JPH04337453A - Ｂｏｄ迅速測定方法及びこれに用いる微生物電極 - Google Patents
Ｂｏｄ迅速測定方法及びこれに用いる微生物電極Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＢＯＤ迅速測定方法及
びこれに用いる微生物電極に係り、さらに詳しくは、懸
濁性浮遊物（有機性物質）を含む被測定液のＢＯＤ（生
物化学的酸素要求量）を正確、かつ、簡易迅速に測定す
ることができるＢＯＤ迅速測定方法及びこれに用いる微
生物電極に関する。 【０００２】 【従来の技術】ＢＯＤの測定方法については、日本工業
規格（工業排水試験方法ＪＩＳ Ｋ ０１０２−１９８
６ ）に詳細に定められている。 【０００３】これは、排水を２０°Ｃで５日間静置した
後にその溶存酸素の減少を測定するものであり、基準内
排水か否かの決定に５日間を要し、測定結果が判明する
までの間、排水を厳密にそのまま貯留しておかなければ
ならないものであった（以下、「公定５日間法」という
）。 【０００４】また、この公定５日間法による場合には、
検水中に飽和させた溶存酸素のうち、バクテリヤによる
資化のため５日間の間に使用された消費酸素量が当初の
溶存酸素の４０〜７０％となるように検水中のＢＯＤを
予測して予め濃度を調製しておく必要がある。そのため
には、水の飽和溶存酸素濃度が２０°Ｃで８．８４ｍｇ
／ｇ なので、消費酸素量を４０〜７０％にするために
は３．５ 〜６．２ ｍｇ／リットル程度に稀釈してお
かなければならず、この点に作業上の困難さがあるとと
もに、測定精度を上げるためには熟練した測定者が必要
であり、さらには、バッチ式であるためにその自動化が
不可能であるなどの問題があった。 【０００５】このため、公定５日間法にみられる上記問
題点を解決するものとして、微生物電極を用いてＢＯＤ
を迅速に測定する種々の方法が提案されるに至った。 【０００６】このようなＢＯＤ迅速測定方法のうちの一
つには、微生物電極を備えた測定セル中に中性緩衝液を
流して中性条件を保たせるとともに、空気を吹き込むこ
とで実質的に酸素飽和の条件に保ち、このような条件下
で被測定液を供給し、この被測定液中のＢＯＤ成分に対
応する前記測定セル中の溶存酸素低下量、つまり微生物
の代謝により消費される溶存酸素量を隔膜式酸素電極の
出力として検出し、前記被測定液の代りにＢＯＤ既知の
標準液を供給した際の電流もしくは電圧の出力を基準と
し、所定の測定ステップ経過毎にその出力とＢＯＤとの
検量線を較正することで行なわれている。 【０００７】図１１は、上記ＢＯＤ迅速測定方法の実施
に供される装置のシステム構成例を示すものである。 【０００８】同図によれば、被測定液５０と、ＢＯＤが
既知である複数種類の標準液５１と、スライムの発生を
抑制するための洗浄水５２とがバルブ切替手段２２を介
してローラポンプ２３により選択的に一方の管路２４の
側から恒温槽２６内に供給されるようになっている。 【０００９】また、中性緩衝液５３もローラポンプ２３
により他方の管路２５の側から恒温槽２６内に直接に供
給されるようになっており、これら一方の管路２４と他
方の管路２５とは、前記恒温槽２６内で合流され、中性
緩衝液の存在下でエアポンプ２７により酸素飽和状態と
された被測定液については測定セル２８内に配設されて
いる微生物電極３１を介して測定が行なわれ、しかる後
、排水路２９を介して装置本体２１外に排出されるよう
になっている。 【００１０】また、前記微生物電極３１からの出力は、
データ処理手段３０を介して所定のデータ処理が行なわ
れ、測定データとして記録されるようになっている。 【００１１】この場合、微生物電極３１は、図１２に示
すように、筒体３３内に電解液３４に浸漬させて配設さ
れるアノード電極３５とカソード電極３６と、このカソ
ード電極３６に密着させて筒体３３の一方の開口端面を
覆う隔膜３７とからなる隔膜式溶存酸素電極３２と、こ
の隔膜式溶存酸素電極３２における前記隔膜３７に密着
固定させて配設される微生物膜３８とで構成されている
。 【００１２】図１３は、上記微生物電極３１を構成して
いる微生物膜３８の従来構造の一例を示すものであり、
リングスペーサ４４を介して隔置される二枚の多孔性膜
３９，４１との間の空間部内にトリコスポロン（Ｔｒｉ
ｃｈｏｓｐｏｒｏｎ）属に属する酵母類の単一菌体から
なる微生物４３が封入されて形成されており、この場合
の多孔性膜３９，４１は、孔径が ０．４５ 〜 ０．
６μｍ の多数の孔を有し、厚さが１２０ 〜１５０
μｍ であるテフロン膜や、ナイロン膜、セロハン膜、
酢酸セルロース膜により形成されたものが用いられてい
る。 【００１３】図１４は、上記微生物膜３８における多孔
性膜３９，４１と封入された微生物４３との間の関係を
模式的に示した説明図であり、トリコスポロン（Ｔｒｉ
ｃｈｏｓｐｏｒｏｎ）属に属する酵母類の単一菌体（例
えば長さが１００ 〜２０００μｍ 程度で、幅が５〜
１０μｍ 程度）からなる微生物４３は、孔径が ０．
４５ 〜 ０．６μｍ の孔４０，４２を備える多孔性
膜３９，４１を通過できない大きさを有して封入固定さ
れている。 【００１４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構造の
微生物電極３１を用いたＢＯＤ迅速測定方法においては
、図１４に示す微生物膜３８の構造からも明らかなよう
に、封入された微生物４３は多孔性膜４０，４２により
隔離されることになる。 【００１５】このため、微生物４３は、多孔性膜４０，
４２の孔径よりも十分に大きな被測定液中の懸濁性浮遊
物を資化しようとしても、多孔性膜４０，４２に阻止さ
れてこれに直接接触することができず、資化することが
できない。 【００１６】しかも、単一菌であるトリコスポロン属に
属する酵母類（例えば、トリコスポロンクタネウムＩＦ
Ｏ−１０４６６ ）を用いて形成される微生物膜３８（
以下、「単一菌膜」という）を備えた微生物電極３１を
利用する場合には、被測定液中に存在し得る有機物質の
うち、十分な分解を受けることができる成分については
別として、例えば、蛋白質や澱粉、脂肪などのような不
溶性成分については資化が困難なため正確な測定ができ
ないものであった。 【００１７】このように、従来からあるＢＯＤ迅速測定
方法には、被測定液の有機成分のうち、短時間で資化さ
れるものだけがその測定対象成分とならざるを得ず（Ｊ
ＩＳ Ｋ３６０２−１９９０ 第９頁の「適用範囲」の
項参照）、特に、有機的懸濁性浮遊物を含む被測定液に
おいては、さらに正確度が低下し、場合によってはＢＯ
Ｄ測定が不可能となるなどの不都合があった。 【００１８】そして、これは、被測定液中に存在する有
機的物質、特に有機的懸濁性浮遊物に対しての微生物電
極３１を構成している上記微生物膜３８上での資化作用
に限界があることに起因するものである。 【００１９】 【課題を解決するための手段】本発明は、従来方法にみ
られた上記課題に鑑み、短時間で資化されにくいため上
記ＪＩＳ 規格で測定対象外とされた不溶性の有機成分
、特に懸濁性浮遊物や難分解性成分についても測定対象
に取り込むことで、被測定液中に存在する有機成分につ
いて公定５日間法による測定結果に対応する正確なＢＯ
Ｄ測定を行なうことができるＢＯＤ迅速測定方法及びこ
れに用いる微生物電極を提供しようとするものである。 【００２０】そのうち、本発明に係るＢＯＤ迅速測定方
法の構成上の特徴は、隔膜式溶存酸素電極と微生物膜と
からなる微生物電極を備えた測定セル中に、中性緩衝液
の存在下で酸素飽和状態とした被測定液を供給し、その
際に前記微生物電極により検知される出力とＢＯＤ既知
の有機物含有標準液供給時の基準出力とを比較し、当該
被測定液のＢＯＤを測定するＢＯＤ迅速測定方法におい
て、微生物電極を構成する前記微生物膜には、高分子材
からなる単層もしくは二層の多孔性膜に対し微生物を有
機的懸濁性浮遊物や有機的難分解性成分の資化をも可能
に付着させて形成したものを用いることにある。 【００２１】なお、本発明における前記被測定液は、こ
の被測定液中に存在し得る有機物質を分解する酵素を添
加する前処理作業を経て測定セル中に供給したり、予め
ホモジナイス処理を行なって測定セルに供給してもよく
、さらに、前記微生物としては、バチルス（Ｂａｃｉｌ
ｌｕｓ）属、プソイドモーナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａ
ｓ） 属、エセリチア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ） 属
、ストレプトマイセス（Ｓｔｒｅｐｔｍｙｃｅｓ ）属
、マイコバクテリウム（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ
）属のうちの少なくともいずれかに属する複数種類のも
のを好適に用いることができる。 【００２２】また、このＢＯＤ迅速測定方法に用いられ
る微生物電極の構成上の特徴は、隔膜式溶存酸素電極に
おける隔膜に微生物膜を密着固定してなる微生物電極で
あって、前記微生物膜は、懸濁性浮遊物や難分解性成分
