JP5878038B2 - Water quality measurement system - Google Patents
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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。 The present invention relates to a water quality measuring system for detecting and counting microorganisms contained in raw water such as environmental water such as rivers and lakes and treated water in each treatment process of water and sewage.
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捕捉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)。 In recent years, the occurrence of waterborne infectious diseases caused by protozoa such as Cryptosporidium, bacteria such as enterohemorrhagic Escherichia coli O157 and Legionella, and microorganisms such as viruses has become a major social problem. In order to prevent the occurrence of waterborne infections, it is important to monitor microorganisms in the water treatment process. Against this background, the patent applicant concentrates the microorganisms contained in the sample water by membrane filtration, collects the microorganisms captured on the membrane by passing the washing liquid through the filtration unit, and fluoresces the collected microorganisms. A water quality measuring device that binds labeled antibodies and detects and counts microorganisms using a fluorescence detector has been proposed (see Patent Document 1).
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。 However, the conventional water quality measuring device has no function of automatically collecting a large amount of sample water required for each measurement. For this reason, when detecting and counting microorganisms using a conventional water quality measurement device, it is necessary for the worker to replenish the water quality measurement device with sample water every time sample water runs out. Detection and counting were not possible.
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。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a water quality measurement system capable of continuously detecting and counting microorganisms.
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、膜上に捕捉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、原水を試料水として水質測定装置が有する小容量タンクに供給するために小容量タンクに対応した所定の少量の原水を貯留する原水供給タンク、原水供給タンクに対し原水を連続的に供給するために原水を貯留する原水バッファタンク、沈殿処理水を試料水として水質測定装置が有する大容量タンクに供給するために大容量タンクに対応して少量より多い所定の多量の沈殿処理水を貯留する沈殿処理水供給タンク、沈殿処理水供給タンクに対して沈殿処理水を連続的に供給するために沈殿処理水を貯留する沈殿処理水バッファタンク、および原水バッファタンクにおける原水の濁度を計測する濁度計を有し、水質測定装置からの補給要求に応じて、濁度計によって計測された原水バッファタンクにおける原水の濁度が所定値未満である場合、原水供給タンクに貯留された所定の少量の原水を試料水として小容量タンクに供給し、濁度計によって計測された原水バッファタンクにおける原水の濁度が所定値以上である場合、沈殿処理水供給タンクに貯留された所定の多量の沈殿処理水を試料水として大容量タンクに供給する自動採水装置と、を備えた水質測定システムであって、水質測定装置が、平膜ろ過ユニットおよびセラミック膜ろ過ユニットをさらに有し、小容量タンクに試料水として原水が供給された場合、試料水中に含まれる微生物は、平膜ろ過ユニットによって濃縮されて検出、計数の対象になり、大容量タンクに試料水として沈殿処理水が供給された場合、試料水中に含まれる微生物は、セラミック膜ろ過ユニットによって濃縮されて小容量タンクに対応した所定の少量の沈殿処理水とされて小容量タンクに供給された後、平膜ろ過ユニットによって濃縮されることにより、検出、計数の対象になることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve the object, the water quality measurement system according to the present invention concentrates microorganisms contained in sample water by membrane filtration, collects microorganisms captured on the membrane, and collects the collected microorganisms. Corresponding to a small volume tank to bind a fluorescently labeled antibody and detect and count microorganisms using a fluorescence detector, and to supply raw water to the small volume tank of the water quality measurement device as sample water A raw water supply tank that stores a predetermined small amount of raw water, a raw water buffer tank that stores raw water in order to continuously supply raw water to the raw water supply tank, and a large-capacity tank that the water quality measurement device has as a sample water using precipitation-treated water Precipitation treated water supply tank for storing a predetermined large amount of precipitated treated water, which is larger than a small amount, corresponding to the large capacity tank, A precipitating treated water buffer tank for storing the precipitation treatment water to be supplied, and a turbidimeter to measure the turbidity of the raw water in the raw water buffer tank, depending on the replenishment request from the water quality measuring device, turbidity When the turbidity of the raw water in the raw water buffer tank measured by the meter is less than the predetermined value, a predetermined small amount of raw water stored in the raw water supply tank is supplied as sample water to the small-capacity tank and measured by the turbidimeter. If the turbidity of the raw water in the raw water buffer tank is a predetermined value or more, and an automatic water sampling device for supplying to the large-capacity tank is stored in the precipitation treatment water supply tank, predetermined amounts of precipitation treated water as sample water, the a quality measurement system comprising, water quality measuring device further includes a flat sheet membrane filtration unit and ceramic membrane filter unit, the raw water is fed as sample water to a small volume tank In this case, the microorganisms contained in the sample water are concentrated and detected and counted by the flat membrane filtration unit, and when the treated water is supplied as sample water to the large-capacity tank, the microorganisms contained in the sample water After being concentrated by a ceramic membrane filtration unit and made into a predetermined small amount of sediment-treated water corresponding to a small volume tank and supplied to the small volume tank, it is concentrated by a flat membrane filtration unit to detect and count. It is characterized by being a target .
