JPH07198593A - 下水又は排水処理における色度測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 下水等の高度処理監視，制御用として、自動
的且つ連続的に色度の測定を可能とし、しかも白金・コ
バルト法による測定と相関性が高い下水又は排水処理に
おける色度測定方法及び装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 試料水の波長３９０ｎｍ付近での吸光度を測
定し、色度標準液で作成した検量線から試料水の色度を
算定した後、上記試料水について別途に可視光波長域内
での一つ又は二つ以上の波長での吸光度を測定して、測
定された特定波長における吸光度のピーク高さから前記
試料水の色度を補正する色度測定方法と、測定セルの一
方に光源，他方に受光素子を配置して、２つ以上の波長
から目的とする波長を選択する波長選択フィルタ及び選
択された特定の波長における吸光度を受光素子の受光デ
ータとして受け入れて、演算手段により色度値を算定
し、且つ補正する演算及び制御信号出力部とを具備した
色度測定装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は下水処理又は排水処理工
程における色度測定方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に河川などから取水した原水とか下
水２次処理水を浄化するには、凝集沈殿池で原水中に凝
集剤を注入，混合し、撹拌及び滞留処理により原水中の
懸濁物質（砂，粘土，藻類等の有機物等）を凝集して沈
澱，分離する。このプロセスでは殺藻処理や鉄，マンガ
ンなどの色度成分の除去を目的とした塩素処理が組み込
まれている。

【０００３】一方、近年下水道の普及率が高くなるのに
つれて、都市域における水資源として下水処理水の有効
活用が期待されている。特に年間８０億ｍ³を越すとい
われる下水処理水は、都市域における安定した水資源と
しての可能性を有しており、さまざまな形態での処理水
再利用の期待がかけられているが、その一つとして修景
用水とか親水用水等への再利用がある。

【０００４】修景用水としての再利用形態は、既存水路
への処理水導入とか堀等の滞水としての利用、公園等の
アメニティ施設の池とか噴水、せせらぎ等の用水として
の使用が考えられる。又、親水用水とは水遊び等の人間
が触れることを前提とした再利用水である。

【０００５】このように下水処理水を修景用水・親水用
水として再利用するには、再利用水の衛生学的安全性と
か感覚的快適性及び再利用技術、補完的な方策について
十分な検討を行う必要がある。

【０００６】下水処理水を再利用するため留意すべき基
本的水質項目には、これまでの下水処理水に求められて
いた処理水質に加えて、大腸菌群数とか臭気及び色度等
の除去の外、ＢＯＤとかｐＨ，濁度が問題となる。特に
上記大腸菌とか臭気及び色度の除去には高度処理，例え
ばオゾン処理により有機物，無機物の分解を行う方法が
考えられ、且つ実際のプラントにも採用されている。即
ち、オゾンは強い酸化力と殺菌力を持ち、他の方法に比
べて効果的に殺菌、脱臭及び脱色を行うことができる。
特に浄水の分野では、塩素処理に起因するＴＨＭ（トリ
ハロメタン）対策と原水の水質悪化対策を目的として近
時オゾン処理が実用化されている。

【０００７】このような背景から、上述した物質の除去
を目的とする高度処理システムの監視及び制御を実施す
るに際して、色度は重要な指標の一つであり、この色度
を自動的且つ連続的に測定する方法の実現が望まれてい
る。

【０００８】色度は本来上水処理において使用されてい
る指標であり、上水試験方法（１９８５年版）には「色
度とは水中に含まれる溶解性物質及びコロイド性物質が
呈する類黄色ないし黄褐色の程度をいい、主として地質
に由来するフミン質による呈色と同じ色調の色について
測られるものである。」と定義されている。通常精製水
１リットルに色度標準液中の白金１ｍｇ及びコバルト
０．５ｍｇを含む時の呈色に相当するものを１度として
いる。

【０００９】上水試験方法による色度測定方法は、一般
に白金・コバルト法を採用するのが通例である。この方
法は色度標準原液として、塩化白金酸カリウム（Ｋ₂Ｐ
ｔＣｌ₆）２．４９ｇ及び塩化コバルト（ＣｏＣｌ₂・６
Ｈ₂Ｏ）２．０２ｇをメスフラスコ１リットルに採り、
塩酸２００ｍｌで溶かした後、精製水を加えて全量を１
リットルとし、この色度標準原液１００ｍｌをメスフラ
スコ１リットルに採り、精製水を加えて全量を１リット
ルとして色度標準液として、試料液を比色法により測定
する方法である（上水試験方法４．色度の項を参照）。

【００１０】即ち、色度の主原因となるフミン酸の光吸
収の極大は紫外部にあり、可視光の吸収は極めて小さい
が、色度自体は人の感覚に訴える色の程度をいうもので
あるから肉眼により測らなければならない。

