200825407 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於利用監視微生物的呼吸活性’並以呼吸 活性的阻礙爲指標來將試樣水中所混入的有害物質檢測出 ' 來的生物感測器技術之生物感測器型異常水質監視裝置。 【先前技術】 爲了要對淨水場之往取水·下水的流入水等的有害物 質檢測出來，過去是使用利用微生物的生物感測器型異常 水質監視裝置。該生物感測器型異常水質監視裝置係使微 生物固定在膜，並與氧電極組合，以監視微生物呼吸消耗 氧的量。然後，有害物質混入，會阻礙微生物的呼吸且減 少氧消耗量，所以經由偵知此時氧消耗量的減少，能夠偵 知有害物質的混入。 上述的微生物通常是以特定的化學物質（基質）作爲營 養源來生息著。即使利用微生物的生物感測器，也是將微 %: 生物所必要的基質成分混合在樣品水中，供應到存在有微 生物膜的反應槽，藉此將微生物的呼吸代謝活性化。因而 ，例如採用日本專利文獻1中所揭示的裝置構成。該過去 裝置的構成係先將含有基質成分的濃縮基質溶液儲存在存 放容器，利用幫浦輸送該溶液來混合在樣品水中，導入到 裝設有微生物膜的反應槽內部，藉此來對微生物供應基質 成分。 另外，本提案人已提案出利用鐵氧化細菌來作爲微生 -5- 200825407 (2) 物之具備有生物感測器之生物感測器型異常水質監視裝置 的構成（參考日本專利文獻2)。鐵氧化細菌爲化學合成獨 立營養細菌，利用將第一鐵離子加入到第二鐵離子時所產 生的能量來生息。因而，最重要的基質成分爲第一鐵離子 (Fe2 + )。本提案人係將使用 Thiobacillus ferrrooxidans(以 下’以Τ· ferrrooxidans來表示）來作爲鐵氧化細菌之生物 感測器型異常水質監視裝置實用化。該生物感測器則是利 用第8圖的圖表所示之組成的培養基，作爲微生物的培養 液。該培養基中，第一鐵離子的供應源，含有硫酸第一鐵 •七水和物、其他微生物的代謝所必要的磷酸鹽、鈣、鎂 等的無機鹽。 第7圖爲表示過去生物感測器型異常水質監視裝置的 構成之說明圖。該第7圖中，從第1樣品水供應管線1所供 應的樣品水3儲存在散氣水槽2，空氣吹入樣品水3中來調 整溶存氧濃度。溶存氧濃度被調整過的樣品水，經過安裝 、 有開關閥5和幫浦6的第2樣品水供應管線4、及樣品水·基 質溶液供應管線7，導入到被裝設在流量槽9之生物感測器 8 ° 生物感測器8具有：從樣品水·基質溶液供應管線7導 入樣品水與基質溶液的混合水之反應槽1 0、及用來將與韓 在反應槽1 〇內的混合水之氧的量相對應之電流訊取出之溶 存氧電極11、及經由固定治具被固定在溶存氧電極11其中 一方的端部之微生物膜13。然後，反應槽10內與保持有微 生物膜1 3的微生物起反應結束後的樣品水，經過排液排出 -6- 200825407 (3) 管線1 4，排出到外部。 另外，在基質溶液存放容器1 5中，儲存例如含有第8 圖的圖表所示的基質成分，濃度和P Η値（酸鹼度）被調整 過之基質溶液。該基質溶液係經過安裝有開關閥1 7和幫浦 1 8之基質溶液供應管線1 6來與樣品水·基質溶液供應管線 7的樣品水匯流，作爲被保持在微生物膜1 3之微生物的營 養液來使用而供應給生物感測器8。如此，從基質溶液存 放容器1 5來將基質溶液供應給生物感測器8，其理由如以 下所述。 即是，微生物無法在未存在有基質的狀態下增殖，故 維持這狀態下微生物膜中的微生物會逐漸死亡。另外，基 質的濃度低於一定濃度的狀態，死亡的微生物個體數就會 大於增殖的微生物個體數，故微生物膜中的微生物個體數 逐漸減少，會損及生物感測器之感測器功能的穩定性。