JP6493441B2 - 水質測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、水質測定装置に係り、特に有機性排水の生物処理排水など被測定物質濃度の高い水の水質を測定するのに好適な水質測定装置に関する。
排水処理設備の被処理水の水質をセンサによって測定する場合、導電率計、吸光光度計、ｐＨ計、ＯＲＰ計などが用いられている（特許文献１）。
試料水に希釈水を混合して測定に適する濃度とした後、水質を測定することが行われている（特許文献２）。
被測定物質濃度の高い排水の水質をセンサで測定する場合、センサが汚れ、測定精度が低下する。
本発明は、被測定物質濃度の高い排水であっても高精度にて水質を測定することができる水質測定装置を提供することを目的とする。
本発明の水質測定装置は、試料水ラインと、希釈水ラインと、該試料水ラインと希釈水ラインとが連なる合流ラインと、該試料水ラインに設けられた試料水用バルブと、該希釈水ラインに設けられた希釈水用バルブと、該合流ラインからの水の性状を測定する水質測定部と、試料水及び希釈水の流量を測定する流量測定手段とを有する。
本発明の一態様では、前記合流ラインに混合手段が設けられている。
本発明の一態様では、前記希釈水ライン及び合流ラインにそれぞれ流量計が設けられている。
本発明の水質測定装置にあっては、被測定物質濃度の高い試料水について水質測定する場合、試料水に希釈水を混合して水質測定することができるので、水質測定部に汚れが付着したり、それによって測定精度が低下したりすることが防止される。
また、試料水中の被測定物質濃度が高い場合、水質測定部での測定に適した濃度となるように希釈することにより、測定精度の向上を図ることができる。
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態に係る水質測定装置の構成図である。この水質測定装置は、図２に示す排水処理装置１０の原水、中間水Ａ，Ｂ及び放流水の水質を測定するためのものである。
この排水処理装置１０は、原水を第１処理装置（例えば好気性生物処理装置）１１、第２処理装置（例えば加圧浮上装置）１２及び第３処理装置（例えばろ過装置）１３で処理し、放流するよう構成されている。第１処理装置１１から流出する第１処理水を中間水Ａとして採取ライン１４を介して採取し、第２処理装置１２から流出する第２処理水を中間水Ｂとして採取ライン１５を介して採取する。
図１の水質測定装置は、放流水の水質を測定可能であると共に、中間水Ａ，Ｂ及び原水を清水Ｓで希釈して水質測定可能である。この水質測定装置は、清水Ｓ又は放流水によって流路やセンサを洗浄可能としている。清水Ｓとしては、水道水や、井水、その他の工業用水を用いることができる。
清水Ｓは、配管３０（希釈水ライン）、バルブ３１、配管３３、Ｔ字継手３３ａ、配管３４、Ｔ字継手３４ａ、配管３５、Ｔ字継手３５ａ、配管３６、Ｔ字継手３６ａ、及び配管３７を介してラインミキサ３８に供給可能とされている。配管３３および３７には流量計３９ａおよび３９ｂが設けられている。配管３４〜３７によって合流ラインが構成されている。
放流水Ｈを供給するための配管（試料水ライン）４０は、バルブ４１、配管４２、三方弁４３、三方弁４３の一方の流出口に連なる配管４４を介してＴ字継手３３ａに接続されている。三方弁４３の他方の流出口は、配管４５、バルブ４６、配管４７を介して配管９０に連なっている。
中間水Ｂを供給するための配管（試料水ライン）５０は、バルブ５１、配管５２、三方弁５３、三方弁５３の一方の流出口に連なる配管５４を介してＴ字継手３４ａに接続されている。三方弁５３の他方の流出口は、配管５５、バルブ５６、配管５７を介して配管（排水ライン）９０に連なっている。
中間水Ａを供給するための配管（試料水ライン）６０は、バルブ６１、配管６２、三方弁６３、三方弁６３の一方の流出口に連なる配管６４を介してＴ字継手３５ａに接続されている。三方弁６３の他方の流出口は、配管６５、バルブ６６、配管６７を介して配管９０に連なっている。