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、測定ごとに前記膜を洗浄する機構を有することを特徴とする。 Water measurement system according to the present invention, in the above invention, the water quality measuring device, characterized in Rukoto to have a mechanism for cleaning the film for each measurement.
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。 The water quality measurement system according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the water quality measurement device outputs information that prompts replacement of the membrane when the number of times of measurement reaches a predetermined number.
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。 According to the water quality measurement system of the present invention, it is not necessary for the worker to replenish sample water to the water quality measurement device, so that microorganisms can be detected and counted continuously.
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。 Hereinafter, a configuration of a water quality measurement system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔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捕捉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。
[Configuration of water quality measurement system]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a water quality measurement system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the water quality measurement system according to one embodiment of the present invention concentrates microorganisms contained in sample water (raw water or precipitation-treated water) by membrane filtration, and passes the cleaning liquid through a filtration unit. The water quality measuring device 1 that collects the microorganisms captured on the membrane by using the fluorescence detector, detects and counts the microorganisms using a fluorescence detector, and supplies from the water quality measuring device 1 And an automatic
〔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。
[Configuration of water quality measuring device]
FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of the water quality measuring apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of the sign / measurement unit shown in FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the water quality measuring apparatus shown in FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the filtration unit shown in FIG.
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。
As shown in FIG. 2, the water quality measuring device 1 includes a small volume sample concentrating section (1 L, flat membrane filtration) 2, a large volume sample concentrating section (10 L, ceramic membrane filtration) 3, and a label /
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。
As shown in FIG. 5, the
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部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、測定制御部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。
The
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。
As shown in FIG. 4, the large-capacity
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。蛍光検出器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。
As shown in FIG. 3, the label /
〔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。
[Configuration of automatic water sampling device]
FIG. 6 is a perspective view showing an appearance of the automatic water sampling apparatus shown in FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the automatic water sampling apparatus shown in FIG.
