JPH0658323B2 - 水のｃｏｄ測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、水の有機性汚濁の状態を測定する装置に関す
るものであり、詳しくは水のＣＯＤ測定装置に関してい
る。

（従来の技術） ダム湖などが有機物によって汚染されるに伴って、水質
を常時観測する必要性が管理者から強まってきており、
同時に水質の総量規制も行なわれるようになっている。

総量規制では、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）を一つの汚
濁指標として指定し、その指定計測法として「ＪＩＳ
Ｋ０１０２工業排水試験方法」の１３頁「１００℃にお
ける過マンガン酸カリウムによる酸素消費量（ＣＯ
Ｄ）」を採用している。

ＣＯＤは試水中の被酸化物が過マンガン酸カリウムのよ
うな酸化剤で酸化される際に消費する酸素量（mg／ま
たはppm）であり、薬品を用いて化学的に有機物を酸化
する。そして既でに多くのデータが蓄積されている。

しかしながら、化学的に処理して計算する方法では、例
えばダム湖などで連続的に測定することが困難である。
そこで他の方法が研究され、ある種の有機物は紫外線を
よく吸収するので、その有機物の定性定量に紫外線吸光
度が用いられるようになった。多くのデータからこの紫
外線吸光度がＣＯＤの指標となることが裏ずけられてい
る。

紫外線吸光度が水質汚濁の指標として有効とされてはい
るが、従来、ダム湖や湖沼などの現場に浸漬する方法で
設置したまま長期間無保守で連続的に測定する装置は存
在しなかった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、ダム湖などにおいて水面から100 ｍ程度の深
度迄を長期間無保守で自動的かつ連続的にＣＯＤを測定
することができる装置を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、透明な筒体内に筒体内を往復移動するワイパ
ーで測定する水を吸引導入すると共に筒体内面を洗浄
し、筒体内を透過させる紫外線発光体からの紫外線の減
衰値と、筒体内を通過させる可視光の減衰値とをそれぞ
れ計測し、紫外線の減衰値から可視光の減衰値を差し引
くことによって紫外線吸光度を求めて水中のＣＯＤを測
定することを特徴としている。

（作用） 無機物の紫外線吸光度は硝酸イオン、亜硫酸イオン、臭
素イオンについて220ｎｍの波長では無視できないが、2
50ｎｍ以上の波長ではほとんどみられない。したがっ
て、250ｎｍ以上の波長での吸収はほとんど有機物に基
ずく。すなわち、ＣＯＤと波長250ｎｍの吸光度はよい
相関をもっている。本発明で使用する紫外線発光体は25
0ｎｍ以上の波長の光を放出するものであり、市販され
ている低圧水銀灯がこれを満たす。また、通常の発光体
を用いフィルターで紫外線のみを通すようにしてもよ
い。

本発明装置は、例えばダム湖などの中にケーブルによっ
て吊り下げられて設置される。筒体は筒体内に吸引導入
する水を排出する箇所以外は水が入らないように密閉さ
れたケースに収納されている。

測定は、透明な筒体内にワイパーで水を吸引して検査す
べき水を筒体内に導入する。紫外線発光体からの紫外線
は筒体内に導入された試料水の汚濁物によって吸収され
るとともに浮遊物によって散乱させられて減衰する。こ
れを元の明るさと比較して減衰分を検出する。この減衰
分には上記のように浮遊物による散乱も含まれている。
本発明は有機物に吸収されない可視光によって浮遊物に
よる散乱で生じる減衰をも測定し、演算器によってそれ
を差し引いている。これにより本発明は紫外線吸光度の
測定、すなわち水のＣＯＤを測定することができる。

この測定をワイパーで筒体内に試水を吸引導入するごと
に連続的に行なう。長期間水中に設置された場合、筒体
内面に汚れが付着し測定値に悪影響を及ぼすが、本発明
においてはワイパーが筒体内面に接触して移動するの
で、試水を吸引するたびに筒体内面が拭かれ筒体内面を
常に清浄に保つことができ正確な測定が可能となる。筒
体の外面は密閉されたケース内に収納されているので汚
れるおそれはない。

又、一日に一回程度の測定となる間欠測定時においては
水中に設置されたままワイパーが長時間停止するが、日
光や酸素などの供給が自由に行われると微生物が付着、
繁殖するおそれがあるが、本発明では筒体内は遮光され
ており、酸素の補給もされ難いのでワイパーの作動が間
欠的であっても筒体内を清浄に保つことができる。

この他、筒体開口部に設けた蓋体は微生物が嫌う銅製で
あるから、ワイパー停止中に水の注入口から筒体内に微
生物が侵入するのを防止でき、従って筒体内を清浄に保
持する。