原水Ｒを供給するための配管（試料水ライン）７０は、バルブ７１、配管７２、三方弁７３、三方弁７３の一方の流出口に連なる配管７４を介してＴ字継手３６ａに接続されている。三方弁７３の他方の流出口は、配管７５、バルブ７６、配管７７を介して配管９０に連なっている。
ラインミキサ３８の流出側は、配管８０、三方弁８１、及び三方弁８１の一方の流出口に連なる配管８３を介して測定カラム８４の流入口に連なっている。測定カラム８４には、電気伝導度計、吸光光度計、ｐＨ計、ＯＲＰ計などの１又は２以上よりなる水質センサ８５が設けられている。なお、ここで吸光光度計としては、試料水中の有機汚濁 (有機物) の程度を紫外線の吸光度 (光の吸収の度合い) として測定する有機物モニター（ＵＶ計）を用いることができる。そして、測定カラム８４の流出口には、排水ａを流出させるための配管８６が接続されている。
この配管８６の測定カラム８４近傍には、測定カラム８４内の水を、後述する配管８８より排出させる際に、測定カラム８４内に空気を流入させるための吸気弁８７が接続されている。
三方弁８１の他方の流出口には排水ｂを排出させるための前記配管８８が接続されている。
前記配管９０は、配管９１，９２に分岐しており、それぞれ排水ｃ，ｄを排出させるようになっている。配管９２にはバルブ９３が設けられている。
上記のバルブ７１は流量調整用のものであり、所定の開度とされる。その他の各バルブ、三方弁は、制御装置（図示略）によって所定シーケンスに従って開閉又は流路切り替えされる。そして、点検やメンテナンス等の場合を除き、通常は、上記のバルブ４１，５１，６１は開であり、バルブ４６，５６，６６，７６，９３は閉となっており、以下においてもこの状態となっている。
この水質測定装置によって放流水Ｈ、中間水Ａ，Ｂ及び原水Ｒの水質を測定する方法について説明する。
初期状態にあっては、バルブ３１および吸気弁８７は閉となっている。また、三方弁４３，５３，６３，７３，８１は、配管４２，４５、配管５２，５５、配管６２，６５、配管７２，７５、配管８０，８８を連通している。制御装置のスタートスイッチを押すと、制御装置は、まず、次のように放流水のみを測定カラム８４に流して放流水の水質測定を行う。
この放流水水質測定にあっては、三方弁４３を配管４２，４４を連通させた状態とし、バルブ３１を閉とし、三方弁５３，６３，７３を配管５２，５５、配管６２，６５、配管７２，７５連通とする。また、三方弁８１を配管８０，８３を連通させた状態とする。これにより、放流水Ｈは、配管４０，４２，４４，３４〜３７、ラインミキサ３８、配管８０，８３の順に流れる。測定カラム８４内の水がすべて放流水Ｈとなり、更に所定時間経過後に放流水Ｈの水質が測定カラム８４のセンサ８５で測定される。
放流水中の溶存物質濃度は十分に低いので、このように放流水Ｈを最初に測定カラム８４に導入することにより、センサ８５が一定の状態に初期化される。
なお、センサ８５で水質測定を行う場合、三方弁８１を配管８０，８８を連通させるように切り替え、測定カラム８４内の水を停止状態としてもよく、放流水Ｈを測定カラム８４内に流したままセンサ８５で測定してもよい。後述の中間水Ｂ，Ａ又は原水Ｒの水質測定時も同様である。
放流水Ｈの水質測定後、三方弁４３を配管４２，４５連通とし、放流水Ｈの流入を停止した状態で、バルブ３１を開とする。清水Ｓは、配管３０，３３〜３７、ラインミキサ３８、配管８０，８３、測定カラム８４、配管８６の順に流れ、系内を所定時間洗浄すると共に、センサ８５を初期化する。
このとき、センサ８５の出力値の経時変化を監視手段で監視し、センサ８５の応答性を評価する。センサ８５の初期状態への回帰が予め定めた時間内に終了しない場合（例えば、過去の清水水質測定時の値にまで低下しない場合）には、このセンサ８５の校正、修理又は交換等が必要なことを示す信号の送信又は表示等を行う。
センサ８５の出力値が所定時間内に過去の清水水質値に戻るなど、センサ８５が正常であると評価された場合には、その後、バルブ３１を閉とし、清水Ｓの配管３３〜３７への流入を停止する。
その状態で、吸気弁８７を開として、三方弁８１を配管８３，８８を連通として、測定カラム８４内の水を排水ｂとして排出させる。排水ｂの排出が完了した後、吸気弁８７を閉とするとともに、三方弁８１を配管８０，８３が連通する状態とする。
