JPS5830537B2 - 生物化学的酸素要求量測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は生物化学的酸素要求量（以下ＢＯＤという）を
きわめて簡易に測定する方法に関するものである。

、更に詳細には有機物を資化１．、酸素を消費する微生
物を固定化し、これを酸素電極の隔膜−ヒに取り付けた
微生物電極を有機物を含有する排水（被験液）に浸漬し
、溶存酸素の減少量を電流（又は電圧）として測定する
簡易なりＯＤ測測定関するものである。

近年、各種工業のε、速な発展に牛って工場などから排
出される排水による環境汚染が社会的に犬きな問題とな
っている。

そして昭和４５年４月には「水質汚濁に係る環境基準」
が閣議決定され、河川、湖沼、などの環境汚染の各種水
質項目のうち、総合的汚濁指標の１つであるＢＯＤの測
定は排水基準の重要な項目となったのである。

現在ＢＯＤの測定法としては日本工業規格（工業排水試
験方法ＪＩＳＫＯ１０２−１９７２）で詳細に決められ
ているが、この方法は、排水を２０℃で５８開静置後そ
の溶存酸素の減少を測定せねばならないため、規準内排
水の決定には５日間必要とされその測定結果が判明する
までその間排水を厳密にそのまま貯留せねばならず、又
、測定ＢＯＤ範囲が極めて狭く、原水の稀釈に困難さが
あるとともに、測定の精度を上げる為には、測定者の熟
練を要しなげればならず、又、バッチ式であるために自
動化が不用能であるなどきわめてはん雑にして欠点が多
い。

そこで自動化を目的として、改良装置が考案されている
（ Ｐ Ｐ Ｍ ｖ ｏ １．２４８ 日本工業新
聞社列１４−２５ページ）が、これらの装置においても
測定に半日以上要するとともに、原水中に一定の微生物
を測定の都度、植種せねばならないなどまだ多くの手間
を要するという欠点を有している。

本発明者らは、このようにはん雑にして欠点の多いＢＯ
Ｄの測定について、簡便且つ容易に測定できるようにす
るため種々の研究を行なった結果、微生物を膜状に固定
化した固定化微生物膜を酸素電極に取り付けた微生物電
極を排水に接触せしめた際の溶存酸素の減少量とＢＯＤ
との間に相関関係があることを見出し本発明に到達した
。

本発明は有機物を資化し酸素を消費する微生物をその生
理活性を維持させたまま膜状担体に固定化して得られる
固定化微生物膜を酸素電極の隔膜上に取り付けてなる微
生物電極を被験液に接触せしめ、溶存酸素の減少量を測
定し、溶存酸素の減少量と生物化学的酸素要求量との間
の比例関係を利用して生物化学的酸素要求量を求めるこ
とを特徴とする生物化学的酸素要求量測定方法を提供す
る。

本発明の微生物電極即ちＢＯＤ測定装置を用いれば、供
試水中のＢＯＤ値を３０分間以内の極めて短時間で測定
できるとともに、ＢＯＤの測定できうる範囲が広くかつ
測定値の再現性、精度が良く、かつ微生物は固定化され
ているため極めて安定で、測定の都度菌を植種する必要
はなく、長時間くり返し使用でき、従来法に比べて大き
な長所を多く有している上、自動化も可能であるなど実
際の利用に当ってその工業的効果はきわめて太きい。

本発明において使用する微生物は有機物を資化し酸素を
消費する微生物から選択され、この能力を有するもので
細菌、糸状菌、放線菌等の好気性菌が用いられる。

使用する細菌の例としてはシュードモナス・フルオレッ
センス、バシルス・ズブチリス、レコードモナス・エル
ギノーザなどが、糸状菌の例としてはアスペルギルス
ニガー、リゾプス・ホルモセンシスなどが、また放線菌
の例としてはストレプトミセス・グリセウスなどがあげ
られるが、これらは−例にすぎず一般には土壌や活性汚
泥から得られる複合微生物が用いられる。