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。
As shown in FIG. 6, the automatic
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、水質測定システムの運転が可能か否かを判断する。水位計106a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。
As shown in FIG. 7, the raw
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、水質測定システムの運転が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102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。
The sedimentation
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。
The raw
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。
The settling
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供給タンク104内の沈殿処理水を水質測定装置1に供給する。
The water
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104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32内に供給する。
For example, when the turbidity of the raw water in the raw
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、大容量タンク32に設けられた電磁三方弁111によって大容量タンク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、大容量タンク32内を大気開放する。
During normal operation, the electromagnetic two-
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。
As is clear from the above description, in the water quality measurement system according to one embodiment of the present invention, the automatic
また、一つの平膜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、測定ごとに平膜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。
Further, one of but recovery of the microorganisms is increased when the measurement is repeated without replacing the
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。 Although the embodiment to which the invention made by the present inventor is applied has been described above, the present invention is not limited by the description and the drawings that form a part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. That is, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on the present embodiment are all included in the scope of the present invention.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water
Claims (3)
原水を試料水として前記水質測定装置が有する小容量タンクに供給するために前記小容量タンクに対応した所定の少量の前記原水を貯留する原水供給タンク、前記原水供給タンクに対し原水を連続的に供給するために前記原水を貯留する原水バッファタンク、沈殿処理水を試料水として前記水質測定装置が有する大容量タンクに供給するために前記大容量タンクに対応して前記少量より多い所定の多量の前記沈殿処理水を貯留する沈殿処理水供給タンク、前記沈殿処理水供給タンクに対して前記沈殿処理水を連続的に供給するために前記沈殿処理水を貯留する沈殿処理水バッファタンク、および前記原水バッファタンクにおける原水の濁度を計測する濁度計を有し、前記水質測定装置からの補給要求に応じて、前記濁度計によって計測された前記原水バッファタンクにおける原水の濁度が所定値未満である場合、前記原水供給タンクに貯留された前記所定の少量の原水を前記試料水として前記小容量タンクに供給し、前記濁度計によって計測された前記原水バッファタンクにおける原水の濁度が所定値以上である場合、前記沈殿処理水供給タンクに貯留された前記所定の多量の沈殿処理水を前記試料水として前記大容量タンクに供給する自動採水装置と、
を備えた水質測定システムであって、
前記水質測定装置が、平膜ろ過ユニットおよびセラミック膜ろ過ユニットをさらに有し、
前記小容量タンクに前記試料水として前記原水が供給された場合、前記試料水中に含まれる微生物は、前記平膜ろ過ユニットによって濃縮されて検出、計数の対象になり、
前記大容量タンクに前記試料水として前記沈殿処理水が供給された場合、前記試料水中に含まれる微生物は、前記セラミック膜ろ過ユニットによって濃縮されて前記小容量タンクに対応した所定の少量の沈殿処理水とされて前記小容量タンクに供給された後、前記平膜ろ過ユニットによって濃縮されることにより、検出、計数の対象になる
ことを特徴とする水質測定システム。 Water quality that concentrates microorganisms contained in sample water by membrane filtration, collects microorganisms captured on the membrane, binds fluorescently labeled antibodies to the collected microorganisms, and detects and counts microorganisms using a fluorescence detector A measuring device;
A raw water supply tank for storing a predetermined small amount of the raw water corresponding to the small-capacity tank in order to supply the raw water as a sample water to the small-capacity tank of the water quality measuring device, and the raw water is continuously supplied to the raw water supply tank. A raw water buffer tank for storing the raw water for supply, and a predetermined large amount corresponding to the large capacity tank in order to supply the large capacity tank of the water quality measurement device as the sample water to the treated water as the sample water. Precipitation treatment water supply tank for storing the precipitation treatment water, precipitation treatment water buffer tank for storing the precipitation treatment water to continuously supply the precipitation treatment water to the precipitation treatment water supply tank, and the raw water It has a turbidity meter to measure the turbidity of the raw water in the buffer tank, depending on the replenishment request from the water quality measuring device, which is measured by the turbidimeter If the turbidity of the raw water in the serial raw water buffer tank is lower than the predetermined value, the supplied small volume tank a small amount of the raw water stored in the predetermined in the raw water supply tank as the water sample, measured by the turbidimeter If the turbidity of the raw water in the raw water buffer tank that is is equal to or greater than a predetermined value, the automatic supplying to the large-capacity tank the precipitation treatment water supply predetermined amounts of precipitation treatment water stored in the tank as the sample water A water sampling device;
A water quality measurement system comprising:
The water quality measuring device further comprises a flat membrane filtration unit and a ceramic membrane filtration unit,
When the raw water is supplied as the sample water to the small-capacity tank, the microorganisms contained in the sample water are concentrated by the flat membrane filtration unit to be detected and counted,
When the settling water is supplied as the sample water to the large-capacity tank, microorganisms contained in the sample water are concentrated by the ceramic membrane filtration unit, and a predetermined small amount of sedimentation processing corresponding to the small-capacity tank is performed. A water quality measurement system characterized in that after being supplied as water and supplied to the small-capacity tank, it is concentrated by the flat membrane filtration unit and becomes a target for detection and counting .
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