（実施例） 第１図は本発明の構成図、第２図は試水を収容する筒体
の微細であり、Ａは吸入状態、Ｂは吐出状態を示す各断
面図、第３図は計測回路の電気的な構成を示すブロック
図である。

これらの図において、ケース１は耐圧構造を有し密閉さ
れた筒状容器で、第一のケース２と第二のケース３とに
よって形成されている。前記第一のケース２内に透明な
筒体４をその解放端を第一のケース２の底から解放させ
て設置している。前記筒体４は試水を収容してＣＯＤを
測定する容器であって、内部に筒体内面に接触しながら
昇降運動するワイパー５が設けられている。又、前記ワ
イパー５には駆動軸６が取り付けられ、これが前記筒体
４の基端部から摺動自在に突出している。前記第一のケ
ース２の上部に設けられた第二のケース３内に設置した
モータ７にカップリング８を介してねじ軸９が取り付け
られている。さらに又、前記ねじ軸９に摺動体10が螺合
され、この摺動体10に前記駆動軸６が取り付けられてい
る。すなわち、モータ７の回転でねじ軸９を回転させ、
摺動体10を軸に沿って移動させてワイパー５を筒体４内
で昇降運動させるものである。

第２図において、筒体４は基部口金40と先端口金41との
間にガラスなどで構成される透明筒体42が設けられてお
り、前記ワイパー５は透明筒体42内を昇降すると共に、
駆動軸６が基部口金40から突出している。前記先端口金
41には銅製の蓋体43が設けられると共に、この蓋体43の
内側周縁に凹条溝44が形成され、さらにこの凹条溝44に
向って開口する複数の注入口45が設けられている。な
お、前記凹条溝44を形成する内側の壁体は前記先端口金
41との間に隙間を設けて取り付けられており、このた
め、注入口45から透明筒体42内に水は進入するが光は遮
断される構造となっており、又、蓋体43が銅製なので生
物が付着しにくい構造となっている。

この他、前記排水管11は基部口金40に接続されている。

一方、前記ワイパー５は、前記透明筒体42よりも小径な
円柱状の栓体50に内部にテーパ面51を有する空洞部52が
形成されると共に、前記テーパ面51に至る軸孔53が形成
されている。前記駆動軸６の先端は前記栓体50の軸孔53
内を経て空洞部52内に収容され、空洞部52内においてテ
ーパ栓60が設けられている。又、駆動軸６に前記栓体50
の基端面に接合させるフランジ61が設けられており、こ
のフランジ61とテーパ栓60との間のロッド62の直径は前
記軸孔53の直径よりも小径であり、従って軸孔53とロッ
ド62との間に隙間が形成されている。さらに又、栓体50
には軸孔53に向って開口する通孔54が設けられている。

なお、前記駆動軸６をワイパー５に向って移動させると
フランジ61が栓体50の基端面に接合し、このときテーパ
栓60は空洞部52内に進入してテーパ面51との間に隙間が
形成される。駆動軸６を逆方向に移動させればテーパ栓
60はテーパ面51にシールされる。

前記栓体50の先端には透明筒体42の内周面と接合させた
椀状のワイパ輪55がボルトねじ５ｂで固定されており、
さらにこのボルトねじ56に前記空洞部52と連通する誘導
孔57が設けられている。

なお、前記第一のケース２には筒体４の水をケース１か
ら排出するための排水管11が、又、第二のケース３には
ケース１を吊るためのケーブル12が設けられている。

第３図を参照して、前記筒体４を挟んで紫外線発光体と
しての低圧水銀灯20と紫外線検出器としての第一光電管
21とが配設されている。図に示すよう低圧水銀灯20から
第一光電管21への光路中にはレンズ22、モータ23で回転
駆動され光を連続して交互に通過、遮断する回転スリッ
ト24、さらにフィルター25、レンズ26が配置されてい
る。前記フィルター25は紫外線以外の光をカットするた
めのものである。また前記低圧水銀灯20の紫外線はさら
に第二光電管27で受光され、減衰を比較するための参照
光とされる。

また、前記筒体４を挟んでＬＥＤ28と可視光検出器とし
ての第一受光素子29とが配置されている。この光路中に
はレンズ30、ハーフミラー31および赤色フィルター32が
配置されており、前記ハーフミラー31で反射させられた
光を受光する第二受光素子33が別途用意されている。こ
れは可視光の減衰を演算するための参照光である。