【００１１】更に上水試験方法「５．色の単色表示」及
び工場排水試験方法（ＪＩＳ Ｋ０１０２）「１１．色
度」によれば、「色の単色表示とは主波長（色相），刺
激純度及び明度によって表したものをいい、色度の測定
ができない着色水の色の状態を示すもの」と規定されて
いる。主波長とは試料の呈色に最も寄与している光の波
長をいい、色相とは主波長によって呈せられる色の鮮や
かさをいい、明度とは明るさをいう。

【００１２】単色表示の測定は、光電分光光度計を用い
て可視光線（４００〜７００ｎｍ）の各波長における検
水の透過率を測定して３刺激値を求め、これから刺激純
度を算定し、併せて明度及び主波長（色相）を求める方
法である。３刺激値とは、眼が色から受ける刺激が主と
して赤色に強く感じるもの、緑色に強く感じるもの及び
青紫色に強く感じるものとがあり、これら３種類の刺激
の混合の割合によって感覚的に識別されるものであるた
め、眼に対してそれぞれの刺激を与える光の波長群を
Ｘ，Ｙ，Ｚの系列にまとめ、各波長の光における検水の
透過率を系列毎に集計して得た値に係数を乗じて求め
る。

【００１３】更に修景用水・親水用水の色度測定法とし
て、平成２年に建設省から出された「下水処理水の修景
・親水利用水質検討マニュアル（案）」では、前記上水
試験方法の「４．色度」の測定方法にしたがうとされて
いる。但し染色排水等が流入する下水処理水については
検討を要する旨の記述がある。

【００１４】又、水道協会雑誌，第６２巻第２号（平成
５年２月号）には、厚生省による「水道水質に関する基
準の制定について」と題する記事があり、これによれば
波長３９０ｎｍ付近で吸光度を測定し、色度標準液で作
成した検量線から試料水の色度を算定する方法（以下、
透過光測定法と略称する）が記載されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら下水又は
排水再利用における色度測定法として一般に採用されて
いる前記白金・コバルト法とかＪＩＳ Ｋ ０１０２
（単色表示法）は、以下に記す理由により下水等の高度
処理監視，制御用として適していない。

【００１６】即ち、白金・コバルト法は肉眼での目視に
よる比色法であり、この目視を透過光量に置き換えるこ
とは可能であるが、色調の区別はできない。特に上水処
理では類黄色ないし黄褐色を評価すれば良いが、下水又
は排水再利用の場合には、可視光領域全般の範囲で色度
を評価する必要があるため、単なる比色だけでは不十分
であるものといえる。

【００１７】他方のＪＩＳ法（単色表示法）は、色調を
評価することができるが、可視光の４００〜７００ｎｍ
の範囲で２０ｎｍ間隔でのデータが必要であるため、連
続的に測定するには装置が大型化してしまうという難点
がある。

【００１８】特に下水又は排水を高度処理システムによ
り修景用水・親水用水として利用するための監視・制御
用として採用する色度測定装置に求められる要件として
は、自動的且つ連続的な測定が可能であり、類黄色，黄
褐色以外の色調に対しても評価できることが挙げられ
る。又、オゾン処理等により高度処理された処理水は、
ほとんど類黄色ないし黄褐色であるが、監視・制御用と
しては高度処理前の色度も測定する必要があるため、他
の色調も評価することが要求される。染色排水が流入す
る場合は特に上記色調評価の必要性が高い。

【００１９】色度測定装置に求められる他の要件とし
て、前記白金・コバルト法による測定と相関性が高いこ
とが挙げられる。即ち、前記建設省から出された「下水
処理水の修景・親水利用水質検討マニュアル（案）」で
は白金・コバルト法を基本としているため、一般的な統
一性を考慮しても上記マニュアルに準拠し、相関性があ
ることが好ましいものと考えられる。

【００２０】そこで本発明は上記の問題点に鑑み、特に
自動的且つ連続的な測定を可能として下水等の高度処理
監視，制御用として適しており、しかも前記白金・コバ
ルト法による測定と相関性が高い下水又は排水処理にお
ける色度測定方法及び装置を提供することを目的とする
ものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、先ず請求項１により、試料水の波長３９
０ｎｍ付近での吸光度を測定し、色度標準液で作成した
検量線から試料水の色度を算定した後、上記試料水につ
いて別途に可視光波長域内での一つ又は二つ以上の波長
での吸光度を測定して、測定された特定波長における吸
光度のピーク高さから前記試料水の色度を補正する色度
測定方法を提供する。

