沈殿処理水バッファタンク
１０３ 原水供給タンク
１０４ 沈殿処理水供給タンク
１０５ 採水制御部
１０９ 濁度計
２ 小容量試料濃縮部
３ 大容量試料濃縮部
４ 標識／測定部
４ａ 標識部
４ｂ 測定部
２１ 小容量タンク
２２ 洗浄液タンク
２３ ろ過ユニット
２４ 排液タンク
３１ セラミック膜
３２ 大容量タンク
４１ 標識抗体タンク
４２ 標識装置
４３ 蛍光検出器
４４ 回収タンク
４５ 光源
４６ フローセル
４７ 検出器
１００ 自動採水装置
１０１ 原水バッファタンク
１０２ 沈殿処理水バッファタンク
１０３ 原水供給タンク
１０４ 沈殿処理水供給タンク
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１０９ 濁度計
Claims (4)
- 試料水中に含まれる微生物を膜ろ過によって濃縮し、膜上に補足された微生物を回収し、回収した微生物に蛍光標識された抗体を結合し、蛍光検出器を用いて微生物を検出、計数する水質測定装置と、
前記水質測定装置からの補給要求に応じて、前記水質測定装置に試料水を供給する自動採水装置と、
を備えることを特徴とする水質測定システム。 - 前記自動採水装置は、原水の濁度を計測する濁度計を備え、該濁度計によって計測された原水の濁度が所定値未満である場合、該原水を前記試料水として前記水質測定装置に供給し、該濁度計によって計測された原水の濁度が所定値以上である場合には、沈殿処理水を前記試料水として前記水質測定装置に供給することを特徴とする請求項１に記載の水質測定システム。
- 前記水質測定装置は、測定の度毎に前記膜を洗浄する機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の水質測定システム。
- 前記水質測定装置は、測定回数が所定回数に到達した際に前記膜の交換を促す情報を出力することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の水質測定システム。
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