前記第一光電管21からの減衰された出力は増幅器34ａで
増幅されバンドパスフィルタ35ａを介して整流回路36ａ
に入力させられる。同様に参照光も増幅器34ｂで増幅さ
れてバンドパスフィルタ35ｂを介して整流回路36ｂに入
力させられる。この整流回路36ａ，36ｂの出力は共に除
算器37に入力されて減衰光と参照光との比が出力され
る。又、除算器37の出力は対数増幅器38に入力され、紫
外線減衰度Ａ_uvを出力する。

前記回転スリット24でチョッパーしてバンドパスフィル
タ35ａで通過帯域を制限しているが、これは外来光ノイ
ズを除去するためである。

一方、ＬＥＤ28の可視光も同様に増幅器39ａ，39ｂで増
幅され、バンドパスフィルタ40ａ，40ｂ、整数回路41
ａ，41ｂ、除算器42ａ，42ｂを経て対数増幅器43に入力
され可視光減衰度Ａ_vis を出力する。

実施例はそれぞれを出力させるとともに、演算器44でそ
の差Ａ_uv−Ａ_vis を出力させる。このＡ_uv−Ａ_vis が浮
遊物による減衰を除去した有機物によって吸光された紫
外線吸光度である。この値からＣＯＤに換算する。

実施例はダム湖などの湖沼の中に配置され、自動的に連
続運転して水質の変化をリアルタイムに監視するもので
ある。

したがって、本装置は水中にケーブル12で吊り下げて配
置される。モータ７でワイパー５を上昇することによっ
て水を筒体４に導入して前記した計測を行ないＣＯＤを
測定する。このワイパー５の上昇ごとに計測して連続し
て計測を行なう。透明な筒体４内には有機物や浮遊物が
付着するがワイパー５の往復移動はそれを除去するので
常に清浄な状態で計測することができる。

（発明の効果） 本発明は、透明な筒体を水中に設置したままその中に試
料水を導入して、紫外線の減衰値と可視光の減衰値とか
ら紫外線の吸光度を計測することができるので、長期間
無保守で自動的かつ連続的にダム湖、湖沼等のＣＯＤを
観測すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例装置の断面図、 第２図は検出部の詳細を表わし、Ａは筒体内に水を吸入
する状態、Ｂは筒体内の水を排出する状態を表わす各断
面図、 第３図は計測回路の電気的な構成を示すブロック図であ
る。 １……ケース、２……第一のケース ３……第二のケース、４……筒体 ５……ワイパー、６……駆動軸 ７……モータ、８……カップリング ９……ねじ軸、10……摺動体 20……低圧水銀灯、21……第一光電管 24……回転スリット、27……第二光電管 28……ＬＥＤ、29……第一受光素子 33……第二受光素子

フロントページの続き (72)発明者 大池 高保 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央２丁目２番 20号 株式会社鶴見精機内 (56)参考文献 特開 昭56−106143（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−159140（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−128333（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−290345（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試水を収容してＣＯＤを測定する容器であ
   って一端が外部と連通しており内部に水を吸引導入する
   透明な筒体と、該筒体を挟んで紫外線を発光する紫外線
   発光体と、該紫外線発光体からの光を一定周波数で変調
   する変調機構と、前記筒体を通過した紫外光を受光して
   電気信号に変換する紫外線検出器と、該紫外線検出器で
   受光した光と前記紫外線発光体の明るさとを比較して紫
   外線減衰値を求める紫外線減衰値検出手段と、前記筒体
   を挟んで一定周波数で変調される可視光発光体と当該筒
   体を通過した可視光を受光する可視光検出器と、該可視
   光検出器で受光した光と前記可視光発光体の明るさとを
   比較して可視光減衰値を求める可視光減衰値検出手段
   と、前記紫外線減衰値検出手段によって得られた紫外線
   減衰値から前記可視光減衰値検出手段によって得られた
   可視光減衰値を吸光度に変換後差し引く演算器とを具備
   し、上記筒体並びに紫外線及び可視光の発光体及び検出
   器がケース内に収容され該ケースをケーブルによって吊
   り下げてダム湖などに設置する測定装置において、前記
   筒体は、一端が筒体外部と連通しているが筒体内部に外
   光が入らないように遮光されていると共に、筒体内周面
   に接触しながら往復運動し往復運動によって試水を当該
   筒体内部に吸引導入し同時に筒体内周面を洗浄するワイ
   パーが設けられていることを特徴とする水のＣＯＤ測定
   装置。
2. 【請求項２】前記筒体の水の注入口が銅製など微生物の
   付着が少ない材質で形成されていることを特徴とする請
   求項第１項に記載の水のＣＯＤ測定装置。