次に、中間水Ｂの水質測定を行うために、三方弁５３を配管５２，５４連通とする。中間水Ｂは、配管５０，５２，５４，３５〜３７、ラインミキサ３８、配管８０，８３、測定カラム８４、配管８６の順に流れる。中間水Ｂを所定時間流し、測定カラム８４内の水がすべて中間水Ｂとなり、更に所定時間経過後に中間水Ｂの水質が測定カラム８４のセンサ８５で測定される。
中間水Ｂの水質測定後、三方弁５３を配管５２，５５連通とし、中間水Ｂの流入を停止した状態で、バルブ３１を開とする。清水Ｓは、配管３０，３３〜３７、ラインミキサ３８、配管８０，８３、測定カラム８４、配管８６の順に流れ、系内を所定時間洗浄すると共にセンサ８５を初期化する。
このとき、センサ８５の出力値の経時変化を監視手段で監視し、センサ８５の応答性を評価する。センサ８５の初期状態への回帰が予め定めた時間内に終了しない場合（例えば、過去の清水水質測定時の値にまで低下しない場合）には、このセンサ８５の校正、修理又は交換等が必要なことを示す信号の送信又は表示等を行う。
センサ８５の出力値が所定時間内に過去の清水水質値に戻るなど、センサ８５が正常であると評価された場合には、その後、バルブ３１を閉とし、清水Ｓの配管３３〜３７への流入を停止する。
その状態で、吸気弁８７を開とすると共に、三方弁８１を配管８３，８８を連通として、測定カラム８４内の水を排水ｂとして排出させる。排水ｂの排出が完了した後、吸気弁８７を閉とするとともに、三方弁８１を配管８０，８３が連通する状態とする。
次いで、中間水Ａの水質測定を行うために、三方弁６３を配管６２，６４連通とする。中間水Ａは、配管６０，６２，６４，３６，３７、ラインミキサ３８、配管８０，８３、測定カラム８４、配管８６の順に流れる。中間水Ａを所定時間流し、測定カラム８４内の水が全て中間水Ａとなり、更に所定時間経過後に中間水Ａの水質が測定カラム８４のセンサ８５で測定される。
中間水Ａの水質測定後、三方弁６３を配管６２，６５連通とし、中間水Ａの流入を停止した状態で、バルブ３１を開とする。清水Ｓは、配管３０，３３〜３７、ラインミキサ３８、配管８０，８３、測定カラム８４、配管８６の順に流れ、系内を所定時間洗浄するとともに、センサ８５を初期化する。
このとき、センサ８５の出力値を経時変化を監視手段で監視し、センサ８５の応答性を評価する。センサ８５の初期状態への回帰が予め定めた時間内に終了しない場合には、このセンサ８５の校正、修理又は交換等が必要なことを示す信号の送信又は表示等を行う。
センサ８５が正常であると評価される場合には、その後、バルブ３１を閉とし、清水Ｓの配管３３〜３７への流入を停止する。
その状態で、吸気弁８７を開とすると共に、三方弁８１を配管８３，８８を連通として、測定カラム８４内の水を排水ｂとして排出させる。排水ｂの排出が完了した後、吸気弁８７を閉とするとともに、三方弁８１を配管８０，８３が連通する状態とする。
その状態で、吸気弁８７を開とすると共に、三方弁８１を配管８３，８８を連通として、測定カラム８４内の水を排水ｂとして排出させる。排水ｂの排出が完了した後、吸気弁８７を閉とするとともに、三方弁８１を配管８０，８３が連通する状態とする。
次いで、原水Ｒの水質測定に移行する。原水Ｒの水質を測定する場合には、濃度の高い原水がセンサ８５に直接に接触してセンサが汚染されたり、感度特性に影響が生じたりすることを防止するために、原水Ｒを清水Ｓで希釈してセンサカラムに流す。即ち、バルブ３１を開とし、清水Ｓを配管３０，３３〜３７、ラインミキサ３８、配管８０，８３、測定カラム８４、配管８６に流す。また、バルブ３１を開とするとともに、三方弁７３を配管７２，７４連通とし、原水をＴ字継手３６ａを介して配管３７に添加する。これにより、原水Ｒ及び清水Ｓが配管３７を通ってラインミキサ３８にて十分に混合されて希釈原水となる。該希釈原水を所定時間流し、測定カラム８４内の水が全て希釈原水となり、更に所定時間経過後に希釈原水の水質がセンサ８５により測定される。