因 此，爲了要將利用微生物之生物感測器8的功能維持在良 好的狀態，必須將使用的微生物維持生育所必要的基質成 分，一定必要量以上供應給微生物膜。根據這理由，從基 質溶液存放容器1 5來將基質溶液供應給生物感測器8。 然後，還設置有存放洗淨液的洗淨液存放容器1 9，該 洗淨液則經過安裝有開關閥21和幫浦22之洗淨液送出管線 20、及樣品水·基質溶液供應管線7 ’輸送給生物感測器8 〇 其次，針對第7圖的動作進行說明。操作員開始進行 樣品水的水質監視的情況’先要開啓開關閥5後啓動幫浦6 200825407 (4) 。藉由此方式，儲存在散氣水槽2之樣品水3，經由第2樣 品水供應管線4和樣品水·基質溶液供應管線7，供應給生 物感測器8。然後，反應槽1 0中，被保持在微生物膜1 3之 微生物與樣品水起反應，根據該反應狀態，判別水質有無 * 異常。即是樣品水的水質沒有異常的情況，被保持在微生 • 物膜1 3之微生物的活性未受阻礙，所以樣品水中的溶存氧 依照通常狀態被消耗，從溶存氧電極11所檢測出來之電流 訊號的準位爲低準位（該電流訊號經過輸出變換部（未圖示 )變換過後，顯示在顯示部）。但是，樣品水中含有有害的 物質的情況，會阻礙微生物的活性，故溶存氧的消耗量變 少，上述的電流訊號則變成高準位。因此，操作員由該電 訊號準位的變動，就可以得知水質異常。 被保持在微生物膜1 3之微生物，繼續如同上述與樣品 水起反應，其間個體數減少等，全體的活性逐漸喪失’並 逐漸損及感測器功能的穩定性。因此，操作員將開關閥1 7 開啓並且啓動幫浦1 8，將儲存在基質溶液存放容器1 5之基 質溶液，經由基質溶液供應管線1 6和樣品水·基質溶液供 應管線7，適度供應給生物感測器8。藉由此方式’被保持 在微生物膜1 3之微生物的活性再度恢復到原來的穩位’並 恢復感測器功能的穩定性。 第9圖爲表示如同上述基質溶液的供應或電流訊號的 準位變動的一個例子之特性圖。該第9圖中’最初的時間 點，微生物的活性會下降，電流値則上升到1 ·〇(# A)附近 爲止，不過到一定時刻（7分鐘左右），操作員供應含有硫 200825407 (5) 酸第一鐵的基質溶液，則微生物急遽被活性化，電流値下 降到0.1 (// A)附近的準位爲止。之後，一段期間維持著穩 定狀態，不過經過1 5分鐘左右，樣品水中添加了有害物質 ，也因而微生物的活性下降，故電流値逐漸上升。然後， 在超過異常設定準位的時間點（經過2 1分鐘左右），則進行 1 異常警報的發出或異常的顯示等。 如同上述的水質監視動作繼續一段時間，其間樣品水 , •基質溶液供應管線7或排液排出管線中累積污物或雜質 等，這些污物或雜質放置不管，就無法順暢地進行監視動 作。因此，操作員每經過特定時間，要讓幫浦6、1 8停止 ，並且關閉開關閥5、1 7，之後，開啓開關閥2 1後啓動幫 浦22。藉由此方式，儲存在洗淨液存放容器19之洗淨液， 從洗淨液送出管線20輸送到其他的各管線，進行洗淨來除 去污物或雜質。 [專利文獻1]日本專利特開2002 — 243698號公報 ： [專利文獻2]日本專利特開平1 1 — 3 7969號公報 【發明內容】 <發明所欲解決之課題> 如同上述，操作員監視溶存氧電極1 1的檢測電流’判 斷爲微生物的活性下降的情況，則從基質溶液存放容器15 ，對生物感測器8供應基質溶液，藉此就可以恢復微生物 的活性。但是，要適切控制該基質溶液的供應量並不容易 -9- 200825407 (6) 即是爲了要將生物感測器的運用確實穩定化，雖過量 添加基質即可’但基質必要以上過度含有，會導致微生物 過度增殖’當有害物質混入時阻礙呼吸反而只存在一部的 微生物。然後，爲了要使剩餘微生物維持呼吸所要消耗的 氧維持著大致相同程度，而氧消耗量的變化不容易掌握。 