を分解して可溶化する酵素を生成するバチルス（Ｂａｃ
ｉｌｌｕｓ）属、プソイドモーナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏ
ｎａｓ） 属、エセリチア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）
属、ストレプトマイセス（Ｓｔｒｅｐｔｍｙｃｅｓ
）属、マイコバクテリウム（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕ
ｍ ）属のうちの少なくともいずれかに属する複数種類
の微生物を硝酸セルロース又はポリ沸化ビニリデンなど
の高分子材からなる単層もしくは二層の多孔性膜に付着
させて形成したことにある。 【００２３】 【実施例】以下、図面を参酌して本発明の実施例を説明
する。本発明に係るＢＯＤ迅速測定方法の実施に供され
る装置のシステム構成は、微生物電極３１を除き、図１
１に示すものと同様にして構成されており、以下、同一
の構成部材については同一の符号を用いて説明する。 【００２４】図１〜図３は、本発明に係る微生物電極３
１における微生物膜１１の構造例を示すものであり、そ
のいずれもが懸濁性浮遊物や難分解性成分を分解して可
溶化する酵素を生成するバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）
属、プソイドモーナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ） 属
、エセリチア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ） 属のうちの
少なくともいずれかに属する複数種類の微生物１７を硝
酸セルロースやポリ沸化ビニリデンなどの高分子材から
なる多孔性膜１２が有している孔構造中に付着させて形
成されている。なお、硝酸セルロースやポリ沸化ビニリ
デンなどの高分子材からなる本発明の多孔性膜１２は、
従来からある多孔性膜３９，４０に用いられているテフ
ロン膜や、ナイロン膜、セロハン膜、酢酸セルロース膜
に比し１０〜１０００倍程度の微生物付着力を保持して
いる。 【００２５】このうち、図１に示す微生物膜１１は、孔
径が２．５ 〜１０．０μｍ であるである多数の孔１
４を有して被測定液への接触側に配置される多孔性膜材
１３と、孔径が同じく２．５ 〜１０．０μｍ である
である多数の孔１６を有して図１２に示す隔膜３７への
接触側に配置される多孔性膜材１５とからなる二層構造
の多孔性膜１２の前記孔１３，１６のそれぞれに微生物
１７を付着させて形成されている。 【００２６】また、図２に示す微生物膜１１は、孔径が
２．５ 〜１０．０μｍ である多数の孔１４を有して
被測定液への接触側に配置される多孔性膜材１３と、孔
径が０．２ 〜０．５μｍ である多数の孔１６を有し
て前記隔膜３７への接触側に配置される多孔性膜材１５
とからなる二層構造の多孔性膜１２における前記孔１４
のそれぞれに微生物１７を付着させて形成されている。 【００２７】さらに、図３に示す微生物膜１１は、孔径
が２．５ 〜１０．０μｍ であるである多数の孔１４
を有してなる単層構造の多孔性膜１２の前記孔１４のそ
れぞれに微生物１７を付着させて形成されている。 【００２８】本発明の微生物膜１１に用いられる微生物
１７（菌種）の選定と多孔性膜１２の材質・形状、さら
には多孔性膜１２への微生物１７の付着方法によるＢＯ
Ｄ測定法については、公定５日間法とは別の指標である
と考えるべきであるとしても、この公定５日間法のＢＯ
Ｄ値の正確な推定は、公定５日間法に用いられる菌種群
を用い、かつ、被測定試料中の懸濁性浮遊物や難分解性
成分にも十分接触して資化できる上記図１〜図３に示す
構造とすることで達成できる。 【００２９】そして、微生物１７として利用される菌体
は、天然の土壌中や活性汚泥中のものを用いているもの
ではなく、常時同一の菌種量を含有した菌製剤を用いて
形成されるものが用いられるので、常に同一の条件の微
生物膜１１を製作することができる。 【００３０】このようにして形成される微生物膜１１の
保存性については、未使用品の場合、蓋付き滅菌プラス
チックシャーレに入れ、デシケータ中に冷暗所保存すれ
ば短くても最低６か月は十分変質せずに保存することが
できる。 【００３１】また、一旦、湿潤化させた微生物膜１１に
ついては、中性緩衝液中に外部からの汚染のないように
保存すれば、室温で１〜６か月は良好状態のもとで保存
することができる。 【００３２】一方、上記微生物膜１１を形成する際の多
孔性膜１２への微生物１７の付着方法は、まず、菌製剤
から菌体群を損なわずに抽出する必要があるため、菌製
剤の適当量を中性緩衝液に浮遊させ、遠心分離器により
数度にわたり菌体群を洗滌しながら分離抽出する。 【００３３】この抽出菌体群は、微生物電極３１の隔膜
式溶存酸素電極３２におけるカソード電極３６面に被着
させるために必要な面積を有する高分子材からなる多孔
性膜１２の孔１４に対し真空濾過等の方法により微生物
１７として付着させる。 【００３４】この膜を図１〜図３に示すように二層もし
くは単層の微生物膜１１として形成し、この微生物膜１
１における被測定液との接触面側には、２．５μｍ 以
上の孔径の多数の孔１４を有する高分子材からなる多孔
性膜１２を用いることで被測定液に微生物１７としての
菌体群を直接接触させるようにする必要がある。 【００３５】ところで、本発明の微生物膜１１は、活性
汚泥に含まれる菌種のうちからＢＯＤ測定に有効な数種
類の菌体群を特定し、これらと同種の菌製剤から得られ
る菌体を使用しているので、さきのＪＩＳ Ｋ ３６０
２−１９９０ の解説中に指摘されているように、活性
汚泥を用いる場合と同様に微生物相が時間の経過と共に
変化する結果、その応答性に大きな経時的な変化が起こ
り、公定５日間法との相関を満足にとれなくなるなどの
問題を含むものではある。 【００３６】しかし、本発明においては、微生物膜１１
を予め中性緩衝液５３を添加した被測定液、もしくはこ
れと同種の液中で曝気しながら数時間ないし十数時間前
後馴致した後に使用することにより上記欠点を解決して
安定した測定を行なうことができる。 【００３７】一方、従来の微生物膜３８である「単一菌
膜」を用いる場合には、次のような不都合がある。 【００３８】すなわち、被測定液中の含有成分は、一種
だけとは限らず、むしろ多種類の成分を含有しているの
が普通であるのに対し、菌類は、どの含有成分をも同じ
酸化率によって酸化するとは限らない。 【００３９】このため、異なった酸化率を有する複数の
成分を含有する被測定液に対するＢＯＤ値を公定５日間
法によるＢＯＤ値に近い測定値を示す測定法が当然、公
定５日間法によるＢＯＤ値に近く、相関性のよい値をと
ることができる。 【００４０】次に示す表１は、公定５日間法によるＢＯ
Ｄ測定値を１００ｍｇ／リットルと設定した場合を想定
して得られるシュミレーション推定例を示すものであり
、表中の「ＢＯＤ５ 」は公定５日間法を、「混合菌膜
」は図１〜３に示す本発明の微生物膜１１を、「単一菌
膜」は図１４に示す従来タイプの微生物膜３８をそれぞ
れ示す。 【００４１】 【表１】 【００４２】上表によれば、本発明の微生物膜１１であ
る「混合菌膜」による場合には、いずれの試料において
も公定５日間法によるＢＯＤ測定値に対し５〜１０％程
度の隔たりしかなかったのに対し、従来タイプの微生物
膜３８である「単一菌膜」による場合には、試料の別に
より公定５日間法によるＢＯＤ測定値に対し２０〜５０
％もの隔たりがあり、これによっても、本発明の微生物
膜１１によるＢＯＤ測定値が公定５日間法によるＢＯＤ
測定値と相関性のよいことを確認することができる。 【００４３】次に、本発明の微生物膜１１である「混合
菌膜」を装着させたＢＯＤ迅速装置と、単一菌トリコス
ポロンクタネウムを用いた従来タイプの微生物膜３８で
ある「単一菌膜」を装着させたＢＯＤ迅速装置とを用い
、被測定液として同一の某下水処理場の試料を導入して
行なった測定結果と、公定５日間法によるＢＯＤ値とを
表２として示す。 【００４４】 【表２】 【００４５】上表によれば、公定５日間法の測定値を１
００ ％とすると、流入生下水については、「混合菌膜
」が８３％、「単一菌膜」が３７％となり、懸濁性浮遊
物（ＳＳ成分）を除去した下水については、「混合菌膜
」が８９％、「単一菌膜」が３４％となり、さらには、
懸濁性浮遊物（ＳＳ成分）の少ない流出水については、
「混合菌膜」が１００ ％、「単一菌膜」が６３％とな
った。 【００４６】これにより、「単一菌膜」は、上記三種の
測定試料が懸濁性浮遊物はもとより、グラスファイバー
フィルター（ＧＦＰ）を通過する１μｍ 以下の極微細
懸濁性浮遊物を含めた成分についても反応性が弱いこと
が判明する。 【００４７】また、公定５日間法によるＢＯＤ値に近い
測定値が得られる「混合菌膜」の成績から公定５日間法
によるＢＯＤ値を推定する場合、同系統の被測定液につ
いては比較的容易に行なうことができることが判明した