【００２２】更に請求項２により、試料水が流入する測
定セルの一方に集光レンズを介在して配置された光源
と、該測定セルの他方に集光レンズを介在して配置され
た受光素子と、該受光素子と集光レンズとの間に配置さ
れ、２つ以上の波長から目的とする波長を選択する波長
選択フィルタと、選択された特定の波長における吸光度
を受光素子の受光データとして受け入れて、演算手段に
より色度値を算定し、且つ補正する演算及び制御信号出
力部とを具備して成る下水又は排水処理における色度測
定装置の構成にしてある。

【００２３】

【作用】かかる色度測定方法及び測定装置によれば、色
度を測定すべき試料水が測定セル内に入り、波長選択フ
ィルタによって予め設定された波長を選択してから光源
を点灯することにより、光源から発した光が集光レンズ
から測定セル内に入り、試料水を透過してから集光レン
ズ及び波長選択フィルタを介して受光素子に受け止めら
れ、選択された特定の波長における吸光度が受光素子の
受光データとして演算及び制御信号出力部に入力され
て、算定により色度値が測定される。

【００２４】色度の測定は試料水の波長３９０ｎｍ付近
での吸光度を測定して色度標準液で作成した検量線から
試料水の色度を算定した後、同じ試料水について別の可
視光波長域内での一つ又は二つ以上の波長での吸光度を
測定して、測定された特定波長における吸光度のピーク
高さによって試料水の色度が補正される。

【００２５】

【実施例】以下図面に基づいて本発明にかかる色度測定
方法を適用した測定装置の具体的な実施例を説明する。
図１は色度自動測定装置の構成例を示す概要図であり、
図中の１は測定セルであって、この測定セル１の両側に
は集光レンズ２，３が配置されている。４は集光レンズ
２に近接して配置された光源，５は集光レンズ３に近接
して配置された受光素子，６は集光レンズ３と受光素子
５間に配置された波長選択フィルタ，７はステッピング
モータ，８は演算及び制御信号出力部，９は浮遊物除去
フィルタである。波長選択フィルタ６は２つ以上の波長
から目的とする波長を選択するために配置されている。

【００２６】これを具体的に述べると、詳細は後述する
ように、波長選択フィルタ６は波長３９０ｎｍ付近の吸
光度の測定を基本とし、可視光波長域内での一つ又は二
つ以上の波長での吸光度を測定するためのものである。

【００２７】かかる測定装置による色度測定時の操作概
要は以下の通りである。即ち色度を測定すべき試料水１
０は先ず浮遊物除去フィルタ９によって濾過された後、
管路１１を経由して測定セル１の底壁側からセル内に入
る。この時に余分な試料水１０はオーバーフロー管１２
を介して溢流する。

【００２８】そしてステッピングモータ７の駆動により
波長選択フィルタ６を回転させ、この波長選択フィルタ
６により、予め設定された波長を選択してから光源４を
点灯する。これらステッピングモータ７の駆動及び光源
４の点灯は、演算及び制御信号出力部８の出力信号に基
づいて行われる。

【００２９】すると光源４から発した光が集光レンズ２
から測定セル１内に入り、試料水１０を透過してから集
光レンズ３及び波長選択フィルタ６を介して受光素子５
に受け止められ、選択された特定の波長における吸光度
が受光素子５の受光データとして演算及び制御信号出力
部８に入力されて、以下に説明する測定原理に基づいて
色度値が算定される。

【００３０】以下に本実施例における色度測定の根拠と
なる各種データの解析結果を説明する。図２は前記上水
試験方法４．色度の項で規定された白金・コバルト法に
基づいて、各色度に調製された色度標準液について波長
３９０ｎｍの吸光度（Ｅ３９０）を５０ｍｍセルで測定
した結果を示すグラフである。同図によれば色度と吸光
度は良い相関性を示し、色度標準液については吸光度
（Ｅ３９０）で色度を評価することができることが判明
した。

【００３１】図３は実試料に対する前記白金・コバルト
法に基づく色度測定値と、色度標準液で作成した検量線
から試料水の色度を算定する前記透過光測定法に基づく
色度測定値とを比較したグラフであり、具体的に述べる
と、下水２次処理水を一定の条件でオゾン処理し、各オ
ゾン処理時間毎に試料水を採取して、一方は白金・コバ
ルト法（比色法）で、他方は図２のグラフを検量線とし
て波長３９０ｎｍでの透過光測定法で測定した結果をそ
れぞれグラフ化して比較している。

【００３２】図３から上記両測定法の差は、低色度域，
例えば色度が５度以上でオゾン処理時間が２０分以下の
時に大きいことが分かる。

【００３３】図４は上記に鑑みて図３と同じ実試料水に
ついてオゾン処理時間を２０分以下とした時の波長３５
０〜８００ｎｍの吸光度スペクトル（Ａｂｓ）を示した
グラフである。又、図５は１度〜２０度に調製した色度
標準液の波長３５０〜８００ｎｍの吸光度スペクトルを
示したグラフである。