其結果’對於有害物質的檢測感度降低，偵知低濃度有害 物質的混入會有困難。 第1 〇圖爲表示生物感測器的檢測感度大幅影響到微生 物數之說明圖。第10(a)圖爲表示微生物數及有害物質 (KCN)濃度的組合各別不同的特性曲線Ml〜M4之特性圖。 第10(b)圖爲表示特性曲線Ml〜M4之各微生物數和有害物 質濃度的數値之圖表。 從第10(b)圖中的數値就可以明白，特性Ml爲表示微 生物數很少（「很少」是代表少於M3、M4，也可改稱爲 「適切的數量」）且有害物質濃度很高的情況，特性M2爲 表示微生物數很少且有害物質濃度很低的情況，特性M3 爲表示微生物數很多且有害物質濃度很高的情況，特性 M4爲表示微生物數很多且有害物質濃度很低的情況。 然後，第10(a)圖爲表示經過20秒左右有害物質的例 如K C N (氰化鉀）添加在樣品水中的情況之生物感測器檢測 電流質的變化狀態，不過如特性曲線M1、M2所示，微生 物數很少的情況，即使有害物質濃度很高的情況或是很低 的情況，都具有足夠的檢測感度。相封於此’如特性曲線 M3、M4所示，微生物數很多的情況’即使有害物質濃度 -10 - 200825407 (7) 很高的情況或是很低的情況，檢測感度都不足夠。從這結 果得知：微生物膜中的微生物數爲對於被添加了有害物質 情況的反應性造成極大影響的因子。 爲了要避免針對上述的有害物質之檢測感度下降的現 象，必須將微生物膜1 3全體的活性維持在一定的準位，還 必須適切地設定營養液中的基質濃度。因而，供應使一定 數量的微生物經固定化過之微生物膜1 3的呼吸達到所必要 足夠的活性化的濃度之基質即可，但是會有利用樣品水中 含有的基質成分來增加微生物的活性的情況，即使這種情 況，仍與添加了過量的基質同樣，會有變成微生物過度增 殖的狀態，有害物質的檢測感度降低之虞。 相反地，基質濃度很低，則會有受到樣品水PH値的 變動或有害物質以外的微量呼吸阻礙成分混入等之原水水 質的影響、其他之洗淨過程中造成的低營養狀態，營養液 輸送量的變動等之裝置上的影響，導致微生物逐漸死亡的 情況。這種情況會因微生物膜中的微生物個體數逐漸減少 ，而對於生物感測器運用上無法獲得足夠的活性，穩定的 運轉會有困難。 因此，考慮到的對策爲預先將基質濃度設定爲高濃度 ，形成爲可連續長期間運用的狀態，不過會有基於營養液 的長期穩定保存和穩定供應的觀點，採用這種對策反而不 利的情況。其理由是因微生物增殖必須要有複數種化學物 質，所以導致基質成分含有複數種化學物質，複數種化學 物質存在，則含有的化學物質彼此間引起化學反應，導致 -11 - 200825407 (8) 產生析出物等的現象。由於該析出物’會有在樣品 質溶液的混合水流經的配管中造成堵塞而無法穩定 輸送之虞。然後，該化學反應會隨著基質濃度變成 而更加容易發生。 本發明鑒於上述的問題點，其目的係提供可以 讓生物感測器內的微生物恢復活性所供應之基質溶 質濃度，既容易又適切地進行控制之生物感測器型 質監視裝置。 <用以解決課題之手段> 用來解決上述課題之手段中，本發明的申請專 第1項，是一種具備有：導入含有微生物當作營養 數種基質成分之基質溶液與樣品水之混合水，將消 該混合水中的溶存氧的前述微生物予以保持之微生 及具有將與前述溶存氧的消耗量相對應的電流訊號 出之溶存氧電極之生物感測器，當前述電流訊耗異 設定準位時判定爲水質異常之生物感測器型異常水 器，其特徵爲具備有：儲存含有與前述微生物的吸 無關的基質成分，用來使前述微生物活性化的活性 基質溶液之活性調整用基質溶液存放容器；及根據 流訊號的輸出，被判定爲前述溶存氧的消耗量減少 値以下導致前述微生物的活性下降的情況，則對前 感測器供應前述儲存的活性調整用基質溶液之活性 基質溶液供應手段。 