。なお、図４は、表２についてのグラフ図を示す。 【００４８】また、次に示す表３は、某下水処理場の下
水試料につき、本発明の微生物膜１１である「混合菌膜
」と、従来タイプの微生物膜３８である「単一菌膜」と
によるＢＯＤ値を比較したものであり、図５は、そのグ
ラフ図である。 【００４９】 【表３】 【００５０】これによれば、「単一菌膜」のＢＯＤ値は
、流入生下水と１μｍグラスファイバー濾紙（ＧＦＰ）
濾過水とのいずれについても大差がないが、「混合菌膜
」のそれは、大きな差のあることが確認された。 【００５１】この事実は、「混合菌膜」が流入生下水中
のＳＳ成分（懸濁性浮遊物成分）と反応したことを窺わ
せ、流入生下水３１．８ｍｇ／リットルと１μｍ ＧＦ
Ｐ濾過水で２１．１ｍｇ／リットルとの間の差１０．７
ｍｇ／リットルは、流入生下水中のＳＳ成分のＢＯＤ値
であると推測される。 【００５２】しかし、「単一菌膜」の場合は、流入生下
水と１μｍ ＧＦＰ濾過水との間に大きな差を見出すこ
とができず、しかも、測定値自体も「混合菌膜」のそれ
よりも非常に低いことから、流入生下水中のＳＳ成分と
ほとんど反応していないことを窺わせるものであった。 【００５３】次に、図１〜図３に示した微生物膜１１を
備える図１２に示す構造の微生物電極３１が組み込まれ
た図１１の装置を用いて行なわれる本発明に係るＢＯＤ
迅速測定方法について説明する。 【００５４】すなわち、隔膜式溶存酸素電極３２と微生
物膜１１とからなる微生物電極３１を備えた測定セル２
８中に、中性緩衝液５３の存在下で酸素飽和状態とした
被測定液を供給し、その際に前記微生物電極３１により
検知される出力とＢＯＤ既知の有機物含有標準液５１供
給時の基準出力とを比較し、当該被測定液のＢＯＤを測
定することで行なわれる。 【００５５】なお、この場合、標準液５１のための液槽
と、被測定液５０のための液槽とのそれぞれにスターラ
ーを配設し、内容液を攪拌しながら測定セル２８に送液
するならば、検量線、及び被測定液測定値の速やかな安
定を得ることができる。 【００５６】そして、この場合、微生物電極３１を構成
する前記微生物膜１１は、既に述べたように硝酸セルロ
ース又はポリ沸化ビニリデンなどの高分子材からなる多
孔性膜１２に対し微生物１７を懸濁性浮遊物や難分解性
成分の資化をも可能に付着させて形成したものが用いら
れる。 【００５７】この場合、被測定液に蛋白質や澱粉、脂肪
などの難分解性成分が濃厚に含まれているものについて
は、従来法に用いられる「単一菌膜」としての微生物膜
３８によっては資化が不可能であり、さらには、本発明
の微生物膜１１である「混合菌膜」によっても短時間に
資化されない部分が生じ、測定されないことがあるので
、この被測定液中に存在し得る有機物質を分解する酵素
、例えば、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属、プソイド
モーナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ） 属、エセリチア
（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ） 属、ストレプトマイセス
（Ｓｔｒｅｐｔｍｙｃｅｓ ）属、マイコバクテリウム
（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ）属のうちの少なくと
もいずれかが生成する酵素を添加する前処理作業を経て
測定セル２８中に供給するのが好ましい。 【００５８】この場合、被測定液中には、以下に述べる
ような条件を考慮して選定される次の酵素を添加するこ
とにより、微生物膜１１の資化能力を高め、しかも、公
定５日間法による測定値に非常に近い値で測定すること
が可能となる。 【００５９】この場合に選定される酵素を次に例示する
。・酵素例 ■ 蛋白質分解酵素 Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｓｅｒ
ｉｎｅ ｐｒｏｔｅｉｎｅｓｅ酵素源 Ｂａｃｉｌｌ
ｕｓ属、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ 属、Ｐｓｅｕｄｍｏ
ｎａｓ属等■ 澱粉分解酵素 α−Ａｍｙｌａｓｅ
酵素源 Ｂａｃｉｌｌｕｓ属（例えば、Ｂａｃｉｌｌ
ｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ）等■ 澱粉分解酵素
β−Ａｍｙｌａｓｅ酵素源 Ｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｐ
ｓｅｕｄｍｏｎａｓ属、Ｓｔｒｅｐｔｍｙｃｅｓ 属等
■ 脂肪分解酵素 Ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐａｓｅ
Ａ２酵素源 Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ 属、Ｍｙｃｏ
ｂａｃｔｅｒｉｕｍ 属等■ 脂肪分解酵素 Ｌｙ
ｓｏｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐａｓｅ酵素源 Ｅｓｃ
ｈｅｒｉｃｈｉａ 属【００６０】そして、本発明方法
の実施に供されるＢＯＤ迅速測定装置の装置本体２１の
側に供給される被測定液５０は、多孔性膜１２に付着さ
せる菌種群が生産し、蛋白質や澱粉、脂肪を分解する上
記酵素を水溶化あるいは水和化した一種もしくは数種を
予め試料に添加したものが用いられ、その際の添加量は
、極く微量ではあるが、反応必要量よりも数倍程度過剰
であっても得られる測定値には殆ど影響がなく、むしろ
、過小量のほうが適切な測定値よりも小さくなる傾向に
ある。 【００６１】また、適切添加量の決定は、添加量を数段
階に段階分けしてＢＯＤ迅速測定を行なうことで、さほ
どの手数を要せずに対応することができる。以下に、酵
素を添加してＢＯＤ測定を行なった実験例を示す。 【００６２】まず、次に示す表４は、微粒子状の蛋白質
をその構成成分として含むスキムミルク溶液に酵素を添
加した際の本発明の微生物膜１１である「混合菌膜」と
従来タイプの微生物膜３８である「単一菌膜」とのＢＯ
Ｄ値を比較したものであり、図６は、そのグラフ図であ
る。 【００６３】 【表４】 【００６４】スキムミルク溶液は、ＳＳ成分が非常に少
ないので、酵素を添加しない状態のもとでは「単一菌膜
」によるＢＯＤ値の方が「混合菌膜」のそれよりも高い
。 【００６５】このことは、「単一菌膜」の方が「混合菌
膜」よりも溶解しているスキムミルクに対し反応し易い
ことを窺わせるが、それでも公定５日間法による測定値
には大きく及ばないものであった。。 【００６６】また、酵素を添加した場合には、「単一菌
膜」と「混合菌膜」との双方共にＢＯＤ値が上昇するこ
とが確認された。 【００６７】しかし、「混合菌膜」については、酵素を
１．０ｍｇ ／リットル以上添加してもＢＯＤ値に変化
は認められず、公定５日間法による測定結果と極めて近
い測定結果が得られることが確認された。 【００６８】一方、「単一菌膜」については、酵素を過
剰に添加すると、公定５日間法のＢＯＤ値を大きく越え
てしまい、その添加量を調整しなければならない困難さ
のあることを窺わせる。 【００６９】また、次に示す表５は、かつお節液に酵素
を添加した際の本発明の微生物膜１１である「混合菌膜
」のＢＯＤ値を公定５日間法による測定値と比較したも
のであり、図７は、そのグラフ図である。 【００７０】 【表５】 【００７１】これによれば、「混合菌膜」については、
酵素を２．０ｍｇ ／リットル添加することで公定５日
間法の測定値と極めて近いＢＯＤ測定値が得られること
を確認することができた。 【００７２】一方、前記被測定液５０に含まれる懸濁性
浮遊物（固形質）が微生物膜１１における微生物１７の
大きさに比較して相対的に大きなものである場合には、
この固形質を超音波ホモジナイザーにより予め微細化し
た後の被測定液を測定セル２８中に供給することで、酵
素の分解力と微生物膜１１の資化力とを向上させること
ができる。 【００７３】以下に、超音波ホモジナイザーによる被測
定液の微細化を行なった実験例を示す。 【００７４】まず、次に示す表６は、某下水処理場から
採取された下水試料を超音波ホモジナイザーにより予め
微細化した後、本発明の微生物膜１１である「混合菌膜
」と従来タイプの微生物膜３８である「単一菌膜」との
ＢＯＤ値を比較したものであり、図８は、そのグラフ図
である。 【００７５】 【表６】 【００７６】これによれば、「混合菌膜」と「単一菌膜
」とのいずれについても、ホモジナイズ処理時間を長く
とることでＢＯＤ値が高くなることが確認される一方、
１０分を越えると数値的にさほど変化しないことも判明
した。 【００７７】したがって、最低でも１０分間程度はホモ
ジナイズ処理を行なわないと、公定５日間法によるＢＯ
Ｄ値に近づかないであろうと思われる。 【００７８】また、さきに表３と図５とで説明したよう
に、「単一菌膜」は、流入生下水中のＳＳ成分とほとん
ど反応しないことが推測されており、これは、「混合菌