これら微生物を菌体の生育に適する培地で培養し、菌体
の生育力の極めて強い対数増殖期内で集菌し、洗滌後、
生理的食塩水などに懸濁し、次いで固定化する。

固定化は周知の固定化剤、例えばポリアクリルアミド、
コラーゲンなどを用いて周知の方法により膜状に固定化
される。

固定化微生物の設置位置は酸素電極隔膜上である。

第１図は本発明の微生物電極の一例であり、１は固定化
微生物膜、２はテフロン（登録商標名）膜（酸素電極の
隔膜）である。

３は白金カンード、４は鉛アノード、５は水酸化カリウ
ムの電解液である。

第２図は本発明の微生物電極を用いたＢＯＤ測定システ
ムの・−例であり、１は微生物電極、２は電流の増幅回
路、３は記録計である。

上記装置によって測定された電流値から排水中の有機物
含有量を測定する。

第２図のシステムは本発明のＢＯＤ測定方法の原理を示
すもので、実際の測定装置は簡略化され、携帯可能とさ
れるため形状は著しく変形されるものである。

本発明方法によるＢＯＤ測定装置を用いてＢＯＤを測定
するに際しては、排水中の有機物が固定化微生物に接触
し、これによって資化分解され、この際酸素が消費され
る。

測定に際しては試供排水中に空気を送り込みながら飽和
酸素の状態でＢＯＤを測定する（第１図）６上記微生物
電極を排水中に挿入すると排水中の有機物が固定化微生
物によって資化され、上記固定化微生物の近傍の酸素が
減少し電流値は次第に減少する。

固定化微生物によって消費される酸素量は被検液中の有
機物の濃度に依存し一定なので排水中からの酸素の拡散
量と固定化微生物によって消費される酸素量との間に平
衡が成立し一定電流が得られる。

したがって電流の減少量又は平衡電流値とＢＯＤとの関
係をあらかじめ標準液で測定しておく、このＢＯＤと上
記装置で得られる電流値と比較し、試供排水中のＢＯＤ
を算出することができる。

次に本発明を説明するために試験例を示す。

試験例 １ 日本工業規格（ＪＩｓ Ｋ０１０２−１９７４）に規
定された方法で得た土壌抽出液１０ｒｎｌをグルコース
１係、ペプトン１係、肉エキス１条の組成の培地８０ｒ
ＩＬｌに加え、３０℃で２４時間通気培養した後、遠心
分離により集菌した湿菌体１ｇを１多コラーゲンフイブ
リル懸濁液（ｐＨ４，０）１００ｇと混合し、テフロン
板上にキャスティングして２０℃で乾燥した。

乾燥微生物コラーゲン膜を０．１係グルタルアルデヒド
溶液に１分間浸漬してなめし再び乾燥させた。

この微生物膜を５ｃＩＩＬに切断し酸素電極のテフロン
板上に環ゴムで固定化して固定化微生物電極ＣＢＯＤ測
定装置）を作製した。

このように作製した固定化微生物電極を測定すべき溶液
に入れ、電流値（平衡電流）を読みとることにより測定
溶液中のＢＯＤ値を測定することができる。

作製したＢＯＤ測定装置を用い、測定時間を測定した。

標準排水として日本工業規格で定められているグルコー
ス・グルタミン酸標準液（グルコース１５０■およびグ
ルタミン酸１５０■を１１の水に溶解したもの）を用い
、これを稀釈し、ＢＯＤ値として６ｐｐｍ、１６ｐｐｍ
、２２ｐｐｍ、のものをそれぞれ作り、各濃度について
測定した。

その結果は第３図に示される。

第３図においてＡは６ｐｐｍ、Ｂは１６ｐｐｍ。

Ｃは２２ｐｐｍ、の電流値を示している。

第３図かられかるようにＢＯＤ６ｐｐｍから２２ｐｐｍ
の間において２０分間以内に電流値が一定値を示しこの
結果から広い範囲にわたって２０分間以内でＢＯＤ値の
測定が可能であることが判る。

試験例 ２ 試験例１で作製した装置を用い、測定した平衡電流値と
日本工業規格によるＢＯＤ値との値を比較した。

標準排水として試験例１で用いた標準水を各種濃度に稀
釈して使用した。

その結果の電流値とＢＯＤの淘係は第４図に示される。

本装置による測定電流値と従来法のＢＯＤ値とは明らか
に比例関係があり、本装置が従来法と同様ＢＯＤ値の測
定に用いられることが判る。

試験例 ３ 試験例１で作製した装置を用いＢＯＤ測定のくり返し再
使用性を検討した。

標準水の１０％溶液を用いてＢＯＤｆ直を１日３回、１
０日間にわたって測定したが、第５図から明らかなよう
に各測定毎に電流値の変化は認められず、長期間の再使
用が可能であることが示された。