水和基 地進行 高濃度 使用來 液的基 異常水 利範圍 源之複 耗含在 物膜； 予以輸 常超過 質監視 收代謝 調整用 前述電 到一定 述生物 調整用 -12- 200825407 Ο) 本發明的申請專利範圍第2項，如同本發明的申請專 利範圍第1項，其中，前述活性調整用基質溶液供應手段 爲定流量幫浦，可因應前述微生物活性的下降程度來改變 該定流量幫浦的作動時間。 本發明的申請專利範圍第3項，如同本發明的申請專 利範圍第1項，其中，前述活性調整用基質溶液供應手段 爲可變流量幫浦，可因應前述微生物活性的下降程度來改 變該可變流量幫浦的流量。 本發明的申請專利範圍第4項，如同本發明的申請專 利範圍第1項，其中，前述活性調整用基質溶液存放容器 區分成：儲存與前述微生物的吸收代謝無關的基質成分之 濃度爲通常濃度的第1活性調整用基質溶液之第1活性調整 用基質溶液存放容器；及儲存與前述微生物的吸收代謝無 關的基質成分之濃度爲低濃度的第2活性調整用基質溶液 之第2活性調整用基質溶液存放容器，前述活性調整用基 質溶液供應手段係當前述微生物活性的下降程度很小的情 況，對前述生物感測器供應前述儲存的第2活性調整用基 質溶液，當前述微生物活性的下降程度爲通常或很明顯的 情況，則對前述生物感測器供應前述儲存的第1活性調_ 用基質溶液。 本發明的申請專利範圍第5項，如同如申請專利範® 第1至4項中任一項，其中，前述微生物爲鐵氧化細菌’而 與前述微生物的吸收代謝無關的基質成分爲磷酸氫二^ (K2HP〇4)。 -13- 200825407 (10) 本發明的申請專利範圍第6項，如同如申請專利範圍 第1至5項中任一項，其中，具備有：儲存用來將前述混合 水和前述活性調整用基質溶液的供應管線予以洗淨的洗淨 液之洗淨液存放容器；及洗淨時對前述供應管線輸送前述 儲存的洗淨液之洗淨液輸送手段。 【實施方式】 以下，根據圖面來說明本發明的各實施形態。惟，與 第7圖中過去的裝置同樣的構成要件，附註相同的圖號， 其說明則省略。 第1圖爲表示本發明的第1實施形態中生物感測器型異 常水質監視裝置的構成之說明圖。第1圖與第7圖的相異點 爲加裝了活性調整用基質溶液存放容器23，儲存在該容器 中的活性調整用基質溶液，經過安裝有開關閥25和用來作 爲活性調整用基質溶液供應手段的幫浦26(定流量幫浦）之 活性調整用基質溶液供應管線24，輸送到樣品水.基質溶 液供應管線7。另外，從溶存氧電極1 1所檢測出來的電流 訊號，經由輸出變換部27，輸出到供應量控制手段28，該 供應量控制手段28是用來控制開關閥25和幫浦26。 此處，針對如同上述，構成上除了有基質溶液存放容 器1 5，還另外加裝了活性調整用基質溶液存放容器23的理 由進行說明。如同前述，爲了要避免針對上述的有害物質 之檢測感度下降的現象，必須將微生物膜1 3全體的活性維 持在一定的準位，還必須適切設定營養液中的基質濃度。 -14- 200825407 (11) 即是樣品水的水質條件爲對於生物感測器的微生物容 易增殖的環境的情況，則利用限制基質的供應量等的方法 ，使與微生物在反應槽中的濃度減低。其結果’能夠抑制 微生物過度增殖，可以防止對於有害物質的檢測感度降低 。相反地，樣品水的水質條件爲對於生物感測器的微生物 不適合生息的環境的情況，則利用使基質的供應量增加等 的方法，使與微生物在反應槽中的濃度增加。其結果’能 夠提高微生物的活性，對於生物感測器輸出的穩定化具有 效果。 另外，基質成分中含有不會直接對於微生物的呼吸活 性造成影響之化學物質。爲了要不斷增殖微生物，必須不 斷供應足夠的基質，也能夠針對全成分來實施基質成分供 應量的調整。