この希釈を行うときの清水Ｓの流量は流量計３９ａで検出される。清水Ｓと原水Ｒの合計流量は流量計３９ｂで検出される。原水Ｒの流量は、流量計３９ｂ，３９ａの検出流量の差であるから、各検出流量から原水の流量及び希釈倍率が求まる。清水Ｓ及び希釈原水についてのセンサ８５の検出値（清水の検出値は過去の値を使用する）と、この希釈倍率とに基づいて、原水の水質が算出される。なお、流量計３９ｂの検出値に基づいて各バルブや配管の閉塞を監視することができる。また、希釈倍率はバルブ３１の開度を調整することで調整することができる。
原水Ｒの水質測定終了後、三方弁７３を、配管７２，７５連通とし、原水Ｒの配管３７への流入を停止し、清水Ｓのみを配管３０，３３〜３７、ラインミキサ３８、配管８０，８３、測定カラム８４、配管８６に流し、これらの流路及びセンサ８５を洗浄すると共に、センサ８５を初期化する。
このとき、センサ８５の出力値を経時変化を監視手段で監視し、センサ８５の応答性を評価する。センサ８５の初期状態への回帰が予め定めた時間内に終了しない場合には、このセンサ８５の校正、修理又は交換等が必要なことを示す信号の送信又は表示等を行う。センサ８５が正常であると評価される場合には、その後、バルブ３１を閉とし、清水Ｓの配管３３〜３７への流入を停止する。
その状態で、吸気弁８７を開とすると共に、三方弁８１を配管８３，８８を連通として、測定カラム８４内の水を排水ｂとして排出させる。排水ｂの排出が完了した後、吸気弁８７を閉とするとともに、三方弁８１を配管８０，８３が連通する状態とする。
次に、清水Ｓの水質測定を行うために、バルブ３１を開とする。清水Ｓは、配管３０，３３〜３７、ラインミキサ３８、配管８０，８３、測定カラム８４、配管８６の順に流れる。清水Ｓを所定時間流し、測定カラム８４内の水がすべて清水Ｓとなり、更に所定時間経過後に清水Ｓの水質が測定カラム８４のセンサ８５で測定される。そして、次回の水質測定まで待機される。
次回の水質測定まで待機している間は、上記の清水Ｓを流路内に保持（滞留）させたままとしてもよく、清水Ｓを配管３０，３３〜３７、ラインミキサ３８、配管８０，８３、測定カラム８４、配管８６に連続的に流してもよい。
上記説明では、原水Ｒについてのみ清水Ｓで希釈しているが、中間水Ａ，Ｂについても必要であれば希釈してもよい。
上記説明では、清浄水として清水Ｓを用い、放流水Ｈ、中間水Ｂ，Ａ又は原水Ｒの水質測定後に、それぞれ清水Ｓを流して流路及びセンサ８５の洗浄と、センサ８５の初期化及び応答性評価を行っているが、清水Ｓの代りに放流水Ｈを用い、中間水Ｂ，Ａ又は原水Ｒの水質測定後にそれぞれ放流水Ｈを流して流路及びセンサ８５の洗浄と、センサ８５の初期化及び応答性評価を行ってもよい。
上記説明では、中間水Ｂ，Ａや原水Ｒを各配管５０，６０又は７０から、配管３５，３６又は３７に流す場合、単に三方弁５３，６３，７３を配管５２，５４、配管６２，６４、配管７２，７４連通とするように切り替えるものとしているが、中間水Ｂ，Ａ又は原水Ｒを配管５５，５７、配管６５，６７又は配管７５，７７を介して配管９０、９１から所定時間排出した後、上記のように三方弁５３，６３，７３を切り替えて配管３５，３６又は３７に流すようにしてもよい。
この操作を行うには、三方弁５３，６３又は７３において配管５２，５５、配管６２，６５又は配管７２，７５を連通させると共にバルブ５６，６６又は７６を開とし、中間水Ｂ，Ａ又は原水Ｒを配管９１から流出させる。この際、バルブ５１，６１，７１を全開とし、所定時間中間水Ｂ，Ａ又は原水Ｒを流した後、バルブ５１，６１，７１の開度を絞るようにしてもよい。その後、三方弁５３，６３又は７３において配管５２，５４、配管６２，６４又は配管７２，７４を連通させ、バルブ５６，６６又は７６を閉とする。このようにバルブ５１，６１，７１を全開とすることにより、配管５０，６０，７０に残留していた中間水Ｂ，Ａ又は原水Ｒを配管９０，９１から排出し、水処理装置１０から採取したばかりの新鮮な中間水Ｂ，Ａ又は原水Ｒを早期に水質測定装置に取り込むことができる。また、バルブ５１，６１，７１を全開として流量を大きくすると、配管やバルブ（特にバルブ７１）の閉塞を防止することができる。