【００３４】図４と図５とを比較すると、色度標準液の
吸光度スペクトルでは、波長５５０ｎｍよりも長波長側
での吸光度はほぼゼロであるのに対して、実試料水では
波長６３０ｎｍ付近に吸光度のピークＭがあることが認
められる。このピークＭは高色度域側で大きく、これが
図３で示した白金・コバルト法と透過光測定法での測定
色度差の原因と考えられる。

【００３５】図６は図３における両測定法で測定した結
果の色度差と、図４における波長６３０ｎｍでの吸光度
ピークＭの高さの関係を示したグラフである。両者はほ
ぼ直線関係にあり、これに基づき図３に示した透過光測
定法の値を補正することができることが判明した。

【００３６】上記に基づいて白金・コバルト法による色
度測定値と、透過光測定法により測定された色度を補正
した結果を図７のグラフに示す。図７によれば、白金・
コバルト法による色度測定結果と補正した透過光測定法
の色度値が良く一致していることが分かる。

【００３７】上記の試料水は目視的にもオゾン処理前は
少し青みを帯びた淡黄色であったのが、処理時間２０分
後には青みが消えて普通の淡黄色になったことが観察さ
れており、上記補正が合理的方法であることが確認され
た。

【００３８】又、下水処理水は青み以外に赤み等も考え
られ、その場合には赤みに相当した波長での補正が有効
であると考えられる。従って本実施例における高度処理
システム監視・制御における色度測定の条件を満足する
方法として、波長３９０ｎｍ付近の吸光度（透過光率）
の測定を基本とし、可視光波長域内の別の一つ、又は二
つ以上の波長での吸光度を測定して補正する方法が最適
である。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば色度を測定する試料水を測定セル内で波長選択フィ
ルタによって選択された波長に基づく光の透過と、選択
された特定の波長における受光素子の受光データに基づ
く吸光度から演算及び補正手段によって色度値を連続的
に測定することができる。特に下水又は排水再利用の場
合には上水処理とは異なって類黄色ないし黄褐色のみの
評価では不十分であり、可視光領域全般の範囲で色度を
評価するとともに色調の区別をすることが必要であるた
め、本発明にかかる測定方法は下水等の高度処理監視，
制御用として適している。

【００４０】更に従来の単に肉眼での目視による比色法
とは異なって客観的な測定が可能であり、可視光の４０
０〜７００ｎｍの範囲での吸光度測定データを装置の大
型化を必要とせずに連続的に測定可能でしかも類黄色，
黄褐色以外の色調に対しても評価可能となり、下水等の
高度処理監視，制御用として求められる要件を満足して
おり、且つ白金・コバルト法による測定と相関性が高い
ので、一般的な統一性の面からも好ましい色度測定方法
及び装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例にかかる色度測定装置の構成例を示す
概要図。

【図２】色度標準液の波長３９０ｎｍの吸光度（Ｅ３９
０）を測定した結果を示すグラフ。

【図３】実試料に対する白金・コバルト法に基づく色度
測定値と、透過光測定法に基づく色度測定値とを比較し
たグラフ。

【図４】実試料についてオゾン処理時間に対する吸光度
スペクトルを示すグラフ。

【図５】色度標準液の吸光度スペクトルを示すグラフ。

【図６】白金・コバルト法と透過光測定法による色度差
と、波長６３０ｎｍでの吸光度のピークの高さの関係を
示したグラフ。

【図７】白金・コバルト法による色度測定値と、透過光
測定法により測定された色度を補正した結果を示すグラ
フ。

【符号の説明】

１…測定セル ２，３…集光レンズ ４…光源 ５…受光素子 ６…波長選択フィルタ ７…ステッピングモータ ８…演算及び制御信号出力部 ９…浮遊物除去フィルタ １０…試料水 １２…オーバーフロー管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 公一 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料水の波長３９０ｎｍ付近での吸光度
   を測定し、色度標準液で作成した検量線から試料水の色
   度を算定した後、上記試料水について別途に可視光波長
   域内での一つ又は二つ以上の波長での吸光度を測定し
   て、測定された特定波長における吸光度のピーク高さか
   ら前記試料水の色度を補正することを特徴とする下水又
   は排水処理における色度測定方法。
2. 【請求項２】 試料水が流入する測定セルの一方に集光
   レンズを介在して配置された光源と、該測定セルの他方
   に集光レンズを介在して配置された受光素子と、該受光
   素子と集光レンズとの間に配置され、２つ以上の波長か
   ら目的とする波長を選択する波長選択フィルタと、選択
   された特定の波長における吸光度を受光素子の受光デー
   タとして受け入れて、演算手段により色度値を算定し、
   且つ補正する演算及び制御信号出力部とを具備して成る
   ことを特徴とする下水又は排水処理における色度測定装
   置。