一方面，對於立即提高生物感測器的活性有 效的對策，只有隨時供應呼吸代謝所必要的成分。例如， 將鐵氧化細菌T. ferrrooxidans當作生物感測器用的微生 , 物來使用時的基質成分雖在第8圖的圖表中有記載，但用 來獲得基質成分呼吸活性所必要的基質成分仍爲硫酸第一 鐵。除此之外的成份則都是維持長期間的呼吸活性所必要 的成分’不過若僅是用來監視有害物質的混入的話，只添 加能夠促使呼吸代謝活性化的硫酸第一鐵即可。 但是’促使吸代謝活性化之基質成分的濃度大幅變動 ，這樣會使生物感測器的輸出不穩定，對於穩定的水質監 視會造成困難。因此，利用選擇與呼吸代謝無關的成分來 作爲用來調節供應量的基質成分，控制該成分的供應量等 -15- 200825407 (12) 的手法，調整與微生物的反應槽中該成分的濃度。利用該 手法，可以隨時獲得穩定的呼吸活性，且能夠控制微生物 增殖的傾向，能夠有效地進行生物感測器的性能維持·穩 定運用。 本實施形態中，選擇第8圖的圖表中所記載的磷酸氫 二鉀（k2hpo4)，用來作爲與上述的呼吸代謝無關的成分， 將該磷酸氫二鉀作爲活性調整用基質溶液，儲存在活性調 ， 整用基質溶液存放容器23。然後，控制對生物感測器8供 應磷酸氫二鉀的供應量，調整反應槽10中與微生物即是與 鐵氧化細菌τ· ferrrooxidans起反應之磷酸氫二鉀的濃度 。藉由此方式，對於鐵氧化細菌T. ferrrooxidans隨時都 可以獲得足夠的活性，還能夠抑制長期間個體數的變動。 然則，含在磷酸氫二鉀之磷酸離子（P〇4 3 )與含在硫 酸第一鐵的第一鐵離子（Fe 2+)容易結合，結合則會在水中 形成難溶性的磷酸鐵。此情況，能夠設定成經由調整PH 値，使磷酸鐵成爲溶解狀態，不過會有受到溫度上升等的 影響，導致在配管等產生一些些析出之虞。該情況，受到 析出的影響有可能會造成開關閥的堵塞、封合不良、幫浦 輸送液體不良等。但是，在磷酸離子與第一鐵離分離的狀 態下予以存放，用各別的管線進行供應的話，能夠減少析 出物的產生，可以穩定地進行輸送液體。因而，本實施形 態中，如同上述，構成爲有基質溶液存放容器1 5之外，還 另外加裝儲存磷酸氫二鉀的活性調整用基質溶液存放容器 -16- 23 ° 200825407 (13) 其次，針對本實施形態中儲存在基質溶液存放容器15 的基質溶液進行說明。本發明的發明團隊，爲了要確定被 儲存在該基質溶液存放容器15中之基質溶液的基質成分， 進行實驗，針對該實驗進行說明。 第2圖爲將該實驗所用之3種基質溶液A、B、C的各 成分予以紀錄之圖表。基質溶液A爲與第8圖的圖表中所 示的培養基組成相同的成分，基質溶液B爲只將基質溶液 / A的成分中除去磷酸氫二鉀（K2HP〇4)，基質溶液C爲將該 磷酸氫二鉀（K2HP〇4)的重量，設定爲基質溶液A之重量 的十分之一。然後，除了磷酸氫二鉀以外其他成分的重量 ，基質溶液A、B、C的任合一種都是相同。另外，利用 供應含在硫酸第一鐵中的第一鐵離子（Fe2 + )，將鐵氧化細 菌T . f e r r r ο ο X i d a n s活性化時的P Η値，如第2圖的圖表中 所示，最好是3或是該前後的値。 第3圖爲表示用第2圖的圖表中所示的3種基質溶液a , 、B、C來連續運轉時生物感測器8之電流値的變化狀態之 特性圖。此處則是將對於l〇〇(ml)的樣品水混合4(ml)的各 基質溶液所獲得之3種混合水，供應至反應槽10。tl〜t4的 期間和t3〜t4的期間，送出硫酸等的洗淨液來進行洗淨， 不過這期間中未供應鐵離子，所以電流値成矩形狀增加， 微生物也就是鐵氧化細菌T· ferrrooxidans的活性明顯下 降。 