膜」のＢＯＤ値との差が大きく出た今回の実験結果から
も、「混合菌膜」のほうが「単一菌膜」よりも流入生下
水中のＳＳ成分とより多く反応することからも裏付けら
れている。 【００７９】また、次に示す表７は、かつお節液を超音
波ホモジナイザーにより予め微細化した後、本発明の微
生物膜１１である「混合菌膜」と従来タイプの微生物膜
３８である「単一菌膜」とのＢＯＤ値を比較したもので
あり、図９は、そのグラフ図である。 【００８０】 【表７】 【００８１】これによれば、「単一菌膜」によるＢＯＤ
測定値は、ホモジナイズ処理時間が９分を経過した後、
徐々に高くなっている。 【００８２】一方、「混合菌膜」によるＢＯＤ測定値は
、ホモジナイズ処理時間が９分を越えるとほとんど変化
がなくなっている。 【００８３】これに反し、「単一菌膜」の方は、３〜９
分のホモジナイズ処理時間では十分な資化ができず、３
０分のホモジナイズ処理時間を要してようやく「混合菌
膜」の３分のホモジナイズ処理時間を経た場合と同程度
の資化レベルに到達するにとどまっている。このことは
、ＳＳ成分がかなり微細化されても「単一菌膜」の方は
資化能力が著しく劣っているものであることを示してい
る。 【００８４】すなわち、ＢＯＤ値そのものは、「混合菌
膜」の方が高く、このことからも、「混合菌膜」のＢＯ
Ｄ値は、ＳＳ成分の資化能力の高さに深く関係している
ものであることを窺わせる。 【００８５】また、図１０は、某下水処理場の流入下水
のホモジナイズ未処理時におけるＳＳ成分が１２６ （
ｍｇ／リットル）で、９分間ホモジナイズ処理した後の
ＳＳ成分が９８（ｍｇ／リットル）となった処理液につ
いて「混合菌膜」によりＢＯＤ値を測定して得られたグ
ラフ図である。 【００８６】同図によれば、「混合菌膜」を用いること
で、流入下水に対する超音波ホモジナイザーによる固形
物の微細化処理を行なうことのみで公定５日間法による
ＢＯＤ測定値とほぼ一致するＢＯＤ値を得ることができ
た。 【００８７】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、従来
から用いられているアセチルセルロース膜に比較して優
れた微生物付着特性を有している多孔性膜を用いている
ので、被測定液中の懸濁性浮遊物や難分解性成分に直接
接触することができる状態のもとで微生物を付着させて
おくことができ、したがって、よく反応させて公定５日
間法との間の差が小さいＢＯＤ測定を行なうことができ
、公定５日間法との相関性を保持させながらＢＯＤを迅
速、かつ、正確に測定することができる。 【００８８】また、本発明方法における被測定液に多孔
性膜に付着させた菌種群が生産する酵素を添加してある
場合には、微生物膜の資化能力を向上させることができ
、また、モジナイズ前処理を施して固形質を微細化した
被測定液を用いる場合には、酵素の分解力や微生物膜の
資化能力をさらに一段と向上させることができる。
びこれに用いる微生物電極に係り、さらに詳しくは、懸
濁性浮遊物（有機性物質）を含む被測定液のＢＯＤ（生
物化学的酸素要求量）を正確、かつ、簡易迅速に測定す
ることができるＢＯＤ迅速測定方法及びこれに用いる微
生物電極に関する。 【０００２】 【従来の技術】ＢＯＤの測定方法については、日本工業
規格（工業排水試験方法ＪＩＳ Ｋ ０１０２−１９８
６ ）に詳細に定められている。 【０００３】これは、排水を２０°Ｃで５日間静置した
後にその溶存酸素の減少を測定するものであり、基準内
排水か否かの決定に５日間を要し、測定結果が判明する
までの間、排水を厳密にそのまま貯留しておかなければ
ならないものであった（以下、「公定５日間法」という
）。 【０００４】また、この公定５日間法による場合には、
検水中に飽和させた溶存酸素のうち、バクテリヤによる
資化のため５日間の間に使用された消費酸素量が当初の
溶存酸素の４０〜７０％となるように検水中のＢＯＤを
予測して予め濃度を調製しておく必要がある。そのため
には、水の飽和溶存酸素濃度が２０°Ｃで８．８４ｍｇ
／ｇ なので、消費酸素量を４０〜７０％にするために
は３．５ 〜６．２ ｍｇ／リットル程度に稀釈してお
かなければならず、この点に作業上の困難さがあるとと
もに、測定精度を上げるためには熟練した測定者が必要
であり、さらには、バッチ式であるためにその自動化が
不可能であるなどの問題があった。 【０００５】このため、公定５日間法にみられる上記問
題点を解決するものとして、微生物電極を用いてＢＯＤ
を迅速に測定する種々の方法が提案されるに至った。 【０００６】このようなＢＯＤ迅速測定方法のうちの一
つには、微生物電極を備えた測定セル中に中性緩衝液を
流して中性条件を保たせるとともに、空気を吹き込むこ
とで実質的に酸素飽和の条件に保ち、このような条件下
で被測定液を供給し、この被測定液中のＢＯＤ成分に対
応する前記測定セル中の溶存酸素低下量、つまり微生物
の代謝により消費される溶存酸素量を隔膜式酸素電極の
出力として検出し、前記被測定液の代りにＢＯＤ既知の
標準液を供給した際の電流もしくは電圧の出力を基準と
し、所定の測定ステップ経過毎にその出力とＢＯＤとの
検量線を較正することで行なわれている。 【０００７】図１１は、上記ＢＯＤ迅速測定方法の実施
に供される装置のシステム構成例を示すものである。 【０００８】同図によれば、被測定液５０と、ＢＯＤが
既知である複数種類の標準液５１と、スライムの発生を
抑制するための洗浄水５２とがバルブ切替手段２２を介
してローラポンプ２３により選択的に一方の管路２４の
側から恒温槽２６内に供給されるようになっている。 【０００９】また、中性緩衝液５３もローラポンプ２３
により他方の管路２５の側から恒温槽２６内に直接に供
給されるようになっており、これら一方の管路２４と他
方の管路２５とは、前記恒温槽２６内で合流され、中性
緩衝液の存在下でエアポンプ２７により酸素飽和状態と
された被測定液については測定セル２８内に配設されて
いる微生物電極３１を介して測定が行なわれ、しかる後
、排水路２９を介して装置本体２１外に排出されるよう
になっている。 【００１０】また、前記微生物電極３１からの出力は、
データ処理手段３０を介して所定のデータ処理が行なわ
れ、測定データとして記録されるようになっている。 【００１１】この場合、微生物電極３１は、図１２に示
すように、筒体３３内に電解液３４に浸漬させて配設さ
れるアノード電極３５とカソード電極３６と、このカソ
ード電極３６に密着させて筒体３３の一方の開口端面を
覆う隔膜３７とからなる隔膜式溶存酸素電極３２と、こ
の隔膜式溶存酸素電極３２における前記隔膜３７に密着
固定させて配設される微生物膜３８とで構成されている
。 【００１２】図１３は、上記微生物電極３１を構成して
いる微生物膜３８の従来構造の一例を示すものであり、
リングスペーサ４４を介して隔置される二枚の多孔性膜
３９，４１との間の空間部内にトリコスポロン（Ｔｒｉ
ｃｈｏｓｐｏｒｏｎ）属に属する酵母類の単一菌体から
なる微生物４３が封入されて形成されており、この場合
の多孔性膜３９，４１は、孔径が ０．４５ 〜 ０．
６μｍ の多数の孔を有し、厚さが１２０ 〜１５０
μｍ であるテフロン膜や、ナイロン膜、セロハン膜、
酢酸セルロース膜により形成されたものが用いられてい
る。 【００１３】図１４は、上記微生物膜３８における多孔
性膜３９，４１と封入された微生物４３との間の関係を
模式的に示した説明図であり、トリコスポロン（Ｔｒｉ
ｃｈｏｓｐｏｒｏｎ）属に属する酵母類の単一菌体（例
えば長さが１００ 〜２０００μｍ 程度で、幅が５〜
１０μｍ 程度）からなる微生物４３は、孔径が ０．
４５ 〜 ０．６μｍ の孔４０，４２を備える多孔性
膜３９，４１を通過できない大きさを有して封入固定さ
れている。 【００１４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構造の
微生物電極３１を用いたＢＯＤ迅速測定方法においては
、図１４に示す微生物膜３８の構造からも明らかなよう
に、封入された微生物４３は多孔性膜４０，４２により
隔離されることになる。 【００１５】このため、微生物４３は、多孔性膜４０，
４２の孔径よりも十分に大きな被測定液中の懸濁性浮遊
物を資化しようとしても、多孔性膜４０，４２に阻止さ
れてこれに直接接触することができず、資化することが
できない。 【００１６】しかも、単一菌であるトリコスポロン属に
属する酵母類（例えば、トリコスポロンクタネウムＩＦ
Ｏ−１０４６６ ）を用いて形成される微生物膜３８（
以下、「単一菌膜」という）を備えた微生物電極３１を
利用する場合には、被測定液中に存在し得る有機物質の
うち、十分な分解を受けることができる成分については
別として、例えば、蛋白質や澱粉、脂肪などのような不
溶性成分については資化が困難なため正確な測定ができ
ないものであった。 【００１７】このように、従来からあるＢＯＤ迅速測定
方法には、被測定液の有機成分のうち、短時間で資化さ
れるものだけがその測定対象成分とならざるを得ず（Ｊ
ＩＳ Ｋ３６０２−１９９０ 第９頁の「適用範囲」の
項参照）、特に、有機的懸濁性浮遊物を含む被測定液に