試験例 ４ 試験例１で作製した装置を用い固定化微生物電極の保存
安定性を測定した。

電極を０．２５Ｍグルコースを含む０．１Ｍリン酸緩衝
液（ｐＨ７，０）に浸し３℃で３ケ月間静置保存したが
、表１に示したように測定ＢＯＤ値にあまり変化は認め
られず、この微生物電極の保存安定性がきわめて良い事
がわかった。

以上記載した試験例に示されたように本発明方法による
ＢＯＤ測定装置は試供排水のＢＯＤ値を３０分間以内と
いうきわめて短時間で測定できるとともに、ＢＯＤの測
定できうる範囲が広いなど従来法に比較し、すぐれた長
所を有しているうえ、自動化も可能であるなどきわめて
工業的効果は大きいものがある。

次に本発明の実施例を示す。

実施例 １ 土曝抽出液５ｍｌをグルコース１係、ペプトン１饅、肉
エキス１饅の組成の培地１００１７１１に加え３０℃で
２４時間通気培養した。

遠心分離により集菌した湿菌体２ｇを１多コラーゲン・
フィブリル液（ｐＨ４，０）１００ｇと混合した後テフ
ロン板上に展開して乾燥させた。

この微生物含有コラーゲン膜を０．１％グルタルアルデ
ヒド液中に２分間浸漬した後乾燥させた。

これを４ＣＩ′ＩＬ×４ＣＩｒＬに切断し、酸素電極の
隔膜上に固定化して微生物電極を作製した。

これをアルコール醗酵工場の排水に入れ３０分後型流値
を読みとり、日本工業規格の測定法で得られたＢＯＤ値
との相関関係を求めた。

その結果は第６図に示されるが、これから明らかなよう
に本装置による電流値と日本工業規格の測定法の間には
比例関係があり、測定された電流値を読みとることによ
りＢＯＤの１直を算出することができる。

またこの排水のＢＯＤと電流値の関係は試験例２で得ら
れた標準液のＢＯＤと電流値の関係ときわめてよい一致
を示していた。

実施例 ２ と牧場排水施設の活性汚泥油出液１ｍｌをグルコース１
多、ペプトン１俤、肉エキス１饅の組成の培地５００ｍ
１で３７℃で２４時間通気培養した後、遠心分離により
集菌した菌体を生理的食塩水１ｍｌにけんだくし、この
菌懸濁液１ ｍｌにアクリルアミドモノマー９０１ｎ９
、Ｎ、Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドモノマー１０
■を加え過硫酸カリウムを加えてテフロン板上で２０℃
で重合させて微生物含有ポリアクリルアミド膜を調製し
た。

このアクリルアミド膜を４Ｘ４ｃＩｆＬの女性用ナイロ
ンストッキングでおおって補強し、酸素電極の隔、嗅上
に環ゴムで国定化し、第１図に示した装置を作成した。

この作成した装置を用い、実際のと牧場排水を測定した
。

その結果を第７図に示したが、本装置の電流値と日本工
業規格の測定値の間には比例関係があり電流値を読みと
ることによりＢＯＤ値を求めることができる。

実施例 ３ 実施例１と同様の装置を用い食品工場の排水のＢＯＤ値
を測定し、日本工業規格の測定法によるＢＯＤ値と比較
した。

その結果は第８図に示されるが、これから明らかなよう
に両値には比例関係が明らかに認められ、電流埴から実
際の排水ＢＯＤ値を容易に測定できることがわかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の微生物電極の一例を示す説明図である
。 第２図は本発明の微生物電極を用いたＢＯＤ測定システ
ムの一例を示す説明図である。 第３図は本発明の微生物電極の応答曲線の一例を示すグ
ラフである。 第４図は本発明の微生物電極を用いて測定した標準溶液
の電流値とＢＯＤとの関係を示すグラフである。 第５図は本発明の微生物電極の再使用性を示すグラフで
ある。 第６図は本発明の微生物電極を用いて測定したアルコー
ル工場排水の電流値とＢＯＤとの関係を示すグラフであ
る。 第７図は同じく、と牧場排水の電流値とＢＯＤとの関係
を示すグラフである。 第８図は同じく、食品工場排水の電流値とＢＯＤとの関
係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有機物を資化し酸素を消費する微生物をその生理活
   性を維持させたまま膜状担体に固定化して得られる固定
   化微生物膜を酸素電極の隔膜上に取り付けてなる微生物
   電極を被験液に接触せしめ、溶存酸素の減少量を測定し
   、溶存酸素の減少量と生物化学的酸素要求量との間の比
   例関係を利用して生物化学的酸素要求量を求めることを
   特徴とする生物化学的酸素要求量測定方法。