基質溶液A、B、C的任一種中含有之鐵離子的濃度 爲相同，故時刻tl以前的初期，微生物的活性幾乎相同程 -17- 200825407 (14) 度。然後，時刻tl〜t2進行第1次洗淨的期間中，微生物的 活性大幅下降，洗淨結束後的時刻t2以後，再度供應鐵離 子，所以微生物的活性恢復。此情況下恢復時的活性準位 ，磷酸氫二鉀被除去之基質溶液B最低（電流値的準位最 ' 高），磷酸氫二鉀含有最多之基質溶液A最高，磷酸氫二 • 鉀的量爲基質溶液A的十分之一之基質溶液C爲A、B的 中間準位。惟，基質溶液A有在時刻t2〜t3間電流値減少 ^ 的傾向，微生物的活性準位爲些微不一定的狀態。 在時刻t3〜t4的期間進行第2次洗淨，則與前次洗淨同 樣，微生物的活性大幅下降，在開始供應鐵離子的時刻t4 以後，微生物的活性恢復。此情況，時刻t4以後之恢復時 的準位，有關基質溶液A、C是與時刻t3的準位大致相同 ，有關基質溶液B則是經過洗淨導致微生物受到破壞，故 比時刻3的準位還要更增加。經過洗淨導致微生物受到的 破壞，在洗淨作業時反覆進行，基質溶液B的情況成爲逐 漸減少微生物數的結果。 因此，可以視爲基質溶液B不適合用來作爲儲存在基 質溶液存放容器1 5之基質溶液。然後，基質溶液A在時 刻t2〜t3的期間，微生物的活性並不一定，相對於此，基 質溶液C則大致一定。基於這些情形，基質溶液C最適 用，本實施形態則是將基質溶液C儲存在基質溶液存放容 器1 5。 由第3圖所示的基質溶液A、B、C之各電流値的變化 狀態，得知控制微生物，也就是控制鐵氧化細菌 18· 200825407 (15) T-fenrooxidans的增殖傾向，調整基質溶液中幾種基質成 分當中之磷酸氫二鉀的濃度即可。也就是微生物膜13的活 性爲過量的情況，降低磷酸氫二鉀的濃度來抑制微生物的 增殖’相反地，微生物膜1 3的活性惡化的情況，提高磷酸 氫二鉀的濃度來促進微生物的增殖的方式的話，能將微生 物膜1 3中的微生物數維持在一定準位，選擇磷酸氫二鉀來 作爲儲存在活性調整用基質溶液存放容器23的活性調整用 基質溶液，實際上是基於這樣的理由。 其次，針對以上方式所構成之第1圖的動作進行說明 。操作員開啓開關閥5後啓動幫浦6，並且開啓開關閥1 7後 啓動幫浦1 8。藉由此方式，儲存在散氣水槽2之樣品水3與 儲存在基質溶液存放容器1 5之基質溶液（第2圖的圖表中的 基質溶液C)的混合水，經由樣品水·基質溶液供應管線7 ，供應給生物感測器8。 然後，反應槽中10，被保持在微生物膜13的微生物與 , 混合水起反應，與混合水中的溶存氧量相對應之電流訊號 ，從溶存氧電極1 1，經由輸出變換部27，輸出到供應量控 制手段2 8。供應量控制手段2 8，根據該電流訊號的輸入， 控制開關閥25和定流量幫浦26 ’對於樣品水·基質溶液供 應管線7，送出被儲存在活性調整用基質溶液存放容器23 之活性調整用基質溶液。藉由此方式，能夠準確地控制活 性調整用基質的濃度，也就準確地調整磷酸氫二鉀 (K2HP〇4)的濃度，使保持有微生物膜13之微生物的數量穩 定化。 • 19 - 200825407 (16) 第4圖爲有關此時活性調整用基質的濃度控制之說明 圖。第4 ( a)圖爲有關生物感測器8的電流値變化之特性圖 。第4 (b )圖爲表示從存放容器2 6供應活性調整用基質的時 序之時間圖。第4(c)圖爲有關活性調整用基質的濃度變化 ~ 之特性圖。 起初如第4 (a)圖所示，來自溶存氧電極1 1之檢測電流 値爲些微超過目標電流値的程度。因此’從活性調整用基 r 質溶液存放容器23送出到樣品水·基質溶液供應管線7之 活性調整用基質溶液的量不必太多。因而，供應量控制手 段28如第4(b)圖所示，在時刻tl、t2、t3、t4的斷續時序 僅有短時間，供應活性調整用基質溶液。