おいては、さらに正確度が低下し、場合によってはＢＯ
Ｄ測定が不可能となるなどの不都合があった。 【００１８】そして、これは、被測定液中に存在する有
機的物質、特に有機的懸濁性浮遊物に対しての微生物電
極３１を構成している上記微生物膜３８上での資化作用
に限界があることに起因するものである。 【００１９】 【課題を解決するための手段】本発明は、従来方法にみ
られた上記課題に鑑み、短時間で資化されにくいため上
記ＪＩＳ 規格で測定対象外とされた不溶性の有機成分
、特に懸濁性浮遊物や難分解性成分についても測定対象
に取り込むことで、被測定液中に存在する有機成分につ
いて公定５日間法による測定結果に対応する正確なＢＯ
Ｄ測定を行なうことができるＢＯＤ迅速測定方法及びこ
れに用いる微生物電極を提供しようとするものである。 【００２０】そのうち、本発明に係るＢＯＤ迅速測定方
法の構成上の特徴は、隔膜式溶存酸素電極と微生物膜と
からなる微生物電極を備えた測定セル中に、中性緩衝液
の存在下で酸素飽和状態とした被測定液を供給し、その
際に前記微生物電極により検知される出力とＢＯＤ既知
の有機物含有標準液供給時の基準出力とを比較し、当該
被測定液のＢＯＤを測定するＢＯＤ迅速測定方法におい
て、微生物電極を構成する前記微生物膜には、高分子材
からなる単層もしくは二層の多孔性膜に対し微生物を有
機的懸濁性浮遊物や有機的難分解性成分の資化をも可能
に付着させて形成したものを用いることにある。 【００２１】なお、本発明における前記被測定液は、こ
の被測定液中に存在し得る有機物質を分解する酵素を添
加する前処理作業を経て測定セル中に供給したり、予め
ホモジナイス処理を行なって測定セルに供給してもよく
、さらに、前記微生物としては、バチルス（Ｂａｃｉｌ
ｌｕｓ）属、プソイドモーナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａ
ｓ） 属、エセリチア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ） 属
、ストレプトマイセス（Ｓｔｒｅｐｔｍｙｃｅｓ ）属
、マイコバクテリウム（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ
）属のうちの少なくともいずれかに属する複数種類のも
のを好適に用いることができる。 【００２２】また、このＢＯＤ迅速測定方法に用いられ
る微生物電極の構成上の特徴は、隔膜式溶存酸素電極に
おける隔膜に微生物膜を密着固定してなる微生物電極で
あって、前記微生物膜は、懸濁性浮遊物や難分解性成分
を分解して可溶化する酵素を生成するバチルス（Ｂａｃ
ｉｌｌｕｓ）属、プソイドモーナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏ
ｎａｓ） 属、エセリチア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）
属、ストレプトマイセス（Ｓｔｒｅｐｔｍｙｃｅｓ
）属、マイコバクテリウム（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕ
ｍ ）属のうちの少なくともいずれかに属する複数種類
の微生物を硝酸セルロース又はポリ沸化ビニリデンなど
の高分子材からなる単層もしくは二層の多孔性膜に付着
させて形成したことにある。 【００２３】 【実施例】以下、図面を参酌して本発明の実施例を説明
する。本発明に係るＢＯＤ迅速測定方法の実施に供され
る装置のシステム構成は、微生物電極３１を除き、図１
１に示すものと同様にして構成されており、以下、同一
の構成部材については同一の符号を用いて説明する。 【００２４】図１〜図３は、本発明に係る微生物電極３
１における微生物膜１１の構造例を示すものであり、そ
のいずれもが懸濁性浮遊物や難分解性成分を分解して可
溶化する酵素を生成するバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）
属、プソイドモーナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ） 属
、エセリチア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ） 属のうちの
少なくともいずれかに属する複数種類の微生物１７を硝
酸セルロースやポリ沸化ビニリデンなどの高分子材から
なる多孔性膜１２が有している孔構造中に付着させて形
成されている。なお、硝酸セルロースやポリ沸化ビニリ
デンなどの高分子材からなる本発明の多孔性膜１２は、
従来からある多孔性膜３９，４０に用いられているテフ
ロン膜や、ナイロン膜、セロハン膜、酢酸セルロース膜
に比し１０〜１０００倍程度の微生物付着力を保持して
いる。 【００２５】このうち、図１に示す微生物膜１１は、孔
径が２．５ 〜１０．０μｍ であるである多数の孔１
４を有して被測定液への接触側に配置される多孔性膜材
１３と、孔径が同じく２．５ 〜１０．０μｍ である
である多数の孔１６を有して図１２に示す隔膜３７への
接触側に配置される多孔性膜材１５とからなる二層構造
の多孔性膜１２の前記孔１３，１６のそれぞれに微生物
１７を付着させて形成されている。 【００２６】また、図２に示す微生物膜１１は、孔径が
２．５ 〜１０．０μｍ である多数の孔１４を有して
被測定液への接触側に配置される多孔性膜材１３と、孔
径が０．２ 〜０．５μｍ である多数の孔１６を有し
て前記隔膜３７への接触側に配置される多孔性膜材１５
とからなる二層構造の多孔性膜１２における前記孔１４
のそれぞれに微生物１７を付着させて形成されている。 【００２７】さらに、図３に示す微生物膜１１は、孔径
が２．５ 〜１０．０μｍ であるである多数の孔１４
を有してなる単層構造の多孔性膜１２の前記孔１４のそ
れぞれに微生物１７を付着させて形成されている。 【００２８】本発明の微生物膜１１に用いられる微生物
１７（菌種）の選定と多孔性膜１２の材質・形状、さら
には多孔性膜１２への微生物１７の付着方法によるＢＯ
Ｄ測定法については、公定５日間法とは別の指標である
と考えるべきであるとしても、この公定５日間法のＢＯ
Ｄ値の正確な推定は、公定５日間法に用いられる菌種群
を用い、かつ、被測定試料中の懸濁性浮遊物や難分解性
成分にも十分接触して資化できる上記図１〜図３に示す
構造とすることで達成できる。 【００２９】そして、微生物１７として利用される菌体
は、天然の土壌中や活性汚泥中のものを用いているもの
ではなく、常時同一の菌種量を含有した菌製剤を用いて
形成されるものが用いられるので、常に同一の条件の微
生物膜１１を製作することができる。 【００３０】このようにして形成される微生物膜１１の
保存性については、未使用品の場合、蓋付き滅菌プラス
チックシャーレに入れ、デシケータ中に冷暗所保存すれ
ば短くても最低６か月は十分変質せずに保存することが
できる。 【００３１】また、一旦、湿潤化させた微生物膜１１に
ついては、中性緩衝液中に外部からの汚染のないように
保存すれば、室温で１〜６か月は良好状態のもとで保存
することができる。 【００３２】一方、上記微生物膜１１を形成する際の多
孔性膜１２への微生物１７の付着方法は、まず、菌製剤
から菌体群を損なわずに抽出する必要があるため、菌製
剤の適当量を中性緩衝液に浮遊させ、遠心分離器により
数度にわたり菌体群を洗滌しながら分離抽出する。 【００３３】この抽出菌体群は、微生物電極３１の隔膜
式溶存酸素電極３２におけるカソード電極３６面に被着
させるために必要な面積を有する高分子材からなる多孔
性膜１２の孔１４に対し真空濾過等の方法により微生物
１７として付着させる。 【００３４】この膜を図１〜図３に示すように二層もし
くは単層の微生物膜１１として形成し、この微生物膜１
１における被測定液との接触面側には、２．５μｍ 以
上の孔径の多数の孔１４を有する高分子材からなる多孔
性膜１２を用いることで被測定液に微生物１７としての
菌体群を直接接触させるようにする必要がある。 【００３５】ところで、本発明の微生物膜１１は、活性
汚泥に含まれる菌種のうちからＢＯＤ測定に有効な数種
類の菌体群を特定し、これらと同種の菌製剤から得られ
る菌体を使用しているので、さきのＪＩＳ Ｋ ３６０
２−１９９０ の解説中に指摘されているように、活性
汚泥を用いる場合と同様に微生物相が時間の経過と共に
変化する結果、その応答性に大きな経時的な変化が起こ
り、公定５日間法との相関を満足にとれなくなるなどの
問題を含むものではある。 【００３６】しかし、本発明においては、微生物膜１１
を予め中性緩衝液５３を添加した被測定液、もしくはこ
れと同種の液中で曝気しながら数時間ないし十数時間前
後馴致した後に使用することにより上記欠点を解決して
安定した測定を行なうことができる。 【００３７】一方、従来の微生物膜３８である「単一菌
膜」を用いる場合には、次のような不都合がある。 【００３８】すなわち、被測定液中の含有成分は、一種
だけとは限らず、むしろ多種類の成分を含有しているの
が普通であるのに対し、菌類は、どの含有成分をも同じ