本発明では、放流水Ｈについて水質測定を行っている間に新鮮な中間水Ｂを上記のようにして配管５０に取り込み、中間水Ｂについて水質測定を行っている間に新鮮な中間水Ａを上記のようにして配管６０に取り込み、中間水Ａについて水質測定を行っている間に新鮮な原水Ｒを上記のようにして配管７０に取り込むようにしてもよい。
原水Ｒの懸濁物質濃度が高い場合には、バルブ７１としてフルボアのバルブを用い、バルブ７１の閉塞防止を図ることが望ましい。他のバルブについてもフルボアバルブを用いてもよい。
上記説明では、４本の配管４０，５０，６０，７０によって原水、中間水Ａ，Ｂ及び放流水Ｈの４種類の水について水質測定を行っているが、配管の本数を増減することにより、１、２、３又は５種類以上の水について、希釈して水質測定するように構成することも可能である。
上記説明では、清水Ｓによって希釈を行うものとしているが、放流水Ｈによって希釈を行うようにしてもよい。この場合、流量計３９ａを配管３４に設けて放流水Ｈによる希釈倍率が求まるようにする。なお、放流水を希釈水や洗浄水とする場合には、水道コスト又は工業用水コストを節減することができる。
図１の水質測定装置では、放流水Ｈ、中間水Ａ，Ｂ及び原水Ｒの水質を同一のセンサ８５によって測定するので、センサ８５に測定感度やゼロ点などの変動があったとしても、放流水Ｈ、中間水Ａ，Ｂ及び原水Ｒの水質測定値同士、あるいはこれらと清水Ｓの水質測定値とを対比することにより、放流水Ｈ、中間水Ａ，Ｂ及び原水Ｒの水質の相対評価を行うことができる。
図１の水質測定装置は、食品工場排水などの有機性排水処理施設の原水や最終処理水、各処理工程から排出される処理途中水の水質測定に用いるのに好適である。図１の水質測定装置は、特に、原水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以上、例えば１０００〜５０００ｍｇ／Ｌ程度である有機物濃度の高い排水及びその中間処理水の水質測定に用いるのに好適である。
１１ 第１処理装置
１２ 第２処理装置
１３ 第３処理装置
３８ ラインミキサ
３９ａ，３９ｂ 流量計
８４ 測定カラム
８５ 水質センサ
１２ 第２処理装置
１３ 第３処理装置
３８ ラインミキサ
３９ａ，３９ｂ 流量計
８４ 測定カラム
８５ 水質センサ
Claims (6)
- 試料水ラインと、
希釈水ラインと、
該試料水ラインと希釈水ラインとが連なる合流ラインと、
該試料水ラインに設けられた試料水用バルブと、
該希釈水ラインに設けられた希釈水用バルブと、
該合流ラインからの水の性状を測定する水質測定部と、
試料水及び希釈水の流量を測定する流量測定手段と
を有する水質測定装置を用いた水質測定方法であって、
前記水質測定部に希釈水を供給して希釈水の水質を測定する希釈水水質測定工程と、
前記水質測定部に試料水を供給して試料水の水質を測定する試料水水質測定工程と、
該希釈水水質測定工程で測定した希釈水の水質と該試料水水質測定工程で測定した試料水の水質とを対比して試料水の水質を相対評価する工程と
を有する水質測定方法。 - 請求項１において、前記水質測定部を希釈水で洗浄する洗浄工程と、
該洗浄工程における前記水質測定部の検出水質の経時変化に基づいて該水質測定部が正常であるか評価する工程と
を有する水質測定方法。 - 請求項２において、前記合流ラインに混合手段が設けられていることを特徴とする水質測定方法。
- 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記希釈水ライン及び合流ラインにそれぞれ流量計が設けられていることを特徴とする水質測定方法。
- 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記試料水ラインにフルボアのバルブが設けられていることを特徴とする水質測定方法。
- 請求項５において、前記試料水ラインには、前記バルブよりも下流側に三方弁が設けられており、
該三方弁の一方の流出口が前記合流ラインに連なっており、
該三方弁の他方の流出口には排水ラインが連なっていることを特徴とする水質測定方法。
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