此時的混合水中 之活性調整用基質的濃度，如第4 ( c)圖所示，並不會太高 〇 之後，如第4 (a)圖所示，檢測電流値成爲低於目標電 流値的狀態。此狀態則不必從活性調整用基質溶液存放容 % 器23供應活性調整用基質溶液。因此，如第4(b)圖所示， 在時刻t4進行最後的溶液供應之後，經一段期間不進行供 應。然後，在不進行該供應的期間，第4(c)圖中活性調整 用基質的濃度當然是大致零。 再經一段期間，則第4( a)圖中的檢測電流値再度成爲 超過目標電流値的狀態，供應量控制手段28則在時刻t5重 新開始活性調整用基質溶液的短時間供應，在時刻t6進行 稍長時間的供應。但是，即使進行供應，檢測電流値的準 位仍持續上升，所以供應量控制手段28經過時刻t7〜18的 -20- 200825407 (17) 長時間，進行連續的供應。藉由此方式’如第4(a)圖所示 ，對於檢測電流値的上升傾向予以抑制’這樣才緩緩地下 降。因此，供應量控制手段2 8，在時刻t8停止連續供應之 後，在時刻t9僅不太長的時間進行供應。此時活性調整用 ' 基質的濃度，如第4(c)圖所示’變成高準位。 如此，第1圖的構成中，除了基質溶液存放容器1 5之 外，還另外設置活性調整用基質溶液存放容器23，所以很 - 容易就可以將微生物膜13的微生物數維持在一定準位。也 就是第7圖中過去的構成中，控制從基質溶液存放容器1 5 供應基質溶液的量，藉此來進行微生物數的調整，不過這 方式會導致使微生物的呼吸代謝直接活性化之硫酸第一鐵 的量大幅變動，生物感測器8的檢測感度變成不穩定。對 於此點，第1圖的構成中，從基質溶液存放容器1 5供應基 質溶液的量爲一定，控制含有與微生物的呼吸代謝無關的 基質成分之活性調整用基質溶液，所以微生物膜的微生物 數容易一定化。然後，除了基質溶液存放容器1 5的溶液之 外’該活性調整用基質溶液則另外存放在活性調整用基質 溶液存放容器23，所以可以減少析出物等的產生，且穩定 地進行液體輸送。 第5圖爲表示本發明的第2實施形態中生物感測器型異 常水質監視裝置的構成之說明圖。第5圖與第1圖的相異點 爲活性調整用基質溶液供應手段的定流量幫浦26更換成可 變流量幫浦26A。即是第1圖的構成中，利用定流量幫浦 26 ’使活性調整用基質溶液的供應時間長度變更，藉此方 -21 - 200825407 (18) 式來準確地控制磷酸氫二鉀的濃度’不過該第5圖的構成 中，使可變流量幫浦2 6 A的迴轉數變更，也就是使流量變 更，藉此方式來準確地控制磷酸氫二鉀的濃度°因此’依 據本實施形態，能夠更加迅速且準確地進行調整微生物膜 1 3所保持的微生物數。 第6圖爲表示本發明的第3實施形態中生物感測器型異 常水質監視裝置的構成之說明圖。第6圖與第1圖的相異點 , 爲加裝了第2活性調整用基質溶液存放容器29 ’儲存在此 容器中的活性調整用基質溶液，經過安裝有開關閥3 1和幫 浦3 2(定流量幫浦）之第2活性調整用基質溶液供應管線30 ，輸送至樣品水·基質溶液供應管線7。另外，圖號23、 24的構成要件則與第1圖或是第5圖的構成要件相同，不過 爲了要容易理解與上述的要件29、30的區別，以「第1一--」來表現。儲存在該第2活性調整用基質溶液存放容器29 之第2活性調整用基質溶液，濃度低於儲存在活性調整用 基質溶液存放容器23之第1活性調整用基質溶液。 %. 然後，供應量控制手段2 8，根據從溶存氧電極1 1經由 輸出變換部27所輸出的電流訊號，控制開關閥25、3 1和幫 浦2 6、3 2，微生物的性降低的程度很小的情況，從第2活 性調整用基質溶液存放容器2 9，將低濃度的第2活性調整 用基質溶液，供應給生物感測器8，此外，微生物的活性 降低的程度爲通常的情況或是很明顯的情況，從第1活性 調整用基質溶液存放容器2 3，將第1活性調整用基質溶液 ，供應給生物感測器8。