酸化率によって酸化するとは限らない。 【００３９】このため、異なった酸化率を有する複数の
成分を含有する被測定液に対するＢＯＤ値を公定５日間
法によるＢＯＤ値に近い測定値を示す測定法が当然、公
定５日間法によるＢＯＤ値に近く、相関性のよい値をと
ることができる。 【００４０】次に示す表１は、公定５日間法によるＢＯ
Ｄ測定値を１００ｍｇ／リットルと設定した場合を想定
して得られるシュミレーション推定例を示すものであり
、表中の「ＢＯＤ５ 」は公定５日間法を、「混合菌膜
」は図１〜３に示す本発明の微生物膜１１を、「単一菌
膜」は図１４に示す従来タイプの微生物膜３８をそれぞ
れ示す。 【００４１】 【表１】 【００４２】上表によれば、本発明の微生物膜１１であ
る「混合菌膜」による場合には、いずれの試料において
も公定５日間法によるＢＯＤ測定値に対し５〜１０％程
度の隔たりしかなかったのに対し、従来タイプの微生物
膜３８である「単一菌膜」による場合には、試料の別に
より公定５日間法によるＢＯＤ測定値に対し２０〜５０
％もの隔たりがあり、これによっても、本発明の微生物
膜１１によるＢＯＤ測定値が公定５日間法によるＢＯＤ
測定値と相関性のよいことを確認することができる。 【００４３】次に、本発明の微生物膜１１である「混合
菌膜」を装着させたＢＯＤ迅速装置と、単一菌トリコス
ポロンクタネウムを用いた従来タイプの微生物膜３８で
ある「単一菌膜」を装着させたＢＯＤ迅速装置とを用い
、被測定液として同一の某下水処理場の試料を導入して
行なった測定結果と、公定５日間法によるＢＯＤ値とを
表２として示す。 【００４４】 【表２】 【００４５】上表によれば、公定５日間法の測定値を１
００ ％とすると、流入生下水については、「混合菌膜
」が８３％、「単一菌膜」が３７％となり、懸濁性浮遊
物（ＳＳ成分）を除去した下水については、「混合菌膜
」が８９％、「単一菌膜」が３４％となり、さらには、
懸濁性浮遊物（ＳＳ成分）の少ない流出水については、
「混合菌膜」が１００ ％、「単一菌膜」が６３％とな
った。 【００４６】これにより、「単一菌膜」は、上記三種の
測定試料が懸濁性浮遊物はもとより、グラスファイバー
フィルター（ＧＦＰ）を通過する１μｍ 以下の極微細
懸濁性浮遊物を含めた成分についても反応性が弱いこと
が判明する。 【００４７】また、公定５日間法によるＢＯＤ値に近い
測定値が得られる「混合菌膜」の成績から公定５日間法
によるＢＯＤ値を推定する場合、同系統の被測定液につ
いては比較的容易に行なうことができることが判明した
。なお、図４は、表２についてのグラフ図を示す。 【００４８】また、次に示す表３は、某下水処理場の下
水試料につき、本発明の微生物膜１１である「混合菌膜
」と、従来タイプの微生物膜３８である「単一菌膜」と
によるＢＯＤ値を比較したものであり、図５は、そのグ
ラフ図である。 【００４９】 【表３】 【００５０】これによれば、「単一菌膜」のＢＯＤ値は
、流入生下水と１μｍグラスファイバー濾紙（ＧＦＰ）
濾過水とのいずれについても大差がないが、「混合菌膜
」のそれは、大きな差のあることが確認された。 【００５１】この事実は、「混合菌膜」が流入生下水中
のＳＳ成分（懸濁性浮遊物成分）と反応したことを窺わ
せ、流入生下水３１．８ｍｇ／リットルと１μｍ ＧＦ
Ｐ濾過水で２１．１ｍｇ／リットルとの間の差１０．７
ｍｇ／リットルは、流入生下水中のＳＳ成分のＢＯＤ値
であると推測される。 【００５２】しかし、「単一菌膜」の場合は、流入生下
水と１μｍ ＧＦＰ濾過水との間に大きな差を見出すこ
とができず、しかも、測定値自体も「混合菌膜」のそれ
よりも非常に低いことから、流入生下水中のＳＳ成分と
ほとんど反応していないことを窺わせるものであった。 【００５３】次に、図１〜図３に示した微生物膜１１を
備える図１２に示す構造の微生物電極３１が組み込まれ
た図１１の装置を用いて行なわれる本発明に係るＢＯＤ
迅速測定方法について説明する。 【００５４】すなわち、隔膜式溶存酸素電極３２と微生
物膜１１とからなる微生物電極３１を備えた測定セル２
８中に、中性緩衝液５３の存在下で酸素飽和状態とした
被測定液を供給し、その際に前記微生物電極３１により
検知される出力とＢＯＤ既知の有機物含有標準液５１供
給時の基準出力とを比較し、当該被測定液のＢＯＤを測
定することで行なわれる。 【００５５】なお、この場合、標準液５１のための液槽
と、被測定液５０のための液槽とのそれぞれにスターラ
ーを配設し、内容液を攪拌しながら測定セル２８に送液
するならば、検量線、及び被測定液測定値の速やかな安
定を得ることができる。 【００５６】そして、この場合、微生物電極３１を構成
する前記微生物膜１１は、既に述べたように硝酸セルロ
ース又はポリ沸化ビニリデンなどの高分子材からなる多
孔性膜１２に対し微生物１７を懸濁性浮遊物や難分解性
成分の資化をも可能に付着させて形成したものが用いら
れる。 【００５７】この場合、被測定液に蛋白質や澱粉、脂肪
などの難分解性成分が濃厚に含まれているものについて
は、従来法に用いられる「単一菌膜」としての微生物膜
３８によっては資化が不可能であり、さらには、本発明
の微生物膜１１である「混合菌膜」によっても短時間に
資化されない部分が生じ、測定されないことがあるので
、この被測定液中に存在し得る有機物質を分解する酵素
、例えば、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属、プソイド
モーナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ） 属、エセリチア
（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ） 属、ストレプトマイセス
（Ｓｔｒｅｐｔｍｙｃｅｓ ）属、マイコバクテリウム
（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ）属のうちの少なくと
もいずれかが生成する酵素を添加する前処理作業を経て
測定セル２８中に供給するのが好ましい。 【００５８】この場合、被測定液中には、以下に述べる
ような条件を考慮して選定される次の酵素を添加するこ
とにより、微生物膜１１の資化能力を高め、しかも、公
定５日間法による測定値に非常に近い値で測定すること
が可能となる。 【００５９】この場合に選定される酵素を次に例示する
。・酵素例 ■ 蛋白質分解酵素 Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｓｅｒ
ｉｎｅ ｐｒｏｔｅｉｎｅｓｅ酵素源 Ｂａｃｉｌｌ
ｕｓ属、Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ 属、Ｐｓｅｕｄｍｏ
ｎａｓ属等■ 澱粉分解酵素 α−Ａｍｙｌａｓｅ
酵素源 Ｂａｃｉｌｌｕｓ属（例えば、Ｂａｃｉｌｌ
ｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ ）等■ 澱粉分解酵素
β−Ａｍｙｌａｓｅ酵素源 Ｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｐ
ｓｅｕｄｍｏｎａｓ属、Ｓｔｒｅｐｔｍｙｃｅｓ 属等
■ 脂肪分解酵素 Ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐａｓｅ
Ａ２酵素源 Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ 属、Ｍｙｃｏ
ｂａｃｔｅｒｉｕｍ 属等■ 脂肪分解酵素 Ｌｙ
ｓｏｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐａｓｅ酵素源 Ｅｓｃ
ｈｅｒｉｃｈｉａ 属【００６０】そして、本発明方法
の実施に供されるＢＯＤ迅速測定装置の装置本体２１の
側に供給される被測定液５０は、多孔性膜１２に付着さ
せる菌種群が生産し、蛋白質や澱粉、脂肪を分解する上
記酵素を水溶化あるいは水和化した一種もしくは数種を
予め試料に添加したものが用いられ、その際の添加量は
、極く微量ではあるが、反応必要量よりも数倍程度過剰
であっても得られる測定値には殆ど影響がなく、むしろ
、過小量のほうが適切な測定値よりも小さくなる傾向に
ある。 【００６１】また、適切添加量の決定は、添加量を数段
階に段階分けしてＢＯＤ迅速測定を行なうことで、さほ
どの手数を要せずに対応することができる。以下に、酵
素を添加してＢＯＤ測定を行なった実験例を示す。 【００６２】まず、次に示す表４は、微粒子状の蛋白質
をその構成成分として含むスキムミルク溶液に酵素を添
加した際の本発明の微生物膜１１である「混合菌膜」と
従来タイプの微生物膜３８である「単一菌膜」とのＢＯ
Ｄ値を比較したものであり、図６は、そのグラフ図であ
る。 【００６３】 【表４】 【００６４】スキムミルク溶液は、ＳＳ成分が非常に少
ないので、酵素を添加しない状態のもとでは「単一菌膜
」によるＢＯＤ値の方が「混合菌膜」のそれよりも高い
。 【００６５】このことは、「単一菌膜」の方が「混合菌
膜」よりも溶解しているスキムミルクに対し反応し易い
ことを窺わせるが、それでも公定５日間法による測定値
には大きく及ばないものであった。。 【００６６】また、酵素を添加した場合には、「単一菌
膜」と「混合菌膜」との双方共にＢＯＤ値が上昇するこ
とが確認された。 【００６７】しかし、「混合菌膜」については、酵素を
１．０ｍｇ ／リットル以上添加してもＢＯＤ値に変化
は認められず、公定５日間法による測定結果と極めて近
い測定結果が得られることが確認された。 【００６８】一方、「単一菌膜」については、酵素を過
剰に添加すると、公定５日間法のＢＯＤ値を大きく越え
てしまい、その添加量を調整しなければならない困難さ
のあることを窺わせる。 【００６９】また、次に示す表５は、かつお節液に酵素
を添加した際の本発明の微生物膜１１である「混合菌膜
」のＢＯＤ値を公定５日間法による測定値と比較したも
のであり、図７は、そのグラフ図である。 【００７０】 【表５】 【００７１】これによれば、「混合菌膜」については、
酵素を２．０ｍｇ ／リットル添加することで公定５日
間法の測定値と極めて近いＢＯＤ測定値が得られること
を確認することができた。 【００７２】一方、前記被測定液５０に含まれる懸濁性
浮遊物（固形質）が微生物膜１１における微生物１７の
大きさに比較して相対的に大きなものである場合には、
この固形質を超音波ホモジナイザーにより予め微細化し
た後の被測定液を測定セル２８中に供給することで、酵
素の分解力と微生物膜１１の資化力とを向上させること
ができる。 【００７３】以下に、超音波ホモジナイザーによる被測
定液の微細化を行なった実験例を示す。 【００７４】まず、次に示す表６は、某下水処理場から
採取された下水試料を超音波ホモジナイザーにより予め
微細化した後、本発明の微生物膜１１である「混合菌膜
」と従来タイプの微生物膜３８である「単一菌膜」との
ＢＯＤ値を比較したものであり、図８は、そのグラフ図
である。 【００７５】 【表６】 【００７６】これによれば、「混合菌膜」と「単一菌膜
」とのいずれについても、ホモジナイズ処理時間を長く
とることでＢＯＤ値が高くなることが確認される一方、
１０分を越えると数値的にさほど変化しないことも判明
した。 【００７７】したがって、最低でも１０分間程度はホモ
ジナイズ処理を行なわないと、公定５日間法によるＢＯ
Ｄ値に近づかないであろうと思われる。 【００７８】また、さきに表３と図５とで説明したよう
に、「単一菌膜」は、流入生下水中のＳＳ成分とほとん
ど反応しないことが推測されており、これは、「混合菌
膜」のＢＯＤ値との差が大きく出た今回の実験結果から
も、「混合菌膜」のほうが「単一菌膜」よりも流入生下
水中のＳＳ成分とより多く反応することからも裏付けら
れている。 【００７９】また、次に示す表７は、かつお節液を超音
波ホモジナイザーにより予め微細化した後、本発明の微
生物膜１１である「混合菌膜」と従来タイプの微生物膜
３８である「単一菌膜」とのＢＯＤ値を比較したもので
あり、図９は、そのグラフ図である。 【００８０】 【表７】 【００８１】これによれば、「単一菌膜」によるＢＯＤ
測定値は、ホモジナイズ処理時間が９分を経過した後、
徐々に高くなっている。 【００８２】一方、「混合菌膜」によるＢＯＤ測定値は
、ホモジナイズ処理時間が９分を越えるとほとんど変化
がなくなっている。 【００８３】これに反し、「単一菌膜」の方は、３〜９
分のホモジナイズ処理時間では十分な資化ができず、３
０分のホモジナイズ処理時間を要してようやく「混合菌
膜」の３分のホモジナイズ処理時間を経た場合と同程度
の資化レベルに到達するにとどまっている。このことは
、ＳＳ成分がかなり微細化されても「単一菌膜」の方は
資化能力が著しく劣っているものであることを示してい
る。 【００８４】すなわち、ＢＯＤ値そのものは、「混合菌
膜」の方が高く、このことからも、「混合菌膜」のＢＯ
Ｄ値は、ＳＳ成分の資化能力の高さに深く関係している
ものであることを窺わせる。 【００８５】また、図１０は、某下水処理場の流入下水
のホモジナイズ未処理時におけるＳＳ成分が１２６ （
ｍｇ／リットル）で、９分間ホモジナイズ処理した後の
ＳＳ成分が９８（ｍｇ／リットル）となった処理液につ
いて「混合菌膜」によりＢＯＤ値を測定して得られたグ
ラフ図である。 【００８６】同図によれば、「混合菌膜」を用いること
で、流入下水に対する超音波ホモジナイザーによる固形
物の微細化処理を行なうことのみで公定５日間法による
ＢＯＤ測定値とほぼ一致するＢＯＤ値を得ることができ
た。 【００８７】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、従来
から用いられているアセチルセルロース膜に比較して優
れた微生物付着特性を有している多孔性膜を用いている
ので、被測定液中の懸濁性浮遊物や難分解性成分に直接
接触することができる状態のもとで微生物を付着させて
おくことができ、したがって、よく反応させて公定５日
間法との間の差が小さいＢＯＤ測定を行なうことができ
、公定５日間法との相関性を保持させながらＢＯＤを迅
速、かつ、正確に測定することができる。 【００８８】また、本発明方法における被測定液に多孔
性膜に付着させた菌種群が生産する酵素を添加してある
場合には、微生物膜の資化能力を向上させることができ
、また、モジナイズ前処理を施して固形質を微細化した
被測定液を用いる場合には、酵素の分解力や微生物膜の
資化能力をさらに一段と向上させることができる。
【図１】本発明に係る微生物電極を構成する微生物膜の
基本構造を模式的に示す説明図である。
基本構造を模式的に示す説明図である。
【図２】図１に示す微生物膜の変形例を模式的に示す説
明図である。
明図である。
【図３】本発明に係る微生物電極を構成する微生物膜の
他例を模式的に示す説明図である。
他例を模式的に示す説明図である。
【図４】被測定試料の別による公定５日間法と混合菌膜
法（本発明）と単一菌膜法（従来法）とのＢＯＤ値を比
較したグラフ図である。
法（本発明）と単一菌膜法（従来法）とのＢＯＤ値を比
較したグラフ図である。
【図５】被測定試料の別による混合菌膜法（本発明）と
単一菌膜法（従来法）とのＢＯＤ値を比較したグラフ図
である。
単一菌膜法（従来法）とのＢＯＤ値を比較したグラフ図
である。
【図６】スキムミルク溶液に酵素を添加した際の公定５
日間法と混合菌膜法（本発明）と単一菌膜法（従来法）
とのＢＯＤ値を比較したグラフ図である。
日間法と混合菌膜法（本発明）と単一菌膜法（従来法）
とのＢＯＤ値を比較したグラフ図である。
【図７】かつお節液に酵素を添加した際の公定５日間法
と混合菌膜法（本発明）とのＢＯＤ値を比較したグラフ
図である。
と混合菌膜法（本発明）とのＢＯＤ値を比較したグラフ
図である。
【図８】下水試料をホモジナイズ処理した後の混合菌膜
法（本発明）と単一菌膜法（従来法）とのＢＯＤ値を比
較したグラフ図である。
法（本発明）と単一菌膜法（従来法）とのＢＯＤ値を比
較したグラフ図である。
【図９】かつお節液をホモジナイズ処理した後の混合菌
膜法（本発明）と単一菌膜法（従来法）とのＢＯＤ値を
比較したグラフ図である。
膜法（本発明）と単一菌膜法（従来法）とのＢＯＤ値を
比較したグラフ図である。
【図１０】下水試料についてのホモジナイズ未処理時と
ホモジナイズ処理後とについての公定５日間法と混合菌
膜法（本発明）とのＢＯＤ値を比較したグラフ図である
。
ホモジナイズ処理後とについての公定５日間法と混合菌
膜法（本発明）とのＢＯＤ値を比較したグラフ図である
。
【図１１】ＢＯＤ迅速処理装置の一例としての全体シス
テムを示す概略構成図である。
テムを示す概略構成図である。
【図１２】従来からある微生物電極の構造例を示す説明
図である。
図である。
【図１３】図１２の微生物電極を構成している微生物膜
の詳細を示す説明図である。
の詳細を示す説明図である。
【図１４】図１３の微生物膜の詳細な構造を示す説明図
である。
である。
１１ 微生物膜
１２ 多孔性膜
１３ 多孔性膜材
１４ 孔
１５ 多孔性膜材
１６ 孔
１７ 微生物
２１ 装置本体
Claims (8)
- 【請求項１】 隔膜式溶存酸素電極と微生物膜とから
なる微生物電極を備えた測定セル中に、中性緩衝液の存
在下で酸素飽和状態とした被測定液を供給し、その際に
前記微生物電極により検知される出力とＢＯＤ既知の有
機物含有標準液供給時の基準出力とを比較し、当該被測
定液のＢＯＤを測定するＢＯＤ迅速測定方法において、
微生物電極を構成する前記微生物膜には、高分子材から
なる単層もしくは二層の多孔性膜に対し微生物を有機的
懸濁性浮遊物や有機的難分解性成分の資化をも可能に付
着させて形成したものを用いることを特徴とするＢＯＤ
迅速測定方法。 - 【請求項２】 前記被測定液は、この被測定液中に存
在し得る有機物質を分解する酵素を添加する前処理作業
を経て測定セル中に供給することを特徴とする請求項１
記載のＢＯＤ迅速測定方法。 - 【請求項３】 前記被測定液は、この被測定液中の固
形質を微細化するホモジナイズ処理を経て測定セルに供
給することを特徴とする請求項１又は２記載のＢＯＤ迅