因此，依據本實施形態，能夠更 -22- 200825407 (19) 加精細且準確第進行調整微生物膜1 3所保持的微生物數 [發明效果] 如同以上所述，依據本發明，因構成爲具備有：儲 含有與前述微生物的吸收代謝無關的基質成分，用來使 述微生物活性化的活性調整用基質溶液之活性調整用基 溶液存放容器；及根據電流訊號的輸出，被判定爲前述 存氧的消耗量減少到一定値以下導致前述微生物的活性 降的情況，則對前述生物感測器供應前述儲存的活性調 用基質溶液之活性調整用基質溶液供應手段，所以可以 供可以使用來讓生物感測器內的微生物恢復活性所供應 基質溶液的基質濃度，既容易又適切地進行控制之生物 測器型異常水質監視裝置。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示本發明的第1實施形態中生物感測器型 吊水質監視裝置的構成之說明圖。 第2圖爲將爲了要確定被儲存在該基質溶液存放容 1 5中之基質溶液的基質成分而進行實驗所用之3種基質 液A、B、C的各成分予以紀錄之圖表。 第3圖爲表示用第2圖的圖表中所示的3種基質溶液 、B、C來連續進行運轉時生物感測器8之電流値的變化 態之特性圖。 第4圖爲有關從第1圖中的活性調整用基質溶液存放 存 Λ /U 刖 質 溶 下 整 提 之 感 異 器 溶 A 狀 容 -23- 200825407 (20) 器23供應活性調整用基質溶液時活性調整用基質的濃度控 制之說明圖；第4(a)圖爲有關生物感測器8的電流値變化 之特性圖，第4(b)圖爲表示從存放容器26供應活性調整用 基質的時序之時間圖，第4(c)圖爲有關活性調整用基質的 濃度變化之特性圖。 第5圖爲表示本發明的第2實施形態中生物感測器型異 常水質監視裝置的構成之說明圖。 第6圖爲表示本發明的第3實施形態中生物感測器型異 常水質監視裝置的構成之說明圖。 第7圖爲表示過去生物感測器型異常水質監視裝置的 構成之說明圖。 第8圖爲表示第7圖中的生物感測器8用來作爲微生物 的培養液之培養基的組成之圖表。 第9圖爲表示第7圖中生物感測器8的電流訊號之準位 變動的一個例子之特性圖。 ' 第10圖爲表示第7圖中的生物感測器8的檢測感度大幅 影響到微生物數之說明圖；第10(a)圖爲表示微生物數及 有害物質（KCN)濃度的組合各別不同的特性曲線Ml〜M4之 特性圖，第10(b)圖爲表示特性曲線Ml〜M4之各微生物數 和有害物質濃度的數値之圖表。 【主要元件符號說明】 1 :第1樣品水供應管線 2 :散氣水槽 • 24- 200825407 (21) 3 :樣品水 4 :第1樣品水供應管線 5 :開關閥 6 :幫浦 ' 7 :樣品水·基質溶液供應管線 8 :生物感測器 9 :流量槽 1 〇 :反應槽 1 1 :溶存氧電極 1 2 :固定治具 1 3 :微生物膜 1 4 :排液排出管線 1 5 :基質溶液存放容器 1 6 :基質溶液保供應管線 1 7 :開關閥 1 8 :幫浦 1 9 :洗淨液存放容器 20 :洗淨液送出管線 21 :開關閥 22 :幫浦 23 :活性調整用基質溶液存放容器 24 :活性調整用基質溶液供應管線 25 :開關閥 26 :定流量幫浦 -25- 200825407 (22) 2 7 ： 28 ： 2 9 ： 30 ： 3 1 ： 32 : Μ卜 輸出變換部 供應量控制手段 第2活性調整用基質溶液存放容器 第2活性調整用基質溶液供應管線 開關閥 幫浦 Μ4 :特性曲線 -26-