速測定方法。 - 【請求項４】 前記微生物は、バチルス（Ｂａｃｉｌ
ｌｕｓ）属、プソイドモーナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａ
ｓ） 属、エセリチア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ） 属
、ストレプトマイセス（Ｓｔｒｅｐｔｍｙｃｅｓ ）属
、マイコバクテリウム（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ
）属のうちの少なくともいずれかに属する複数種類であ
ることを特徴とする請求項１，２，３いずれか記載のＢ
ＯＤ迅速測定方法。 - 【請求項５】 隔膜式溶存酸素電極における隔膜に微
生物膜を密着固定してなる微生物電極において、前記微
生物膜は、有機的懸濁性浮遊物もしくは難分解性成分を
分解して可溶化する酵素を生成するバチルス（Ｂａｃｉ
ｌｌｕｓ）属、プソイドモーナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎ
ａｓ） 属、エセリチア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）
属、ストレプトマイセス（Ｓｔｒｅｐｔｍｙｃｅｓ ）
属、マイコバクテリウム（Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ
）属のうちの少なくともいずれかに属する複数種類の
微生物を硝酸セルロース又はポリ沸化ビニリデンなどの
高分子材からなる単層もしくは二層の多孔性膜に付着さ
せて形成したことを特徴とする微生物電極。 - 【請求項６】 前記微生物膜は、孔径が２．５ 〜１
０．０μｍ である多数の孔を有して被測定液への接触
側に配置される多孔性膜材と、孔径が２．５ 〜１０．
０μｍ である多数の孔を有して隔膜への接触側に配置
される多孔性膜材とからなる二層構造の多孔性膜の前記
孔のそれぞれに微生物を付着させて形成したことを特徴
とする請求項３記載の微生物電極。 - 【請求項７】 前記微生物膜は、孔径が２．５ 〜１
０．０μｍ である多数の孔を有して被測定液への接触
側に配置される多孔性膜材と、孔径が０．２ 〜０．５
μｍ である多数の孔を有して隔膜への接触側に配置
される多孔性膜材とからなる二層構造の多孔性膜の前記
孔のそれぞれに微生物を付着させて形成したことを特徴
とする請求項３記載の微生物電極。 - 【請求項８】 前記微生物膜は、孔径が２．５ 〜１
０．０μｍ である多数の孔を有する単層構造の多孔性
膜の前記孔のそれぞれに微生物を付着させて形成したこ
とを特徴とする請求項３記載の微生物電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3137255A JPH04337453A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | Ｂｏｄ迅速測定方法及びこれに用いる微生物電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3137255A JPH04337453A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | Ｂｏｄ迅速測定方法及びこれに用いる微生物電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04337453A true JPH04337453A (ja) | 1992-11-25 |
Family
ID=15194390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3137255A Pending JPH04337453A (ja) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | Ｂｏｄ迅速測定方法及びこれに用いる微生物電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04337453A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995006242A1 (en) * | 1993-08-26 | 1995-03-02 | Akebono Brake Industry Co., Ltd. | Bod sensor and bod measuring method |
| GB2360788A (en) * | 2000-03-27 | 2001-10-03 | Council Scient Ind Res | Immobilised micro-organisms for the estimation of biochemical oxygen demand (BOD) |
| KR100325424B1 (ko) * | 1998-02-05 | 2002-09-19 | 이규성 | 생물화학적산소요구량측정용바이오센서 |
| US6511822B1 (en) | 2000-03-27 | 2003-01-28 | Council Of Scientific And Industrial Research | Immobilized microbial consortium useful for rapid and reliable BOD estimation |
| WO2007105040A3 (en) * | 2006-03-10 | 2008-01-17 | Council Scient Ind Res | A bacterium consortium, bio-electrochemical device and a process for quick and rapid estimation of biological oxygen demand |
| WO2021230351A1 (ja) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | 公立大学法人大阪 | 電気化学デバイスおよびその製造方法 |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP3137255A patent/JPH04337453A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6531293B1 (en) | 2000-03-27 | 2003-03-11 | Council Of Scientific And Industrial Research | Immobilized microbial consortium useful for rapid and reliable BOD estimation |
| GB2360788B (en) * | 2000-03-27 | 2004-11-03 | Council Scient Ind Res | An immobilised microbial consortium useful for rapid and reliable BOD estimation |
| WO2007105040A3 (en) * | 2006-03-10 | 2008-01-17 | Council Scient Ind Res | A bacterium consortium, bio-electrochemical device and a process for quick and rapid estimation of biological oxygen demand |
| AU2007226332B2 (en) * | 2006-03-10 | 2011-10-06 | Council Of Scientific And Industrial Research | A bacterium consortium, bio-electrochemical device and a process for quick and rapid estimation of biological oxygen demand |
| WO2021230351A1 (ja) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | 公立大学法人大阪 | 電気化学デバイスおよびその製造方法 |
| JPWO2021230351A1 (ja) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | ||
| US12476268B2 (en) | 2020-05-14 | 2025-11-18 | University Public Corporation Osaka | Electrochemical device and method of producing the same |
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